Проектирование задающего генератора пачек прямоугольных импульсов на микропроцессоре
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
Зависимость выходного тока от выходного напряжения.
ЦИФРОВАЯ СЕКЦИЯцифровые входы совместимы или с TTL или 5 V CMOS уровни. Все логические входы статически-защищены MOS ворота с типичными потоками входа меньше чем 1 nA. Внутренняя защита входа достигнута " на чипе " распределенный диод между DGND и каждыми MOS воротами. Чтобы минимизировать потоки электропитания, рекомендуется, чтобы цифровые напряжения входа привели как близко к рельсам поставки (VDD и DGND) как фактически возможный.
ИНФОРМАЦИЯ ЛОГИКИ ИНТЕРФЕЙСА
Ниже приведена таблица истинности для данной микросхемы. Часть содержит два регистра, регистр входа и регистр DAC. CS и WR управляют загрузкой регистра входа, в то время как LDAC и WR управляют передачей информации от регистра входа до регистра DAC. Только данные, проведенные в регистр DAC определят выходное напряжение конвертера.
Все регистры можно перевести в режим прозрачности, для этого необходимо подать 0 на входы LDAC, WR, CS.
Таблица2 - Таблица истинности
RESETLDACWRCSFunctionHLLLОба Регистра Прозрачны нXНXОба Регистра закрыты нНXHОба Регистра закрытыннLLРегистр Входа Прозрачный ннJLРегистр Входа Закрыт нLLHDAC регистр Прозрачный нLJHDAC Регистр Закрыт LXXXОба Регистратора сбросили в 0 НHHОба Регистр закрыты Со Всеми Нолями И выходное напряжение равно 0LLLОба Регистра Прозрачны и Выходное напряжение Следует За данными Входа H = высокий уровень, L = низкий уровень, X = состояние не имеет значения.
Рисунок 2.7 - Схема входной логики микросхемы
Рисунок 2.8 - Временная диаграмма для записи 1 байта
Таблица 2 - Принцип раiета выходного напряжения
3. РАiЁТ ВРЕМЕННЫХ СООТНОШЕНИЙ
Согласно техническому заданию:
длительность импульса 20,40,60 мкс;
частота следования импульсов- 5 кГц
количество импульсов в пачке ;
длительность пачки 0,2 с;
Период повторения пачки - 2 сек.
Рассмотрим 1-й случай:
Расiитаем время нуля t0 (между импульсами)
Частота 5 кГц значит период следования импульсов 0,2 мс
0=T-ti=200-20=180 мкс
Расiитаем число импульсов в пачке
=Tp/Ti=0,2/0,2*10-3= 1000 импульсов
Необходимо сформировать такой сигнал:
Рисунок 3.1 - Сигнал на выходе ЦАП.
То есть за 1000 импульсов напряжение должно вырасти от 0 до 9В.
Так как мы используем 8 битный ЦАП, у нас есть возможность сформировать 255 уровней выходного напряжения, то есть для сохранения линейного закона нарастания сигнала необходимо формировать по несколько импульсов с одинаковой амплитудой.
Необходимо сформировать 20 пачек по 3 импульса с одинаковой амплитудой и 235 пачек по 4 импульса с одинаковой амплитудой.
Теперь расiитаем коэффициенты, вносимые в таймер iетчик для формирования определенных временных интервалов.
Будем использовать 16 битный таймер iетчик с коэффициентом предварительного деления входной частоты 1.
Тактовая частота 4 МГц; ?т=0,25 мкс;
Количество тактов для ?и=20 мкс/0,25мкс=80;
Число вносимое в таймер iетчик 65535-80= 65455 $ FFAF
Количество тактов для ?0=180 мкс/0,25мкс= 720;
Число вносимое в таймер iетчик 65535-720= 64815 $ FD2F
Длительность паузы между пачками: Т-?пачки=2-0,2=1,8 с.
Зададим коэффициент предделения частоты равный 1024
Тактовая частота 4 МГц /1024= 3906.25 Гц; ?т=256 мкс;
Для формирования : 1,8 с/256 мкс = 7031.
Число вносимое в таймер iетчик 65535-7031= 58504 $E488
Рассмотрим 2-й случай:
Расiитаем время нуля t0 (между импульсами)
Частота 5 кГц значит период следования импульсов 0,2 мс
0=T-ti=200-40= 160 мкс
Количество тактов для ?и=40 мкс/0,25мкс=160;
Число вносимое в таймер iетчик 65535-160= 65375 $FF5F
Количество тактов для ?0=160 мкс/0,25мкс=640;
Число вносимое в таймер iетчик65535-640= 64895 $FD7F
Длительность паузы между пачками та же.
Рассмотрим 3-й случай
Расiитаем время нуля t0 (между импульсами)
Частота 5 кГц значит период следования импульсов 0,2 мс
0=T-ti=200-60= 140 мкс
Количество тактов для ?и=60 мкс/0,25мкс=240;
Число вносимое в таймер iетчик 65535-240= 65295 $ FF0F
Количество тактов для ?0=140 мкс/0,25мкс=560;
Число вносимое в таймер iетчик 65535-560= 64975 $FE47
Длительность паузы между пачками та же.
Все коэффициенты расiитаны без учета времени выполнения программного кода, после моделирования мы получим реальные временные интервалы и уменьшим время ожидания на величину ошибки.
4. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ УСТРОЙСТВА
Для построения программно управляемого задающего генератора пачек прямоугольных импульсов на микроконтроллере для физиотерапевтической установки нужно микроконтроллер питать от блока питания (в данном случае 5В); а для достижения нужного уровня выходного напряжения на выходе ставим эмиттерный повторитель. Индикацию работы можно проверять с помощью светодиодов. Особенностью ЦАП является то что Vref должно быть на 4 вольта меньше чем питающее напряжение, поэтому ЦАП запитан рекомендуемым напряжением 10 В а Vref 5 вольт. Такое решение требует установки дополнительного усилителя для достижения требуемого размаха выходного сигнала 7 В. То есть усилитель должен иметь коэффициент передачи 1,4, и полосу пропускания в 2 раза выше граничной частоты.
.1 Выбор блока питания
Расiитаем ориентировочно потребляемую устройством мощность:
Потребление микроконтроллера - 3мА*5В=15 мВт
Потребление ЦАП - 450 мВт
По техническому заданию на нагрузке 50 Ом необходимо получить напряжение 7 В, значит мощность порядка 1 Вт
Общее пот
Copyright © 2008-2013 geum.ru рубрикатор по предметам рубрикатор по типам работ пользовательское соглашение