Mikrokontroler.pl - portal dla elektroników

W kolejnych instrukcjach konfigurowane są parametry pracy wyświetlacza LCD. Konfigurowane są linie sterujące pracą wyświetlacza. Realizowane jest sekwencja startowa (interfejs 4 bitowy, znaki 5×8, obsługa dwóch linii po 16 znaków każda). Inicjowane jest praca wyświetlacza. Procedury do obsługi alfanumerycznego wyświetlacza LCD ze sterownikiem Hitachi HD44780 umieszczono w pliku „LCD_2x16.c”:

W prezentowanym przykładzie podczas pomiarów analogowych będziemy używać wewnętrznego napięcia referencyjnego wytwarzanego przez moduł REF. Dlatego też w następnych instrukcjach programu konfigurujemy parametry pracy modułu REF. Przed rozpoczęciem pracy z rejestrem konfiguracyjnym REFCTL0 sprawdzany jest stan modułu. Jeśli moduł jest zajęty, to należy czekać do czasu aż nie będzie używany.

Kiedy moduł REF nie wykonuje żadnych zadań, można rozpocząć konfigurację modułu. Podczas konfiguracji wartość napięcia referencyjnego VREF ustawiana jest na 1,5 V (bit REFVSEL_0). Wyłączany jest wewnętrzny czujnik temperatury (bit REFVSEL_0), a moduł generatora napięcia jest wyłączony (instrukcja przypisania wartości do rejestru REFCTL0 zeruje bit REFON).

Następnie konfigurowane są parametry pracy modułu przetwornika ADC10_B. Najpierw konfigurowane jest wejście pomiarowe (linia P1.4 mikrokontrolera, wejście analogowe A4). Żeby linia P1.4 zaczęła pracować jako wejście analogowe należy linie ustawić w trzeci funkcyjny tryb pracy. Konfigurację linii realizują poniższe instrukcje.

Następnie konfigurowane są rejestry sterujące pracą przetwornika ADC10. Ustawiany jest tryb pracy przetwornika, rozdzielczość pomiarów, potencjały referencyjne, źródło i częstotliwość sygnału taktującego pomiary. Konfigurowany jest sposób wyzwalania pomiarów, czas oraz tryb próbkowania sygnału. Włączana jest obsługę przerwań. Przed rozpoczęciem konfiguracji zerowany jest bit zezwolenia na konwersję.

Następnie ustawiany jest czas próbkowania sygnału analogowego na 32 takty zegara ADC10CLK (bit ADC10SHT_3), oraz włączana jest obsługa przetwornika (wyzerowany bit ADC10ON).

W ramce poniżejpokazano w jakiś sposób obliczyć czas próbkowania sygnału.

Czas próbkowania sygnału analogowego – obliczenia Sygnał ADC10CLK taktowany jest z wewnętrznego oscylatora MODOSC. Częstotliwość sygnału ADC10CLK wynosi około 5 MHz. Czas próbkowania sygnału t Sample obliczamy ze wzoru 7.2 t Sample =  7,62 · (RE + RI) * CI Rezystancja wewnętrzna RI = 1 k?. Pojemność wewnętrzna CI = 6 pF. Pojemność zewnętrzną RE musimy obliczyć. Przy rozmieszczeniu elementów jak na rysunku 7, rezystancja RE = (100*470 / 100+470) = 82.46 k? Podstawiając obliczone wartości do wzoru 7.2 otrzymujemy. t Sample =  7,62 · (82,46 k? + 1 k?) · 6 pF = 7,62 · 500 ns =  3,8 us Liczbę taktów sygnału ADC10CLK o czasie trwania t Sample obliczamy ze wzoru 7.3 x Sample = t Sample · fADC10CLK = 3,8 us · 5 MHz = 19 Bit ADC10SHTx pozwala na ustawienie wybranych wartości w zakresie 4…1024 takty sygnału ADC10CLK. Wybieramy pierwszą wyższą wartość od obliczonej. Wartość bitu którą należy ustawić to: ADC10SHT_3 = 32 · ADC10CLK

W kolejnych instrukcjach ustawiany jest tryb pracy przetwornika (bit ADC10CONSEQ_0 pojedynczy pomiar jednego kanału). Włączane jest programowe wyzwalanie pomiarów (bit ADC10SHS_0). Ustawiany jest tryb próbkowania sygnału (bit ADC10SHP). W prezentowanym przykładzie włączane jest próbkowanie sygnału w trybie wyzwalania w którym sygnał próbkowany jest przez czas zdefiniowany za pomocą bitu ADC10SHT z rejestru ADC10CTL0. Następnie definiowane jest źródło sygnału ADC10CLK taktującego konwersję (bit ADC10SSEL_0). W prezentowanym przykładzie sygnał ADC10CLK taktowany jest z wewnętrznego oscylatora MODOSC wytwarzającego sygnał zegarowy o częstotliwości 5 MHz:

W kolejnym rejestrze konfiguracyjnym ustawiana jest rozdzielczość pomiarów na10 bitów (bit ADC10RES), włączana jest prezentację wyniku pomiaru w formie binarnej (wyzerowany bit ADC10DF) oraz ustawiany jest tryb szybkiej konwersji (wyzerowany bit ADC10SR):

Następnie konfigurowane są potencjały referencyjne V(R+), V(R-) (bit ADC10SREF_1). Źródłem potencjału V(R+) jest napięcie referencyjne VREF o wartości 1,5 V (napięcie generowane przez wewnętrzny moduł REF). Źródłem potencjału V(R–) jest masa analogowa AVSS mikrokontrolera o wartości 0 Volta. Multiplekser analogowy ustawiany jest na obsługę czwartego kanału pomiarowego (bit ADC10INCH_4, kanał A4):

