Микрофоны характеризуются следующими параметрами:

1. Чувствительность микрофона - это отношение напряжения на выходе микрофона к воздействующему на него звуковому давлению при заданной частоте (как правило 1000 Гц), выраженное в милливольтах на паскаль (мВ/Па). Чем больше это значение, тем выше чувствительность микрофона.

2. Номинальный диапазон рабочих частот - диапазон частот, в котором микрофон воспринимает акустические колебания и в котором нормируются его параметры.

3. Неравномерность частотной характеристики - разность между максимальным и минимальным уровнем чувствительности микрофона в номинальном диапазоне частот.

4. Модуль полного электрического сопротивления - нормированное значение выходного или внутреннего электрического сопротивления на частоте 1 кГц.

5. Характеристика направленности - зависимость чувствительности микрофона (в свободном поле на определённой частоте) от угла между осью микрофона и направлением на источник звука.

6. Уровень собственного шума микрофона - выраженное в децибелах отношение эффективного значения напряжения, обусловленного флуктуациями давления в окружающей среде и тепловыми шумами различных сопротивлений в электрической части микрофона, к напряжению, развиваемому микрофоном на нагрузке при давлении 1 Па при воздействии на микрофон полезного сигнала с эффективным давлением 0,1 Па.

Мною выбран микрофон М-101. Он обладает следующими характеристиками:

чувствительность микрофона 1 мВ/Па;

номинальный диапазон рабочих частот 2 Гц - 20 кГц;

неравномерность частотной характеристики 4 дБ;

модуль полного электрического сопротивления 250 Ом;

характеристика направленности - ненаправленная характеристика (НН);

уровень собственного шума микрофона 33 дБ.

Рисунок 23 - Дифференциальная схема включения конденсаторного микрофона

На рисунке 23 приведена схема, объясняющая принцип работы конденсаторного микрофона. Выполненные из электропроводного материала мембрана и электрод разделены изолирующим кольцом и представляют собой конденсатор. Жёстко натянутая мембрана под воздействием звукового давления совершает колебательные движения относительно неподвижного электрода. Конденсатор включен в электрическую цепь последовательно с источником напряжения постоянного тока GB и активным нагрузочным сопротивлением R. При колебаниях мембраны ёмкость конденсатора меняется с частотой воздействующего на мембрану звукового давления. В электрической цепи появляется переменный ток той же частоты и на нагрузочном сопротивлении возникает переменное напряжение, являющееся выходным сигналом микрофона.

При расчете микрофона возникли некоторые трудности, а в частности: как преобразовать уровень шума, заданный в децибелах (дБ) в напряжение (В). Чтобы ответить на этот вопрос сначала поясним, что же такое децибелы и зачем они применяются. Характерной особенностью абсолютных значений звукового давления Р, интенсивности I, акустической мощности W звука является большой динамический диапазон, в пределах которого они могут изменяться. Так, P может изменяться в 10⁷ раз, а I - в 10¹⁴ раз. Поэтому для удобства вычислений принято оценивать звуковое давление не в абсолютных, а в относительных единицах (белах - Б, децибелах - дБ) по отношению к пороговым значениям. Измеренные таким образом величины называются уровнями. Уровень L звукового давления выражается зависимостью L=20lgP/P_0, где P_{0 -} пороговое значение звукового давления (минимальное давление P₀=2*10^-5 Па, которое вызывает едва заметное ощущение звука). Посчитаем минимальное и максимальное значения звукового давления на выходе микрофона, воспользовавшись вышеприведенной формулой и допустимыми значениями уровня шума, которые приведены в техническом задании (Lmin=30 дБ, Lmax=130 дБ):

20lgPmin/P₀ = 30

lgPmin/P₀ = 1,5 отсюда Рmin=64*10^-5 (Па).

20lgPmax/P₀ = 130 отсюда Рmax=64 (Па).

Используя характеристику чувствительности микрофона преобразуем полученные значения давления в напряжение:

Umin= (64*10^-5) * 1=64*10^{-5 (}мВ).

Umax= (64) * 1= 64 (мВ).

В таблице приведены соответствия интенсивности звука (Вт/), звукового давления (Па) и уровней звука (дБ). В результате сравнения, данных, полученных при вычислениях, с табличными данными получим, что они совпадают.

