Разработка генератора стартового импульса
Чтение данных происходит следующим образом: Как только данные из регистра выхода будут доступны, устанавливается флаг прерывания и пользователь может считывать данные путём посылки команды-кода 10 110 000 со следующими 16-тью циклами тактов. Первый нарастающий фронт SCK осуществляет сброс на выводе INTN. TDC-GP22 (Рисунок 13) — универсальный двухканальный время-цифровой преобразователь… Читать ещё >
Разработка генератора стартового импульса (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Так как питание у излучателя и всей остальной схемы раздельное, брать стартовый импульс с резистора в цепи запуска лазера не представляется возможным. Поэтому был разработан генератор стартового импульса который действует по принципу оптрона. Он состоит из линзы, корпуса, фотодиода КОФ137 В и компаратора ADCMP600. Фотоприёмник располагается позади лазерного излучателя, как только лазер начинает светить часть излучения, отраженного от калиматора, попадает на фотодиод, и генерируется стартовый импульс. Электрическая схема генератора стартового импульса приведена на рисунке (Рисунок 12).
Рисунок 12. Генератор стартового импульса.
Разработка вычислительного блока
Так как по условиям технического задания запрещено использование ПЛИС схем. Необходимо было найти замену. В качестве вычислительной схемы был рассмотрен время-цифровой преобразователь TDC-GP22 фирмы производителя Acam, технические характеристики которого приведены в [18]. Это сравнительно дешевая микросхема (500 р. Против стоимости ПЛИС в 9600р.).
TDC-GP22 (Рисунок 13) — универсальный двухканальный время-цифровой преобразователь с последовательным интерфейсом, адаптированный для ультразвуковых расходомеров жидкости и теплосчётчиков, с интегрированной аналоговой секцией расходомера, модулем повышения динамики и диагностики пузырьков.
Рисунок 13. Архитектура микросхемы TDC-GP22.
Технические характеристики:
- · 2 канала с типовым разрешением 90 пс
- · Диапазон от 3,5 нс (0 нс) до 2,4 мкс
- · 4-х проводный SPI интерфейс
- · До 1 миллиона измерений в секунду в режиме 1
- · Напряжение I/O от 2,5 В до 3,6 В
- · Напряжение питания кристалла от 2,5 В до 3,6 В
- · Температурный рабочий диапазон от — 40 °C до +125 °C
- · Корпус 32-QFN (Рисунок 14)
Рисунок 14. TDC-GP22 в корпусе 32-QFN
Описание всех входов/выходов микросхемы приведено в таблице (Таблица 3).
Таблица 3. Описание входов/выходов микросхемы TDC-GP22.
№. | Название. | Описание. | |
XIN. | Вход драйвера осциллятора. | ||
XOUT. | Выход драйвера осциллятора. | ||
VIO. | I/O — напряжение питания входов-выходов. | ||
GND. | Земля. | ||
FIRE_UP. | Выход 1 генератора запускающих импульсов. | ||
FIRE_DOWN. | Выход 2 генератора запускающих импульсов. | ||
FIRE_IN. | Сигнальный вход для квазиобзвона. | ||
INTN. | Флаг прерывания. | ||
SSN. | Выбор Slave. | ||
SCK. | Частота последовательного интерфейса. | ||
SI. | Вход данных последовательного интерфейса. | ||
SO. | Выход данных последовательного интерфейса. | ||
RSTN. | Вход сброса. | ||
VCC. | Напряжение питания кристалла. | ||
CLK32OUT. | Выход генератора импульсов 32 КГц. | ||
CLK32IN. | Вход генератора импульсов 32 КГц. | ||
SENSET. | Вход датчика измерения температуры. | ||
LOADT. | Выход датчика измерения температуры. | ||
PT4. | Порт 4 измерения температуры. | ||
PT3. | Порт 3 измерения температуры. | ||
GND. | Земля. | ||
VIO. | I/O — напряжение питания шины входа-выхода. | ||
PT2. | Порт 2 измерения температуры. | ||
PT1. | Порт 1 измерения температуры. | ||
EN_STOP2. | Вход разрешения импульса стопа 2. | ||
EN_STOP1. | Вход разрешения импульса стопа 1. | ||
STOP2. | Вход импульса стопа 2. | ||
GND. | Земля. | ||
VCC. | Напряжение питания кристалла. | ||
STOP1. | Вход импульса стопа 1. | ||
START. | Вход импульса старт. | ||
EN_START. | Вход разрешения импульса старт. | ||
GP22 использует внутреннюю задержку распространения сигналов по вентилям для того, чтобы осуществлять измерение временных интервалов. Возможность максимального разрешения строго зависит от максимальной задержки распространения сигнала по вентилям. Задержка на одном вентиле равна 90 пс. Измерительный диапазон ограничен емкостью счетчика:
(18).
Это даёт хорошее разрешение при измерении дальномером (90 пс — время за которое свет проходит 1.35 см). Максимальное расстояние которое может измерить микросхема теоретически составляет 354 метра. Это значение покрывает дальность фотоприёмника.
Схема включения микросхемы приведена на рисунке (Рисунок 15).
Рисунок 15. Схема включения TDC-GP22.
Так как для дальномера необходимо только время-цифровое преобразование, другие функции микросхемы, такие как блок измерения температуры, не были задействованы.
TDC-GP22 обладает 7 конфигурационными регистрами в 32 бита. Старшие 24 бита используются для конфигурации и работают только на запись. Они используются для запуска рабочего режима TDС-GP22. Содержание конфигурационных регистров приведена в приложении (Приложение A).
Чтение данных происходит следующим образом: Как только данные из регистра выхода будут доступны, устанавливается флаг прерывания и пользователь может считывать данные путём посылки команды-кода 10 110 000 со следующими 16-тью циклами тактов. Первый нарастающий фронт SCK осуществляет сброс на выводе INTN.