Na zakończenie konfigurowana jest obsługa przerwań. Zerowana jest flaga przerwania ADC10IFG0, oraz włączana jest obsługa przerwań od zakończenia pomiaru (flaga ustawiana w momencie zakończenia pomiaru i wypisania wyniku pomiaru do rejestru ADC10MEM0):

Dodatkowo odblokowywana jest obsługa przerwań maskowalnych:

Podsumowując: moduł przetwornika ADC10_B pracuje w trybie pojedynczego pomiaru jednego kanału. Pomiary realizowane są na zewnętrznym czwartym kanale pomiarowy. Rozdzielczość pomiarów to 10 bitów. Potencjałem referencyjnym V(R+) jest wewnętrzne napięcie VREF o wartości 1,5 V. Czas próbkowania sygnału został ustawiony na 32 takty zegara ADC10CLK. Pomiary wyzwalane są w sposób programowy przy pomocy bitu ADC10SC. Sygnał taktujący konwersję ADC10CLK taktowany jest w zewnętrznego oscylatora MODOSC. Częstotliwość sygnału wynosi 5 MHz (brak podziału częstotliwości sygnału, preskalery częstotliwości sygnału są ustawione na wartość 1, wyzerowane bity ADC10DIVx, ADC10PDIVx). Włączona jest obsługa przerwań od zakończenia pomiaru.

W pętli głównej programu włączany jest generator napięcia referencyjnego (bit REFON):

Włączane jest zasilanie termistora NTC (stan wysoki na wyjściu P2.7):

Włączany jest przetwornik ADC10 (bit ADC10ON):

Ponieważ od włączenia generatora REF do pojawienia się napięcia VREF musi minąć co najmniej 30 ms, to wprowadzane jest programowe opóźnienie. Czas opóźnienia to 100 ms:

Następnie ustawiany jest bit zezwolenia na konwersję (bit ADC10ENC) i uruchamiany jest pomiar napięcia (bit ADC10SC, programowe wyzwalanie pomiaru):

Mikrokontroler wprowadzany jest w tryb uśpienia LPM0 (w trybie tym wyłączona jest CPU mikrokontrolera):

Ustawienie bitu ADC10SC w rejestrze ADC10CTL0 rozpoczyna pomiar napięcia na wejściu analogowym A4. Uruchamiany jest proces próbkowania sygnału analogowego, który trwa 32 takty zegara ADC10CLK. Następnie rozpoczyna się konwersja wyniku z postaci analogowej na cyfrową. Wynik pomiaru w formie binarnej o rozdzielczości10 bitów zapisywany jest w rejestrze wyniku ADC10MEM0. Wpisanie wyniku do rejestru ADC10MEM0 powoduje ustawienie w rejestrze ADCD10IFG flagi przerwania ADCD10IFG0. Mikrokontroler jest budzony z uśpienia i rozpoczyna się wykonanie procedury obsługi przerwania:

W procedurze obsługi przerwania odczytujemy wartość rejestru ADC10IV (instrukcja switch). W naszym przykładzie obsługiwane są wyłącznie przerwania od zakończenia pomiaru (blok case 12). Z rejestru ADC10MEM0 odczytujemy wynik pomiaru i zapisujemy w zmiennej globalnej wPomiaruB. Odczyt rejestru ADC10MEM0 powoduje wyzerowanie flagi przerwania ADC10IFG0. Na zakończenie procedury obsługi przerwania wykonywana jest instrukcja procesora która modyfikuje sposób powrotu z procedury obsługi przerwania:

Po powrocie z procedury obsługi przerwania wykonanie programu powraca w miejsce w którym zostało przerwane przez przerwanie. W naszym przypadku jest to tryb uśpienia LPM0. Wywołanie instrukcji __bic_SR_register_on_exit z parametrem CPUOFF powoduje, że po powrocie z procedury obsługi przerwania mikrokontroler nie wróci do trybu uśpienia LPM0. Mikrokontroler zostanie obudzony z uśpienia, a wykonanie pętli głównej programu będzie kontynuowane.

Po powrocie do wykonania pętli głównej programu wyłączane jest zasilanie termistora NTC (stan niski na wyjściu P2.7):

Wyłączany jest przetwornik ADC10 (zerowanie bitu ADC10ON):

Wyłączany jest moduł napięć referencyjnych (zerowanie bitu REFON):

Następnie rozpoczyna się obróbka wyniku pomiaru. Wynik pomiaru w formie binarnej jest kalibrowany. Do kalibracji używane są współczynniki zapisane w strukturze TLV mikrokontrolera. Kalibrowana jest wartość napięcia referencyjnego REF oraz przetwornik ADC10 (wzór 7.9):

Binarny skalibrowany wynik pomiaru konwertowany jest na wartość w Voltach (wzór 7.4):

Na podstawie zmierzonego napięcia, obliczana jest wartość temperatury (wzór 7.16)

W zmiennych globalnych wPomiaruB, wPomiaruV, wPomiaruC, są zapisane: skalibrowany wynik pomiaru w formie binarnej, wartość napięcia na wyjściu termistora NTC w Voltach, oraz temperatura w stopniach Celsjusza.

W kolejnych liniach programu wartości te prezentowane są na ekranie wyświetlacza LCD. W pierwszej linii ekranu wyświetlane są wynik pomiaru binarnie oraz w Voltach:

W drugiej linii ekranu wyświetlana jest temperatura

Do konwersji zmiennych na napisy użyta została funkcja języka „C” snprintf(). Po wypisaniu wyników pomiarów na ekranie wyświetlacza LCD. Wprowadzane jest programowe opóźnienie o czasie trwania jednej sekundy:

Następnie pętla główna programu wykonuje się ponownie. Cykl pomiaru napięcia na wyjściu termistora NTC powtarza się.