11.1 Вывод аналоговых сигналов из МК
Вывод аналоговых сигналов из МК
на основе широтно-импульсной модуляции
3.1. Принципы аппаратной реализации выходных ШМ-сигналов
Для управления исполнительными устройствами, особенно двигателями постоянного тока, широко используются ШМ-сигналы. Формировать такие сигналы можно аппаратными средствами:
· построением внешних схем ШМ-генераторов на основе двоичного кода;
· использованием аппаратных ШМ-генераторов в составе МК; например,
в МК AVR для этого используются таймеры и цифровые компараторы.
Подавляющее большинство микроконтроллеров семейства MCS-51 не имеют встроенных ШИМ. Поэтому приходится строить внешние схемы и подключать их к портам МК (это может потребоваться и для МК AVR, если таймеры заняты для других задач).
Функциональная схема одного из возможных вариантов выходного ШИМ представлена на рис. 3.1. Генератор G формирует непрерывную последовательность импульсов с частотой FG. Эти импульсы подсчитываются счетчиком Ст разрядностью NC. Состояние счетчика (код СС) дискретно линейно изменяется от 0 до  . В качестве формирователя ШМ-импульсов применен цифровой многоразрядный компаратор. Группа входов А принимает двоичный код от МК – СМК, соответствующий величине управляющего воздействия, а группа В – двоичный код от счетчика СС. Разрядность компаратора также равна NC.
Рисунок 3.1 – Структура внешнего ШМ-генератора
Если СМК > СС , то выход компаратора Out = 1,
если СМК < СС , то выход компаратора Out = 0.
Разрядность счетчика NC и выходного кода от МК NМК должны совпадать.
Частота формируемого ШМ-сигнала  , а период 
Точность формирования управления составляет  .
Принцип работы выходного ШИМ показан на рис. 3.2
Программная поддержка работы аппаратного ШИМ состоит в выдаче управляющего кода СМК в порт или порты, подключенные к внешнему ШМ-генератору.
В качестве источника импульсов для счетчика Ст можно использовать даже выходные импульсы ALE, формируемые микроконтроллером. Их частота составит
FG = FALE= FQ/6, где FQ – частота кварцевого резонатора, подключенного к МК.
Рисунок 3.2 – Пояснение принципа работы выходного ШИМ
Попробуйте самостоятельно определить значения параметров  и  для разрядности выходного кода микроконтроллера NC =10, NC =12 и NC =16.
|
