Тема 1 Генерация управляющих импульсных сигналов

Основная задача микроконтроллеров в составе информационно-управляющих систем, как правило, сводится к формированию сигналов управления и обработке информационных сигналов на их выводах. Наиболее просто происходит процесс формирования цифровых импульсных последовательностей. Рассмотрим некоторые возможные способы решения данной проблемы.

Микроконтроллер ATmega8 имеет 23 программируемые линии ввода/вывода, для определения электрического состояния которых могут быть применены модули портов параллельного ввода/вывода, входящие в состав встроенных периферийных устройств. В зависимости от их конфигурации, на выводах микросхемы могут быть сформированы электрические сигналы высокого электрического уровня (близкие к напряжению питания), либо низкого электрического уровня (близкие к потенциалу общего провода).

Так как импульсный сигнал представляет собой чередование мгновенно изменяющихся электрических уровней от некоторого максимального значения к некоторому минимальному значению потенциалов и наоборот, то рассмотренное свойство параллельных портов ввода/вывода возможно применить для формирования цифровых последовательностей на выводах микроконтроллера.

Цифровой импульс обладает следующими основными характеристиками:

1. Длительность фронта импульса (t_фр) – это время, в течение которого происходит переход от низкого электрического уровня к высокому;

2. Длительность импульса (t_и) – характеризует время удержания высокого электрического уровня в некотором узком диапазоне значений;

3. Длительность среза импульса (t_ср) – в течение этого времени происходит обратный переход от высокого электрического уровня у низкому;

4. Длительность паузы (t_п) – определяет время, в течение которого сигнал удерживает низкий электрический уровень, т.е. фактически отсутствует;

5. Период следования сигнала (T) – время, прошедшее между двумя ближайшими фронтами импульсной последовательности. Определяется как совокупность длительности импульса и паузы:

T= t_и+ t_п (1.1)

6. Частота следования сигнала (F) – показывает количество проходящих импульсов за интервал времени в одну секунду. Данная величина обратно пропорциональна периоду следования сигнала:

F=1/T (1.2)

7. Скважность (Q) – величина, показывающая отношение длительности импульса к длительности паузы импульсного сигнала:

Q= t_и/ t_п (1.3)

8. Амплитуда (размах) импульса (A) – максимальное значение напряжение, которое достигается сигналом за продолжительность одного периода следования.

Рассмотренные характеристики импульсного сигнала поясняются рисунком 1.1 и 1.2.

Рисунок 1.1 – Характеристики последовательности импульсов

Рисунок 1.2 – Характеристики импульса

Таким образом, для формирования импульсов на выводах микроконтроллера управляющая программа должна периодически повторять выполнение следующих функций:

1. Сформировать фронт импульса;

2. Удерживать высокий электрический уровень в течение требуемого промежутка времени, соответствующего длительности импульса;

3. Сформировать срез импульса;

4. Удерживать низкий электрический уровень в течение заданного временного интервала, который соответствует длительности паузы.

Вопросы для сома контроля

1. Что представляет собой импульсный сигнал?

2. Какое свойство параллельных портов ввода/вывода можно использовать для формирования импульсного сигнала?

3. Перечислите основные характеристики импульсного сигнала.

4. Какую последовательность действий должна описывать управляющая программа для формирования импульсного сигнала?