1.4 Устройство и работа прибора
1.4.1 Структурная схема взаимодействия составных частей прибора показана на рис.1.3.
Р
ис.
1.3. Структурная
схема взаимодействия составных частей
прибора
Исследуемый аналоговый сигнал подается на входы каналов 0 - 31 устройства ЛА-2USB (более подробно о функциональной схеме ЛА-2USB см. п. 1.4.2. Устройство ЛА-2USB осуществляет преобразование входного аналогового сигнала в цифровую форму, удобную для последующей обработки на ПЭВМ.
Обмен данными аналогово-цифрового преобразования между ПЭВМ и устройством осуществляется через интерфейс USB ПЭВМ.
ПЭВМ при помощи специальной программы, входящей в комплект поставки (например, ADCLab) или программы, разработанной самим пользователем, осуществляет обработку поступающих от устройства данных аналогово-цифрового преобразования и управление устройством через интерфейс USB.
1.4.2 описание устройства ЛА-2USB
Устройство содержит следующие независимые узлы: аналогово-цифровой канал (АЦК), опорный кварцевый генератор, цифровой порт ввода/вывода, внутренний интерфейс управления и конфигурации, интерфейс USB 2.0 и вторичный источник питания.
1.4.3 аналогово-цифровой канал
Основное назначение АЦК – преобразование исследуемого аналогового сигнала в цифровую форму.
АЦК состоит из входного мультиплексора, полного инструментального усилителя, программируемого усилителя, АЦП с УВХ. Режим работы АЦК (однополюсный или дифференциальный) задаётся программно. С помощью программируемого усилителя можно программно задать входной диапазон АЦП. При задании для работы одновременно нескольких каналов (группы каналов) – коэффициент усиления в каждом канале может быть задан раздельно на каждый канал.
Источник тактовой частоты АЦП может быть внешний ТТЛ-совместимый сигнал, импульсная последовательность отрицательной полярности; длительность импульсов не менее 100 нс (частота от 1 до 50 кГц), подаваемый на соответствующий контакт разъема XP2 или ХР1 или внутренний – 1 МГц с 16 – разрядным счетчиком-делителем (216 -1=65535), таким образом, минимальная задаваемая частота для платы может быть приблизительно 15,26 Гц. Внутренним источником тактовой частоты АЦП служит кварцевый генератор. Сетка задаваемых частот образуется так: максимальная частота 50 кГц образуется как 1 МГц/20 = 50 кГц, следующая частота 1МГц/21, затем 1МГц/22 и т.д. до 1МГц/65535.
Выбор режима работы аналогово-цифрового преобразователя - от кварцевого генератора или внешнего источника тактовой частоты, задается программно.
1.4.4 цифровой порт ввода/вывода
Цифровой порт ввода/вывода содержит 16 линий - 8 на ввод (порт PB) и 8 на вывод (порт PA). Линии ввода и вывода независимы. Ввод может стробироваться сигналом STR_DIO с соответствующего контакта разъёма XP1. Стробирование осуществляется уровнем логического нуля. Кроме режима программного ввода/вывода возможен ввод 4 битов данных синхронно с данными АЦП. Это может использоваться в задачах, где необходимо фиксировать состояние цифровых линий параллельно с оцифровкой аналоговых входов. Также в задачах синхронизации собираемых данных, при объединении нескольких устройств в единую систему.
Карта битов для ЛА-20USB:
D15 |
D16 |
D13 |
D12 |
D11 |
D10 |
D9 |
D8 |
D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
D11 |
D10 |
D9 |
D8 |
D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
PB7 |
PB6 |
PB5 |
PB4 |
Бит |
Имя |
Описание |
D<0…D3> |
PB<4…7> |
4 старших бита цифрового порта ввода (читаются синхронно с данными АЦП) |
D<4…15> |
D<0…D11> |
биты данных АЦП |
1.4.5 интерфейсы для управления и ввода вывода
Внутренний интерфейс управления и конфигурации представляет собой набор регистров и управляющей логики, необходимый для программного задания всех параметров работы преобразователя, таких, например, как:
режим работы АЦК;
число опрашиваемых каналов;
режим работы цифрового порта ввода/вывода и другие параметры.
Интерфейс USB версии 2.0 осуществляет управление обменом данными между прибором и ПЭВМ.
Устройством можно управлять при помощи любого языка программирования, который имеет возможность работать с портами ввода/вывода ПЭВМ. Например: Basic, Visual Basic, C, C++ и другие.
Рис. 1.4. Функциональная схема ЛА-2USB