Таблица 1

Характеристики некоторых источников шума.

Шум	Интенсивность I, Вт/м2	Звуковое давление Р, Па	Уровни Ly, дБ
Порог слышимости:	10-12	2*10-5	0
Шорох листвы	10-11	6,3*10-5	10
Тиканье карманных часов	10-10	2*10-4	20
Шепот	10-9	6,3*10-4	30
Разговор:
тихий	10-8	2*10-3	40
обычный	10-7	6,3*10-3	50
Тихая музыка	10-6	2*10-2	60
Звук работающего пылесоса	10-5	6,3*10-2	70
Звон будильника	10-4	2*10-1	80
Звук при работе:
вентиляторной установки	10-3	6,3*10-1	90
турбокомпрессора	10-2	2,0	100
авиационного двигателя	10-1	6,3	110
пневматической дрели	1	2*10	120
Взлет реактивного самолета	10	6,3*10	130
Болевой порог:	102	2*102	140
Взлет ракеты	103

Расчет канала нормализации

1. Расчет разрядности АЦП

где д_доп - допустимая погрешность (по заданию д_доп=2%)

,

но применён будет 10-разрядный АЦП

2. Уровень сигнал - шум на входе системы сбора данных равен:

Примем

3. Допуск резисторов принимаем равный 1%, тогда К_син=0,02

4. Так как амплитуда входного сигнала равна 64 мВ, а уровень входного сигнала АЦП должен достигать 3В, то необходимо усилить сигнал в 47 раз, т.е. К_диф=47

5. Коэффициент ослабления синфазного сигнала будет равным

6. Частота среза фильтра равна

при этом

а , исходя из того, что разрядность двоичного числа 10, равен

=8,0*10^{6 (}69дБ)

П_ПУ (полоса пропускания ПУ), при К_диф=47, равна 150 кГц

Выбираем частоту среза 30 Гц

7. Частота дискретизации АЦП. Так как фильтр второго порядка, то

,

Измерительный усилитель

В качестве усилителя мною выбрана схему с тремя ОУ. В этой схеме используются высокие входные сопротивления неинвертирующих входов, благодаря чему разница внутренних сопротивлений источников сигнала может достигать 1 кОм без заметного понижения КОСС. В данной схеме коэффициент усиления синфазного сигнала каждого входного ОУ равен единице при любой величине , а выходного разностного усилителя зависит от точности подбора резисторов. Поэтому при одинаковых ОУ благодаря распределению между входным и разностным каскадами схема на трех ОУ обеспечивает по сравнению со схемой на одном ОУ больший коэффициент ослабления синфазного сигнала.

Рисунок 24 - Схема измерительного усилителя на трех ОУ

Как видно из рисунка 24, напряжение на резисторе R₁ составляет U₁ - U₂. Отсюда следует, что

Эта разность преобразуется дифференциальным усилителем на ОУ3 в напряжение U_вых относительно земли.

Обычно выбирается R₂ = R₃ и R₄ = R₅ = R₆ = R₇. В таком случае дифференциальный коэффициент усиления

Коэффициент усиления синфазного сигнала (из-за разбаланса резисторов):

Коэффициент усиления синфазного сигнала (из-за конечного значения Косс ОУ3):

К_СФ2 = 1/Косс_ОУ3

Расчет усилителя

Так как требуемое входное напряжение АЦП равно 3В, а максимальный входной сигнал равен 64 мВ, необходимо получить коэффициент усиления измерительного усилителя равным 47.

Рисунок 25

;

Для данного усилителя имеем соотношения:

;

;

;

В представленной схеме будем использовать прецизионный операционный усилитель AD8031.

Подбор и расчет фильтров. Реализация фильтров на операционных усилителях

С ростом порядка фильтра его фильтрующие свойства улучшаются. На одном ОУ достаточно просто реализуется фильтр второго порядка. Для реализации фильтров нижних частот, высших частот и полосовых фильтров широкое применение нашла схема фильтра второго порядка Саллена-Ки. На рисунке 26 приведен ее вариант для ФНЧ. Отрицательная обратная связь, сформированная с помощью делителя напряжения R₃, (a - 1) R₃, обеспечивает коэффициент усиления, равный a. Положительная обратная связь обусловлена наличием конденсатора С₂. Передаточная функция фильтра имеет вид:

.

