Главная Гальваническое покрытие Обработка поверхности Радиотехника
Бессточные операции Гальвано- химическое производство Достижения

Самые новые
Основы организации современных гальвано-химических производств
Взаимная адаптация технологий гальванического производства и очистки сточных вод
Импульсная металлизация печатных плат
Создание высокоэффективных систем промывки деталей
Утилизация гальванических отходов как гигиеническая проблема
Получение химико-механических цинковых покрытий на высокопрочных термообработанных сталях
Переработка металлургических отходов
Последние достижения в гальванопластике
Обработка промывных вод травильных агрегатов
Экологические перспективные технологии цинкования, кадмирования и меднения
Об утилизации гальванических шламов
Технологии изготовления технологической оснастки и продуктов методом гальванопластики
Россия экспортировала продукции химической промышленности и каучука на 11,3 млн долларов
В октябре экспорт ферросплавов уменьшился на 0,03% до 108,9 тыс. тонн
Мировое производство стали за 10 месяцев 2006 года выросло на 9,2%
Производство алюминия продолжает расти
Химическое производство в России выросло на 1,2%
Китай за 10 месяцев увеличил выпуск медной продукции на 6,6% до 4,6 млн. т
"Антон" - "Северсталь"
Чистая прибыль ОАО "Ульяновский автомобильный завод"
Оценка эфф. подготовки поверхности полистирола перед химической металлизацией
"Российские металлургические компании и ЕС - особые отношения"
Аналитики расходятся во мнениях по прогнозу цен на железную руду
Evraz увеличивает выплаты
Китай вышел на ежемесячный объем экспорта стали
Чистая прибыль Borealis в III квартале выросла в 2,6 раза
"Цинк среди драгоценных металлов"
Росбанк стал держателем 29,33% "Норникеля"
"Северсталь" подорожала на 2.7 миллиарда долларов после вчерашнего IPO
Новая волна слухов на тему консолидации в мировой металлургии
Итоги деятельности химического комплекса за 9 месяцев
Стратегия развития металлургической промышленности
Инженеры в почете
Информационное обеспечение химического комплекса
Дефицит кадров
Спрос на оцинкованную сталь растет
Карта: 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 11 12 13 14
Главная Радиотехника


Однокристальные системы сбора данных семейства ADuC8xx


Алексей Соловьев



В течение множественных лет заветной мечтой разработчика электронной аппаратуры систем сбора данных была мысль о том, что скоро-скоро появится микросхема, которая сможет «все». Действительно, попытки выпустить подобные микросхемы делались рядом известных западных фирм-производителей. эти микросхемы представляли собой микроконтроллер, построенный по стандартной цифровой технологии, в который тем или иным способом были интегрированы функции аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования. Реализация функций была различна — это могли быть широтно-импульсные модуляторы, комбинации компараторов и интеграторв и т. п. но для получения максимальной точности приходилось либо останавливать работу контроллера при выполнении аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразований, либо просто использовать меньшее число разрядов преобразователей из-за сильного влияния цифровой части микроконтроллера на аналоговую. Поэтому головная боль разработчика «железа» по комбинации аналоговой и цифровой части перекладывалась на автора прикладного программного обеспечения.

Похоже, что на данный момент заветная мечта разработчика воплотилась-таки в реальность. Отличительной особенностью новейшего семейства микросхем серии ADuC8xx является сам их принцип построения. Эти микросхемы не являются «микроконтроллером со встроенными АЦП-ЦАП». Они представляют собой удачно скомбинированные АЦП и ЦАП со встроенным в них микроконтроллером и флэш-памятью. Поэтому их основным достоинством является высокая точность аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования, удачно сочетаемая с возможностью непосредственной обработки получаемой информации. Ниже будут проанализированы основные характеристики первых представителей семейства микросхем ADuC8xx и даны некоторые примеры их практического использования.

ADuC812 — 8-канальная, 12-разрядная система сбора данных со встроенным микроконтроллером

Первой микросхемой семейства ADuC8xx, выпущенной в серийное производство в мае 1999 года, является ADuC812 [1]. Архитектура ее представлена на 1. Микросхема состоит из двух основных частей — аналоговой и цифровой.

