|
Системы на основе микроконтроллеров
Микроконтроллер по сути дела является микропроцессорной системой в интегральном исполнении, поэтому уже имеет в составе порты ввода-вывода и средства доступа к ним. В зависимости от модели микроконтроллера он может иметь от одного до шести восьмиразрядных параллельных порта, а также некоторое количество последовательных портов, работающих по различным протоколам. Имеется также возможность доступа к каждой линии параллельного порта по отдельности. В некоторых случаях имеются также аналоговые входы и выходы. На рис. 16 для примера показана схема включения популярного дешевого микроконтроллера AT89C2051 [4].
Микроконтроллер имеет два восьмиразрядных порта ввода-вывода P1 и P3, причем у порта P3 отсутствует вывод P3.6, он используется для внутренних нужд. Для правильной работы микроконтроллера к его входу RST (Reset) подключена цепь начального сброса, состоящая из конденсатора C1 и резистора R1. При включении питающего напряжения 5 В на ее выходе в результате дифференцирования формируется остроконечный импульс длительностью около 80 мс. В результате состояние линий портов устанавливается в логический «0». Без сигнала Reset состояние линий после включения питания устанавливается случайным. Кстати, некоторые микроконтроллеры имеют встроенные цепи начального сброса, и там сигнал Reset используется для перезагрузки в процессе работы.
Рис. 16. Схема включения микроконтроллера AT89C2051
К выводам XL1 и XL2 подключается кварцевый резонатор для встроенного тактового генератора. Для рассматриваемого микроконтроллера его частота должна находиться в пределах 0…24 МГц.
На рисунке не показаны цепи питания, которые на схемах принято не изображать, чтобы не загромождать чертеж излишними линиями.
Подключение устройств ввода к микроконтроллеру
1. Аналого-цифровые преобразователи
Требуются при использовании аналоговых датчиков для ввода динамической информации. При статических измерениях иногда можно обойтись без АЦП, как будет показано далее.
Могут использоваться параллельные и последовательные АЦП. Первые работают быстрее и, соответственно, пригодны для анализа сигналов с более высокочастотным спектром. Вторые дешевле и требуют меньшее количество соединительных линий.
1.1. Подключение параллельного АЦП [5]
Рассмотрим пример подключения к микроконтроллеру 12-разрядного АЦП AD7880 (рис. 17). Аналоговое входное напряжение (например, от датчика) подается на вход AIN АЦП. На вход VREF подают опорное напряжение от отдельного источника (имеются микросхемы – источники опорного напряжения для АЦП). На вход CLKIN должна быть подана последовательность прямоугольных импульсов от генератора с частотой до 2,5 МГц.
Последовательность работы микроконтроллера с АЦП следующая:
1) сброс – выходные линии микроконтроллера P3.0, P3.1, P3.2, соединенные с управляющими входами АЦП CONVST, RD, CS, устанавливаются в состояние «1»;
2) запуск – производится запуск АЦП импульсом отрицательной полярности, подаваемым на вход CONVST. Для этого выход микроконтроллера P3.0 устанавливается в «0», а затем снова в «1»;
3) проверка конца преобразования – микроконтроллер опрашивает состояние линии P2.4 до появления на ней сигнала «1» с выхода АЦП BUSY, что соответствует концу преобразования сигнала в цифровой отсчет (можно этот сигнал не использовать, а просто в программе задать паузу на время преобразования);
4) чтение – выходные линии микроконтроллера P3.1, P3.2, соединенные с управляющими входами АЦП RD и CS, устанавливаются в состояние «0», после чего считывается состояние линий Р1.0…Р1.7 и Р2.0…Р2.3, подключенных к выходам данных АЦП DB0…DB11.
Рис. 17. Подключение параллельного АЦП к микроконтроллеру
Затем цикл повторяется в течение требуемого времени.
При частоте тактового сигнала на входе CLKIN АЦП 2,5 МГц микроконтроллер будет считывать цифровой код с выхода АЦП примерно каждые 25 мкс, то есть частота дискретизации входного аналогового сигнала составит около 40000 Гц. По теореме Котельникова максимальная частота спектра входного сигнала не должна превышать 20000 Гц.
Do'stlaringiz bilan baham: |
