Презентация Микроконтроллеры платформа Arduino UNO АЦП, цифровая обработка сигналов онлайн
На нашем сайте вы можете скачать и просмотреть онлайн доклад-презентацию на тему Микроконтроллеры платформа Arduino UNO АЦП, цифровая обработка сигналов абсолютно бесплатно. Урок-презентация на эту тему содержит всего 22 слайда. Все материалы созданы в программе PowerPoint и имеют формат ppt или же pptx. Материалы и темы для презентаций взяты из открытых источников и загружены их авторами, за качество и достоверность информации в них администрация сайта не отвечает, все права принадлежат их создателям. Если вы нашли то, что искали, отблагодарите авторов - поделитесь ссылкой в социальных сетях, а наш сайт добавьте в закладки.
Презентации » Технология » Микроконтроллеры платформа Arduino UNO АЦП, цифровая обработка сигналов
Оцените!
Оцените презентацию от 1 до 5 баллов!
- Тип файла:ppt / pptx (powerpoint)
- Всего слайдов:22 слайда
- Для класса:1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11
- Размер файла:1.12 MB
- Просмотров:103
- Скачиваний:0
- Автор:неизвестен
Слайды и текст к этой презентации:
№2 слайд
![Arduino UNO Открытая для всех](/documents_6/07001cfd97df92b14d7d9dfb5bb48894/img1.jpg)
Содержание слайда: Arduino UNO
Открытая (для всех), простая платформа для разработки «железяк».
Включает микроконтроллер (ATmega328P http://www.atmel.com/Images/doc8161.pdf)
Стандартный набор аппаратных средств (USB чип+интерфейс, порты ввода-вывода, кварцевый резонатор, резисторы, конденсаторы и т.д.)
№4 слайд
![Двоичная система счисления](/documents_6/07001cfd97df92b14d7d9dfb5bb48894/img3.jpg)
Содержание слайда: Двоичная система счисления
Система счисления с основанием 2. Приобрела большую популярность благодаря развитию вычислительной техники.
В двоичной системе счисления числа записываются с помощью двух символов (0 и1). Двойка является основанием двоичной системы счисления. Аналогично у десятичной системы основание 10.
Двоичная система счисления аналогична десятичной за исключением того, что в формировании числа участвуют всего лишь две знака-цифры: 0 и 1. Как только разряд достигает своего предела (т.е. единицы), появляется новый разряд, а старый обнуляется.
0 = 0*2^0 = 0 – ноль в десятичной системе счисления;
01=0*2^0=1 – единица в десятичной системе счисления;
10=1*2^1+0*2^0=2+0=3 – тройка в десятичной системе счисления;
11=1*2^1+1*2^0=2+1=4 – четверка в десятичной системе счисления;
№5 слайд
![Двоичная система счисления](/documents_6/07001cfd97df92b14d7d9dfb5bb48894/img4.jpg)
Содержание слайда: Двоичная система счисления
Разложение числа по основанию 10 и по основанию 2:
1476 = 1 * 103 + 4 * 102 + 7 * 101 + 6 * 100
10001001 = 1*27 + 0*26 + 0*25 + 0*24 + 1*23 + 0*22 + 0*21 + 1*20
Какое максимальное количество значений может принимать двоичное число, содержащее N разрядов?
№6 слайд
![Компаратор аналоговых](/documents_6/07001cfd97df92b14d7d9dfb5bb48894/img5.jpg)
Содержание слайда: Компаратор аналоговых сигналов
Компаратор (аналоговых сигналов) (англ. comparator — сравнивающее устройство) — электронная схема, принимающая на свои входы два аналоговых сигнала и выдающая логическую «1», если сигнал на прямом входе («+») больше, чем на инверсном входе («−»), и логический «0», если сигнал на прямом входе меньше, чем на инверсном входе.
Двоичный логический сигнал (БИТ) на выходе двоичного компаратора указывает, в каком из двух поддиапазонов находится входное напряжение.
№7 слайд
![АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ](/documents_6/07001cfd97df92b14d7d9dfb5bb48894/img6.jpg)
Содержание слайда: АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (АЦП)
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП, Analog-to-digital converter, ADC) — устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал). Обратное преобразование осуществляется при помощи ЦАП ( цифро-аналогового преобразователя, DAC).
Разрешение АЦП — минимальное изменение величины аналогового сигнала, которое может быть преобразовано данным АЦП — связано с его разрядностью.
