Kharakhnin / Аналоговые и цифр. устройства авт. пособие
.pdfN – младшая тетрада;
I – старшая тетрада;
F( I ) – значение функции по старшей тетраде;
F( I + 1) – значение функции по старшей тетраде +1. Составим таблицу соответствия кодов (табл.30). Считаем, что у
нас силоизмерительный датчик имеет линейную статическую характеристику.
|
|
|
|
Таблица 30 |
DEC |
НЕХ |
Напряжение, В |
Натяжение, kН |
Натяжение в HEX |
0 |
00h |
0 |
0 |
00h |
16 |
10h |
0,6 |
13 |
0dh |
32 |
20h |
1,3 |
25 |
19h |
48 |
30h |
1,9 |
38 |
26h |
64 |
40h |
2,5 |
50 |
32h |
80 |
50h |
3,1 |
63 |
3fh |
96 |
60h |
3,8 |
75 |
4bh |
112 |
70h |
4,4 |
88 |
58h |
128 |
80h |
5,0 |
100 |
64h |
144 |
90h |
5,6 |
113 |
71h |
160 |
A0h |
6,3 |
125 |
7dh |
176 |
B0h |
6,9 |
138 |
8ah |
192 |
C0h |
7,5 |
150 |
96h |
208 |
D0h |
8,1 |
163 |
A3h |
224 |
E0h |
8,8 |
175 |
Afh |
240 |
F0h |
9,4 |
188 |
Bch |
256 |
100h |
10 |
200 |
C8h |
Рассмотрим подпрограмму TABL_ACP определения значений функции в промежутках между табличными значениями. Значение кода АЦП должно находиться в аккумуляторе, преобразованное в BCD формат табличное значение после выполнения подпрограммы будет находиться в ячейках 21Н и 20Н ОЗУ.
Fx |
EQU 50h ; Значение функции |
Fi |
EQU 51h ; Значение функции по старшей тетраде |
|
N EQU 52h ; Значение младшей тетрады |
|
Fi_1 EQU 53h ; Значение функции по старшей тетраде+1 |
<1>TABL_ACP: MOV DPTR,#TABLE; Загрузка адреса таблицы |
|
<2> |
MOV R0,A ; Сохранение кода АЦП |
<3> |
ANL A,#0F0H; Выделение старшей тетрады. |
<4> |
MOV R1,A ; Сохранить старшую тетраду в R1 |
<5> |
SWAP A ; Поменять местами тетрады |
|
181 |
<6> |
MOVC A,@A+DPTR; Взять из таблицы в ПЗУ код |
||
<7> |
MOV Fi,A ; старшей тетрады и поместить в ОЗУ |
||
<8> |
MOV A,R1 ; Восстановить значение старшей тетрады |
||
<9> |
SWAP A ; Поменять местами тетрады |
||
<10> |
INC DPTR ; Указать на следующее значение таблицы |
||
<11> |
MOVC A,@A+DPTR ; Взять из таблицы в ПЗУ код |
||
<12> |
MOV Fi_1,A ; старшей тетрады и поместить в ОЗУ |
||
<13> |
MOV A,R0 ; Восстановить код АЦП в А |
||
<14> |
ANL A,#0FH ; Выделить младшую тетраду |
||
<15> |
MOV N,A ; и поместить в ячейку ОЗУ |
||
<16> |
CALL CALCULATE;Вызвать подпрограмму расчета Fx |
||
<17> |
CALL BIN_BCD ; Вызвать преобразование кодов |