1. Структура микросхемы ADuC812

Рассмотрим структуру аналоговой части. Аналоговые входы микросхемы соединены с 8-входовым мультиплексором. На выходе мультиплексора стоит усилитель выборки/хранения, фиксирующий значение аналогового сигнала на выбранном входе на время осуществления преобразования АЦП. Помимо него, к аналоговой части микросхемы относятся также два 12-разрядных ЦАП с буферными усилителями на выходе каждого из них. Источник опорного напряжения может использоваться либо внутренний, напряжением 2,5 В и температурной стабильностью 40 ppm/°C, либо внешний, напряжение которого не превышает уровень источника питания. Также к входному мультиплексору подключен внутренний датчик температуры, позволяющий оперативно измерять температуру кристалла (а значит, с определенными поправками, и температуру окружающей среды), позволяющий, к примеру, осуществлять компенсацию температуры холодного спая термопар, подсоединенных к одному или нескольким входам микросхемы. На аналоговые входы допустима подача сигналов в диапазоне от 0 до Vref.

Интерфейсом между аналоговой и цифровой частями микросхемы служат регистры управления и калибровки. Цифровая часть состоит из собственно ядра микроконтроллера, полностью совместимого по системе команд с наиболее широко распространенными в мире микроконтроллерами серии 8051, блока памяти и набора дополнительных периферийных устройств. Микросхема ADuC812 может питаться от источника напряжением 3 или 5 В и имеет несколько экономичных режимов работы.

Рассмотрим более подробно структуру АЦП, ЦАП и цифровой части микросхемы.

Как уже упоминалось, первый представляет собой АЦП последовательных приближений, который может работать как в режиме единичных, так и непрерывных преобразований с максимальной скоростью 200 тысяч преобразований в секунду (одно преобразование каждые 5 мкс). Для запоминания результатов преобразования используется либо режим прерываний (его удобно использовать при невысокой частоте работы АЦП), либо режим прямого доступа, не влияющий на работу собственно контроллера и позволяющий сохранять результаты преобразования во внешнем ОЗУ с адресуемым пространством 16 Мбайт. АЦП имеет весьма хорошую точность (соотношение сигнал/шум 70 дБ, что соответствует реальному разрешению на уровне 11,5 разрядов) и высокую линейность (типовая интегральная нелинейность на уровне ±1/2 МЗР). Микросхема выпускается с заводской калибровкой под оптимальную производительность. При каждом включении источника питания микросхемы эти коэффициенты записываются в соответствующие регистры.

В большинстве приложений этих коэффициентов достаточно для хорошей работы системы, но пользователь в цикле работы может перезаписать их для избавления от дополнительных системных ошибок. Более подробно о режимах калибровки написано в [2]. Все режимы работы АЦП определяются тремя регистрами управления, находящимися во внутренней памяти микроконтроллера. Результаты преобразования могут быть считаны из двух регистров, один из которых демонстрирует номер канала мультиплексора и старшие 4 бита результата, а второй — младшие 8 бит результата.

Что касается ЦАП, они управляются одним регистром управления и четырьмя регистрами данных. Обновление информации на выходе ЦАПов может происходить отдельно для каждого из них, либо одновременно. Кроме того, каждый из них может быть сконфигурирован для работы либо в 12-разрядном, либо 8-разрядном режимах.

Микроконтроллер представляет собой «стандартное» ядро 8051 с максимальной рабочей частотой 16 МГц (12 МГц — типовая), тремя байтовыми портами ввода/вывода, один из которых, порт 3, обладает повышенной нагрузочной способностью, тремя 16-разрядными таймерами/счетчиками и расширенной периферией, которая будет описана ниже.

Блок памяти состоит из флэш-памяти программ объемом 8 кбайт, флэш-памяти данных объемом 640 байт и ОЗУ объемом 256 байт. Информация во внутреннюю флэш-память программ может быть записана как с любого внешнего программатора в «параллельном» режиме через порты микроконтроллера, так и непосредственно в системе в «последовательном» режиме через стандартный асинхронный последовательный порт. Подробное описание протокола и процедур программирования ADuC812 непосредственно в системе представлено в [3].

К блоку расширенной периферии можно отнести дополнительные аппаратные возможности микросхемы, отсутствующие в оригинальной архитектуре 8051. Это дополнительные последовательные порты, дающие микросхеме возможность работы в ставших стандартными 2-проводных и 3-проводных синхронных протоколах SPI и I2C.

