A/D převodník

• Seznámení s funkcí AD převodníku – jeho základní vlastnosti (Rozlišení, rychlost převodu). Jako vstup do AD převodníku použijte potenciometr připojen na + 5V a GND.

Zadání

Příklad 1
Připojte potenciometr na +5V a GND. Jezdec připojte na příslušný pin AD převodníku. Na LCD zobrazte hodnotu AD převodu.

Příklad 2
Rozšiřte předchozí příklad o přepočet na napětí V .

Nápověda

Princip AD převodníku
AD převodník je zařízení, které převádí analogový spojitý signál na digitální diskrétní hodnotu. Procesor ATmega 128 disponuje 10bitovým AD převodníkem což umožňuje využit procesor jako snímač elektrických veličin. U neelektrických veličin (teplota, tlak, vlhkost atd.) je nutný převod na elektrickou veličinu vhodným snímačem. Základní vlastnosti AD převodníku použitého v procesoru jsou následující:

Doba převodu 13 – 260 us
Rychlost až 15 kSPS
8 kanálů (až 7 diferenciálních )
u 2 kanálů možnost programovatelného zesílení 1,10,200 (za cenu snížení rozlišovací schopnosti)
maximální pracovní frekvence 200kHz, možnost zvýšit jen za cenu snížení rozlišovací schopnosti (předdělička)
vnitřní referenční napětí 2,56V

Princip činnosti je patrný s následujícího blokového schématu. Měřená hodnota se porovnává s násobky referenčního napětí tak dlouho dokud se "nenalezne" hodnota neznámého vstupního napětí. Měření na více kanálech se provádí multiplexně což má za následek prodlužování času potřebného pro měření. Registry pro práci s AD převodníkem jsou:

ADMUX - výběr kanálu a výběr referenčního napětí
ADCSRA - nastavení rychlosti AD převodu, start převodu, řízení přerušení atd.
ADCH a ADCL - dva registry obsahující výslednou hodnotu, ADCW je dvojregistr složený z těchto registrů (pozor má 10bitů - nelze použít typ CHAR)

Inicializace AD převodníku:
ACSR=0x80;   /*Bit 7 – ACD: Analog Comparator Disable – nastavení
                tohoto bitu odpojí napájení komparátoru a slouží
                tedy k minimalizaci spotřeby. */
SFIOR=0x00;   //vynulování - vypnutí multiplexeru komparátoru
ADMUX=0x0;    /*Bit 7:6 = 1:1 - vybírá zdroj referenčního napětí
             dle kombinace bitů - 00-AREF, 01-AVCC, 11-vnitřní*/
ADCSRA=0x87; /*0x87=10000111    první tři bity nastavují dělící poměr
            pro odvození hodinového signálu ADC převodníku z
              hodinového kmitočtu CPU (zde 128).
  7.bit povoluje funkci ADC převodníku*/

Funkce pro spuštění AD převodu read_adc:

unsigned int read_adc(unsigned char kanal)
{
ADMUX=kanal; //určí převáděný kanál
ADCSRA|=0x40; /*Bit 6 - spouští celou konverzi. Při ukončení převodu             je tento bit hardwarově nulován */

while ((ADCSRA & 0x10)==0); /*opakuj dokud 4.bit roven 0 (AND) -
  po dokončení konverze se hardvarově nastaví
   4.bit na 1*/
ADCSRA|=0x10;            //vynuluj 4. bit (OR)
return ADCW;     /*ADCW jsou spojene registry ADCL a ADCH
                    ve kterých je výsledek převodu*/
}

Řešení

#define F_CPU 14745600UL

#include <avr/io.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <util/delay.h>
#include <stdint.h>

#include "knihovnaLCD.c"

int ADprevod;
float napeti;
char tmp [20];

unsigned int read_adc(unsigned char kanal)
{

ADMUX=kanal;
ADCSRA|=0x40;
while ((ADCSRA & 0x10)==0);
ADCSRA|=0x10;
return ADCW;
}

int main(void)
{

ACSR=0x80;
SFIOR=0x00;
ADMUX=0x0;
ADCSRA=0x87;

LCD_Init();
LCD_Clear();
_delay_ms(2);

while (1)
      {
    ADprevod=read_adc(0);
    napeti= ADprevod*5;
    napeti= napeti/1024;

    LCD_Position(0 , 0);
    sprintf (tmp, "ADprevod= %4d", ADprevod);
    LCD_WriteString(tmp);
    LCD_Position(1 , 0);
    sprintf (tmp, "Napeti = %4.2f V", napeti);
    LCD_WriteString(tmp);

      };
}