Download miễn phí Khóa luận Đo với cảm biến áp suất MPX2300D của Motorola
MỤC LỤC
Mở Đầu . . . . 1
Chương 1. Bộ Khuếch Đại Lock In . . . 2
1.1. Tổng quan về bộ khuyếch đại lock in . . . 2
1.1.1. Giới thiệu . . . . 2
1.1.2. Khái niệm “lock in amplifier” . . . 6
1.1.3. Cấu trúc chung của bộ khuyếch đại lock in . . 6
1.2. Bộ khuyếch đại lock in tương tự (Analog Lock-In Amplifiers) . 7
1.3. Bộ khuyếch đại lock in số (Digital Lock-In Amplifiers) . . 9
Chương 2. Vi Điều Khiển DsPic30F4011 . . . 11
2.1. Giới thiệu chung về họ vi điều khiển Dspic . . 11
2.2. Đặc điểm chung của vi điều khiển dsPic30F4011 . . 11
2.2.1. Khối xử lý trung tâm CPU . . . 11
2.2.2. Bộ chuyển đổi tương tự số ADC . . . 12
2.2.3. Các cổng vào ra I/O Port và các ngoại vi . . 12
2.2.4. Bộ xử lý tín hiệu số . . . 12
2.2.5. Một số đặc điểm khác . . . 13
2.3. Cấu trúc của vi điều khiển dsPic30F4011 . . 13
2.3.1. Khối xử lý trung tâm CPU . . . 13
2.3.2. Khối tạo địa chỉ AGU . . . 17
2.3.2.1. Chế độ địa chỉ lệnh . . . 17
2.3.2.2. Chế độ đảo bit địa chỉ . . . 19
2.3.3. Tổ chức bộ nhớ và bộ nhớ chương trình . . 20
2.3.3.1. Không gian địa chỉ chương trình. . 20
2.3.3.2. Truy xuất dữ liệu từ bộ nhớ chương trình sử dụng các lệnh bảng . 21
2.3.3.3. Truy xuất dữ liệu từ bộ nhớ chương trình sử dụng không gian chương trình . . . . 21
2.3.4. Các cổng vào ra I/O Port . . . 23
2.3.5. Ngắt và cơ chế ngắt . . . 25
2.3.6. Các bộ định thời . . . 27
2.3.7. Bộ chuyển đổi tương tự số ADC . . . 30
2.3.7.1. Bộ đệm kết quả biến đổi A/D . . . 30
2.3.7.2. Các bước thực hiện biến đổi A/D . . 30
Chương 3. Thực Nghiệm . . . 33
3.1. Phần Cứng . . . . 33
3.1.1. Các khối nguồn . . . 34
3.1.2. Khối các bộ lọc thông thấp . . . 35
3.1.3. Khối biến đổi DAC . . . 36
3.1.3.1. Hoạt động của DAC và tính chất của nó . . 36
3.1.3.2. Các tham số của bộ chuyển đổi DA . . 38
3.1.3.3. Các mạch DAC điển hình . . . 39
3.1.3.4. Ghép nối ADC với vi điều khiển . . 41
3.1.3.5. Bộ biến đổi DAC sử dụng trong khóa luận . . 41
3.1.4. Khối khuyếch đại tín hiệu vào . . . 43
3.1.4.1. Tìm hiểu về một số mạch khuyếch đại thuật toán và tính chất của nó . 43
3.1.4.2. Bộ khuyếch đại sử dụng trong khóa luận (AD620) . . 47
3.1.5. Khối LCD . . . . 48
3.1.6. Khối xử lý trung tâm . . . 49
3.2. Phần Mềm . . . . 49
3.3. Các kết quả thực nghiệm . . . 51
3.3.1. Mạch khuyếch đại lock-in đã chế tạo và tín hiệu vào ra lock in . 51
3.3.2.Thử nghiệm bộ khuyếch đại lock-in với cảm biến áp suất MPX2300D . 55
3.3.2.1. Cảm biến áp suất MPX2300D . . . 55
3.3.2.2. Kết quả thí nghiệm . . . 56
Kết Luận . . . . 59
Phụ Lục . . . . 60
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
hĩa thấp nhất luôn bằng 0, còn bít ý nghĩa cao nhất thì được bỏ qua trong suốt quá trìnhthực hiện chương trình bình thường, chỉ trừ khi thực hiện các lệnh đặc biệt. Do đó, bộ
đếm chương trình có thể định địa chỉ lên tới 4 triệu từ lệnh của không gian bộ nhớ chương
trình được sử dụng.
