Лабораторная станция на базе USB6008 и микроконтроллера atmega. Синусоидальный сигнал дискретно изменяемой частоты в двух диапазонах

Е.24.О. Лабораторная станция на базе USB6008 и микроконтроллера atmega

1. Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э. Баумана,107005  г. Москва, 2-ая Бауманская , д.5, 263-,

2.Научно-производственное предприятие «АЛС», 107078, г.Москва, ул. Малая Басманная, д.16А, 263-,

1. Введение

Устройство предназначено для использования в учебном процессе ВУЗа при проведении лабораторных работ и тестирования результатов курсовых работ и курсовых проектов по курсам «Электроника», «Основы теории цепей» и «Электроника и микропроцессорная техника». 

NI выпускает многофункциональную плату сбора данных и лабораторную станцию ELVIS использующее программное обеспечение, созданное на базе LabVIEW, для предоставления пользователю широкого набора измерительных и управляющих приборов. Плата сбора данных и настольная рабочая станция осуществляют обмен данными, используя цифровые линии платы и специализированный модуль, разработанный для LabVIEW. Единственным недостатком этого решения является высокая цена. Устройство должно, по замыслу авторов, дать учебному процессу менее дорогостоящее устройство, но по возможностям не очень сильно уступающее ELVIS.

Кроме этого, в распоряжении пользователя появилось программное обеспечение  компании Electronics Workbench, входящей в корпорацию National Instruments – пакет MultiSim 9 для схемотехнического моделирования. В пакете возможно разработка и моделирование электронных схем, разводки печатных плат и моделирования микропроцессоров. В состав пакета входит виртуальная лабораторная станция Virtual ELVIS (Educational Laboratory Virtual Instrumentation Suite – набор виртуальных измерительных приборов учебной лаборатории), которая эмулирует большинство режимов работы настоящей лабораторной станции.

В процессе выполнения лабораторных работ в курсах Электроника и Электроника и микропроцессорная техника исследуются статические ВАХ приборов (диоды, биполярные транзисторы, униполярные транзисторы) и рассчитываются параметры моделей приборов с использованием программного обеспечения EWB 9 (MultiSim 9). Полученные модели включаются в базу данных программ схемотехнического моделирования.

2. Результаты работы

В качестве основы для построения работы была выбрана платы сбора данных NI USB-6008, (может быть использована и более дорогая NI USB-6009).  микроконтроллера ATmega128   Совместно с LabVIEW и многофункциональной платой ввода/вывода макетная плата позволяет реализовать функциональность большинства лабораторных инструментов. Как и большинство плат сбора данных, NI USB-6008 обладает 8 линиями аналогового ввода, что дает возможность использование нескольких измерительных приборов (осциллограф, анализатор спектра, цифровой мультиметр и т.п.) одновременно в параллельном режиме. Но при этом скорость оцифровки сигнала определяется максимальной скоростью сбора данных многофункциональной платой, которая, к сожалению, не превышает 10 кГц. Повышение быстродействия лабораторной станции возможно при использовании стробоскопического режима. Но стробоскопический режим требует формирования специфического сигнала. Задача формирования сигнала возложена на  микроконтроллер на основе ATmega128. Функционально микроконтроллер можно разделить на два блока: генератор заданного сигнала и блок АЦП. Генератор имеет 3 режима работы и, соответственно, 3 вида выходного сигнала:

·  синусоидальный сигнал дискретно изменяемой частоты в двух диапазонах (100 Гц – 12800 Гц с шагом 100 Гц, 1 кГц – 128 кГц с шагом 1 кГц);

·  ШИМ сигнал с дискретно изменяемым периодом следования импульсов и длительностью положительного импульса;

·  периодический сигнал произвольной формы.