Разрядность АЦП характеризует количество дискретных значений, которые преобразователь может выдать на выходе. В двоичных АЦП измеряется в БИТАХ, Например, двоичный 8-разрядный АЦП способен выдать 256 дискретных значений (0…255), поскольку 2^8=256.
№8 слайд
![АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ](/documents_6/07001cfd97df92b14d7d9dfb5bb48894/img7.jpg)
Содержание слайда: АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (АЦП)
Разрешение по напряжению равно разности напряжений, соответствующих максимальному и минимальному выходному коду, делённой на количество выходных дискретных значений. Всегда должны быть определены максимальное и минимальное (например ноль) значения напряжений, к которым будет «привязываться» АЦП.
Например:
Диапазон входных значений = от 0 до 10 вольт
Разрядность двоичного АЦП 12 бит: 212 = 4096 уровней квантования
Разрешение двоичного АЦП по напряжению: (10-0)/4096 = 0,00244 вольт = 2,44мВ
Рассмотрим (упрощенно) принцип работы трех типов АЦП:
Полностью параллельный АЦП.
Простейший последовательный АЦП.
АЦП последовательного приближения
№9 слайд
![Полностью паралллельный АЦП](/documents_6/07001cfd97df92b14d7d9dfb5bb48894/img8.jpg)
Содержание слайда: Полностью паралллельный АЦП
Полностью параллельные АЦП, содержат по одному компаратору на каждый дискретный уровень входного сигнала. Общее число компараторов 2^N-1, где N – разрядность.
Например. 3-х разрядный параллельный АЦП. Число компараторов: 2^3-1=7. Погрешность порядка 0.5 В при диапазоне входных значений 0-4В.
Выходное значение 101 означает, что значение входной аналоговой величины (2.75 В) лежит в диапазоне от 2.5В до 3В (погрешность 0.5В).
№10 слайд
![Полностью паралллельный АЦП.](/documents_6/07001cfd97df92b14d7d9dfb5bb48894/img9.jpg)
Содержание слайда: Полностью паралллельный АЦП. Достоинства и недостатки.
Достоинства:
Скорость. Оцифровка выполняется за один цикл.
Простота. Относительно простые аналоговые элементы (компараторы), простейшая бинарная логика требуется лишь в конце, чтобы преобразовать последовательность нулей и единиц в выходной бинарный код.
Нет необходимости использовать схему для кратковременного запоминания отсчетов, так как оцифровка выполняется за один цикл. Это очень важно для задач дальнейшей обработки и восстановления сигнала.
Недостатки. По сути, один. Необходимость использования большого количества компараторов в схемах АЦП большой разрядности. Например, если разрядность АЦП N=12, то количество компараторов должно быть равно 2^12-1=4095.
№11 слайд
![Простейший последовательный](/documents_6/07001cfd97df92b14d7d9dfb5bb48894/img10.jpg)
Содержание слайда: Простейший последовательный АЦП
Принцип действия.
Соединяют выход цифрового счетчика со входом цифро-аналогового преобразователя (ЦАП).
Последовательно сравнивают (с использованием компаратора) аналоговый выход ЦАП с входным аналоговым сигналом, который необходимо оцифровать. Выходной сигнал компаратора указывает на то, когда необходимо завершить расчет, сбросить счетчик и перейти к следующему циклу оцифровки.
№13 слайд
![АЦП последовательного](/documents_6/07001cfd97df92b14d7d9dfb5bb48894/img12.jpg)
Содержание слайда: АЦП последовательного приближения
АЦП последовательного приближения обладают относительной простотой, по сравнению с параллельными АЦП, при этом скорость их работы выше, по сравнению со скоростью работы последовательных АЦП.
АЦП последовательного приближения использует метод бинарного (двоичного) поиска среди всех доступных ему уровней квантования, повышая тем самым скорость оцифровки входного сигнала.
Бинарный (двоичный) поиск (метод деления пополам) – классический алгоритм поиска элемента в отсортированном массиве (векторе), использующий дробление массива на половины.
№16 слайд
![АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ](/documents_6/07001cfd97df92b14d7d9dfb5bb48894/img15.jpg)
Содержание слайда: АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (АЦП) на ARDUINO
Платформа Arduino UNO оснащена контроллером ATMEGA328P 16MHz/8-bit. На платформе имеются 6 аналоговых входов (A0 – A5), однако контроллер имеет лишь один 10 разрядный АЦП.
В один момент времени лишь один аналоговый вход может подключаться к АЦП через мультиплексор. Следовательно, в один момент времени Arduino UNO может осуществлять измерение лишь одной аналоговой величины. Выбор входа осуществляется программно.
