ADC: Anolog-Digital Çevirici

Transkript

1 ADC: Anolog-Digital Çevirici ADC, girişlerine uygulanan akım, gerilim, sıcaklık gibi analog büyüklükleri değerleri ile orantılı olarak çıkışında digital sinyale çeviren devredir. PIC16F877a da 8 kanallı ADC modülü bulunmaktadır.10 bit çözünürlüğe sahiptir. 2^10=1024 Vref+=5v,Vref-=0v Adım Sayısı=5/1024= Her volt değişiminde (adımında) 10 bit in dijitinde değişim olur. DAC ise, girişindeki sayısal değerlere karşılık analog bir gerilim veya akım üreten devredir. ADC lerde olduğu gibi bit çözünürlüğü, adım büyüklüğü gibi bir çok kavram DAC ler içinde geçerlidir.

2 Bir MCU da ADC birimi yoksa MCU da ADC birimi yoksa (Örneğin 16F84 gibi) ADC0831 entegresini kullanarak dönüştürme yapabilirsiniz. ADC0831, Üç kontrol hattı, DO (data out), CLK (clock), _CS (chip seçim) kullanır.

3 Orta Ölçekli PIC ADC Yapısı

4 PIC ADC Çevrim Algoritması 1. Hangi kanalları A/D çevrimine açacağınızı ve çevrim sonucunu nasıl yazdırmak istediğinizi göz önünde bulundurarak ADCON1 kaydedicisinin değerini ayarlayın. 2. Çevrimi açmak ve bu çevrimi hangi kanaldan(a/d çevrimini birkaç kanaldan aynı anda yapamazsınız) yapacağınızı ve çevrim periyodunu ayarlamak için ADCON0 kaydedicisine gerekli değerleri ayarlayın. 3. ADCON0 ın Go/Done bitini 1 yaparak çevirme işlemini başlatın.öncesinde ADON biti 1 olmalı. 4. Go/Done bitinin 0 değerini almasını bekleyin. Bu değerin 0 olması işlemin bittiğinin, sonucunda ADRESH ve ADRESL ye yazıldığını belirtir. 5. Sonuç yazılma ayarlarınızı göz önünde bulundurarak sonucu değerlendirebilirsiniz. Sonucu 10 bit üzerinden değerlendirmeniz gerekir. Elde edilen sonucun kaç volta karşılık geldiğini şu şekilde formülize edebiliriz. ((ADRESH:ADRESL) x (Vref+ - Vref-) ) / 1024 Örnek olarak sonuç değerimiz olsun, referans olarakta Vdd ve Vss yi seçtiğimizi varsayarsak Vo=(426x(5-0)) / 1024 den yaklaşık olarak V0=2.1 volt sonucunu elde ederiz. Veya Vin=Vo*adım buyuklugu Adım buyuklugu=5/2^10=4.88 mv

5 PIC16f877 ADC yapısı PIC16F877 de 8 kanallı ADC modülü bulunmaktadır, bu modüllerden 10 bitlik giriş alınabilir. Bu kanallar PIC16F877 de ise PORTA ve PORTE de bulunur. ADC modül işlemlerinde 4 önemli kaydedici vardır. Bunlar ADCON0, ADCON1, ADRESH, ADRESL dir. ADCON lar A/D çevriminin kontrolünü yönetirler. ADRES ler ise sonuçların yazıldığı yazmaçlardır.

