3.2. Цифро-аналоговые преобразователи

В большинстве случаев схемы цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) значительно проще, чем схемы АЦП. ЦАП осуществляет обратное преобразование кода на входе в аналоговый выходной сигнал.

Основные параметры ЦАП по существу, такие же, как и АЦП, только, как правило, БИС не имеет сигнала готовности, хотя время преобразования, естественно, конечно.

Основной проблемой при проектировании системы преобразования является наличие сильных импульсных помех при изменении кода на входе. Поэтому предпринимают специальные меры для исключения этих помех программными и схемными методами. Для согласования уровней выходного сигнала применяют масштабирующие усилители.

3.3. Преобразователи уровня и другие средства связи

Часто требуется управлять сильноточными цепями или вырабатывать уровни напряжения, которые выходят за рамки обычных ТТЛ уровней. В ряде применений из-за возможности влияния сильноточных цепей на цифровые схемы МПС требуется осуществить гальваническую развязку МПС и управляемых цепей. В этих случаях используют преобразователи уровней, реализованных на дискретных элементах или специализированных ИС. Из-за разнообразия таких вариантов существует множество схем преобразования.

Одним из примеров такого преобразования можно рассмотреть действительно актуальную проблему соединения МПС с последовательным каналом передачи данных, стандарт которого называется RS-232. Этот стандарт предусматривает уровни сигналов, протоколы передачи байта данных и даже конструктивные требования. В частности, рассмотренный в главе 2 МК серии MCS-51 обеспечивает преобразование байта данных в последовательный код для передачи по каналу RS-232. Однако выходные сигналы БИС имеют уровень ТТЛ, а уровни сигналов в канале должны изменяться в пределах -12...+12 В.

Ранее для преобразования ТТЛ уровней применялись схемы на дискретных элементах и обязательно надо было предусматривать в системе еще 2 источника питания : +12 В и -12 В.

Теперь разработана целая серия преобразователей ТТЛ-RS-232, которые имеют внутренние преобразователи напряжения и поэтому требующие только одного источника питания +5 В. Например, популярный преобразователь ADM202 фирмы Analog Devices имеет 2 преобразователя для приемного тракта и 2 преобразователя для передающего тракта канала RS-232. При этом он требует подключения только 4 конденсаторов номинала 0,1 мкФ.

4. Применение микропроцессоров и микропроцессорных систем

4.1. Особенности создания рэс на мп

В настоящее время, в эпоху бурного развития микроэлектроники вариантов применения МП и МПС в различных отраслях народного хозяйства становится все больше. Целесообразно указать некоторые закономерности и проблемы, с которым сталкиваются потребители микропроцессорной техники. Применение МП в РЭА можно разделить на две области:

1. "Традиционное" применение МП в цифровой аппаратуре и устройствах вычислительной техники: создание высокопроизводительных микро-ЭВМ, интеллектуальных средств общения человека и ЭВМ, развитие сетей, состоящих из микро-ЭВМ и т.п.

2. "Нетрадиционное" применение МП в аналоговой аппаратуре и системах управления объектами (контроллеры) для создания высокоэффективных связных систем, систем автоматического управления бытовыми приборами и т.д.

Второе направление в настоящее время развивается особенно бурно. Несмотря на большие различия в устройстве приборов, в которых целесообразно применять МП, их укрупненную схему можно представить в следующем виде (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Типовая схема устройства для встраивания МП или ОЭВМ

Типовая схема включения МП в такую структуру приведена на рис.4.2.

Рис. 4.2. Типовая схема включения МП

В системе МП берет на себя функции управления и обработки преобразованного аналогово-цифровым преобразователем (АЦП) входного воздействия. Выходной сигнал, формируемый МП, подается на цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), который формирует аналоговое выходное воздействие и управляющее воздействие для регулирования характеристик входного устройства.

Процесс принятия решения о замене устройства с жесткой логикой на МПС основывается на многих параметрах проектируемой системы. Основные критерии такой замены следующие:

• число корпусов ИС для построения прибора, основанного на схемном принципе, превышает некоторое критическое число. Для измерительных приборов это число колеблется от 30 до 100;

• -заменяемый прибор является многофункциональный, причем необходимо предусмотреть возможность наращивания функций;

• взаимодействие разрабатываемой системы с большим числом входных и выходных устройств;

• требуется осуществлять запоминание и обработку полученных данных;

• желательно осуществлять самоконтроль основных параметров системы;

• для измерительной аппаратуры велик объем измерений, которые должны осуществляться с большой производительностью;

• работа системы в реальном масштабе времени соответствует быстродействию МП, который предполагается использовать в системе.

Последнее обстоятельство является самым важным, так как, как правило, всегда программно-управляемое устройство работает медленнее системы с жесткой логикой. Таким образом, первая оценка применимости данного типа МП в системе реального времени связана с определением его производительности. Это предполагает, что алгоритм работы системы уже известен, определен перечень и объем задач, которые возлагаются на МПС. Однако, быстродействие процессора - еще не гарантия, что он будет успевать обрабатывать полученную информацию. Если программное обеспечение МПС не будет тщательным образом спроектировано для работы в системе реального времени, то могут возникнуть ситуация, когда работа системы будет полностью нарушена.