Разработка микроконтроллера сбора данных о температуре печи для плавки металла, страница 8

При включении данной микросхемы АЦП в режиме работы с однополярным сигналом вывод CZ соединяется с выводом  AG . Для более точной настройки преобразования вывод “аналоговая “земля”” через переменный резистор R31 ( СП2-2А )  подключается к выводу “земля”. В данном проекте АЦП применяется для преобразования сигнала , относительно медленно меняющегося во времени , поэтому применение устройства выборки и хранения данных здесь не требуется . Рассмотрим процесс преобразования аналогового напряжения в двоичный код для того , чтобы выяснить соответствие входного сигнала датчиков выходному коду . При измерении влажности от 0 до 100 процентов используется семь разрядов двоичного кода ( 2⁷=128 ) . Если же рассматривать соответствие единицы младшего разряда и опороного напряжения , то ЕМР соответствует 0,01 В опорного напряжения ( скажем , что чувствительность АЦП составляет 0,01 В/ЕМР ). Тогда при необходимости преобразовывать входное напряжение для получения выходного двоичного кода с полным соответствием входному аналоговому сигналу необходимо нормировать входной сигнал в соответствии со значением чувствительности АЦП и значения выходного сигнала ( количества используемых разрядов ) . В нашем случае для этого необходимо использовать входной сигнал со значениями 0..1 В . При таком сигнале 0,01 В входного сигнала соответствует 1 % влажности и 1 ЕМР АЦП . При снятии выходного сигнала используется семь младших разрядов АЦП . 

Рассмотрим вопрос о минимизации погрешности такого преобразования . Как известно , АЦП имеет такие погрешности , как сдвиг нуля , нелинейность преобразования и другие . Эти погрешности можно минимизировать , нормируя входной сигнал так , чтобы  изменение влажности на 1% приводило к изменению значения кода не в младшем разряде , а в старших . При этом необходимо снимать выходной код не с младших выходных разрядов , а со старших , учитывая при этом , какому разряду соответствует изменение влажности на 1% . Учитывая то , что линейность преобразования сохраняется при любом значении входного сигнала , можно сказать , что при входном сигнале 0..1 В выходной код снимается с выводов D0-D6 и один процент влажности соответствует единице в разряде D0 , при увеличении сигнала в два раза до 0..2 В выходной код снимается с выводов D1-D7 и один процент влажности соответствует единице в разряде D1 и т.д. Используя входной сигнал 0..8 В , выходной сигнал снимаем с выводов D3-D9 и один процент влажности соответствует единице в разряде D3 . Нормирование сигнала производим при помощи двух усилителей на ОУ К140УД17 , включенного как инвертирующий , и подстроечного резистора R29 , которым производится настройка коэффициента усиления первого каскада . Второй каскад усилителя имеет единичный коэффициент усиления . Выбираем резисторы : R28–МЛТ 0,125Вт 10кОм5% ; R29–СП II ;R51, R52 – МЛТ 0,125Вт 10кОм 5% . Чтобы обойтись одной микросхемой АЦП в микроконтроллере , использеум микросхему – коммутатор аналоговых сигналов К590КН6,

к входам которого подключены датчики . Внешний вид данной микросхемы приведены на рис.6

Рис. 6

Внешний вид коммутатора аналоговых сигналов К590КН6

Назначение выводов микросхемы К590КН6 :

A0-A2 – входы адресного селектора , двоичный код на которых определяет линию входа , коммутируемую с выходом

EO – разрешение выходного сигнала

X0 – X7 – входы коммутируемых сигналов

Y – выход коммутируемых сигналов

Использование данной микросхемы позволяет использовать один АЦП для обслуживания шести датчиков . Выбор подключаемого датчика осуществляется путем подачи на вход адресного селектора коммутатора двоичного кода номера подключаемого датчика . Разрешение коммутации производится путем подачи на разрешающий вывод ЕО сигнала высокого уровня .

Управление работой АЦП и коммутатора .

Для организации работы АЦП и коммутатора используем два регистра КР1533ИР33 в качестве портов .

Порт PAIN управляет работой коммутатора путем задания двоичного кода на входах адресного селектора коммутатора и уровня лог ”0” или ”1” на входе  . Выходы данного порта не нуждаются в наличии Z-cосотояния , поэтому вход управления Z-состоянием ОЕ подключен на “землю” , управление выходом регистра осуществляется входом синхронизации С при помощи элемента ИЛИ-НЕ и сигналов  шины управления и  адресного селектора портов . При высоком уровне на входе С осуществляется запись данных с шины данных в порт . Адрес порта PAIN = 04H .