KNOWLEDGE

TEXTS

مبدل آنالوگ به دیجیتال ADC

 

                                         مبدل آنالوگ به دیجیتال ADC

-مبدل آنالوگ به دیجیتال چیست؟برای تبدیل یک ولتاژبه اعداد از مبدل انالوگ به دیجیتال استفاده میشود.چون میکرو کنترلر بر مبنای دیجیتال پایه گذاری شده است.

میکرو های AVR دارای مبدل انالوگ به دیجیتال سرخود است.ولتاژ مرجع انها به سه صورت انتخاب میشود

1-      بصورت داخلی با ولتاژ 2.56 ولت 

2-      ولتاز VCC

3-      بصورت خارجی

(ولتاژ مرجع ولتاژی است که مبدل تا ان مقدار ولتاژ را خوانده و تبدیل میکند)

برای دادن ولتاژ خارجی به ADC از پایه های AVCC,AREF,GND استفاده می شود.

پایه AVCC به ولتاژ تغذیه وصل شده وGND هم به منفی وصل میشود.AREF که برای ولتاژ خارجی است از داخل برنامه هم باید تنظیم شود,تا بعنوان ولتاژ مرجع انتخاب شود.

مبدل انالوگ به دیجیتال برای رسیدن به حداکثر دقت به فرکانس کلاکی بین 50 تا 200 کیلو هرتز نیاز دارد.این فرکانس یک سرعت متناسب با دقت مناسب را ارائه میدهد, اگر بخواهیم سرعت تبدیل اطلاعات به دیجیتال زیاد باشد باید فرکانس کلاکی افزایش پیدا کند که دقت را کاهش میدهد.

نکته:اگر کاربر از یک منبع ولتاژ متصل به پایه aref استفاده کند, نمیتواند از ولتاژهای مرجع دیگر استفاده کند.اگر ولتاژخارجی به پایه aref متصل نگردد, کاربر میتواند بین ولتاژهای مرجع avcc و یا 2.56 v سوئیچ نماید.

-برای حذف نویز روی ورودی انالوگ که ناشی از هسته cpu میباشد, میتوان میکرو را در مد sleep قرار داد.

در این مد cpu خاموش بوده و نمونه برداری انجام میشود سپس cpu روشن میشود.        

دقت نمونه برداری adc بصورت 10 بیتی است,که بصورت 8 بیتی قابل استفاده است.یعنی ولتاژ مرجع تقسیم بر 2 به توان 10 میشود(1024).

برای مثال اگر ولتاژ مرجع ما 5 ولت باشد 1024÷5 برابر با 4 میلی ولت است.یعنی تغییرات تا 4 میلی ولت را میتوانیم بوسیله یک adc 10 بیتی ثبت کنیم.(هر سطح 4 میلی ولت)

نکته: برای استفاده از یک پایه در حالت ورودی adc به غیر از معرفی در قسمت adc باید بصورت ورودی و tri-state  تنظیم شود.

روش حذف نویز از adc

1-مسیر سیگنالهای انالوگ را تا حد امکان کوتاه کنید,قسمت های انالوگ باید دارای زمین جداگانه باشد

2-باید avcc توسط یک فیلتر پایین گذر LC به vcc متصل شود.

3-از مدهای sleep و حالت adc noise canceler برای کاهش نویز القا شده توسط cpu  استفاده شود.

                                           

 

متداول ترین انواع adc به قرار زیر است

1-      مبدل توع شمارشی (counting analog digital convertor)

2-      مبدل نوع تقریب های متوالی (successive-approximation convertor)

3-      مبدل با مقایسه موازی (parallel-comparator adc)

4-      مبدل دو شیبه (dual-slop or ratiometric adc)

مبدل داخلی میکرو از نوع تقریب های متوالی است.که دارای خصوصیات زیر میباشد.

-          وضوح 10 بیت

-          زمان تبدیل 65 تا 260 میکرو ثانیه

-          کانال های مالتی پلکس شده

-          ولتاژ ورودی از صفر تا vcc

-          پرچم وقفه پایان تبدیل adc

-          حذف کننده نویز

Adc به هر یک از پایه های پورت اجازه میدهد که بعنوان یک ورودی مبدل انالوگ به دیجیتال عمل نماید.

Adc دارای یک مد sample and hold است, که باعث می شود ولتاژ ورودی adc در زمان تبدیل در یک سطح ثابت نگه داشته شود و دقت کار را بالا ببرد.

Adc دارای دو مد تبدیل single و free است.مد single بایستی توسط کاربر پیکره بندی و کانال دلخواه برای نمونه برداری انتخاب شود.در مد free با یک ثابت نمونه برداری, رجیستر داده adc را  update  میکند.

پیکره بندی adc در محیط bascom

              Config adc=single|free ,prescaler=auto , reference=optional                                

اگر بخواهیم از مد single استفاده کنیم باید از دستور getadc() استفاده شود.

Prescaler این گزینه کلاک adc را مشخص میکند. اگر در حالت اتوماتیک باشد کامپایلر با توجه به فرکانس اسیلاتور, بهتریت کلاک را برای adc مشخص میکند.دیگر مقادیر معتبر 2 , 4 , 8 , 15 , 32  , 64 , 128  میباشد.

Referece=optional گزینه ای اختیاری برای ولتاژ مرجع است, که میتوان از حالت های زیر نیز استفاده شود.

Off :برای خاموش کردن ولتاژ مرجع داخلی و استفاده از ولتاژ موجود بروی پایه aref که در این حالت اتصال پایه –های avcc و aref به صورت زیر است.

 AVCC: زمانی که از این گزینه استفاده شودولتاژ پایه AVCC بعنوان مرجع در نظر گرفته میشود.در این حالت اتصال پایه های AVCC و AREF بصورت زیراست

INTERNAL : زمانی که ولتاژ مرجع داخلی 2.56 ولت با خازن خارجی بروی پایه AREF استفاده شود.مانند شکل بالا.البته انتخاب این گزینه برای میکرو هایی که ولتاژ مرجع داخلی ندارند هیچ تاثیری ندارد.

دستور GETADC

با این دستور سیگنال انالوگ وارد شده به مقدار دیجیتال تبدیل میشود و در متغییر تعریف شده از نوع داده WORD قرار میگیرد.                                                                                                           Var=getadc()

در داخل پرانتز کانال مربوطه به پورت adc قرار داده میشود.از پورت های adc میتوان بعنوان ورودی وخروجی استفاده کرد.ولی هنگامی که پورت بصورت adc پیکره بندی شود دیگر نمیتوان بعنوان I/O از ان استفاده کرد.

دستورات stop و start

توسط دستور start adc نمونه برداری شروع میشود و stop adc تغذیه را از adc قطع میکنیم.                               

 

                                            بررسی میکرو ATMEGA8

                                     از معماری AVR RISC استفاده میکند

   -کارایی بالا و توان مصرفی کم

  -دارای 130 دستورالعمل که تنها در یک سیکل کاری انجام میشود

  -8*32 رجیستر کاربردی

  -سرعتی تا 16 MIPS در فرکانس 16 MHZ

حافظه ,برنامه و داده غیر فرار

  -8K بایت حافظه FLASH داخلی قابل برنامه ریزی

  (پایداری حافظه فلش با قابلیت 10000 بار نوشتن و پاک کردن است)

  -1024 بایت حافظه داخلی SRAM

-  512 بایت حافظه EEPROM داخلی قابل برنامه ریزی

  (پایداری حافظه EEPROM قابلیت 100000 بار نوشتن وپاک کردن را دارد)

  -قفل برنامه فلش و حفاظت داده EEPROM

 