||
<18> |
NOP |
; |
|
<19> |
RET |
; |
|
;Расчет по формуле F(x)=F(i)+(N/16)∙[F(i+1)-F(i)] |
|||
<20>CALCULATE:CLR C |
; Сброс бита С |
||
<21> |
MOV A,Fi_1; |
||
<22> |
SUBB A,Fi ; F(i+1)-F(i) |
||
<23> |
MOV B,N ; Поместить младшую тетраду в В |
||
<24> |
MUL AB |
; N∙[F(i+1)-F(i)] |
|
<25> |
MOV B,#16 ; |
||
<26> |
DIV AB |
; N∙[F(i+1)-F(i)]/16 |
|
<27> |
ADD A,Fi ; F(i)+(N/16)∙[F(i+1)-F(i)] |
||
<28> |
MOV Fx,A ; |
||
<29> |
RET |
|
; |
;Преобразование бинарного кода в BCD
<30>BIN_BCD: MOV B,#100 ;
<31> |
DIV AB ; Определение числа сотен |
||
<32> |
MOV 21H,A ; |
||
<33> |
MOV A,#10 ; |
||
<34> |
XCH A,B |
; |
|
<35> |
DIV AB ; Определение числа десятков |
||
<36> |
SWAP A |
; |
|
<37> |
ADD A,B ; Сложение десятков с единицами |
||
<38> |
MOV 20H,A ; |
||
<39> |
RET |
; |
|
;Таблица кодов натяжения ткани в HEX форме |
|||
<40>TABLE: |
DB |
00h,0dh,19h,26h,32h,3fh,4bh,58h,64h |
|
<41> |
DB |
71h,7dh,8ah,96h,0a3h,0afh,0bch,0c8h |
|
|
|
|
182 |
З а д а н и е д л я с а м о с т о я т е л ь н о й р а б о т ы
Разработайте программу для микропроцессорного измерителя температуры. Диапазон изменения t = 0 – 100 0C. На выходе преобразователя температуры сигнал изменяется линейно от 0 до 5 В. АЦП восьмиразрядный.
5.4. Формирование управляющих аналоговых сигналов
Для управления аналоговыми исполнительными механизмами в микропроцессорных системах управления объектами необходимо применение цифроаналоговых преобразователей ЦАП / 8 /.
В качестве примера ЦАП рассмотрим отечественную микросхему К572ПА1, предназначенную для преобразования десятиразрядного цифрового кода в пропорциональное значение аналогового тока на выходе. Условное обозначение ЦАП показано на рис. 60.
D1D10 – цифровые входы;
RОС – вывод для подключения резистора обратной связи; I1 и I2 - аналоговые выходы;
UОП – вывод для подачи опорного напряжения.
Микросхема потребляет ток IПОТР = 2 мА. Время установления аналогового сигнала при изменении цифрового кода составляет 5 мкС.
Выходное напряжение UВЫХ ЦАП и его полярность зависит от полярности и величины напряжения на выводе UОП. Так, например, если
UОП = -10В, то UВЫХ будет изменяться в диапазоне от 0 до +10 В при изменении кода на входах D1 - D10.
На выходе ЦАП имеет место квантованный сигнал (рис.61).
