ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ.Д.СЕРИКБАЕВА
Школа информационных технологий и интеллектуальных систем
ОТЧЕТ
по дисциплине «Технические средства автоматизации)»
Выполнил:
студент 3 курса группы 20-АУТ-3 дот
специальности 6B07101 - Автоматизация и управление
ФИО Русяева Дарья Вадимовна
Проверила:
Кадыролдина Альбина Талапжановна
Усть-Каменогорск, 2022
Аналого-цифровые преобразователи являются устройствами, принимающими входные непрерывные сигналы от аналоговых устройств и выдающими на выходе соответствующие им цифровые сигналы, пригодные для работы с ЭВМ и другими цифровыми устройствами.
Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) – это устройство, преобразующее последовательность входных кодов в соответствующий непрерывный выходной сигнал.
Цифро-аналоговый преобразователь предназначен для преобразования числа, определенного, как правило, в виде двоичного кода, в напряжение или ток, пропорциональные значению цифрового кода. В дальнейшем будем считать выходным сигналом ЦАП напряжение.
• Микропроцессор состоит только из центрального процессора, тогда как микроконтроллер содержит процессор, память, ввод-вывод, интегрированные в один чип.
• Микропроцессор используется в персональных компьютерах, тогда как микроконтроллер используется во встроенной системе.
• Микроконтроллер более компактен по размеру по сравнению с микропроцессором.
• Из-за компактных размеров микроконтроллер более эффективен, чем микропроцессор.
• Микропроцессор имеет меньшее количество регистров по сравнению с микроконтроллером.
• Микроконтроллер недорогой и простой с меньшим количеством инструкций для обработки, тогда как микропроцессор сложный и дорогой, с большим количеством инструкций для обработки.
• Микропроцессор использует внешнюю шину для интерфейса с ОЗУ, ПЗУи другими периферийными устройствами, тогда как микроконтроллер использует внутреннюю управляющую шину.
• Микроконтроллер не имеет нулевых флагов, тогда как микропроцессор имеет нулевой флаг состояния.
• Микропроцессоры основаны на модели фон Неймана, тогда как микроконтроллеры основаны на архитектуре Гарварда.
• Микропроцессор-это процессор, в котором память и выходной компонент ввода-вывода подключены извне, тогда как микроконтроллер-это управляющее устройство, в котором память и выходной компонент ввода-вывода присутствуют внутри.
• Схема микропроцессора более сложна по сравнению с микроконтроллером.
• Стоимость микропроцессора высока по сравнению с микроконтроллером.
• Общий размер микропроцессора велик по сравнению с микроконтроллером.
• Потребляемая мощность для микропроцессора высока, тогда как потребляемая мощность для микроконтроллера меньше.
• Микропроцессор доступен в 32-битных и 64-битных версиях, тогда как микроконтроллер доступен в 8-битных, 16-битных и 36-битных версиях.
• Программа для микропроцессора может быть изменена для различных приложений, тогда как программа для микроконтроллера фиксируется после его разработки.
• Тактовая частота микропроцессора высока, тогда как тактовая частота микроконтроллера меньше.
• Микропроцессоры используются там, где требуется интенсивная обработка, тогда как микроконтроллеры используются там, где задача фиксирована и предопределена.
• Структура микропроцессора является гибкой, тогда как структура микроконтроллера фиксирована.
• Энергозависимая память (ОЗУ) для микропроцессора находится в диапазоне от 512 МБ до 32 ГБ, тогда как энергозависимая память (ОЗУ) для микроконтроллера находится в диапазоне от 2 КБ до 256 КБ.
• Жесткий диск (ROM) для микропроцессора находится в диапазоне от 128 ГБ до 2 ТБ, тогда как жесткий диск или флэш-память (ROM) находится в диапазоне от 32 КБ до 2 МБ.
Память микроконтроллера для хранения прошивки ограничена. Обычно её хватает с запасом для хранения самой прошивки и связанных с ней данных, но не хватает для хранения привычных пользователям компьютера файлов. Память можно расширить, используя внешние микросхемы или устройства хранения данных. В общем можно подключить к микроконтроллеру хоть винчестер, но в этом случае данные не будут располагаться в общем пространстве памяти, а будут доступны через периферию.
Частота работы является одним из основных параметров быстродействия. Каждая команда процессора выполняется фиксированное число тактов. Частота работы процессора означает количество совершаемых тактов в секунду. Возможно, использовать микроконтроллер не на максимальной частоте. Например, для энергосбережения, когда высокая производительность не нужна.
Напряжение питания влияет на энергопотребление. Важно учитывать его при соединении микроконтроллера и любого другого устройства. Цифровая логика оперирует цифрами 0 и 1, но в реальности они предстают в виде напряжений 0 и VCC (напряжение питания).
Для достижения еще более высоких скоростей преобразования используют параллельное соединение несколько параллельных АЦП, работающих по очереди. При этом для того, чтобы обеспечить передачу данных к обрабатывающей микросхеме приходится использовать несколько параллельных шин (по одной на каждый АЦП). В качестве примера подобного вида аналого-цифровых преобразователей можно назвать микросхему АЦП MAX109 фирмы Maxim, обеспечивающую скорость преобразования до 2,2 GSPS.
Немного более экономичным видом АЦП являются последовательно-параллельные АЦП. В этих видах АЦП в процессе аналого-цифрового преобразования участвуют цифро-аналоговые преобразователи. Высокая скорость подачи на выход отсчетов аналогового сигнала реализуется за счет конвейерной обработки. В результате для последовательно-параллельных FWG скорость преобразования и скорость выдачи на выход очередного цифрового отсчета не совпадают. В качестве примера можно назвать микросхемы AD6645 и AD9430 фирмы Analog Devices.
Самым распространенным видом АЦП в настоящее время являются АЦП последовательного приближения. Несмотря на то, что в данных видах аналого-цифровых преобразователей невозможна конвейерная обработка данных, а значит время преобразования и период выдачи данных на выходе АЦП совпадают, данный вид АЦП обладает достаточным быстродействием для работы в широком диапазоне задач.
Достоинства и недостатки параллельных АЦП.
Достоинства:
• Скорость. Оцифровка выполняется за один цикл.
• Простота. Относительно простые аналоговые элементы (компараторы), простейшая бинарная логика требуется лишь в конце, чтобы преобразовать последовательность нулей и единиц в выходной бинарный код
• Нет, необходимость использовать схему для кратковременного запоминания отсчетов, так как оцифровка выполняется за один цикл. Это очень важно для задач дальнейшей обработки и восстановления сигнала.
Недостатки: необходимость использования большого количества компараторов в схемах АЦП большой разрядности.
Достоинства и недостатки последовательных АЦП.
• Достоинства: простота исполнения, по сравнению, например, с параллельным АЦП.
• Недостатки: низкая скорость работы, нельзя установить фиксированное время между отсчетами, что недопустимо для большинства задать цифровой обработки сигналов.