Проекты : АЦП - аналогово-цифровые преобразователи, устройства сбора и обработки


Тимофей Носов     

Аналогово-цифровой преобразователь на 128 входов

(материал представлен тезисно, более подробно в прилагаемых файлах см внизу)

Адресация входов.

Основой АЦП-128 является однокристальный микроконтроллер компании Microchip. Расширение числа входов АЦП до 128 выполнено за счет использования аналоговых мультиплексоров. Это предопределяет особую специфику адресации.

Входы сгруппированы в две матрицы по 64 входа.
Каждая матрица содержит 8 модулей.
Каждый модуль содержит 8 входов.
Таким образом, количество входов рассчитывается как
(2 матрицы) * {(8 модулей) * (8 входов)} = всего 128 входов

 

 

Для лучшего восприятия организации матриц входов их можно представить в виде двух таблиц, где каждая таблица – это матрица, строки – это модули, а столбцы – это входы в модулях. Это в свою очередь определяет адресацию каждого входа.

 

Матрица 1
Вход "1"
Вход "2"
Вход "3"
Вход "4"
Вход "5"
Вход "6"
Вход "7"
Вход "8"
Модуль 1-1
1-1-1
 
 
 
 
 
 
1-1-8
Модуль 1-2
 
1-2-2
 
 
 
 
1-2-7
 
Модуль 1-3
 
 
1-3-3
 
 
1-3-6
 
 
Модуль 1-4
 
 
 
1-4-4
1-4-5
 
 
 
Модуль 1-5
 
1-5-2
 
1-5-4
1-5-5
 
 
 
Модуль 1-6
 
 
1-6-3
 
 
1-6-6
 
 
Модуль 1-7
 
1-7-2
 
 
 
 
1-7-7
 
Модуль 1-8
1-8-1
 
 
 
 
 
 
1-8-8

 

См. выделенное белым: второй вход в пятом модуле в первой матрице будет иметь адрес 1-5-2.


Опрос входов.

Каждый вход имеет адрес в формате "Матрица-Модуль-Вход". Для опроса определенного входа в сторону АЦП надо послать запрос из трех символов десятичных цифр, например 152 (без пробелов и тире).
Допустимые диапазоны значений десятичных цифр для параметров
"матрица"  – [1…2]
"модуль"  – [1…8]
"вход"  – [1…8]
Существует специальный запрос вида 000 , который опрашивает все 128 входов одновременно, начиная с первой матрицы, первого модуля, первого входа. На все остальные комбинации символов в запросе – АЦП возвращает фразу Error request! - Ошибка запроса!


Расчет значения измерения.

Обмен данными с АЦП построен на принципе запрос-ответ. В ответ АЦП возвращает 10-битный результат преобразования – два числа в 16-ричном формате (т.е. первый старший "hi" второй младший "lo" байт).

Расчет по формуле:
( hi*256 + lo ) * 5вольт / 1024  = напряжение на входе.

Например, в ответ на запрос пришло два числа 03 F0 (т.е. число 3 и 240 в десятичном формате): (3*256+240) *5 /1024 = 4,9218 вольт.

В ответ на спец запрос 000 будет возвращено 128*2 = 256 чисел в 16-ричном формате.


Описание узлов АЦП (плат).

1) Плата сопряжения с ПК + питание
(фото нет, только рисунок платы)

 

 

 

2) Базовая плата контроллера с расширителем

 

 

 

Базовая плата имеет 16 штук т.н. Z-входов. Каждый вход маркирован цифрами, например, Z-2-4. Это означает, что на этот вход адресует 4 модуль во второй матрице. Т.е. Z-вход является индивидуальным для каждого модуля входов.
Шина селекторов – три линии s0, s1, s2 является общей для всех модулей как для первой матрицы, так и для второй. См. схему.

Предполагается, что в одном корпусе будут находиться:
– плата сопряжения с ПК и
– базовая плата с контроллером.
Линии в сторону модулей входов целесообразно сделать на разъемных соединениях, например, розетки на корпус и вилки на шнур типа DB9.

 

 

Всего требуется 6 линий в сторону каждого модуля входов:
1) минус питания – общий провод;
2) плюс питания;
3) линия селектора s0;
4) линия селектора s1;
5) линия селектора s2;
6) линия индивидуального Z-выхода.


3) Модуль входов (всего 16 модулей по 8 входов каждый)

 

 

 

Модуль имеет 8 конечных входов. Упрощенно говоря, в готовой конструкции первые две цифры в адресе конкретного входа будут определяться местом включения индивидуального Z-входа; т.е. один и тот же модуль может быть подключен к любому из 16 входов.


Организация питания модулей

Необходимо обеспечить питание модулей входов от терминальных площадок, т.к. съем питания с других линий может привести к погрешностям измерений (микроконтроллеру требуется стабильное опорное напряжение).

Необходимо соблюдать условие общей земли (минусовая линия); это правило касается случая альтернативного питания. Разъемы альтернативного питания можно не устанавливать на плату.


Ну и самое главное, схема

 

 



ПС
Демо прошивка позволяет испыть работу АЦП128 по всем матрицам и модулям. Ограничение касается адресации выбора входов у модулей. В демо прошивке жестко прописан вход №1 для каждого модуля.
Также заблокирован опрос всех входов.
Прошивка подходит для микроконтроллеров типа PIC16F873A PIC16F876А.


Файлы: (чтобы такого вам дать...)
Печатные платы
Прошивка (демо)
Справочное руководство
Описание работы модуля АЦП


Полезные ссылки:
Попробуй сделать печатную плату на кухне
Собери себе подходящий программатор
Узнай как прошить микроконтроллер прошивкой
Научись программировать и делать прошивки
Задай вопрос или найди ответ в форуме


Назад

Просмотров: 17107

 








 
 
 

В русском Интернете бестолку защищать свои права. Хотите использовать материалы - используйте,
но с письменного согласия авторов. В противном случае будут высланы соответствующие письма
в поисковые системы об ограничении индексации ваших сайтов. Не доводите до греха.