Рисунок 26 - Активный фильтр нижних частот второго порядка

Расчет схемы существенно упрощается, если с самого начала задать некоторые дополнительные условия. Можно выбрать коэффициент усиления a = 1. Тогда (a - 1) R₃ = 0, и резистивный делитель напряжения в цепи отрицательной обратной связи можно исключить. ОУ оказывается включенным по схеме неинвертирующего повторителя. В простейшем случае он может быть даже заменен эмиттерным повторителем на составном транзисторе. При a = 1 передаточная функция фильтра принимает вид:

.

Считая, что емкости конденсаторов С₁ и С₂ выбраны, получим для заданных значений а₁ и b₁

K₀ = 1,.

Чтобы значения R₁ и R₂ были действительными, должно выполняться условие

.

Расчеты можно упростить, положив R₁ = R₂ = R и С₁ = С₂ = С. В этом случае для реализации фильтров различного типа необходимо изменять значение коэффициента a. Передаточная функция фильтра будет иметь вид

.

Отсюда получим

,

.

Из последнего соотношения видно, что коэффициент определяет добротность полюсов и не влияет на частоту среза. Величина в этом случае определяет тип фильтра.

Поменяв местами сопротивления и конденсаторы, получим фильтр верхних частот (рисунок 27). Его передаточная функция имеет вид:

Рисунок 27 - Активный фильтр верхних частот второго порядка

Для упрощения расчетов положим a = 1 и С₁ = С₂ =С. При этом получим следующие формулы:

K_беск = 1, R₁ = 2/w_cCa₁, R₂ =a₁/2w_cCb₁.

Если АЧХ фильтра второго порядка оказывается недостаточно крутой, следует применять фильтр более высокого порядка. Для этого последовательно соединяют звенья, представляющие собой фильтры первого и второго порядка. В этом случае АЧХ звеньев фильтра перемножаются (в логарифмическом масштабе - складываются). Однако следует иметь в виду, что последовательное соединение, например, двух фильтров Баттерворта второго порядка, не приведет к получению фильтра Баттерворта четвертого порядка. Результирующий фильтр будет иметь другую частоту среза и другую частотную характеристику. Поэтому необходимо задавать такие коэффициенты звеньев фильтра, чтобы результат перемножения их частотных характеристик соответствовал желаемому типу фильтра.

Полосовой фильтр второго порядка можно реализовать на основе схемы Саллена-Ки, как это показано на рисунке 28. Передаточная функция фильтра имеет вид:

.

Рисунок 28 - Схема полосового фильтра второго порядка

Приравнивая коэффициенты этого выражения к коэффициентам передаточной функции (18), получим формулы для расчета параметров фильтра:

f_p = 1/2pRC; K_p =?a/ (3 - ?a); Q = 1/ (3 - ?a).

Недостаток схемы состоит в том, что коэффициент усиления на резонансной частоте K_p и добротность Q не являются независимыми друг от друга. Достоинство схемы - ее добротность изменяется в зависимости от a, тогда как резонансная частота от коэффициента a не зависит.

Расчет ФНЧ

Рисунок 29 - Фильтр низких частот

Для выбранного ФНЧ имеем следующие соотношения:

;;;

;;;;

Расчет режекторного фильтра

Для подавления фона с частотой сети нередко используют Т-образные RC-мосты. На рисунке 31 приведена схема режекторного фильтра, имеющего повышенное входное сопротивление и регулируемую резистором R₁₇ добротность (Qmin=0,3; Qmax=30), что позволяет для конкретного звукового материала установить оптимальный компромисс между подавлением нежелательных и искажением полезных составляющих сигнала.

При условии R₁₄=R₁₆=2R₁₅ и C₅=C₇=C₆/2 квазирезонансная частота фильтра определяется соотношением

.

Рисунок 31 - Режекторный фильтр

Необходимо =50 Гц. Тогда при R₁₄ = 10 (кОм), получаем

С₅ = 320 (нФ);

R₁₄=R₁₆=2R₁₅=10 (кОм), R₁₅=5 (кОм);

C₅=C₇=C₆/2 =320 (нФ), C₃=640 (нФ).

