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)