AVR микроконтроллерийн Аналог тоон хөрвүүлэгчийн тухай

            Энэ бичлэгээр ADC хэрхэн ажилладаг, AVR микроконтроллерийн ADC системийн талаар авч үзнэ. Ямар нэгэн үзэгдлээс мэдээлэл ихэвчлэн тус зүйлийг хэмждэг мэдрэгчээс (сенсор) аналог сигналаар ирдэг. Энэхүү сигналийг ашиглан үр дүy гаргахын тулд тоон сигнал болгон хувиргадаг бөгөөд энэ хувиргалтыг хоёртын толуур дээр суурьласан аналог тоон хувиргагч ашиглана. Доорх зурагт тоолуур дээр суурьласан тоон хувиргагчийг харуулсан байна. Хэрэв гаднаас орж ирж байгаа аналог сигнал DAC-аас гарч байгаа хүчдэлээс бага байх юм бол тоолуур тоолж байх ба тоолуурын утга нэмэгдэхэд DAC-ийн гаралтын хүчдэл нэмэгдэн явсаар  аналог оролтын хүчдэлтэй тэнцэхэд тоолуур зогсоно. Энэ үеийн тоолуурын гаралт гаднаас өгч буй хүчдэлийн тоон утга болно.

Зураг: Тоолуур дээр суурьласан ADC

ATMega микроконтроллерийн ADC нь тоолуур дээр суурьласан систем юм.

• 10-битийн үр дүнг харуулна

• ±2 LSB нарийвчлалтай

• 13 - 260 μs хооронд хөрвүүлэх хугацааг тохируулж болно

•  15 kSPS хүртэл хурдаар өгөгдөлийг боловсруулж чадна

•  Нэг шугамыг мультиплексерээр олшруулсан 8 оролттой

• 7 –н дифферециал оролттой

• 2 дифференциал оролт нь тусгай 10x, 200x хүчдэл өсгөгчтэй

• 0 - VCC ADC хүртэл оролтын хүчдэлийн далайцтай байж болно

• Тулгуур (reference) хүчдэлийг  гаднаас болон дотроос 2.56V –оор тохируулж болно

• Чөлөөтэй болон нэг удаа хөрвүүлэхыг сонгож болно

• ADC ажиллахдаа автоматаар хөрвүүлэлтыг эхлэх боловсруулах үйл ажилгааг хийнэ

• Хөрвүүлж дууссан бол програмд тасалдал өгч болно

• Шуугиангүй болгох идэвхгүй горимтой

                              Зураг 5.2:

ADC регистерүүд

            Зурагт АТМега микроконтроллерийн ADC системийн регистрүүдийг харуулав. Бидний жишээ авсан аналог тоон хувиргуурыг бодвол энэ систем маань хурьцангуй олон хүчирхэг үйлдлүүдийг гүйцэтгэж чаддаг. Гурван төрлийн регистер системд байна.

ADC Multiplexer Selection Register.  ADMUX
            Энэ регистерт тулгуур хүчдэлийг тохируулах REFS[1:0] битүүд багтана.

• REFS[0:0] = 00: AREF гадаад хөлөнд өгсөн потенциал ADC системийн тулгуур хүчдэл болно

• REFS[0:1] = 01: AVCC хөлөөр тулгуур хүчдэлээ авах ба AREF портонд конденсатор холбож өгнө

• REFS[1:0] = 10: AREF хөлөөр

• REFS[1:1] = 11: Дотоод 2.56-VDC хүчдэл тулгуур хүчдэл болох ба энэ горимоор ажиллахдаа AREF хөлөнд конденсатор холбож өгөх шаардлагатай

ADLAR бит нь өгөгдөлийн регистрийн байрлалийг зохицуулна. Системийн нарийвчлал нь 10 бит ба бид 8 битийн микропроцессор ашиглаж байгаа учир хоёр регистерт хувааж байрлуулах шаардлага гарна. Хэрэв ADLAR=1 байвал ахлах регистер дүүрэн өгөгдөлийн сүүлийн 2 бага бит хоёр дахь бага регистерт багтсан байна.

MUX[4:0] битүүд нь аль сувгийн өгөгдөлийг авахыг зааж өгнө. MUX4,3 битүүд дифференциал өсгөгч удирдах битүүд MUX 2,1,0 нь алв сувгаар өгөгдөл авахыг заана.  Жишээ нь MUX[4;0]=00011 дифференциал өсгөгч ашиглахгүй ADC3 хөлний хүчдэлийн утгыг өгөгдөл болгон авч байна.

           

Зураг: Регистерүүд

ADC Control and Status Register A- ADCSRA

            Энэ регистерт ADC-гийн ажиллагааг зөвшөөрч өгөх ADEN бит багтсан. Хэрэв уг бит нэг байвал ADC ажиллахыг зөвшөөрч өгсөн байна гэж үзнэ. Дараагийн нь ADSC бит ба энэ битийг зөвшөөрвөл хөрвүүлэлт эхлэх болно. Мөн хөрвүүлэлт гүйцэтгэгдэж дууслаа гэж мэдэгдэх ADIF бит багтсан байх бөгөөд ADC системийн ажиллах давтамжийг ADPS[2:0] битүүдээр тохируулна.

• ADPS[2:0] = 000: division factor: 2

• ADPS[2:0] = 001: division factor: 2

• ADPS[2:0] = 010: division factor: 4

• ADPS[2:0] = 011: division factor: 8

• ADPS[2:0] = 100: division factor: 16

• ADPS[2:0] = 101: division factor: 32

• ADPS[2:0] = 110: division factor: 64

• ADPS[2:0] = 111: division factor: 128

Ингэж хуваах тоо нь үндсэн микроконтроллерийг ажиллуулж байгаа системийн давтамжийг хуваасан тоог харуулна. Энэ давтамжаас ADC системийн ажиллах хурд хамаарах бөгөөд жишээ нь ADPS[2:0] = 010, ба микроконтроллерийн ажиллах давтамж 4MHz байсан бол хөрвүүлэлт хийх хугацааг дараах байдлаар тодорхойлно.

ADC ажиллах давтамж нь 4Mhz / 4 =1Mhz

Нэг удаа хөрвүүлэлт хийх давтамж нь 1Mhz / (2¹⁰) =976.5hz буюу үе буюу нэг удаа хөрвүүлэлт хийх хугацаа нь 1 / 976.5hz= 1ms орчим болж байна.

            ADC-програм

2 төрлийн функцийг жишээ болгож тайлбарлая. Эхний функц нь ADC-г ажилгаанд бэлдэх горимыг тодорхойлж өгөх функц. Харин ReadADC гэсэн функцийн аргумент нь  аль сувгаар өгөгдөлийг унших, функцийн утга нь өгөгдөлийг илэрхийлнэ. Үндсэн програмаас уг функцийг ашиглахдаа хувьсагч=ReadADC(2); /2-р сувгын ADC-ний утгыг авъя/ гэсэн байдлаар бичиж өгнө.

void InitADC( void)

{

ADMUX = 0;        //тулгуур хүчдэлийг гаднаас AREF хөлөөр суваг 0-г сонго

ADCSRA = 0xC3;    //хөрвүүлэлтийг эхлүүлж давтамжийг 8 хуваа

while (!(ADCSRA & 0x10));//хөрвүүлэлт дуустал хүлээ

ADCSRA |= 0x10;

}

//**************************************************

//**************************************************

unsigned int ReadADC(unsigned char channel)

{

unsigned int adcdata;

unsigned int  adclow;

unsigned int adchigh;

ADMUX = channel;

ADCSRA |= 0x40;

while (!(ADCSRA & 0x10));

ADCSRA |= 0x10;

adclow = ADCL;

adchigh = ((unsigned int)(ADCH << 8));

adcdata = adclow | adchigh;

return adcdata; //ADCH:ADCL

}

 Atmega8 микроконтроллер дээр жишээ болгож AVRSTUDIO5 дээр нэг коде бичлээ. Доорх линкээр ороод татаад аваарай.

татах

http://www.mediafire.com/?x7o1sarknk33tu6