Также микросхема дополнена двумя мониторами, один из которых следит за отсутствием «зависания» микроконтроллера, и в случае обнаружения оного вырабатывает сигнал сброса в начальное состояние, а второй следит за тем, чтобы напряжение источника питания не падало ниже определенного, задаваемого пользователем значения (от 2,6 до 4,6 В). Он позволяет в случае, близком к потере питания, сохранить содержимое внутренних регистров, запомнить свое состояние и возобновить работу только после восстановления питания.

В заключение необходимо отметить, что данная микросхема поддерживается инструментальными средствами (EVAL-ADuC812), состоящими из эволюционной платы, соединяемой с компьютером, комплектом программного обеспечения (полная версия Ассемблера и ограниченная (2 кбайта кода) версия С, программного симулятора, отладчика и последовательного загрузчика/программатора флэш-памяти), необходимой документации, блока питания и двух образцов микросхем.

AduC824 — микросхема для применения в индустриальных интеллектуальных датчиках

Структура новейшей микросхемы семейства представлена на 2 [4]. Для краткости остановимся на отличительных чертах и характеристиках данной микросхемы.

2. Структура микросхемы ADuC824

Итак, в аналоговой части вместо 8-канального 12-разрядного АЦП последовательных приближений применены два сигма-дельта АЦП. Один из них (основной канал), имеющий реальное разрешение более 19 разрядов при входном сигнале ±2,56 В, снабжен программируемым усилителем, позволяющим получить реальное 13-разрядное разрешение при входном сигнале ±20 мВ. Дополнительный канал характеризуется 16-разрядным разрешением. Кроме того, на кристалле имеются два согласованных (с разбросом не хуже 0,1 %) стабильных источника тока величиной 200 мкА, которые могут служить для запитки внешних датчиков.

Блок ЦАП состоит из одного прецизионного 12-разрядного ЦАП с вольтовым выходом, который может работать либо в 8-разрядном, либо в 12-разрядном режиме с диапазоном выходных сигналов от 0 до 2,5 В (при использовании внутреннего источника опорного напряжения), либо от 0 до напряжения источника питания на нагрузку до 10 кОм/100 пФ.

Еще одной отличительной особенностью данной микросхемы является ее малое энергопотребление (всего 3 мА при питании от 3-вольтового источника), что дает возможность ее реального использования в индустриальных приложениях с питанием от токовой петли. Это стало возможным за счет применения специального тактового генератора, позволяющего «завести» микросхему от стандартного резонатора частотой 32768 кГц.

Остальные части микросхемы и комплект инструментальных средств имеют практически ту же структуру и функции, что и у вышеописанной микросхемы ADuC812.

В заключение хочется отметить, что развитие семейства микросхем ADuC8хх на этом не заканчивается, и в ближайшем будущем следует ожидать появления новых микросхем с иными отличительными чертами.

Литература

  1. ADuC812 — MicroconverterФ, Multi-channel 12-bit ADC with Embedded Flash MCU, Rev.0, 5/99, Analog Devices (Справочный листок).
  2. ADuC812 Software ADC Calibration, MicroconverterФ Technical Note — uC005, Rev.1.0, 1/00, Analog Devices
  3. Understanding the Serial Download Protocol, MicroconverterФ Technical Note- uC004, Rev.1.0, 9/99, Aaanalog Devices.
  4. ADuC824 — MicroconverterФ, Dual-channel 16 & 24-bit ADCs with Embedded MCU, Rev.Pr.B, 9/99, (Preliminary Technical Data), Analog Devices (Предварительный справочный листок).
solo@argussoft.ru


Читайте далее: Диодные мосты. Модели от DF005G до DF10G, Микрофонные усилители, Изготовление печатных плат с помощью фоторезиста, Электропроводящий клей в домашних условиях, Как хорошо обезжирить и очистить поверхность печатной платы, Cамодельные фоторезисты, Химическое меднение, MAX724, MAX726 5 А/2 А, ШИМ - импульсные, DC/DC понижающие стабилизаторы, О мерах безопасности при изготовлении и наладке устройств, Транзисторные сглаживающие фильтры, Как читать штрих код, Необычные профессии микросхем для часов, Применение АЦП КР572ПВ5, Экономичный преобразователь кода для семисегментного индикатора, Схема, обеспечивающая развертку по диагональной оси любого осциллографа, Мощный транзистор в лавинном режиме, Простой индикатор уровня сигнала на ИН13, Кварцевый фильтр, Повышение частоты кварца,
Самые читаемые