Operácie

A/D prevodník: Rozdiel medzi revíziami

Z SensorWiki

(→‎A/D prevodník)
(→‎A/D prevodník)
 
(14 medziľahlých úprav od rovnakého používateľa nie je zobrazených.)
Riadok 1: Riadok 1:
−
'''TODO: prerobit na verziu 2021:'''
 
−
* prekontrolovat, ci je vsetko platne a pridat nieco z tohoto:
 
−
* pridat obsluhu cez prerusenie
 
−
* sampling - pridat timer a vzorkovat v presnych casoch
 
−
* pridat Moving Average odtialto https://stackoverflow.com/questions/28820904/how-to-efficiently-compute-average-on-the-fly-moving-average aj s vyuzitim delenia 4,16 a pod. cez >>
 
−
 
−
 
 
== A/D prevodník ==
 
== A/D prevodník ==
  
−
Literatúra:
+
=== Úlohy ===
−
 
 
−
* [http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/DOC2559.PDF AVR120: Characterization and Calibration of the ADC on an AVR]
 
−
* [http://www.avrfreaks.net/index.php?name=PNphpBB2&file=viewtopic&t=56429 Newbie's Guide to AVR A/D Converter]
 
  
 +
# Zapojte si na doštičke potenciometer s vývodom na niektorý z analógových vstupov. Môžete tiež vyskúšať fotorezistor, alebo termistor.
 +
# Doplňte program o jednoduchý A/D prevod a zobrazte hodnotu z potenciometra na sériovom termináli (a príp. aj na LCD displej).
 +
# Zistite, čo sa stane, ak budete merať nezapojený vstup ("zo vzduchu").
 +
# Oboznámte sa s programom SerialPlot a zobrazte časový priebeh nameranej veličiny.
 +
# Napokon pomocou potenciometra ovládajte intenzitu svitu niektorej LED diódy.
  
 
=== Rekapitulácia ===
 
=== Rekapitulácia ===
Riadok 22: Riadok 17:
  
 
V tejto úlohe sa predpokladá znalosť funkcie A/D prevodníka z prednášky. Na posledných dvoch slajdoch máte pripravené funkcie na inicializáciu a načítanie výsledku prevodu. Preto sa v tomto návode nebudeme zaoberať týmito funkciami.
 
V tejto úlohe sa predpokladá znalosť funkcie A/D prevodníka z prednášky. Na posledných dvoch slajdoch máte pripravené funkcie na inicializáciu a načítanie výsledku prevodu. Preto sa v tomto návode nebudeme zaoberať týmito funkciami.
 +
 +
 +
[[Súbor:MIPS_AD-Suciastky.jpg|300px|right]]
 +
=== Hardware ===
 +
 +
Ako vstup do A/D prevodníka môžete použiť niektorý zo štyroch uvedených príkladov:
 +
 +
* obyčajný odporový delič, ktorým môžeme detekovať napríklad pokles napätia napájacej batérie
 +
* potenciometer alebo trimer, ktorý máte v MISP kite
 +
* fotorezistor, ale ten slúži len na orientačné merania, pretože nemáme referenčný zdroj osvetlenia
 +
* termistor, ktorý tiež vieme využiť len orientačne, hoci k nemu by sme vedeli vypočítať teplotu podľa [http://senzor.robotika.sk/mmp/2322640.pdf datasheetu] (pozri tiež [https://en.wikipedia.org/wiki/Steinhart%E2%80%93Hart_equation Stienhart-Hartovu rovnicu]).
 +
 +
<div style='text-align: center;'>
 +
[[Súbor:MIPS_ADC-Schema01.png|800px]]<BR>
 +
''Schéma pripojenia vstupov k A/D prevodníku. Ak vám nepomôže, použite [[Media:MIPS_ADC-Schema02.png|zapojovací diagram]]''
 +
</div>
  
 
=== A/D prevodník ===
 
=== A/D prevodník ===
Riadok 51: Riadok 62:
  
 
Príklad najjednoduchšieho SW ovládaného A/D prevodu je uvedená v tomto príklade - pozri [[AVR A/D example.c]]
 
Príklad najjednoduchšieho SW ovládaného A/D prevodu je uvedená v tomto príklade - pozri [[AVR A/D example.c]]
 +
<BR><BR>
 +
<FONT Color = "red">'''Poznámka k výpočtu:'''</FONT> ak chcete naozaj prepočítavať AD hodnotu na napätie, nezaobídete sa bez reálnych čísiel typu float, resp. double. Neodporúčame to, pretože tým neúmerne narastie veľkosť kódu, ale ak to naozaj potrebujete, prečítajte si návod, ako upozorniť kompilátor, že chcete prilinkovať aj knižnicu pre prácu s reálnymi číslami: [[Typy premenných v avr-gcc]].
 +
<BR><BR>
 +
<BR><BR>
 +
 +
=== Software ===
 +
 +
Ukážkový program pre prevod napätia na číslo pomocou zabudovaného A/D prevodníka. Obslužné funkcie sú deklarované v knižnici, definície si doplňte sami z prednášky.
 +
 +
<tabs>
 +
<tab name="AVR C-code"><source lang="c++" style="background: LightYellow;">
 +
#include <avr/io.h>
 +
#include "adc.h"
 +
 +
 +
int main(void)
 +
{
 +
  unsigned int measuredValue;
 +
 +
  adc_init();                                          // Init A/D converter
 +
 +
  while (1)
 +
  {
 +
    measuredValue = adc_read(0);
 +
    /* tu s nou nieco spravime, napr. na LCD, UART,...  */ 
 +
  }
 +
 +
  return(0);
 +
}
 +
 +
 +
</source></tab>
 +
<tab name="adc.h"><source lang="c++" style="background: LightYellow;">
 +
#include <avr/io.h>
 +
 +
void adc_init(void);                                  // A/D converter initialization
 +
 +
unsigned int adc_read(char a_pin);
 +
</source></tab>
 +
<tab name="adc.c"><source lang="c++" style="background: LightYellow;">
 +
#include <avr/io.h>
 +
 +
... zvysok najdete v prednaske ...
 +
 +
</source></tab>
 +
<tab name="Arduino code"><source lang="arduino" style="background: #9dd1e1;">
 +
 +
#define aPin A0
 +
int sensorValue = 0;      // analog value
 +
 +
void setup()
 +
{               
 +
  Serial.begin(9600);
 +
}
 +
 +
void loop() {
 +
 +
  sensorValue = analogRead(aPin); // sample signal
 +
  Serial.println(sensorValue);
 +
  delay(100);
 +
}
 +
</source></tab>
 +
</tabs>
  
 
=== Vizualizácia ===
 
=== Vizualizácia ===
Riadok 77: Riadok 151:
  
 
-->
 
-->
−
 
−
=== Úlohy ===
 
−
 
−
# Nahrajte si knižnice pre prácu so sériovou linkou, preštudujte využitie knižnice <stdio.h> a demonštrujte.
 
−
# Doplňte program o jednoduchý A/D prevod a zobrazte hodnotu z potenciometra.
 
−
# Overte prevod A-D prevodníka meraním vnútornej referencie 1,1 V
 
−
# Upravte program pre A-D prevod tak, aby v pracoval autonómne s periódou vzorkovania 100ms.
 
−
# Oboznámte sa s programom SerialChart a zobrazte časový priebeh nameranej veličiny.
 
  
  
Riadok 98: Riadok 164:
 
[[Obrázok:Icon_StampPlotLite.png]] [http://www.parallax.com/Portals/0/Downloads/sw/spl.zip StampPlot Lite 1.7]
 
[[Obrázok:Icon_StampPlotLite.png]] [http://www.parallax.com/Portals/0/Downloads/sw/spl.zip StampPlot Lite 1.7]
 
-->
 
-->
 +
 +
Literatúra:
 +
 +
* [http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/DOC2559.PDF AVR120: Characterization and Calibration of the ADC on an AVR]
 +
* [http://www.avrfreaks.net/index.php?name=PNphpBB2&file=viewtopic&t=56429 Newbie's Guide to AVR A/D Converter]
 +
* [https://www.arnabkumardas.com/arduino-tutorial/adc-concept/ Základná terminológia týkajúca sa ADC]
 +
 +
 +
 +
'''TODO: prerobit na verziu 2022:'''
 +
* prekontrolovat, ci je vsetko platne a pridat nieco z tohoto:
 +
* pridat obsluhu cez prerusenie
 +
* sampling - pridat timer a vzorkovat v presnych casoch
 +
* pridat Moving Average odtialto https://stackoverflow.com/questions/28820904/how-to-efficiently-compute-average-on-the-fly-moving-average aj s vyuzitim delenia 4,16 a pod. cez >>
  
  
Riadok 103: Riadok 183:
  
  
 +
[[Mikropočítačové systémy (MIPS)#Cvičenia|Návrat na zoznam cvičení...]]
  
