Разработка и расчёт основных блоков схемы
Параметры НС – кода
Допустимая погрешность для АЦП определяется по следующей формуле:
g=0,5gдоп , (5.1)
g=0,5*2.8 = 1.4%.
Количество уровней квантования АЦП (N):
N = 100/g + 1, (5.2)
N = 100/1.4 + 1 = 72.4 .
Поскольку такая разрядность не может быть достигнута то принимаем N=128.
Разрядность кодовой комбинации (n):
n = log2 N, (5.3).
n = log2 128 = 7.
Для преобразования комбинаций двоичного кода (ДК) в НС – код комбинации ДК разбиваются на n групп, число которых равно числу посылок НС – кода n в .
Комбинациям ДК каждой группы присваиваются комбинации частот из соответствующих групп сочетаний, образованных для построения посылок НС – кода .При разбиении разрядов ДК на группы, а так же при формировании комбинаций посылок НС – кода следует учитывать, что число возможных перестановок в группе (комбинаций ДК) не должно превышать количества комбинаций соответствующих посылок:
, (5.4)
где
Niгрдк – число комбинаций i – ой группы ДК;
Nnвi – количество комбинаций i – ой посылки НС.
Выбор числа частотных позиций nч для построения комбинаций посылок НС – кода производится из условия:
. (5.5)
Примем n в = 3 (n в – количество посылок).
Для преобразования семиразрядного ДК в НС – код , у которого n в =3 m ч =2, количество необходимых комбинаций:
|
|
|
N ком ³ 23+2*22 =16.
При n ч = 7 Nком = 21,а при n ч = 6 Nком = 15 ,поэтому будем использовать 7 частотных позиций.
Относительная скорость передачи определяется по следующей формуле:
, (5.6)
где
M – количество информации;
nч – количество частотных позиций;
nв – количество посылок.
По формуле (5.6) находим относительную скорость передачи:
Rf = 7/(7*3) =0.3(3) .
Принимая n в = 2 и используем те же формулы.
Для преобразования шестиразрядного ДК в НС – код , у которого n в =2 , m ч =2 количество необходимых комбинаций будет равно:
N ком ³ 23 + 24 = 24.
При n ч = 8 Nком = 28, поэтому используем 8 частотных позиций.
По формуле (5.6) находим относительную скорость передачи:
Rf = 7/( 8 * 2 ) =0. 43.
На основании вышеприведённых расчётов делаем вывод, что НС – код с параметрами nв = 2 , mч = 2 обеспечивает большую скорость передачи при небольшом затрате аппаратных ресурсов.
5.2 Выбор комбинаций НС – кода
На основании вышеприведённых расчётов используем для передачи 8 частотных позиций, то возможно получение 28 комбинаций (Таблица 5.1)
|
|
|
Таблица 5.1
| 1-2 | 1-3 | 1-4 | 1-5 | 1-6 | 1-7 | 1-8 |
| 2-3 | 2-4 | 2-5 | 2-6 | 2-7 | 2-8 | |
| 3-4 | 3-5 | 3-6 | 3-7 | 3-8 | ||
| 4-5 | 4-6 | 4-7 | 4-8 | |||
| 5-6 | 5-7 | 5-8 | ||||
| 6-7 | 6-8 | |||||
| 7-8 | ||||||
Для построения кодовых комбинаций 1 – ой посылки нужно использовать 16 комбинаций частот, а для 2-ой посылки 8 комбинаций частот.
По расчётам проведённым ранее необходимо использовать восемь частот, а следовательно, для равномерного использования всех частот каждая частота для первой посылки должна использоваться четыре раза, а для второй два раза. Выбор частотных комбинаций следует производить при помощи карты Карно, потому что использование карт Карно позволит значительно оптимизировать представлении каждой кодовой комбинации для построения логического узла.
Я посылка
|
|
 |
   1
| 1 | 2 | 2 | ||
 1
| 1 | 2 | 2 | ||
| |||||
|
|
Частота 3 и 4
 |
 3
| 3 | 4 | 4 |
 3
| 3 | 4 | 4 |
Частота 5 и 6
 |
| 6 | 5 | 5 | 6 |
| 6 | 5 | 5 | 6 |
Частота 7 и 8
 |
| 8 | 7 | 7 | 8 |
| 8 | 7 | 7 | 8 |
|
|
|
Исходя из данных по картам Карно получаем функции для частот приведённые в таблице 5.2.1.1.