183
|
.60 .Рис |
|
Схема |
184 |
подключения |
|
ЦАП |
|
к 1ПА572К |
|
МК |
DD1
|
1 |
P1.0 |
SMC |
P2.0 |
21 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
2 |
22 |
|
|
|||
|
P1.1 |
|
P2.1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|||
|
3 |
P1.2 |
|
P2.2 |
23 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
4 |
P1.3 |
|
P2.3 |
24 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
5 |
P1.4 |
|
P2.4 |
25 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
6 |
|
26 |
|
|
||
|
P1.5 |
|
P2.5 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|||
|
7 |
P1.6 |
|
P2.6 |
27 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
8 |
P1.7 |
|
P2.7 |
28 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
9 |
|
|
|
29 |
|
|
|
RST |
|
PME |
|
|
||
|
|
|
|
|
|||
|
18 |
|
30 |
|
|
||
|
BQ2 |
|
ALE |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
|
19 |
|
|
|
39 |
1 |
|
|
BQ1 |
|
P0.0 |
|
|||
|
|
|
|
||||
|
|
|
38 |
2 |
|
||
|
|
|
|
|
|||
|
31 |
|
|
P0.1 |
|
||
|
DEMA |
|
37 |
3 |
|
||
|
|
|
|
|
|||
|
10 |
|
|
P0.2 |
|
||
|
|
|
|
36 |
4 |
|
|
|
|
P3.0 |
|
P0.3 |
|
||
|
11 |
|
35 |
5 |
|
||
|
P3.1 |
|
P0.4 |
|
|||
|
|
|
|
||||
|
12 |
P3.2 |
|
P0.5 |
34 |
6 |
|
|
|
|
|
||||
|
13 |
P3.3 |
|
P0.6 |
33 |
7 |
|
|
14 |
P3.4 |
|
P0.7 |
32 |
8 |
|
|
|
|
|
||||
|
15 |
|
20 |
|
|
||
|
P3.5 |
|
GND |
|
|
||
|
|
|
|
|
|||
|
16 |
|
40 |
|
|
||
|
P3.6 |
|
Ucc |
|
|
||
|
|
|
|
|
|||
|
17 |
P3.7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+5В |
|
|
|
DA1 |
|
|
|
|
|
|
R1 |
8 |
8 |
4 |
D10 |
D/A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
|
|
|
|
|
|
R2 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
5 |
|
Roc |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
D9 |
|
|
|
|
|
|
|||
R3 |
6 |
|
|
|
|
|
|
DA2 |
|
|
|
6 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
D8 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
R4 |
5 |
|
|
|
1 |
2 |
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
5 |
7 |
|
I1 |
|
|
OUT |
|
||||
|
|
D7 |
2 |
|
- |
|
|
||||
R5 |
4 |
|
|
|
|
|
|
Uвых ЦАП |
|||
4 |
8 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|||
R6 |
|
D6 |
I2 |
|
|
|
-U |
-15В |
|||
3 |
|
|
|
3 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
3 |
9 |
|
|
|
+ |
|
|
|||
|
|
D5 |
|
|
|
7 |
|
||||
R7 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
2 |
|
|
|
|
|
|
+U |
+15В |
|||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
10 |
|
|
3 |
|
|
|
||||
|
|
D4 |
OV |
|
|
|
|
|
|||
R8 |
1 |
|
|
|
|
К140УД608 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
1 |
11 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
D3 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D2 |
Uop |
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
D1 |
|
14 |
|
|
VD1 |
R9 |
-15В |
|
|
|
|
+15V |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Д814В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К572ПА1 |
|
|
|
|
|
|
AT89S8252
UВЫХ
U |
КОД
Рис. 61. Выходной квантованный сигнал ЦАП
Уровень квантования определяется по формуле
U |
UВЫХ |
|
(5.9) |
2n |
, |
|
|
|
|
||
где n – разрядность ЦАП. |
|
|
|
Для ЦАП К572ПА1 U составит |
10В/1024 10 мВ. Для рас- |
||
смотренной схемы рис. 60 разрядность ЦАП составляет 8, поэтому U 10B/255 40 мВ. При разработке микропроцессорных систем управления необходимо учитывать погрешность, вносимую разрядностью ЦАП. Микросхема К572ПА1 подключается цифровыми входами к любому из портов. В рассматриваемой схеме к порту Р0 подключаются также подтягивающие резисторы R1 – R8. На выходе ЦАП имеем аналоговый ток, для преобразования его в напряжение необходим усилитель DA2 (К140УД608). Разряды D1 и D2 необходимо подключить к общей шине, поскольку при высоком входном сопротивлении входов на них могут наводиться помехи.
