Đo lực và ứng suất, chương 3

Chia sẻ: Nguyen Van Dau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:18

Thêm vào BST

Báo xấu

111
lượt xem 13
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giao tiếp với máy tính là việc trao đổi dữ liệu giữa máy tính với một hay nhiều thiết bị ngoại vi. Hai thiết bị ngoại vi quen thuộc của máy tính là bàn phím và màn hình. Ngoài ra máy tính còn được bố trí thêm các đường giao tiếp đa năng khác nhau: giao tiếp nối tiếp (thông qua cổng COM), giao tiếp song song (cổng LPT) giao tiếp qua khe cắm (SLOT). Ghép nối nối tiếp cho phép trao đổi thông tin giữa các thiết bị với nhau theo từng bit một. Số liệu thường được gởi...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đo lực và ứng suất, chương 3

CHÖÔNG 3 KHAÛO SAÙT COÅNG MAÙY IN BOÄ ADC 12 BIT & VAØ CAÙC LINH KIEÄN COÙ LIEÂN QUAN Giao tieáp vôùi maùy tính laø vieäc trao ñoåi döõ lieäu giöõa maùy tính vôùi moät hay nhieàu thieát bò ngoaïi vi. Hai thieát bò ngoaïi vi quen thuoäc cuûa maùy tính laø baøn phím vaø maøn hình. Ngoaøi ra maùy tính coøn ñöôïc boá trí theâm caùc ñöôøng giao tieáp ña naêng khaùc nhau: giao tieáp noái tieáp (thoâng qua coång COM), giao tieáp song song (coång LPT) giao tieáp qua khe caém (SLOT). Gheùp noái noái tieáp cho pheùp trao ñoåi thoâng tin giöõa caùc thieát bò vôùi nhau theo töøng bit moät. Soá lieäu thöôøng ñöôïc gôûi theo töøng nhoùm bit SDU (Serial Data Unit) maø noù taïo thaønh moät byte hay moät töø... Caùc thieát bò ngoaïi vi nhö Plotter, modem, mouse vaø printer coù theå ñöôïc gheùp noái vôùi PC qua coång noái tieáp COM. Caùc gheùp noái cuûa PC cho trao ñoåi noái tieáp ñeàu theo tieâu chuaån RS232C cuûa EIA hoaëc CCITT ôû chaâu Aâu. Veà maët kinh teá vieäc trao ñoåi thoâng tin qua coång noái tieáp laø ít toán keùm nhöng veà maët kyõ thuaät thì khaù phöùc taïp. Giao tieáp qua khe caém SLOT cuõng phöùc taïp khoâng keùm ñoøi hoûi vieäc gia coâng thieát bò phaûi chính xaùc, hôn nöõa vieäc thaùo voû maùy ñeå gaén SLOT Card sau moãi laàn ño laø vaán ñeà khoù chaáp nhaän. Giao tieáp qua coång song song, döõ lieäu truyeàn song song vì vaäy toác ñoä truyeàn song song thöôøng cao hôn truyeàn noái tieáp (khoaûng töø 40kB/s ñeán 1MB/s). Haàu heát caùc maùy tính ñeàu trang bò coång naøy. Vieäc trao ñoåi thoâng tin moät caùch deã daøng. I. KHAÛO SAÙT COÅNG MAÙY IN:
Coång naøy ñeå duøng giao tieáp vôùi maùy in. Ñaàu caém coù 25 chaân vaø coøn goïi laø DB25. Beân trong coù 3 thanh ghi coù theå truyeàn soá lieäu vaø ñieàu khieån maùy in, moãi thanh ghi 8 bit. Ba thanh ghi goàm:  Thanh ghi döõ lieäu (Data register): D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D0 (PIN 2) D1 (PIN 3) D2 (PIN 4) D3 (PIN 5) D4 (PIN 6) D5 (PIN 7) D6 (PIN 8) D7 (PIN 9) Coù ñòa chæ baèng ñòa chæ cô baûn cuûa maùy in=378H.  Thanh ghi traïng thaùi (Status register).(chæ ñoïc): D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 ERROR (PIN 15) SLCT (PIN 13) PE (PIN 12) ACK (PIN 10) 2 1 BUSY (PIN 11) D0,D1,D2: khoâng söû duïng (thöôøng ñeå ôû möùc [ 1]) Coù ñòa chæ baèng ñòa chæ cô baûn +1=379H.  Thanh ghi ñieàu khieån :
