Изучение параллельных интерфейсов

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФГБОУ ВПО

АНГАРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

ФАКУЛЬТЕТ ТЕХНИЧЕСКОЙ КИБЕРНЕТИКИ

КАФЕДРА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ И КОМПЛЕКСЫ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

По дисциплине: «Интерфейсы периферийных устройств»

на тему: «Изучение параллельных интерфейсов»

г. Ангарск 2012

ЗАДАНИЕ

В программе схемотехнического моделирования Electronics Workbench (EWB) реализовать схему последовательного включения индикаторных лампочек.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ

Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench предназначена для моделирования и анализа электрических схем. Программа Electronics Workbench позволяет моделировать аналоговые, цифровые и цифро-аналоговые схемы большой степени сложности. Имеющиеся в программе библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов. Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов.

Рис. 1

Параметры компонентов можно изменять в широком диапазоне значений. Простые компоненты описываются набором параметров, значения которых можно изменять непосредственно с клавиатуры, активные элементы - моделью, представляющей собой совокупность параметров и описывающей конкретный элемент или его идеальное представление.

Модель выбирается из списка библиотек компонентов, параметры модели также могут быть изменены пользователем. Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных величин, задавать входные воздействия, строить графики. Все приборы изображаются в виде, максимально приближенном к реальному, поэтому работать с ними просто и удобно.

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки. Программа Electronics Workbench совместима с программой P-SPICE, то есть предоставляет возможность экспорта и импорта схем и результатов измерений в различные её версии.

Основные достоинства программы

Экономия времени. Работа в реальной лаборатории требует больших временных затрат на подготовку эксперимента. Теперь, с появлением Electronics Workbench, электронная лаборатория всегда будет под рукой, что позволяет сделать изучение электрических схем более доступным.

Достоверность измерений. В природе не существует двух совершенно одинаковых элементов, то есть все реальные элементы имеют большой разброс значений, что приводит к погрешностям в ходе проведения эксперимента. В Electronics Workbench все элементы описываются строго установленными параметрам, поэтому каждый раз в ходе эксперимента будет повторяться результат, определяемый только параметрами элементов и алгоритмом расчета.

Удобство проведения измерений. Учеба невозможна без ошибок, а ошибки в реальной лаборатории порой очень дорого обходятся экспериментатору. Работая с Electronics Workbench, экспериментатор застрахован от случайного поражения током, а приборы не выйдут из строя из-за неправильно собранной схемы. Благодаря этой программе в распоряжении пользователя имеется такой широкий набор приборов, который вряд ли будет доступен в реальной жизни. Таким образом, у Вас всегда имеется уникальная возможность для планирования и проведения широкого спектра исследований электронных схем при минимальных затратах времени.

Графические возможности. Сложные схемы занимают достаточно много места, изображение при этом стараются сделать более плотным, что часто приводит к ошибкам в подключении проводников к элементам цепи. Electronics Workbench позволяет разместить схему таким образом, чтобы были чётко видны все соединения элементов и одновременно вся схема целиком.

Интуитивность и простота интерфейса делают программу доступной любому, кто знаком с основами использования Windows.

Совместимость с программой P-SPICE Программа Electronics Workbench базируется на стандартных элементах программы SPICE. Это позволяет экспортировать различные модели элементов и проводить обработку результатов, используя дополнительные возможности различных версий программы Р-SPICE.

Компоненты и проведение экспериментов

В библиотеки компонентов программы входят пассивные элементы, транзисторы, управляемые источники, управляемые ключи, гибридные элементы, индикаторы, логические элементы, триггерные устройства, цифровые и аналоговые элементы, специальные комбинационные и последовательные схемы. Активные элементы могут быть представлены моделями как идеальных, так и реальных элементов. Возможно также создание своих моделей элементов и добавление их в библиотеки элементов. В программе используется большой набор приборов для проведения измерений: амперметр, вольтметр, осциллограф, мультиметр, Боде-плоттер (графопостроитель частотных характеристик схем), функциональный генератор, генератор слов, логический анализатор и логический преобразователь.