Пример 1. Необходимо разработать программу для формирования на выходе ЦАП пилообразного сигнала рис. 60.
|
CAP EQU |
P0; Обозначение порта Р0 |
<1> PILA: |
MOV CAP,#00 ; Обнуление порта Р0 |
|
<2> |
NOP |
; |
<3>AGAIN: INC CAP |
; Инкремент значения порта Р0 |
|
<4> |
CALL DELAY ; Вызов задержки |
|
<5> |
JMP AGAIN |
; |
|
|
185 |
<6>DELAY: |
; |
Задержка, определяющая частоту сигнала |
<7> |
RET |
; |
UВЫХ
10 В
T |
t |
|
|
Рис. 62. Пилообразный сигнал на выходе ЦАП
В цикле AGAIN происходит инкремент содержимого порта Р0 ( шаги 3,4 и 5). При достижении Р0 = FFH следующий инкремент приводит к обнулению порта Р0. Временная задержка DELAY будет определять время нарастания аналогового сигнала от 0 до максимума. DELAY определяет период Т и частоту программируемого пилообразного сигнала.
Пример 2. Необходимо разработать программу, обеспечивающую формирование на выходе ЦАП треугольного сигнала (рис. 63).
UВЫХ
10 В
|
|
|
|
|
T |
|
t |
|
|
|
|
|
|||
|
Рис. 63. Треугольный сигнал на выходе ЦАП |
|
|||||
|
CAP EQU |
P0 |
; Обозначение порта Р0 |
|
|||
<1>TRIAN: MOV CAP,#00 ; |
|
||||||
<2> |
|
CLR A |
|
|
; |
|
|
<3>INCR: |
INC CAP |
; |
Формирование нарастающего фронта |
||||
<4> |
|
CALL DELAY ; сигнала |
|
||||
<5> |
|
MOV A,CAP |
; |
|
|
||
<6> |
|
CJNE A,#0FFH,INCR; |
|
||||
|
|
|
|
|
186 |
|
|
<7>DECR: |
DEC CAP |
; |
Формирование спадающего фронта |
|
<8> |
CALL DELAY |
; сигнала |
||
<9> |
MOV A,CAP |
; |
|
|
<10> |
CJNE A,#00,DECR; |
|||
<11> |
JMP TRIAN |
; |
Сформировать следующий импульс |
|
<12>DELAY: |
; Задержка, определяющая частоту сигнала |
|||
<13> |
RET |
; |
|
|
Шаги со 2 по 6 |
формируют нарастающий фронт, шаги с 7 по 10 - |
|||
спадающий фронт треугольного сигнала. Подпрограмма задержки так же, как и в предыдущем примере, определяет период и частоту сигнала.
З а д а н и я д л я с а м о с т о я т е л ь н о й р а б о т ы
1.Разработать программу для формирования трапецеидальных симметричных импульсов на выходе 10разрядного ЦАП, длительность импульса и паузы 500 мкС.
2.Разработать программу для формирования прямоугольных симметричных импульсов на выходе 10 – разрядного ЦАП, длительность импульса и паузы 1мС.
5.5. Построение АЦП с использованием ЦАП
Используя микросхему ЦАП, можно построить программный АЦП, характеризующийся высоким быстродействием и более дешевой реализацией в сравнении с аппаратным аналого-цифровым преобразователем. Рассмотрим работу схемы на рис.64. Выход ЦАП (UЦАП) подключается к входу компаратора К554СА3 (устройство для сравнения двух аналоговых сигналов). На второй вход компаратора подается сигнал с выхода аналогового датчика UДАТ. Выход компаратора через ограничительформирователь сигнала (резистор и стабилитрон), который преобразует выходной сигнал в уровни 0 – 5 В, и ключ на транзисторе подключен к разряду Р3.2 порта Р3. Условия работы компаратора следующие: при
UДАТ > UЦАП UВЫХ.КОМ. = 0, при UДАТ < UЦАП UВЫХ.КОМ. = 1. Однокри-
стальный МК в порте ЦАП программным путем должен перебирать коды, в результате UЦАП будет линейно нарастать от нуля до 10В. При выполнении условия UДАТ < UЦАП напряжение на выходе компаратора будет равно UВЫХ.КОМ. = 1. Пока на выходе компаратора нулевой уровень, транзистор закрыт и в разряде Р3.2 выставлен единичный уровень. Как только
UДАТ < UЦАП , UВЫХ.КОМ. = 1 , разряд Р3.2 = 0. Рассмотрим работу программы.
