Блок ввода аналоговых данных
Задача блока ввода аналоговых данных (БВВАД) согласно техническому заданию - обеспечить периодическое преобразование входных аналоговых данных в цифровой код, а также передачу его в микропроцессорный блок.
Целесообразным является построение БВВАД по последовательной схеме, состоящей из аналогового коммутатора (АК) и аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Структура БВВАД и его интерфейса зависит от типа АЦП и АК, поэтому сначала необходимо выбрать АЦП.
Согласно техническому заданию, максимально допустимое время преобразования в АЦП должно быть не более:
t < T/(P+1) = 160/(15+1) = 10 мкс;
Одновременно с этим должна обеспечиваться заданная точность преобразования, определяющая разрядность АЦП:
N 
– log2 
=-3,33 lg 
= -3,33 lg(0,05) = 4,33
Принимаем N=5.
Требуемую скорость и разрядность может обеспечить АЦП К1108ПВ2 (DD4), представлен на рисунке 8, предназначен для преобразования входного напряжения в диапазоне от 0 до 5 В или от -2,5 В до 2,5 В (биполярный режим) в прямой двоичный код, имеющий характеристики:
время преобразования - 2 мкс;
разрядность выходного кода – 12;
допустимое изменение входного аналогового сигнала 0-5 В
Назначение выводов АЦП К1108ПВ2:
1, 2 – внутренний и внешний тактовые входы С;
3 – вход запуска ST;
4 – разрешение считывания ERD;
5 – выход разряда переполнения FS;
6 – цифровой выход 1 (СР);
7 – 16 – цифровые выходы 2 - 11;
17 – цифровой выход 12 (МР);
18 – выход готовности данных RAD;
19 – напряжение источника питания UСС1 (цифровая часть);
20 – напряжение источника питания UСС2 (цифровая часть);
21 – напряжение источника питания UСС2 (аналоговая часть);
22, 24 – коррекция ИОН FC2;
26 – выход внутреннего ИОН;
27 – опорное напряжение UREF;
28 – коррекция ОУ FC1;
29, 30 – общий (аналоговая земля), инверсный выход ЦАП;
33 – резистор биполярного смешения;
34 – коррекция КН FС3;
35 – напряжение источника питания UСС1 (аналоговая часть);
23, 25, 36–39 – незадействованные выводы.
Рисунок 8 – Микросхема К1108ПВ2
После окончания преобразования аналогово-цифровым преобразователем на выводе готовности RAD формируется сигнал низкого уровня, а на цифровых выходах D2-D11 появляется цифровой код, соответствующий уровню входного сигнала. После прихода сигнала на входе ERD в состояние «логической единицы» снимается сигнал готовности.
Для преобразования аналогового сигнала каждого из 16 датчиков применяется аналоговый коммутатор К591КН1 (рис. 9) с 16 аналоговыми входами (DD2). Канал коммутатора задаётся четырёхразрядным адресом. Перебор адресов производится выходами PА(0-3) параллельного интерфейса (DD11).
Рисунок 9 – Аналоговый коммутатор К591КН1
Интерфейсный блок
Для управления внешними устройствами, а также для обеспечения необходимой скорости ввода полученного кода в память, необходимо применить контроллер КР580ВВ55 (DD11) – параллельный интерфейс, позволяющий организовывать ввод/вывод параллельной информации различного формата (рис. 10).
Рисунок 10 – Функциональное обозначение и назначение выводов
БИС КР580ВВ55
Эта микросхема состоит из трех восьмиразрядных портов ввода/вывода PA, PB, PC. К тому же порт PC может также работать как два независимых 4-х разрядных порта. Назначения выводов:
- A1, A0 – адреса. Задают адрес текущего порта: 00 – PA, 01 – PB, 10 – PC, 11 – регистр управляющего слова. Подключаются к 2-м младшим битам адресной шины;
- D7..D0– шина данных;
- PA7..PA0, PB7..PB0, PC7..PC0 – соответствующие выводы портов PA, PB, PC;
- RD – чтение. Нулевой уровень значит, что процессор читает данные с шины данных, которая в данный момент подключена к порту (РА, РВ, РС) в зависимости от адреса, определяемого выводами А1, А0. Подключается к выводу системного контроллера IOR;
- WR – запись. Нулевой уровень значит, что процессор выдал данные на шину данных, подключенную в данный момент к порту (РА, РВ, РС) в зависимости от адреса, определяемого выводами А1, А0. Подключается к выводу системного контроллера IOW;
- CS – выборка микросхемы. Единичный уровень переводит входы микросхемы в Z-состояние. При подаче сигнала с дешифратора ВУ, задается адрес порта.
Для задания работы порта используется управляющее слово. Регистр управляющего слова содержит информацию, которая настраивает порты на ввод или вывод. Обмен с портами ввода/вывода и регистром управляющего слова осуществляется через трехстабильную шину данных D7...D0 под управлением сигналов, подаваемых на входы выборки CS, адреса А1, А0 и чтения/записи.
D6-5: номер режима порта PA в двоичной системе;
D4: 1 – ввод PA, 0 – вывод PA;
D3: 1 – ввод PC7...PC4, 0 – вывод PC7…PC4;
D2: номер режима порта PB в двоичной системе;
D1: 1 – ввод PB, 0 – вывод PB;
D0:1 – ввод PC3…PC0, 0 – вывод PC3...PC0;
D7= 1 – в режиме установки.
Порт А программируется на вывод данных (для управления входами аналогового коммутатора); порт B на ввод данных с АЦП, РС0…РС3 – для управления работой устройства отображения информации, РС4…РС7 – на этих выходах формируется последовательно логические единицы, по фронту которых производится запись семисегментного кода в соответствующий регистр.