Như được miêu tả trong hình 3.4, cả hai đường bus đều được kết nối đến chân điện áp dương của nguồn cấp thông qua các điện trở kéo. Các bộ điều khiển bus của tất cả các thiết bị phù hợp với TWI là open – drain và open – collector. Điều này cài đặt 1 chức năng wried – AND cái mà cần thiết đến hoạt động của giao diện. Một mức logic thấp trên 1 đường bus TWI được sinh ra khi 1 hoặc nhiều hơn các đầu ra thiết bị TWI là 0. Một mức cao là đầu ra khi tất cả các thiết bị TWI 3 trạng thái của các đầu ra của chúng, sự cho phép của các điện trở kéo để kéo lên mức cao. Tất cả các thiết bị AVR được kết nối đến các bus TWI phải được cấp điện theo thứ tự để cho phép bất cứ sự điều khiển các bus.
Số lượng của các thiết bị cái mà có thể kết nối tới bus chỉ bị giới hạn bằng bus điện dung giới hạn của 400pF và không gian địa chỉ slave 7 - bit. 3.4 Bộ chuyển đổi tương tự số
3.4.1 Đặc điểm
Các đặc điểm:
- Độ chính xác 10 bít
- 0.5 LSB Integral Non - Linearity - Thời gian chuyển đổi từ 13 - 260µs
- Nâng lên 76,9 kSPS (Nâng lên 15 kSPS) ở độ chính xác cực đại - 7 kênh đầu vào riêng biệt
- 2 kênh đầu vào riêng biệt với các độ khuyếch đại
- Sự điều chỉnh di chuyển, lựa chọn cho kết quả đọc bên ngoài ADC - 0_VCC dải điện áp đầu vào ADC
- Có thể lựa chọn 2,56V điện áp tham chiếu ADC - Chế độ chuyển đổi đơn hoặc chạy tự do
- Khóa cắt nhiễu chế độ ngủ (Sleep mode)
Các tính năng của Atmega128 có 1 bộ ADC sấp xỉ liên tiếp 10 bít. Bộ ADC được kết nối đến 1 bộ dồn kênh tượng tự 8 kênh, cái mà cho phép 8 đầu vào điện áp Singel ended. Các đầu vào điện áp single ended được đặt là 0 (chân GND).
Thiết bị này cũng hỗ trợ 16 kết nối đầu vào điện áp riêng biệt, 2 cặp đầu vào riêng biệt (ADC1, ADC0 và ADC3, ADC2) được trang bị với 1 cổng khuyếch đại có thể lập trình, việc cung cấp các bậc khuyếch đại là 0dB (1x), 20dB(10x), 46dB (200x) trên các cổng điện áp riêng biệt trước khi có quá trình chuyển đổi A/D. 7 kênh đầu vào tương tự riêng biệt chia sẻ 1 đầu cuối âm chung (ADC1), trong khi bất cứ các đầu vào ADC khác đều có thể được lựa chọn như là 1 đầu cuối đầu vào dương. Nếu độ khuyếch đại 1x hoặc 10x được sử dụng, độ chính xác 8 bít có thể được chờ đợi. Nếu độ khuyếch đại 200x được sử dụng, độ chính xác 7 bit có thể được chờ đợi.
Bộ ADC bao gồm 1 mạch lấy mẫu và mạch giữ mức cái mà đảm bảo rằng điện áp đầu vào đến ADC được giữ ở 1 mức không đổi trong suốt quá trình chuyển đổi. Sơ đồ khối của 1 bộ ADC được chỉ ra trong hình 3.5.
Bộ ADC có 1 chân điện áp nguồn cấp tương tự riêng biệt, AVCC. AVCC phải khác biệt hơn 0,3V từ chân VCC. Các điện áp tham chiếu bên trong của điện áp thông thường 2,56V hoặc AVCC được cung cấp trên chip. Điện áp tham chiếu có thể tách rời tại chân AREF bằng 1 tụ để có được các đường đặc tính nhiễu tốt hơn.
3.4.2 Hoạt động
Bộ ADC chuyển đổi 1 điện áp đầu vào tương tự thành 1 giá trị số 10 bít thông qua các phép tính xấp xỉ liên tiếp. Giá trị cực tiểu đưa ra ở chân GND và giá trị cực đại của điện áp trên chân AREF tối thiểu là 1 LSB. Sự lựa chọn giữa AVCC hoặc 1 điện áp tham chiếu bên trong 2,56 V có thể được kết nối đến chân AREF bằng việc viết lên các bít RESFn ở trong thanh ghi ADMUX. Điện áp tham chiếu bên trong có thể được tách rời bằng 1 tụ bên ngoài ở chân AREF để cải thiện các nhiễu.
