Transcript ppt
Elektronski fakultet Niš
Digitalni voltmetar realizovan pomoću mikrokontrolera AT89S8253
Mentor: Prof. dr. Mile Stojčev Studenti: Uglješa Jovanović 11509 Marko Stojanović 11645
Uvod
Smisao ovog zadatka je da se pomoću mikrokontrolera AT89S8253 na LCD displeju prikažu vrednosti napona na ulazima 12-bitnog A/D konvertora.
Upotrebljen je A/D konvertor pod oznakom MCP3204 firme Microchip i LCD displej pod oznakom HD44780 firme HITACHI.
Za pisanje kôda, korišćen je kompajler MikroC firme Mikroelektronika, a za upis kôda u mikrokontroler korišćen je Microcontroller ISP Software korišćenjem firme Atmel.
AT89ISP programatora
Voltmetar
Voltmetar je instrument za merenje napona između dve tačke u električnom kolu. U pogledu načina obrade i prikaza rezultata merenja dele se na analogne i digitalne.
Primenom mikroračunarskih tehnika i tehnologija, moderne konstrukcije procesa merenja se delimično ili potpuno automatizuju, tako da se merni proces izvršava prema instaliranom softveru mikrokontrolera ili mikroračunara.
Osnovna prednost digitalnih voltmetra je kako u pogledu tačnosti i brzine merenja, tako i u mogućnosti jednostavnog memorisanja niza ponovljenih rezultata merenja u digitalnom obliku i što ne postoji gubitak informacija u daljoj obradi mernog signala.
Voltmetar
Voltmetar je instrument za merenje napona između dve tačke u električnom kolu. U pogledu načina obrade i prikaza rezultata merenja dele se na analogne i digitalne.
Kod digitalnih voltmetra merenje se odvija u diskretnim vremenskim trenutcima t k , k=1, 2, 3, 4. Ako je vrednost najmanje moguće merene vrednosti (kvant) 0,5V, znači da će merena vrednost napona u trenutku t 2 biti 10,25
Digitalni voltmetri vrednost prikazuju na numeričkom displeju konvertovanjem vrednosti pomoću A/D konvertora.
Voltmetar
Blok dijagam prostog digitalnog voltmetra.
Ulazni signal Pojačavač i filtar A/D konvertor Izbor opsega merenja Registar Displej
Digitalni voltmetar.
Voltmetar
A/D konvertor MCP3204
MCP3204 aproksimacijom.
je 12-bitni A/D konvertor sa sukcesivnom
Poseduje 4 kanala koji se mogu koristiti kao 4 nezavisna kanala ili kao 2 diferencijalna para.
Diferencijalna nelinaernost (DNL) iznosi ±1 LSB dok integralna nelinearnost (INL) iznosi ±1 LSB.
Komunikacija sa uređajima se izvodi korišćenjem serijskog interfejsa kompatibilnog sa SPI protokolom.
Referentni napon Vref određuje analogni ulazni opseg, kako se on smanjuje smanjuje se i vrednost LSB-a.
A/D konvertor MCP3204
Izgled A/D konvertora i raspored pinova.
Blok dijagram.
A/D konvertor MCP3204
A/D konvertor čine: 1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Multiplekser za ulazne kanale; Sample and Hold kolo; D/A konvertor; komparator 12-bitni SAR (Successive Approximation Register); pomerački (Shift) registar; kontrolna logika.
Digitalni izlazni kôd se dobija iz funkcije:
Kod
4096
Vin Vref
A/D konvertor MCP3204
U komunikaciji sa mikrokontrolerima šalju se i primaju 3 bajta.
SPI interfejs mikrokontrolera mora biti podešen tako da taktuje podatke na opadajućoj ivici a da ih lečuje na rastućoj.
Komunikacija između mikrokontrolera i A/D konvertora.
A/D konvertor MCP3204
Prvi bajt poslat A/D konvertoru sadrži 5 nula nakon čega slede startni bit, SGL/DIFF bit i D2 bit.
Po slanju drugog bajta A/D konvertoru u prijemnom registru mikrokontrolera sadržaće se 3 nepoznata bita, zatim sledi null bit nakon čega slede 4 bita najveće težine rezultata konverzije (B11-B8).
Po slanju trećeg bajta A/D konvertoru prijemni registar mikrokontrolera će sadržati 8 nižih bitova rezultata konverzije.
LCD displej Hitachi HD44780
LCD displej služi za ispisivanje poruka po minijaturnom ekranu i sadrži kontroler HD44780 firme Hitachi.
LCD displej se sastoji iz 2 reda sa po 16 linija u kojima se ispisuju karakteri dok se svako od ovih polja sastoji od matrice veličine 5x8 piksela.
