2.2. Блок ацп
Блок аналого-цифрового преобразователя функционально состоит из двух частей: собственно АЦП и источника опорного напряжения.
По заданию устройство должно иметь 7 входных аналоговых каналов, рассчитанных на диапазон напряжений от 0 до 5 В, разрядность АЦП 12 бит.
Исходя из этих соображений, был выбран АЦП ADS7875 фирмы Texas Instruments (DA1). Его структурная схема представлена на рисунке 6.
Рис. 6. Структурная схема АЦП ADS7875
Микросхема изготовлена по КМОП технологии, способна работать с частотами преобразования до 500 кГц, может питаться от источников однополярного напряжения в диапазоне от 2,7 до 5,5 В, имеет КМОП-совместимые логические уровни цифровой части.
Данный АЦП имеет 8 входных каналов, управляется через параллельный интерфейс и несколько отдельных линий управления:
A0-A2 – адресные входы устройства (подключены к порту E микроконтрллера).
CLK – сигнал тактирования (подаётся с тактового генератора),
/BUSY – выход сигнала занятости. При логическом 0 устройство выполняет преобразование аналогового сигнала, все обращения к нему запрещены. Логическая 1 выставляется после окончания преобразования (подключён к 4ой линии порта B).
/WR – вход сигнала начала преобразования (подключён к 4ой линии порта A),
/CS – сигнал выбора кристалла (подаётся с дешифратора выбора микросхем DD2),
/RD – сигнал чтения данных с параллельного порта устройства (подаётся с 5ой линии порта A).
12 линий АЦП подключаются к портам D и А микроконтроллера.
АЦП имеет вывод флага окончания преобразования BUSY, который подключен к линии RB4, сигнал управления началом преобразования /WR подключен к линии RA4.
Преобразователь имеет встроенное устройство выборки-хранения (УВХ).
2.3. Блок цап
Блок ЦАП функционально состоит из двух частей: источника опорного напряжения и собственно ЦАП.
По заданию устройство должно иметь два аналоговых выходных канала с разрешением 10 разрядов и диапазоном выходных напряжений (0 - +10)В.
В качестве ЦАП был выбран прибор AD5337 фирмы Analog Devices. Его структурная схема приведена на рисунке 7.
Рис. 7. Структурная схема ЦАП AD5337
Он представляет собой ЦАП разрешением 10 разрядов, изготовленный по КМОП технологии.
ЦАП способен работать на частотах дискретизации до 400 кГц, допускает использование источников опорного напряжения в пределах 10 В. AD5337 имеет стандартный интерфейс I2C, что требуется по заданию. Устройство имеет следующие выводы:
VOA, VOB – выходные аналоговые сигналы устройства (выведены на разъём);
SCL, SDA – линии шины I2C (подключены к соответствующим линия МК);
A0 – сигнал разделения команд и данных (выдаётся линией 0 порта E).
На рис. 8. приведена функциональная схема цифро-аналогового преобразования для данного устройства.
Рис. 8. Функциональная схема преобразования
На рис. 9. приведены временные диаграммы процесса записи информации в ЦАП.
Рис. 9. Диаграммы запись данных в ЦАП
2.4. Клавиатура и дисплей
Блок ввода информации с клавиатуры состоит из следующих элементов: матрица клавиш 7х4 с защитными диодами и резисторами, дешифратор К555ИД7 (3 - 8) DD4 и шифратор К555ИВ1 (8 - 3) DD7. Т.к. частота опроса клавиатуры не велика (порядка 10Гц), данная организация блока позволяет сократить число задействованных линий микроконтроллера. Матрица клавиш опрашивается микроконтроллером по линиям RB4, RB5, RB6 с помощью дешифратора К555ИД7 (3 - 8) DD4. Код нажатой клавиши принимается шифратором К555ИВ1 (8 - 3) DD7, который преобразует его в двоичный и передаёт на линии RC0, RC1 микроконтроллера. Таким образом осуществляется сканирование клавиатуры. Программно оно может осуществляться по прерыванию таймера.
Алфавитно-цифровой ЖК-модуль MT–10S1
Жидкокристаллический модуль MT–10S1 состоит из БИС контроллера управления и ЖК панели. Контроллер управления КБ1013ВГ6, производства ОАО «АНГСТРЕМ», аналогичен HD44780 фирмы HITACHI и KS0066 фирмы SAMSUNG.
Модуль выпускается со светодиодной подсветкой. Модуль позволяет отображать 1 строку из 10 символов. Символы отображаются в матрице 5х8 точек. Между символами имеются интервалы шириной в одну отображаемую точку.
Каждому отображаемому на ЖКИ символу соответствует его код в ячейке ОЗУ модуля.
Модуль содержит два вида памяти – кодов отображаемых символов и пользовательского знакогенератора, а также логику для управления ЖК панелью. Недопустимо воздействие статического электричества больше 30 вольт.
Модуль позволяет:
модуль имеет программно-переключаемые две страницы встроенного знакогенератора;
работать как по 8-ми, так и по 4-х битной шине данных (задается при инициализации);
принимать команды с шины данных;
записывать данные в ОЗУ с шины данных;
читать данные из ОЗУ на шину данных;
читать статус состояния на шину данных;
запоминать до 8-ми изображений символов, задаваемых пользователем;
выводить мигающий (или не мигающий) курсор двух типов;
управлять подсветкой.
Модуль управляется по параллельному 4-х или 8-ми битному интерфейсу. Временные диаграммы приведены на рис. 10 и 11. Примеры обмена по интерфейсу приведены на рис. 12 и 13. Программное управление осуществляется с помощью системы команд, приведенной в таблице 4. Перед началом работы модуля необходимо произвести начальную установку.
Модуль позволяет задать изображения восьми дополнительных символов знакогенератора, использующихся при работе наравне со встроенными.
Временные диаграммы
Рис.
10. Диаграмма чтения
Рис.
11. Диаграмма записи
Рис.
12. Диаграмма обмена по 4-х битному
интерфейсу
Рис. 13. Диаграмма обмена по 8-ми битному интерфейсу
Начальная установка модуля
Таблица 2. Назначение внешних выводов
|
Вывод |
Обозначение |
Назначение вывода |
|
1 |
DB0 |
Шина данных (8-ми битный режим)(младший бит в 8-ми битном режиме) |
|
2 |
DB1 |
Шина данных (8-ми битный режим) |
|
3 |
DB2 |
Шина данных (8-ми битный режим) |
|
4 |
DB3 |
Шина данных (8-ми битный режим) |
|
5 |
A0 |
Адресный сигнал — выбор между передачей данных и команд управления |
|
6 |
R/W |
Выбор режима записи или чтения |
|
7 |
E |
Разрешение обращений к модулю (а также строб данных) |
|
8 |
DB7 |
Шина данных (8-ми и 4-х битные режимы) (старший бит) |
|
9 |
DB6 |
Шина данных (8-ми и 4-х битные режимы) |
|
10 |
DB5 |
Шина данных (8-ми и 4-х битные режимы) |
|
11 |
DB4 |
Шина данных (8-ми и 4-х битные режимы)(младший бит в 4-х битном режиме) |
|
12 |
GND |
Общий вывод (0В) |
|
13 |
NC |
Не используется |
|
14 |
UCC |
Напряжение питания (5В) |
|
15 |
+LED |
+ питания подсветки |
|
16 |
–LED |
– питания подсветки |
Выводы DB0-DB7 подключаются к порту D микроконтроллера;
A0 – подключается к линии 5 порта A;
R/W – подключается к к линии 4 порта A;
E – подключается к дешифратору выбора микросхем.