Требуется разработать схему частотомера, который бы обеспечивал подсчет частоты поступающего извне сигнала. Он должен сопрягаться с системным интерфейсом ISA ЭВМ IBM PC/AT. Способ ввода-вывода – по прерываниям, через ПДП. Счет частоты должен производиться через строго определенные интервалы времени – 1с, 0,1с, 0,01с. Уровни входного напряжения от 0,01В до 5В. Количество значащих разрядов – 16.
При выборе метода построения частотомера следует руководствоваться следующими принципами: · схема должна обеспечивать требуемую скорость обмена; · она должна быть экономичной (средства требуемые на реализацию); · частотомер должен быть простым для реализации;
Принцип действия частотомера обычный: измерение количества импульсов сигнала, поступающих на вход счетчика в течении строго фиксированного интервала времени. Такими интервалами выбраны 10 мс, 100 мс, 1с.
Компоненты подключаемые к шине компьютера должны обладать следующими свойствами: · суммарная емкость по каждому выводу (сюда входит емкость всех приемников и передатчиков, подсоединенных к выводу шины и кроме этого емкость проводника, связывающего вывод разъема с контактом) не должна превышать 20 пФ;
Рассмотрим работу схемы начиная с установки счётчиков входной частоты. Для этого необходимо чтобы на шине адреса был установлен адрес порта ввода-вывода нашего устройства, который будет распознан нашим селектором адреса, выполненным на элементах DD17, DD18.2, DD18.4, DD19.1, DD20 (см. принципиальную схему). Переключателями SA1, SA3, SA5, SA7, а также SA8 — SA11 предварительно устанавливается номер порта ввода-вывода. Читать далее
Конструктивно контроллер представляет собой плату (рис. 1), которая вставляется в слот материнской платы.
В результате проделанных теоретических исследований и работы над поставленной задачей была разработана принципиальная схема цифрового частотомера. Данное устройство может применяться в стационарном контрольно-измерительном комплексе, в лабораторном оборудовании, при отладке различных электронных устройств. Если применять в качестве линии передачи оптоволоконный кабель и оптоволоконные передатчики и приемник на входе и выходе, то датчик можно располагать на расстоянии Читать далее
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ по дисциплине: ”Организация ЭВМ, комплексов и систем” на тему: “Цифровой частотомер ”
Стремительные темпы компьютеризации всех сторон человеческой деятельности привели к тому, что сегодня компьютеры, и прежде всего персональные ЭВМ, стали непременным атрибутом самых различных технических комплексов. Это касается и современных систем управления и сбора данных, контрольно-измерительного и лабораторного оборудования, т. е. любых комплексов, основной задачей которых является обработка и интерпретация информации, поступающей из «внешнего мира».
Исходя из проблемы сформулированной во введении можно сделать вывод о том, что может возникнуть необходимость наличия устройства позволяющее измерять частоту сигнала поступающего на его вход. Согласно заданию устройство должно обеспечить диапазон измерения не менее 20 Гц — 20 МГц, время измерения должно изменятся от 0,02с. до 20с. На практике существует два метода измерения частоты метод Читать далее
Этот метод заключается в подсчете количества импульсов измеряемой частоты за определенный интервал времени заданный эталонной частотой измерительного прибора. По окончании временного интервала данное количество импульсов запоминается. Для подсчета измеряемой частоты требуется умножить количество импульсов измеряемой частоты на значение эталонной частоты. Этот метод иллюстрируется на рис.1.1
Измеряется период входного сигнала, для чего подсчитывается количество импульсов образцовой частоты в течение периода (рис.2), и затем вычисляется обратная ему величина. И этот метод имеет свои недостатки. Здесь противоположная ситуация: если частота входного сигнала велика, то точность измерения периода, а значит и частоты, будет низкой, так как количество сосчитанных импульсов будет мало (см. рис.1.2). Рис. Читать далее
Исходя из выше перечисленных методов для реализации устройства был выбран метод временных интервалов. Это выбор основан на следующих причинах: — простота реализации; — достаточная точность измерений.
