MİKROİŞLEMCİ İLE A/D DÖNÜŞÜMÜ

Transkript

1 K TÜ Mühendislik Fakültesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü Mikroişlemciler Laboratuarı MİKROİŞLEMCİ İLE A/D DÖNÜŞÜMÜ 1) GİRİŞ Analog işaretler analog donanım kullanılarak işlenebilir. Bunun yanında analog donanım üzerinde değişiklik yapmak hem masraflı hem de çok zaman alıcı bir işlemdir. Oysaki yazılım düzeyinde değişiklik yapmak oldukça kolaydır. Bu yüzden yazılım olarak işlenebilecek işaretler bir A/D dönüştürücü üzerinden sayısal işaretlere dönüştürülür ve değişiklik işlemi sadece yazılım üzerinde yapılır. Analog işareti sayısal bilgiye dönüştürmenin birçok yöntemi vardır. Şekil 1 de verilen basit bir blok devreyle analog işaret sayısal bilgiye kolayca dönüştürülebilir. Şekil 1 de DA dönüştürücüye sıfırdan başlayarak sayısal bilgi sırayla uygulanır.vd gerilimi Va dan küçük olduğu her durum için Vo dan küçük olacaktır.vo ın sıfırdan büyük bir gerilim olarak bulunduğu ilk durumda DA dönüştürücünün girişindeki sayısal bilgi Va analog işaretinin sayısal olarak eşdeğeri olmuş olur.

2 2) SUCCESSİVE APPROXIMATION METODU Şekil 1 deki dönüştürücüye verileri sıra ile uygulamak ve uygun sonuca ulaşmak oldukça yavaş bir yöntemdir. Bunu yerine en anlamlı bitten başlanarak D/A dönüştürücüye uygulanan verilerin bitleri lojik 1 yapılır ve Vo gerilimi okunur. Eğer Vo>= 0 ise o bitin yerine 0,değilse 1 konulur.bu işlem tüm bitler için tekrarlandığında Va nın sayısal eşdeğeri elde edilmiş olur.bunu bir örnekle açıklayalım. Şekil 2 de 3 bitlik bir ADC dönüştürücü için gerekli ağaç yapısı verilmiştir. Şekil 2 : 3 bit için gerekli ikili yaklaşım ağacı Benzer şekilde deneyde kullanılan 8 bit için gerekli bit testleri de Tablo 1 de verilmiştir. Burada Va nın sayısal eşdeğeri 8 adım sonunda olarak bulunmuştur. Örnekten de görüldüğü gibi elde edilecek sayısal bilgi DA dönüştürücünün bit sayısına bağlıdır.da dönüştürücünün bit sayısı ne kadar az alınırsa sonuç o kadar hızlı bulunmuş olur.bunun yanında bit sayısı ne kadar fazla alınırsa sonuç

3 o kadar doğru çıkacaktır. Burada dikkate alınması gereken 2 kavram karşımıza çıkmaktadır. Bunlar örnekleme ve kuantalamadır. Şekil 3 te bir sinüs eğrisinin örneklenmesi ve kuantalaması verilmektedir. Sayısal tasarım bilgilerinizden bu kavramların ne olduğunu araştırınız. Şekil 3. Sinüs İşaretinin 4bit kullanılarak örneklenmesi ve kuantalanması Bu deneyde Z80 işlemcisinde analog digital dönüştürücü uygulaması gerçekleştirilecektir. Deneye gelmeden önce Z80 işlemciler hakkında bilgi edininiz. DT35 UYGULAMA KARTI DT35, mikrobilgisayarın kontrol edebileceği aygıt ve araçları içeren bir modüldür. Yazılan programların çeşitli çevre birimler üzerindeki kontrolünü göstermek amacıyla tasarlanmıştır. İçeriğinde ; 1. 8-bit Dijital-Analog çevirici (DAC) 2. 8-bit Analog-Dijital çevirici (ADC) 3. DAC tarafından sürülen, geri beslemeli bir motor 4. ADC tarafından okunabilen bir potansiyometre 5. DAC tarafından kontrol edilen bir optik verici ile ADC tarafından okunan bir optik alıcı 6. TTL uyumlu bir giriş/çıkış portundan kontrol edilen bir ses verici