6 I/O Portları: Analog/Digital Seçimi 16F877 de 8 tane 10 bitlik A/D çevirme kanalı bulunur. A / D kanalları için RA4 hariç diğer A ve E portları kullanılır. A/D çevirme işlemi 4 adet kaydediciyle yapılmaktadır. Aşağıda ilgili register lar ve adresleri gösterilmiştir. ADRESH 0x1E ; A / D sonuç kaydedicisi (high register) ADRESL 0x9E ; A / D sonuç kaydedicisi (low register) ADCON0 0x1F ; A / D kontrol kaydedicisi 0 ADCON1 0x9F ; A / D kontrol kaydedicisi 1 ADFM biti dönüştürme işlemi sonunda 10 bitlik sayının formatını belirler.1: Sayı sağa kaydırılır.0: Sayı sola kaydırılır. PCFG3 PCFG0 bitleri A/D portlarının durumunu belirler. Tümü 0 yapılırsa bu durumda 8 tane analog kanal seçilmiş olur ve her kanalın referans gerilimi VDD olarak ayarlanır. Dr. Bülent ÇOBANOĞLU

7 I/O Portları: Analog/Digital Seçimi :ADCON1 ADCON1, PORTA ve PORTE portlarını dijital veya analog giriş-çıkış olarak ayarlamaya yarar. Default olarak bu portlar analogtur ADCON1 kaydedicisine ilgili değerler yüklenerek bütün pinler digital veya analog işlemler için ayarlanabilir. Ayrıntılı bilgi için lütfen datasheet e ve ileride anlatacağımız ADC konusuna göz atınız.

8 I/O Portları: Analog/Digital Seçimi : ADFM biti ve ADRESL-ARESH

9 I/O Portları: Analog/Digital Seçimi : ADCON0 TAD:Bir bitlik dönüşüm süresidir. 10 bitlik dönüşüm için 11TAD süresi çeker.

10 PIC16f877 ADC yapısı CHS2, CHS1, CHS0 : Kanal seçme bitleridir. GO/DONE : ADC çevrimini başlatan bittir, çevrim bitince 0 olur. ADON : ADC birimini açan bittir. ADCS1, ADCS0 : Frekans kaynağı seçim bitleridir (ADCS1: ADCS0 (Bit özel isimleri)) Bu yazmaçın 7 ve 6. bitleri TAD değerini ayarlamaya yarar. TAD, A/D çevrim periyodudur. Bir çevrim için minimum 11TAD süresi gerekir. TAD süresi için dört seçenek vardır. 00 = Fosc/2 01 = Fosc/8. TAD süresi minimum 1.6 mikro saniye olmalıdır. Bunun 4 Mhz likte 2 veya 8, 20 MHZ likte ise hepsi seçilebilir. ADFM: ADRES kaydedicisi formatını belirler ADCS2 : Yardımcı frekans seçme biti. PCFG3, PCFG2, PCFG1, PCFG0 : Portların görevlerini ayarlayan bitler.

11 ADC Örnek

12 ADC Örnek ADFM biti #include <xc.h> void main() { TRISA = 0xFF; // PORTA input TRISD = 0x00; // portd çıkış TRISB = 0; // PORTB çıkış PORTC=0; PORTD=0; ADCON1=0b ; // AN ler analog, ADFM=1,ADcs2=1 ADCON0=0b ; //fosc/4, AN2, GODONE=0, ADON=1 for(;;){ ADCON0bits.GO=1; // çevrime başla while (ADCON0bits.nDONE); //bitene kadar bekle PORTB = ADRESL; // ilk 8 bit PORTB e gönder PORTD = ADRESH; //Son iki biti (MSB leri) PORTD e gönder } }

13 Soru: Referans gerilimlerini farklı seçtiğinizde elde edilen sonuçları bir önceki örnek değerleri ile karşılaştırınız

14 LCD UYGULAMASI LCD (Liquid Crystal Display) göstergeli mikro denetleyici uygulamaları ile hayatımızın her alanında (cep telefonları, fotokopi makineleri, otomobiller, kameralar, oyuncaklar, güvenlik sistemleri gibi) karşılaşılmaktadır. Karakter tabanlı dot matrix LCD (paralel/seri) ve grafik LCD olmak üzere iki çeşit LCD vardır. LED gösterge ile sadece sayısal değerler ve sınırlı sayıdaki karakterler gösterilebilmektedir. Buna karşılık LCD göstergeler ile her türlü yazı ve sayısal değeri göstermek mümkündür. LCD ler çeşitli firmalar tarafından üretilmesine rağmen kontrolleri standartlaşmıştır. Tüm LCD göstergelerde yetki (Enable), oku yaz (R/W), ve kaydedici seçim (RS) uçları ile veri giriş hatları vardır. Bağlantı şekillerine göre LCD göstergeler seri ve paralel olarak sınıflandırılmaktadırlar. Paralel LCD ler ucuz oluşları nedeniyle çok yaygın olarak kullanılmaktadır.