Prikazuje sva slova abecede, grčka slova, znakove interpukcije, matematičke simbole, moguće je prikazati i znakove koje korisnik sam isprojektuje.
Poseduje i automatsko pomeranje poruka preko ekrana (šiftovanje ulevo i udesno), pojavljivanje kursora, pozadinsko osvetljenje plave boje i slično.
LCD displej Hitachi HD44780
Izgled LCD displeja.
Izgled matrice LCD displeja.
LCD displej Hitachi HD44780
Unutar displeja se nalaze 3 memorijska bloka: 1.
Display Data RAM (DDRAM) – u njoj se nalaze karakteri koji treba da budu prikazani na displeju, veličina je dovoljna za smeštanje 80 znakova.
2.
Character Generator ROM (CGROM ) – u njoj je upisana mapa sa izgledom svih karaktera koje displej može da prikaže. Adrese memorijskih lokacija CGROM-a se poklapaju sa standardnim ASCII vrednostima karaktera.
3.
Character Generator RAM (CGRAM) – omogućava ispisivanje oznaka koje korisnik sam definiše a koji staju u okvir veličine 5x8 piksela.
LCD displej Hitachi HD44780
8-bitni i 4-bitni način rada LCD displeja.
LCD displej Hitachi HD44780
Mikrokontroler AT89S8253
Izgled mikrokontrolera i raspored pinova.
Mikrokontroler AT89S8253
Pripada familiji mikrokontorlera 8051.
12KB fleš memorije za smeštanje programa.
2KB EEPROM memorije.
256B internog RAM-a za smeštanje promenljivih.
32 ulazno-izlazne linije raspoređene u 4 porta sa po 8 pinova.
Tri 16-bitna tajmera-brojača.
9 izvora interapta.
Programabilnu UART serijsku komunikaciju.
Programabilni Voč dog (Watch Dog) tajmer.
2 dodatna moda rada za smanjenje potrošnje, Idle i Power-down.
Trostepenu zaštitu upisanog programa.
Radna frekvencija između 0-24MHz.
Napon napajanja između 4-6V.
Mikrokontroler AT89S8253
Mikrokontroler AT89S8253
SPI sistem omogućava brzu sinhronu vezu između kontrolera i jednog ili više periferijskih uređaja.
Jedan uređaj je glavni (
master
) i određuje brzinu, smer prenosa (da li se podaci šalju ili primaju) i format podataka.
Na drugom kraju veze nalazi se
slave
, koji je u podređenom položaju, što znači da ne može pokrenuti razmenu podataka i mora da se prilagođava uslovima koje nameće
master
strana.
Podaci se prenose
full duplex
vezom pomoću 3 provodnika koji se povezuju sa izvodima MISO (P1.6), MOSI (P1.5) i SCK (P1.7).
Četvrti kontorlni pin se na strani mastera ne koristi i može se biti iskorišćen kao ulaz/izlaz dok na strani slejva mora biti na nivou 0V
.
Mikrokontroler AT89S8253
Veza u SPI sistemu.
Zadatak
Realizovati voltmetar, kod koga je ulazni napon, napon koji se dovodi na ulazne kanale A/D konvertora. Odabir kanala vršiti DIP prekidačem i to po sledećem rasporedu:
prekidač 1 – kanal 0 u nezavisnom modu, meri napon sa potenciometra; prekidač 2 – kanal 1 u nezavisnom modu, meri napon sa spoljašnjeg izvora; prekidač 3 – kanali 2 i 3 u diferencijalnom modu, mere razliku napona na svojim ulazima.
U mikrokontroleru digitalni podatak se pretvara u oblik koji je pogodan za prikazivanje na LCD displeju, tj. u ASCII kôd.
Hardver
Hardver
Algoritam softvera
Definicija pinova LCD-a i ADC-a Inicijalizacija LCD-a i SPI-a Merenje Izbor kanala Očitavanje napona sa kanala Konverzija u ADC-u Ispis vrednosti napona na LCD-u
Sistem
Biografije autora
Ime: Prezime: Jovanović Datum rođenja: 01.03.1985.
Adresa: Uglješa Žikice Talevića 46/16, Kruševac E-mail: Obrazovanje: Smer: [email protected]
Elektrotehnička škola Kruševac Elektrotehničar automatike Ime: Marko Prezime: Stojanović Datum rođenja: 23.10.1985.
Adresa: Radnička 7, selo Miloševac, E-mail: Obrazovanje: Smer: Velika Plana [email protected] Tehnička škola Smederevo Elektrotehničar automatike