خصوصیات جانبی

  -دو  تایمر-کانتر (TIMER/COUNTER) 8 بیتی با PRESCALER مجزا و دارای مد COMPARE

  -یک تایمر کانتر 16 بیتی با PRESCALER مجزا و دارای مدهای COMPARE و CAPTURE

  -3 کانال PWM

-6 کانال مبدل انالوگ به دیجیتال 4 کانال با دقت 10 بیتی 2 کانال بادقت 8 بیتی

-دارای RTC (REAL TIME CLOCK) با اسیلاتور مجزا

-USART سریال قابل برنامه ریزی

(UNIVERSAL SYNCHRONOUS AND ASYNCHRONOUS SERIAL RECEIVER AND TRANSMITTER)

-WATCHDOG قابل برنامه ریزی با اسیلاتور داخلی

-ارتباط سریال SPI برای برنامه ریزی داخل مدار (IN SYSTEM PROGRAMMING)

(SERIAL PERIPHERAL INTERFACE)

-قابلیت ارتباط سریال SPI به صورت MASTER/SLAVE

-قابلیت ارتباط با پروتکل سریال دو سیمه

خصوصیات ویژه میکرو کنترلر

-دارای 5 حالت SLEEP (POWER-DOWN , POWER-SLAVE , ADC NOISE REDUCTION , IDLE , STANDBY )

-منابع وقفه (INTERRUPT) داخلی و خارجی

-دارای اسیلاتور RC داخلی کالیبره شده

-عملکرد کاملا ثابت

-توان مصرفی پایین و سرعت بالا توسط تکنولوژی CMOS

توان مصرفی در 4MHZ ,3V , 25C

-حالت فعال 3.6 MA (ACTIVE MODE)

-در حالت بی کاری 1MA (IDLE MODE)

-در حالت POWER DOWN تقریبا 5 میکرو آمپر

ولتاژهای عملیاتی

-2.7  تا 5.5 ولت برای ATMEGE8 L

-4.5  تا 5.5 ولت برای ATMEGE

 

فرکانس کاری

-0-16 MHZ برای ATMEGE8                           

74HC573N

توصیف کلی

این قطعه بعنوان یک  CMOSبا سرعت بالا می تواند کار کند.یعنی اطلاعات ریخته شده را برای مدتی در خود نگه دارد.

در واقع این قطعه یک لچ است.ورودی هر لچ میتواند 3 وضعیت صحیح خروجی برای برنامه های کاربردی به ما بدهد.

پایه LE ورودی و خروجی را فعال میسازدو پایه    بین تمام لچ ها مشترک است.

وقتی LE در وضعیت HIGH است ,داده به لچ وارد میشود.خروجی لچ به طور متناظر با تغییر ورودی تغییر خواهد کرد.

زمانی که پایه LE در وضعیت LOW قرار میگیرد.لچ اطلاعات را ذخیره میکند سپس منتظر میماند تا دوباره پایه LE به وضعیت HIGH درآید و اطلاعات جدید را از ورودی در یافت کند.

زمانی که پایه  در وضعیت LOW قرار دارد تمام هشت یایه خروجی قابل دسترس هستند. زمانی که در وضعیت HIGH قرار بگیرد خروجی ما در وضعیت HIGH-IMPEDANCE قرار میگیرد.عملرکرد پایه   متاثر از عملکرد لچ ها نیست.

(در  مدارات سنسور گاز یکی از شرایط نا مطلوب این بود که سنسور برای مدت طولانی در معرض اشباع قرار بگیرد

می توان در این مواقع فرمانی مبنی بر اینکه پایه  در وضعیت HIGH قرار بگیرد صادر شود تا سنسور از نظر دقت سنجش در مراحل بعدی سالم بماند)

امکانات

1-ورودی و خروجی های  طرف مقابل بسته ها به راحتی اجازه عبور می دهند.

2-به عنوان پورت ورودی و خروجی برای میکرو پروسسور و میکرو کامپیوترها مفید است.

3-دارای سه حالت خطی برای برنامه های کاربردی

4-تحمل دما از 40- تا 125+ درجه سانتی گراد.

                                                   

 

+ نوشته شده در  جمعه بیست و ششم اسفند ۱۳۹۰ساعت 17:28  توسط mahmood latifi  |