Министерство Образования и Науки Российской Федерации

Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет

Кафедра технической кибернетики

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Схемотехника ЭВМ»

Аналогово-цифровой преобразователь

Выполнил:

студент группы Т28-320

Xxxxxxxxxxx X.X.

Проверил:

Xxxxx

Уфа – 2004

Техническое задание на курсовой проект

Аналогово-цифровой преобразователь периода в код

Вариант	Параметры
	Период	Напряжение	Погрешность преобразования	Выходной код
	с	В	%	-
3.2	0-2	1-10	0,05	двоичный

Содержание

Содержание 3

Вводная часть 4

1. Разработка функциональной схемы 6

Рис 1 – Функциональная схема преобразователя период – код. 6

2. Расчётная часть 7

3. Разработка принципиальной схемы 7

3.1. Выбор счетчика 8

3.2. Выбор триггера 9

3.3. Выбор логического элемента И 9

3.3. Выбор логического элемента НЕ 10

3.4. Выбор регистра 10

3.5. Выбор генератора тактовых импульсов 11

Вводная часть

Аналого-цифровые преобразователи.

В большинстве современных систем управления используются ЭВМ, которые требуют представления информации в виде двоичных кодов. В то же время многие датчики, входящие в состав системы управления, имеют аналоговые выходные сигналы. Для преобразования исходной аналоговой величины в соответствующий ей цифровой эквивалент – двоичный код служат аналого-цифровые преобразователи (АЦП). Они обеспечивают квантование входной аналоговой величины, как по уровню, так и по времени. Обязательность квантования по уровню вытекает из самой природы цифрового представления величин. Необходимость квантования по времени в АЦП связана с ненулевым временем преобразования входной аналоговой величины в выходной код.

В системах управления наиболее часто приходиться преобразовывать в цифровой код следующие аналоговые величины: напряжение и ток, угловое и линейное перемещение, временной интервал, частоту и фазу переменного тока. В качестве цифровой величины в подавляющем большинстве случаев позиционный двоичный код или двоично-десятичный код.

Основные параметры АЦП объединяются в группы временных и точностных параметров. К временным параметрам относятся:

• период квантования T_k – интервал между двумя последовательными преобразованиями. Величина, обратная периоду квантования – частота квантования Г_k=1/T_k;

• длительность цикла преобразования T_ц – задержка между моментом подачи входной величины АЦП и моментом выдачи кода;

• время преобразования T_пр – временной интервал, в течении которого временной интервал входной сигнал непосредственно взаимодействует с АЦП. В первом приближении можно считать, что вне интервала T_пр входная величина не оказывает влияния на результаты преобразования;

К точностным параметрам АЦП относят следующие:

• количество разрядов выходного двоичного кода n. Оно определяет максимальное значение выходного кода N_max=2ⁿ-1 (минимальное значение кода N_max равно нулю) и количество уровней квантования входного сигнала, равное N_max+1;

• величина кванта входного сигнала, определяющая разрешающую способность преобразователя по уровню:

,

где X_max и X_min – максимальное и минимальное значение входного сигнала.

Погрешность квантования входного сигнала по уровню не превышает этой величины.

Преобразователи временного интервала в код.

Задача преобразования временного интервала в код возникает в различных устройствах и системах измерения и управления. Помимо того, что преобразователи временного интервала в код применяются в качестве самостоятельных устройств, они широко используются как составная часть других преобразователей: перемещений в код, частоты и фазы в код и других.

В преобразователях временного интервала в код используется классический метод последовательного счета, при котором преобразуемый временной интервал заполняется импульсами тактового генератора стабильной частоты. Временной интервал определяется путем подсчета числа импульсов, укладывающихся в преобразуемый временном интервале.

Во втором случае при построении преобразователей частоты в код выполняется преобразованием периода, соответствующего данному значению частоты. При этом зависимость между частотой и кодом, соответствующем периоду, оказывается обратно пропорциональной. Собственно преобразование периода в код является частным случаем преобразования временного интервала в код. Функциональная схема преобразователя поэтому аналогична функциональной схеме преобразователя временного интервала в код.

Преобразование кода, пропорционального периоду, в код, пропорциональный частоте (т.е. реализации операции деления), является достаточно сложной задачей для автономного преобразователя. Обычно проблема решается либо включения в состав преобразователя микропроцессора, либо операция реализуется на внешней ЭВМ, получающей от преобразователя код, пропорционального периоду.

Методика проектирования преобразователя периода в код, ничем не отличается от методики проектирования преобразователя временного интервала в код.