Задание 3.

Тема задания: Представление чисел в различных системах счисления.

Цель задания: Показать умение преобразовывать числа из одной системы счисления в другую.

Содержание задания: Выпишите цифровую часть Вашего шифра и считайте это числом в десятичной системе счисления. Запишите это число в шестнадцатиричной, восьмиричной и двоичной системах счисления.

Например: Ваш шифр М2-09-65 тогда получим

20965 = 0х51Е5 = 050745 = 0b101000111100101.

Примечание: префиксы 0х, 0, 0b означают соответственно, что число записано в шестнадцатиричной, восьмиричной и двоичной системах счисления. Десятичные числа начинаются с ненулевой цифры или содержат десятичную точку.

Задание 4.

Тема задания: Анализ временных диаграмм датчиков с цифровыми последовательными интерфейсами.

Цель задания: Ознакомиться со схемами подключения датчиков с цифровыми последовательными интерфейсами к микроконтроллерам. Научиться анализировать временные диаграммы работы датчиков с интерфейсами I²C и SPI.

При решении данной задачи требуется вначале вычертить фрагмент схемы электрической принципиальной, отображающий подключение ИС датчика (таймера, памяти, расширителя ввода/вывода) к микроконтроллеру. Тип датчика, измеряемая величина и её значение указаны в таблице вариантов (см. приложение В). В этой же таблице указана литература, содержащая необходимую справочную информацию по заданному датчику. Общие вопросы работы цифрового интерфейса описаны в [28,29].

На схеме необходимо показать:

• Необходимые элементы обвески подключаемой ИС, например кварцевый резонатор для таймера;

• Соединение с землёй или питанием входов, задающих адрес подключаемой ИС на шине, если таковые имеются (соединение произвольное, но затем учитывается при построении временных диаграмм);

• подключение выводов, ограничивающих функционирование ИС (запрет записи в память и т.п.), при котором они находятся в пассивном состоянии и не вносят ограничений в работу;

• Соединение выводов интерфейса с соответствующими выводами произвольного (по выбору курсанта) микроконтроллера.

Для примера рассмотрим случай считывания с датчика влажности с интерфейсом I²C температуры этого датчика (нужна для его коррекции). Пусть Т_дат = 70°С. Фрагмент схемы для этого случая показан на рис. 4.1.

Рассчитаем код, который ожидается получить от датчика при заданных условиях. Из технического описания датчика [34 и 35] имеем:

Т_дат (°С) = отсюда

Код = (Т_дат + 40)(2¹⁴ – 1)/165 = 110*16383/165 = 10922 = 0х2ААА.

Рис. 4.1. Подключение датчика влажности.

Временная диаграмма сигналов обмена с датчиком по последовательному интерфейсу состоит из следующих участков:

1. Старт – начало обмена;

2. Адресация пассивного устройства (рассматриваемой нами подключенной ИС – датчика) на запись;

3. Передача команды или последовательности команд;

4. Передача адреса регистра или ячейки памяти (возможно несколько байт);

5. Передача информации записываемой в регистр, ячейку памяти или их последовательность;

6. Стоп – завершение этапа последовательности обмена по интерфейсу I²C (не всегда необходимо, в интерфейсе SPI не встречается);

7. Если необходимо временной интервал на выполнение измерения, записи в память или других заданных действий (на диаграмме показать разрывом с указанием длительности);

8. Повторный старт (в интерфейсе SPI не встречается);

9. Адресация пассивного устройства на чтение;

10. Приём информации (возможно последовательности байт);

11. Стоп – завершение обмена.

В рассматриваемом примере адресация датчика на запись сама по себе является командой начать измерение, а с датчика всегда поступают 4 байта информации – биты состояния, код влажности и, наконец, код температуры. Поэтому пункты 3-5 исключаются. Приём информации можно прервать, что полезно, если биты состояния указывают на её недостоверность. В приводимой диаграмме задержка между подачей команды и первой попыткой приёма информации выбрана заведомо недостаточной, поэтому информация поступает с признаком недостоверности. Во второй попытке принята достоверная информация. Поскольку в данном примере (в отличии от задания вариантов 9 и 10) код влажности нас не интересует, он принят равным 0х35А5. На диаграмме красным цветом выделены моменты, когда информация поступает с подключенной ИС датчика на микроконтроллер, и последний работает в режиме приёмника.

Рис. 4.2. Временная диаграмма обмена сигналами с датчиком влажности.

Список использованных источников

1. Опадчий Ю.Ф. и др. Аналоговая и цифровая электроника (Полный курс): Учебник для вузов / Ю.Ф. Опадчий, О.П. Глудкин, А.И. Гуров; Под ред. О.П. Глудкина. –М.: Горячая Линия – Телеком, 1999. –768 с.: ил.

