Υπάρχουν διάφορα ηλεκτρικά σήματα στη φύση, τα οποία είναι αναλογικά, πράγμα που σημαίνει ότι μια ποσότητα αλλάζει απευθείας με μια άλλη ποσότητα. Όπου η πρώτη ποσότητα είναι τάση, ενώ μια άλλη ποσότητα μπορεί να είναι η δύναμη, η θερμοκρασία, οι επιταχύνσεις του φωτός και η πίεση. Για παράδειγμα, στο Αισθητήρας θερμοκρασίας IC LM35 η τάση o / p αλλάζει ανάλογα με τη θερμοκρασία, οπότε αν μπορούσαμε να μετρήσουμε την τάση, μπορούμε να υπολογίσουμε τη θερμοκρασία. Όμως, οι περισσότεροι μικροελεγκτές έχουν ψηφιακό χαρακτήρα. Μπορούν μόνο να διακρίνουν μεταξύ χαμηλού ή υψηλού επιπέδου στις ακίδες i / p.
Για παράδειγμα, εάν το i / p είναι μεγαλύτερο από 2,5v τότε θα διαβαστεί ως υψηλό (1) και είναι μικρότερο από 2,5v τότε θα διαβαστεί ως χαμηλό (0). Επομένως δεν μπορούμε να μετρήσουμε άμεσα την τάση από μικροελεγκτές. Για να διορθώσετε αυτό το πρόβλημα οι περισσότεροι μικροελεγκτές έχουν ένα αναλογικός προς ψηφιακός μετατροπέας μονάδες που θα μετατραπούν από τάση σε αριθμό έτσι ώστε να μπορούν να χειριστούν ένα ψηφιακό σύστημα όπως μικροελεγκτές. Αυτό μας επιτρέπει να συνδέουμε όλους τους τύπους αναλογικών συσκευών με μια μονάδα μικροελεγκτή. Μερικά παραδείγματα αναλογικών συσκευών είναι η θερμοκρασία, το φως, το άγγιγμα, το επιταχυνσιόμετρο και το μικρόφωνο για εγγραφή ήχου. Ακολουθήστε τον παρακάτω σύνδεσμο για Τύποι αναλογικών και ψηφιακών αισθητήρων με εφαρμογές .
ADC σε μικροελεγκτή PIC
Αναλογικός σε ψηφιακός μετατροπέας σε μικροελεγκτή PIC
Ο αναλογικός μετατροπέας ψηφιακού στον μικροελεγκτή PIC συζητείται παρακάτω.
Μικροελεγκτής PIC
Ο όρος PIC σημαίνει προγραμματιζόμενους ελεγκτές διεπαφών, οι οποίοι μπορούν να προγραμματιστούν για να εκτελέσουν μια τεράστια ποικιλία εργασιών. Η γραμμή παραγωγής μπορεί να ελεγχθεί από έναν προγραμματισμένο προγραμματισμό μικροελεγκτής με χρονοδιακόπτες . Οι εφαρμογές μικροελεγκτών PIC εμπλέκονται κυρίως σε διάφορες ηλεκτρονικές συσκευές όπως ηλεκτρονικές συσκευές, συστήματα ελέγχου υπολογιστών, συστήματα συναγερμού.
Μικροελεγκτής PIC
Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι μικροελεγκτών PIC, ενώ οι καλύτεροι πιθανότατα βρίσκονται στη σειρά προγραμματιζόμενων μικροελεγκτών GENIE. Προγραμματίζονται μικροελεγκτές PIC και αναπαράγεται από λογισμικό οδηγού κυκλώματος. Αυτοί οι μικροελεγκτές είναι κάπως φθηνοί και μπορούν να αγοραστούν ως κιτ ή προκατασκευασμένα κυκλώματα που μπορούν να σχεδιαστούν από τον χρήστη.
