Разработка аналоговой части цифрового регистрирующего прибора
При выполнении этого раздела необходимо рассчитать требуемую разрядность АЦП, коэффициент усиления масштабного усилителя и выбрать тип АЦП, удовлетворяющего необходимым требованиям.
Требуемая разрядность АЦП определяется диапазоном значений измеряемой величины и точностью измерения. Для нахождения необходимой разрядности АЦП необходимо сначала определить разрядность младшей значащей цифры:
, (1)
где UMAX - максимальное значение измеряемой величины;
δU – заданная точность измерения в %.
Далее, исходя из верхнего значения измеряемой величины и разрядности младшей значащей цифры, находят требуемую разрядность АЦП в десятичном виде:
(2)
Поскольку АЦП работают с двоичными числами, то разрядность АЦП будет определяться из выражения:
, (3)
причем число разрядности АЦП n должно быть целым числом.
Например, требуется определить разрядность АЦП для датчика с диапазоном выходных напряжений от 0 до 50 мВ с точностью ±0,02 %. Тогда согласно (1) 
мВ, т.е. диапазон измерения должен составлять от 0 до 50 мВ с дискретностью 0,01 мВ. Тогда разрядность АЦП определится как 
двоичных разрядов.
После определения разрядности АЦП необходимо выбрать конкретный тип АЦП, для чего можно воспользоваться литературой [1,3,7,9-13,17].
Из описания выбранного АЦП необходимо определить напряжение опорного источника питания, которое соответствует максимальному преобразованию, т.е. числу 
. Используя литературу [1,3,7,9-12] необходимо выбрать требуемый источник внешнего опорного напряжения, либо использовать внутренний источник опорного напряжения АЦП.
После этого можно определить требуемый коэффициент усиления масштабного усилителя:
, (4)
где U0 - напряжение опорного источника;
UMAX – максимальное напряжение датчика.
Например, рассчитанная разрядность АЦП составляет 12. Согласно [9] выбираем АЦП типа ADS7842 фирмы Texas Instruments , не имеющего внутреннего источника опорного напряжения. Поэтому выбираем внешний источник опорного напряжения типа REF1004-2.5 с опорным напряжением 2,5 В. Если максимальное значение измеряемого напряжения составляет 50 мВ, то согласно (4) коэффициент усиления масштабного усилителя составит 
.
Разработка цифровой части цифрового регистрирующего прибора
Цифровая часть проектируемого прибора состоит из: преобразователя двоичного кода АЦП в двоично-десятичный код шины управления; блока индикации, узла задания верхней и нижней границ измеряемой величины и индикации режима работы прибора; схемы управления и сброса.
Разработка преобразователя двоичного кода
В двоично-десятичный код
Для разработки схемного решения преобразователя двоичного кода АЦП в двоично-десятичный код необходимо определить разрядность преобразования по входу и по выходу. Разрядность преобразования по входу определяется разрядностью используемого АЦП, разрядность преобразования по выходу зависит от максимального десятичного числа отображаемого на индикаторах.
Например, используется АЦП с 10 двоичными разрядами, которыми можно отобразить десятичные числа от 0 до 1023. Однако, диапазон измеряемой величины ограничен числами от 0 до 10.00. Тогда разрядность преобразователя на выходе составит 3 полных десятичных разряда (отображающие цифры от 0 до 
9) и 1 неполный десятичный разряд (старший), на котором необходимо отображать десятичную цифру 0 или 1.
Для схемной реализации преобразователей двоичного кода в двоично-десятичный код с двоичной разрядностью до 10 широко используют ИМС типа 155ПР7, представляющие собой масочные ПЗУ, программирование которых осуществляется заводом изготовителем [2,3]. Одну такую микросхему можно использовать для преобразования двоичных чисел в диапазоне от 0 до 63. Для получения большей разрядности применяют каскадное соединение микросхем. На рис.3 приведена в качестве примера схема преобразователя 9 разрядного двоичного кода в двоично-десятичный код с разрядностью на выходе 2 полных десятичных разряда и старшего десятичного разряда, с индикацией десятичных цифр от 0 до 5.
Для схемной реализации преобразователей двоичного кода в двоично-десятичный код с разрядностью на входе более 10 используют ПЗУ с электрической записью и стиранием типа АТ29С128, АТ29С256, или с электрической записью и УФ-стиранием, типа 27С64, 27С128, 27С256 [8,12]. В этом случае адресные входы таких ПЗУ подключаются параллельно к двоичной шине, причем неиспользуемые адресные входы ПЗУ подключаются к уровню лог.0.
Вы 
Выходные двоично-десятичные коды получают с выхода данных ПЗУ, причем с одной ПЗУ можно получить 2 полных двоично-десятичных разряда. На рис.4 в качестве примера приведена схема преобразователя 13 разрядного двоичного кода в двоично-десятичный код для 4-х десятичных цифр, выполненная на ИМС типа АТ29С256. Для такой схемы двоичный код на ее входе может изменяться от 000000000000000 до 001111111111111, а выходной двоично-десятичный код должен изменяться в десятичном эквиваленте от 0000 до 8191.
Содержимое таких ПЗУ необходимо предварительно программировать для получения необходимой функции преобразования. Например, для приведенной на рис.4 схемы, коды преобразования приведены в табл.2.
Таблица 2 – Коды преобразования для ПЗУ согласно схеме на рис.4.
| Адрес на входе ПЗУ | Данные ПЗУ1 (мл.разряды) | Данные ПЗУ2 (старшие разряды) | Десятичный эквивалент |
| 0000 0000 | 0000 0000 | ||
| 0000 0001 | 0000 0000 | ||
| 0000 0010 | 0000 0000 | ||
| ……… | ……… | ……… | ……… |
| 0000 1001 | 0000 0000 | ||
| 0001 0000 | 0000 0000 | ||
| 0001 0001 | 0000 0000 | ||
| …….. | ……… | ……….. | …….. |
| 1001 1000 | 0111 1001 | ||
| 1001 1001 | 0111 1001 | ||
| 0000 0000 | 1000 0000 | ||
| …….. | ……… | ………… | |
| 1000 1001 | 1000 0001 | ||
| 1001 0000 | 1000 0001 | ||
| 1001 0001 | 1000 0001 |