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 STROBE (PIN 1) AF (PIN 4) INIT (PIN 16) SLCTIN (PIN 17) IRQ D5,D6,D7: khoâng söû duïng(thöôøng ñeå ôû möùc [ 1]). Ñòa chæ baèng ñòa chæ cô baûn + 2=37AH. Vieäc noái maùy in vôùi maùy tính ñöôïc thöïc hieän qua loã caém DB25 ôû phía sau maùy tính. Nhöng ñaây khoâng chæ la øchoã noái vôùi maùy in maø khi söû duïng maùy tính vaøo muïc ñích ño löôøng vaø ñieàu khieån thì vieäc gheùp noái cuõng thöïc hieän qua oå caém naøy. Qua coång naøy döõ lieäu ñöôïc truyeàn ñi song song neân ñoâi khi coøn ñöôïc goïi laø coång gheùp noái song song vaø toác ñoä truyeàn döõ lieäu cuõng ñaït ñeán möùc laø ñaùng keå. Taát caû caùc ñöôøng daãn cuûa coång naøy ñeàu töông thích TTL, nghóa laø chuùng ñeàu cung caáp moät möùc ñieän aùp naèm giöõa 0V vaø 5V. Beân caïnh 8 bit döõ lieäu coøn coù nhöõng ñöôøng daãn tín hieäu khaùc, toång coäng ngöôøi söû duïng coù theå trao ñoåi 1 caùch rieâng bieät vôùi 17 ñöôøng daãn, bao goàm 12 ñöôøng daãn ra vaø 5 ñöôøng daãn vaøo. Bôûi vì 8 ñöôøng daãn döõ lieäu. D0-D7 khoâng phaûi laø ñöôøng daãn 2 chieàu trong taát caû caùc loaïi maùy tính, neân sau ñaây ta seõ thaáy laø D0-D7 chæ söû duïng nhö laø loái ra, caùc loái ra khaùc nöõa laø STROBE,
AUTOFEED (AF), INIT vaø SELECTIN (SLCTIN). Khi trao ñoåi thoâng tin vôùi maùy in caùc ñöôøng naøy ñeàu coù chöùc naêng xaùc ñònh.  Caùc tín hieäu cuûa ñaàu caém DB25: 25 14 CONNECTOR DB25 1 13 Chaân Tín hieäu Moâtaû 1 STR Möùc tín hieäu thaáp truyeàn döõ lieäu tôùi maùy in. 2 D0 Bit döõ lieäu D0. 3 D1 Bit döõ lieäu D1 4 D2 Bit döõ lieäu D2. 5 D3 Bit döõ lieäu D3. 6 D4 Bit döõ lieäu D4. 7 D5 Bit döõ lieäu D5. 8 D6 Bit döõ lieäu D6. 9 D7 Bit döõ lieäu D7. 10 ACK Möùc thaáp chæ raèng maùy in ñaõ nhaän 1 kyù töï. A. BUSY B. PE Baùo heát giaáy. C. SLCT Baùo löïa choïn maùy in. D. AF Töï naïp giaáy. E. ERROR Baùo loãi maùy in. F. INIT Reset maùy in. G. SCLTIN Choïn maùy in. H. 18-25 GND Ñaát.
II. KYÕ THUAÄT BIEÁN ÑOÅI ADC – KHAÛO SAÙT ADC ICL 7109: A. Kyõ thuaät bieán ñoåi ADC: Bieán ñoåi Analog – Digital laø thaønh phaàn caàn thieát trong vieäc xöû lyù thoâng tin vaø caùc chöùc naêng ñieåu khieån söû duïng phöông phaùp soá, tín hieäu thöïc teá thì ôû daïng Analog. Moät heä thoáng tieáp nhaän döõ lieäu giao tieáp A/D ñeå chuyeån ñoåi tín hieäu töông töï sang tín hieäu soá ñeå xöû lyù. 1. Ñaëc tính kyõ thuaät cuûa maïch ADC: a. Ñoä chính xaùc baát ñònh do löôïng töû hoùa: Ñieän aùp töông töï lieân tuïc ñöôïc chia thaønh 2n khoaûng giaùn ñoaïn ôû moãi maïch ñoåi n bit. Caùc giaù trò töông töï cuøng moät khoaûng ñöôïc bieåu thò cuøng nhò phaân. Do coù moät ñoä chính xaùc baát ñònh  ½ LSB (Least significant bit). b. Ñoä chính xaùc: Ñoä chính xaùc tuyeät ñoái laø söï sai bieät giöõa lyù thuyeát vaø trò thöïc teá cuûa ñieän aùp töông töï vaøo cho 1 maõ nhò phaân ra. Vì moät maõ soá ra töông töùng vôùi 1 khoaûng heïp cuûa ñieän aùp töông töï vaøo ôû ñònh nghóa