Αναλογική σε ψηφιακή μετατροπή
Ο αναλογικός σε ψηφιακό μετατροπέα είναι απαραίτητος σε ένα ενσωματωμένο σύστημα γιατί, ενώ αυτά τα συστήματα ασχολούνται με ψηφιακές τιμές, το περιβάλλον τους συνήθως περιλαμβάνει διάφορα αναλογικά σήματα. Αυτά τα σήματα πρέπει να μετατραπούν σε ψηφιακά πριν υποστούν επεξεργασία από τον μικροελεγκτή. Προς το παρόν, μπορούμε να δούμε πώς να διαβάσουμε ένα εξωτερικό αναλογικό σήμα χρησιμοποιώντας έναν μικροελεγκτή PIC και να εμφανίσουμε τη μετατροπή ψηφιακής εξόδου σε οθόνη LCD . Το σήμα εισόδου θα είναι μια μεταβαλλόμενη τάση μεταξύ 0 έως 5v.
Αναλογική σε ψηφιακή μετατροπή
Η πιο σημαντική προδιαγραφή του αναλογικού σε ψηφιακό μετατροπέα είναι η ανάλυση. Αυτό καθορίζει πώς ακριβώς το ADC μετρά τα αναλογικά σήματα i / p. Τα κοινά ADC που διατίθενται στην αγορά είναι 8-bit, 10-bit και 12-bit. Για παράδειγμα, η τάση αναφοράς του ADC είναι 0-5 βολτ, τότε ένας αναλογικός προς ψηφιακός μετατροπέας 8-bit θα σπάσει αυτήν την τάση σε 256 μέρη. Έτσι μπορεί να υπολογίσει ακριβώς μέχρι 5 / 256v = 19mV περίπου. Ενώ ο μετατροπέας αναλογικού προς ψηφιακό 10-bit θα σπάσει την τάση στα 1024 μέρη. Έτσι μπορεί να υπολογίσει ακριβώς έως και 5/1024 = 4,8 mV περίπου. Έτσι μπορείτε να παρατηρήσετε ότι το 8-bit ADC δεν μπορεί να πει τη διακύμανση μεταξύ 1mV & 18mV. Ο αναλογικός προς ψηφιακός μετατροπέας στον μικροελεγκτή PIC είναι 10-bit.
Η άλλη προδιαγραφή του ADC είναι ο ρυθμός δειγματοληψίας, που καθορίζει πόσο γρήγορα μπορεί να κάνει ο αναγνώστης ο μετατροπέας A / D. Η Microchip ισχυρίζεται ότι το ADC του PIC μπορεί να φτάσει τα 100k δείγματα / δευτερόλεπτο.
ADC σε μικροελεγκτή PIC
Η μονάδα αναλογικής σε ψηφιακή μετατροπή στο μικροελεγκτή PIC έχει συνήθως 5-i / ps για συσκευές 28 ακίδων και επίσης 8-i / ps για συσκευές 40 ακίδων. Η αλλαγή του αναλογικού σήματος στο PIC, ADC επηρεάζει τον ισοδύναμο ψηφιακό αριθμό 10-bit. Η μονάδα ADC με μικροελεγκτή διαθέτει λογισμικό επιλέξιμο χαμηλής και υψηλής τάσης αναφοράς i / p σε κάποιο συνδυασμό VSS, VDD, RA2 & RA3. Στο επόμενο έργο, θα μετατρέψουμε την αναλογική είσοδο σε ψηφιακό αριθμό με αναφορά υψηλής τάσης και αναφοράς χαμηλής τάσης. Το o / p θα εμφανίζεται χρησιμοποιώντας LED. Μπορείτε να αλλάξετε τις τάσεις αναφοράς ρυθμίζοντας τον καταχωρητή ADCON1.
