Содержание
1 Функциональное описание разрабатываемого модуля 4
1.1 Назначение и классификация АЦП и ЦАП 5
1.1.1 Процесс аналого-цифрового преобразования 6
1.1.2 Процесс цифро-аналогово преобразования 7
1.2 SPI интерфейс 11
2 ВЫбор аппаратной части 14
2.1 ИМС 1273ПП1Т 16
2.2 Микроконтроллер AVR 23
2.2 PIO контроллер 23
2.2.1 Мультиплексирование Pin 24
2.2.2 Внешние линейные прерывания 25
2.2.3 Управление питанием 25
2.2.4 Прерывание поколения 25
2.2.5 Управление подтягивающими резисторами 26
2.2.6 Выбор работы линии: под управлением контролера параллельного ввода-вывода или периферийного устройства. 27
2.2.7 Выбор периферийного устройства А или В 28
2.2.8 Управление состоянием вывода 29
2.2.9 Синхронный вывод данных 30
2.2.10 Работа линий ввода - вывода, аналогичная схеме с открытым стоком 31
2.2.11. Временные диаграммы линий вывода 31
2.2.12 Фильтрация входных выбросов 32
2.2.13 Прерывание по изменению состояния на входе 34
2.3 Аналоговый выход 35
2.4 Тактовый генератор 37
3 Схема соединения P-CAD 38
4 разработка программного модуля 43
5 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ 50
5.1 Безопасность 50
5.1.1 Анализ условий труда 50
5.1.2 Опасные факторы 51
5.1.3 Меры защиты от опасных факторов 55
5.1.4 Расчет заземления 58
5.1.5 Анализ пожаробезопасности вычислительного центра. Меры защиты 61
5.2 Экологичность 62
5.2.1 Анализ влияния модуля IP телефонии 63
5.2.2 Методы защиты окружающей среды 64
Введение
Быстрое развитие цифровой техники и цифровых методов обработки сигналов определяет современные тенденции в разработке разнообразных устройств и приборов, при этом значительная роль принадлежит аналого-цифровым (АЦП) и цифро-аналоговым преобразователям (ЦАП) и микропроцессорам. Они широко используется во всех областях радиоэлектроники, в различной измерительной и контрольной аппаратуре, системах связи, радиовещании и телевидении.
Аналого-цифровые (АЦП) и цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП), использующиеся в звуковых процессорах, являются важной частью в современных системах связи. Они используются для передачи и обработки звуковых сигналов в различных системах, основанных на технологии IP телефонии и Ethernet. Одним из таких современных аналого-цифровых преобразователей является ИМС 1273ПП1Т. Типичной областью применения для ИМС 1273ПП1Т являются модемы, голосовые процессоры, аналоговые интерфейсы для процессоров цифровой обработки сигналов, управление производственными процессами, обработка акустических сигналов, спектральный анализ, сбор данных и запись с контрольно-измерительного оборудования.
1 Функциональное описание разрабатываемого модуля
Целью дипломной работы является разработка двухканального унифицированного блока Ivoice – IP на основе ИМС 1273ПП1Т. Данная система будет работать в рамках определенного предприятия, и выполняет функции голосовой связь по протоколу IP. Под IP-телефонией подразумевается набор коммуникационных протоколов, технологий и методов, обеспечивающих двустороннее голосовое общение.
Основной задачей разрабатываемой системы являться передача речи, сбор и регистрации данных, при соединении абонентов по двухканальному Ethernet протоколу.
Разрабатываемая система актуальна для оборонной промышленности, использование отечественных микросхем и микроконтроллеров зарубежных производителей, прошедших военную приемку делают её эффективной в данной среде. Использование двух каналов передачи данных и соответственно двух АЦП делают данную систему более устойчивой в сравнении с зарубежными аналогами.
Требования к системе:
соответствие требованиям по надежности;
соответствие установленным требованиям по сроку службы;
исключение применения аналогичных импортных ИМС в средствах ВВТ;
требования к уменьшению веса аппаратуры;
Реализация поставленной цели предполагает решение следующих задач:
- выбор аппаратной части, соответствующей требованиям технического задания;
- построение принципиальной схемы, используя средства P-cad 2006;
- программирование микроконтроллера, включающее следующие этапы:
- программирование PIO контроллера;
- программирование SPI интерфейса;
Рисунок 1 –Структурная схема
На рис. 1 представлена структурная схема системы связи. На дифференциальном входе у нас аналоговый сигнал, поступивший с микрофона. Проходя через АЦП, он оцифровывается и на выходе мы уже имеем пакет данных, отправляемый по сети Ethernet. При получении пакета данных проходит обратная процедура, и сигнал уже выводится на наушники. На рисунке представлена конфигурация системы, при котором ведомое устройство это микроконтроллер, а ведущее это аналоговый интерфейс(кодек). Передача данных осуществляется через SPI интерфейс.
1.1 Назначение и классификация ацп и цап
В электронных системах широко используется обработка информации, представленная в аналоговой и цифровой форме. Объясняется это тем, что первичная, исходная информация о различных физических величинах и процессах носит, как правило, аналоговый характер. Обработку же этой информации в силу причин, удобнее вести в цифровой форме. Использование полученных после цифровой обработки результатов также в большинстве случаев требует их аналогового представления. Следовательно, любая система, использующая цифровые методы обработки информации, должна содержать устройства взаимного преобразования аналоговых и цифровых сигналов. Роль таких устройств выполняют аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи (АЦП и ЦАП).
Аналого-цифровой преобразователь— устройство, предназначенное для преобразования непрерывно изменяющейся во времени аналоговой физической величины в эквивалентные ей значения числовых кодов.
Цифро-аналоговый преобразователь - устройство, предназначенное для преобразования входной величины, представленной последовательностью числовых кодов, в эквивалентные им значения заданной физической величины.
Основным вопросом, с которым приходится сталкиваться при проектировании и использовании ЦАП и АЦП, является вопрос адекватности полученного в результате преобразования сигнала исходному физическому процессу, т.е. вопрос точности преобразования. Поэтому рассмотрим алгоритмы этих преобразований с точки зрения погрешностей, возникающих при их выполнении.