Пояснения к выполнению вариантов заданий
Измерение частоты электрического сигнала.
В качестве источника измерительного сигнала использовать генератор прямоугольных импульсов частотой от 1 до 40 кГц.
Сигнал с выхода генератора подать на счетный вход одного из таймеров/счетчиков МК (Т0 или Т1).
Алгоритм измерения частоты заключается в подсчете количества импульсов за заданный интервал времени. Для этого необходимо выполнить следующие действия:
Настроить выбранный таймер на режим 16-разрядного счетчика.
Разрешить подсчет импульсов на счетном входе соответствующего счетчика.
Через заданный интервал времени остановить счет импульсов.
Определить частоту как отношение числа импульсов к измерительному временному интервалу.
Индикацию результата, в зависимости от разрядности индикатора, осуществлять в следующем формате:
– для 4-разрядного индикатора: хх,хх Гц;
– для 6-разрядного индикатора: ххххх Гц с гашением незначащих разрядов.
Измерение температуры сенсора TMP03/04.
TMP03/TMP04 - полупроводниковая ИС, длительность прямоугольного сигнала на выходе которой прямо пропорциональна ее температуре. Встроенный преобразователь температуры вырабатывает прямо пропорциональное температуре напряжение, которое сравивается опорным напряжением, и результат сравнения подается на цифровой модулятор. Масшстабный формат кодирования выходного последовательного цифрового сигнала позволяет избежать ошибок, возникающих в других устройствах ввиду нестабильности частоты синхросигнала. Приборы имеют типовую погрешность измерения ±1.5°C в диапазоне от -25°C до +100°C и превосходную линейность характеристики преобразования. Цифровой выход TMP04 является ТТЛ/КМОП совместимым, что позволяет подключать его к большинству микроконтроллеров напрямую. Выход с открытым коллектором прибора TMP03 имеет максимальный втекающий ток 5 мА. TMP03 лучше всего подходит для использования в системах, требующих изолированных цепей и использующих оптроны или разделительные трансформаторы.
Рис.5.1 – Структурная схема датчика температуры TMP03/04
Рис.5.2 – Формат выходного сигнала датчика
Номинальная частота выходного сигнала равна 35 Гц.
Температура сенсора определяется по формуле:
.
При моделировании в качестве сенсора использовать генератор прямоугольных импульсов.
Для определения температуры сенсора необходимо измерить длительности импульса (Т1) и паузы (Т2) и по формуле вычислить температуру.
Результат индицировать в формате -15,60С.
Измерение скорости пули.
Скорость пули измеряется времяпролетным методом. На расстоянии одного метра друг от друга установлены оптические датчики. В исходном состоянии на выходе оптических датчиков присутствует высокий логический уровень сигнала. При пересечении светового луча пулей на выходе датчика формируется сигнал с низким логическим уровнем. Таким образом, при пролете пули оптические датчики последовательно формируют короткие импульсы отрицательной полярности. Измерив время между импульсами, определяют скорость пули.
При моделировании в качестве оптических датчиков использовать генераторы одиночных импульсов.
Объединить сигналы от генераторов с помощью элемента 2И.
Рекомендованный алгоритм работы:
Ждать первый импульс.
При регистрации первого импульса запустить таймер.
Ждать второй импульс.
При регистрации второго импульса остановить таймер.
Рассчитать скорость пули.
Выдать результат на индикацию в формате 123,4.
Рис.5.3 – Модель входного каскада схемы измерения скорости пули
Рис.5.4 – Результат формирования измерительных импульсов
Рис.5.5 – Настройка первого «оптического датчика» |
Рис.5.6 – Настройка второго «оптического датчика» |
Лазерный дальномер.
Функциональная схема лазерного дальномера представлена на рисунке 5.7. Реализуется фазоимпульсный метод измерения расстояния. Лазерный светодиод излучает световой поток, модулированный прямоугольными импульсами с частотой 1 МГц. Отраженный от объекта световой поток преобразуется фотоприемником в последовательность прямоугольных электрических импульсов. Сдвиг по фазе сигналов 1 и 2 зависит от расстояния до объекта. Для измерения разности фаз используется фазовый детектор, собранный на элементах DD1 (ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ), R и С.
Рис.5.7 – Функциональная схема лазерного дальномера
Алгоритм измерения расстояния достаточно прост. Необходимо определить уровень сигнала на входе АЦП, пропорциональный фазовому сдвигу исходного и принятого сигналов, и по известной градуировочной характеристике рассчитать расстояние до объекта.
Рис.5.8 – Осциллограммы сигналов в контрольных точках
Рис.5.9 – Зависимость напряжения на входе АЦП
от фазового сдвига импульсов и от измеряемого расстояния
Рис.5.10 – Входной каскад лазерного дальномера
Рис.5.11 – Настройка первого генератора |
Рис.5.12 – Настройка второго генератора |
Рис.5.13 – Осциллограммы в контрольных точках входного каскада