15 LCD Kontrol İşlemleri LCD göstergeye gönderilen veri ya bir komut kodu veya bir karakterdir. Şekil 3. de LCD göstergeye yazma işlemine ait zamanlama diyagramı görülmektedir. RS ucu düşük seviyeye çekilirse yapılacak işlem bir kontrol işlemidir. Eğer yüksek seviyede tutulursa gönderilen bir karakterdir. LCD ye her 8 bitlik veri, önce yüksek değerlikli 4 - bit, sonra düşük değerlikli 4 - bit olmak üzere iki defada gönderilir. LCD ekrana veriler ASCII karakter kodları gönderilerek gösterilirler. Mesela ekrana 0 göstermek için, sıfırın ASCII kodu olan 48 i göndermek gerekir. RW=0 ise LCD ye yazma, RW=1 ise LCD den okuma işlemi yapılıyordur. LCD ekrana veri yazmak için aşağıdaki adımlar izlenir; Veri, veri yoluna konulur, RS ucu lojik 1 yapılarak, yazma işleminin komut olmadığı belirtilir, RW ucu lojik 0 yapılır, E ucuna lojik 1 0 şeklinde bir saat (clock) darbesi verilir. LCD ekrana komut yazmak için ise aşağıdaki adımlar izlenir; Komut, veri yoluna konulur, RS ucu lojik 0 yapılarak, yazma işleminin komut olduğu bildirilir, RW ucu lojik 0 yapılır, E ucuna lojik 1 0 şeklinde bir saat (clock) darbesi verilir.

16 LCD Bacak Bağlantıları LCD dış dünyaya 14 pinlik bir konnektör ile bağlanır. Tablo da LCD nin pin (bacak) numaraları ve her pinin görevi verilmiştir. Pin No Pin ismi Fonksiyon Açıklama 1 Vss Toprak/Şase GND 2 Vdd Kaynak / Power + 5 V 3 Vee Kontrast /Parlaklık (-2) 0-5 V 4 RS Komut/Veri Seçici 0: Komut, 1: Veri 5 R/W Oku/Yaz 0:LCD ye yaz, 1: LCD den oku 6 E Enable /Etkinleştirme LCD ye veri gönderme için aktif yapılır. E bacağının lojik 1 den lojik 0 a geçişi ile LCD ye veri transfer olur. Bacağın lojik 0 dan lojik 1 e geçmesi ile LCD den durum okunabilir. 7 D0 I/O Data LSB 8 D1 I/O Data 9 D2 I/O Data 10 D3 I/O Data 11 D4 I/O Data 12 D5 I/O Data 13 D6 I/O Data 14 D7 I/O Data MSB

17 Karakter gösterimi Karakter LCD lerin oluşturabileceği her bir karakter ise karakter LCD nin özel CGROM hafızasına kaydedilmişlerdir. ASCII karakter uyumu olan karakterlerin listesi şekil de görülebilmektedir. Şekilde görüleceği üzere CGROM un ilk 8 karakterlik (0x00..0x0F) kısmı boştur ve yazılabilirdir. Bu kullanıcıya tabloda olmayan karakterleri (CGRAM ile) kendisinin tanımlamasına imkan tanır.