Thiết bị dsPIC30F chứa 16 thanh ghi làm việc 16-bit. Mỗi thanh ghi làm việc có thể
có thể làm việc với vai trò như dữ liệu, địa chỉ hay thanh ghi địa chỉ offset. Thanh ghi
thứ 16 (W15) hoạt động như là con trỏ ngăn xếp mềm cho hoạt động ngắt và gọi ngắt.
Các chỉ lệnh của dsPIC30F gồm 2 lớp: Lớp MCU và Lớp DSP của lệnh. Hai lớp này
được kết hợp đồng nhất với nhau trong kiến trúc và thực hiện từ một khối thực hiện đơn.
ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội Khóa Luận Tốt Nghiệp
Sinh Viên : Lê Trần Triệu Tuấn 14
Các chỉ lệnh bao gồm nhiều chế độ địa chỉ và được chế tạo nhằm tương thích với trình
biên dịch ngôn ngữ C.
Không gian dữ liệu có thể được địa chỉ hoá thành 32K words hay 64 Kbytes và
được chia làm hai khối, được gọi là bộ nhớ dữ liệu X và bộ nhớ dữ liệu Y. Mỗi khối đều
có khối tạo địa chỉ - AGU (Adress Generator Unit) riêng biệt của nó. Tất cả các lệnh hoạt
động đơn độc chỉ qua bộ nhớ X, và khối AGU – quy định sự xuất hiện của một vùng dữ
liệu thống nhất. Lớp thanh chứa phép nhân (Multiply-Accumulate) – MAC của lệnh DSP
hoạt động thông qua cả hai khối AGU của bộ nhớ X và Y, nó chia địa chỉ dữ liệu thành
hai phần. Mỗi từ dữ liệu gồm 2-bytes, và tất cả các lệnh có thể định địa chỉ dữ liệu theo
bytes hay words (từ).
Có hai cách để truy xuất dữ liệu trong bộ nhớ chương trình đó là:
- 32 Kbytes cao của vùng nhớ dữ liệu có thể được sắp xếp trong nửa thấp của
không gian chương trình tại biên của 16K từ chương trình bất kỳ, được định nghĩa
bởi thanh ghi PSVPAG 8-bit (Program Space Visibility Page). Do đó các lệnh có thể
truy cập không gian chương trình như không gian dữ liệu, nhưng có một giới hạn là
nó cần thêm một chu kỳ lệnh nữa. Chỉ có 16 bít thấp của mỗi từ lệnh có thể sử dụng
cách truy cập này.
- Truy cập trực tiếp không tuyến tính của các trang 32K từ nằm trong không gian
chương trình cũng có thể sử dụng các thanh ghi làm việc, thông qua bảng lệnh đọc
và ghi. Bảng lệnh đọc và ghi có thể được sử dụng để truy cập cả 24 bit của một từ
lệnh.
Khối X AGU (khối AGU của bộ nhớ X) cũng hỗ trợ việc đảo bit địa chỉ trên địa chỉ
đích kết quả nhằm đơn giản hoá tối đa dữ liệu vào hay ra để chúng thích hợp cho thuật
toán FFT cơ số 2.
Với tất cả các lệnh, nhân của dsPIC30F có khả năng thực hiện việc đọc bộ nhớ dữ
liệu hay bộ nhớ chương trình, đọc thanh ghi làm việc, ghi vào thanh ghi làm việc và đọc
bộ nhớ chương trình mỗi chu kì lệnh. Như vậy, lệnh 3 toán hạng được hỗ trợ, cho phép
thực hiện phép tính C = A + B trong một chu kì lệnh.
ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội Khóa Luận Tốt Nghiệp
Sinh Viên : Lê Trần Triệu Tuấn 15
Hình 2.1. Sơ đồ khối DsPic30F4011
ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội Khóa Luận Tốt Nghiệp
Sinh Viên : Lê Trần Triệu Tuấn 16
Hình 2.2. Các thanh ghi của khối xử lý trung tâm
ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội Khóa Luận Tốt Nghiệp
Sinh Viên : Lê Trần Triệu Tuấn 17
Công cụ DSP được tích hợp vào vi xử lý làm tăng ý nghĩa của một CPU mạnh về
thuật toán. Đặc điểm của nó là thực hiện ở tốc độ cao một phép nhân hai số 17-bit, một
khối số học và logic (ALU) 40-bit, hai thanh chứa có khả năng bão hoà 40-bit và một bộ
dịch hai hướng 40-bit. Dữ liệu trong thanh chứa hay bất kỳ một thanh ghi làm việc nào
có thể được dịch trái 15 bit hay dịch trái 16 bit chỉ trong một chu kỳ lệnh. Các lệnh DSP
hoạt động thống nhất với tất cả các lệnh khác và được thiết kế nhằm thích hợp với việc xử
lý thời gian thực.