Расчет ФВЧ

Рисунок 30 - Фильтр высоких частот

Для выбранного ФВЧ имеем следующие соотношения:

Детектор амплитудного значения

Выпрямители выполняются по 4 основным схемам: однополупериодной, двухполупериодной с нулевой точкой (или просто - двухполупериодной), двухполупериодной мостовой (или просто - мостовой, реже называется как “схема Герца”), и схема удвоения (умножения) напряжения (схема Латура).

В этом курсовом проекте используется схема однополупериодного выпрямителя, поскольку данный выпрямитель является наиболее дешевым и вполне удовлетворяет поставленной задаче. При проектировании таких схем следует выбирать следующие элементы:

С=0.5…0.05 мкФ.

R=50…100 кОм.

Рисунок 32

Где: P - коэффициент пульсаций на выходе выпрямителя;

- напряжение постоянного тока выпрямителя;

- среднее значение выпрямленного тока;

Зададим сопротивление нагрузки: ;

Зададим коэффициент пульсации: Р=0,1%;

Вычислим: ; .

Исходя из полученных данных найдем значение емкости конденсатора:

Описание микроконтроллера

PIC18F4550 - микроконтроллер со встроенной Flash-памятью и полноскоростным USB-интерфейсом для экономичных и взаимосвязанных применений. Три последовательных порта - FS-USB (12 Мбит/сек), I2C, SPI (до 10 Мбит/сек), и асинхронный последовательный порт EUSART. Микросхема содержит 13-канальный 10-разрядный АЦП, два аналоговых компаратора, два 10-разрядных контроллера ШИМ, три 16-разрядных и один 8-разрядный таймер, сторожевой таймер, детектор напряжения и схему сброса по провалам питания. Модуль USB полностью интегрирован с ядром микроконтроллера, что позволило добиться максимальной пропускной способности при меньшей загрузке процессора. Производительность PIC18F4550 достигает 12 MIPS. В основе микроконтроллера лежит технология Enhanced FLASH (1 000 000 циклов перезаписи, 40 лет гарантированного хранения), что позволяет использовать их в устройствах, эксплуатируемых в жестких условиях и требующих периодического обмена информацией с ПК. Отличительные особенности: Особенности USB порта:

стандарт USB 2.0;

режимы Low Speed (1,5 Мбит/сек) и Full Speed (12 Мбит/сек);

поддерживает до 32 оконечных устройств (16 двунаправленных);

1 КБ ОЗУ для USB;

встроенный USB трансивер со стабилизатором напряжения;

SPP порт для потоковой передачи данных;

Управление питанием:

три режима энергопотребления: Run, Idle (0,1 мкА), Sleep (0,1 мкА);

генератор Timer1: 1,1 мкА (32 кГц, 2 В);

сторожевой таймер: 2,1 мкА;

Гибкая структура генератора:

4 режима кварцевого генератора с петлей ФАПЧ для USB,;

возможность внешнего тактирования до 48 МГц;

Блок внутреннего генератора:

8 выбираемых частот от 31 кГц до 8 МГц;

регулируемая компенсация дрейфа частоты;

второй генератор, использующий Timer1 на 32 кГц;

двойное тактирование позволяет работать микроконтроллеру и блоку USB на разных частотах,

монитор срыва генерации,

отключение при останове любого генератора;

ЖК-дисплей

Жидкокристаллический модуль MT-10S1 состоит из БИС контроллера управления и ЖК панели. Модуль выпускается со светодиодной подсветкой. Внешний вид приведен на рисунке 33. Модуль позволяет отображать 1 строку из 10 символов. Символы отображаются в матрице 5х8 точек. Между символами имеются интервалы шириной в одну отображаемую точку.

Каждому отображаемому на ЖКИ символу соответствует его код в ячейке ОЗУ модуля. Модуль содержит два вида памяти - кодов отображаемых символов и пользовательского знакогенератора, а также логику для управления ЖК панелью.

Рисунок 33 - Внешний вид ЖК-модуля

Модуль позволяет:

модуль имеет программно-переключаемые две страницы встроенного знакогенератора (алфавиты: русский, украинский, белорусский, казахский и английский).