187
|
.Рис |
|
|
|
|
|
|
+5В |
|
|
|
|
DA1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
64 |
|
|
DD1 |
|
|
R1 |
8 |
|
8 |
4 |
D10 |
D/A |
|
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R2 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
. |
1 |
|
|
|
21 |
|
7 |
5 |
|
|
|
Roc |
|
|
|
|
|
|
||
|
Аналого |
P1.0 |
SMC |
P2.0 |
|
6 |
|
D9 |
|
|
|
|
DA2 |
4 |
|
||||||
|
2 |
P1.4 |
|
P2.4 |
25 |
R3 |
|
4 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
3 |
P1.1 |
|
P2.1 |
22 |
|
|
|
6 |
6 |
D8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Uвых ЦАП |
|
|
4 |
P1.2 |
|
P2.2 |
24 |
R4 |
5 |
|
5 |
7 |
|
|
|
I1 |
1 |
|
- |
OUT |
6 |
|
|
|
P1.3 |
|
P2.3 |
|
|
|
D7 |
|
|
2 |
|
|
|
|||||||
|
|
5 |
|
R5 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D6 |
|
|
I2 |
|
|
|
-U |
|
|
||
|
- |
6 |
P1.5 |
|
P2.5 |
26 |
R6 |
3 |
|
|
|
|
|
|
3 |
+ |
|
-15В |
|||
|
цифровой |
7 |
|
|
3 |
9 |
|
|
|
|
15 |
|
|
||||||||
|
BQ1 |
|
P0.0 |
39 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
8 |
P1.6 |
|
P2.6 |
27 |
R7 |
2 |
|
|
|
D5 |
|
|
|
|
|
|
+U |
7 |
|
|
|
9 |
P1.7 |
|
P2.7 |
28 |
|
|
|
2 |
10 |
D4 |
|
|
OV |
3 |
|
|
|
|
+15В |
|
|
RST |
|
PME |
29 |
R8 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
18 |
|
|
1 |
11 |
|
|
|
|
|
|
К140УД608 |
|
|
||||||
|
|
BQ2 |
|
ALE |
30 |
|
|
|
D3 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
188 |
преобразователь |
19 |
|
|
P0.1 |
38 |
2 |
|
|
|
|
D2 |
|
|
Uop |
|
VT1 |
|
|
|
-15В |
17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
+U |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
31 DEMA |
|
P0.2 |
37 |
3 |
|
|
|
|
D1 |
|
|
|
14 |
VD1 |
R9 |
|
|
|
|
|
|
10 |
P3.0 |
|
P0.3 |
36 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
+15V |
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
P3.1 |
|
P0.4 |
35 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д814В |
|
|
|
|
|
|
12 |
P3.2 |
|
P0.5 |
34 |
6 |
|
|
|
|
К572ПА1 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
13 |
P3.3 |
|
P0.6 |
33 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14 |
P3.4 |
|
P0.7 |
32 |
8 |
|
|
|
DA2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
P3.5 |
|
GND |
20 |
|
|
|
|
== |
|
|
|
|
|
R12 |
|
|
|
||
|
|
16 |
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
P3.6 |
|
Ucc |
|
|
|
|
|
11 |
+15V |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
P3.7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R9 |
R11 |
|
|
|
+15V |
|
с |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
+IN |
|
|
|
9 |
|
|
|
КТ315 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
применением |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
OUT |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
AT89S8252 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
UЦАП |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-IN |
|
GND |
|
VD2 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Uдат |
|
|
|
|
|
6 |
|
KC147A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЦАП |
|
|
|
|
|
|
|
|
K554CA3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
INT0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
<1> |
CAP |
EQU |
P0 ; Обозначение порта Р0 |
|
<2> |
KOMP BIT |
P3.2 ; |
Обозначение бита компаратора |
|
<3>ACP: |
CLR A |
; |
Обнуление аккумулятора |
|
<4> |
MOV R1,#00 |
; |
Начало перебора с кода 00Н |
|
<5>CHANGE:MOV CAP,R1 |
; |
