Болл С.Р. Аналоговые интерфейсы микроконтроллеров (2007) (1264220), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Примером может служить проект, в котором процессор берет 4 выборки, усредняет их и затем оперирует с полученным средним значением. В подобных случаях использование процессора с возможностью ПДП уменьшило бы временные затраты на выполнение операций прерывания. Контроллер ПДП программируется так, чтобы считывать данные с АЦП через определенные интервалы времени, используя таймер (АЦП должен начинать преобразование, как только предыдущий результат считан). После того, как преобразования завершены, контроллер ПДП прерывает работу процессора. Собранные данные обрабатываются, и контроллер ПДП программируется для старта новой последовательности действий.
Встроенные контроллеры ПДП имеют, например, процессоры семейств 80186 и 386ЕХ. " В книге под термином «кодек» подразумевается преобразование аналогового сигнала в цифровую форму и обратно. (Прим. наук рей) 68 ° Глава 2. Аналого-иифровме преобразователи 2.14. Многофункциональные выводы микроконтроллеров Иногда требуется больше выводов!ггО, чем предоставляет МК. Это довольно распространенная проблема при работе с МК младших моделей, имеющих малое количество выводов, такими как 8-выводные Аппе! АПпу ИС„20- и 28-выводные Аппе! АНК и М)сгосыр Р!С ИС.
В некоторых случаях можно аналоговый вход совместить с выходом или реализовать на одном выводе два входа. На Рис. 2.17а показано, как аналоговый вход управляет двумя цифровыми выходами. В этом случае аналоговый вход соединяется с источником опорного напряжения 2.5 В. Такое соединение может пригодиться, если в качестве Нксг АЦП используется напряжение питания 5 В и требуется скорректировать результат преобразования под конкретное значение напряжение питания. Коррекцию можно осушествить с помощью 2.5-В прецизионного источника опорного напряжения (ИОН), если учесть, что значение 2.5 В соответствует 1280 = 80й для 8-битного АЦП. Вывод МК соединен с двумя входами компараторов (Рис. 2.17а). Делитель напряжения устанавливает 3 В на неинвертируюшем входе компаратора А и 2 В на инвертируюшем входе компаратора В.
Когда данный вывод программируется как вход, считывается аналоговая величина, а если как цифровой выход, то при НИЗКОМ уровне на нем, выходной уровень компаратора А также будет НИЗКИМ. Если на цифровом выходе появится ВЫСОКИЙ логический уровень, то в НИЗКИЙ уровень перейдет выход компаратора В. Данная схема будет полезна в том случае, когда нет необходимости в одновременном появлении НИЗКИХ логических уровней на выходах обоих компараторов.
Величины резисторов должны быть достаточно большими, чтобы МК смог удерживать ВЫСОКИЙ уровень на выводе. Подобные методы также применимы и при организации только цифровых входов и выходов, если, например, применить резистивный делитель напряжения на двух резисторах вместо источника опорного напряжения 2.5 В, когда вывод МК сконфигурирован как цифровой вход. На Рис. 2.17б показано, как использовать один аналоговый вход для получения информации от двух ключей. Когда оба ключа разомкнуты, на входе будет напряжение 5 В. Когда Я! замкнут, а 82 разомкнут, то — 3.9 В. Когда Б2 замкнут, а Я! разомкнут, то — 3.4 В, и, наконец, когда оба ключа замкнуты, на входе установится 2.9 В. Вместо механических ключей с данным способом включения можно применить электронные ключи, используя ИС с открытым коллектором или с открытым стоком. 2.
14. Многофункциональные выводы микроконтроллеров ° 69 Переходит на низкий уровень, когда на входе микроконтроллера установлен высокий в1 Переходит на низкий уровень, когда на входе микроконтроллера установлен низкий ьб В 22к 51 разомкнут, 52 разомкнут, Чт = 5 В 81 замкнут, 82 разомкнут, Ч! = 8.9 В 81 разомкнут, 52 замкнут, Ч1 = 3.4 В 8! замкнут,82замкнут,Ч1 = 298 (Даны приблизительные величины напряжений) 61 4.7к в1 Рис.
2Л7. Дополнительные функции выводов микроконтроллера На Рис. 2.17в показано, как подключить терморезистор или другой резистивный датчик к выходу МК. Вывод микроконтроллера запрограммирован как аналоговый вход для считывания температуры с подключенного к нему термистора.
Если вывод запрограммирован как цифровой выход и находится в состоянии логической 1, то компаратор на выходе — логический О. Чтобы установить подобный режим работы, диапазон рабочей температуры должен быть таким, чтобы напряжение на делителе напряжения, 70 ° Глава 2. Аналого-цифровые преобразователи собранного из нагрузочного резистора и термистора в любых случаях не превышало 3 В. Подобно примеру на Рис. 2.17а, эта схема работает лучше, если возможно периодически изменять состояние на этом выводе таким образом, чтобы программное обеспечение регулярно считывало аналоговый вход. 2.15. В рабочую тетрадь разработчика Убедитесь, что интерфейс выхоДной шины АЦП совместим с сигналами синхронизации микропроцессора.