18 LCD

19 LCD nin kullanıma hazır hale getirilmesi

20 BASLA DUR KOMUTYAZ LIST P=16F84 INCLUDE "P16F84.INC«CBLOCK H'0C' SAY1,SAY2 ENDC CLRF PORTB BSF STATUS,5 CLRF TRISA CLRF TRISB BCF STATUS,5 MOVLW 0X01; DISPLAY TEMIZLE CALL KOMUTYAZ MOVLW 0X30 ;8 BITLIK BAGLANTI, 1 SATIR CALL KOMUTYAZ MOVLW 0X0C ;EKRANI AÇ,KURSORU KAPAT, YANIP SONME YOK CALL CALL GOTO DUR KOMUTYAZ SATIRYAZ BCF PORTA,1 ;RS=0 İLE KOMUT YAZ MOVWF PORTB BSF PORTA,0 ;E=1 CALL BEKLE BCF PORTA,0 ;E=0 RETURN PIC- Assembly: 8 bitlik LCD ye yazı yazmak DATAYAZ SATIRYAZ BEKLE DON1 BSF PORTA,1 MOVWF PORTB BSF PORTA,0 CALL BEKLE BCF PORTA,0 RETURN MOVLW 'B' CALL DATAYAZ MOVLW 'U' CALL DATAYAZ MOVLW 'L' CALL DATAYAZ MOVLW 'E' CALL DATAYAZ MOVLW 'N' CALL DATAYAZ MOVLW 'T' CALL DATAYAZ RETURN MOVLW H'FF' MOVWF SAY1 MOVLW H'FF' MOVWF SAY2 DON2 DECFSZ SAY2,F GOTO DON2 DECFSZ SAY1,F GOTO DON1 RETURN END ;RS=1 İLE VERI YAZ ;E=1 ;E=0

21 Devre Şeması

22 PIC- C: 8 bitlik LCD ye yazı yazmak #include <xc.h> #define RS RB0 #define RW RB1 #define E RB2 void lcdkomut (unsigned char); void lcdveri (char); void bekle(unsigned int); void main() { TRISD=0; TRISB=0; E=0; bekle(250); lcdkomut(0x38);//2 satır 5*7 LCD bekle(250); lcdkomut(0x0e); //ekran ve kursor açık bekle(15); lcdkomut(0x01);//ekranı temizle bekle(15); lcdkomut(0x06);//kursor sağa kaysın bekle(15); lcdkomut(0x86);//1. satır,6.sıra bekle(15); lcdveri('s'); bekle(15); lcdveri('a'); bekle(15); lcdveri('u'); } void lcdkomut(unsigned char k) { PORTD=k; RS=0; RW=0; E=1; bekle(1); E=0; } void lcdveri(char veri) { PORTD=veri; RS=1; RW=0; E=1; bekle(1); E=0; } void bekle(unsigned int sn) { unsigned int i,j; for (i=0; i<sn; i++) for (j=0; j<135; j++); }

23 Hitech PIC- C: Hazır fonksiyon kullanarak 4 bitlik LCD ye yazı yazmak Kod Değişikliği: Hitech klasörünün altındaki LCDemo klasörü içerisindeki «lcd.c» dosyasındaki PORTD yi PORTB, TRISD yi de TRISB ye şeklinde değiştirmeliyiz. lcd.h içindeki fonksiyonlar; lcd_init(): lcd yi hazırla lcd_clear(): lcd yi temizle lcd_goto(p): belirtilen pozisyona git lcd_write(): Karakter gönder lcd_puts(): String gönder lcd_putch(): karakter gönder

24 MikroC LCD kütüphanesi kullanımı MikroC nin HD44780 uyumlu LCD ler için kütüphanesi 4bit data hattı üzerinden iletişimi desteklemektedir. // Lcd pinlerin ayarlanmasi sbit LCD_RS at RB4_bit; sbit LCD_EN at RB5_bit; sbit LCD_D7 at RB3_bit; sbit LCD_D6 at RB2_bit; sbit LCD_D5 at RB1_bit; sbit LCD_D4 at RB0_bit; // Port yonlendirme sbit LCD_RS_Direction at TRISB4_bit; sbit LCD_EN_Direction at TRISB5_bit; sbit LCD_D7_Direction at TRISB3_bit; sbit LCD_D6_Direction at TRISB2_bit; sbit LCD_D5_Direction at TRISB1_bit; sbit LCD_D4_Direction at TRISB0_bit; Yukarıdaki pin atamaları ve yönlendirme kaydedicileri atamalarından sonra LCD kullanıma hazır hale gelmektedir. Diğer derleyicilerden farklı olarak MikroC de kütüphane programları #include komutu kullanılmaksızın pin tanımlamaları ile aktif hale gelir. Mikrodenetleyiciler 24

