Розробка пристрою спряження перетворювача з ПЕОМ

4.2 Розробка пристрою спряження перетворювача з ПЕОМ

Схему спряження реалізовано на базі 12-розрядного АЦП AD1671 фірми Analog Devices, яка має вбудований пристрій вибірки зберігання та час перетворення 800 нс, порту уведення-виведення КР580ВВ55А.

Мікросхема КР580ВВ55 уявляє собою програмований порт, який включає в себе три двунаправлених порти. Генератор з кварцевою стабілізацією частоти, що запускає АЦП, запускається програмно через порт С, коли в нього записується керуюче слово «початок». Вихідний сигнал генератору блокується керуючим словом «кінець».

Для ініціалізації порту уведення-виведення використовуються виводи

системної шини ЕОМ А2-А9 та системний сигнал AEN, який свідчить про те, що відбувається звернення до зовнішнього пристрою, а не до пам’яті. Виводи А0-А1 використовуються для вибору напрямку передачі чи зчитування інформації.

Для завдання режимів роботи порту - режиму програмування, режиму запису в порт, режиму уведення в порт, використовуються системні сигнали RD та WR. Порт уведення-виведення ініціалізується при появі на системній шині адрес $100-$103. Призначення цих адресів наведено у таблиці 4.2.

Сигнал готовності АЦП є запитом на переривання IRQ10, під час обробки якого зчитується перший та другий байт вихідного коду АЦП і записується в оперативну пам’ять.

Таблиця 4.2 - Адреси портів

Через порт уведення-виведення здійснюється передавання першого байту вихідного коду АЦП (порт А), передавання другого байту вихідного коду АЦП та сигналу наявності заднього фронту вихідного сигналу ТП (порт В), сигналів початку та закінчення вимірювань (порт С). Дані під час роботи безперервно записуються в оперативну пам’ять персональної ЕОМ.

Схему керування портом уведення-виведення реалізована на мікросхемах DD1, DD2, DD3, DD5. Це мікросхеми 555 серії : DD1 - К555ЛН1; DD2 - К555ЛН1; DD3 - К555ЛА3; DD5 - К555ЛА2.

Електрична принципова схема блоку спряження з ПЕОМ наведена у графічній частині дипломного проекту.

5. Електричні розрахунки

5.1 Розрахунок компаратора напруг

Компаратор напруг реалізовано на мікросхемі К521СА3, яка має вихід з відкритим колектором, що обумовлює використання зовнішнього опору навантаження. Його електричну принципову схему наведено на рисунку 5.1.

Рисунок 5.1 - Компаратор напруг

При використанні однополярного живлення +5 В та для отримання на виході сигналів ТТЛ рівня при роботі на високоомне навантаження, необхідно використати резистор опором 1 кОм [11]. Обираємо резистор С2-23 - 1 кОм.

Елементи R₇ C₃ є елементами фільтру за джерелом живлення. Стандартні значення цих елементів R₇ = 100 Ом, C₃ 1 мкФ. Обираємо резистор С2-23 - 100 Ом та конденсатор К-42-П-5-1 мкФ.

Для встановлення значення опорної напруги обираємо резистор СП5 - 10 кОм.

Резистори R₈ та R₁₀ служать для узгодження вхідних опорів попереднього пристрою з послідуючим. Обираємо С2-23 - 100 кОм.

5.2 Електричний розрахунок генератора прямокутних імпульсів, що запускає АЦП

Схема електрична принципова генератора прямокутних імпульсів з кварцевою стабілізацією частоти наведена на рисунку 5.2.

Рисунок 5.2 - Схема електрична принципова генератора прямокутних імпульсів з кварцевою стабілізацією частоти

У відповідності з [12], для того, щоб вивести в лінійний режим логічні елементи К555ЛН1 необхідно використати резистори опором 500 Ом. Тому обираємо резистори R₁ та R₂ С2-23 - 520 Ом.

Для того, забезпечити стійку роботу пристрою, щоб АЦП міг перетворити миттєве значення напруги не раніш ніж з’явиться наступний імпульс його запуску, необхідно частоту генератору вибрати на порядок менше ніж частота дискретизації АЦП. Тому обираємо кварцевий резонатор РК86 - 100 кГц.

5.3 Електричний розрахунок лінійних фотоприймачів

Схему електричну принципову лінійного фотоприймача на основі пари фото діод - операційний підсилювач наведено на рисунку 5.3.

Рисунок 5.3 - Схема електрична принципова лінійного фотоприймача на основі пари фотодіод - операційний підсилювач

Розрахуємо номінали елементів лінійних фотоприймачів. Для обох фотоприймачів використовується одне і те саме джерело світла, яке має конденсорну лінзу, що дозволяє забезпечити рівномірний світловий потік по всій освітлюємій поверхні.

При настройці тахометричного перетворювача шляхом регулювання сили світла підбирається необхідний рівень вихідної напруги фотоприймача. Він повинен дорівнювати 5 В, тому як на такий вхідний сигнал розрахований аналого-цифровий перетворювач AD1671, який використовується у розробляємому пристрої.

Номінальний фотострум фотодіоду ФД-24К дорівнює 100 мкА.

Обчислюємо опір резистора R₃ (див. графічну частину):

50 кОм (5.1)

Обираємо резистор С2-23 - 52 кОм.

Задаємось вихідною напругою лінійного фотоприймача, що виконує функції детектору заднього фронту U=5В. Номінальний фотострум фотодіоду дорівнює 50 мкА. Знаходимо опір резистора R₅: