Mikrovezérlők Alkalmazástechnikája

Gingl Zoltán, 2015, Szeged

Mikrovezérlők Alkalmazástechnikája

2015.12.06. 11:51

Analóg perifériák és használatuk

1

Gingl Zoltán, 2012, Szeged Mikrovezérlők Alkalmazástechnikája

2015.12.06. 11:51


2

Analóg jelekből kétállapotú jel Két bemeneti feszültség, Vn,Vp

Vp

Logikai kimenet: 1, ha Vp>Vn 0, egyébként

Vn

Hiszterézis (h): 1, ha Vp-Vn > h/2

Vp

0, ha Vp-Vn < -h/2 változatlan állapot, egyébként

Vn

Memóriával rendelkezik 2015.12.06. 11:51


3

Vp

Vp

Vn

Vn

t OUT 2015.12.06. 11:51


4

Vp

Vp

Vn

Vn+h/2 Vn-h/2 t OUT 2015.12.06. 11:51


5

Programozható késleltetés: 100ns..10us függ a Vp-Vn nagyságától is

Vp Vn Tdh

Tdl

Vn+h/2 Vn-h/2 t OUT 2015.12.06. 11:51


6

P0.0 CP0A P2.4 P2.6 D Q

CP0

CROSSBAR

P0.2

C

P0.1 P0.3

P2.5

szinkronozálás belső órajelhez

OR

INTERRUPT

P2.7 2015.12.06. 11:51


7

Logikai szintek konverziója Szinuszos jelek logikai jelekké konvertálása

R vagy C mérése késleltetés mérése feszültségszint digitális jellé alakítása időtartam mérése

Késleltetés létrehozása RC áramkör kimenő jele Változó küszöbszint 2015.12.06. 11:51


8

R2

PROCESSING

C

 R1  R2   t  RC  ln   R2 

R1

R1  R2  t   exp   R2  RC 

PORT BIT R

R1  t  1  exp     RC  R1  R2 R1  t  1  exp    R1  R2  RC 

C8051F410

R1=4k7, R2=2k7  t  RC1,008  RC 2015.12.06. 11:51


9

Port bit kimeneti feszültség Vp Vn

 R1  R2   t  RC  ln  R2  2015.12.06. 12:15


10

digitális jelek feszültségei: Vin és Vout

Vin

C8051F410

Vout R C

RDAC

12-bit A/D converter

2015.12.06. 12:20


11

Vin

Vout

Vn Vp

Ha Vin 1-re vált, a kondenzátor töltödik Ha elérte a szintet, a kimenet 1-re vált Adott RC mellett Vn értékétől függ a késleltetés 2015.12.06. 12:21


12

2015.12.06. 11:51


13

 ADC, DAC  Belső vagy külső  Névleges érték 1,5V; 2,2V; 2,5V  Terhelhetőség 200uA 10ppm/uA  Pontosság 2% 2mV/V supply

C8051Fxxx OPTIONAL EXTERNAL VREF

4u7

100nF

ADC, DAC

INTERNAL VREF

rejection 35ppm/K

 Feléledés: 7ms 2015.12.06. 11:51


14

Feléledési idő néhány ms lehet

meg kell várni, mielőtt használatba vesszük

(az engedélyezés után várni kell) Pontosabb igényekhez külső referencia

Tápfeszültséget ne használjunk referenciaként A külső referencia alacsonyimpedanciás legyen Ne terheljük, használjunk erősítőt

2015.12.06. 11:51


15

2015.12.06. 11:51


16

Feszültség mérésére Digitalizálás 0..Vref  0..N-1, ahol N=2b, b=8,10,12,16 vagy 24

A felbontás Vref/N, 1LSB (least significant bit) A pontosság általában ennél gyengébb INL (integral nonlinearity): 1-2 LSB

V  d  N  0,5 Vref  2015.12.06. 11:51


17

B11 B10 B9 B8 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0

B11 B10 B9 B8 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0

P0.0

P2.6 P2.7 TEMP VDD

ANALOG MULTIPLEXER

P0.1

INTERRUPT (AD0INT)


START Vref CONVERSION ADC0LTH

2015.12.06. 11:51


ADC0H

Left justified Right justified

ADC0L

ACCUMULATOR 1,4,8,16 samples WINDOW COMPARATOR

ADC0LTL

INTERRUPT

ADC0GTH ADC0GTL 18

TRACK

Rext

CONVERT

RMUX Cext

IL


Cs

C8051F410  Belső RC áramkör, Rext/Cext jelforrás impedancia  Minden konverzió kisüti a kondenzátort Még DC jelek esetén is idő kell a beálláshoz  Cext tipikusan pár nF (3n3, 4n7, 10n)  Rext tipikusan pár száz Ohm legyen  Ha nagyobb az Rext, akkor követő erősítő szükséges 2015.12.06. 11:51


19

CONVERT START PRE TRACKING TRACK POST TRACKING

IDLE

CONVERT TRACK

CONVERT

DUAL TRACKING TRACK TRACK

CONVERT

TRACK IDLE

CONVERT

TRACK

TRACK

CONVERT

TRACK TRACK

CONVERT

13 ADC CLOCKS

Fokozatos közelítés: 13 ciklus a 12 bithez ADC clock: 3MHz maximum 2015.12.06. 11:51


