Cómo hacer un dial usando programación morfológica
1. ¿Cuál es el propósito del experimento?
1. Comprender los principios de funcionamiento del convertidor A/D integrador dual 7109 y el voltímetro digital.
2. Dominar el diseño de interfaz y el diseño de software del voltímetro CC.
3. Análisis de errores de los datos de medición.
2. Tareas experimentales y contenido
1. Diseñe un voltímetro de CC de acuerdo con los siguientes requisitos de diseño
(1) El rango de medición se divide en 200 mV, 400mV y 800mV, 2V, 4V, 8v;
(2) La resolución de medición es de 12 bits;
(3) El objeto medido puede ser la salida de un potenciómetro ajustable o un voltaje externo.
2. Una vez completado el diseño, utilice un voltímetro para medir en diferentes rangos y averiguar el error relativo.
Tercero, equipo experimental
1. Computadora (capaz de ejecutar Windows 2000 y controles gráficos)1.
2. Una caja de experimentos de medición electrónica SJ-8002B.
3.¿Cable Q9? 1?
4.4 1/2 multímetro digital? 1 unidad
IV. Principios experimentales
1. Principio del voltímetro de CC
El principio de medición del voltímetro de CC es que el voltaje de CC analógico medido es amplificado por el El convertidor A/D lo convierte en una cantidad digital y lo transmite a la computadora a través de la interfaz EPP de la computadora para el procesamiento de datos. Este experimento utiliza el convertidor A/D de integración dual 7109 de la "Caja de experimentos de medición electrónica SJ8002B" para completar la conversión digital del voltaje de CC y utiliza la plataforma de software del instrumento virtual (LabVIEW) de la PC de muestreo para completar el diseño de la interfaz y Diseño de software para realizar la conversión digital de medición de voltaje CC. El principio de medición se muestra en la Figura 1.
¿Figura 1? Diagrama de bloques del principio de medición de voltaje CC
4.2? Principio de funcionamiento de la interfaz A/D7109
El diagrama de circuito experimental del convertidor A/D de integración dual ICL7109 en este experimento.
¿Imagen 2? Diagrama esquemático de medición de voltaje mediante el convertidor A/D de doble integración 7109
ICL 7109 es un convertidor analógico a digital de doble integración de 12 bits. El tiempo de conversión está determinado por el ciclo del reloj externo, que es 10140/58 ciclos de reloj. Sus principales definiciones de pines son las siguientes:
①B 1 ~ b 12 salida de datos: ¿12 bits?
② O: juicio de desbordamiento, generar un nivel alto indica exceso de rango; de lo contrario, los datos son válidos. ?
③POL: Discriminación de polaridad, la salida de alto nivel indica que el valor medido es positivo; de lo contrario, indica un valor negativo. ?
④Modo: Selección de modo. Cuando se introduce una señal de bajo nivel, el convertidor está en modo de salida directa. En este momento, los datos se pueden leer directamente bajo el control de selección de chip y habilitación de bytes; cuando el nivel de entrada es alto, el convertidor emitirá al final de cada ciclo de conversión en el modo de intercambio de señal (se selecciona el modo de salida directa para este experimento) datos.
⑤REF: Entrada de tensión de referencia externa (el valor típico utilizado en este experimento es 2.048V). ?
⑥INH INL: Puerto de voltaje de entrada (el rango efectivo es el doble del voltaje de referencia). ?
⑦OO, OI: entrada de reloj externo (el valor típico utilizado en este experimento es 3.579MHz). ?
⑧RUN/HOLD_: ejecutar/retener entrada, cuando el nivel de entrada es alto, se completa una conversión cada 8192 pulsos de reloj; cuando el nivel de entrada es bajo, la conversión en curso se completa y se detiene en autoestabilización; ¿Etapa cero?
⑨Estado: salida de estado, la salida es alta, lo que indica que el chip está en las etapas de integración e integración inversa, la salida es baja, lo que indica el final de la integración inversa, los datos están bloqueados y el analógico; La pieza está en la etapa de retorno automático a cero. ?
⑩CE/LOAD_: selección de chip, los datos se emiten normalmente cuando el nivel es bajo; cuando es el nivel alto, todos los terminales de salida de datos (B1 ~ B12, POL, OR) están en un estado de alta impedancia; . ?
⑾LBEN_: Habilitación de bytes bajos.
Cuando se ingresa un nivel bajo, la línea de datos genera bytes bajos B1 ~ B8. ?
⑿HBEN_: Habilitación de byte alto. Cuando se ingresa un nivel bajo, la línea de datos genera los bytes altos B9 ~ B12 y los valores de estado de POL y OR.
Tiempo de conversión A/D7109: el diagrama de tiempos del modo de interfaz directa ICL7109 se muestra en la Figura 3.