4 7. TTL uyumlu iki giriş/çıkış portundan kontrol edilen bir ultrasonik verici ve alıcı 8. İki adet 8 bit port (Port-A ve Port-B) ve içeriklerini görüntülemek için bu portlar tarafından sürülen 16 led Port A: Dijital-Analog çeviciye 8-bit veri yazmada, Analog-Dijital çeviriciden 8-bit veri okumada kullanılır. Port B: DAC, ADC dönüşümlerini kontrol etmede, motorun geribeslemesini okumada, ses vericiyi sürmede ve ultrasonik alıcı-vericinin uzaklık ayarını kontrol etmede kullanılır. Giriş-Çıkış Portlarının Kullanımı: Giriş-çıkış portlarını gözlemleme için ledlerin durumuna bakılır. Eğer bir led, lojik 1 konumundaysa yanar, lojik 0 konumunda ise sönüktür. Portların hatlarının kullanıldığı yerler: Port Kullanımı Yön Açıklama PA0 D0 PA1 D1 PA2 PA3 PA4 D2 D3 D4 1 byte veri DAC a yazılır ya da ADC den okunur D0=lsb D7=msb PA5 D5 PA6 D6 PA7 D7 PB0 EN Ç DAC ın enable girişi lojik 0 da olduğu müddetçe DAC yoldan (D0-D7) gelen bilgiyi analoga çevirir. Enable girişi lojik 1 olduğu vakit son kez çevirme işlemi yapılır ve çıkış o değerde dondurulur. PB1 WR Ç Bu girişin lojik 1 den 0 a geçişinde analog dijital dönüşümü başlar. PB2 BSY G Bu çıkış analog-dijital dönüşümü başladığı zaman lojik 0 a iner ve yaklaşık 9 s sonra lojik 1 e çıkar ve verinin yoldan okunabileceğini belirtir.

5 PB3 RD Ç Bu giriş ADC nin çıkışından verinin okunabilmesi için lojik 0 a indirilir. Aksi halde çıkış yüksek empedans konumunda bekler. PB4 DSC G DC Motordaki optik kesici diski için çıkış. Bu diskin üzerindeki 2 delik vasıtasıyla 2 pozitif darbe oluşmaktadır. PB5 PZO Ç Piezo ses vericisi için kontrol girişi PB6 UTX Ç Bu girişin lojik 1 olması ultrasonik vericiyi aktif eder. PB7 URX G Ultrasonik alıcı tarafından 40 khz lik ses algılandığı zaman çıkışta 40 khz lik dalga oluşturur. Aksi halde çıkış lojik 1 dedir.

6 DT35 Kitinin Blok Diyagramı: Dijital-Analog Çevirici (DAC): 8-bitlik DAC, bir anahtar vasıtasıyla motora yada optik vericiye bağlanır. Diyagramı;

7 Dijital Analog çeviricide girişten gelen 0-FF arası dijital işaret V arası analog işarete dönüştürülür. DAC tan çıkış alabilmek için PB0 lojik 0 yapılarak EN sinyali oluşturulur, ondan sonra da veri A portuna yazılır. Çıkış anahtarın durumuna göre motora ya da optik vericiye gönderilir. Analog-Dijital Çevirici (ADC): 8-bitlik ADC, bir anahtar vasıtasıyla optik alıcıya ya da potansiyometreye bağlanır. Diyagramı; Analog Dijital çeviricide girişten gelen V arası analog işaret 0-FF arası dijital işarete dönüştürülür ve A portundan dışarı verilir. DAC tan çıkış alabilmek için aşağıdaki işlemler yapılmalıdır: 1. WR ve RD girişleri lojik 1 yapılır. 2. Çevirme işlemine başlamak için WR girişine (1 0 1) bit dizisi gönderilir. Burda dikkat edilmesi gereken nokta bu gönderim işleminin 200 ns den küçük olması gerektiğidir.

8 3. Çevirme işlemi bitene kadar beklenmelidir. Bunun için de BSY çıkışının lojik 1 e gelip gelmediği gözlenmelidir. Eğer çevirme işlemi için yazılan kod 9 s (bir çevirme işleminin maksimum süresi) den fazla süreceği biliniyorsa bu kontrole gerek kalmamaktadır. 4. RD girişi lojik 0 yapılarak ADC nin veri çıkışı aktif edilir. 5. A portundan veri okunur. 6. RD girişi lojik 1 yapılarak ADC nin veri çıkışı pasifize edilir. Bu sürecin zaman diyagramı aşağıdaki gibidir: