Для работы МП необходим кварцевый резонатор который подключается к выводам XTAL1 и XTAL2 (см. графическую часть курсового проекта) Рабочая частота кварцевого резонатора непосредственно связана с точностью измерения длительности импульса (из рис. 2 видно, что чем больше частота синхронизации тем точнее измерение длительности) для заданной погрешности измерения достаточно, чтобы частота резонатора была равна fрез=8 МГц
[pic]
Рисунок 2
3.1.1.1 Определение погрешности от источника синхронизации
Погрешность от кварцевого резонатора возникает в следствии нестабильности его частоты во время работы.
Нестабильность частоты кварцевого резонатора МА406 примерно равно 0.00001 от частоты синхронизации, исходя из этого погрешность возникающая в следствии нестабильности частоты можно определить по формуле
[pic] где К - нестабильность частоты кварцевого резонатора
К=0.00001*8000000=80 Гц fBQ – частота кварцевого резонатора
3.2 Выбор интегральной микросхемы дешифратора
В дешифратора будет использоваться интегральная микросхема КР514ИД2
3.3 Выбор средств индикации
В качестве средств индикации будут использоваться светодиодные индикаторы – ААС3224А
3.4 Выбор внешних элементов гальванической развязки
В качестве элементов гальванической развязки используется цифровая микросхема 249ЛП5 - оптоэлектронный переключатель на основе диодных оптопар выполненных в металлостеклянном корпусе. основные характеристики цифровой микросхемы 249ЛП5 приведены в табл. 1.
Таблица 1
Основные характеристики цифровой микросхемы 249ЛП5 |Электрические параметры | |Входное напряжение при IВХ=15 мА |не более 1.7 В | |Выходное напряжение в состоянии логического |0.4 В | |нуля | | |Выходное напряжение в состоянии логической |2.4 | |единицы | | |Предельные эксплутационные данные | |Входной постоянный ток |12 мА | |Входной импульсный ток |15 мА | |Напряжение питания |5((0.5) В | |Диапазон рабочих температур |-60…+85 (С |
4 .Определение погрешности измерения длительности импульса
Погрешность измерения длительности импульса, как уже говорилось выше, непосредственно связана непосредственно связана со скоростью работы МП, в свою очередь скорость которого задается тактовой частотой кварцевого резонатора .
Величина временного кванта (d) в нашем случае, равна периоду следования импульсов кварцевого резонатора(() т.е. d=(. Измеренное значение одной мили секунды равно (в соответствии с ТЗ дискретность измерения длительности равна 1мСек):
T=(*N
Где N – число импульсов, поступивших на таймер/счетчик1. Следовательно измеренное значение отличается от истинного на величину погрешности квантования (К=(tК:
(tК=T-Tx=N*(-Tx где Tx – истинное значение. Погрешность квантования зависит от величены кванта ( и от моментов начала и окончания циклов измерения (см. рис.2) по отношения к импульсам кварцевого резонатора. Очевидно, что как начало и конец измерения длительности могут располагаться в любой точке между двумя соседними импульсами. В результате возникают две составляющих погрешности (tК Первая из них ((t1 см. рис.2) положительная, так как измеренный временной интервал больше истинного его значения, а вторая (t2 отрицательная, так как из за нее измеренный временной интервал получается больше фактического. Следовательно истинное значение временного интервала будет:
Тх=N*(-((t1-(t2)= N*(-(t1+(t2 Pзакон распределения ошибок (t1 и (t2 с учетом их разных знаков представляет собой распределение Симпсона, а средне квадратическая погрешность квантования следуя указаниям [2, стр. 20] будет равна