20

WRITE 1 TO AD0BUSY TIMER 3 OVERFLOW

START CONVERSION CNVSTR (P0.6) TIMER 2 OVERFLOW

A timer túlcsordulási pulzus (nem flag) vezérli A megszakítást az AD0INT vezérli

2015.12.06. 11:51


21

Parameter

Min

Resolution

Typ

Max

12

Units bits

Integral nonlinearity

1

LSB

Differential nonlinearity

1

LSB

Offset error

3

10

LSB

Full scale error

3

10

LSB

3

MHz

SAR conversion clock (13 clocks/conversion) Acquisition time

1

us

Throughput rate

200

Signal-to-noise plus distortion

66

Total harmonic distortion Input voltage range Supply current 2015.12.06. 11:51

68

dB

-75

dB

0

Vref 650


kSPS

1000

uA 22

P0MDIN P1MDIN P0SKIP P1SKIP REF0CN ADC0CF ADC0CN

= = = = = = =

0xFE; 0xFB; 0x01; 0x04; 0x13; 0x00; 0x80;

// // // // // // //

P0.0 analog input P1.2 analog input (VREF) skip P0.0 skip P1.2 enable internal VREF 191406Hz ADC clock enable ADC (conversion: AD0BUSY)

unsigned int GetADC(unsigned char channel) { ADC0MX = channel; // set the multiplexer ADC0CN = 0x80; // enable the ADC AD0INT=0; // clear the end of conversion flag AD0BUSY=1; // start A/D conversion while (!AD0INT); // wait for end of conversion AD0INT=0; // clear the end of conversion flag return (ADC0H << 8)+ADC0L; } 2015.12.06. 11:51

Kommunikációs áramkörök és használatuk

23

TMR2RLL TMR2RLH TMR2CN P0MDIN P1MDIN P0SKIP P1SKIP REF0CN ADC0CF ADC0CN EIE1 IE

= = = = = = = = = = = =

0x60; 0xFF; 0x04; 0xFE; 0xFB; 0x01; 0x04; 0x13; 0x00; 0x83; 0x08; 0x80;

// // // // // // // // // // //

100Hz overflow rate enable Timer 2 P0.0 analog input P1.2 analog input (VREF) skip P0.0 skip P1.2 enable internal VREF 191406Hz ADC clock enable ADC (conversion: TIMER2) enable ADC interrupt enable interrupts

void ADC_interrupt(void) interrupt ADC_VECTOR { AD0INT=0; adc_data=ADC0H<<8 | ADC0L; } 2015.12.06. 11:51

Kommunikációs áramkörök és használatuk

24


2015.12.06. 11:51


25

Egész számokkal arányos áramot vagy

feszültséget ad

A kimeneti feszültség írások között változatlan A kivehető áram pár mA Felépítés: R-2R hálózat 2 hatványa szerint súlyozott áramok

2015.12.06. 11:51


26

Pontos, szoftveresen hangolható feszültség Analóg jelekkel való vezérléshez PWM helyett

Speciális időfüggő jelek generálására Hangfrekvenciás jelek előállítására Digitális potenciométerként (Vref helyére jel)

2015.12.06. 11:51


27

A kimeneti áram tartománya: Imax: 2mA, 1mA, 0,5mA vagy 0,25mA

A kimeneti áram I=ImaxN/4096 12-bit D/A converter

R

Vout  R  I max

N 212

C8051F410 2015.12.06. 11:51


28

A kimeneti áram tartománya: 0..Vref (tipikusan 2,5V)

A kimeneti feszültség Vout=VrefN/4096 12-bit D/A converter

Vout  Vref

N 12 2

C8051F120 2015.12.06. 11:51


29

IDA0H

TIMER 0 OVERFLOW TIMER 1 OVERFLOW

LATCH

IDA0L

WRITE TO IDA0H

12-bit D/A converter

TIMER 2 OVERFLOW TIMER 3 OVERFLOW

Az IDA0H és IDA0L SFR regiszterekben tárolt adat ütemezetten kerül a D/A konverterre

CNVSTR P0.6 OR 2015.12.06. 11:51


30

Parameter Resolution Integral nonlinearity Differential nonlinearity Offset error Gain error Output compliance range

2015.12.06. 11:51


Min

Typ 12

0 0,05

Max

Units bits LSB 10 LSB 1 LSB 2 % Vdd-1,2 V

31

IDA0CN = 0xF2; // enable DAC0, update by write to IDA0H // 1mA full scale, left justified data

IDA0L = 0; IDA0H = 128;

2015.12.06. 11:51

// half scale, 0,5mA


32

P0MDIN = 0xFE; // P0.0 analog input P0SKIP = 0x01; // skip P0.0 IDA0CN = 0xB2; // enable DAC0, update: Timer3 overflow // 1mA full scale, left justified data TMR2RLL = 0x60; TMR2RLH = 0xFF; // 100Hz overflow rate TMR2CN = 0x04; // enable Timer 2

IE

= 0xA0;

// enable Timer 2 a global interrupts

void Timer2_interrupt(void) interrupt TIMER2_VECTOR { TF2H=0; IDA0L=dac_data; IDA0H=dac_data>>8; } 2015.12.06. 11:51


33


2015.12.06. 11:51


34

Az ADC bemeneteként választható Lineáris szenzor

Tipikus adatok: 2,95mV/ ⁰C érzéknység 900mV, ha T=0 ⁰C 0,2 ⁰C linearitáshiba

Kalibrálás nélkül akár 5 ⁰C hiba A chip hőmérsékletét méri Ha a chip önfűtése kicsi, akkor a panel hőmérsékletét 2015.12.06. 11:51


35

Feszültség [V]

1,2

1

0,8

0,6 -50

0

50

100

Hőmérséklet [⁰C] 2015.12.06. 11:51


36

A követelmények tisztázása fontos! Kritikus alkalmazásoknál csak garantált

specifikációkban bízhatunk (min, max oszlopok) A külső perifériák gyakran precízebbek nem feltétlen

2015.12.06. 11:51


37

Mikrovezérlők Alkalmazástechnikája

Recommend Documents