3.4. Часові діаграми pоботи програмованого логічного пристрою контролера

Рис 3.3. Часова діаграма роботи контролера клавіатури

Рис 3.4. Часова діаграма роботи контролера регістру зсуву.

Pис 3.5. Часова діаграма роботи контролера семисегментного індикатора.

4. Робота аналого-цифрового перетворювача

На сьогоднішній день випускають аналого-цифрові перетворювачі (АЦП) в корпусах з вісьма ніжками. Вони використовуються для роботи з сучасними компонентами - RISC-мікроконтролерами та цифровими сигнальними процесорами (ЦСП).

Головна особливість таких АЦП полягає в організації керування на одно- або двопровідній шині (SPI, Microwire, I₂C та інших), а не через паралельний канал вводу-виводу, який вимагає наявності одного виводу мікросхеми на кожний розряд шини керування. Звичайно, такий спосіб передачі бітів даних - один за одним по одному проводу - обмежує швидкість обміну інформацією, хоча і тут можна досягти швидкості передачі даних 1Мбіт/с.

На рис.4.1 наведена структурна схема стандартного послідовного АЦП, виконаних в корпусах з 8 ніжками. Логічний контролер з вбудованим тактовим генератором керує роботою схеми перетворення, яка функціонує за принципом послідовного наближення. Цей принцип полягає у покроковому накопиченні в проміжному регістрі даних двійкового слова, яке відповідає співвідношенню вхідної аналогової напруги та взірцевої напруги (REF).

Розглянемо застосування ніжок мікросхеми ADS 1286PK.

Такий АЦП має два аналогових входи АIN та вхід для підключення взірцевої напруги (REF). На виході АЦП буде формуватись байт вихідного коду, який рівний 000000000000 для нульової напруги на аналоговому вході, та 111111111111 - для вхідної напруги, яка рівна опорній, що подається на вхід REF. На вхід АIN повинна подаватися напруга менша 2.5 вольта.

Shdn

Рис. 4.1. Структурна схема послідовного АЦП.

Рис.4.2. Схема розташування ніжок АЦП типу ADS 1286PK

Кожний біт вихідних даних зчитується на ніжці Sdata, при чому біти виводяться старшими розрядами (MSB) вперед за переднім фронтом імпульсів на ніжці SCLK.

Протокол зв’язку АЦП ADS 1286PK наведений на рисунку 4.3.

Таблиця 4.1 - Призначення ніжок для мікросхем фірм Burr-Brown.

Назва ніжки	Призначення ніжки
Sdata	послідовний цифровий вихід
REF	вхід взірцевої напруги
SCLK	тактований вхід
/CS	вибір кристалу
+IN,-IN	аналогові входи
VCC	Напруга живлення
GND	Загальний

Аналого-цифрові перетворювачі (АЦП) з послідовним каналом вводу-виводу наведені в таблиці 4.1.

Схеми розташування ніжок наведено на рис.4.2. Призначення ніжок для мікросхем від 1 до 12 табл.4.1 наведені в табл. 4.1.

Такий АЦП має два аналогові входи (+IN,-IN) та один вхід для підключення взірцевої напруги (REF).

Традиційними елементами стабілізаторів напруги є стабілітрони, але вони мають багато недоліків, які не дозволяють використовувати їх в якості точного джерела взірцевої напруги навіть для 8-розрядного АЦП. Для тих напрямків схемотехніки, де необхідна висока точність результатів, були розроблені більш зручні компоненти - інтегральні джерела взірцевої напруги (ДВН). Для АЦП, які застосовуються для розробки інтелектуального давача, використовуємо ДВН типу LTC1009 компанії Linear Technology, які формують взірцеву напругу 2,5В, але з точністю 0,2%.

Принципова схема АЦП для послідовного каналу мікроконтролера 89С51 наведена на рис. 4.4.

Резистори R₁ та R₂ застосовуються як подільник напруги з 5В до 2,5В.

При використанні опорів R₁ та R₂ 33кОМ для 12-розрядного можна забезпечити автоматичну сумісність цього АЦП з давачами схеми, яких будуть описані нижче.

Діод VD₁ запобігає зміни полярності вхідної напруги. У випадку зміни полярності напруги на вході АЦП діод відкривається і вхідна напруга навантажується тільки опором R₁ і не поступає на вхід МАХ188.

Для АЦП, які застосовуються для розробки інтелектуального давача, використовуємо ДВН VD₆ типу LT1009CZ компанії Linear Technology, які формують взірцеву напругу 2,5В, але з точністю 0,2%.

Конденсатори С₂ та С₃ застосовуються для згладження високочастотних пульсацій, які можуть виникнути в джерелі живлення. Конденсатор С₁ застосовується для згладження низькочастотних пульсацій, що можуть виникнути у джерелі живлення.

Діоди VD₃, VD₄ та VD₅ застосовуються для стабілізації напруги до 4,7В.