5 Листинг программы расчета длительности импульса на языке ассемблер
Отладка программы была произведена с помощью отладчика-симулятора AVRSTUDIO 3.0
Код программы: .include "8515def.inc" .def fbinL =r22 ;двоичное значение, младший байт байт .def fbinH =r23 ;двоичное значение, старший байт .def tBCD0 =r23 ;BCD значение, цифры 1 и .def tBCD1 =r24 ;BCD значение, цифры 3 и2 .def tBCD2 =r25 ;BCD значение, цифры 4 ; Назначение выводов порта А: ; bit 0 - поступает импульс ; длительность которого ; необходимо измерить ; bit 1 - подключается кнопка ; режима измерения ; 0 - измерение длительности ; отрицательного импульса ; 1 - измерение длительности ; положительного импульса ; bit 2 - индикация режима измерения ; 0 - (светодиод погашен) ; индикация режима измерения ; отрицательного импульса ; 1 - (светодиод светится) ; индикация режима измерения ; положительного импульса ; bit 3 - подключается кнопка ; режима измерения ; длительности импульса в мС ; bit 4 - подключается кнопка ; режима измерения ; длительности импульса в С ; bit 5 - подключается светодиод ; режима измерения длительности ; импульса в мС ; bit 6 - подключается светодиод ; режима измерения длительности ; импульса в С
.ORG 0
RJMP MET1
RJMP IMPULS
RJMP MET1 1: RJMP Prog
RJMP Prog
RJMP MET1 MET1: LDI R16,0x02
OUT SPH,R16; Инициализация
LDI R16,0X10; стека
OUT SPL,R16
LDI R16,0B11100100
OUT DDRA,r16 ; НАСТРАИВАЕМ ЛИНИ b 0,1,3,4
; ПОРТА А НА ВВОД, а линии 2,5,6,7 на вывод
LDI R16,0B11111111; НАСТРАИВАЕМ ВСЕ ЛИНИИ
OUT DDRC,R16 ; ПОРТА C НА ВЫВОД
OUT DDRD,R16 ; ПОРТ D НА ВЫВОД
LDI R16,0B01000000 ;Разрешение прерывания
OUT TIMSK,R16 ; по переполнению T/C1
LDI R16,0B00000000;ЗАПРЕТ прерывания
OUT GIMSK,R16 ; по INT0
LDI R16,0X1F ;Загружаем в
OUT OCR1AH,R16 ; компататор А - 8000
LDI R16,0X40
OUT OCR1AL,R16
LDI R16,0B00000000
OUT TCNT1L,R16
LDI R16,0B00001000 ;T/C1 будет обнуляться при каждом совпадении
OUT TCCR1B,R16 ;со значением компаратора А
LDI R16,0B10000000 ;Глобальное разрешение прерываний
OUT SREG,R16
LDI R16,0X9
LDI R19,0X9 ;R19 регистр переназначенный для сравнения
; с R16 если они равны, то тогда измерение
; длительности импульса не начиналось
CLR R17 clr r22 OPROS_KEY_OF_INVERT: ; Опрос состояния кнопки
SBIC PORTA,1 ; режима измерения длительности импульса
RCALL IMPULS_POLOGITELNAY ; режим из-ия длительности сигнала высокого уровня
RCALL IMPULS_OTRICHATELNAY ; режим из-ия длительности сигнала низкого уровня M2: IMPULS_POLOGITELNAY:
SBI PORTA,2 ;Включаем светодиод
SBIC PORTA,0 ;Идет сканирование линии PA0
RCALL IMPULS
SBIS PORTA,0 ; Происходит проверка на наличие 1
RCALL IMPILS_1_TO_0; на PA1, если ее нет, тогда переход M5: CPI R17,0xFF
BRCS M2 ; если R17 переполнится, то
LDI R17,0XA ; тогда занесем в R17 10
RJMP M2; Prog: INC R17 ;
CPI R17,0XA ; Отчет длительности импульса начнется
BRCS M3 ; тогда когда в R17 будет 10(DEX)(пройдет 10 мС)
INC R16 ;инкремент R17(счетчик прошедших мСекунд срабатывает при R17>10)
BRBC 1,M3 ; если R16 переполнится
INC R18 ; тогда инкрементируем R18(Длительность импульса
; Прошло десять мС далее идет счет каждой мС M3: RETI ; находится в R18(ст. разряд),R16(мл. разряд) IMPULS:
LDI R20, 0B00001001 ; если приходит импульс то тогда запускается T/C1
OUT TCCR1B,R20
RET IMPILS_1_TO_0:
LDI R20,0B00000000 ; если импульс закончился T/C1 останавливается
CPSE R16,R19 ;проверка на начало цикла измерения если он начился RCALL TEST_OF_STOP_TC1 ; то тогда переход на TEST_OF_STOP_TC1
