Классификация генераторов пилообразного напряжения со стабилизаторами тока, их применение. Разработка алгоритма и программы функционирования устройства. Результаты эмуляции программы в пакете VMLAB, анализ временных соотношений и оценка погрешностей.
Аннотация к работе
Генераторы линейно - изменяющегося напряжения называют иногда генераторами развертки, хотя этот термин не отражает их гораздо более широкого применения. Из области разверток заимствованы названия двух основных частей пилообразного импульса: прямой ход (главный, почти линейный участок t п ) и обратный ход (сравнительно короткий участок t о, форма которого обычно несущественна). Пилообразное напряжение это такое напряжение, которое нарастает или спадает линейно в течение некоторого отрезка времени, называемого временем рабочего хода то достигает первоначального значения.В простейшем случае, когда не требуется высокая линейность рабочего участка выходного напряжения, применяют заряд (рисунок 1.1,а) или разряд конденсатора через резистор R. После размыкания ключа Кл конденсатор заряжается по закону u=E(1-e-t/?), где ?=RC. Если во время рабочего хода использовать лишь начальный участок экспоненты, т.е. при траб<<?, или, другими словами, при Um<<E, можно считать u(t) при 0?t?траб линейно изменяющимся напряжением. При этом для получения достаточно малого значения ? приходится выбирать значение E во много раз большим амплитуды Um т.е. плохо использовать напряжение источника питания.Как уже указывалось выше, принцип действия схем генераторов пилообразного напряжения заключается в использовании заряда или разряда конденсатора во время рабочего хода через стабилизатор тока. Учитывая принципиальную общность почти всех применяемых на практике схем генераторов, целесообразно рассматривать их как варианты одной и той же схемы. При этом они отличаются друг от друга, главным образом, лишь способом создания напряжения в цепи стабилизатора тока. Поэтому классификационному признаку различают следующие типы генераторов: 1) Генераторы, в которых стабилизатор тока реализован в виде отдельного структурного элемента со специальным источником напряжения Ест. 2) Генераторы, в которых источник напряжения Ест стабилизатора тока реализован в виде заряженного конденсатора.Интегрирующее включение операционного усилителя, обеспечивающего получение выходного напряжения, пропорционального интегралу от входного напряжения, предполагает включение конденсатора в цепь отрицательной обратной связи.Схема разрабатываемого генератора приведена в приложении 2. В схеме применяется однокристальный микроконтроллер фирмы ATMEL - At90S85515. Микросхема создана на основе ядра Classic, имеет в своем составе 8-разрядный и 16-разрядный таймеры для формирования временных задержек и 4 порта для ввода и вывода информации с внешних устройств.Алгоритм программы довольно прост и состоит из основной программы и п/п обработки прерывания таймера Т1 (см. приложение 3). В блоке инициализации МК производится инициализация стека, переменных, настройка портов и таймера, разрешение прерываний и запуск Т1 с коэффициентом деления 1. Далее происходит опрос 8 кнопок, и если одна из них нажата, изменяется время задержки таймера Т1, и включается светодиод соответствующего режима. Она увеличивает значение переменной Ampl на 1 и выводит его на ЦАП. .def Ampl =r23 reset: rjmp start reti ; Addr $01 reti ; Addr $02 reti ; Addr $03 rjmp Timer; Addr $04 reti ; Addr $05 reti ; Addr $06 reti ; Addr $07 reti ; Addr $08 reti ; Addr $09 reti ; Addr $0A reti ; Addr $0B reti ; Addr $0C reti ; Addr $0D reti ; Addr $0E reti ; Addr $0F reti ; Addr $10 start: ldi temp,high(RAMEND) out SPH, temp ldi temp, low(RAMEND) out SPL, temp ldi Const00,$00 ldi CONSTFF,$FF ldi Ampl,0 out DDRA, CONSTFF ;ЦАП out DDRB , CONSTFF ;led out DDRD, Const00 ;sb1-sb8 out PORTD, CONSTFF out PORTA, Const00 ldi led, 0b11111110 out PORTB,led ldi temp, 0b00100000 out MCUCR, temp ldi temp,0b01000010 out TIMSK,temp ldi timeh,$07 ldi timel,$A1 out OCR1AH, timeh out OCR1AL, timel out TCCR1A,Const00 ldi temp, 0b00001001 out TCCR1B,temp ;настройка таймера sei m0: sbis PIND,0 rjmp m1 sbis PIND,1 rjmp m2 sbis PIND,2 rjmp m3 sbis PIND,3 rjmp m4 sbis PIND,4 rjmp m5 sbis PIND,5 rjmp m6 sbis PIND,6 rjmp m7 sbis PIND,7 rjmp m8 ; опрос кнопок rjmp m0 m1: ldi led, 0b11111110 ldi timeh,$07 ldi timel,$A1 out OCR1AH, timeh out OCR1AL, timel out PORTB,led rjmp m0 m2: ldi led, 0b11111101 ldi timeh,$06 ldi timel,$1A out OCR1AH, timeh out OCR1AL, timel out PORTB,led rjmp m0 m3: ldi led, 0b11111011 ldi timeh,$05 ldi timel,$16 out OCR1AH, timeh out OCR1AL, timel out PORTB,led rjmp m0 m4: ldi led, 0b11110111 ldi timeh,$04 ldi timel,$5C out OCR1AH, timeh out OCR1AL, timel out PORTB,led rjmp m0 m5: ldi led, 0b11101111 ldi timeh,$03 ldi timel,$D0 out OCR1AH, timeh out OCR1AL, timel out PORTB,led rjmp m0 m6: ldi led, 0b11011111 ldi timeh,$03 ldi timel,$64 out OCR1AH, timeh out OCR1AL, timel out PORTB,led rjmp m0 m7: ldi led, 0b10111111 ldi timeh,$03 ldi timel,$0D out OCR1AH, timeh out OCR1AL, timel out PORTB,led rjmp m0 m8: ldi led, 0b01111111 ldi timeh,$02 ldi timel,$C6 out OCR1AH, timeh out OCR1AL, timel out PORTB,led rjmp m0Рисунок 1 - Результат работы в режиме 1. Рисунок 2 - Результат работы в режиме 2.Чтобы рассчитать константу k, котор