−
[[Category:AVR]][[Category:MMP]][[Category:DVPS]]
+
[[Category:AVR]][[Category:MIPS]][[Category:MMP]][[Category:DVPS]]

Aktuálna revízia z 07:54, 14. apríl 2022

A/D prevodník

Úlohy

  1. Zapojte si na doštičke potenciometer s vývodom na niektorý z analógových vstupov. Môžete tiež vyskúšať fotorezistor, alebo termistor.
  2. Doplňte program o jednoduchý A/D prevod a zobrazte hodnotu z potenciometra na sériovom termináli (a príp. aj na LCD displej).
  3. Zistite, čo sa stane, ak budete merať nezapojený vstup ("zo vzduchu").
  4. Oboznámte sa s programom SerialPlot a zobrazte časový priebeh nameranej veličiny.
  5. Napokon pomocou potenciometra ovládajte intenzitu svitu niektorej LED diódy.

Rekapitulácia

V tejto úlohe sa predpokladá znalosť funkcie A/D prevodníka z prednášky. Na posledných dvoch slajdoch máte pripravené funkcie na inicializáciu a načítanie výsledku prevodu. Preto sa v tomto návode nebudeme zaoberať týmito funkciami.


MIPS AD-Suciastky.jpg

Hardware

Ako vstup do A/D prevodníka môžete použiť niektorý zo štyroch uvedených príkladov:

  • obyčajný odporový delič, ktorým môžeme detekovať napríklad pokles napätia napájacej batérie
  • potenciometer alebo trimer, ktorý máte v MISP kite
  • fotorezistor, ale ten slúži len na orientačné merania, pretože nemáme referenčný zdroj osvetlenia
  • termistor, ktorý tiež vieme využiť len orientačne, hoci k nemu by sme vedeli vypočítať teplotu podľa datasheetu (pozri tiež Stienhart-Hartovu rovnicu).

MIPS ADC-Schema01.png
Schéma pripojenia vstupov k A/D prevodníku. Ak vám nepomôže, použite zapojovací diagram

A/D prevodník

AVR ADC.png


Pre nameranú hodnotu N platí vzťah

U_{in} = \frac{N U_{ref}}{1024}


Ako zdroj referenčného napätia použijeme priamo napájacie napätie 5V oddelené tlmivkou a filtrované paralelným kondenzátorom 100n (pozri interaktívnu schému zapojenia). Zodpovedajúce bity REFS1, REFS0 v registri ADMUX sú teda 01.

Zdroj hodinového signálu pre A/D prevodník musí byť v rozsahu 50 až 200 kHz!

Príklad najjednoduchšieho SW ovládaného A/D prevodu je uvedená v tomto príklade - pozri AVR A/D example.c

Poznámka k výpočtu: ak chcete naozaj prepočítavať AD hodnotu na napätie, nezaobídete sa bez reálnych čísiel typu float, resp. double. Neodporúčame to, pretože tým neúmerne narastie veľkosť kódu, ale ak to naozaj potrebujete, prečítajte si návod, ako upozorniť kompilátor, že chcete prilinkovať aj knižnicu pre prácu s reálnymi číslami: Typy premenných v avr-gcc.



Software

Ukážkový program pre prevod napätia na číslo pomocou zabudovaného A/D prevodníka. Obslužné funkcie sú deklarované v knižnici, definície si doplňte sami z prednášky. 

#include <avr/io.h>
#include "adc.h"


int main(void)
{
  unsigned int measuredValue;

  adc_init();                                          // Init A/D converter

  while (1)
  {
    measuredValue = adc_read(0);
    /* tu s nou nieco spravime, napr. na LCD, UART,...  */  
  }

  return(0);
}

#include <avr/io.h>

void adc_init(void);                                   // A/D converter initialization

unsigned int adc_read(char a_pin);

#include <avr/io.h>

... zvysok najdete v prednaske ...

#define aPin A0
int sensorValue = 0;      // analog value

void setup() 
{                
   Serial.begin(9600);
}

void loop() {

  sensorValue = analogRead(aPin); // sample signal
  Serial.println(sensorValue);
  delay(100);
}

Vizualizácia

Vizualizáciu dát môžeme robiť rozlične. Jeden z možných spôsobov je vypisovať po sériovej linke v pravidelných intervaloch holé data a tie potom uložiť ako maticu do Matlabu a tam nakresliť graf, priebeh, čo treba...

Iná možnosť je použiť napr. program SerialPlot, ktorý kreslí prichádzajúce data priamo ako graf.

Download: SerialPlot 0.11.0


Download

Icon Terminal.png Terminal 1.9b

IconSerialPlotter.png Serial Plot 0.11.0


Literatúra:


TODO: prerobit na verziu 2022:



Návrat na zoznam cvičení...

Zdroj: „https://senzor.robotika.sk/sensorwiki/index.php?title=A/D_prevodník&oldid=13343“