SBIC PORTA,1 ; Опрос состояния кнопки режима измерения длительности импульса
RCALL IMPULS_POLOGITELNAY; режим из-ия высокого уровня длительности
RCALL IMPULS_OTRICHATELNAY ; режим из-ия низкого уровня длительности
RET TEST_OF_STOP_TC1: ; подпрограмма проверки (действительно ли T/C1 остановился
IN R21,TCCR1B ;во время режима измерения длительности)
ANDI R21,0B000000000 ;если все в порядке, то тогда переходим на bin16BCD5
BRNE ENDTEST_OF
RCALL bin16BCD5 ENDTEST_OF:
RET M2OTR: IMPULS_OTRICHATELNAY:
CBI PORTA,2 ;Выключаем светодиод
SBIS PORTA,0 ; Происходит проверка на наличие 0
RCALL IMPULS_OTR
SBIC PORTA,0
RCALL IMPILS_0_TO_1; на PA1, если его нет, тогда переход M5OTR: CPI R17,0xFF
BRCS M2OTR
LDI R17,0XA
RJMP M2OTR; IMPULS_OTR:
;LDI R16,0X9
;LDI R17,0X0
LDI R20, 0B00001001 ; то тогда запускается T/C1
RET IMPILS_0_TO_1:
LDI R20,0B00000000 ;T/C1 остановлен
CPSE R16,R19
RCALL TEST_OF_STOP_TC1_OTR
SBIC PORTA,1
RCALL IMPULS_POLOGITELNAY
RCALL IMPULS_OTRICHATELNAY
RET TEST_OF_STOP_TC1_OTR:
IN R21,TCCR1B
ANDI R21,0B000000000
BRNE ENDTEST_OF_OTR
RCALL bin16BCD5 ENDTEST_OF_OTR:
RET
bin16BCD5: Подпрограмма перевода двоичного числа в двоично-десятичное
MOV R22,R16
MOV R23,R18 ldi tBCD2, -1 bin16BCD5_loop_1: inc tBCD2 ; определение subi fbinL, low(10000) ; количества sbci fbinH, high(10000) ; десятков тысяч brsh bin16BCD5_loop_1 ;в числе которое переводится subi fbinL, low(-10000) sbci fbinH, high(-10000) ldi tBCD1, -0x11 bin16BCD5_loop_2: subi tBCD1, -0x10 ;определение subi fbinL, low(1000) ; количества sbci fbinH, high(1000) ; тысяч brsh bin16BCD5_loop_2 ;в числе которое переводится subi fbinL, low(-1000) sbci fbinH, high(-1000) bin16BCD5_loop_3: inc tBCD1 ;определение subi fbinL, low(100) ; количества sbci fbinH, high(100) ; десятков brsh bin16BCD5_loop_3 ;в числе которое переводится subi fbinL, -100 ldi tBCD0, -0x10 bin16BCD5_loop_4: subi tBCD0, -0x10 ;определение subi fbinL, 10 ; количества brsh bin16BCD5_loop_4 ; единиц subi fbinL, -10 ;в числе которое переводится add tBCD0, fbinL
LDI R17,0X0 ldi r18,0x0
LDI R27,0X0 WAIT_PRESS_KEY: ; Подпрограмма проверки, в чем отображать
; индикацию в мСекундах или Секутдах
; Примечание:
; если ни одна из кнопок режима отображения
; не нажата или нажаты все, индикация отображаться не БУДЕТ
SBRC R27,0
RJMP EXIT
SBIC PORTA,3 ; Если нажата кнопка мСекунды
RCALL FLASH_mC ; то тогда переход на FLASH_mC
SBIC PORTA,4 ; если нажата кнопка Секунды
RCALL FLASH_C ; то тогда переход на FLASH_C
RJMP WAIT_PRESS_KEY ; если ни одна из кнопок не нажата
; то тогда ожидаем нажатия
SBIS PORTA,3 ; в противном случае выход из подпрограммы
SBIC PORTA,4 ; если нажаты все две кнопки, то тогда
; ожидаем пока одну кнопку не отключат
RJMP WAIT_PRESS_KEY
OUT PORTD,R23 ; вывод на порт D двоично-десятичного числа
OUT PORTC,R24 ; вывод на порт C двоично-десятичного числа
OUT TCNT1H,R18 ;обнуление регистра NCNT1H (ст. регистр T/C1)
OUT TCNT1L,R18 ;обнуление регистра NCNT1L (мл. регистр T/C1)
EXIT: RET FLASH_mC:
SBI PORTA,5 ; Включаем светодиод (режим мСекунды)
CBI PORTA,6 ; Выключаем светодиод (режим Секунды)
CBI PORTA,7 ; и выключаем разделительную точку
INC R27
RET FLASH_C:
CBI PORTA,5 ; Включаем светодиод (режим Секунды)
SBI PORTA,6 ;Выключаем светодиод (режим мСекунды)
SBI PORTA,7 ; и включаем разделительную точку
Список использованных источников
1. Описание однокристальной микро-ЭВМ AVR90S8515
2. Методическое указания и задания по курсовому проектированию
«Расчет и проектирование цифровых измерительных приборов»
Страницы: 1, 2