treân ñöôïc xem nhö laø ñieåm giöõa khoaûng. Ñoä chính xaùc töông ñoái gioáng nhö ñoä chính xaùc tuyeät ñoái nhö ñònh nghóa trong ñieàu kieän traøn khung ñaõ ñöôïc laáy chuaån, vì caùc ñieåm rôøi treân ñaëc tính chuyeån lyù thuyeát naèm treân moät ñöôøng thaúng neân ñoä chính xaùc töông ñoái cuõng laø ñoä phi tuyeán. c. Thôøi gian vaø toác ñoä chuyeån ñoåi: Thôøi gian chuyeån ñoåi: Thôøi gian chuyeån ñoåi caàn cho 1 laàn chuyeån ñoåi hoaøn toaøn. Ñoái vôùi phaàn lôùn maïch ñoåi, thôøi gian naøy goïi laø nghòch ñaûo cuûa toác ñoä ñoåi, neáu khoâng coù theâm caùc trì hoaõn cuûa heä thoáng. Tuy nhieân trong maïch ñoåi coù toác ñoä cao, laàn
ñoåi môùi ñöôïc leäch baét ñaàu tröôùc khi laàn ñoåi tröôùc keát thuùc neân thôøi gian ñoåi vaø toác ñoä ñoåi khaùc nhau. 2. Maïch chuyeån ñoåi töông töï sang soá (ADC): a. Nguyeân taéc maïch ADC: Maïch bieán ñoåi ADC (Analog Digital Converter) coù boä phaän chính laø maïch so saùnh: V Ñieä n aùp a töông töï vaøo Maïc h taïo maõ Maõ soá ra soá Ñieän aùp vaøo VR Do ñoù nhieäm vuï cuûa maïch taïo ra maõ soá vaø maïch ñieàu khieån logic laø thöû moät boä heä soá nhò phaân ai sao cho hieäu soá ñieän aùp vaøo chöa bieát Va vaø trò nguyeân löôïng töû hoùa sau cuøng nhoû hôn 1 LSB. 111 110 101 100 011 010 001 Töông töï vaøo 000 1 2 3 4 5 6 7 V FS 1/2 LSB
+1/2 LSB -1/2 LSB Chuyeån ñoåi ñieän aùp töông töï lieân tuïc sang maõ nhò phaân rôøi n 1 ( V a  V FS .  a i . 2  i )  LSB i 1 2 raïc: V Ñieä n aùp a töông töï vaøo Maïc h so saùnh taïo maõ Maõ soá ra soá Ñieän aùp maãu VR Söï khaùc nhau giöõa caùc maïch ñoåi laø caùch thöùc thay ñoåi ñieän aùp maãu VR ñeå xaùc ñònh heä soá nhò phaân ai. Ñieän aùp töông töï chöa bieát laø Va vaø ñieän aùp chuaån laø VR ñöôïc noái ôû hai ngoõ vaøo cuûa maïch so saùnh. Khi VR taêng töø 0 ñeán ñieän aùp töông töï vaøo vôùi sai soá baèng sai soá löôïng töû hoùa, luùc ñoù maïch taïo maõ soá ra coù giaù trò töông öùng vôùi ñieän aùp vaøo chöa bieát.
b. Maïch ADC duøng ñieän aùp maãu VR hình naác thang:  Daïng maïch cô baûn: V (+) - a V=V + R DAC S R FF DAC n bit Q Q EOC Maõ soá ra CK xung ñoàn g hoà Maïc h ñeám taàn soá fc n bit doác leân START Ñeå taïo ñieän aùp maãu naác thang so saùnh vôùi ñieän aùp vaøo duøng maïch ADC maø soá nhò phaân vaøo ñöôïc laáy töø moät maïch ñeám leân nhö hình veõ. t t V= V VR (t) R DAC t
 Maïch ADC duøng maïch ñeám leân xuoáng: (+) - Va V=V + R DAC DAC n bit Maõ soá ra Counter Up/Down Control Ligic CK Va(t) VR Khoâng thaây ñoåi kòp so vôùi Va(t) VR Neáu ngaõ ra cuûa maïch so saùnh cho thaáy VR
VR seõ khoâng theo kòp Va thì soá ñeám cuûa maïch ñeám khoâng phaûi laø maõ nhò phaân mong muoán. c. Maïch ADC laáy gaàn ñuùng keá tieáp SAR: Caùc maïch ñeám ôû treân ñeàu khoâng ñöôïc duøng trong thöïc teá. ÔÛ ñaây xeùt maïch ñoåi laáy gaàn ñuùng keá tieáp duøng caùch ñoåi ñieän aùp maãu moät caùch hieäu quaû hôn khieán soá laàn chuyeån ñoåi ra maõ soá n bit chæ maát n chu kyø xung CK. Maïch ñoåi goàm maïch so saùnh, maïch ghi chuyeån ñaëc bieät vaø maïch ADC.