работать как по 8-ми, так и по 4-х битной шине данных (задается при инициализации);

принимать команды с шины данных;

записывать данные в ОЗУ с шины данных;

читать данные из ОЗУ на шину данных;

читать статус состояния на шину данных;

запоминать до 8-ми изображений символов, задаваемых пользователем;

выводить мигающий (или не мигающий) курсор двух типов;

управлять подсветкой.

Это наиболее простой и дешёвый ЖК - модуль, производимый в России.

Выбор элементной базы

Исходя из расчетов устройства, необходим операционный усилитель с полосой пропускания 150 кГц, имеющий малое напряжение смещения, высокий коэффициент усиления и коэффициент ослабления синфазного сигнала. Данным условиям соответствует прецизионный операционный усилитель AD8031. AD8031 - одноканальные быстродействующие операционные усилители производства Analog Devices. Имеют полосу пропускания 80 МГц, скорость нарастания выходного напряжения 30 В/мкс и время установления 125 нс. Эти характеристики позволяют получить потери мощности не более 4 мВт при питании 5 В. Эти ОУ имеют выходной сигнал с размахом, равным напряжению питания (rail-to-rail) и рассчитаны на напряжение питания +2.7В, +5В и ±5В. Диапазон входного напряжения до 500 мВ. Выходной перепад напряжения 20 мВ обеспечивает максимальный выходной динамический диапазон.

В качестве резисторов используется прецизионные резисторы из серии С2 - 1. Данные резисторы предназначены для работы в высокоточных электрических цепях постоянного, переменного и импульсного тока в качестве элементов навесного монтажа.

Конденсаторы выберем из серии К10 - 17 - 4.

USB интерфейс

Шина USB (Universal Serial Bus - универсальная последовательная шина) появилась по компьютерным меркам довольно давно - версия первого утвержденного варианта стандарта появилась 15 января 1996 года. Разработка стандарта была инициирована весьма авторитетными фирмами - Intel, DEC, IBM, NEC, Northen Telecom и Compaq.

Основная цель стандарта, поставленная перед его разработчиками - создать реальную возможность пользователям работать в режиме Plug&Play с периферийными устройствами. Это означает, что должно быть предусмотрено подключение устройства к работающему компьютеру, автоматическое распознавание его немедленно после подключения и последующей установки соответствующих драйверов. Кроме этого, желательно питание маломощных устройств подавать с самой шины. Скорость шины должна быть достаточной для подавляющего большинства периферийных устройств. Попутно решается историческая проблема нехватки ресурсов на внутренних шинах IBM PC совместимого компьютера - контроллер USB занимает только одно прерывание независимо от количества подключенных к шине устройств.

Расчёт погрешности

Как следует из задания, погрешность проектируемого прибора не должна превышать 2% от максимального значения измеряемой величины.

Нормирующий усилитель обладает следующими погрешностями: погрешность из-за наличия напряжения смещения; погрешность, вызываемая током сдвига; погрешность, возникающая из-за конечного значения коэффициента ослабления синфазного сигнала; погрешность из-за рассогласования сопротивлений.

Технические характеристики усилителей взяты из технической документации. Погрешность, вызванная наличием напряжения смещения усилителя: Д_см = 6 мВ.

Погрешность, вызванная температурным дрейфом смещения нуля:

Д_тд = 5мкВ/єС*25 єС = 125 мкВ

Смещение нуля на выходе, обусловленное разностью входных токов:

Д_сд = I_сд · R6 · K_u

I_сд=0.6нА - ток сдвига операционного усилителя, так как ток сдвига очень незначителен, то погрешность от него мы учитывать не будем.

Смещение нуля на выходе, обусловленное температурным дрейфом разности входных токов:

Д_тдт = ДI_др · R6 · K_u ·Дt

ДI_др = 1 мкА/ єС - дрейф разности входных токов, так как данная величина очень мала, то погрешностью можно пренебречь.

Погрешность, возникающая из-за конечного значения коэффициента ослабления синфазного сигнала - U_косс рассчитывается по формуле:

Д_косс = U_{сф мах} · К_сф

Где, U_{сф мах} = 0,5 В - Максимальное синфазное напряжение

К_сф - коэффициент усиления синфазного сигнала.

