Генератор сигналов синусоидальной формы - Курсовая работа

бесплатно 0
4.5 75
Структура и периферийные устройства микроконтроллеров AVR. Способы генерации аналоговых сигналов с помощью ШИМ и R-2R матрицы. Хранение значений синусоиды в памяти программ (Flash ПЗУ) оперативном запоминающем устройстве, энергонезависимой памяти EEPROM.

Скачать работу Скачать уникальную работу

Чтобы скачать работу, Вы должны пройти проверку:


Аннотация к работе
Цифровые микросхемы к настоящему времени достигли впечатляющего быстродействия при приемлемом токе потребления. Исключением являются микросхемы, построенные на основе КМОП технологии (например, микросхемы серий 1564, 74HC, 74AHC). В этих микросхемах потребляемый ток прямо пропорционален скорости переключения логических вентилей в микросхеме. Т.е. микросхема автоматически увеличивает ток потребления, если от нее требуется большее быстродействие, поэтому в настоящее время подавляющее большинство микросхем выпускается именно по этой технологии. Возникает вопрос, раз микросхемы достигли такого высокого быстродействия, то нельзя ли использовать одну и ту же микросхему многократно?Микроконтроллеры AVR содержат: быстрый RISK-процессор, два типа энергонезависимой памяти (Flash-память программ и память данных EEPROM), оперативную память RAM, порты ввода/вывода и различные периферийные интерфейсные схемы. Сердцем микроконтроллеров AVR является 8-битное микропроцессорное ядро или центральное процессорное устройство (ЦПУ), построенное на принципах RISC-архитектуры. По системному тактовому сигналу из памяти программ в соответствии с содержимым счетчика команд (Program Counter - PC) выбирается очередная команда и выполняется АЛУ. Во время выбора команды из памяти программ происходит выполнение предыдущей выбранной команды, что и позволяет достичь быстродействия 1 MIPS на 1 МГЦ. Отличие между регистрами и оперативной памятью состоит в том, что с регистрами можно производить любые операции (арифметические, логические, битовые), а в оперативную память можно лишь записывать данные из регистров.Периферия микроконтроллеров AVR включает: порты (от 3 до 48 линий ввода и вывода), поддержку внешних прерываний, таймеры-счетчики, сторожевой таймер, аналоговые компараторы, 10-разрядный 8-канальный АЦП, интерфейсы UART, JTAG и SPI, устройство сброса по понижению питания, широтно-импульсные модуляторы. Мощные выходные драйверы обеспечивают токовую нагрузочную способность 20 МА на линию порта (втекающий ток) при максимальном значении 40 МА, что позволяет, например, непосредственно подключать к микроконтроллеру светодиоды и биполярные транзисторы. Это позволяет избежать необходимости иметь копию содержимого порта в памяти для безопасности и повышает скорость работы микроконтроллера при работе с внешними устройствами, особенно в условиях внешних электрических помех. При возникновении события, вызывающего прерывание, микроконтроллер сохраняет содержимое счетчика команд, прерывает выполнение центральным процессором текущей программы и переходит к выполнению подпрограммы обработки прерывания. Микроконтроллеры AVR имеют в своем составе от 1 до 4 таймеров/счетчиков с разрядностью 8 или 16 бит, которые могут работать и как таймеры от внутреннего источника тактовой частоты, и как счетчики внешних событий.Последовательный периферийный трехпроводный интерфейс SPI (Serial Peripheral Interface) предназначен для организации обмена данными между двумя устройствами.Этот интерфейс позволяет объединить вместе до 128 различных устройств с помощью двунаправленной шины, состоящей из линии тактового сигнала (SCL) и линии данных (SDA).Внутренний тактовый генератор AVR может запускаться от нескольких источников опорной частоты (внешний генератор, внешний кварцевый резонатор, внутренняя или внешняя RC-цепочка). Максимальная рабочая частота определяется конкретным типом микроконтроллера и указывается Atmel в его характеристиках, хотя практически любой AVR-микроконтроллер с заявленной рабочей частотой, например, в 10 МГЦ при комнатной температуре легко может быть "разогнан" до 12 МГЦ и выше. Если схема включена, то при снижении питания ниже некоторого значения она переводит микроконтроллер в состояние сброса. Выполняя команды за один цикл, ATTINY2313 достигает производительности 1 MIPS при частоте задающего генератора 1 МГЦ, что позволяет разработчику оптимизировать отношение потребления к производительности. ATTINY2313 имеет следующие характеристики: 2 КБ программируемой в системе Flash память программы, 128 байтную EEPROM память данных, 128 байтное SRAM (статическое ОЗУ), 18 линий ввода - вывода общего применения, 32 рабочих регистра общего назначения, однопроводный интерфейс для встроенного отладчика, два гибких таймера/счетчика со схемами сравнения, внутренние и внешние источники прерывания, последовательный программируемый USART, универсальный последовательный интерфейс с детектором стартового условия, программируемый сторожевой таймер со встроенным генератором и три программно инициализируемых режима пониженного потребления.Для получения из цифрового ШИМ-сигнала сигнала синусоидальной формы на выходе должен быть предусмотрен аналоговый фильтр. ШИМ в сочетания с аналоговым фильтром может использоваться для генерации аналоговых выходных сигналов, т.е. в качестве цифроаналогового преобразователя (ЦАП). Для генерации различных аналоговых уровней регулируется заполнение импульсов и, таким образом, изменяется длительность импульсов. Усреднение аналогово

