Микропроцессорная техника в мехатронике и робототехнике
 Скачать 1.14 Mb.
|
|
МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ ТЕХНИКА В МЕХАТРОНИКЕ И РОБОТОТЕХНИКЕ Встроенный аналого-цифровой преобразователь микроконтроллера Михаил Копычев 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЦП 6. Встроенный аналого-цифровой преобразователь микроконтроллера АЦП — устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал). АЦП имеет ряд характеристик: • Разрешение – минимальное изменение величины аналогового сигнала, которое может быть преобразовано данным АЦП. В случае единичного измерения без учёта шумов разрешение напрямую определяется разрядностью АЦП. • Разрядность АЦП характеризует количество дискретных значений, которые преобразователь может выдать на выходе. В двоичных АЦП измеряется в битах. • Частота дискретизации характеризует частоту выборки цифровых значений из непрерывного аналогового сигнала. ATmega128A имеет встроенный 10-и разрядный АЦП последовательного приближения. 3 ADMUX'>РЕГИСТР ВЫБОРА КАНАЛА АЦП – ADMUX 6. Встроенный аналого-цифровой преобразователь микроконтроллера Разряды REFS1:0 определяют используемое опорное напряжение АЦП. Bit 7 6 5 4 3 2 1 0 REFS1 REFS0 ADLAR MUX4 MUX3 MUX2 MUX1 MUX0 ADMUX R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W Init. 0 0 0 0 0 0 0 0 REFS1 REFS0 Используемое опорное напряжение 0 0 AREF 0 1 AVCC 1 0 Зарезервировано 1 1 Внутренний ИОН на 2.56 В 4 ADMUX: ВЫРАВНИВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТА АЦП 6. Встроенный аналого-цифровой преобразователь микроконтроллера Разряд ADLAR (ADC Left Adjust Result) определяет выравнивание результата преобразования в регистрах ADCH и ADCL. Bit 15 14 13 12 11 10 9 8 - - - - - - ADC9 ADC8 ADCH ADC7 ADC6 ADC5 ADC4 ADC3 ADC2 ADC1 ADC0 ADCL Bit 7 6 5 4 3 2 1 0 R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W Init. 0 0 0 0 0 0 0 0 Bit 15 14 13 12 11 10 9 8 ADC9 ADC8 ADC7 ADC6 ADC5 ADC4 ADC3 ADC2 ADCH ADC1 ADC0 - - - - - - ADCL Bit 7 6 5 4 3 2 1 0 R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W Init. 0 0 0 0 0 0 0 0 ADLAR = 0 ADLAR = 1 5 ADMUX: ВЫБОР КАНАЛА АЦП 6. Встроенный аналого-цифровой преобразователь микроконтроллера Разряды MUX4:0 выбирают канал АЦП. Их комбинации для однополярных каналов представлены в таблице. В случае однополярных каналов комбинация битов MUX соответствует двоичному коду номера канала. MUX4 MUX3 MUX2 MUX1 MUX0 Описание 0 0 0 0 0 ADC0 0 0 0 0 1 ADC1 0 0 0 1 0 ADC2 0 0 0 1 1 ADC3 0 0 1 0 0 ADC4 0 0 1 0 1 ADC5 0 0 1 1 0 ADC6 0 0 1 1 1 ADC7 6 ADCSRA'>РЕГИСТР НАСТРОЙКИ АЦП – ADCSRA 6. Встроенный аналого-цифровой преобразователь микроконтроллера Разряд ADEN. В случае записи в него логической единицы происходит включение модуля АЦП. Разряд ADSC. В случае записи в него логической единицы начинается процесс преобразования аналогового сигнала в цифровой код. Разряд ADFR. В случае записи в него логической единицы, АЦП переходит в режим автоматического перезапуска. Разряд ADIF - это флаг прерывания АЦП, устанавливающийся после завершения преобразования АЦП и обновления регистров данных. Для сброса флага необходимо записать в него логическую единицу. Разряд ADIE. Запись логической единицы в этот бит разрешает прерывания от АЦП. Разряды ADPS2:0 определяют частоту тактирования модуля АЦП, определяющую частоту дискретизации АЦП. Bit 7 6 5 4 3 2 1 0 ADEN ADSC ADFR ADIF ADIE ADPS2 ADPS1 ADPS0 ADCSRA R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W Init. 0 0 0 0 0 0 0 0 7 ADCSRA: ВЫБОР ЧАСТОТЫ ТАКТИРОВАНИЯ МОДУЛЯ АЦП 6. Встроенный аналого-цифровой преобразователь микроконтроллера Соотношение между значениями разрядов ADPS2:0 и тактовой частотой АЦП представлено в таблице. ADPS2 ADPS1 ADPS0 Описание 0 0 0 Без предделителя 0 0 1 С предделителем на 2 0 1 0 С предделителем на 4 0 1 1 С предделителем на 8 1 0 0 С предделителем на 16 1 0 1 С предделителем на 32 1 1 0 С предделителем на 64 1 1 1 С предделителем на 128 8 РАБОТА В СИМУЛЯТОРЕ (1/2) 6. Встроенный аналого-цифровой преобразователь микроконтроллера Задание: написать программу, которая бы выводила результат аналого- цифрового преобразования на ЖКИ. Дополнительно программа может обеспечивать изменение цвета RGB светодиода согласно изменению значения аналогового сигнала. 9 РАБОТА В СИМУЛЯТОРЕ (2/2) 6. Встроенный аналого-цифровой преобразователь микроконтроллера /* объявление заголовков прочих функций */ uint16_t adc_res=0; ISR(ADC_vect) { adc_res=ADCL|(ADCH<<8); ADCSRA|=(1< } int main(void) { uint8_t words[] = {"ADC value:"}, i, j; uint16_t brightness; /* настройка регистра DDRE и таймера №3 */ /* АЦП вкл., начать 1-ое преобразование, предделитель на 32 */ ADCSRA = (1< ADMUX=4|(1< LCD_init(); showMe(words); sei(); while (1) { brightness = adc_res; /* зажигаем диод чрез OCR3xH/L */ LCD_cmd((1 << 7) | 11); /* выводим на экран значение brightness */ } } 10 СЧИТЫВАНИЕ ЗНАЧЕНИЯ АЦП 6. Встроенный аналого-цифровой преобразователь микроконтроллера Задание: написать программу управления цветом и яркостью RGB светодиода (каналы OC3A, OC3B и OC3C таймера/счётчика 3) с помощью ползункового потенциометра, подключённого к 3-му каналу АЦП, используя 10-и битный результат преобразования. 11 ПРИМЕР КОДА НА ЯЗЫКЕ СИ 6. Встроенный аналого-цифровой преобразователь микроконтроллера uin16_t readAdc(uint8_t channel) { uint8_t lowBitValue; ADMUX = (1 << REFS0) | channel; //выбор канала и источника питания АЦП ADCSRA |= (1 << ADSC); //начало преобразования аналогового сигнала while((ADCSRA & (1 << ADIF))==0); //ожидание окончания преобразования ADCSRA |= (1 << ADIF); //сброс флага прерывания по окончании преобразования lowBitValue = ADCL; //чтение младшей части результата return((ADCH<<8) | lowBitValue); //чтение всего результата } int main(void) { DDRE = 0b00111000; TCCR3A = (1< TCCR3B = (1 << CS30); //включение таймера ADCSRA = (1 << ADEN); //включения АЦП while (1) { OCR3BH = readAdc(3) >> 8; OCR3BL = readAdc(3); } } Задание: управление яркостью RGB светодиода с помощью ползункового потенциометра |