Таблица 5.2.1.1
| Частоты | Функции |
| 1 | 
|
| 2 | 
|
| 3 | 
|
| 4 | 
|
| 5 | 
|
| 6 | 
|
| 7 | 
|
| 8 | 
|
Исходя из выше приведенных функций получаем комбинации частот для первой посылки приведенные в таблице 5.2.1.2:
таблице 5.2.1.2
| код | 0000 | 0001 | 0010 | 0011 | 0100 | 0101 | 0110 | 0111 | 1000 | 1001 | 1010 | 1011 | 1100 | 1101 | 1110 | 1111 |
| част. | 1-8 | 2-8 | 1-7 | 2-7 | 3-8 | 4-8 | 3-7 | 4-7 | 1-6 | 2-6 | 1-5 | 2-5 | 3-6 | 4-6 | 3-5 | 4-5 |
Ая посылка
Частота 1 и 2
| 1 | 1 | ||
  2
| 2 |
Частота 3 и 4
| 3 | 4 | ||
 3
| 4 |
Частота 5 и 6
|
| 5 | 5 | ||||
| 6 | 6 |
|
Частота 7 и 8
|
| 7 | 8 | ||||
| 7 | 8 |
|
Аналогично определяем комбинации и для второй посылки.
Получаем следующие функции (таблица 5.2.2.1).
Таблица 5.2.2.1
| Частоты | Функции |
| 1 | 
|
| 2 | 
|
| 3 | 
|
| 4 | 
|
| 5 | 
|
| 6 | 
|
| 7 | 
|
| 8 | 
|
Конечные значения кодовых комбинаций для второй посылки приведены в таблице 5.2.2.2.
таблице 5.2.1.2
| код | 000 | 001 | 010 | 011 | 100 | 101 | 110 | 111 |
| част. | 1-3 | 5-8 | 1-4 | 5-7 | 2-3 | 6-8 | 2-4 | 6-7 |
Выбор АЦП
|
|
|
Так как разрядность кода равна 7, то для удобства использования и простоты подключения выбираем микросхему КР572ПВ3. Микросхема представляет собой восьмиразрядный АЦП последовательных приближений, предназначенный для ввода аналоговой информации в микропроцессоры, микроЭВМ и другие устройства вычислительной техники и обеспечивает следующие режимы: сопряжения, статической памяти и с произвольной выборкой. Условное обозначение приведено на рисунке 5.3.1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 5.3.1
В данной схеме АЦП будет работать в режиме статической памяти. На рисунке 5.3.2 изображена временная диаграмма работы АЦП в этом режиме, а в таблице 5.3 указаны состояния выходов АЦП и текущее функциональное состояние АЦП в зависимости от комбинации сигналов на входе.
Рисунок 5.3.2
Таблица 5.3
| CS | RD | BUSY | DB7—DB0 | Функциональное состояние АЦП |
| L | H | H | Z | Начало преобразования |
| L | ? | H | Z –данные | Считывание данных |
| L | ? | H | Данные -- Z | Сброс |
| H | X | X | Z | Отсутствие выборки |
| L | H | L | Z | Преобразование |
| L | ? | L | Z | Преобразование |
| L | ? | L | Z | Запрещено |
Основные параметры АЦП:
| Входное напряжение(максимальное) | 10В |
| Номинальное напряжение питания (вывод 1) | 5В |
| Ток потребления по входу (по выводу 1) | 4мА |
| Опорное напряжение (вывод 2) | - 10B |
| Выходное напряжение низкого уровня | <0,8B |
| Выходное напряжение высокого уровня | >4B |
| Частота внутреннего тактового генератора | 0,4..1,5Мгц |
| Время преобразования | <7,5мкс |
| Входное сопротивление по выводам 3, 4 | 6..30кОм |
Расчёт делителя напряжения
Блок делителя напряжения предназначен для согласования уровня входного сигнала с входом АЦП. Так как разрядность АЦП равна 8 и максимальное значение входного напряжения равно 10В, а измеряемое напряжение не превышает 15В, то входной блок должен обеспечивать деление напряжения на 6. Этот узел можно реализовать при помощи простого делителя напряжения на резисторах (см. рис. 5.4).
 | ||||||||||||
|
| |||||||||||
| ||||||||||||
 | ||||||||||||
 | ||||||||||||
 | ||||||||||||
Коэффициент деления этой схемы определяется формулой (5.7), при этом необходимо учитывать, что бы значения сопротивлений резисторов в делителе напряжения были раз в 5 меньше входного сопротивления АЦП.
(5.7)
Входное сопротивление АЦП лежит в пределах 6.. 30кОм, поэтому выберем значение R2 равным 1кОм. Из формулы (5.7) R1= 5кОм.
Реализация регистра
Регистры реализуем при помощи параллельного соединения трёх D-триггеров с соединением С-входов, при помощи которых происходит запись информации в триггеры. Схема регистра изображена на рисунке 5.5.
 |
 |
Рисунок 5.5
Для построения схем регистров используем микросхему КР1533ТМ7, представляющая собой счетверённый D-триггер с общим С-входом.
Разработка логического узла
Согласно таблицам функций преобразования из двоичного кода в НС-код строим схемы обоих посылок. Коммутация производится при помощи четырёхканального мультиплексора КР1554 .Схема логического блока показана на схеме электрической принципиальной. Основная суть состоит в том, что номер посылки определяется третьим входом на схемах И, т.е. на какие элементы будет подана «1», та часть кода и будет закодирована.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 226; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!