Кодування індикаторів

4. Поясніть роботу команд IN <байт>, OUT <байт>.

5. Поясніть принцип роботи програми „Вогні, що біжать” за блок-схемою, що зображена на рисунку 8.1 в режимах 0С, 1С і 2С.

7.3 Програма проведення експерименту

1. Підключити додатковий модуль до роз’єму МПС.

2. Ознайомитися з підключенням портів до додаткового контролера і вибрати напрям передачі інформації для кожного з портів. Використовуючи схему Л/Р № 2 визначити керівне слово та записати його в таблицю 8.1.

Таблиця 7.1

Керівне слово додаткового контролера

3. Повторити раніш розглянуті та розглянути нові команди, необхідні для складення програми (MVI R,<байт>; MOV R1, R2; OUT <адреса>; IN <адреса>; CPI <байт>; JNZ <адреса>; JZ <адреса>; CALL <адреса>; JMP <адреса>; RET; RRC; RLC).

4. Записати в ОЗП підпрограму затримки (Л/Р № 3), починаючи з адреси 900H .

5. Використовуючи блок-схему програми (рисунок 7.1), скласти програму та записати її в таблицю 7.2.

7.4. Опрацювання результатів експерименту

Записати програму в ОЗП і запустити її на виконання. Набираючи різні комбінації режимів показати роботу програми викладачу.

Таблиця 7.2

Програма “Вогні, що біжать”

8 Лабораторна робота № 8

ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ АЦП З ПІДСИЛЮВАЧЕМ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

8.1 Мета роботи та об’єкт дослідження

Мета роботи: експериментально дослідити роботу АЦП з підсилювачем постійного струму.

Робоче завдання: теоретично засвоїти принципи роботи паралельних і послідовних АЦП, підключення їх до МПС. Зняти характеристику підсилювача сигналів термопар і послідовного АЦП.

Об’єкт дослідження – послідовний АЦП.

8.2 Завдання на підготовку до лабораторної роботи

8.2.1 Загальні відомості

Аналогово-цифрові перетворювачі (АЦП) призначені для зв’язку об’єктів керування з електронно-обчислювальними комплексами. Електронно-обчислювальні комплекси широко використовуються для автоматизації виробничих процесів. Але працюють вони, як правило, у двійковій системі числення, яка має два стійких стани – „є сигнал” та „нема сигналу”. Наявність сигналу позначається як логічна „1” (2,4...5 В), його відсутність – як логічний „0” (0...0,4 В).

Пристрої, встановлені на об’єкті керування (термопари, перетворювачі, датчики та інші), працюють з безперервними сигналами в широкому діапазоні напруг, тобто мають аналоговий вихідний сигнал. Для зв’язку аналогових та цифрових пристроїв в один комплекс і використовують АЦП. Для здійснення зворотного перетворення із цифрового сигналу в аналоговий, використовують ЦАПи (цифро-аналогові перетворювачі).

АЦП поділяються на два типи: паралельні та послідовні.

Паралельні АЦП дозволяють одночасно, за один такт роботи перетворити сигнал. Тому їх основна перевага – це висока швидкість перетворення, яка дорівнює 10…50 нс. До їх недоліків можна віднести доволі складну схему реалізації і відповідно більш високу вартість.

Послідовні АЦП мають більш низьку швидкодію (5…10 мс), однак за рахунок низької вартості та простоти, ці АЦП отримали більш широке розповсюдження. Промисловість виробляє багато типів стандартних АЦП як паралельного так і послідовного типів у вигляді мікросхем, що спрощує їх використання.

Паралельні АЦП перетворюють аналоговий сигнал в цифровий за допомогою спеціальних обмежуючих пристроїв, які називають компараторами. Кількість компараторів, як правило, дорівнює кількості розрядів двійкового числа.

Компаратор (рис. 8.1) являє собою електронний пристрій (мікросхему) з двома входами і одним виходом. На один із входів подається опорна напруга, на інший – аналоговий сигнал, який необхідно перетворити. Коли аналоговий сигнал менше опорного, на виході компаратора існує логічний „0”. В момент перевищення опорного сигналу аналоговим, на виході компаратора з’являється логічна „1”.

В паралельному АЦП, 10 – 12 таких компараторів (в залежності від розрядності) з’єднуються паралельно. Вхідний аналоговий сигнал за допомогою компараторів поділяється по рівням у вигляді „1” та „0” та надходить до перетворюючого пристрою, яке перетворює цей сигнал в двійковий код. Величини опорних напруг відповідають розрядам АЦП.

