Введение
Целью данной работы является разработка прибора на основе микропроцессора, предназначенного для измерения сдвига фаз между двумя напряжениями.
Современный уровень развития цифровой техники и ее доступность дают возможность применять микропроцессорные устройства в большинстве бытовых и промышленных устройств.
Распространение микропроцессорных систем связано с рядом их преимуществ над аналоговыми. В частности это устойчивость и стабильность работы, надежность, низкая зависимость параметров системы от влияния внешних факторов: температура, влажность воздуха, давление, вибрация и другие. Появление простых и понятных программных средств для выполнения наладочных работ цифровых систем, проектирования таких систем также способствует увеличении. Потребительского рынка микропроцессоров и цифровых вычислительных устройств.
Использование алгоритмических языков низкого уровня делает микропроцессорные системы достаточно гибкими, в плане реализации сложных алгоритмов обработки информации. Следует также учитывать то обстоятельство, что в данных системах существует возможность изменения алгоритма работы без изменения аппаратной структуры всего комплекса.
1. Обоснование структурной схемы
Генератор
счётных импульсов Элемент “И”
Счётчики Входной
сигнал
Формирователь
короткого импульса по заднему фронту Формирователь
короткого импульса по переднему фронту
Пуск D-триггер
Рис. 1.1 Структурная схема узла со схемой управления сдвигов по фазе двух напряжений с частотой 400 Гц.
При нажатии кнопки “Пуск” на D-триггер поступает нулевой сигнал и сигнал (определённой длительности с частотой 400Гц) поступающий из входа, после измерения сигнал идёт по формирователям короткого импульса (заднего и переднего фронта) и далее на сброс (после того как сигнал запишут счётчики), с генератора поступают счётные импульсы. Все эти сигналы поступают на элемент “И”. После, получившийся сигнал поступает на счётчики, где формируется 4-х разрядное число, которое далее поступает на индикацию.
2. Выбор элементной базы
Узел со схемой управления будет выполнен на интегральных микросхемах, следовательно, необходимо определить какие серии интегральных микросхем надо использовать. Ниже приведены основные параметры микросхем структуры ТТЛ.
Таблица 2.1 – Основные характеристики цифровых интегральных схем различных серий ТТЛ структуры
|
Серия |
Icc, мА |
tзд р, нс |
Uвых0, В |
Uвых1, В |
|
К155 |
не более 25 |
10 |
0.4мах |
2.4–3.5min |
3. Генератор счётных импульсов.
В данном курсовом проекте нужна высокая стабильность генерируемой частоты, поэтому генератор берём «кварцованный» - включаем кварцевый резонатор на нужную частоту. В курсовом проекте берём кварцованный генератор с частотой 18 МГц:
Рис. 4.1 - схема генератора импульсов с регулируемой скважностью.
Скважность – отношение периода следования импульсов (Т) к их длительности (t):
Скважность импульсов высокого уровня на выходе логического элемента DD1.3, резистором R1 может изменяться от 1 до нескольких тысяч. При этом частота импульсов также незначительно изменяется.