25 MikroC LCD kütüphanesi kullanımı LCD kütüphanesi içerisindeki fonksiyonlar: Lcd_Init Lcd_Out : Lcd modulünü etkin hale getirir (başlatır). Program ilk çalıştırıldığında bir kez kullanımı yeterlidir. Kullanımı : Lcd_Init(); : İstenen satırın, istenilen kolonundan başlayarak, girilen metni yazar. Kullanımı : Lcd_Out(1, 3, "Merhaba"); // 1.satır 3. kolondan itibaren «Merhaba» yazar Lcd_Out(2, 4, msg1); // 2. satır, 4. kolondan itibaren msg1, char tipi degiskenin icerigini yazar Lcd_Out_Cp : Aktif kursörden itibaren metni yada char tipi değişken içeriği yazılır. Kullanımı : Lcd_Out_Cp("Merhaba"); // O anki kursörden itibaren «Merhaba» yazar Lcd_Out_Cp (msg1); // O anki kursörden itibaren msg1, char tipi degiskenin icerigini yazar Lcd_Chr : İstenen satırın, istenilen kolona, bir karakter yazar. Kullanımı : Lcd_Out(1, 3, i ); // 1.satır 3. kolona «i» yazar. Lcd_Chr_Cp : Aktif kursöre bir karakter yazar. Kullanımı : Lcd_Out(1, 3, i ); // O anki kursöre «i» yazar. Mikrodenetleyiciler 25

26 MikroC LCD kütüphanesi kullanımı LCD kütüphanesi içerisindeki fonksiyonlar: Lcd_Cmd : LCD ye bazı komutlar gönderir, bu komutların tanımladıkları iş icra edilir. Komutlar: _LCD_FIRST_ROW Kursörü 1. satıra taşı. _LCD_SECOND_ROW Kursörü 2. satıra taşı. _LCD_THIRD_ROW Kursörü 3. satıra taşı. _LCD_FOURTH_ROW Kursörü 4. satıra taşı. _LCD_CLEAR Ekranı temizle. _LCD_RETURN_HOME Kursörü başa taşı. (Yazılı bilgi etkilenmez) _LCD_CURSOR_OFF Kursörü kapat. _LCD_UNDERLINE_ON Alt Çizgi biçimli kursör. _LCD_BLINK_CURSOR_ON Yanıp Sönen biçimli kursör. _LCD_MOVE_CURSOR_LEFT Kursör bir karakter sola. _LCD_MOVE_CURSOR_RIGHT Kursör bir karakter sağa. _LCD_TURN_ON Lcd displayi aç. _LCD_TURN_OFF Lcd displayi kapat. _LCD_SHIFT_LEFT Display metnini sola kaydır. _LCD_SHIFT_RIGHT Display metnini sağa kaydır. Kullanımı : Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR); // Ekran temizlenir Lcd_Cmd(_LCD_BLINK_CURSOR_ON); // Yanıp-Sönen kursör tanımlanır Mikrodenetleyiciler 26

27 Seri LCD MCU ya seri olarak sadece bir kablo ile bağlanırlar ve normal olarak RS232 seri iletişim protokolüne göre çalışırlar. Fiyatları paralel LCD ye göre daha pahalıdır. LCD2 VDD RXD VSS MILFORD-2X16-BKP

28 Basılan tuşu seri LCD de gösteren uygulama Not: printf bazı lite derleyici sürümlerinde çalışmıyor o zaman bu örnek atlanabilir!