Код в ЦАП |
||
<6> |
JNB KOMP, WRITE_OZU ; Проверка бита компаратора |
|||
<7> |
INC |
R1 |
; |
Инкремент кода ЦАП |
<8> |
CJNE R1,#0FFH,CHANGE ; Сравнение с FFH |
|||
<9> |
JMP ACP |
; |
|
|
<10>WRITE_OZU:MOV 20H,CAP ; Запись в 20Н ячейку ОЗУ кода |
||||
аналогового сигнала |
|
|
|
|
<11> |
JMP ACP |
; |
|
|
<12> |
RET |
|
|
|
В программе использован программный опрос бита компаратора на шаге 6 подпрограммы. В случае, если Р3.2 0, инкремент кода ЦАП продолжается (шаг 7), в противном случае выполняется запись идентифицированного кода в ОЗУ.
З а д а н и е д л я с а м о с т о я т е л ь н о й р а б о т ы
Разработайте программу для работы АЦП с использованием ЦАП, работающего в режиме прерываний.
5.6. Микропроцессорный контроллер как управляющее устройство в системах автоматического регулирования
Цифровым системам управления присущи физические ограничения, определяемые дискретными процессами и элементами, которые отсутствуют в аналоговых системах. В цифровой системе в отличие от аналоговой при наличии АЦП, обладающего задержкой (время преобразования) на получение цифрового кода - аналога непрерывного сигнала, невозможно получить точную копию регулируемого параметра, кроме того, управляющий сигнал формируется также не мгновенно, а через некоторый временной интервал, поскольку микропроцессору требуется время для выполнения команд, обеспечивающих закон регулирования /9/. Другим ограничением в цифровой системе является конечная длина слова, это означает, что не все числа могут быть реализованы в процессоре. Для большинства однокристальных МК длина слова 8 бит.
Таким образом, в цифровой системе управления встает вопрос о выборе периода времени с момента оцифровки регулируемого параметра и
189
выработки аналогового управляющего сигнала. Этот интервал называется периодом квантования. Чем меньше период квантования, тем ближе по своим свойствам цифровая система к непрерывной системе. Уменьшение периода квантования ограничивается аппаратными и временными характеристиками контроллера. Значительное время квантования может привести к тому, что система окажется не устойчивой.
Рассмотрим вопросы программирования реальной системы управления на основе микропроцессорного контроллера для управления скоростью вращения вала электродвигателя постоянного тока. Структурная схема цифровой системы представлена на рис.65.
В качестве объекта управления выступает электродвигатель постоянного тока, регулируемый параметр – угловая скорость вращения вала (t).
Датчик скорости представляет собой тахогенератор, формирующий на выходе аналоговое напряжение, пропорциональное скорости вращения вала электродвигателя.
УВХ – устройство выборки и хранения, предназначено для поддержания неизменным напряжения на входе АЦП на время преобразования аналогового сигнала в цифровой. УВХ представляет собой одновременно и квантователь, поскольку имеет в своем составе электронный ключ. По прерыванию от таймера однокристального МК этот ключ будет замыкаться и размыкаться.
АЦП – аналого-цифровой преобразователь, выполняет преобразование аналогового сигнала в цифровой.
Клавиатура позволяет оператору установить заданное значение скорости вращения вала электродвигателя ЗАД.
Микропроцессорный контроллер выполняет функцию регулирующего элемента, он сравнивает текущее значение скорости с заданным и формирует управляющее воздействие в соответствии с заданным алгоритмом функционирования.
190