digitalni voltmetar realizovan pomoću mikrokontrolera at89s8253
DESCRIPTION
Elektronski fakultet Ni š. Digitalni voltmetar realizovan pomoću mikrokontrolera AT89S8253. Mentor:Studenti: Prof. dr. Mile StojčevUglješa Jovanović 11509 Marko Stojanović 11645. Uvod. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Digitalni voltmetar realizovan pomoću mikrokontrolera AT89S8253
Elektronski fakultet Niš
Mentor: Studenti:
Prof. dr. Mile Stojčev 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 AT89ISP programatora firme Atmel.
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 tk, k=1, 2, 3, 4. Ako je vrednost najmanje moguće merene vrednosti (kvant) 0,5V, znači da će merena vrednost napona u trenutku t2 biti 10,25<V<10,75 V, a digitalni indikator bi prikazao kao najverovatniju vrednost izmerenog napona od 10,50V.
Digitalni voltmetri vrednost prikazuju na numeričkom displeju konvertovanjem vrednosti pomoću A/D konvertora.
Voltmetar
A/D konvertorPojačavač i filtar
RegistarIzbor opsega merenja
Displej
Ulazni signal
Blok dijagam prostog digitalnog voltmetra.
Voltmetar
Digitalni voltmetar.
A/D konvertor MCP3204
MCP3204 je 12-bitni A/D konvertor sa sukcesivnom aproksimacijom.
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. Multiplekser za ulazne kanale;2. Sample and Hold kolo;3. D/A konvertor;4. komparator 5. 12-bitni SAR (Successive Approximation Register);6. pomerački (Shift) registar;7. kontrolna logika.
Digitalni izlazni kôd se dobija iz funkcije:
Vref
VinKod
4096
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: UglješaPrezime: JovanovićDatum rođenja: 01.03.1985.Adresa: Žikice Talevića 46/16, KruševacE-mail: [email protected]: Elektrotehnička škola KruševacSmer: Elektrotehničar automatike
Ime: MarkoPrezime: StojanovićDatum rođenja: 23.10.1985.Adresa: Radnička 7, selo Miloševac,
Velika PlanaE-mail: [email protected] Obrazovanje: Tehnička škola SmederevoSmer: Elektrotehničar automatike