Формирование синусоидального сигнала и сигнала ШИМ не отличается от стандартных принципов формирования сигналов в микроконтроллерах [1] [2]. Принцип формирования сигнала произвольной формы, который может быть задан в виде дискретных отсчетов текстовым файлом, состоит в следующем: в память EEPROM микросхемы ATmega128 записывается сигнал в виде 512 отсчетов представленных однобайтными беззнаковыми числами (от 0 до 255). При работе генератора эти отсчеты передаются генератором на ЦАП с частотой 516 кГц (или 51,6 кГц) после передачи всех 512 отсчетов подряд, данные заново формируются начиная с первого отсчета. Сигнал после ЦАП проходит через аналоговый фильтр с частотой среза 200 кГц (или 20 кГц).
Применение стробоскопического осциллографа обосновано необходимостью достижения частоты дискретизации в 1 МГц, для наблюдения входного сигнала в широком спектре частот и длительностей переходных характеристик. С помощью стробоскопической схемы, реальная частота дискретизации АЦП увеличивается. Имеется так же возможность программного понижения частоты дискретизации в 10 раз, что в определенных случаях, более удобно для лучшего разрешения спектральных составляющих ДПФ, и позволяет увеличить время наблюдения входного сигнала в 10 раз.
Принцип работы стробоскопического осциллографа, реализованный в данном устройстве таков: сначала запуск генератора и снятие первого отсчета происходит синхронно. АЦП обрабатывает 511 отсчетов входного сигнала и передает данные в компьютер. Затем, первый отсчет запаздывает на период дискретизации и АЦП снова обрабатывает 511 отсчетов и снова передает полученные данные в компьютер. Эта последовательность действий повторяется, время задержки возрастает и, по достижению задержки времени существования сигнала, процесс получения данных завершается.
Управление микроконтроллером осуществляется через цифровые выходы платы NI USB-6008, поэтому при исследовании аналоговых сигналов стробоскопическим осциллографом цифровые входы-выходы будут для пользователя недоступны и использованы только для управления режимом работы генератора.
Станция содержит макетную плату, где можно собрать исследуемую схему или же установить печатную плату с готовой схемой для анализа ее работы. Конструкция макетной платы соответствует формату макетной платы ELVIS,
Кроме встроенной платы сбора данных к лабораторной станции возможно подключение внешних плат сбора и формирования данных, таких как модульные платы, звуковая плата персонального компьютера и так далее. Для этого она имеет возможность подключения через внешние разъемы. Аналогично лабораторной платформы ELVIS на станции имеются источники питания и другие сервисные устройства. Интерфейс макетной платы построен так, что позволяет использовать возможности и виртуальной лабораторной станции Virtual ELVIS в среде MultiSim 9. При этом студент может собрать макет виртуально, а затем, после проведения контроля, и на физическом уровне.
Использование встроенных в MultiSim 9 возможностей использования виртуальных приборов LabVIEW значительно расширяет спектр лабораторных и исследовательских работ, выполняемых с помощью этого оборудования.
3. Оборудование
В построении лабораторной станции использовалась плата NI USB-6008, (может быть использована и более дорогая NI USB-6009), предусмотрено подключение PCI плат установленных в персональный компьютер и программное обеспечение на основе LabVIEW 7.1.
4. Преимущества технологий National Instruments
Технологии National Instruments позволили за короткий срок подготовить лабораторную станцию для проведения работа с использованием MultiSim 9 по курсам Электроника», «Основы теории цепей» и «Электроника и микропроцессорная техника» и дали возможность преподавателям повысить качество проведения учебных занятий.
Литература
1. В.Н. Баранов. Применение микроконтроллеров AVR: схемы, алгоритмы, программы. – М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2004. – 288 с.: ил. (серия «Мировая Электроника»
2. А.В. Евстифеев. Микроконтроллеры AVR семейств Tiny и Mega фирмы «ATMEL» - М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2004. – 560 с.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.