Розробка структурної схеми мікропроцесорного пристрою вимірювання частоти сигналу трикутної форми. Обґрунтування вимог до основних елементів. Розробка блок-схеми алгоритму і програми його реалізації. Основи аспекти розрахунку параметрів системи.
Аннотация к работе
Завдання на курсову роботу: Розробити мікропроцесорний пристрій вимірювання частоти сигналу трикутної форми. Умови роботи в залежності від сигналу: 1) кількість повторних вимірів 6 2) діапазон виміру тривалості 50-1000 Гц 3) похибка відображення 0.1 Гц Кліматичні умови: 1) Відносна вологість від 0 до 80%. 2) Температура навколишнього середовища від 10 до 50 ОС. 3) Атмосферний тиск: від 630 мм рт. ст.. Вимоги до конструктивного оформлення: 1) Усереднений результат вимірювання відобразити на 7-сегментних світодіодних індикаторах. 2) Пристрій має міститись в компактному корпусі. 3) Пристрій виконаний на стандартній друкованій платі(доступні, широко користуванні елементи).Діапазон вимірюваних частот в радіоелектроніці простягається від долей герца до десятків гігагерц, тобто від інфранизьких до надвисоких частот. Вибір методу вимірювання частоти визначається її діапазоном, необхідною точністю вимірювання та іншими факторами. Вимірювання частоти змінного струму від 20 до 2500 Гц в ланцюгах живлення здійснюється з відносно невисокою точністю частотомірами електромагнітної, електродинамічної і феродинамічної систем з безпосереднім відліком частоти по шкалі логометричного вимірювача. Для вимірювання низьких та високих частот застосовують частотоміри, принцип дії яких оснований на методах заряду і розряду конденсатора, мостовому, порівняння вимірюваної частоти із зразковою, резонансному. Застосовується для вимірювання частот від 100 КГЦ до 100ГГЦ. На рис.1 приведена схема резонансного хвилеміра з коливною системою у вигляді контура із зосередженими параметрами L та C. Резонансна частота визначається за формулою: Вплив вхідних та індикаторних ланцюгів на вимірювальний контур можливо оцінити введенням в нього вносимих реактивного Хвн та активного Rвн опорів. U - амплітуда напруги на контурі.На сучасному етапі розвитку стало можливим підібрати елементи, що забезпечили б майже будь-які вимоги конструктора-розробника. Така ситуація на ринку практично вирівнює основні показники елементної бази різних виробників, залишаючи несуттєві переваги один перед одним. Компаратор(АЦП елементарний) - це елемент порівняння, який широко використовується в системах контролю та автоматичного керування. Компаратор, виконаний на базі операційного підсилювача (ОП), порівнює вимірювану напругу Uвх, яка подається на один із входів (переважно на інвертувальний), із опорною напругою (наперед заданою) Uоп, яка подана на інший вхід. Обираємо мікросхему родини PIC16F які наведенні в таблиці із сайту виробника.Блок схема представлена у додатку Д. Сама програма реалізації представлена у додатку Г. Мною було вибрано створення програми в спец продукті від фірми виробника мікроконтролера PIC C. Суттю даного програмного забезпечення є те що можливо написати програму реалізації алгоритму на мові програмуванні висока рівня Си. В даному продукті вже передбачені системою конкретні бібліотеки роботи з тим чи іншим блоком обраного мікроконтролера, також даний метод є більш вигіднішим з точки зору економії часу та полегшення самого процесу реалізації алгоритму, а також підвищення швидкодії та компактності самого коду. Після написання самого коду, можлива його компіляція для обраного мікроконтролера. Тому в додатку Е наведений код НЕХ файлу прошивки мікроконтролера. Також всю інформацію по програмуванні в даному продукті можна знайти на сайті виробнику мікроконтролера. Також у відповідних додатках буде наведена додаткова інформація по кодовім словам та функціям.Частота дискретизації - визначає кількість сигналів за секунду при перетворенні безперервного сигналу в дискретний сигнал. Період дискретизації вибирають з умови: t=1/Fk=0.5*Fb де Fk - частота дискретизації, Fb - максимальна частота. Котельникова, яка свідчить, що частота дискретизації повинна бути вдвічі більше максимальної частоти сигналу. Задана максимальна частота роботи складає 500Гц, отже наша частота дискретизації мінімальна повинна становити Fk= 2*500 = 1000 Гц, але якщо враховувати що ми повинні забезпечити точність 0,1мс то наші обрахунки зміняться, а саме Fk= 2*10*1000 = 20000 Гц.