bài giảng vi xử lý ADC

Trọng tâm nghiên cứu - ADC là gì - Cấu tạo phần cứng , nguyên lý hoạt động của ADC0804 từ đó cho ví dụ cụ thể để minh hoạ - DAC là gì - Cấu tạo phần cứng , nguyên lý hoạt động của DAC0808 . Và cũng có ví dụ về cơ chế hoạt động của nó Khỏi nim v ADC Các bộ chuyển đổi ADC thuộc trong những thiết bị được sử dụng rộng rãi nhất để thu dữ liệu. Các máy tính số sử dụng các giá trị nhị phân, nhưng trong thế giới vật lý thì mọi đại lượng ở dạng tương tự (liên tục). Nhiệt độ, áp suất (khí hoặc chất lỏng), độ ẩm và vận tốc và một số ít trọng những đại lượng vật lý của thế giới thực mà ta gặp hàng ngày. Một đại lượng vật lý được chuyển về dòng điện hoặc điện áp qua một thiết bị được gọi là các bộ biến đổi. Các bộ biến đổi cũng có thể được coi như các bộ cảm biến. Mặc dù chỉ có các bộ cảm biến nhiệt, tốc độ, áp suất, ánh sáng và nhiều đại lượng tự nhiên khác nhưng chúng đều cho ra các tín hiệu dạng dòng điện hoặc điện áp ở dạng liên tục. Do vậy, ta cần một bộ chuyển đổi tương tự số sao cho bộ vi điều khiển có thể đọc được chúng. Một chíp ADC được sử dụng rộng rãi là ADC 804. Chip ADC 804 Chíp ADC 804 là bộ chuyển đổi tương tự số trong họ các loạt ADC 800 từ hãng National Semiconductor. Nó cũng được nhiều hãng khác sản xuất, nó làm việc với +5v và có độ phân giải là 8 bít. Ngoài độ phân giải thì thời gian chuyển đổi cũng là một yếu tố quan trọng khác khi đánh giá một bộ ADC. Thời gian chuyển đổi được định nghĩa như là thời gian mà bộ ADC cần để chuyển một đầu vào tương tự thành một số nhị phân. Trong ADC 804 thời gian chuyển đổi thay đổi phụ thuộc vào tần số đồng hồ được cấp tới chân CLK và CLK IN nhưng không thể nhanh hơn 110às. Các chân của ADC 804 được mô tả như sau Sơ đồ chân ADC 0804 Cỏc chõn ca ADC 804 1- CS (chip select) - ch n chip Là một đầu vào tích cực mức thấp được sử dụng để kích hoạt chíp ADC 804. Để truy cập ADC 804 thì chân này phải ở mức thấp. 2- RD (Read) c Chân (đọc): Đây là một tín hiệu đầu vào được tích cực mức thấp Khi CS = 0 nếu một xung cao - xuống - thấp được áp đến chân thì đầu ra số 8 bít được hiển diện ở các chân dữ liệu D0 - D7. Chân cũng được coi như cho phép đầu ra. 3 - WR (Write) -Chân ghi Đây là chân đầu vào tích cực mức thấp được dùng để báo cho ADC 804 bắt đầu quá trình chuyển đổi. Nếu CS = 0 khi tạo ra xung cao - xuống - thấp thì bộ ADC 804 bắt đầu chuyển đổi giá trị đầu vào tư ơng tự Vin về số nhị phân 8 bít. Lượng thời gian cần thiết để chuyển đổi thay đổi phụ thuộc vào tần số đưa đến chân CLK IN và CLK R. Khi việc chuyển đổi dữ liệu được hoàn tất thì chân INTR được ép xuống thấp bởi ADC 804. 