Выбор микросхем, на которых можно построить систему ввода аналоговых сигналов, достаточно широк. Логично выбрать технологию изготовления, обеспечивающую наиболее простое согласование схемы по уровням сигналов с системой, куда схема будет установлена. Шина ISA имеет уровни сигналов ТТЛ [8]. Соответственно, схему выгодно строить на ТТЛШ-серии КР1533, как более экономичной и быстрой по сравнению с предшественницами — сериями 533, 555.
Однако ТТЛШ-технология обеспечивает очень малую емкость
микросхем памяти, которые необходимы для временного хранения отсчетов.
Требуемую для хранения емкость можно рассчитать из знания параметров сигнала.
Для верхней частоты сигнала 1 МГц частота дискретизации должна быть
равна 2 МГц в соответствии с теоремой Котельникова. Тогда при
длительности сигнала 40 мкс число отсчетов 
.
Учитывая, что для хранения одного отсчета потребуется 1 байт (см. «Разработка и
расчет функциональной схемы»), для хранения всех отсчетов потребуется не менее
80 байт. Обычная же емкость микросхем ТТЛШ составляет 16х4, максимум 64х4 бит,
чего недостаточно. Поэтому память придется выбирать из других серий. Наиболее
подходящими параметрами обладает серия КР537, выполненная по технологии КМОП.
Микросхемы КМОП могут быть полностью или частично совместимы с микросхемами ТТЛШ при равных уровнях напряжения питания. Выберем микросхему КР537РУ25А. Она имеет организацию 2Кх8, время циклов чтения и записи порядка 100 нс, и полностью совместима по уровням с технологией ТТЛШ, то есть схем согласования уровней не требуется [9].
Далее, необходимо выбрать микросхему АЦП. Из старых серий микросхем, выполненных по технологии ТТЛШ и удовлетворяющих по показателям точности и быстродействия, подходит лишь КР1107ПВ1, имеющая предельную частоту дискретизации 20 МГц при 6-битном преобразовании. Однако для ее работы требуется 4 номинала напряжения питания, ни одного из которых нет на шине ISA, и сложная схема калибровки уровней входного сигнала, которая строится на дискретных элементах. Все это приведет к увеличению сложности и стоимости и снижению надежности оборудования; поэтому выбрана КМОП-микросхема КР1446ПВ1. Она специально разработана для применения в вычислительной технике. К числу ее достоинств относится частота дискретизации до 12,5 МГц, регистровое устройство хранения на выходе, наличие входов управляющих сигналов выбора кристалла, готовности к чтению, выхода готовности данных. Также преимуществом является крайне простая схема включения и наличие внутреннего автокалибратора. По уровням выходных сигналов она совместима с технологией ТТЛШ, и лишь по входам потребуется согласование [12].
Адресное пространство обычного ПК практически полностью занято, однако часть адресов оставлена зарезервированной как раз для внешних устройств. Для работы схемы потребуется лишь 3 порта ввода-вывода, однако дешифраторов на 3 канала не существует, поэтому заняты будут 4 адреса. Пользуясь таблицей занятости адресов [8], выбираем диапазон 210h-213h.
Прежде всего, для работы схемы необходимо устройство хранения требуемого числа отсчетов. В качестве такого подойдет регистр, представляющий собой одну ячейку статического ОЗУ. По заданию число отсчетов не менее 80. Для хранения этого числа в двоичном коде потребуется 7 бит. Однако таких регистров не существует, поэтому выбираем 8-битный регистр КР1533ИР23. Требования к устройствам, подключаемым к шине ISA, предусматривают, чтобы устройства отключались от шины при поступлении сигнала начала прямого доступа к памяти AEN. Поскольку этот регистр не имеет отключаемых входов, то между ним и шиной следует поставить шинный формирователь, который должен быть отключен от шины (выходы переведены в высокоимпедансное состояние) до поступления сигнала выбора порта. В качестве такого формирователя используем микросхему КР1533АП6 — двунаправленный приемопередатчик с отключаемыми входом и выходом.
Поскольку для хранения каждого отсчета используется один байт, то есть количество байт и отсчетов численно равны, то, учитывая 8-битную организацию микросхем памяти, выгодно для учета числа принятых отсчетов и для формирования адреса использовать одну и ту же микросхему. Это может быть сдвоенный 4-разрядный двоичный счетчик КР1533ИЕ5. При каскадном соединении двух устройств счетчик превращается в 8-разрядный, что как раз обеспечивает как подсчет, так и адресацию до 256 байт или отсчетов. Для сравнения чисел, выдаваемых счетчиком, с числом, хранимым в регистре, можно использовать схему на элементах Исключающее ИЛИ в соединении с 8-входовым элементом И. Пока все разряды не станут попарно равны, сигнал на выходе такого каскада сохранит одно состояние.
Для выбора задатчика адреса памяти надо использовать 2-канальные мультиплексоры. Подходящими в выбранной серии являются микросхемы КР1533КП16.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
