cw_4_sprawozdanie - Politechnika Rzeszowska

Politechnika Rzeszowska
Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych
Grupa
Pomiary wielkości fizycznych w energetyce
Nr
ćwicz.
Badanie mikroprocesorowego przetwornika
A/Ci C/A
4
1.................
2.................
Data:
Ocena:
3.................
4.................
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:
oscyloskop
t
moduł ADuC824/834
rdzeń 8051/52
x(t)
multimetr
999.9mV
y(t)
C/A
C/A
UART
GND
mikrokomputer
RS232
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 Nprb próbek,
- zadana częstotliwość sygnału wyjściowego fx (zostanie podana przez
prowadzącego ćwiczenia),
- amplituda
sygnału
Ax=1V,
składowa
stała
sygnału
UDC=0.5V
gdzie:
WDi-wartość
binarna
próbki,
UREF
napięcie
skali
przetwarzania przetwornika C/A (2.5V).
 i

212 
WDi 
U DC  Ax sin
2  
N

U REF 
 prb

2.1.7. Zaobserwować generowany przebieg na ekranie oscyloskopu. Przy jego
pomocy zweryfikować podstawowe parametry obserwowanego sygnału fx.
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:
Generator / Częstościomierz
oscyloskop
0123456789kHz
t
Reg. fx
x(t)
UDC Ax
y(t)
x1 x10 x100 x1000
moduł ADuC831
Sensor temp.
rdzeń 8051/52
UREF
AGND
AI7
AI6
AI5
AI4
AI3
AI2
AI1
AI0
T/H
A/C
UREF
mikrokomputer
RAM
zewn.
2kB
2.5V
UART
RS232
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
Fprb=
- czas obserwacji
Tobs=
- 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
Uwy [V]
D
Uwy [V]
D – słowo kodowe
Charakterystyka statyczna Uwy = f(D)
Weryfikacja charakterystyki statycznej C/A
Generacja zadanych sygnałów C/A
NrPrb
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
15
16
17
18
19
20
21
D
Uwy [V]
NrPrb
11
12
13
14
D
Uwy [V]
Zadawane wartości parametrów:
Lp.
fx
[ Hz ]
Ax
[ V ]
UDC
[ V ]
Nprb
DAC0
DAC1
1
2
3.2. Badanie przetwornika A/C
Zadane parametry przetwarzania A/C
 kanał pomiarowy
 częstotliwość próbkowania
 czas obserwacji
 liczba próbek
ch=
Fprb=
Tobs=
N=
DAC
MODE
RAM int
RAM ext
ROM
Wyznaczenie podstawowych parametrów obesrwowanego sygnału:
- okres
Tx=
- częstotliwość
fx=
- amplituda
A=
- Xmin=
Xmax=
Xpp=
Skalowanie wyniku pomiar temperatury
D=
Ux=
x=
4. Wnioski
5. Pytania kontrolne
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Wymień podstawowe parametry przetwornika C/A
Opisz funkcję przetwarzania przetwornika C/A
Analogowe układy buforowania wyjścia przetwornika C/A
Napięcie referencyjne i napięcie zasilania w funkcji przetwarzania C/A
Opisz zasadę generowania sygnałów analogowych o zadanym kształcie
Kwantowanie i próbkowanie sygnałów analogowych, błąd kwantowania
Narysuj schemat blokowy przetwornika A/C pracującego na zasadzie równoważenia wagowego
Schemat blokowy układu testowania przetwornika A/C
Multiplekser analogowy w mikrosystemie pomiarowym.
Źródło napięcia referencyjnego przetwornika A/C
Równanie przetwarzania przetwornika A/C
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.
TM
[3] ADuC824/ADuC834, MicroConwerter , 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)