Стивен Барретт - Встраиваемые системы. Проектирование приложений на микроконтроллерах семейства 68HC12/HCS12 с применением языка С

В разделе 5.9 мы описали, как подключить аналоговое устройство ввода данных к МК 68HC12, использовав методику расчета интерфейса преобразователя. Мы можем применить этот материал для разработки устройства, изменяющего диапазон входного напряжения от исходного ±10 В до диапазона от 0 до 5 В, совместимого с подсистемой аналого-цифрового преобразования для 68HC12.

Структурная схема согласующего устройства приводится на рис. 7.13. Это устройство должно сформировать напряжение 5 В на входе АЦП микроконтроллера, когда на вход вольтметра подается 10 В, и 0 В на входе АЦП при напряжении в –10 В на входе вольтметра. Чтобы выполнить такое преобразование, входной сигнал должен быть умножен на масштабирующий коэффициент, и, кроме того, должно быть создано напряжение смещения. В нашей схеме операцию масштабирования выполняет блок K, и его выходной сигнал суммируется с сигналом смещения B.

Рис. 7.13.К расчету согласующего устройства

По рассмотренной ранее методике составим два уравнения с двумя неизвестными, чтобы описать работу интерфейса преобразователя нашего проекта:

V2 max= V2 min* K + B

V1 max= V1 min* K + B

Нетрудно установить, что V1 min= –10 В, а V2 min= + 10 В, в то время как V1 max= 0 В, и V2 max= 5 В. Подставим эти значения в нашу систему уравнений:

5 = 10 * K + В

0 = (–10) * K + В

В результате решения системы получим масштабный множитель K = 0.25, и напряжение смещения B = 2.5 В. Cоздадим схему на ОУ с коэффициентом передачи 0.25, и добавим напряжение смещения в 2.5 В.

При работе вольтметра после преобразования входного напряжения встроенным в МК АЦП, мы должны выполнить пересчет кода оцифровки, чтобы получить фактически измеренное входное напряжение для вывода его на дисплей. Эта операция выполняется с помощью программного обеспечения.

Мы приводили структуру программы и блок-схему алгоритма для каждого из рассматриваемых проектов. Для этого проекта мы оставляем разработку структуры и блок схемы читателю в качестве домашней работы (задание 17).

/********************************************************************/

/* Имя файла: voltmeter2.с */

/* Это программа для реализации простого вольтметра на базе АЦП, */

/* встроенного в МК HC12. Приведенный программный код выполняет */

/*одно преобразование и затем программа может вручную */

/* перезапускаться пользователем для измерения другого напряжения */

/********************************************************************/

#include <912b32.h>

#include

void delay_100us(void);

void ADC_convert(void);

void delay_5ms(void);

void main(void) {

asm(" .area vectors (abs)\n" /*код инициализации вектора reset B32 */

" .org 0xFFF8\n"

" .word 0x8000, 0x8000, 0x8000, 0x8000\n"

" .text");

initialize_LCD(); /*инициализация ЖК дисплея */

ATDCTL2 = 0x80; /*подача питания на АЦП, разрешение прерываний */

delay_5ms(); /*ожидание входа АЦП в рабочий режим */

ATDCTL3 = 0x00;

ATDCTL4 = 0x01; /*8-разрядный результат, время выборки 2 АЦП */

/*clk, коэффициент деления 4 */

ADC_convert(); /*АЦП преобразование */

}

/********************************************************************/

/* void ADC_convert(void): функция, осуществляющая одно преообразо- */

/* вание и сохраняющая доступ пользователя к нему. Затем функция */

/* преобразует текущий результат в цифровое значение. Таким образом */

/* каждое отдельное число может быть выделено, преобразовано в ASCII*/

/* код и выведено на ЖКД */

void ADC_convert() {

unsigned int sumadr;

unsigned int avg_bin_voltage;

unsigned int int_voltage;

unsigned int tens_int;

unsigned int ones_int;

unsigned int tenths_int;

unsigned int hundredths_int;

double voltage, abs_voltage;

char tens;

char ones;

char tenths;

char hundredths;

ATDCTL5 = 0x06; /*проводится 4 преобразования, канал 6 */

while((ATDSTAT & 0x8000)!= 0x8000) {

/*Подождите окончания преобразования */

}

/*усреднение по четырем результатам */

sumadr = ADR0H + ADR1H + ADR2H + ADR3H;

avg_bin_voltage = sumadr/4;

/* преобразование результата в напряжение, лежащее в диапазоне от */

/* 0.00 до 5.00 В */

voltage = (avg_bin_voltage/256)*5;

/*приведение напряжения к диапазону от -10.00 до +10.00 В */