Figura 3 Tiempo de conversión del 7109
La relación de conversión de analógico a digital del 7109 es:?
(1)
En la fórmula - el voltaje de entrada del convertidor analógico a digital;
-cantidad digital de 12 bits del A/ Resultado de la conversión D;
p>
-El voltaje de entrada de referencia externa del convertidor A/D se ajusta a = 2.048V
Según la fórmula (1), si = 2.048V, expresado en unidades mv, ¿es decir?
4.3 Circuito del canal de entrada
La señal de voltaje CC externa que se va a medir se ingresa desde el terminal Q9 de DCin en la caja experimental, como se muestra en la Figura 3. Además, la caja experimental proporciona un voltaje CC de -4.096V-4.096V ajustado mediante un potenciómetro. Dado que el rango de voltaje de entrada del convertidor A/D de doble integración 7109 en el experimento es -4.096 V-4.096 V, para adaptarse mejor al rango de entrada del convertidor A/D, es necesario realizar diferentes ganancias en Las señales de voltaje analógico de diferentes tamaños se medirán de amplificación. La selección de ganancia está controlada por interruptores analógicos de computadora.
?
Figura 4 Diagrama de conexión experimental
4.4 ¿Diagrama esquemático experimental?
El diagrama esquemático del circuito de medición de tensión CC proporcionado por la caja experimental se muestra en la Figura 4.
Figura 5 Esquema del circuito de medición de voltaje
¿Guía de diseño del verbo (abreviatura de verbo)? Antes de diseñar un experimento, debe considerar cuidadosamente los requisitos de la tarea de diseño y leer atentamente los principios experimentales.
5.1 Función y diseño del panel frontal
El voltímetro digital CC virtual completa principalmente la medición y visualización del potenciómetro o voltaje CC externo. Por lo tanto, es necesario tener la función de seleccionar objetos de medición en la interfaz del instrumento virtual. Para adaptarse a diferentes señales de voltaje analógicas medidas, también debe tener una función de selección de rango. El rango de medición está configurado en 10 niveles: 40 mV, 80 mV, 200 mV, 400 mV, 800 mV, 2 V, 4 V, 8 V (ganancia correspondiente: ×100, × 50, × 20, ×65438). la interfaz. Cuando la medición se desborda, el indicador de exceso de rango se ilumina. Los resultados de la medición se muestran simultáneamente en el dial y los números, mostrados por un LED de siete segmentos en la caja experimental. Además, esta interfaz también necesita configurar las funciones de medición de inicio y salida. ?
La figura 5 es una referencia para el diseño del panel frontal.
Figura 6 ¿Panel de superficie de voltaje digital CC virtual?
Los controles del panel frontal se describen en la Tabla 1:
? Tabla 1 Controles del panel frontal
Categoría de control
Número de serie
Nombre
Ubicación del control en la plantilla de control
Anotar...
Categoría de indicador
(1)
Dial de visualización de voltaje
Todos los controles gtMedidores gt numéricos
Configura las propiedades del rango de visualización del voltímetro para mostrar y controlar diferentes rangos.
(2)
Indicador de fuera de rango
LEDS gt; LED redondo
se enciende cuando se produce un desbordamiento.
(3)
Cuadro de visualización digital de voltaje
Indicador digital gt de índice numérico
Establezca las propiedades del rango de visualización para controlar diferentes pantallas dígitos.
Categoría de selección de medidas
(4)
Perilla de selección de rango
Num Ctrls gt esfera del reloj
Usar para seleccionar el rango de medición.
(5)
Interruptor de selección del objeto de prueba
AllControls gtclassic controlgtclassic Boolean gt interruptor horizontal
Seleccionar objeto de prueba
Clase de control del programa
(6)
Renunciar
Botón gt Botón OK
Control de salida del programa
p >(7)
Medidas
Botón gt
Control de inicio del programa
5.2 Guía de Programación
< La caja de experimentos de medición electrónica p>SJ8002B está conectada al host de la computadora a través de la interfaz EPP. Los pasos operativos para operar el convertidor A/D de integración dual 7109 de la caja experimental a través de la interfaz EPP son la inicialización de la interfaz EPP, la verificación de lectura de la interfaz EPP, el inicio de la conversión A/D7109, la lectura de datos de conversión y el procesamiento de visualización de datos. La implementación principal de esta programación se ha realizado en la función fp subyacente (implementada por Labwindows/CVI). Durante la programación, puede llamar directamente a la biblioteca de enlaces dinámicos de la función del controlador proporcionada por el cuadro de experimento (es decir, la función cvidll.dll). ¿El prototipo, las constantes y las variables de la función del controlador están todos en cvidll.prj?1. Diagrama de flujo del programa
Todo el programa adopta una estructura secuencial. El diagrama de flujo de toda la idea de diseño es el siguiente:
Figura 7 Programa del voltímetro. diagrama de flujo