Politechnika Rzeszowska
Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych
Grupa
1.................
2.................
3.................
4.................
Data:
Pomiary wielkości fizycznych w energetyce
Nr
ćwicz.
4
Ocena:
Badanie mikroprocesorowego przetwornika
A/Ci C/A
1.
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest poznanie podstawowych modułów i techniki przetwarzania
A/C i C/A na najniższym poziomie obsługi programowej i sprzętowej.
2.
Program ćwiczenia
2.1. Badanie przetwornika C/A
2.1.1.
Zapoznać się z dokumentacją techniczną modułu mikroprocesorowego
ADuC824 lub ADuC834
-
ogólna charakterystyka modułu mikroprocesorowego
-
budowa przetwornika C/A
-
algorytmy obsługi przetworników C/A
2.1.2.
Zapoznać się ze sposobem sterowania przetwornika C/A modułu
mikroprocesorowego ADuC824/834 (bity słowa kontrolnego DACCON,
rejestry DACL, DACH).
2.1.3.
Zweryfikować układ połączeń zgodny z poniższym schematem blokowym:
C/A
C/A
GND
x(t)
t
y(t)
999.9mV
oscyloskop
multimetr
moduł ADuC824/834
UART
RS232
mikrokomputer
rdzeń 8051/52
Rys.1. Schemat blokowy układu połączeń do testowania przetwornika C/A.
2.1.4.
Wyznaczyć
charakterystykę
statyczną
przetwornika
C/A
dla
(kilkanaście punktów pomiarowych):
-
Uruchomić program terminala znakowego urządzenia ADuc824/834
-
Wcisnąć przycisk RESET mikrosystemu
-
Zaobserwować odpowiedź mikroukładu
-
Dokonać wyboru trybu pracy przetwornika C/A (słowo kontrolne
DACCON =0x13 lub =0x17)
-
Wprowadzić numerycznie słowo kodu przetwornika (dziesiętnie w
zakresie od 0 do 4095)
-
Zmierzyć wartość napięcia wyjściowego przertwornika C/A
-
Powtórz od 3.4.5 dla kolejnej wartości słowa kodowego
-
Wyznacz charakterystykę statyczną przetwornika C/A
2.1.5.
Przeprowadzić badanie generatora przebiegu okresowego o zadanych
wartościach chwilowych:
-
Zgodnie z alogorytmem programu wprowadzić kolejne słowa kodowe
odpowiadajace kolejnym wartościom próbek generowanego sygnału.
-
Zaobserwować generowany przebieg czasowy na oscyloskopie i
zweryfikować zadawane wartości słów kodowych i wartości próbek
sygnału generatora.
2.1.6.
Zapoznać się programem obsługi przetwornika C/A generującym
kolejne próbki sygnału sinusoidalnego. Wyznaczyć podstawowe parametry
procesu przetwarzania C/A zakładając, że:
-
jeden okres przetwarzanego sygnału składa się z N
prb
próbek,
-
zadana częstotliwość sygnału wyjściowego f
x
(zostanie podana przez
prowadzącego ćwiczenia),
-
amplituda
sygnału
A
x
=1V,
składowa
stała
sygnału
U
DC
=0.5V
gdzie:
W
Di
-wartość
binarna
próbki,
U
REF
-
napięcie
skali
przetwarzania przetwornika C/A (2.5V).
2
sin
2
12
prb
x
DC
REF
Di
N
i
A
U
U
W
2.1.7.
Zaobserwować generowany przebieg na ekranie oscyloskopu. Przy jego
pomocy zweryfikować podstawowe parametry obserwowanego sygnału f
x
.
2.2. Badanie przetwornika A/C
2.2.1.
Uruchomić program terminala znakowego urządzenia ADuc812/831
2.2.2.
Zweryfikować układ połączeń zgodny z poniższym schematem blokowym:
moduł ADuC831
RS232
mikrokomputer
A/C
UART
rdzeń 8051/52
U
REF
T/H
RAM
zewn.
2kB
AI0
AI1
AI2
AI3
AI4
AI5
AI6
AI7
2.5V
Sensor temp.