Arduino UNO использует 10-разрядный АЦП последовательного приближения -1024 уровня квантования. Aref – max входное (опорное) значение АЦП
№17 слайд
![Скорость оцифровки сигнала.](/documents_6/07001cfd97df92b14d7d9dfb5bb48894/img16.jpg)
Содержание слайда: Скорость оцифровки сигнала.
ATMEGA328P’s 10-bit ADC необходимо 13 отсчетов (тактов) для одного аналого-цифрового преобразования.
Однако часы АЦП Arduino UNO не используют прямые отсчеты времени процессора (16 МГц).
Отсчеты времени АЦП поступают с «делителя», который характеризуется определённым числом. Чаще всего, это число 128 (может быть изменено программно). Таким образом, отсчеты АЦП Arduino UNO выполняются с частотой 16 МГц/128 = 125 кГц или 0.125МГц.
Так как на один цикл АЦП требуется 13 циклов счетчика, следовательно, АЦП будет выполняться с частотой дискретизации 125 кГц/13=9.6 кГц.
Для большинства промышленных АЦП разрядность составляет от 6 до 24 бит, частота дискретизации до 1 МГц.
№18 слайд
![Зачем все это нужно???](/documents_6/07001cfd97df92b14d7d9dfb5bb48894/img17.jpg)
Содержание слайда: Зачем все это нужно???
Возникает большое количество вопросов, связанных с переходом аналог – цифра – аналог.
Аналоговый сигнал непрерывен, цифровой - дискретен. Можно ли восстановить исходный аналоговый сигнал из цифровой последовательности единиц и нулей?
Интуитивно понятно, что, по всей видимости, точность восстановления сигнала каким-то образом связана с частотой его оцифровки. Но какова эта связь?
Что вообще подразумевается под восстановлением аналогового сигнала? Какую часть исходной информации мы при этом потеряем?
Что за математика лежит в основе цифро-дискретных преобразований?
и т.д. и т.п…
№20 слайд
![Теорема Котельникова-Шеннона](/documents_6/07001cfd97df92b14d7d9dfb5bb48894/img19.jpg)
Содержание слайда: Теорема Котельникова-Шеннона
Теорема связывает непрерывные и дискретные сигналы и гласит, что любую функцию F(t), состоящую из частот от 0 до f1, можно непрерывно передавать с любой точностью при помощи чисел, следующих друг за другом через 1/(2f1) секунд.
Следствия:
Любой аналоговый сигнал может быть восстановлен с какой угодно точностью по своим дискретным отсчетам, взятым с частотой f>2fc, где fc – максимальная частота, которой ограничен спектр реального сигнала.
Если максимальная частота в сигнале равна или превышает половину частоты дискретизации, то способа восстановить сигнал из дискретного в аналоговый без искажения не существует.
№22 слайд
![Частота Найквиста Частота](/documents_6/07001cfd97df92b14d7d9dfb5bb48894/img21.jpg)
Содержание слайда: Частота Найквиста
Частота Найквиста - частота, равная половине частоты дискретизации.
Из теоремы Котельникова следует, что при дискретизации аналогового сигнала потерь информации не будет только в том случае, если (спектральная плотность) наивысшая частота полезного сигнала равна половине или меньше частоты дискретизации (в англоязычной литературе под обозначением половины частоты дискретизации употребляют термин частота Найквиста). В противном случае при восстановлении аналогового сигнала будет иметь место наложение спектральных «хвостов» (подмена частот, маскировка частот, алиасинг), и форма восстановленного сигнала будет искажена.
Скачать все slide презентации Микроконтроллеры платформа Arduino UNO АЦП, цифровая обработка сигналов одним архивом:
Похожие презентации
-
Микроконтроллеры. Платформа Arduino UNO
-
Методы и алгоритмы цифровой обработки сигналов на базе MATLAB
-
Цифровая обработка сигналов при нескольких скоростях. Децимация
-
Сигналы и их преобразования при цифровой обработке. Цифровая обработка сигналов
-
Дискретизация сигналов во времени. Цифровая обработка сигналов
-
Arduino Uno. Цифровые контакты ввода-вывода. Широтно-импульсная модуляция
-
АО концерн ЦНИИ «Электроприбор». Аналоговая и цифровая схемотехника. Обработка сигналов
-
Цифровая обработка сигналов и сигнальные процессоры
-
Цифровая обработка сигналов и изображений. Дискретное преобразование Фурье и его свойства
-
Создание метеостанции на платформе Arduino