Анализ схем Electronics Workbench может проводить анализ схем на постоянном и переменном токах. При анализе на постоянном токе определяется рабочая точка схемы в установившемся режиме работы. Результаты этого анализа не отражаются на приборах, они используются для дальнейшего анализа схемы. Анализ на переменном токе использует результаты анализа на постоянном токе для получения линеаризованных моделей нелинейных компонентов.

Анализ схем в режиме АС может проводиться как во временной, так и в частотной областях. Программа также позволяет производить анализ цифро-аналоговых и цифровых схем. В Electronics Workbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы.

Операции, выполняемые при анализе

Electronics Workbench позволяет строить схемы различной степени сложности при помощи следующих операций:

выбор элементов и приборов из библиотек,

перемещение элементов и схем в любое место рабочего поля,

поворот элементов и групп элементов на углы, кратные 90 градусам,

копирование, вставка или удаление элементов, групп элементов, фрагментов схем и целых схем,

изменение цвета проводников,

выделение цветом контуров схем для более удобного восприятия,

одновременное подключение нескольких измерительных приборов и наблюдение их показаний на экране монитора,

присваивание элементу условного обозначения,

изменение параметров элементов в широком диапазоне. Все операции производятся при помощи мыши и клавиатуры. Управление только с клавиатуры невозможно.

Путем настройки приборов можно:

изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений,

задавать режим работы прибора,

задавать вид входных воздействий на схему (постоянные и гармонические токи и напряжения, треугольные и прямоугольные импульсы).

Графические возможности программы позволяют:

одновременно наблюдать несколько кривых на графике,

отображать кривые на графиках различными цветами,

измерять координаты точек на графике,

импортировать данные в графический редактор, что позволяет произвести необходимые преобразования рисунка и вывод его на принтер.

Electronics Workbench позволяет использовать результаты, полученные в программах Р-SPICE, РСВ, а также передавать результаты из Electronics Workbench в эти программы. Можно вставить схему или её фрагмент в текстовый редактор и напечатать в нем пояснения или замечания по работе схемы.

Работа с Electronics Workbench

Программа Electronics Workbench предназначена для моделирования и анализа электронных схем. Возможности программы Electronics Workbench v.5 примерно эквивалентны возможностям программы MicroCap и позволяют выполнять работы от простейших экспериментов до экспериментов по статистическому моделированию.

При создании схемы Electronics Workbench позволяет:

выбирать элементы и приборы из библиотек,

перемещать элементы и схемы в любое место рабочего поля,

поворачивать элементы и их группы на углы, кратные 90 градусам,

копировать, вставлять или удалять элементы, фрагменты схем,

изменять цвета проводников,

выделять цветом контура схем,

одновременно подключать несколько измерительных приборов и наблюдать их показания на экране монитора,

присваивать элементам условные обозначения,

изменять параметры элементов.

Изменяя настройки приборов можно:

изменять шкалы приборов в зависимости от диапазона измерений,

задавать режим работы прибора,

задавать вид входных воздействий на схему (постоянные или гармонические токи или напряжения, треугольные или прямоугольные импульсы).

вставлять схему или ее фрагмент в текстовый редактор, в котором печатается пояснение по работе схемы.

Компоненты Electronics Workbench

После запуска WEWB32 на экране появляются строка меню и панель компонентов. Панель компонентов состоит из пиктограмм полей компонентов, а поле компонентов - из условных изображений компонентов. Щелчком мыши на пиктограмме компонентов открывается поле соответствующее этой пиктограмме.

Ниже приведены некоторые элементы из полей компонентов:

Basic (базовые компоненты)

Рис. 2

Соединяющий узел. Узел служит для соединения проводников и создания контрольных точек .

