Обгрунтування вибору елементної бази, Розрахунок потужності споживання схеми - Мікроконтролерний вимірювач ємності конденсаторів

AT90S2313 - економічний 8 бітовий КМОН-мікроконтролер, побудований з використанням розширеної RISC архітектури AVR. Виконуючи по одній команді за період тактової частоти, AT90S2313 має продуктивність близько 1 MIPS на 1 Мгц, що дозволяє розробникам створювати системи оптимальні за швидкості і споживаною потужністю.

В основі ядра AVR лежить розширена RISC архітектура, об'єднуюча розвинений набір команд і 32 регістри загального призначення. Всі 32 регістри безпосередньо підключені до арифметико-логічного пристрою (АЛП), що дає доступ до будь-яких двох регістрів за один машинний цикл.

Подібна архітектура забезпечує десятиразовий виграш в ефективності коду в порівнянні з традиційними CISC мікроконтролерами.

Табл.3.1 Основні характеристики МК AT90S2313

Кількість команд

120

FLASH-пам'ять програм, Кбайт

2

EEPROM-пам'ять, байт

128

Оперативна пам'ять, байт

128

Тактова частота, МГц

1...16

Кількість ліній вводу-виводу

15

Аналоговий компаратор

+

8-розрядний таймер/лічильник

+

16-розрядний таймер/лічильник

+

Широтно імпульсний модулятор (ШІМ)

-

UART

+

Послідовний інтерфейс SPI

-

Сторожовий таймер

+

Кількість виводів

20

АT90S2313 пропонує наступні можливості: 2кБ завантажуваної флеш-пам'яті; 128 байт EEPROM; 15 ліній введення-виведення загального призначення; 32 робочих регістри; таймери/лічильники, що настроюються, з режимом збігу;

Структурна схема мікроконтролера AT90S2313 зображена на рис.3.4 Його характерні риси:

    - 2 порти вводу/виводу: В (8-розрядний) і D (7-розрядний); - вбудований тактовий кварцовий генератор; - 16-розрядний таймер/лічильник (Таймер Т1); - аналоговий компаратор; - універсальний асинхронний приймач-передавач - UART.

Ядро мікроконтролерів AVR виконано за вдосконаленою RISC (enhanced RISC) архітектура, в котрій використовується ряд рішень, направлений на підвищення швидкодії мікроконтролерів.

Арифметико-логічний пристрій (АЛП), виконуються всі обчислення, безпосередньо підключені до 32 робочих регістрів, об'єднаних в регістровий фйл. Завдяки цьому АЛП виконує одну операцію (читання вмісту регістрів, виконання операцій і запис результату обратно в регістровий фйл) за один машинний цикл.

структура мк ат90s2313 [4]

Рис.3.4 Структура МК АТ90S2313 [4]

В мікроконтролерах AVR практично всі команди (за виключенням команд, у котрих одним із операндів є 16-розрядна адреса) займає одну комірку пам'яті програм.

Мікроконтролери AVR побудовані за Гарвардською архітектурою, котра характерна окремою пам'яттю програм і даних, кожна із котрих має власні шини доступу до них. Така організація дозволяє одночасно працювати як з пам'яттю програм, так і з пам'яттю даних. Розділення шин доступу дозволяє використовувати для кожного типу пам'яті шини даних різної розрядності, а також реалізовувати конвеєризації. Конвеєризації заклечається в тому, що під час виконання текучої команди виконується вибірка із пам'яті і дешифрації коду. На відміну від RISC-мікроконтролерів друдих фірм, в мікроконтролерах AVR використовується 2-рівневий конвеєр, а тривалість машинного циклу складає всього один період коливань кварцового резонатора. У результаті вони забезпечує ту ж продуктивність, що і RISC-мікроконтролери інших фірм, при більш низькій тактової частоті.

