Đang tải... (xem toàn văn)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH – CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN 1. Đồ Án công nghệ thông tin: ADC_DAC 2. Đối tượng: Dùng cho Sinh viên Đại học – Cao đẳng và Học viên Cao học chuyên ngành Tin Học, Bưu chính Viễn thông, Công nghệ thông tin, Tin học ứng dụng,..
Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt Lời nói đầu ! "#$%&#&'($)*'*$+', &#- '/'0 12*3420+5 6&.&'(&78$#6 &$'079:; #'<++$#'*'($ 6$0=8/$7>3&#?8"* '('/'0612*3#' 5@66/A.# )/5 ) 36)/+:#) /:#7'!="*'B= #@=#3CDE4F0$CED4F5G%8 8/H5&6"I+68/ J*#'K+69$#L 6#HG$%&#&'M I3#K N32H68/'0O2P +'QRS 1&J+M' J#)/:#7'!="* 'B=#@=#3CDE4F0$CED4FN '<&7$'05/A.55G%8 /85=$@O'886#3'* '@7L$6#3/'0/A.*( '23 E8+K8*2=$<)"7 'T&U85K<V'<'<'8 !5'J+MV'05G 1&")1/5) J'&#"5 4+MWJ@RS P1& J'&#"'(:AX <'<#3H:LH: "7'T Phần mở đầu Đề tài: các phơng pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm Y Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt 4P8"*"I'#Z '8.'0/A.*($#H 18$%8L'23W( *N86['5# &<'WZ$G=#8"I'#Z\'@7 '8#''<A)@O)$G3:68"I$# )@O)$G356'@]8"I$#) @O)$G@'!"#$='$[ 2'<'!"#@+'Q='0/ A.*(?'2#33'(7#3 60'@&'/'0] 33'*13$#BN)=#)" T'$0$G$'$0"8)M 255$'$0@'3^ T=#@TWZ$G3%$'WZ$G=#& H*#3375'B=#\A@ A3DE4CNMD$E$4MF=# '('0'B'0WZ$GH*#3WZ$G=#3'07 $A=#"'1'5$=#@&H'B =#3[@ED4CNME$D$4MF P"PB&#&='5K8/ $JJ'238W(*'!"# 51#/6'@Z 6#3'*'$2'<"-= '_A'J O*1/A.L79# J=$%4+75 3H#!6+%$7983=L #83=8"I`M)1>. .L8"I5#88*#3^ 3=<.'= !"#'0/ A.*('$2'<'*N)'5'0 '<'51753^6T=#'5$T= #@T=#3?#8/H& 8'0#3WZ$G3&68#)/: 5"8'079$#'=W#3L '*#3 Phần 1 Tổng quan về kỹ thuật chuyển đổi tín hiệu ứng dụng trong đo lờng và điều khiển bằng máy tính Đề tài: các phơng pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm a Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt Chơng 1 Chuyển đổi tơng tự số ADC C 1 .Nguyên lý cơ bản của chuyển đổi tơng tự số (ADC basic principles) N=#@$=#"8)$).M2=#3 ($2M@ b)'B=#@A =#3'KU7$0Z")'*2.2= #3$). 5'0'<17$VX=#@ 672'5'BIX 3)$G'B$c [$VX [X [$0Z [( 1.1. Lấy mẫu tín hiệu (Singnal sample) ?#$VJL=#@672=# 3'0(5&.$=#L*=7 Od3AH:$VXNM'I$G$VX eM'I$G$VXf:'&.$=# L5'*3:13=#$VX75'*$ 3"-$113$VB=#@c maxs 2.FF ?c max F $13WA7B=#@1'B s F $13$VX 8c maxs 2.FF = :13$VX$3 4`c a 2.F 1 F 1 Nyguist T == CaF Đề tài: các phơng pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm g h i h i Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt Hình 1. Tín hiệu tơng tự và tín hiệu sau khi lợng tử và rời rạc hoá *=#@5WCF'5W'I 7C + F5&.\X25 WC t FM&/c j 1n WC t F )( )(sin tkt c tkt CgF ? c c13VBWCF c"213$VXc c f c t 2 1 == CkF Ctần số lấy mẫu lớn gấp hai lần tần số cao nhất của x(t)F Nh vậy số mẫu cần lấy là: t = ClF m;Z"<*BJV$0513$c Z KHF 20= 1 3 $V X = # M 'I $G ) c s a F sny à 5.2 5 10.5.2 20000.2 1 .2 1 = === 1. 2. Lợng tử hoá và mã hoá tín hiệu (signal Coding and Quantization). f=W'I13$VX=#"-'I$G$V X'0A(I2N##$0Z")'*= #@$"8A(I2"V`'5A(I Đề tài: các phơng pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm k Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt )WCF"-8/'@7$HKI'5N) 7W'I'0/HK W CI$/$0ZF '<J3$0ZV)583 *3$913$VXf3X$:3 U'<#H3"'1"*'B2A 3''V$'BL'*= #&. 