Резистор. Сопротивление резистора может быть задано числом в Ом, кОм, Мом.

Конденсатор. Ёмкость конденсатора задается числом с указанием размерности (пФ, нФ, мкФ, мФ, Ф) .

Ключ. Такие ключи могут быть замкнуты или разомкнуты при помощи управляемых клавиш на клавиатуре. (Имя управляющей клавиши можно ввести с клавиатуры в диалоговом окне, появляющемся после двойного щелчка мышью на изображении ключа).

Sources (Источники)

Рис. 3

Земля. Компонент "Заземление" имеет нулевое напряжение и служит точкой для отсчета потенциалов.

Рис. 4

Источник постоянного напряжения 12В. ЭДС источника постоянного напряжения указывается числом с указанием размерности (от мкВ до кВ)

Рис. 5

Источник постоянного тока 1А. Ток источника постоянного тока задается числом с указанием размерности (от мкА до кА)

Рис. 6

Источник переменного напряжения 220 В / 50 Гц. Действующее значение (root-mean-sguare-RMS) напряжения источника задается числом с указанием размерности (от мкВ до кВ). Имеется возможность установки частоты и начальной фазы.

Рис. 7

Источник переменного тока 1 А/1 Гц. Действующее значение тока источника задается числом с указанием размерности (от мкА до кА). Имеется возможность установки частоты и начальной фазы.

Рис. 8

Генератор тактов 1000 Гц / 50%. Генератор вырабатывает периодическую последовательность прямоугольных импульсов. Можно регулировать амплитуду импульсов, скважность и частоту следования импульсов.



Рис. 9

Indicators (Приборы из библиотеки индикаторов)

Рис. 10

Простейшими приборами являются вольтметр и амперметр. Они автоматически изменяют диапазон измерений. В одной схеме можно применять несколько таких приборов одновременно.

Вольтметр. Вольтметр используется для измерения переменного или постоянного напряжения. Выделенная толстой линией сторона прямоугольника соответствует отрицательной клемме.

Рис. 11

Амперметр. Амперметр используется для измерения переменного или постоянного тока. Выделенная толстой линией сторона прямоугольника соответствует отрицательной клемме.

Рис. 12

Instruments

Рис. 13

Функциональный генератор

Рис. 14

Генератор является идеальным источником напряжения, вырабатывающего сигналы синусоидальной, либо треугольной, либо прямоугольной формы.

При двойном щелчку мыши на изображении генератора открывается увеличенное изображение генератора на котором можно задать:

форму выходного сигнала,

частоту выходного напряжения (Frequency),

скважность (Duty cycle),

амплитуду выходного напряжения (Amplitude),

постоянную составляющую выходного напряжения (Offset).

Рис. 15

Осциллограф

Рис. 16

Двойным щелчком по уменьшенному изображению осциллографа открывается изображение простой модели осциллографа на которой можно установить:

расположение осей, по которым откладывается сигнал, 

нужный масштаб развертки по осям, 

смещение начала координат по осям,

емкостной вход (кнопка АС) или потенциальный вход (кнопка DC) канала,

режим синхронизации (внутренний или внешний).

Рис. 17

Поле Trigger служит для определения момента начала развертки на экране осциллографа. Кнопки в строке Edge задают момент запуска осциллограммы по положительному или отрицательному фронту импульса на входе синхронизации. Поле Level позволяет задавать уровень при превышении которого запускается развертка. Кнопки Auto, А, В, Ext задают режимы синхронизации

Auto - автоматический запуск развертки при включении схемы. Когда луч доходит до конца экрана, осциллограмма прописывается с начала экрана,

А - запускающим является сигнал, поступающий на вход А,

В - запускающим является сигнал, поступающий на вход В,

Ext - Внешний запуск. В этом случае сигналом запуска является сигнал, подаваемый на вход синхронизации. Нажатие кнопки EXPAND на простой модели осциллографа открывает расширенную модель осциллографа. В отличие от простой модели здесь имеются три информационных табло, на которых выводятся результаты измерений. Кроме этого, непосредственно под экраном находится линейка прокрутки, позволяющая наблюдать любой временной отрезок от момента включения до момента выключения схемы.