Проектируемое устройство содержит следующие элементы (см. схему электрическую принципиальную): 1. Шинные формирователи ; 2. Логические элементы; 3. Микроконтроллер;
Структурно в устройство измерения частоты входят следующие блоки: — блок счетчиков; — генератор эталонной частоты; — блок делителя с переменным коэффициентом деления;
Переход в режим ожидания возможен при записи в триггер Т4 логической «1» (см. схему электрическую функциональную ПГУ9.701.051.011 Э2). Вовремя адресной фазы цикла обмена, которая определяется комбинационной схемой KS1 (таблица истинности которой описана в табл. 3.1) в регистр RGАДРЕСА записывается адрес по которому будет происходить обращение. С регистра RGАДРЕСА адрес попадает на дешифратор адреса, который определяет, Читать далее
Переход в этот режим возможен только после записи в триггер Т4 логического нуля (см. схему электрическую функциональную ПГУ9.701.051.011 Э2). Счетчик СТ2 представляет собой счетчик с переменным коэффициентом деления, коэффициент деления хранится в регистре RG1. На выходе счетчика СТ2 формируется последовательность импульсов с частотой которую можно определить по формуле 3.4. , (3.4)
В качестве основного элемента устройства используется микросхема выполняемая по заказу, на принципиальной схеме обозначено как К1700ВЖ1. В качестве технологии, на основе которой, будет изготовлена данная микросхема наиболее оптимально выбрать КМОП так как эта технология имеет следующие достоинства: высокую степень интеграции, низкое энергопотребление (следовательно, и низкое тепловыделение).
Данное устройство содержит следующие элементы (см. схему электрическую принципиальную ПГУ9.701.051.011 Э3): — микросхема сопряжения с интерфейсом PCI (DD1) /5/ ; — микросхема измерения частоты, в течении заданного интервала времени(DD2); — элементы преобразования входного сигнала (DD3 и DA1).
Устройство собирается на печатной плате, устанавливаемой в слот PCI. При разработке печатной платы желательно придерживаться следующих параметров: 1) толщина платы должна быть 1,6 мм +/- 0,2 мм (с учетом толщины фольги); 2) коробление платы не должно превышать 1,3 мм на всей длине платы. Размер печатной платы устройства должен быть выдержан в соответствии с размерами слота Читать далее
В результате проделанных теоретических исследований и работы над поставленной задачей была разработана структурная, функциональная и принципиальная схема цифрового частотомера. Данное устройство может применяться в стационарном контрольно-измерительном комплексе, в лабораторном оборудовании, при отладке различных электронных устройств и обладает следующими параметрами:
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ по дисциплине "Организация ЭВМ, комплексов и систем" ТЕМА N 5 : Цифровой частотомер 1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Количество значащих разрядов — 16; интервалы счета — 1,0.1 и 0.01; уровни входного сигнала — 0.01- 5.0В;
В настоящее время использование компьютеров и электронной техники все более расширяется, охватывая новые сферы деятельности человека. Особенно активно должно развиваться использование компьютеров и электронной техники при разработке, настройке, измерении и использовании вычислительных средств и сетей на их основе.
Требуется разработать схему цифрового частотомера и сопряжение его с ПЭВМ IBM PC/AT. Обмен данными должна осуществляться путем использования канала прямого доступа к памяти.
Познакомимся сначала со структурной схемой частотомера. Действие прибора основано на подсчете числа импульсов в течении определенного — образцового интервала времени. Исследуемый сигнал подают на вход формирователя импульсного напряжения. На его выходе формируются электрические колебания прямоугольной формы, соответствующие частоте входного сигнала, которые далее поступают на электронный ключ. Сюда же через устройство управления поступают и импульсы образцовой Читать далее
Познакомимся с функциональной схемой. Сигнал измеряемой частоты поступает на вх. формирователя импульсного напряжения. На его вых. формируются электрические колебания прямоугольной формы, соответствующие частоте вх. сигнала, которые далее поступают на сумматор. Генератор прямоугольных импульсов вырабатывает частоту равную 8 МГц. Эта частота поступает на делитель на 8, который уже выдает частоту в 1МГц.
Компоненты подключаемые к шине компьютера должны обладать следующими свойствами: · суммарная емкость по каждому выводу (сюда входит емкость всех приемников и передатчиков, подсоединенных к выводу шины и кроме этого емкость проводника, связывающего вывод разъема с контактом) не должна превышать 20 пФ;
Формирователь импульсного напряжения представляет собой усложненный триггер Шмитта, собранный на микросхеме К155ЛД1 (DD1). Резистор R1 ограничивает входной ток, а диод VD1 защищает микросхему от перепадов входного напряжения отрицательной полярности. С выхода формирователя импульсы прямоугольной формы поступают на один из входов логического эл. DD11.1, выполняющего функцию электронного ключа.
Конструктивно цифровой частотомер представляет собой внешнюю плату, которая соединяется с шиной с помощью плоского жгута.
В результате проделанных теоретических исследований и работы над поставленной задачей была разработана принципиальная схема цифрового частотомера для измерения частоты синусоидальных гармонических и импульсных электрических колебании от единиц герц до десятка мегагерц и амплитудой 0.01-5 В, а также считать импульсы сигналов. Этот цифровой частотомер можно использовать в при разработке, настройке, измерении и использовании вычислительных средств и Читать далее