4&/$0Zc } { 5.0).(.)( += tkxkx C ?cn$1) ?EcN5I2$VX=#c !"#$% ! !& #' YYo Ya Yhg Yh Ygp Yk Ypa Yp aaq ag akr al YkY Yk Bảng 1. Gía trị rời rạc sau khi lấy mẫu và sau khi quy tròn f#W#$0Z\=#2 ##(=#3N8'8(=#M (IJ:17WM=#13\(3$") '5A0'<:7AI$VX ?3J8ZA.k3J'8Y3 J:77('<#c 3 10 < số thập phân < 4 10 Tơng tự với số nhị phânc n kx n 2|)(|max 1 2 << (6). Nh vậy, số bit cần thiết để thoã mã hoá là n bit. Chẳng hạn: 5 225|)(|max2 <=< kx n f3"s\($l" Vậy ta có công thức để xác định số bit là: Đề tài: các phơng pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm l Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt 2 2 n.log|x(k)|max 2 log2 2 1)log(n << suy ra: 1)|x(k)|max 2 E.(logn += . (7). 83"Ad$3'3:K573J 3A@)\(K5)*"6$"AV'J "#3J3A@ Trên cơ sở đó ta thực hiện mã hoá các giá trị trên : WCh FjCYaF 10 jhYYhh WCY FjCYhF 10 jhYhYh WCa FjCYkF 10 jhYYYh WCg FjCYpF 10 jYhhYh WCk FjCagF 10 jYhYYY WCl FjCalF 10 jYYhhY WCq FjCYkF 10 jhYYYh 'V$0'B%$'*=# &.2W'I3$0Z'c - f3$0Z'c 2/x - f3$0ZU:'*=#& . =#@'0$VXC22F (C$0Z<")'*F5=#3$ I2'54"AdM#J2AP';I3' K20"8'BDE$8"I3:2AP#@3a C(IJF'"Ad=#3m;Z=#@$ () =#3$ () ) '0"AdAA(IJc 0 .2 0 b 2n 2 2n b 1n .2 1n b D S ++ + = CpF N'5#3 0=k b !"-YCjh'8j[YF'0$ "C"AFN'5"5$0$VO")"5 $0UVO")7O'J 0 b $"5$0UV *"8'B5"%$53A(( IJ:sV):8*Ic 1 N 2 Am U Ux LSB == * Trong đó: [ Am U $I'^A#@'1DE4 [ x $/'#Z Đề tài: các phơng pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm q Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt 2.các tham số cơ bản đặc trng cho chuyển đổi tơng tự số tE7"8'B'#@'1cu7'#"* 'BDE5#'B'0e7'#'55 $VI3\h'8*3A@!J'5f33 (3'1C3"(IJF@/A7"8'B '#"8/=W^'B ?=A.cS*DE453"O'1jYa%$*\(5Ya3 IJ:DE45J"#'0 12 2 jkhrq/'#A7 "8'B'#5 *J"#*DE4'0G#$vC'[ 0W'IM&/CkFO)F513" ''!'*=WN)3"'!'*= W"*'B8$)H'8'*=WDE4 K563cf3$#h3'@'#3 8' Hình 2. đặc tyuến lý tởng và thực của bộ chuyển đổi ADC '2'!8<'$GODE4$* '2"'<5'*A3":"-Y 2'!8 53$#&$*:"&'<A7O 38'^83'@'#N'53 8'$36'*A3":'2'!8 '*A3":'2'!8$GOf38'0'! "O'B'A3'2":'8A7"8 'B'#f3$'!8'B5A: Đề tài: các phơng pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm o +, / 012 #3 )4! 35 )45657 )47!8 999 99 99 9 99 9 9 i D i D i D i D i S D U Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt "&'<43P3'@'#VLA= 8'2'!="8'BJ 3.Cấu tạo, sơ đồ khối và nguyên tắc làm việc của ADC (ADC Composition, Diagram and Working Principle) 3.1 cấu tạo, sơ đố khối (Diagram and Composition) hình 3.sơ đồ khối minh hoạ nguyên tắc làm việc của ADC *"*'B"T5cS$VX=#$[ 0Z=#(=# 3.2. Nguyên tắc làm việc của ADC (ADC Working Principle) N8$X=#@2''< '<C2=#<!KF6")'* '#2'$VX&'BH:'B8 MN=#$VX'0'$0Z'# $K")'*=Wc 2 x f$0Z$( N(8H7$0Z'0wW8$M*H $V'I.*$(),)'1"*'B 4. phân loại chuyển đổi tơng tự-số ADC . 