Διάγραμμα κυκλώματος του ADC σε μικροελεγκτή PIC
Το διάγραμμα κυκλώματος του μετατροπέα αναλογικού προς ψηφιακό 10-bit χρησιμοποιώντας μικροελεγκτή PIC φαίνεται παρακάτω. Η δοκιμαστική τάση i / p του ADC λαμβάνεται από ένα ποτενσιόμετρο 5k συνδεδεμένο κατά μήκος του ποτενσιόμετρου και συνδέεται με τους δύο ακροδέκτες (AN2 / RA2) του μικροελεγκτή PIC. ο παροχή ηλεκτρικού ρεύματος επιλέγεται ως τάση αναφοράς για αναλογική σε ψηφιακή μετατροπή. Έτσι, ο μετατροπέας 10-bit A / D θα αλλάξει οποιαδήποτε αναλογική τάση σε ψηφιακό. Η έξοδος θα εμφανίζεται στην οθόνη LCD.
Διάγραμμα κυκλώματος του ADC σε μικροελεγκτή PIC
Απαιτείται λογισμικό
Ο προγραμματισμός της μετατροπής A / D σε μικροελεγκτή PIC περιλαμβάνει τακτοποίηση τα μητρώα όπως ADCON0, ADCON1 και ANSEL.
- Ο καταχωρητής ADCON0 χρησιμοποιείται για την επιλογή του αναλογικού καναλιού i / p, την έναρξη της μετατροπής και τον έλεγχο της ολοκλήρωσης της μετατροπής ή όχι και επίσης ενεργοποίηση / απενεργοποίηση της μονάδας.
- Ο καταχωρητής ADCON1 χρησιμοποιείται για την επιλογή αναφοράς τάσης και για τη ρύθμιση των θυρών ως αναλογικό προς ψηφιακό
- Ο καταχωρητής ADCON2 χρησιμοποιείται για να επιλέξει τη μορφή δεδομένων A / D, να καθορίσει έναν χρόνο απόκτησης, ρύθμιση ρολογιού A / D.
Καθώς χρησιμοποιείται αναλογική είσοδος AN2 / RA2, πρέπει να διορθωθεί ο αντίστοιχος καταχωρητής ANSEL. Στο μητρώο ADCON0, διαγράψτε τα HS0 & CHS2 και ρυθμίστε το CHS1, έτσι ώστε το κανάλι AN2 να συσχετιστεί με το εσωτερικό κύκλωμα S&H ( δείγμα και κρατήστε κύκλωμα ). Στο μητρώο ADCON1, η εκκαθάριση του bit VCFG θα επιλέξει την παροχή τάσης για αναλογική σε ψηφιακή μετατροπή. Αυτός ο καταχωρητής χρησιμοποιείται για την επιλογή της πηγής CLK σε αναλογική σε ψηφιακή μετατροπή. Ωστόσο, το MikroC Pro για μικροελεγκτή έχει μια ενσωματωμένη λειτουργία βιβλιοθήκης που ονομάζεται ADC_Read (), από προεπιλογή, χρησιμοποιεί το εσωτερικό RC CLK για λειτουργία ADC. Επομένως, δεν χρειάζεται να επαναφέρετε τον καταχωρητή ADCON1.
Έτσι, πρόκειται για αναλογικό σε ψηφιακό μετατροπέα σε μικροελεγκτή PIC, ο οποίος περιλαμβάνει τι είναι μικροελεγκτής PIC, αναλογικός προς ψηφιακός μετατροπέας, ADC σε μικροελεγκτή PIC και το απαιτούμενο λογισμικό. Ελπίζουμε να έχετε καλύτερη κατανόηση αυτής της έννοιας. Επιπλέον, τυχόν ερωτήσεις σχετικά με αυτήν την ιδέα ή Έργα μικροελεγκτή PIC ή ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά έργα , δώστε τις πολύτιμες προτάσεις σας σχολιάζοντας την παρακάτω ενότητα σχολίων. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, ποιες είναι οι εφαρμογές του αναλογικού στον ψηφιακό μετατροπέα;
