Выбор формирователя контрольного разряда

Введение

Проектируемое устройство для сбора и хранения информации представляет собой информационно-измерительную систему, предназначенную для исследований окружающей среды или какого-либо объекта.

Как правило, устройство для сбора и хранения информации является многоканальным. Каждый канал содержит первичный преобразователь «Д» (датчик), предназначенный для преобразования измеряемого параметра в физическую величину, удобную для измерения.

Цифровой преобразователь информация

Анализ технического задания

Запуск устройства производится внешним сигналом «Запуск», выдача хранимой в устройстве информации производится по запросным сигналам с ЭВМ

Многоканальный АЦП в течение заданного времени (время сбора информации 60 с) и с заданным периодом опроса (400 мс) преобразует аналоговую информацию в двоичный код и записывает эту информацию вместе с контрольным разрядом в БЗУ. После окончания цикла измерений формируется сигнал «Конец сбора информации», и устройство переходит в режим ожидания. Далее с вычислительного устройства поступают сигналы, по которым выдается хранимая информация.

В соответствии с техническим заданием проектируемое устройство для сбора и хранения информации имеет семь измерительных каналов, Tопр.=400 мс., частота опроса АЦП равна:

fАЦП=m/Tопр.=16/(400*10-3)=40 Гц, где m – количество измерительных каналов.

Емкость БЗУ зависит от частоты опроса АЦП и периода опроса каждого измерительного канала:

Z=fАЦП*Tизм,

где Tизм – время сбора информации.

Также необходимо учитывать разрядность.

Поскольку питание устройства осуществляется от сети, необходимо разработать источник вторичного питания.

Для подключения устройства сбора и хранения информации к ЭВМ необходимо выполнить коммутирующие цепи, которые выполняются в виде разъемов.

Выбор элементной базы и принципиальной схемы

Выбор аналоговых ключей

Рис.1

В качестве аналоговых ключей предпочтительно применить две микросхемы К561КП2 – демультиплексор, содержащий восемь каналов коммутации цифровых и аналоговых сигналов и один выход. Микросхема имеет два вывода питания: положительное напряжение Uи.п.С подается на вывод 16, а на вывод 7 может быть подано отрицательное напряжение -Uи.п.Э. Адресные и логические сигналы должны иметь в качестве нуля напряжение нулевого уровня.

Управляется микросхема трехразрядным входным кодом (A, B, C) и EI – входом разрешения. Если на нем присутствует высокий уровень, то все каналы размыкаются.

Основные параметры микросхемы:

- сопротивление включенного канала при Uи.п.С=5 В составляет 0,5…2,5 кОм; при Uи.п.С=15 В оно уменьшается до 0,13…0,28 кОм.

- время задержки не превышает 30 нс.

- Iп=100 мкА.

Выбор прецизионного усилителя

Усилитель должен быть выполнен на измерительном ОУ и иметь прецизионные элементы обратной связи (R и C), иметь балансировку и обеспечивать подстройку коэффициента усиления. Усилитель должен обеспечивать высокое входное сопротивление. Данным требованиям соответствует операционный усилитель типа К140УД17А. Данный ОУ имеет внутреннюю схему коррекции и может работать в диапазоне питающих напряжений ±3…18 В.

Основные характеристики данного ОУ:

- ку, тыс.-150; V=0,1 В/мкс;

- Uпит=±3…18 В; Rн=2 кОм;

- Iп=5 мА; f=0,4 МГц.

Выбор АЦП

АЦП предпочтительно выполнить на ИС К1113ПВ1, т.к. эта схема имеет внутренний источник опорного напряжения и внутренний генератор тактовых импульсов. Время преобразования составляет 30 мксек. Микросхема К1113ПВ1 представляет собой 10-разрядный АЦП, рассчитанный на входные напряжения до 10,24 В или –5,12…5,12 В. Переключение режима работы производится по входу V: если V=1, то преобразуются сигналы Uвх от 0 до 10,24 В, если же V=0, то преобразователь работает в двухполярном режиме.

Процесс преобразования в этом АЦП осуществляется при нуле на входе В/С (гашение/преобразование). Для сброса текущего выходного кода преобразователя необходимо подать единицу (минимум на 2 мкс) на вход В/С. После этого подача нуля на вход В/С инициирует новый цикл преобразования. По окончании преобразования на выходе D/R (готовность) появляется сигнал «нуль». В процессе сбора и преобразования одновременно с сигналами готовности данных на этом выходе поддерживается единица и кодовые выходы АЦП находятся в состоянии высокого импеданса. И только по окончании преобразования, одновременно с сигналом готовности данных D/R=0 на кодовых выходах устанавливается информация, соответствующая результату преобразования.

- Uп=+5 В и -15 В; Iп=28 мА.

Выбор формирователя контрольного разряда

В качестве формирователя контрольного разряда предпочтительно применить К561СА1 – 12-разрядная схема проверки на четность. Имеет один выход Q и 13 входов, один бит – контрольный.

- Uп=+5 В; Iп=10 мкА.

Выбор ОЗУ

Оперативное запоминающее устройство предназначено для приема, хранения и выдачи информации. ОЗУ выполняются в виде интегральных схем и делятся на статические и динамические. Наиболее распространены статические ОЗУ. Они могут быть одно- и многоразрядными. Элементом памяти статических ОЗУ является триггер.

В зависимости от требуемого объема памяти, быстродействия и разрядности, выбираем статическое ОЗУ К537РУ3. Основные параметры этой микросхемы:

- емкость, бит – 4096 на 1 разряд

- время выработки адреса – 240 нс.

- Uп=+5 В; Iп=12 мА.