План
Содержание

Введение

1. Микроконтроллеры AVR. Назначение и внутренняя структура

1.1 Структура микроконтроллеров AVR

1.2 Периферийные устройства микроконтроллеров AVR

1.2.1 Порты ввода/вывода (I/O)

1.2.2 Прерывания (INTERRUPTS)

1.2.3 Таймеры/счетчики (TIMER/COUNTERS)

1.2.4 Сторожевой таймер (WDT)

1.2.5 Аналоговый компаратор (AC)

1.2.6 Аналого-цифровой преобразователь (A/D CONVERTER)

1.2.7 Универсальный последовательный приемопередатчик (UART или USART)

1.2.8 Последовательный периферийный интерфейс SPI

1.2.9 Двухпроводной последовательный интерфейс TWI

1.2.10 Тактовый генератор

1.2.11 Сброс при снижении напряжения питания (BOD)

2. Описание ATTINY2313

3. Способы генерации аналоговых сигналов

3.1 Генерация аналоговых сигналов с помощью ШИМ

3.2 Генерация аналоговых сигналов с помощью R-2R матрицы

4. Разработка программ генерации синусоидального напряжения

4.1 Хранение значений синусоиды в памяти программ

4.2 Хранение значений синусоиды в ОЗУ. Применение косвенной адресации

4.3 Хранение значений синусоиды в энергонезависимой памяти (EEPROM)

Заключение

Библиографический список

Введение
Цифровые микросхемы к настоящему времени достигли впечатляющего быстродействия при приемлемом токе потребления. Наиболее быстрые из цифровых микросхем обладают скоростью переключения порядка 3..5 нс. (серия микросхем 74ALS). В то же время приходится платить за быстродействие микросхем повышенным током потребления. Исключением являются микросхемы, построенные на основе КМОП технологии (например, микросхемы серий 1564, 74HC, 74AHC). В этих микросхемах потребляемый ток прямо пропорционален скорости переключения логических вентилей в микросхеме. Т.е. микросхема автоматически увеличивает ток потребления, если от нее требуется большее быстродействие, поэтому в настоящее время подавляющее большинство микросхем выпускается именно по этой технологии.

Часто цифровые устройства выполняют достаточно сложные задачи. Возникает вопрос, раз микросхемы достигли такого высокого быстродействия, то нельзя ли использовать одну и ту же микросхему многократно? Тогда можно будет обменивать быстродействие микросхем на сложность решаемой задачи. Именно этот обмен и позволяют осуществлять микропроцессоры. В этих микросхемах многократно используется одно и то же устройство - АЛУ (арифметико-логическое устройство). Поэтому возможен обмен предельного быстродействия микроконтроллера на сложность реализуемого устройства. Именно по этой причине стараются максимально увеличить быстродействие микропроцессоров, что позволяет реализовывать все более сложные устройства в одном и том же объеме.

Еще одной причиной широкого распространения микропроцессоров стало то, что микропроцессор - это универсальная микросхема, которая может выполнять практически любые функции. Универсальность обеспечивает широкий спрос на эти микросхемы, а значит массовость производства. Стоимость же микросхем обратно пропорциональна массовости их производства, то есть микропроцессоры становятся дешевыми микросхемами и тем самым еще больше увеличивают спрос.

В наибольшей степени все вышеперечисленные свойства проявляются в однокристальных МИКРОЭВМ или как их чаще называют по области применения: микроконтроллерах. В микроконтроллерах на одном кристалле объединяются все составные части компьютера: микропроцессор (часто называют ядро микроконтроллера), ОЗУ, ПЗУ, таймеры и порты ввода-вывода.

Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность
своей работы


Новые загруженные работы

Дисциплины научных работ





Хотите, перезвоним вам?