45<J$'B@[3DE4)8 J$MH:'B<!2MJ$ 5k@"8'BDEc a.Phơng pháp chuyển đổi song song:N@=#'0 P*$+<I,E'5V7"'0W 'I'T2''8'1 b.Biến đổi theo mã đếm:O'JH:'0#$1$0 \"MH$('8e8H7'B'0W'I"- '83$0I,5/'0I=#@ 1'B c. Biến đỏi nối tiếp theo mã nhị phân:v+:'# $1$0\"MH$(IJ4'@I7AP' Đề tài: các phơng pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm p S$V SX DE4 ux0 Z S( :; ( #3 < y* a :;= y* '8 W y* W'# y*'< y* Y ( 9 >( ? ( 9 @ @ @ 9 Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt $VI7A1A'5"'0W'I$1$0\"5 %$V'8"UV ABiến đổi song-song nối tiếp kết hợp:N@s" 5'0W'I'03$a"'T2 5V<@'B)8 $#M<@<)w'B '<$M6@)NH:88*#3 '$2'<"-=*#3'$23'5 `)1#33'*'*=W#5$ @'BSs@'<5 0 '=:#/)$G'*= 9\@L\.$#. 288f'J:\@'Bc 4.1. Bộ chuyển đổi ADC theo phơng pháp tích phân một sờn dốc (the Ramp type ADC). kYYf@'T3c Hình 4. Sơ đồ khối phơng pháp tích phân một sờn dốc Đề tài: các phơng pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm r Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt Đề tài: các phơng pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm Yh ( 9 >( ? i h ( )) ( ))@ (? = (? A (? 5B$ Hình 5 : Giản đồ thời gian [...]... đổi UA cần chuyển đổi đợc đa đồng thời tới đầu vào cá bộ so sánh Điện áp chuẩn Đề tài: các phơng pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm 14 Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt Uch đợc đa đến đầu vào còn lại của các bộ so sánh qua thanh điện trở R Do đó các điện áp chuẩn đặt vào bộ so sánh lân cận khác nhau một lợng không đổi và giảm dần Đầu ra của các bộ so sánh có điện áp vào lớn hơn điện áp chuẩn lấy... vào các mạch nối dặc biệt là bộ DAC và bộ so sánh Ngoài ra, sai số của phép chuyển đổi này phụ thuộc vào độ chính xác, độ ổn định của điện áp mẫu và sai số cả các thiết bị so sánh Chơng 2 Chuyển đổi số - tơng tự DAC (The Digital to Analog Convertor) Đề tài: các phơng pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm 16 Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt Chuyển đổi số tơng tự (DAC) là một khâu không kém phần... khuyếch đại thuật toán có điện ra đợc tính bằng công thức: UM = -RN N 1 In n =o (19) Để thực hiện chuyển mạch K trong sơ đồ trên ta có thể sử dụng sơ đồ sau: T1 T2 Tín hiệu điều khiển số Đề tài: các phơngUch chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm pháp 19 Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt Hình 16 sơ đồ nguyên lý chuyển mạch K 2.3.chuyển đổi số-tơng tự bằng phơng pháp Shannon-Rack 2.3.1 sơ đồ nguyên lý K1... card ADC7 bit tần số fC = 15MHZ 4.4.Bộ chuyển đổi ADC theo phơng pháp xấp xỉ liên tiếp (The Successive-approximation type ADC) 4.4.1 sơ đồ khối cấu tạo Phơng pháp chuyển đổi xấp xỉ liên tiếp là phơng pháp phổ biến cho các kiểu ADC do tính năng tốc độ, độ chín xác và tính dễ thiết kế của nó Nó hoạt động nhờ việc so sánh thế đợc sinh ra với thế nối vào Một mạch dãy và một mạch chuyển đổi số-tơng tự ADC, ... logic 1, ngợc lại các đầu ra của các bộ so sánh co điện áp vào nhỏ hơn điện áp chuẩn có mức logic 0 Tất cả các đầu ra của các bộ so sánh đợc nối vào mạch AND có một đầu đợc nối vào một mạch tạo xung nhịp Chỉ khi có xung nhịp đợc đa đến tác động vào đầu mạch AND thì các xung ra của các bộ so sánh mới đợc nạp vào bộ nhớ là các Flip-Flop.Các xung sau khi đợc nhớ vào mạch nhớ nó đợc ma hoá thành dạng nhị.. .Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt 4.1.2.Nguyên lý làm việc Bộ điều khỉên tạo xung điều khiển(Xung Clock), xung này có nhiệm vụ xoá 0 bộ đếm và tạo điện áp răng ca.Nó chính làbộ tạo điện áp mẫu có độ méo % nhỏ Bộ so sánh có nhiệm vụ so sánh điện áp cần đo với điện áp chuẩn U 0 Bộ so sánh 2 đầu vào Một đầu ra hình 6 bộ so sánh Khi đặt 2 điện áp đầu vào bằng nhau thì có xung... trong đo lờng và điều khiển Đề tài: các phơng pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm 20 Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt Máy tính (computer) có cấu trúc do Phonnerman đề xuất bao gồm có khối xử lý trung tâm CPU (Center Processing Unit) có chức năng thực hiện các chuỗi lệnh của chơng trình đã đợc ghi vào trong bộ nhớ, bộ nhớ M (Memory) lu trữ dữ liệu và các chơng trình Ngoài ra còn các cửa vào ra I/O... vào) Ground (nối đất 18-25 19-30,33 của tín hiệu) Chassis-Ground 17 (nối đất vỏ máy) +5 V 18 Không sử dụng 34,35 Truy cập Hớng dữ liệu ĐCCS (Bit0) ĐCCS (Bit1) ĐCCS+1(Bit6) ĐCCS+1(Bit7) ĐCCS+1(Bit5) Lối ra Lối ra Lối ra Lối ra Lối ra Lối ra Lối ra Lối ra Lối ra Lối vào Lối vào đảo Lối vào ĐCCS+1(Bit4) Lối vào ĐCCS+2(Bit1) Lối vào/ra đảo ĐCCS+1(Bit3) ĐCCS+1(Bit2) Lối vào Lối vào/ra ĐCCS+2(Bit3) Lối vào/ra... kiệu đi, trong khi đó các dữ liệu mà Đề tài: các phơng pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm 28 Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt máy tính nhận đợc lại đợc đa đến chân RxD (Receive Data), còn các đóng vai trò nh những tín hiêụ hỗ trợ khi trao đổi thông tin mà thôi Việc truyền tín hiệu trên chân ra RxD tuỳ thuộc vào đờng dẫn TxD Thông thờng, mức tín hiệu nằm trong khoảng giữa từ 12 đến +12v Các bit... cài đặt để chính thức đăng ký card mở rộngnày vào trong hệ thống máy tính và nh vậy công việc Đề tài: các phơng pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm 35 Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt ghép nối coi nh đợc hoàn thành Với những card chuyên dụng nh card âm thanh, card màn hình,card modem thì việc lựa chọngiải pháp mua là tiện lợi nhất vì giá thành rẻ và chất lợng cũng đảm bảo Tuy nhiên, với những . các phơng pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm a Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt Chơng 1 Chuyển đổi tơng tự số ADC C 1 .Nguyên lý cơ bản của chuyển đổi tơng tự số (ADC basic principles) N=#@$=#"8)$).M2=#3 ($2M@. nghiệm r Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt Đề tài: các phơng pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm Yh ( 9 >( ? i h ( )) ( ))@ (? = (? A (? 5B$ Hình 5 : Giản đồ thời gian S*'1 Đồ. các phơng pháp chuyển đổi ADC và DAC thực nghiệm Yp Y ( E 2 R @ @ @ Z 1 2 N R E ( 0 N=#'<3 N Y Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật viên cntt Hình 15. Sơ đồ nguyên lý ADC thang điện trở 2.2.2.