4 - Chân CLK IN và CLK R. Chân CLK IN là một chân đầu vào được nối tới một nguồn đồng hồ ngoài khi đồng hồ ngoài được sử dụng để tạo ra thời gian. Tuy nhiên 804 cũng có một máy tạo xung đồng hồ. Để sử dụng máy tạo xung đồng hồ trong của 804 thì các chân CLK IN và CLK R được nối tới một tụ điện và một điện trở như hình 12.5. Trong trường hợp này tần số đồng hồ được xác định bằng biểu thức: f=1,1/RC R = 10k và C= 150pF và tần số nhận được là f = 606kHz 5 - Ng t INTR ( interrupt) Đây là chân đầu ra tích cực mức thấp. Bình thường nó ở trạng thái cao và khi việc chuyển đổi hoàn tất thì nó xuống thấp để báo cho CPU biết là dữ liệu được chuyển đổi sẵn sàng để lấy đi. Sau khi xuống thấp, ta đặt CS = 0 và gửi một xung cao 0 xuống - thấp tới chân lấy dữ liệu ra của 804. 6 - 7- Chân Vin (+) và Vin (-). Đây là các đầu vào tương tự vi sai mà Vin = Vin (+) - Vin (-). Thông thường Vưin (-) được nối xuống đất và Vin (+) được dùng như đầu vào tương tự được chuyển đổi về dạng số. 20 - Chân VCC. Đây là chân nguồn nuối +5v, nó cũng được dùng như điện áp tham chiếu khi đầu vào Vref/2 (chân 9) để hở. 9 - Chân Vref/2. Chân 9 là một điện áp đầu vào được dùng cho điện áp tham chiếu. Nếu chân này hở (không được nối) thì điện áp đầu vào tương tự cho ADC 804 nằm trong dải 0 đến +5v (giống như chân VCC). Tuy nhiên, có nhiều ứng dụng mà đầu vào tương tự áp đến Vin cần phải khác ngoài dải 0 đến 5v. Chân Vref/2 đượcdùng để thực thi các điện áp đầu vào khác ngoài dải 0 - 5v. Ví dụ, nếu dải đầu vào tương tự cần phải là 0 đến 4v thì Vref/2 được nối với +2v. T 11- 18 Các chân dữ liệu D0 - D7. Các chân dữ liệu D0 - D7 (D7 là bít cao nhất MSB và D0 là bít thấp nhất LSB) là các chân đầu ra dữ liệu số. Đây là những chân được đệm ba trạng thái và dữ liệu được chuyển đổi chỉ được truy cập khi chân CS = 0 và chân bị đưa xuống thấp. Để tính điện áp đầu ra ta có thể sử dụng công thức sau: buocthuockich V D in out = [...]... nó xuống thấp Sau khi chân xuống thấp, ta bật CS = 0 và gửi một xung cao - xuống - thấp đến chân để lấy dữ liệu ra khỏi chíp ADC 804 Phân chia thời gian cho quá trình này được trình bày trên hình Phõn chia thi gian c v ghi ca ADC 804 Ni ghộp ADC 804 vi ngun ng h riờng Ví dụ : Vi t chương trình kiểm tra chân INTR và chuyển tín hiệu đầu vào tương tự vào thanh ghi A Sau đó gọi chương trình con chuyển... khi ADC 804 chuyn i d liu Bt CS = 0 Gi 1 xung thp lờn xung cao chõn WR Kiem tra chõn INTR = 0 Sai, thỡ kim tra tip ỳng, khi vic convert ó hon tt Bt CS= 0 Gi 1 xung cao xung xung n chõn RD a d liu ó convert n 8051 CONVERT _ADC: CLR CS NOP CLR WR NOP NOP SETB WR SETB CS HIGHT_INTR: JB INTR,HIGHT_INTR NOP NOP LOW_INTR: CLR CS NOP SETB RD NOP NOP CLR RD MOV DATA _ADC, P0 NOP RET Thut toỏn chuyn i d liu t ADC. .. phân) Vin là điện áp đầu vào tương tự và độ phân dải là sự thay đổi nhỏ nhất đư ợc tính như là (2 ì Vref/2) chia cho 256 đối với ADC 8 bít Chân đất tương tự và chân đất số Đây là những chân đầu vào cấp đất chung cho cả tín hiệu số và tương tự