В АЦП з послідовним наближенням використовується тільки один компаратор, який визначає рівність сигналу що вимірюється та сигналу, який надходить з двійкового лічильника та ЦАП. Тобто АЦП даного типу складається із компаратора, генератора імпульсів, лічильника (СТ) та ЦАП (рис. 8.2).

Генератор імпульсів виробляє прямокутні імпульси з частотою 20 кГц, які подаються на вхід T лічиль­ника (СТ). Лічильник підраховує ім­пульси генератора та перетворює їх у двійковий код. Лічильник має вхід U. Подавання „1” на цей вхід зупиняє під­рахунки імпульсів лічильником. ЦАП призначений для перетворення двійкового коду лічильника в анало­говий сигнал.

Схема працює наступним чином. На вхід АЦП подається аналоговий сигнал, який необхідно перетворити в цифровий. Після цього на вхід <Пуск АЦП> подається імпульс „1” тривалістю 0,5…1 мкс. Цей імпульс обнуляє лічильник та запускає генератор. Генератор починає виробляти прямокутні імпульси, які подаються на вхід підрахунку імпульсів Т. Лічильник перетворює послідовність імпульсів в двійковий код. З виходів лічильника сигнал потрапляє в ЦАП, де перетворюється в аналоговий сигнал, який подається на другий вхід компаратора. З надходженням кожного тактового імпульсу на вхід АЦП, на виході буде збільшуватися аналоговий сигнал на величину кванту. В момент коли величина напруги з виходу ЦАП стане дорівнювати вхідній аналоговій напрузі, компаратор видасть сигнал „1” і заборонить лічильнику підраховувати імпульси. Одночасно з’явиться сигнал „Кінець перетворення”. Після цього можна зчитувати інформацію у двійковому коді. Для наступного запуску АЦП необхідно знову натиснути на кнопку <Пуск АЦП>.

В даній роботі також використовується підсилювач постійного струму для підсилення сигналу термопари. Підсилювач дозволяє підсилювати ТЕРС термопари до напруг, необхідних для роботи АЦП. Коефіцієнт підсилення підсилювача може змінюватися в діапазоні від 10 до 1000 разів. В підсилювачі вмонтовано мідний опір, призначений для автоматичного корегування температури холодних кінців термопари. За допомогою цього опору створюється додаткова ЕРС, яка відповідає температурі холодних кінців термопари. Для збільшення надійності роботи, а також для запобігання проникнення високої напруги з термопари на вхід підсилювача, в опорі передбачений подвійний гальванічний розв’язок. (Гальванічний розв’язок – це спосіб з’єднання окремих елементів електричної схеми не за допомогою проводів, а за допомогою магнітних полів (трансформаторів) або світлових потоків (оптронів).

Модуль АЦП призначено для формування сигналів керування АЦП. Джерело напруги ИРН-64 дозволяє отримувати напругу в межах 0…50 мВ або 0…100 мВ. За допомогою ИРН-64 можна імітувати роботу ТЕРС термопар. Вольтметр Щ4313 дозволяє вимірювати напругу в широкому діапазоні – від декількох мВ до КВ. В даній роботі покази вольтметра використовуються як еталонні.

8.2.2 Устаткування, прилади та матеріали

Лабораторна установка складається з послідовного АЦП, підсилювача ТЕРС УПТ Щ78, джерела напруги ИРН-64 та вольтметр Щ4313.

8.2.3 Заходи безпеки

При виконанні досліджень треба виконувати загальні правила з техніки безпеки, що викладені у вступі

8.2.4 Контрольні запитання та завдання

1. Для чого використовуються АЦП? Назвіть різновиди АЦП, їх переваги і недоліки.

2. Наведіть схему і поясніть роботу паралельного АЦП.

3. Наведіть схему і поясніть роботу послідовного АЦП.

4. Наведіть графік зміни напруги з виходу ЦАП у часі.

5. Поясніть принцип роботи компаратора.

6. Поясніть призначення підсилювача і регульованого джерела напруги.

8.3 Програма проведення експерименту

1. Перевірити наявність і працездатність необхідного обладнання: підсилювача УПТ Щ78, модуля АЦП, джерела напруги ИРН-64 та вольтметра Щ4313.

2. Визначити коефіцієнт підсилювання підсилювача, для чого виконати наступні дії:

− підключити вихід ИРН-64 до входу підсилювача та за допомогою вольтметра провести вимірювання напруги на вході та виході підсилювача, при змінені вхідної напруги від 1 до 8 мВ. Результати занести в таблицю 8.1.