Создание информационно-измерительного модуля контроля радиоактивности поверхностных вод

     где L – ширина диапазона изменения  тока (напряжения), А (В); . m – максимальный шаг квантования, А (В).

     Шаг квантования, А (В), определяется исходя из заданной точности (шума квантования):

                                                  ,                                                                   (2.2)

     где d – шум квантования, % .

     Далее необходимо определить минимальное количество разрядов АЦП, которое может обеспечить рассчитанное число уровней квантования.

     Количество  разрядов определяется как ближайшее  целое число по условию

                                                  ,                                                                  (2.3)

     Исходя  из рассчитанного количества разрядов определяется действительное число уровней квантования

     N' = 2n,                                                             (2.4)

действительное  значение шага квантования, А (В)

                                               ,                                                                       (2.5)

а также  действительное значение шума квантования, выраженное в процентах от ширины диапазона измерений

                                                   ,                                                                 (2.6)                      

     Dm = 0,01

     L = 9980

     N =

     d =

     

     N^` = 2^19,929 = 9,982·10⁵

     D =

     d^` =

     2¹² = 4096

     

     0,0002>0,0001

     Следовательно, разрядность АЦП равна 12, что и  определяет разрядность микропроцессора  и ЦАП.

       

Рис. 2.3. Микросхема КР572ПВ1. 

      Полупроводниковые БИС 12-разрядного микромощного АЦП  типа КР572ПВ1 являются универсальными многофункциональными узлами для устройств аналогового ввода вывода МП систем низкого и среднего быстродействия. Совместно с ОУ, генератором тактовых импульсов микросхемы выполняют функции АЦП последовательных приближений с выводом параллельного двоичного кода через выходные каскады с тремя состояниями умножающего ЦАП с параллельным и последовательным вводом информации.

      Нумерация и назначение выводов: 1 – последовательный вход; 2 – вход управления СР; 3 – напряжение питания UСС1; 4 – 15 – цифровой вход – выход (от СР к МР); 16 – вход управления МР; 17 – вход управления режимом; 22(18) – выход Цикл; 23(19) – вход сравнения; 24 – напряжение питания UСС2; 25– вход ТИ; 26 – выход Конец преобразования; 27– вход Запуск; 28 – вход Цикл; 29– вход стробирования ЦАП; 30 – цифровая земля; 31– конечный вывод РМ R – 2R; 32– общий вывод резисторов R/2, R/4; 40 – вывод резистора R/4; 41 – вывод резистора R/2; 42 – опорное напряжение U REF; 43- аналоговый вход 1; 44– аналоговый вход 2; 45 – общий вывод резисторов аналоговых входов 1 и 2; 46– аналоговый выход 1; 47 – аналоговый выход 2; 48 – аналоговая земля; 18 – 21, 33 – 39 – незадействованные выводы.

      Основные  электрические параметры:                        Не менее    Не более

                                                                                                  

      – число разрядов b                                                             12                –

      – дифференциальная нелинейность  dLD, %:

       К572ПВ1А         -0,1           0,1                                                                     

       К572ПВ1Б         -0,2           0,2                                                                       

       К572ПВ1В         -0,4           0,4                                                                         

      – нелинейность dL, %:

       К572ПВ1А                                                                       -0,05          0,05

       К572ПВ1Б         -0,1           0,1                                                                          

       К572ПВ1В         -0,2           0,2                                                                         

      – абсолютная погрешность преобразования в

             конечной точке шкалы dFa, МР                                   -127           127

      – ток потребления ICC1, мА                                               –               3

      – ток потребления ICC2, мА                                               5             –

      Преобразователь работает от двух источников питания UСС1 = (5ч15) В  ± 5 % и UСС2 = 15 В ± 5 %. При согласовании микросхемы с транзисторно-транзисторной логикой схемами напряжение питания UСС1 устанавливают 5 В ± 5 %, а при согласовании с КМОП схемами 15 В ± 5 %. При любом UСС2 напряжение высокого уровня на входе сравнения не должно быть менее 10 В. 

     2.4. Выбор мультиплексора 

     Для передачи данных от нескольких источников по одному каналу поочередно применяется мультиплексор.

     В цифровой технике мультиплексор  имеет m информационных входов данных D0, D1, D2, D3,…, Dm; n адресных входов А1, А2, А3,…, Аn; и один выход данных. m=2ⁿ.

     Двоичный  код на входах адреса определяет номер того входа данных, с которого информация проходит на выход MS в этот момент.

     

     Рис. 2.4. Условное графическое обозначение мультиплексора. 

     2.5. Выбор микропроцессора 

     Микропроцессор  – это устройство, обрабатывающее информацию в соответствии с программой, подаваемой по командам на его входы, и реализованное в одной или нескольких  больших интегральных схемах.

     Микропроцессор  КР580В79 представляет собой программируемый  интерфейс для реализации обмена между датчиками и индикацией. Может выполнять следующие функции: ввод информации (по прерыванию) в микропроцессорную систему с помощью матрицы клавиш или датчиков, вывод информации на 8- или 12-разрядную алфавитно-цифровую индикацию.

     В программируемом интерфейсе клавиатуры и индикации можно выделить три  основных блока: управления, интерфейсов  индикации  и клавиатуры.

     После включения питания перед программированием  режима работы микросхемы КР580В79 необходимо установить е в исходное состояние. Для этого на вход RESET  подается сигнал высокого уровня, в результате чего обнуляются счетчик сканирования, регистр адреса ОЗУ индикации, регистр слова состояния многорежимного ОЗУ клавиатуры, а в регистр коэффициента пересчета записывается число 31.

     Настройка микросхемы осуществляется загрузкой  управляющего слова  «установка режима работы интерфейса клавиатуры и индикации»  в соответствующий регистр блока  управления, причем на вход  А0 подается сигнал высокого уровня.  

      

      Рис. 2.5. Микропроцессор КР580ВВ79 

      Таблица 2.1 

      Назначение  выводов 

 
 

Продолжение Таблицы   2.1 

      2.6. Выбор интерфейса  

      В дозиметре используется последовательный интерфейс RS-232  - это промышленный стандарт для последовательной двунаправленной асинхронной передачи данных. Он используется в компьютерах при подсоединении принтеров, модемов, мыши. Максимальное расстояние, позволяющее организовать связь, равно 20 м.

      В отличие от параллельного порта, состоящего из 8 информационных линий  и за 1 такт передающего байт, порт RS-232 требует наличия только одной такой линии, по которой последовательно передается  бит за битом. Это позволяет сократить количество информационных линий для передачи данных между устройствами, но уменьшает скорость.

      Интерфейс RS-232C предназначен для подключения аппаратуры, передающей или принимающей данные ( ООД — оконечное оборудование данных, или АПД — аппаратура передачи данных), к оконечной аппаратуре каналов данных {АКД; DCE—Data Communication Equipment). В роли АПД может выступать компьютер, принтер, плоттер и другое периферийное оборудование. В роли АКД обычно выступает модем. Конечной целью подключения является соединение двух устройств АПД. Полная схема соединения приведена на рис. 2.6. Интерфейс позволяет исключить канал удаленной связи вместе с парой устройств АКД, соединив устройства непосредственно с помощью нуль-модемного кабеля (рис. 2.7).