U
REF
A
GND
0123456789kHz
x1 x10 x100 x1000
Reg. f
x
U
DC
A
x
Generator / Częstościomierz
x(t)
t
y(t)
oscyloskop
2.2.3.
Ustawić zadane przez prowadzącego parametry sygnału pomiarowego
2.2.4.
Wcisnąć przycisk RESET mikrosystemu, zaobserwować odpowiedź
mikroukładu i wprowadzić zadane warości przetwarzania analogowego:
-
kanał pomiarowy
ch=
-
częstotliwość próbkowania
F
prb
=
-
czas obserwacji
T
obs
=
-
liczba próbek
N=
2.2.5.
Wyniki
przetwarzania
w
postaci
kolejnych
słów
kodowych
przetwornika przenieść przy pomocy schowka systemowego do aplikacji
EXCEL
2.2.6.
Przeprowadzić proces skalowania wartości słów kodowych na wartość
napięcia wejściowego przetwornika
2.2.7.
Wyznaczyć podstawowe parametry mierzonego sygnału
2.2.8.
Powtórz od 3.4.5 dla kolejnej wartości słowa kodowego
2.2.9.
Wyznacz charakterystykę statyczną przetwornika C/A
3.
Wyniki pomiarów
3.1. Badanie przetwornika C/A
Wyznaczenie charakterystyki statycznej przetwornika C/A
D
U
wy
[V]
D
U
wy
[V]
D – słowo kodowe
Charakterystyka statyczna U
wy
= f(D)
Weryfikacja charakterystyki statycznej C/A
Generacja zadanych sygnałów C/A
NrPrb
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
D
U
wy
[V]
NrPrb
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
D
U
wy
[V]
Zadawane wartości parametrów:
Lp.
f
x
[ Hz ]
A
x
[ V ]
U
DC
[ V ]
N
prb
DAC0
DAC1
DAC
MODE
RAM int
RAM ext
ROM
1
2
3.2. Badanie przetwornika A/C
Zadane parametry przetwarzania A/C
kanał pomiarowy
ch=
częstotliwość próbkowania
F
prb
=
czas obserwacji
T
obs
=
liczba próbek
N=
Wyznaczenie podstawowych parametrów obesrwowanego sygnału:
-
okres
Tx=
-
częstotliwość
fx=
-
amplituda
A=
-
X
min
=
X
max
=
X
pp
=
Skalowanie wyniku pomiar temperatury
D=
Ux=
x=
4. Wnioski
5. Pytania kontrolne
1.
Wymień podstawowe parametry przetwornika C/A
2.
Opisz funkcję przetwarzania przetwornika C/A
3.
Analogowe układy buforowania wyjścia przetwornika C/A
4.
Napięcie referencyjne i napięcie zasilania w funkcji przetwarzania C/A
5.
Opisz zasadę generowania sygnałów analogowych o zadanym kształcie
6.
Kwantowanie i próbkowanie sygnałów analogowych, błąd kwantowania
7.
Narysuj schemat blokowy przetwornika A/C pracującego na zasadzie równoważenia wagowego
8.
Schemat blokowy układu testowania przetwornika A/C
9.
Multiplekser analogowy w mikrosystemie pomiarowym.
10. Źródło napięcia referencyjnego przetwornika A/C
11. Równanie przetwarzania przetwornika A/C
12. Wymienić podstawowe parametry przetwornika A/C
6. Literatura
[1] Z.Kulka, A.Libura, M.Nadachowski: Przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe. WkiŁ, Warszawa
1987
[2] Rudy van de Plassche: Scalone przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe. WKiŁ, Warszawa 2001.
[3] ADuC824/ADuC834, MicroConwerter
TM
, Dual-Channel 16/24-Bit ADCs with Embedded FLASH MCU, Analog
Devices, Rev.0, (plik: ADuC824.pdf / ADuC834.pdf)
[4] ADuC812/AduC831, MicroConwerterTM, Multichannel 12-Bit ADC with Embedded FLASH MCU, Analog
Devices, Rev.0, (plik: ADuC831.pdf, ADuC812.pdf)