10.1.1.5 Шинний формувач (шф)

ШФ застосовується для підвищення навантажувальної здатності виводів ОМЕОМ, що для порту Р0 дорівнює двом входам логічного елемента типу ТТЛ (рисунок 10.7).

Оскільки виводи порту Р0 підключені до інформаційних входів трьох регістрів, то для посилення сигналів використовується шинний формувач. У якості ШФ може бути, наприклад, обрана мікросхема КР1533АП6. На рисунку 10.7 наведене позначення цієї мікросхеми на електричних схемах і пояснюється, яким чином ШФ пов'язаний з іншими частинами ЛМПСУ.

10.1.1.6 Регістри (Рг1...Рг3)

Паралельні регістри Рг1...Рг3 призначені для запам'ятовування значень управляючих впливів по кожному з трьох каналів. Ці впливи видаються з ОМЕОМ у паралельному двійковому коді і супроводжуються стробуючим сигналом, що записує сформований управляючий вплив у необхідний регістр. Вміст регістрів залишається незмінним до нового запису, що ініціюється подачею на відповідний вхід регістра стробуючого імпульсу.

У якості регістрів може бути використана, наприклад, мікросхема КР1533ИР23. На рисунку 10.8 наведено позначення цієї мікросхеми на електричних схемах і пояснюється, яким чином регістри пов'язані з іншими частинами ЛМПСУ.

10.1.1.7 Схеми узгодження рівнів (сур1...Сур3)

СУР1...СУР3 необхідно застосовувати в тих випадках, коли рівні напруг логічної одиниці, що з'являються на виходах регістрів і обмежених значенням джерела живлення +5В, не відповідають діапазону вхідних напруг логічної одиниці ЦАП, якщо останній живиться, наприклад, напругою +15В. СУР не здійснюють ніяких логічних перетворень і містять виходи з відкритим колектором, що через зовнішні колекторні резистори підключаються до напруги живлення, значення якого визначається необхідними величинами рівнів вхідних напруг логічної одиниці ЦАП.

У якості СУР може бути використана, наприклад, мікросхема К555ЛН4. На рисунку 10.9 наведене позначення цієї мікросхеми на електричних схемах і пояснюється, яким чином СУР пов'язані з іншими частинами ЛМПСУ.

Подібних мікросхем у розглянутому прикладі (рисунок 10.1) потрібно чотири, тому що одна мікросхема включає шість повторювачів з відкритим колектором, а загальна кількість логічних сигналів, що вимагають перетворення рівнів, дорівнює 3 х 8 = 24.

10.1.1.8 Цифро-аналогові перетворювачі (цап1...Цап3)

ЦАП1...ЦАП3 здійснюють перетворення цифрових управляючих сигналів, які формує ОМЕОМ, в аналогові керуючі впливи, що відпрацьовуються аналоговими виконавчими елементами (АВЕ1...АВЕ3).

У якості ЦАП може бути використана, наприклад, мікросхема К572ПА1, схема включення якої показана на рисунку 10.10. Коефіцієнт передачі цього ЦАП Кпер = 10мв/мзр, діапазон зміни вихідної аналогової напруги при 8-розрядному вхідному двійковому сигналі, який подається на входи D0...D7 ЦАП, складає Uвих.ан = 0...2,55 В.

Рисунок 10.10 – Схема включения ЦАП

10.2 Застосування ацп і пвз при введенні аналогової інформації в мпс

Аналого-цифрові перетворювачі (АЦП) – це пристрої, що перетворюють вхідні аналогові сигнали у відповідні їм цифрові сигнали, придатні для роботи з ЦОМ і іншими цифровими пристроями. АЦП широко застосовуються в пристроях дискретної автоматики, цифрових системах управління для перетворення аналогових сигналів від датчиків у цифрову форму, у системах відображення інформації для цифрової індикації, у системах передачі даних і багатьох інших областях техніки.

Різні по фізичній природі сигнали, що знімаються з датчиків, і що характеризують контрольований процес, спочатку перетворюються в електричний сигнал, а потім вже за допомогою перетворювачів “напруга-код” – у цифрові. На вході АЦП, як правило, є напруга, яка постійно чи повільно змінюється, а з виходу знімаються дані в паралельному двійковому коді.

Методи побудови АЦП поділяються на послідовні, паралельні і послідовно-паралельні. Класифікація типів АЦП і основні принципи їхні побудови приведені в [10,13,19].

Різним методам побудови АЦП відповідають пристрої, що розрізняються по точності, швидкодії, завадостійкості, складності реалізації і т.д. Одним з найбільш розповсюджених є метод послідовного наближення, застосовуваний в АЦП, орієнтованих на використання в мікропроцесорних системах (МПС), наприклад, К1113 ПВ1; К572 ПВ3 [10,13]. На рисунку 10.11 приведена спрощена структурна схема АЦП послідовного наближення.

АЦП містить регістр послідовного наближення (РПН), цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП), аналоговий компаратор (АК) і генератор тактових імпульсів (ГТІ). Після надходження імпульсу ПУСК на виході старшого (n-1)-го розряду регістра послідовного наближення (РПН) з'являється напруга логічної 1, а на інших його виходах - логічні нулі. На виході цифро-аналогового перетворювача (ЦАП) формується напруга U_цап0,5*Uвх_мах, що на входах аналогового компаратора порівнюється з вхідною аналоговою напругою Uвх. Аналоговий компаратор включає власне аналоговий компаратор (ВАК) на мікросхемі операційного підсилювача (ІМС ОП), схему формування рівнів (СФР), що перетворює різнополярні імпульси в цифровий сигнал, та інвертор. Якщо вхідна напруга Uвх більше напруги, що знімається з виходу ЦАП, то на виході ВАК з'являється негативний імпульс. СФР перетворює його в нульовий цифровий сигнал. При цьому з виходу інвертора АК знімається логічна одиниця, що подається на вхід D РПН. При надходженні на вхід С РПН імпульсу від ГТІ зберігається логічна 1 у старшому (n-1)-ому розряді і з'являється 1 у (n-2) розряді. Якщо U_вх<U_цап, то з виходу АК знімається лог-й 0. Імпульсом на синхровході вміст старшого (n-1) розряду РПН обнуляється, а в (n-2)-й записується одиниця. Якщо після першого порівняння на виходах двох старших розрядів РПН містяться дві одиниці (при першому порівнянні U_вх>U_цап), то вихідний сигнал ЦАП: U_цап(0,5+0,25)U_вх.мах. На компараторі U_вх знову порівнюється з цією напругою і т.д. Так установлюються всі розряди на виході РПН до самого молодшого. Після виконання останнього N_р-го порівняння, де N_p – число розрядів вихідного коду АЦП, цикл формування вихідного коду закінчується. Стан виходів РПН відповідає цифровому еквіваленту вхідної напруги. Якщо, наприклад, U_вх = U_{вх. max}, то комбінація вихідного коду дорівнює 111...11 (всі одиниці). У розглянутому АЦП час перетворення постійний і визначається числом розрядів N_p вихідного двійкового коду і тактовою частотою f_ГТІ=1/T_ГТІ; t_пртN_p*T_ГТІ. Розглянуті АЦП мають досить високу швидкодію при відносно простій структурі, тому знаходять широке застосування.