Đất tương tự được nối tới đất của chân Vin tư ơng tự, còn đất số được nối tới đất của chân Vcc Lý do mà ta phải có hai đất là để cách ly tín hiệu tương tự Vin từ... ký sinh tạo ra vi c chuyển mạch số được chính xác Trong phần trình bày của chúng ta thì các chân này được nối chung với một đất Túm tt cỏc bc khi ADC8 04 chuyn i d liu Từ những điều trên ta kết luận rằng các bước cần phải thực hiện khi chuyển đổi dữ liệu bởi ADC 804 là: Bật CS = 0 và gửi một xung thấp lên cao tới chân để bắt đầu chuyển đổi Duy trì hiển thị chân Nếu xuống thấp thì vi c chuyển đổi... DATA _ADC, P0 NOP RET Thut toỏn chuyn i d liu t ADC v h thp phõn Code chng trỡnh D liu ca ADC ó chuyn i Chia cho 100 S hng trm,kớ hiu LED1 Phn nguyờn gỏn vo 1 a ch Phn d gỏn vo tip s b chia S hng chc,kớ hiu LED 2 Phn nguyờn gỏn vo 1 a ch Chia cho 10 S hng n v, kớ hiu LED 3 Phn d gỏn vo 1 a ch CONVERT_DATA _ADC: MOV A,DATA _ADC MOV B,#100 DIV AB MOV LED1,A MOV A,B MOV B,#10 DIV AB MOV LED2,A MOV LED3,B RET... DAC808 chẳng hạn có 256 mức đầu ra điện áp (dòng điện) rời rạc Tương tự như vậy, một bộ DAC 12 bít cho 4096 mức điện áp rời rạc 2 Bộ biến đổi DAC MC1408 (hay DAC808) Trong bộ ADC8 08 các đầu vào số được chuyển đổi thành dòng (Iout) và vi c nối một điện trở tới chân Iout ta chuyển kết quả thành điện áp dòng tổng được cấp bởi chân Iout là một hàm số nhị phân ở các đầu vào D0 D7 của DAC808 và tham chiếu Iref... DAC 0808 Ni ghộp 8051 vi DAC 0808 Vớ d : Cho R= 5 k ,I = 2mA, hóy tớnh Vout khi u vo l cỏc mó nh phõn sau: a) 10011001 (99H) b) 11001000 (C8H) Gii a) Iout = 2mA.(1/2 +1/16 +1/32 +1/256) = 1,195mA v Vout = 1,195mA x 5k = 5,975 v b) Iout = 2mA.( 1/2 + 1/4 + 1/32) = 1,562 mA v Vout = 1,562mA x 5k = 7,8125 v Vớ d: to ra 1 in ỏp dng bc thang , hỡnh13.7 v ni mỏy hin súng ti u ra.Hóy vit chng trỡnh gi d... hỡnh sin thay i trong khong -1,+1.Vỡ vy,bng giỏ tr l cỏc s nguyờn biu din biờn in ỏp theo gúc teta.phng phỏp ny m bo rng,ch cú cỏc s nguyờn l tớn hiu ra ca DAC c ni ti 8051.Bng 13.5biu din quan h gúc vi giỏ tr biờn hỡnh sin,biờn in ỏp v cỏc s nguyờn tng ng. to ra bng 13.5,chỳng ta gi thit rng in ỏp y thang l 10v u ra DAC.Tớn hiu ra ca DAC s ln nht(ht thang) nu tt c d liu u vo ca DAC mc cao.Vỡ vy,... thờm bng 13.5 ; bit giỏ tr c th ca súng hỡnh sin Thut toỏn gi cỏc giỏ tr liờn tc ti DAC to súng hỡnh sin Gỏn gớa tr TABLE cho con tr DPTR Xoỏ thanh ghi A MOVC A,@A+DPTR A mang thụng s in ỏp , gúc ng vi giỏ tr ú c gi ti DAC Ti a ch con tr DPTR a ni dung vo cỏc a ch th t trong ROM . 6 - 7- Chân Vin (+) và Vin (-). Đây là các đầu vào tương tự vi sai mà Vin = Vin (+) - Vin (-). Thông thường Vưin (-) được nối xuống đất và Vin (+) được. tương tự số sao cho bộ vi điều khiển có thể đọc được chúng. Một chíp ADC được sử dụng rộng rãi là ADC 804. Chip ADC 804 Chíp ADC 804 là bộ chuyển đổi