Przygotujemy dwa programy. Jeden bardzo prosty, żeby zaznajomić się z podstawami działania komparatora. Drugi będzie nieco bardziej praktyczny i będzie wykorzystywał peryferia, omówione w poprzednich odcinkach kursu – zobaczymy jak zrobić bardzo prosty miernik pojemności kondensatorów.

Pierwszy program będzie porównywać dwa napięcia:

• napięcie z wbudowanego dzielnika podłączymy do wejścia odwracającego (–), a przy pomocy klawiszy 0 i 1 na płytce eXtrino XL będziemy mogli to napięcie regulować,
• do wejścia nieodwracającego (+) podłączymy zewnętrzny potencjometr (o rezystancji w zakresie 1 k…100 k), którym będziemy mogli w sposób analogowy regulować napięcie. Środkowe wyprowadzenie potencjometru należy połączyć z pinem A6, a wyprowadzenia skrajne podłącz do zasilania 3V3 oraz masy GND.

Wynik porównania oraz ustalone napięcie z wbudowanego dzielnika będziemy monitorować na wyświetlaczu (użyłem wyświetlacz VFD 4×20, ale możesz zastosować dowolny wyświetlacz ze sterownikiem HD44780, co opisałem w odcinku 5).

Przejdźmy więc do programu, którego kod przedstawiono na listingu 1, a schemat układu przedstawiono na rysunku 1.

Rys. 1. Schemat układu demonstrującego działanie komparatora

Pierwsze dwie linijki funkcji main() to standardowa inicjalizacja wyświetlacza oraz PORTX. Następnie musimy skonfigurować komparator, wpisując odpowiednie bity do zaledwie trzech rejestrów. W rejestrze ACA.AC0MUXCTRL konfigurujemy, z którymi pinami lub źródłami napięcia referencyjnego mają być połączone wejście odwracające i nieodwracające komparatora o numerze 0. Wejście nieodwracające łączymy z pinem A6, natomiast wejście odwracające będzie połączone z wewnętrznym dzielnikiem napięcia.

W rejestrze ACA.CTRLB ustalamy 64-stopnowy dzielnik napięcia zasilającego. Możemy wybrać liczbę z przedziału od 0 do 63. Im wyższa to będzie liczba, tym wyższe napięcie uzyskamy. Uzyskana napięcie można wyliczyć z prostego wzoru:

Wynika stąd, że maksymalne napięcie, jakie możemy ustawić, wynosi Vcc, czyli 3,3 V. Natomiast napięcie minimalne to 1/64 napięcia Vcc, czyli ok. 0,05 V. Dostępny jest jeden dzielnik napięcia na oba komparatory w jednym porcie.

W ostatnim rejestrze, ACA.AC0CTRL, uruchamiamy komparator. Pamiętaj, że w XMEGA komparatory są domyślnie wyłączone, w przeciwieństwie do starych AVR-ów, gdzie po włączeniu zasilania komparator był domyślnie włączony (nie wiadomo po co).

Następnie, w pętli while(1) sprawdzamy, czy wciśnięte są przyciski 0 i 1, podłączone do PORTX. Jeśli tak, to odpowiednio zwiększamy lub zmniejszamy zawartość rejestru CTRLB, pamiętając, że jego zawartość może być liczbą z przedziału od 0 do 63. Dodatkowo, diody LED numer 0 i 1 będą się świecić, a kiedy odpowiadający im przycisk zostanie wciśnięty, diody będą mrugać.

Listing 1. Kod programu do pierwszego ćwiczenia

 
 #define F_CPU 2000000UL
#define F_CPU 2000000UL
#include 
#include "extrino_portx.h"
#include "hd44780.h"

int main(void) {
    
    PortxInit();                                  // inicjalizacja PORTX
    LcdInit();                                    // inicjalizacja wyświetlacza
    
    // konfiguracja komparatora 0 w porcie A
    ACA.AC0MUXCTRL    =    AC_MUXPOS_PIN6_gc |    // wejście + PIN A6
                           AC_MUXNEG_SCALER_gc;   // wejście - dzielnik napięcia
    ACA.CTRLB         =    32;                    // początkowe ustawienie dzielnika napięcia
    ACA.AC0CTRL       =    AC_ENABLE_bm;          // włączenie komparatora
    
    while(1) {
        
        // wyświetlanie wyniku z komparatora
        Lcd1;
        Lcd("Vref = ");
        LcdDecComma((330 * (ACA.CTRLB + 1)) / 64, 2);
        Lcd("V");
        Lcd("    ");
        Lcd2;
        if(ACA.STATUS & AC_AC0STATE_bm) {         // badanie wyjścia komparatora
            Lcd("Vin > Vref");
        } else {
            Lcd("Vin < Vref");
        }
        
        // zmiana napięcia referencyjnego
        if(PORTX.IN & PIN0_bm) {                  // jeżeli wciśnięto przycisk 0
            if(ACA.CTRLB > 0) ACA.CTRLB--;        // zmniejszanie Vref
            PORTX.OUTCLR    =    PIN0_bm;         // wyłączenie diody LED 0
            _delay_ms(100);                       // czekanie 100ms
        }
        
        if(PORTX.IN & PIN1_bm) {                  // jeżeli wciśnięto przycisk 1
            if(ACA.CTRLB < 63 ) ACA.CTRLB++;      // zwiększanie Vref
            PORTX.OUTCLR    =    PIN1_bm;         // wyłączenie diody LED 1
            _delay_ms(100);                       // czekanie 100ms
        }
        
        PORTX.OUTSET    =    PIN1_bm | PIN0_bm;   // włączenie diod LED 1 i 0
    }
}

 

Dominik Leon Bieczyński

www.leon-instruments.pl