К_сф = 1/К_косс

К_косс = 10000В/мВ-коэффициент ослабления синфазного сигнала

К_сф = 0,0001

Д_косс = 0,5 · 0,0001 = 0,05 мкВ

Суммарная погрешность нормирующего усилителя рассчитывается по формуле:

Погрешность от аналого-цифрового преобразователя:

Максимальную относительную погрешность АЦП (у_ацп) можно рассчитать по следующей формуле:

,

где n - разрядность АЦП; Д_ацп - суммарная абсолютная погрешность АЦП. Основная погрешность АЦП включает следующие составляющие:

,

где _инт - интегральная нелинейность,

_{диф -} погрешность дифференциальной нелинейности,

Значения этих погрешностей можно найти в технической документации.

_инт= ±0,5;

_диф= ±1.

Итоговая погрешность, которую вносит АЦП:

Погрешность датчика:

Первичный преобразователь также вносит погрешность. Инструментальная погрешность датчика составляет 0,005 В.

Общая погрешность устройства:

Суммарная погрешность, таким образом, будет складываться из погрешности аналоговой части схемы и погрешности АЦП. Что составляет:

.

Следовательно, прибор выполняет требуемую точность 0,8%<2%.

Конструкторско-технологический раздел

Расчет максимального количества ИС на печатной плате при одностороннем размещении:

где - число элементов в одном ряду; - количество рядов элементов;

, - размеры печатной платы; , - размеры между крайними выводами ИС по осям x, y; , - шаги установки корпусов по осям x, y; - краевое поле для элементов внешней коммутации; - краевое поле для элементов контроля; - краевое поле по оси x.

Предположительно

=

= 10 мм

= 10 мм

Тогда мм

мм

По ОСТ4 ГО.010.009 примем размер печатной платы равным: 170Ч130.

Выбор и обоснование материалов

В качестве материала для корпуса прибора выбрана пластмасса. Пластическими массами (пластмассами) обычно называют неметаллические материалы, перерабатываемые в изделия методами пластической деформации (прессование, экструзия, литье под давлением и т.д.), обладающие пластическими свойствами в условиях переработки и не обладающие этими свойствами в условиях эксплуатации. Таким образом, при обычных температурах пластмассы представляют собой твердые, упругие тела. Значение пластмасс в современной жизни трудно переоценить. Высокая прочность, устойчивость к износу и долговечность делают их одним из самых современных и распространенных материалов в некоторых отраслях промышленности. Например, в приборостроении - являются ценным конструкционным и электротехническим материалом. Они легкие, хорошо противостоят коррозии, имеют низкий коэффициент трения, обладают повышенной износостойкостью, хорошими оптическими и изоляционными свойствами.

В качестве материала печатной платы выбран текстолит. Текстолит - хороший диэлектрик, стоек к действию слабых кислот и щелочей, имеет низкий коэффициент трения (0,02 со смазкой и 0,32 без смазки), небольшую плотность (1,3 - 1,4 см), легко поддается механической обработке (фрезерование, распиловка, сверление, штамповка, шлифование, строгание). Текстолит сохраняет все свои эксплуатационные свойства при температуре от - 40 до +105єС. Кроме всего прочего, текстолит прост в механической обработке и поддается сверлению, фрезерованию, штамповке или шлифованию на любых токарных, сверлильных и других металлорежущих станках.

Питание устройства

Питание портативного шумомера будет осуществляться с помощью 4-х литиевых элемента типа АА (батареек) с напряжением питания 1,5 В. Литиевые элементы питания обладают очень большим сроком хранения, высокой плотностью энергии и сохраняют работоспособность в большом диапазоне температур, поскольку не содержат воды. В их состав входит литиевый катод, органический электролит и анод из различных материалов, так как литий имеет отрицательный наивысший потенциал по отношению к остальным металлам - следовательно, имеет наибольшее номинальное напряжение при минимальных размерах.

Батарейки будут давать питание +6В, это напряжение питания при прохождении через делитель напряжения преобразуется в +5 В. От такого напряжения питаются все элементы прибора: микрофон, ОУ, микроконтроллер и индикатор.

Разработка программы и алгоритма

Программа будет реализована через следующий алгоритм.