2. Титце У., Шенк К.Полупроводниковая схемотехника. 12-е изд. Том II: Пер. с нем. - М.: ДМК Пресс, 2007. - 942 с: ил. ISBN 5-94074-148-7

3. LM117/LM317A/LM317 3-Terminal Adjustable Regulator datasheets фирмы National Semiconductor http://www.national.com/ds/LM/LM117.pdf

4. IRLML2402 HEXFET- Power MOSFET datasheets фирмы International Rectifier

http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irlml2402.pdf

5. CMOS Rail-to-Rail General-Purpose Amplifiers AD8541/AD8542/AD8544 datasheets фирмы ANALOG DEVICES http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD8541_8542_8544.pdf

6. LMC7101 Tiny Low Power Operational Amplifier with Rail-To-Rail Input and Output Regulator datasheets фирмы National Semiconductor http://www.national.com/ds/LM/LMC7101.pdf

7. Zero-Drift, Single-Supply, Rail-to-Rail Input/Output Operational Amplifiers AD8571/AD8572/AD8574 datasheets фирмы ANALOG DEVICES http://components.arrow.com/part/dataview/1298240S6024674N2771

8. 16 V, 4 MHz RRO Amplifiers AD8665/AD8666/AD8668 datasheets фирмы ANALOG DEVICES http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD8665_AD8666_AD8668.pdf

9. LM35 Precision Centigrade Temperature Sensors datasheets фирмы National Semiconductor http://www.national.com/ds/LM/LM35.pdf

10. BAS31 datasheets фирмы FAIRCHILD SEMICONDUCTOR http://www.fairchildsemi.com/ds/BA%2FBAS31.pdf

11. МСР9701/9701А Low-Power Linear Active Thermistor™ ICs datasheets фирмы Microchip http://www.cl.cam.ac.uk/teaching/1011/P31/docs/mcp9700.pdf

12. 200 kPa High Zin, On-Chip Temperature Compensated & Calibrated Silicon Pressure Sensors datasheets фирмы MOTOROLA http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/5190/MOTOROLA/MPX7200.html

13. Humidity Sensor HIH-3610 Series datasheets фирмы Honeywell http://content.honeywell.com/sensing/prodinfo/humiditymoisture/009012_2.pdf

14. Humidity Sensor HIH-4602-A/C Series datasheets фирмы Honeywell http://sensing.honeywell.com/index.cfm?ci_id=142533

15. Low G Micromachined Accelerometer MMA1270KEG datasheets фирмы Freescale Semiconductor http://cache.freescale.com/files/sensors/doc/data_sheet/MMA1270KEG.pdf

16. Linear / Angular / Rotary Displacement Sensors HMC1501 / HMC1512 datasheets фирмы Honeywell http://www51.honeywell.com/aero/common/documents/myaerospacecatalog-documents/Missiles-Munitions/HMC1501-1512.pdf

17. GS Oxygen Sensors datasheets фирмы FIGARO http://www.figarosensor.com/products/O2.pdf

18. Б. Ю. Семенов. Шина І2С в радиотехнических конструкциях-М.: СОЛОН-Р, 2002.- 190с., ил.

19. Ю.И.Иванов, В.Я.Югай. Интерфейсы средств автоматизации: Учебное пособие. - Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2005. - 252 с.

20. Digital Thermometer and Thermostat DS1621 datasheets фирмы DALLAS semiconductor http://pdfserv.maxim-ic.com/en/ds/DS1621.pdf

21. LM74 SPI/ MICROWIRE 12-Bit Plus Sign Temperature Sensor datasheets фирмы National Semiconductor http://www.national.com/ds/LM/LM74.pdf

22. TruStability® Silicon Pressure Sensors: SSC Series-Standard Accuracy http://sensing.honeywell.com/index.cfm?ci_id=157751

23. I²C Communications with Honeywell Digital Output Pressure Sensors http://sensing.honeywell.com/i2c%20comms%20tech%20note_008201-2-en_final_10feb12.pdf

24. Honeywell HumidIcon™ Digital Humidity/Temperature Sensors: HIH-6130/6131 datasheets фирмы Honeywell http://www.powell.com/catalog/honeywellhumidicon.pdf

25. I2C Communication with the Honeywell Humidlcon™ Digital Humidity/Temperature Sensors: HIH-6130/6131 Series Technical Note фирмы Honeywell http://sensing.honeywell.com/index.cfm?ci_id=140264&defId=145575

26. Remote 8-bit I/O expander for l2C-bus datasheets фирмы Philips Semiconductors http://www.nxp.com/documents/data_sheet/PCF8574.pdf

27. DS1307 64 X 8 Serial Real-Time Clock datasheets фирмы DALLAS semiconductor http://www.sparkfun.com/datasheets/Components/DS1307.pdf

28. SPI Serial Automotive EEPROMs 1К(128 X 8) AT25010A datasheets фирмы Atmel Corporation http://www.gaw.ru/pdf/Atmel/AT25/AT25010A-040A.pdf

29. Усатенко С.Т. и др. Графическое изображение электрорадиосхем: Справочник/ С.Т.Усатенко, Т.К.Каченюк, М.В.Терехова. –К.:Технiка, 1986. –120 с., ил.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ
ХЕРСОНСЬКА ДЕРЖАВНА МОРСЬКА АКАДЕМІЯ
Факультет суднової енергетики
Відділ заочного навчання
Кафедра експлуатації суднового електрообладнання і засобів автоматики
Напрям 6.070104 Морський та річковий транспорт
Професійне спрямування «Експлуатація суднових енергетичних установок»
Домашня контрольна робота
з дисципліни
«Електроніка і електронні засоби управління»
студента	III	групи	Іванова І. І.
Шифр	М2-09-65
Домашня адреса:
		Дата надходження
		Оцінка
		Підпис викладача
		Дата перевірки завдання