Графопостроитель (Боде-плоттер)

Рис. 18

Используется для построения амплитудно-частотных (АЧХ) и фазочастотных <ФЧХ) характеристик схемы.

Графопостроитель измеряет отношение амплитуд сигналов в двух точках схемы и фазовый сдвиг между ними. Для измерений графопостроитель генерирует собственный спектр частот, диапазон которого может задаваться при настройке прибора. Частота любого переменного источника в исследуемой схеме игнорируется, однако схема должна включать какой либо источник переменного тока. Графопостроитель имеет четыре зажима: два входных (IN) и два выходных (OUT). Левые выводы входов IN и OUT подключаются к исследуемым точкам, а правые выводы входов IN и OUT заземляются.

При двойном щелчке по изображению графопостроителя открывается его увеличенное изображение.



Рис. 19

Панель VERTICAL задает:

начальное (I) значение параметра вертикальной оси,

конечное (F) значение параметра вертикальной оси

вид шкалы вертикальной оси - логарифмическая (LOG) или линейная (LIN). Панель HORIZONTAL настраивается аналогично.

Моделирование схем. При построении и редактировании схем выполняются следующие операции:

выбор компонента из библиотеки компонентов;

выделение объекта;

перемещение объекта;

копирование объектов;

удаление объектов;

соединение компонентов схемы проводниками;

установка значений компонентов;

подключение измерительных приборов.

РЕАЛИЗАЦИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Для создания схемы были использованы следующие компоненты:

Генератор слов используется для задания цифровых последовательностей. На схему выводится уменьшенное изображение генератора слов. На шестнадцать выходов в нижней части генератора параллельно подаются биты генерируемого слова. На выход тактового сигнала подается последовательность тактовых импульсов с заданной частотой. Вход синхронизации используется для подачи синхронизирующего сигнала от внешнего источника.

Рис. 20

Двойным щелчком мыши открывается расширенное изображение. Левая часть генератора содержит 1023 слова. Выделением отмечается слово, активное в данный момент. Значения этого слова отражаются в шестнадцатиричной системе (левое окно), или в двоичной системе окно Binary, или в международной системе кодов окно ASCII.

Ввод слов производится в левой или нижней (окно Binary или ASCII) части окна генератора при помощи мыши и клавиатуры. Нажатием на левую клавишу мыши выделяется нужный бит, а ввод значения производится с клавиатуры.

Генератор может работать в трех режимах:

пошаговый (каждый раз после подачи очередного слова на выход генератор останавливается);

циклический (на выход генератора однократно последовательно поступают все слова);

непрерывный (все слова циклически передаются на выход генератора в течение необходимого времени).

Нажатием на кнопку STEP генератор переводится в пошаговый режим, кнопка BURST переводит в циклический режим, а кнопка CYCLE - в непрерывный.



Рис. 21

схемотехнический моделирование workbench программа

Пробник логического уровня определяет логический уровень (0 или 1) в конкретной точке схемы. Если исследуемая точка имеет уровень логической единицы, индикатор загорается красным цветом.

Рис. 22

Логическое НЕ. Элемент логическое НЕ или инвертор изменяет состояние входного сигнала на противоположное. Уровень логической единицы появляется на его выходе, когда на входе НЕ единица, и наоборот.

Рис. 23

Логическое ИЛИ. Элемент ИЛИ реализует функцию логического сложения. Уровень логической единицы на его выходе появляется в случае, когда на один ИЛИ на другой вход подается уровень логической единицы.

Рис. 24

Результат лабораторной работы:

Рис. 25

Рис. 26

Рис. 27

Размещено на Allbest.ru