Микропроцессоры и микроконтроллеры

 
 
 
Отладка кода вдвое сложнее, чем его написание. Так что если вы пишете код настолько умно, насколько можете, то вы по определению недостаточно сообразительны, чтобы его отлаживать.
Brian W. Kernighan.
Русский | Українська



На правах рекламы:



Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru
Микропроцессоры и микроконтроллеры :: Каналы ввода-вывода на основе МК51 :: Аппаратная реализация ввода аналоговых сигналов на основе ШИМ

Аппаратная реализация ввода аналоговых сигналов на основе ШИМ

Существуют несколько способов ввода аналоговых сигналов в цифровую систему, альтернативных аналого-цифровому преобразованию. Одним из них является формирование широтно-модулированных импульсов по аналоговому сигналу и измерение их длительности микропроцессорным устройством. Несомненными достоинствами такого подхода являются:

·        простота и дешевизна схемотехнической реализации, особенно в случае, когда используется микроконтроллер без встроенного АЦП;

·        возможность передачи ШИМ-сигнала на значительное расстояние без существенных искажений (т.е. частота низкая, а крутизну фронтов легко обеспечить триггером Шмитта); это удобно в случае, если микропроцессорный регулятор невозможно разместить близко от датчика аналогового сигнала;

·        наличие в составе практически любых микроконтроллеров (МК) средств измерения интервалов времени – таймеров.

Принцип преобразования аналогового сигнала в последовательность ШИМ-импульсов показан на рис.22.1.

Принципы формирования входных ШИМ-импульсов для МК

Рис. 22.1. Принципы формирования входных ШИМ-импульсов для МК

Обозначение Gp соответствует генератору пилообразных (треугольных) импульсов, которые задают период ШИМ-сигналов, подаваемых на МК.

Если длительность активной (“1”) фазы ШИМ-импульса в каждом периоде TШИМобозначить как , то можно представить следующие зависимости:

– связь длительности импульса и уровня сигнала с датчика;

– определение коэффициента широтно-импульсной модуляции;

Простейшая схема формирователя ШИМ-импульсов на операционных усилителях (ОУ) представлена на рис. 22.2. В его состав дополнительно по сравнению с рис. 22.1 введено согласующее устройство для приведения диапазона сигнала Ud(t) к диапазону напряжения генератора пилообразного напряжения Ug(t), т.е. Ug max .

Формирователь ШИМ-импульсов по входному аналоговому сигналу

Рис. 22.2. Формирователь ШИМ-импульсов по входному аналоговому сигналу

В данной схеме формируются импульсы без вертикального спада, однако это не изменяет принципов формирования ШИМ, изложенных ранее.

Период формируемых импульсов определяется соотношением:

, а частота ШИМ – .

Желательно подбирать соотношение Us к Ugmax таким образом, чтобы обеспечить Us max < Ug max. При этом будет обеспечиваться наличие интервала времени Dt:

Этот интервал Dt необходим для гарантированного выполнения процедуры обработки прерывания от таймера МК, на котором выполняется измерение длительности входных ШИМ-импульсов.