№ варианта |
N min |
U min , |
N max |
U max , |
t1 , |
U 1 , |
t2 , |
U 2 , |
N input |
toutput , |
|
В |
|
В |
°C |
В |
°C |
В |
|
°C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 |
0 |
0.37 |
1023 |
14.5 |
-12 |
0.55 |
73 |
13 |
430 |
27.3205 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19 |
0 |
0.24 |
2047 |
14.6 |
48 |
0.34 |
95 |
13.7 |
376 |
56.9275 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
0 |
0.15 |
4095 |
3.3 |
72 |
0.57 |
148 |
2.9 |
3529 |
146.846 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В качестве выходного кода АЦП используется смещенный код.
Создайте приложение, запустите его, продемонстрируйте работу приложения преподавателю. При этом, целью обеспечения простоты изменения параметров преобразования, все значения, приведенные в таблице 6, должны быть представлены в исходном тексте в виде переменных с модификатором const следующих типов (не в виде чисел непосредственно в
уравнениях):
U max |
, |
U min |
, |
t1 , t2 - |
const |
float |
N max |
, |
N min |
|
- |
const |
unsigned int |
5.2. Методические указания по выполнению лабораторной работы
5.2.1. Создание проекта приложения
Создание консольного приложения уже рассматривалось в предыдущих лабораторных работах (см. разделы 3.2.1., 3.2.2.).
5.2.2.Ввод с клавиатуры сигнала, имитирующего выходной сигнал аналогоцифрового преобразователя
Вкачестве первого шага, выполняемого приложением, необходимо выполнить вывод на экран строки-приглашения и ввод с клавиатуры целого числа, имитирующего код, считанный программой из АЦП.
Вывод на экран строковой константы и ввод значения переменной с клавиатуры уже рассматривался ранее (см. раздел 4.2.1.2.).
В данной лабораторной работе необходимо ввести с клавиатуры целое число - код, который якобы получен из АЦП в процессе преобразования аналогового сигнала - выходного напряжения датчика температуры. Для этого необходимо выполнить следующие действия:
1.Создать целочисленную переменную, в которую будет вводится входное значение - выходной код АЦП.
2.Ввести с клавиатуры значение в данную переменную.
Создание переменных, используемых в приложении, уже рассматривалось в предыдущих работах. Предлагается добавить в область, где уже существуют ранее созданные переменные (в начале функции main либо в начале исходного текста программы) строку создания переменной.
Поскольку код, получаемый от АЦП в данной работе - всегда целое положительное число размером не более 2 байтов, для его хранения предлагается использовать переменную типа unsigned int. Ниже показан фрагмент исходного текста, в котором определяется переменная
36
SignalADC, используемая для ввода и хранения кода АЦП.
Ввод кода АЦП в данную переменную можно выполнить с помощью помощью стандартных потоков ввода/вывода, как это делалось в предыдущей работе. Ниже показан фрагмент примера исходного текста, где выполняется вывод на экран строки - приглашения, и ввод с клавиатуры значения в ту же переменную SignalADC:
Операция вывода строки - приглашения и ввода сигнала занимает две последние строки данного примера. Первые несколько строк примера приведены для облегчения ориентации в исходном тексте и понимания, где должна располагаться операция ввода (по аналогии с предыдущими программами).
5.2.3.Преобразование сигнала АЦП из целочисленного формата в формат с плавающей десятичной точкой и его масштабирование
Входное значение кода АЦП (помещенное в предыдущем примере в переменную SignalADC), представляет собой значение напряжения в целочисленном смещенном коде, то есть
имеющее определенный масштаб и смещение относительно нулевой точки. Поскольку используемое для выполнения приложения процессорное ядро (процессор Вашего персонального компьютера) поддерживает выполнение арифметических операций с числами в формате с плавающей десятичной точкой на аппаратном уровне, удобнее будет преобразовать считанный код к этому формату так. При этом полученное значение должно быть равно величине считанного напряжения в вольтах.
В большинстве случаев (и в данной работе) аналого-цифровые преобразователи имеют линейную (или максимально приближенную к линейной) зависимость между входным сигналом и выходным кодом. Линейная зависимость в общем определяется следующим выражением:
Y =A X + B ; |
( 1) |
где:
Xвходная переменная (аргумент линейной функции), в данном случае - код АЦП из
37
переменной SignalADC;
Yрезультат вычисления (значение линейной функции), в данном случае - отмасштабированное значение напряжения;
A коэффициент пропорциональности (коэффициент наклона);
Bсмещение относительно нулевого уровня.
Коэффициент пропорциональности в общем случае может быть определен по любым двум точкам линейной зависимости:
A= |
Y 2−Y 1 |
; |
( 2) |
X 2− X 1 |
|
||
|
|
|
Коэффициент пропорциональности для вычисления сигнала АЦП может быть определен по максимальному и минимальному значению входного напряжения АЦП и соответствующим им кодам (см. таблицу 6):
K u= |
U max−U min |
; |
( 3) |
N max−N min |
|
||
|
|
|
В этом случае выражение для вычисления напряжения по значению кода АЦП принимает
вид:
U ADC=K u (SignalADC− N min)+U min ; |
( 4) |
Уравнения (3) и (4) можно использовать для реализации масштабирования напряжения АЦП |
|
в системе. При этом значения U max , U min , N max и |
N min являются постоянными, |
выбираемыми из таблицы 6 в соответствии с Вашим вариантом. Можно подставить их в виде числовых значений непосредственно в строки, реализующие данные уравнения в исходном тексте. Однако с точки зрения наглядности исходного текста, простоты дальнейшей настройки, а также в соответствии с заданием, для этих значений необходимо создать переменные с модификатором const. Данные переменные можно создать в том же месте, что и остальные переменные
программы (в данном случае - в начале функции main).
Следующий пример фрагмента исходного текста показывает, как это сделать:
38
Обратите внимание, что значения, присваиваемые переменным с модификатором const, должны соответствовать Вашему варианту задания.
Помимо перечисленных выше переменных здесь также создаются переменные с именами U_ADC и Ku, используемые в уравнениях (3) и (4).
Пример строк, реализующие уравнения (3) и (4) в исходном тексте, показан в следующем примере:
В данном примере строки уравнений (3) и (4) помещены сразу после строк ввода кода АЦП, рассмотренных в разделе 5.2.2. В строках, реализующих данные уравнения, используются операции явного преобразования типа. В общем виде данная операция имеет следующий формат записи:
(тип) значение
где:
39