2.1 Выбор микропроцессора

Центральным узлом системы является микроконтроллер, который управляет всеми функциональными частями блока, а также выполняет функции предварительной обработки сигнала. Выбор его должен осуществляться исходя из требований к точности представления и обработки сигнала, а также требований к наличию в его составе некоторых дополнительных возможностей.

Для целей управления микроконтроллеры AVR делает привлекательным их хорошо-развитая периферия, которая включает в себя: таймеры-счётчики, широтно-импульсные модуляторы, поддержку внешних прерываний, аналоговые компараторы, встроенный АЦП, параллельные порты ввода и вывода, интерфейсы, сторожевой таймер и устройство сброса по включению питания.

Все эти качества превращают AVR-микроконтроллеры в мощный инструмент для построения современных, высокопроизводительных и экономичных контроллеров различного назначения.

Для выбора конкретного микроконтроллера из всего модельного ряда AVR проанализируем техническое задание и структурную схему. Микроконтроллер должен содержать: аналогово-цифровой преобразователь (АЦП); таймер/счетчик, и иметь достаточное количество портов ввода вывода.

Встроенные АЦП появились только в микроконтроллерах AT90S8534 и AT90S8535, семейства classic AVR, следовательно, младшие микроконтроллеры не пригодны для использования в данном проекте.

Все вышесказанное заставляет нас обратиться к семейству mega AVR, где самым подходящим (т.е. обладающий всеми перечисленными свойствами) является микроконтроллер ATmega 128.

Отличительные особенности периферийных устройств:

• два 8-разр. таймера-счетчика с раздельными предделителями и режимами сравнения;

• два расширенных 16-разр. таймера-счетчика с отдельными предделителями, режимами сравнения и режимами захвата;

• счетчик реального времени с отдельным генератором;

• два 8-разр. каналов ШИМ;

• 6 каналов ШИМ с программируемым разрешением от 2 до 16 разрядов;

• модулятор выходов сравнения;

• 8 мультиплексированных каналов 10-разрядного аналогово-цифрового преобразования;

• двухпроводной последовательный интерфейс, ориентированный на передачу данных в байтном формате;

• программируемый сторожевой таймер со встроенным генератором

• встроенный аналоговый компаратор.

Ввод-вывод и корпуса:

• 53 -программируемые линии ввода-вывода;

• 64-выв. корпус TQFP.

Рабочие напряжения:

• 4.5 - 5.5В.

Градации по быстродействию:

- 0 - 16 МГц.

Передаточную функцию МП принимаем равной единице:

W_МП(p)=1 (2.1)

Поскольку мы используем встроенный в микроконтроллер АЦП, также учтем его передаточный коэффициент. Для этого рассмотрим его характеристики:

10-разрядное разрешение;

интегральная нелинейность, мл. разр. 0.5;

абсолютная погрешность, мл. разр. ±2;

время преобразования, мкс. 65 - 260;

частота преобразования при максимальном разрешении, с^-1 до 15 тыс.;

диапазон входного напряжения АЦП, В 0... VCC.

Из данных параметров нас интересует диапазон входного напряжения и разрядность. Питание микроконтроллера будет осуществляться источником напряжения на 5В. Значит, диапазон входного напряжения равен 0-5В.

Поскольку АЦП 10-и разрядный, значит, при 5 вольтах на входе будем иметь на выходе код 2¹⁰=1024. Таким образом, получим коэффициент передачи АЦП:

k_ацп=1024/5=204.8.

Получим передаточную функцию АЦП:

W_АЦП(p)=204.8. (2.2)