Лекция №8. Системы сбора данных (ссд). Примеры реализации многоканальных ссд

Постепенное усложнение АЦП, появление многоканальных АЦП, АЦП с встроенным устройством выборки и хранения, АЦП со сложной цифровой частью привело к тому, что сейчас имеются функционально законченные однокристальные системы сбора данных, обеспечивающие преобразование сигналов, поступающих от многих датчиков, в цифровой код и передачу их на микроЭВМ.

Системы сбора данных.

Блок-схема одной из распространенных систем сбора данных приведена на Рис. 8.1. Основу системы составляет АЦП, обычно АЦП последовательного приближения. Чтобы уменьшить число корпусов ИС, необходимых для создания системы сбора данных, в схему встроены УВХ и источник опорного напряжения. Для подключения к нескольким источникам входных аналоговых сигналов используется аналоговый мультиплексор. Чтобы уменьшить частоту прерываний главного процессора, некоторые системы сбора данных снабжаются оперативным запоминающим устройством обратного магазинного типа FIFO (First In - First Out, первым вошел - первым вышел). Измерительный усилитель УПК, входящий в систему, меняет свой коэффициент усиления по команде от схемы управления. Это позволяет выровнять диапазоны аналоговых сигналов с различных входов.

Схема управления может включать оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), в которое загружается блок рабочих команд от главного процессора. Эти команды содержат сведения о том, какие операционные режимы использовать, какие из входных каналов должны быть однопроводными, а какие - объединяться с образованием дифференциальных пар, насколько часто и в каком порядке следует производить выборку для каждого канала. Встроенный в систему сбора данных цифровой таймер определяет скорость преобразования АЦП.

Рис. 8.1. Блок-схема системы сбора данных:

УПК — усилитель с программируемым коэффициентом усиления;

УВХ — устройство выборки и хранения;

ИОН — источник опорногонапряжения;

ШД — шина данных

Характерным примером системы сбора данных является ИС AD7581 (отечественный аналог - 572ПВ4), содержащая 8-входовый аналоговый мультиплексор, 8-разрядный АЦП последовательного приближения, и запоминающее устройство FIFO с организацией 8x8 разрядов. Другой пример - AD1B60, включающая 8-входовый аналоговый мультиплексор, измерительный усилитель с программируемым коэффициентом усиления от 1 до 128, 16-разрядный АЦП на основе интегрирующего ПНЧ, ИОН, микропроцессор, ОЗУ режима и ПЗУ конфигурации. Одной из наиболее развитых является система сбора данных LM12458, которая содержит 8-входовый аналоговый мультиплексор, УВХ, 13-разрядный АЦП последовательного приближения, память типа FIFO с организацией 32 х 16 разрядов, ОЗУ команд и 16-разрядный цифровой таймер.

Лекция №9. Правила подключения индикатора к мк и порядок передачи в него данных

Рассмотрим обмен данными между МК и контроллером 32-х сегментного мультиплексированного жидкокристаллического индикатора AY0438.

Отличительные особенности контроллера 32-х сегментного мультиплексированного жидкокристаллического индикатора AY0438.

• Н изкое энергопотребление < 60 мкА

• Совместимость с TTL уровнями

• Защита от статического электричества

• Возможность каскадирования

• Наличие внутреннего генератора

• Управление по трём линиям

Область применения

• Микроконтроллеры

• Электронные приборы

• Промышленное оборудование

• Оборудование для связи

• Автомобильное оборудование

Микросхема AYG438 фирмы Microchip предназначена для создания модулей индикации с низ­ким энергопотреблением на основе ЖКИ с числом сегментов до 32.

Микросхема имеет в своём составе полный набор устройств для автономного функционирования и для её включения требуется только один внешний конденсатор задающего генератора, необходимого для создания переменного напряжения на сегментах ЖКИ.

Управление микросхемой ведётся по трём ли­ниям методом последовательной передачи. Данные со входа D IN подаются на вход 32-х разрядного сдвигового регистра, тактируемого вхо­дом CLK, содержимое которого переписывается в 32-х разрядный регистр хранения сигналом LOAD. Содержимое регистра хранения, промодулированное переменным напряжением от встроенного генератора, выводится на сегменты индикатора.

Микросхема AY0438 имеет 40 (44) выводов и поставляется в пластмассовых корпусах PDIP и PLCC в исполнении для бытовой аппаратуры с диапазоном рабочих температур 0°С ... 7()°С, и в исполнении для промышленной аппаратуры с диапазоном рабочих температур — 40°С ... 85°С.

В состав микросхемы AY0438 (рис. 1) входят 32-х разрядный сдвиговый регистр, 32-х разрядный регистр хранения, генератор переменного напряжения и выходной драйвер.

Входные данные в последовательном коде подаются на вход D IN и стробируются отрицательным перепадом сигнала CLK. После того, как будут переданы все 32 бита (или больше, в случае каскадного включения нескольких микросхем), положительным перепадом на входе LOAD содержимое сдвигового регистра переписывается в регистр хранения и соответствующая информация появляется на выходах SEG1... SEG32, причём логическая единица соответствует включённому сегменту индикатора.

Старший разряд сдвигового регистра подключён к выводу D OUT. что позволяет, соединяя последовательно несколько микросхем AYG438, увеличить число управляемых сегментов. Временная диаграмма процесса приёмо-передачи данных приведена на рис. 3.

Назначение выводов микросхемы приведено в табл. 1. На рис. 4 приведена схема включения AY0438. На ней можно видеть каскадное включение двух микросхем для расширения числа управляемых сегментов.

При каскадном включении данные с выхода D OUT первой микросхемы подаются на вход D IN второй и так далее. Входы CLK и LOAD соединяются параллельно. Когда будут продвинуты все 64 бита для двух микросхем, 96 для трёх и так далее, сигналом LOAD данные в сдвиговом регистре каждой микросхемы фиксируются в соответствующем регистре хранения.

При каскадном включении нескольких микросхем не требуется установка отдельного времязадающего конденсатора для каждой микросхемы. Выход подложки первой микросхемы соединяется со входом генератора второй и т.д., как это показано на рис. 4.