Краткие теоретические сведения

Аналого-цифровые преобразователи формируют на выходе цифровой код, пропорциональный входному аналоговому сигналу. Существуют три основные типа АЦП: параллельные, интегрирующие и последовательного приближения. Параллельные АЦП отличаются наибольшим быстродействием. В АЦП этого типа входной сигнал сравнивается одновременно со всеми пороговыми уровнями с помощью компараторов, смещенных по уровню опорного сигнала на единицу младшего значащего разряда относительно друг друга. Недостаток метода – необходимость большого числа компараторов (для n разрядного АЦП необходимо иметь 2^n-1 компараторов). Интегрирующие АЦП отличаются высокой помехоустойчивостью, но обладают наиболее низким быстродействием. Наиболее распространенными являются АЦП последовательного приближения.

В АЦП этого типа выходной сигнал ЦАП, входящего в структуру преобразователя, изменяется до уровня входного сигнала за n тактов (для n -разрядного преобразователя). Возможно два типа интерфейса между АЦП и внешнимис хемами: параллельный и последовательный.

Микросхема 572ПВ3 представляет собой микромощный восьмиразрядный АЦП последовательного приближения. Упрощенная функциональная схема АЦП представлена на рисунке 6. Алгоритм преобразования АЦП реализуется с помощью регистра последовательных приближений (РПП), в котором выполняется операция поразрядного сдвига логической "1" в направлении от старшего разряда к младшим, хранение результата преобразования и поразрядной записи состояния компаратора при сравнении входного аналогового напряжения АЦП и напряжения на выходе ЦАП. Логические схемы управления и синхронизации регламентируют процесс преобразования и согласования АЦП с внешними устройствами. С их помощью при появлении внешних сигналов CS# и RD# формируются сигналы внутреннего управления: сброс, начало преобразования, управления буферным регистром и выходным сигналом BUSY#.

По сигналу сброса АЦП устанавливается в исходное состояние, при котором В РПП записан код 10...00. Это соответствует первоначальной оценке величины входного сигнала половинной величиной полного диапазона. Компаратор сравнивает выходной сигнал ЦАП с входным напряжением, в результате чего старший разряд сбрасывается, если первоначальная оценка превосходит величину входного сигнала или, в противном случае, остается без изменений. В следующем такте в единицу устанавливается следующий (по старшинству) разряд и процесс преобразования продолжается аналогичным образом, пока не будет проверен последний младший значащий разряд. В этот момент содержимое РПП и выходного регистра является наилучшим двоичным приближением входного сигнала.

На рисунке 7 показана схема подключения АЦП 572ПВ3 к стандартному параллельному порту компьютера. Ввод байта данных осуществляется с помощью рассмотренной ранее микросхемы К1533КП11. Для ввода используются старшие четыре разряда регистра статуса.

При составлении программ работы с платой следует учитывать, что старший бит SR7 содержит инверсные отображения соответствующей линии и при формировании байта данных должен обрабатываться программно. Управление входом SED микросхемы К1533КП11 осуществляется через бит CR1 # регистра управления, а управление собственно АЦП через биты CR2 и CR3#. Нумерация и назначение выводов микросхемы К572ПВ3: 1...3 – цифровые выходы D3...D1, 4 – цифровой выход D0, 5 выход состояния BUSY#, 6 – вход управления RD#, 7 - вход управления CS#, 8 – вход тактирования CLK, 9 – цифровая земля DGND, 10 – питание U_cc, 11 – опорное напряжение U_ref, 12 – вход смещения характеристики BOFS, 13 – аналоговій вход U_irn, 14 – аналоговая земля AGND, 15...18 – цифровые выходы D7...D4.

Микросхема 572ПВ3 может работать в режиме ОЗУ с произвольной выборкой или в режиме ПЗУ только для чтения. Режимы работы определяются состоянием входов RD# и CS#. Временные диаграммы работы АЦП в различных режимах приведены на рисунках 8 и 9 соответственно.

Ввод данных с АЦП осуществляется с использованием старших четырех бит регистра статуса параллельного порта. При разработке программы работы с АЦП необходимо учитывать, что старший бит регистра является инверсным и должен соответствующим образом обрабатываться программно.