Lớp MAC của lệnh có thể đồng thời nạp hai toán hạng dữ liệu từ bộ nhớ trong khi
đang nhân hai thanh ghi W. Để kích hoạt chế độ nạp đồng thời của toán hạng, không gian
dữ liệu được chia nhỏ cho các lệnh này và tuyến đối với các lệnh khác. Việc này được
thực hiện rõ ràng và rất linh hoạt bằng cách dành một vài thanh ghi làm việc cho mỗi
không gian địa chỉ cho lớp MAC của lệnh.
Nhân của vi xử lý không hỗ trợ đường ống đa tầng lệnh, nhưng một lệnh đơn tầng sẽ
sử dụng kĩ thuật tiền nạp, truy cập và giải mã từng phần lệnh nhằm mục tiêu một lệnh chỉ
thực hiện trong một chu kỳ.
2.3.2. Khối tạo địa chỉ AGU
Nhân của vi xử lý dsPIC chứa hai khối tạo địa chỉ độc lập là X AGU và Y AGU.
Khối Y AGU hỗ trợ đọc dữ liệu 16-bit cho lớp MAC của lệnh DSP. Các khối AGU trong
dsPIC hỗ trợ 3 kiểu địa chỉ dữ liệu:
- Địa chỉ tuyến tính.
- Địa chỉ vòng.
- Địa chỉ đảo bit.
Chế độ địa chỉ tuyến tính và địa chỉ vòng có thể áp dụng cho không gian dữ liệu
hay không gian chương trình. Chế độ đảo bit địa chỉ áp dụng cho các địa chỉ không gian
dữ liệu
2.3.2.1. Chế độ địa chỉ lệnh
Các chế độ địa chỉ được cung cấp trong lớp MAC của các lệnh thì có khác nhau đôi chút ở
các lệnh khác nhau.
ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội Khóa Luận Tốt Nghiệp
Sinh Viên : Lê Trần Triệu Tuấn 18
Bảng 2.1. Các chế độ định địa chỉ cơ bản đựơc hỗ trợ
Lệnh thanh ghi tệp
Tất cả các lệnh thanh ghi đều sử dụng trường địa chỉ 13-bit để trực tiếp định địa chỉ
dữ liệu ở 8192 bytes đầu của bộ nhớ dữ liệu (gần không gian dữ liệu). Tất cả các lệnh
thanh ghi tệp đều tận dụng thanh ghi làm việc W0, thanh ghi làm việc trong các lệnh này.
Lệnh MCU
Các lệnh MCU 3 toán hạng có dạng như sau:
Toán hạng 3 = Toán hạng 1 Toán hạng 2
Trong đó Toán hạng 1 luôn là thanh ghi làm việc (ví dụ: chế độ địa chỉ chỉ có thể là
thanh ghi trực tiếp). Toán hạng 2 có thể là thanh ghi W, lấy dữ liệu từ bộ nhớ dữ liệu,
hay 5 bit thông thường. Kết quả được đặt trong có thể là thanh ghi W hay một địa chỉ
cố định.
Lệnh di chuyển và tích luỹ
Lệnh di chuyển và các lớp DSP tích luỹ của lệnh làm cho sự mềm dẻo của địa chỉ
cao hơn các lệnh khác. Tất cả các lệnh MCU, lệnh di chuyển và tích luỹ đều hỗ trợ chế độ
địa chỉ, và cũng hỗ trợ chế độ thanh ghi gián tiếp và thanh ghi địa chỉ offset.
Chú ý: đối với lệnh MOV, chế độ địa chỉ được chỉ rõ trong lệnh có thể khác nhau
giữa nguồn và đích. Tuy nhiên trường của 4-bit offset của thanh ghi Wb được chia sẻ giữa
nguồn và đích.
Các lệnh MAC
ĐH Công Nghệ - ĐHQG Hà Nội Khóa Luận Tốt Nghiệp
Sinh Viên : Lê Trần Triệu Tuấn 19
Cả hai toán hạng nguồn của các lệnh DSP (CLR, ED, EDAC, MAC, MPY.N,
MOVSAC và MSC) được xem như các lệnh MAC, tận dụng các lệnh được đơn giản hoá
của chế độ địa chỉ nhằm cho phép người sử dụng có thể điều khiển con trỏ dữ liệu thông
qua các bảng thanh ghi gián tiếp.
Hai thanh ghi tiền nạp toán hạng nguồn phải là một trong các thanh ghi sau: {W8,
W9, W10, W11}. Với đọc dữ liệu, W8 và W9 luôn tương tác trực tiếp với X AGU, W10
và W11 luôn tương tác tr