Рисунок 35 - Алгоритм работы шумомера

В самом начале происходит обнуление регистров микроконтроллера, инициализация данных и другие действия подготовки микроконтроллера. Затем, если кнопка управления шумомером нажата, то прибор начнёт работу. Если же нет, то он будет находится в состоянии ожидания. Когда сигнал поступает на АЦП, то начинается его обработка. После чего данные считываются из АЦП. Если после этого кнопка снова нажата, то измерения будут производится снова. Если кнопка не нажата, произойдёт вывод результатов на ЖК-дисплей. Если после этого повторно нажать кнопку управления, то измерения будут повторены. Результаты измерения сохраняются в памяти микроконтроллера. Их "извлечение" можно осуществить с помощью USB интерфейса.

Программа

Программа осуществляет настройку АЦП микроконтроллера и применение канала RB5.

processor18f4550

#include <plib. h> // заголовок для всей переферии pic18

#include p18f4550. inc // подключение библиотеки микроконтроллера pic18f4550

// Установка конфигурации PIC18F4550

// SYSCLK = 20 MHz частота 20 МГц

// WDT OFF сторожевой таймер отключить

#pragma config FPLLMUL = MUL_20, FWDTEN = OFF

unsigned int chan_5; // хранит результат АЦП считаный из канала RB5

unsigned int offset; // смещение на свободный буфер АЦП

// включить АЦП OpenADC10 | результат в int | режим работы auto | включить автозапуск АЦП

#define PARAM1 ADC_MODULE_ON | ADC_FORMAT_INTG | ADC_CLK_AUTO | ADC_AUTO_SAMPLING_ON

// Включить такт АЦП | установить время выборки

#define PARAM3 ADC_CONV_CLK_INTERNAL_RC | ADC_SAMPLE_TIME_15

#define PARAM4 SKIP_SCAN_ALL // не сканировать каналы АЦП

// RB5 аналоговый вход

#define PARAM5 ENABLE_RB5

int main (void)

{

// Макрос включает PIC18F4550 на частоту 20 МГц (макс.48 МГц)

SYSTEMConfigPerformance (62000000L);

CloseADC10 (); // Выключить АЦП перед конфигурацией

// Результаты АЦП будут хранится в переменных chan_5

while (1)

{

chan_5 = ReadADC10 (offset); // считать результат RB5 из буфера АЦП

}

return 0;

}

end

Заключение

В результате проделанной работы было спроектировано устройство для измерения шума - шумомер - с требуемой точностью. Данное устройство полностью удовлетворяет требованиям технического задания. В работе были использованы разработки фирмы Microchip как наиболее подходящие по своим качественным и ценовым характеристикам. Представлена программа на языка Assembler для микроконтроллера.

Общая погрешность шумомера составляет 0,8%, что удовлетворяет поставленным задачам по точности.

Спроектированное устройство является функционально законченным модулем и может использоваться в лабораторных условиях, как самостоятельный прибор.

Список использованных источников

1. "Приборы и системы для измерения вибрации, шума и удара" книги 1,2 под ред.В. В. Клюева М. "Машиностроение" 1978 г.

2. "Основы радиоэлектроники" Е.И. Манаев М. "Радио и связь" 1990 г.

3. "Приборы и средства автоматизации" "Информприбор" М. 1991 г. часть 5

4. "Приборы и средства автоматизации" "Информприбор" М. 1989 г. часть 5

5. "Датчики систем измерения, контроля и управления" Пенза 1992 г.

6. Конденсаторные микрофоны и микрофонные предусилители. Руководство по теории и эксплуатации. Брюль и Къер 1976 г.

7.П. Гарет. Аналоговые устройства для микропроцессоров и мини ЭВМ. Издательство Москва "Мир" 1981 г.

8.Д. Джонсон, Дж. Джонсон, Г. Мур. Справочник по активным фильтрам. Москва, Энергоатомиздат 1983 г.

9. И.Н. Сидоров, А. А Димитров. МРБ. Микрофоны и телефоны. Москва "Радио и связь" 1974 г.

10.М. М. Эфрусси. Микрофоны и их применение. Москва "Энергия " 1974 г.

11.И. И. Четверткова, В.М. Терехова. Резисторы. Справочник. Москва "Радио и связь" 1991 г.

12.П. Хоровиц, У. Хилл Искусство схемотехники, изд.М. "Мир" 1998 г.

13. А.В. Евстифеев, Микроконтроллеры семейства Tiny и Mega фирмы "Atmel", "Додэка-XXI", М., 2004 г.

Размещено на Allbest.ru