Табл.3.2 Опис виводів МК AT90S2313

Позначення

Номер виводу

Тип виводу

Опис

XTAL1

5

I

Вхід інвертора генератора у вхід зовнішього тактового сигнала

XTAL2

4

O

Вихід інвертора генератора

RESET*

1

I

Вхід скиду. При утриманні на вході НИЗЬКОГО рівня впродовж 50 нс виконується скид пристрою

Порт В, 8-розрядний двонаправлений порт вводу/виводу із внутрішнімі підтягуючими резисторами

PB0 (AIN0)

12

I/O

В0 (Додатній вхід компаратора)

PB1(AINI)

13

I/O

В1 (Від'ємний вхід компаратора)

PB2

14

I/O

В2

PB3(OC1)

15

I/O

В3 (Вихід таймера/лічильника Т1(режими порівняння, ШІМ))

PB4

16

I/O

В4

PB5(MOSI)

17

I/O

В5 (Вхід даних при послідовному програмуванні (SPI))

PB6 (MISO)

18

I/O

В6 (Вихід даних при послідовному програмуванні (SPI))

PB7(SCK)

19

I/O

В7 (Вхід тактового сигналу при послідовному програмуванні (SPI)

Порт D. 7-розрядний двонаправлений порт вводу/виводу із внутрішніми підтягуючими резисторами

PD0 (RXT)

2

I/O

D0 (Вхід UART)

PD1 (TXT)

3

I/O

D1 (Вихід UART )

PD2 (INT0)

6

I/O

D2 (Вхід зовнішнього переривання)

PD3 (INT1)

7

I/O

D3 (Вхід зовнішнього переривання)

PD4 (T0)

8

I/O

D4 (Вхід зовнішнього тактового сигналу таймера/лічильника Т0)

PD5 (T1)

9

I/O

D5 (Вхід зовнішнього тактового сигналу таймера/лічильника Т1)

PD6 (ICP)

11

I/O

D6 (Вхід захоплення таймера/лічильника Т1 (режиму захоплення))

GND

10

P

Загальний вивід

Vcc

20

P

Вивід джерела живлення

КР1407УД2А - представляє собою мікросхему програмованого широкополосного операційного підсилювача із пониженим рівнем надлишкових шумів. Призначені для застосування в якості повторювача, низьковольтного звукового генератора і у мікроамперметрі. Діапазон струмів управління 0,1 мкА...1 мА. Вміщує 36 інтегральних елементів. Корпус типу 301.8-2, маса не більше 1,5 г, 2101.8-1, маса не більше 1 г.

Електричні параметри:

Номінальна напруга живлення ± 6 В ±10%

Максимальна вихідна напруга ? (РUП, НОМР-2) В

Напруга зміщення 0: ? 3 мВ

Струм споживання ? 100 мкА

Вхідний струм ? 150 нА

Різниця вхідних струмів ? 50 нА

Коефіцієнт підсилення напруги ? 5 .104

Нормована напруга шуму ? 15 нВ/vГц

Максимальна швидкість збільшення вихідної напруги ? 0,5 В/ мкс

Частота одиничного підсилення ? 3 МГц

Коефіцієнт послаблення синфазних вхідних напруг ? 70 дБ

Гранично допустимі режими експлуатації:

Напруга живлення ± 10,8...±13,2 В

Максимальні синфазні вхідні напруги ± 5 В

Максимальна вхідна напруга 1 В

Мінімальний опір навантаженню 2 кОм

Температура навколишнього середовища - 60...+85°С

електрична принципова схема к1407уд2

Рис.3.5 Електрична принципова схема К1407УД2

Призначення виводів: 1- корекція (баланс); 2- вхід (-); 2- вхід (+); напруга живлення (-UЖ); 5- корекція (баланс); 6 - вихід; 7 - напруга живлення (UЖ); 8- струм управління.

Розрахунок потужності споживання схеми

Розрахунок потужності виконуємо виходячи з типових струмів споживання окремих ІМС.

Таблиця 3.2. Струми споживання елементів

Елемент

Струм споживання, мА

Кількість

Загальний струм споживання, мА

DA1

40

1

40

DA2

20

1

20

DD1

5

1

5

Підсумовуючи струми всіх елементів одержуємо струм споживання

I = 65 мА?0,065 А (3.1)

При напрузі живлення UЖ=5 В одержуємо потужність пристрою :

P=I*U= 0,325 (Вт), (3.2)

Що відповідає, технічним вимогам на пристрій.

Похожие статьи




Обгрунтування вибору елементної бази, Розрахунок потужності споживання схеми - Мікроконтролерний вимірювач ємності конденсаторів

Предыдущая | Следующая