Кафедра ЭиА
Контрольная работа на тему:
«Проектирование автоматического интерфейса ввода-вывода»
Задание и исходные данные
Спроектировать автоматический интерфейс ввода-вывода (АИВВ), состоящий из канала измерения (КИ) в пределах от U
до U
и канала управления (КУ) напряжением в диапазоне от U
до U
с максимальной приведенной погрешностью EPS, и с временем измерения не более T. Для передачи выходного кода КИ в микропроцессорную систему спроектировать мультиплексор ( для передачи N
разрядов счетчика (или регистра) по каналу из N проводников).
Для получения от микропроцессорной системы входного кода КУ спроектировать мультиплексор (для получения N
разрядов двоичного кода регистра по каналу из N проводников). В КИ применить аналого-цифровой преобразователь (АЦП) последовательного приближения. В КУ применить цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) параллельного действия.
Исходные данные
число разрядов N=4;
погрешность EPS=0,14 %;
период измерения T=0,001 с;
входные напряжения КИ:
U
=8 мВ;
U
=56мВ;
входные напряжения КУ:
U
=3 В;
U
=8 В.
Введение и описание структуры АИВВ
В общем случае автоматический интерфейс ввода-вывода (АИВВ) состоит из канала измерения (КИ) и канала управления (КУ). КИ реализован на усилителе постоянного тока (УПТ), аналого-цифровом или аналого-импульсном преобразователе (АЦП или АИП), регистре или счетчике (Р или С ) и мультиплексоре или дешифраторе( М или Д).
U
U 
UN 
N NУПТ нормирует амплитуду входного сигнала (U
) до стандартного уровня (U).АЦП (АИП) преобразует нормированный сигнал (U) в код (N1), используя в качестве эталона опорное напряжение (U
).Р(С) и М(Д) осуществляют согласование кода на выходе АЦП с микропроцессором в координатах «пространство-время-функция».
Отличие АИП от АЦП состоит в том, что АЦП формирует код, развернутый в пространстве, а АИП – развернутый во времени, поэтому АИП соединяют по выходу со счетчиком (С) для преобразования в параллельный код.
Д применяют для преобразования одного пространственного кода в другой, а М- для раздельной во времени передачи пространственного кода по каналу связи с количеством проводников, меньшим разрядности кода.
На вход УПТ подается входное напряжение U
в диапазоне от U до U и преобразуется им в напряжение U,стандартное для данного типа АЦП.АЦП преобразует нормированное напряжение U в код, который сохраняется необходимое время в Р, а затем передается на шину данных микропроцессора через Д или М.
NN N N UU 
В проектируемом АИВВ по заданию применяется АЦП на основе интегратора, счетчика и мультиплексора.
КУ реализован на мультиплексоре или дешифраторе (М или Д), регистре (Р), цифро-аналоговом преобразователе (ЦАП) и усилителе постоянного тока (УПТ).
Р и М и Д осуществляют согласование кода на входе ЦАП с микропроцессором в координатах «пространство-время-функция».
ЦАП преобразует код (N
) в пропорциональное ему напряжение (U), используя в качестве эталона опорное напряжение (U ).УПТ преобразует амплитуду выходного сигнала ЦАП(U) в требуемое выходное напряжение(U
).На М (Д) подается входной код N от микропроцессорной системы, сохраняется необходимое время в Р и подается на ЦАП. ЦАП осуществляет преобразование этого кода в соответствующее напряжение, которое усиливается УПТ до уровня U
Проектирование канала измерения
Дано:
N=4;
=0,14 %;T=0,001 с;
U
=8 мВ;U
=56мВ.Определить:N
, N 
,K , a 
, F 
, R 
.Проектирование счетчика.
а) По известной погрешности
и дискрете 
=1 вычисляем значение минимального кода:т.к.
= 
то
N
= 
= 
=714 Что соответствует в двоичном коде N
=2 
=1024.б) Из соотношения
= 
определяем максимальный код счетчикаN
= N 
=512 
=3584 
2 
=4096 в) Оцениваем погрешность преобразования кода
