ppt

Report
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 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
 Blok dijagam prostog digitalnog voltmetra.
Ulazni signal
Pojačavač i filtar
A/D konvertor
Registar
Izbor opsega merenja
Displej
Voltmetar
 Digitalni voltmetar.
A/D konvertor MCP3204
 MCP3204 je
aproksimacijom.
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:
4096 Vin
Kod 
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:
Datum rođenja:
Adresa:
E-mail:
Obrazovanje:
Smer:
Uglješa
Jovanović
01.03.1985.
Žikice Talevića 46/16, Kruševac
[email protected]
Elektrotehnička škola Kruševac
Elektrotehničar automatike
Ime:
Prezime:
Datum rođenja:
Adresa:
Marko
Stojanović
23.10.1985.
Radnička 7, selo Miloševac,
Velika Plana
[email protected]
Tehnička škola Smederevo
Elektrotehničar automatike
E-mail:
Obrazovanje:
Smer:

similar documents