Kênh đầu vào tương tự và các hệ số khuyếch đại riêng biệt bằng việc viết lên các bít MUX trong thanh ghi ADMUX bất cứ chân nào trong số các chân đầu vào ADC như là chân GND và điện áp tham chiếu ổn định đều có thể được lựa chọn như là các đầu vào Singel ended lên các chân ADC, 1 sự lựa chọn của các chân đầu vào ADC có thể được lựa chọn như là chân âm và dương lên cách bộ khuyếch đại riêng biệt.
Nếu các kênh riêng biệt được lựa chọn, cổng khuyếch đại riêng biệt sẽ khuyếch đại sự chênh lệch điện áp giữa các cặp kênh đầu vào được lựa chọn bằng việc lựa chọn hệ số khuyếch đại. Giá trị được khuyếch đại sau đó được trở thành đầu vào tương tự trong ADC. Nếu các kênh single ended được sử dụng thì các bộ khuyếch đại được chuyển qua cùng nhau.
Bộ ADC được kích hoạt bằng cách cài đặt các bít kích hoạt ADC (ADEN trong ADCSRA). Điện áp tham chiếu và sự lựa chọn kênh đầu vào sẽ không được gây ảnh hưởng vào bên trong cho đến khi bít ADEN được cài đặt bộ ADC thì không tiêu hao nguồn khi mà bít ADEN bị xóa vì vậy nó được khuyến cáo để ngắt các bộ ADC trước khi truy nhập vào chế bộ tiết kiệm điện trong các chế độ ngủ.
Bộ ADC phát ra 1 kết quả 10 bít, cái mà được đưa ra trong thanh ghi dữ liệu ADC (ADCH và ADCL). Như mặc định, kết quả này được đưa ra 1 sự điều chỉnh đúng nhưng nó có thể lựa chọn để được đưa ra sự điều chỉnh di chuyển bằng việc cài đặt bít ADLAR trong thanh ghi ADMUX.
Nếu như kết quả được điều chỉnh di chuyển và không cần độ chính xác lớn hơn 8 bít. Nó sẽ được tiến hành để đọc trong ADCH, nói cách khác ADCL có thể được đọc đầu tiên sau đó ADCH được đọc, để đảm bảo rằng các thành phần của các thanh ghi dữ liệu thuộc về các quá trình chuyển đổi giống nhau. Mỗi lần ADCL được đọc thì bộ ADC truy cập vào các thanh ghi dữ liệu bị khóa. Điều này có nghĩa là nếu ADCL vừa được đọc và 1 quá trình chuyển đổi hoàn thành trước khi ADCH được đọc thì thanh ghi được cập nhật dữ liệu và kết quả từ quá trình chuyển đổi đó bị mất.
Bộ ADC có các ngắt riêng của nó, cái mà có thể được khởi động khi mà có 1 sự chuyển đổi hoàn thành. Khi bộ ADC truy nhập vào các thanh ghi dữ liệu bị ngăn cấm giữa quá trình đọc của ADCH và ADCL, các ngắt sẽ khởi động dù nếu kết quả bị mất.
KẾT LUẬN
Các vi điều khiển hiện nay đang được ứng dụng rất nhiều trong tự động, điều khiển trong công nghiệp và đời sống xã hội. Khi nghiên cứu về đề tài này chúng tôi nhận thấy đây là một nội dung hết sức lý thú và có ý nghĩa rất thiết thực trong học tập và nghiên cứu các lĩnh vực ứng dụng trong đời sống.
Trong đề tài này, chúng tôi chỉ cập đến những vấn đề cơ bản, như một công cụ để nghiên cứu tiếp cận vi điều khiển. Quá trình nghiên cứu và hoàn thành khóa luận chúng tôi đã thu được các kết quả sau:
- Nắm được tổng quan về vi điều khiển AVR – ATmega 128
- Nắm sâu hơn về cấu trúc vi điều khiển AVR –ATmega 128: đặc điểm, tính năng, cấu tạo AVR – ATmega 128
- Nghiên cứu một số giao diện ngoại vi và giao tiếp với AVR - Nâng cao kiến thức về vi diều khiển
Khóa luận sẽ thực sự thiết thực và ý nghĩa hơn nếu được bổ sung về phần thực nghiệm lắp ráp mạch các chân AVR – ATmega128.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Bản dịch Datasheet của vi điều khiển AVR-ATmega 128 [2]. Website : http:// avr.com.vn
[3]. Website : http:// tailieu.vn. [4]. Website : www.ebook.edu.vn