Выбор элементов по расчетным характеристикам

Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) служит для преобразования цифровой информации в аналоговую форму, т. е. выходной сигнал ЦАП в общепринятых единицах измерения тока или напряжения (мВ, В, мА) соответствует численному значению входной кодовой комбинации.

При подаче на вход ЦАП кодовой комбинации (в десятичном эквиваленте) равной 150 на его выходе при этом имеется напряжение 1500 мВ, это значит, что изменение значения входной кодовой комбинации (входного числа) на единицу приводит к изменению выходного напряжения на 10 мВ. В этом случае мы имеем ЦАП с шагом преобразования цифровой информации 10мВ. Величина напряжения, соответствующая одной единице цифровой информации, называется шагом квантования.

Du кв. При подаче на вход ЦАП последовательной цифровой комбинации, меняющейся от 0 до N, на его выходе появится ступенчато — нарастающее напряжение (рисунок№ 3). Высота каждой ступени соответствует одному шагу квантования Du кв.

Рисунок № 3 Диаграмма выходного напряжения ЦАП.

Аналого — цифровые преобразователи (АЦП) служат для преобразования исходной аналоговой величины в соответствующий ей цифровой эквивалент — код, являющийся выходным сигналом преобразователя, т. е. такие устройства по существу являются измерительными.

Преобразование аналогового сигнала происходит в определенные моменты времени, которые называются точками отсчета. Количество отсчетов за единицу времени определяет частоту дискретизации (преобразования), которая, в свою очередь, определяется быстродействием и условиями использования, А ЦП. Интервал времени между отсчетами Тотс и частота дискретизации fпр связаны соотношением Тотс = 1/fпр.

АЦП обеспечивают квантование входной величины как по уровню, так и по времени. Обязательность квантования по уровню вытекает из самой природы цифрового представления величин, так как, какое бы большое число градаций ни было принято для изображения всех возможных значений входной величины, неизбежно округление результатов в силу того, что аналоговый сигнал может принимать бесконечное число значений. Необходимость квантования по времени в АЦП связана с рядом причин, одной из которых является то, что для выполнения заданного цикла вычислений необходимо определенное время, так как только после окончания заданного цикла вычислений следует вводить новые исходные данные .

Модуль дискретного ввода (для приема быстрых дискретных сигналов (защиты, электрика и т. п.)). Модуль предназначен для приема 32-х дискретных сигналов, предварительной обработки и привязки ко времени. Модуль обеспечивает прием сигналов постоянного или переменного тока, либо типа «сухой «контакт с запиткой от отдельных источников питания. Прием сигналов осуществляется модульными сборками фирмы Grayhill, Analog Devices и т. п., обеспечивающими одиночные гальванически развязанные входы. С целью повышения надежности модуль имеет дублированную структуру с общей входной частью и двумя встроенными микропроцессорами, обеспечивающими два независимых канала обработки сигнала, и соответственно выход на два ПрК. Применение микропроцессоров позволяет гибко управлять процессом опроса и обработки сигналов и разгрузить управляющие ПрК. Микропроцессор осуществляет фильтрацию от «дребезга» контактов, выделение из входных сигналов произвольной группы инициативных сигналов, запрет обработки произвольной группы сигналов, буферизация зарегистрированных изменений состояний входов, просмотр состояния входов через «прозрачные» регистры. В случаях, не требующих больших скоростей опроса и обработки сигналов, могут быть использованы модификации модулей без плат контроллеров, имеющие меньшую стоимость .

Формирователь стробов будет выполнять следующую функцию: на своем выходе выставлять «1», если на шине выставлен необходимый адрес (т.е. на выходе селектора адреса «1»).

Командами на ISA, позволяющими считывать или записывать данные в регистры устройства, являютсяIOR иIOW. Таким образом, для записи/чтения регистров необходимо связать сигнал с выхода селектора адреса с командамиIOR иIOW. Только после этого будет возможен обмен данными.

При проектировании, как селектора адреса, так и формирователя стробов необходимо учитывать время переключения отдельных микросхем. И от того, как долго или быстро будут переключаться логические элементы схемы, зависит работа всего устройства. Время переключения микросхем можно проследить во временных диаграммах, приведенных в графической части расчетно-пояснительной записки.

Для управления аппаратными прерываниями во всех типах IBM PC в прошлом использовались микросхемы программируемого контроллера прерываний Intel 8259. В современных компьютерах данная микросхема интегрирована в состав их контроллера прерываний. Поскольку в каждый момент времени может поступить не один запрос, микросхема имеет схему приоритетов. В IBM PC AT имеется 15 уровней приоритетов и 1 уровень для каскадирования контроллеров прерываний. Обращения к соответствующим уровням обозначаются сокращениями от IRQ0 до IRQ15, которые означают сигналы запросов на прерывание. Максимальный приоритет соответствует уровню 0. Уровни IRQ0-IRQ7 обрабатываются первой микросхемой 8259, а добавочные 8 уровней обрабатываются второй микросхемой 8259; этот второй набор уровней имеет приоритет между IRQ2 и IRQ3. Запросы на прерывание 0−7 соответствуют векторам прерываний от 8H до 0FH; прерывания 8−15 обслуживаются векторами от 70H до 77H.

Для разрабатываемого адаптера выбираем зарезервированный уровень прерываний IRQ10. Данному уровню соответствует вектор 72h.

Для осуществления прерываний от устройств ввода/вывода должно выполняться два условия:

1) Формирователь прерываний должен иметь тристабильный выход. 2) Запрос на прерывание должен программно сниматься.

В данной работе формирователь запросов на прерывания построим из D-триггера, на вход синхронизации которого будет подаваться сигнал готовности АЦПZ0.

В качестве D-триггера используется микросхема КР15 554ТМ2.