Va(t) - Vc V=V + R DAC DAC n bit Maõ soá ra SAR CK START Maïch ghi chuyeån ñaëc bieät ñöôïc goïi laø maïch ghi laáy gaàn ñuùng keá tieáp (Successive Approximation Register: SAR) laø maïch coù hôïp luoân phaàn ñieàu khieån logic. Khi coù xung baét ñaàu maïch SAR ñöôïc ñaët leäch veà 0. Ngaõ ra cuûa DAC ñöôïc laøm leäch ½ LSB ñeå taïo ñaëc tính chuyeån ñoåi, keá ñeán SAR ñöa bit coù nghóa lôùn nhaát (MSB) leân 1, caùc bit khaùc baèng 0. Soá nhò phaân ra ôû SAR ñöôïc ñöa vaøo maïch DAC. Neáu VR>Va (ñieän aùp töông töï vaøo) ngaõ ra Vc cuûa maïch so saùnh möùc [0] khieán SAR boû ñi MSB (laøm cho noù baèng 0). Neáu VR
Tín hieäu chuaån töøng naác ñöôïc taïo bôûi maïch ADC coù theå ñöôïc thay theá bôûi ñieän aùp chuaån doác lieân tuïc do maïch taïo tín hieäu doác leân lieân tuïc taïo ra. Va (t) - Vc (t) 1 EOC S Q VR + FF R Q - Vc2(t) + Maïch taïo tín hieäu Maïch ñeám doác leân n bit CK Maõ soá ra START Ban ñaàu: Maïch so saùnh SS1 coù V(-)=Va >V(+)=Voffset  ngaõ ra cuûa SS1 laø VC1=[0]. Maïch so saùnh SS1 coù V(+)=Voffset < V(-)=0  ngaõ ra cuûa SS1 laø VC2=[0].  Khi cho xung START ñaët vaøo maïch ñeám n bit veà 0 vaø khôûi ñoäng maïch taïo tín hieäu doác leân, VR töø giaù trò hôi aâm taêng ñeán khi ñöôøng doác caét truïc 0V. Trong khoaûng thôøi gian t1 – t2. Maïch SS2: V(+)=VR > V(-)=0  VC2=[1]. Maïch SS1: V(+)=VR < V(-)=Va  VC1=[0]. Taïi FF S=0 Q=0  R=START =1 Q=1.
Taïi coång AND Q =1  Ñöa xung CK vaøo boä ñeám. VC2 START C t - R Vr(t) Va,VR V R + Voffset t R OÅn ñònh vaøo Vc1 high t Hình b. Vc 2 high t CK t EOC t Tc Hình a.
 Khi VR>Va: Maïch SS1: VR=V(+) > V(-)=Va  VC1=[1]. Taïi FF: S=VC1=[1]. Q=1=EOC R= heát xung START =[0] Q=0Ñoùng coång AND laïi khoâng cho xung CK vaøo maïch ñeám, taïo tín hieäu EOC. Tín hieäu doác leân thöôøng ñöôïc taïo bôûi maïch tích phaân noái ñeán ñieän aùp maãu VR (hình b). e. Maïch ADC duøng tín hieäu doác ñoâi: Maïch ñoåi naøy duøng caùch laáy tích phaân ñeå giaûi quyeát khuyeát ñieåm cuûa maïch ñoåi duøng tín hieäu doác ñôn. Maïch naøy goàm maïch laáy tích phaân, maïch so saùnh, maïch logic ñieàu khieån vaø maïch ñeám n bit. SI C Va
START t VI max doác leân laáy tích phaân Va doác xuoán g laáy tích phaân Va t Vc t1 t2 t EOC Tc t Maïch ñieàu khieån logic sau khi nhaän xung START seõ môû SI, ñoùng S1 vaø môû S2. Khi chuyeån maïch S1 ñoùng ñöa tín hieäu Va (giaû söû aâm) vaøo maïch tích phaân ñeå laáy tích phaân theo Va. Khi ñoù ngaõ ra maïch tích phaân seõ laø: 1 t V I (t)   .  V a ( t ). dt RC 0 Giaû söû V a ( t )  V a thay ñoåi chaäm. V V I ( t )   a . t (V a  0 ) RC  VI(t) =V(-)SS >0. Vì theá ngaõ ra cuûa maïch so saùnh coù VC=1. Do ñoù môû coång AND cho xung CK vaøo maïch ñeám. Khi maïch ñeám traøn (heát côõ roài töï ñoäng quay veà 0).
Maïch logic ñieàu khieån môû S1, ñoùng S2. Chuyeån maïch S2 ñoùng ñöa VR vaøo maïch tính phaân ñeå laáy tích phaân theo VR (VR>0). Vì theá ngaõ ra VI giaûm töø VImax veà 0. t1 t1  t 2 1 1  . V a . . dt   .  V R . dt RC 0 RC 0 - Giaù trò VImax khoâng ñoåi trong suoát 2 giai ñoaïn laáy tích phaân t1,t2. Giaû söû R,C khoâng ñoåi trong suoát thôøi gian chuyeån ñoåi.