Обратите особое внимание на устройство и параметры шины: фиксацию данных на шине, минимальные и максимальные длительности импульсов данных на шине. При использовании ЯР! и АЦП, требующего, чтобы шина была неактивна во время преобразования, удостоверьтесь, что система будет работать с данным ограничением, в противном случае обеспечьте отдельную шину ЯР! для АЦП. При использовании АЦП, аппаратно не подающего сигнал завершения преобразования, удостоверьтесь, что программное обеспечение позволяет завершить преобразование полностью перед тем, как считать результат.
Удостоверьтесь, что точность источника опорного напряжения соответствует требованиям проекта. Подключите емкость (Ьураш сарае)гог) к входу Чавг с номиналом, рекомендованным производителем АЦП. Удостоверьтесь, что процессор успевает обработать данные, поступающие от АЦП. ГЛАВА 3 Датчики Если говорить высоким стилем, то датчики создают «окно», сквозь которое микропроцессорные системы наблюдают за внешним миром. В этом разделе рассматриваются различные типы датчиков, их применение и возможность сопряжения с микропроцессорами.
3.1. Температурные датчики Такую характеристику внешней среды, как температура приходится измерять довольно часто. Ход многих производственных процессов, от выплавки стали до производства полупроводников, зависит от температуры. Некоторые электронные приборы нуждаются в измерении собственной температуры: персональные компьютеры„например, отслеживают температуру процессоров, контроллеры двигателей должны знать температуру ИС драйверов и т. д.
Ну и мы, когда начинаем болеть, то тоже измеряем температуру своего тела... Во всех перечисленных примерах температуру измеряют температурные Датчики. 3.1.1. Терморезисторы Терморезистор — это температурный датчик, сопротивление которого зависит от температуры. Термисторами называются терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (пейабче гешрегагпге соейс)епг, МТС), то есть сопротивление таких терморезисторов растет с падением температуры. Позисторами нли кремниевыми датчиками температуры, по названию технологии их изготовления, называется другая группа терморезисторов с полоэкительным температурным коэффициентом сопротивления (роз)г!че сешрегагпге соейс|епг, РТС), имеюшим прямо пропорциональную зависимость от температуры. Из всех пассивных температурных датчиков, терморезнсторы обладают наибольшей чувствительностью (изменение сопротивления на градус изменения температуры).
Однако зависимость сопротивления от температуры у терморезисторов — нелинейная. 72 ° Глава 3. Датчики Характеристики терморезисторов зависят от технологии и используемых материалов. Часто, многие терморезисторы одного семейства имеют сходные зависимости сопротивления от температуры. Сопротивление гаермарезистарав может изменяться по всей шкале в 1О или в 100 раз, но характеристики совпадают. Для описания характеристик производители обычно приводят таблицы, в которых указывают отношение сопротивления на данной температуре к сопротивлению при температуре 25'С.
Типичные зависимости для термистора — )х!ТС-резистора — приведены в Табл. 3.1. Таблица 3.1. Зависимость сопротивлеппя от температуры типичного терморезистора 1ч)ТС Эти данные предоставлены фирмой Оа!е, однако являются типичными для любых термисторов ()ч)ТС-терморезисторов). Сопротивление в таблице определяется по отношению 11/йм. Термистор этого семейства с сопротивлением 10кОм при температуре 25'С (Кзч) имел бы сопротивление 28.1 кОм (!О кОм х 2.81 = 28.1 кОм) при температуре 0'С и сопротивление 4.086 кОм (1О кОм х 0.4086 = 4.086 кОм) при 60'С.
Также термистор с сопротивлением йм = 5 кОм при температуре 25'С, имел бы сопротивление 14.050 кОм (5 кОм х 2.81 = 14.050 кОм ) при 0'С. На Рпс. 3.1 приведен график зависимости термосопротивления от температуры, построенный по данным из Табл. 3.1. Как ранее упоминалось, данная характеристика имеет нелинейный характер экспоненциального вида, что хорошо видно на графике Рис. 3.1.
Для указанного типа терморезистора данные предоставлены с шагом ! О'С, а некоторые фирмы предоставляют данные с шагом 5'С или даже 1'С. 3. 1, Температурные датчики ° 73 Иногда бывает необходимо узнать сопротивление при температуре между двумя точками таблицы. В этом случае сопротивление можно определить графически или вычислить по формуле: и Р В С В1 — = ехр~А +-+ — е — (, В21 ~ т т тз1' где Т вЂ” температура в градусах Кельвина, а А, В, С и  — константы, зависящие от марки терморезистора.
Данные константы должны быть предоставлены производителем. Терморезисторы одного типа могут иметь значительные различия характеристик. Так, разброс параметров обычно составляет от 1 до 10%. Некоторые терморезисторы спроектированы легко заменяемыми для применения в схемах без дополнительной подстройки. В подобных приборах пользователь должен иметь возможность заменить терморезистор без дополнительной калибровки.
Бескалибравачные термарезисторы обычно имеют высокую для терморезисторов точность 0.2'С. На Рис. 3.2 показано типичное подключение терморезистора к операционному усилителю. На резистор В1 подается некоторое напряжение смещения. 5 Иг Язв 4 -20 -10 0 1О 20 ЗО 40 50 60 70 80 90 100 теилервпчм ГС1 Рис. 3.1. График зависимости сопротивления термистора от температуры 74 ° Глава 3. Датчики Ко входу Ацп тврморвввстор Рис. З.2. Схема вкчючеиия термистора Величина этого напряжения обычно совпадает с Чааг АЦП и в большинстве случаев составляет 2.5 В.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
