Разработка устройства, преобразующего аналоговый сигнал в эквивалентный ему цифровой код. Схема устройства, исследование модели модулей. Интерфейс модулей, архитектура счетчика. Исследование структурной модели устройства с использованием моделей узлов.
Аннотация к работе
Таким образом устройство должно сравнивать входной сигнал с нарастающим эталонным сигналом и за время, пока сигналы не стали равны, посчитать количество импульсов тактового генератора.Прежде всего, необходим узел, выполняющий функцию вычитания напряжений. Также необходим узел вырабатывающий напряжение для сравнения его с напряжением разности. Для того чтобы счетчик СЧ начинал каждый период отсчета с нуля, необходима схема обнуления счетчика (СО). Два других (К2, К3) сравнивают напряжение разности с нарастающим или падающим напряжением, подаваемым с ГЛИН. Структурная схема цифрового измерителя разности двух напряжений приведена на рисунке 2.1Дифференциальный усилитель выполняет вычитание двух напряжений, поданных на его входы, и выдает на выход их разницу. library IEEE; entity dif_oy is port (In1: in integer range - 5 to 5; Генератор линейно изменяющегося напряжения имеет два выхода: прямой (напряжение нарастает от 0 до10 В) и инверсный (напряжение падает от 0 до - 10В) library IEEE; entity GLIN is port (out1: out integer range 0 to 10; Компаратор имеет два входа типа integer и один цифровой выход типа std_logic. library IEEE;Как было сказано ранее, дифференциальный усилитель (ДУ) выполняет функцию вычитания над напряжениями, поданными на его входы. Так как физически операционный усилитель, на базе которого построен ДУ, не может выдать на выходе напряжение больше, чем U питания ( 12 В), то входные напряжения не должны быть больше 5 В. architecture A4 of dif_oy is begin p1: process (In1, In2) begin if ((In1-In2)-12) then Генератор линейно изменяющегося напряжения имеет два выхода: прямой (напряжение нарастает от 0 до10 В) и инверсный (напряжение падает от 0 до - 10В) Скорость нарастания (падения) напряжения на выходах: 1В/100нс. architecture A1 of GLIN is begin p1: process begin out1<=1; p2: process begin not_out1<=-1;Так как структура счетчика не особенно важна, при моделировании был использован поведенческий стиль моделирования. Счетчик имеет вход счета 1, асинхронный вход сброса и 4 выхода. architecture A5 of counter is begin p1: process (reset, up) variable C_out1: unsigned (3 downto 0);Исследование работоспособности моделей проводилось с помощью анализа временных диаграмм сигналов. Ниже приведены временные диаграммы, полученные по каждому из модулей. Рисунок 3.1 - Временная диаграмма, полученная при анализе модели ДУ. Из временной диаграммы видно, что дифференциальный усилитель выполняет вычитание In1-In2 и выдает на выход Out1 получившуюся разность. Рисунок 3.2 - Временная диаграмма, полученная при анализе модели ГЛИН.entity V_metr is port (Ua: in integer range - 5 to 5; Ub: in integer range - 5 to 5; Так же используются некоторые простейшие логические элементы (и, или), их описание не приводилось в виду очевидности. architecture A10 of V_metr is component GLIN port (out1: out integer range 0 to 10; component comp port (U1: in integer range - 10 to 10; component dif_oy port (In1: in integer range - 5 to 5;При проектировании цифрового устройства, для последующего имплементации в PLD, появляется ряд дополнительных трудностей, связанных с невозможностью использования некоторых типов данных и языковых конструкций.В ходе выполнения работы была построена и исследована модель цифрового измерителя разности двух напряжений.
План
Содержание
1. Анализ поставленной задачи
2. Разработка структурной схемы устройства
3. Разработка и исследование модели модулей
3.1 Разработка интерфейса модулей
3.2 Разработка архитектуры модулей
3.3 Разработка архитектуры счетчика
3.4 Исследование работы моделей модулей
4 Исследование структурной модели устройства в целом с использованием моделей узлов
4.1 Анализ пригодности разработанных моделей для имплементации в PLD
Заключение
1. Анализ поставленной задачи
Вывод
В ходе выполнения работы была построена и исследована модель цифрового измерителя разности двух напряжений.
Модель содержит не только цифровые блоки, но и аналоговые устройства. Были построены временные диаграммы сигналов, по которым можно судить об особенностях функционирования устройства.
При необходимости, для большей наглядности и удобства, модель можно дополнить дешифратором и цифровым семисегментным индикатором.