По известным причинам, обстоятельства изменились, и вместо трех лабораторных работ будет две дистанционные "лабораторные" работы. К сожалению, аналого-цифровые преобразователи перемещения и угла поворота, в ближайшее время, для большинства останутся лишь теоретическим материалом. Жаль. Вместо этих работ, разбившись на подгруппы, вы будете (1) исследовать характеристики предложенной модели АЦП и (2) разбираться в том, как использовать преобразователь в конкретном микроконтроллере. Первая работа поможет окончательно осознать смысл и суть основных изученных характеристик преобразователей. Вторая - часть реальной практической задачи, подобно которой придется столкнуться в рабочей практике.
Лабораторная работа №1
Исследование характеристик АЦП
Цель работы: на предложенной модели исследовать параметры и характеристики аналого-цифрового преобразователя.
Каждая бригада получает файл с моделью для Multisim 14.0. Все что известно о содержимом – это модель аналого-цифрового преобразователя. Все остальное необходимо узнать!
Под "все остальное" понимаются: архитектура, все статические характеристики, такие как разрядность, частота дискретизации, различные нелинейности, смещение передаточной характеристики и тому подобное, но не динамические характеристики – их исследование на модели займет гораздо больше времени, чем предполагается лабораторной работой.
Результаты продельной работы необходимо оформить в отчет с указанием исполнителей. Отчет (один на бригаду) должен быть опрятно оформлен, в едином для всего документа стиле, все рисунки должны быть подписаны, а в тексте обязательно должны присутствовать ссылки на все эти рисунки. Отчет не должен содержать "воды", но и не надо его иссушивать голыми фактами. Мысли необходимо излагать четко и по делу, демонстрировать порядок работы, полученную информацию, проведенные измерения и их результаты. В конце обязательно должны быть представлены выводы, то есть итоговый список полученных характеристик.
Порядок работы
- Найти в облаке файл модели LWx.ms14, где x – это номер бригады, от 0 до A;
- Открыть файл в Multisim, убедиться в работоспособности запустив моделирование;
- Определить архитектуру представленного устройства. Для этого надо проанализировать увиденное – мысленно выделить на схеме основные группы элементов, посмотреть как они связаны друг с другом и какую функцию каждый из них выполняет, где находится вход АЦП, где выход, как они друг с другом связаны и тому подобное (номиналы элементов намеренно неидеальные, в рамках задания лабораторной работы менять их запрещено). Задачу облегчает то, что архитектура АЦП у всех бригад одинаковая;
- Освежить знания о представленной архитектуре в статьях и списках литературы представленных ранее конспектов лекций;
- Связать информацию из источников и представленную схему, полностью понять функцию каждого элемента схемы;
- Определить основные характеристики представленного преобразователя: разрядность, частоту дискретизации, диапазон измерений;
- Устанавливать измерительную аппаратуру (осциллограф, вольтметр, амперметр и т.д.) в различные точки схемы, запускать модель, изменяя величину входного сигнала. Сверять информацию с теоретическими знаниями;
- Исследовать статические характеристики АЦП. Для этого необходимо измерить передаточную характеристику. Это можно сделать разными способами:
–– составить таблицу с двумя колонками – входное напряжения и выходной код, и последовательно изменять входное напряжение, записывая какому напряжению какой код на выходе соответствует, а полученную таблицу превратить в график;
–– используя смекалку и возможность осциллографа сохранять измеренные данные в текстовый файл (подсказка: осциллограмма CLK – полезная штука); - Сравнить полученную характеристику с идеальной, рассчитать интегральную и дифференциальную нелинейности, смещение нуля, монотонность (да/нет), коэффициент передачи;
- Всю полученную информацию и процесс ее получения внести в отчет, оформить и отправить мне на почту, после чего, ответным сообщением, я назначу время защиты работы.
Лабораторная работа №2
АЦП в микроконтроллерах
Цель работы: узнать архитектуру, характеристики и особенности настройки и управления интегрированного в микроконтроллер АЦП
В ходе разработки аппаратуры часто требуется читать техническую документацию, описывающую функции и порядок работы с использующимися электронными компонентами. Проще говоря – читать datasheet'ы. Прочитать в микроконтроллере данные с АЦП – достаточно популярная задача. Лабораторная работа сводится к поиску необходимой информации.
В качестве задания каждой бригаде выдается datasheet на микроконтроллер. Вариант соответствует номеру бригады. Большинство datasheet'ов не содержит всей необходимой информации, ее необходимо найти в других datasheet'ах на соответствующей страничке сайта производителя.
Задача узнать и оформить в виде отчета (те же требования, что и в лабораторной работе №1) следующую информацию:
- какая архитектура у интегрированного АЦП, сколько каналов, какая разрядность, частота дискретизации и остальные основные характеристики;
- особенности управления АЦП: какие управляющие регистры используются, какие их функции, как и в какой последовательности настраивается АЦП, как его запустить и как получить измерение.
Отчет отправить мне на почту, после чего, ответным сообщением, я назначу время защиты работы.
По всем вопросом пиши в телеграм.
Дерзай!