CONVERTIDOR ANÁLOGICO-DIGITAL (ADC)

Transcripción

1 Aplicar los conocimientos básicos de electrónica de manera teórica (lenguaje ANSI-C) y práctica (montaje de circuitos). Conocer las funciones que gobiernan las entradas y salidas del microcontrolador PIC18F47J53. CONVERTIDOR ANÁLOGICO-DIGITAL (ADC) El mundo nos regala millones de señales análogas, siendo una desventaja en un mundo tan digital. La solución a ello es la creación de los ADC, estos dispositivos encargados de convertir señales análogas a señales digitales. Pasos para la conversión digital 1. Muestreo: Para obtener la frecuencia de muestreo en necesario tomar diversos valores discretos de la señal sinodal como se muestra en la imagen 1. Cabe resaltar que entre más muestras de tensión se tomen mejor será la calidad y fidelidad de la señal digital. Es decir, si se tiene una frecuencia de muestreo de 48 khz se tiene muestras por segundo. Como ejemplo tomaremos una señal análoga y la pasamos por un ADC de 3 bits con un rango de entrada de 0 a 7 Voltios. Para hallar el número máximo de combinaciones en la salida digital, se aplica: 2 n, donde n es el número de bits. Imagen 1. Muestreo a una señal sinodal.

2 2. Cuantización: Luego de tener las muestras de la señal sinodal, a estas se le asignan valores decimales (valor decimal= valor tensión), es decir en la imagen 2 para la primera muestra el valor de tensión son 2 Volt. La resolución será = ViFS / [2 n -1] = 7 / [8-1] = 7/7 = 1 voltio / variación en el bit menos significativo. ViFS es el voltaje que hay que poner a la entrada del convertidor ADC, para obtener una conversión máxima (todas las salidas serán iguales a 1 ). Imagen 2. Asignación de valores decimales(volt). 3. Codificación Siguiente a tener la cuantificación, se realiza la codificación de la señal análoga estipulando valores binarios a cada valor decimal, por lo tanto, en la imagen 3 se establece el valor binario 010 al valor de decimal 2 Volt. Imagen 3. Codificación de la señal análoga.

3 REGISTRO ADCON0 El conjunto de bits que se encargan del manejo de un ADC es el registro descrito en la imagen 4. Se debe tener en cuenta que en cada bit solo es admitido un 0 o 1. Imagen 4. Registro ADCON0, del conversor A/D VCFG1: Bit de configuración de referencia de voltaje. VCFG0: Bit de Referencia para la configuración de voltaje. CHS3-CHS0 (bits de selección de canal analógico): selecciona un pin o un canal analógico para la conversión A/D. 0000= Channel 00 (AN0) 0001= Channel 01 (AN1) 0010= Channel 02 (AN2) 0011= Channel 03 (AN3) 0100= Channel 04 (AN4) 0101= Channel 05 (AN5) 0110= Channel 06 (AN6) 0111= Channel 07 (AN7) 1000= Channel 08 (AN8) 1001= Channel 09 (AN9) 1010= Channel 10 (AN10) 1011= Channel 11 (AN11) 1100= Channel 12 (AN12) 1101= (Reserved) 1110= VDDCORE 1111= VBG Absolute Reference (~1.2V) GO/DONE (bit de estado de la conversión A/D): determina el estado actual de de la conversión. ADON (bit de encendido A/D): habilita el convertidor A/D. ADC - PIC18F47J53 El PIC18F47J53 de 44 pines tiene la ventaja de tener 13 entradas analógicas, permitiendo la conversión análogo-digital de 10 o 12 bits descritos en la imagen 5. Así mismo, en la imagen 6 se describe la ubicación de estos canales en el módulo Emm47J53.

4 Imagen 5. Diagrama de bloques del A/D del Pic18F47J53. Imagen 4. Descripción de la ubicación de los canales ANxx, en el módulo EMm47J53.

5 FUNCIONES PARA CONFIGURAR EL ADC PRÁCTICA 5 - ADC Se debe tener en cuenta las líneas de código que se utilizan para configurar el modo de empleo como: - Configuración de los bits del ADC: #device ADC=12 //conversor de 12 bits - Configuración de los puertos de entrada del conversor: setup_adc_ports( san0 san1 san2,vss_vdd); // Indica los puertos como entrada analogica setup_adc_ports( ALL_ANALOGS); // Indica que todos los puertos como entradas análogas - Configurar la señal de reloj: setup_adc( ADC_CLOCK_INTERNAL ); //uso del reloj interno para la conversion A/D - Configurar el canal de lectura: set_adc_channel(0); // Habilitación del canal AN0 - Convertir una señal análoga de un LM35 para realizar su muestreo en dos displays 7 segmentos. Protoboard - Resistencias 220Ω Cables - Sensor LM35 Displays 7 segmentos Para la secuencia de este proyecto se describe en la imagen 7.

6 Imagen 5. DFD, conversor A/D /*--- Espacio para declaración de variables globales --*/ unsigned int16 i=0,n=0,dato_analogo; unsigned char bcd_cent=0, bcd_dec=0, bcd_unid=0, bcd_mil=0; char const mens1[7]="adc="; char unidad=0, decena=0, centena=0, umil=0; char display[16]= { 0b ,//0 0b ,//1 0b ,//2 0b ,//3 0b ,//4 0b ,//5 0b ,//6 0b ,//7 0b ,//8 0b ,//9 0b ,//A 0b ,//B 0b ,//C 0b ,//D 0b ,//E 0b ,//F };

7 /* Espacio para funciones */ #include <stdlib.h> // for atoi32 // Este procedimiento convierte los datos de binario a bcd void conver_bcd (unsigned int16 x){ bcd_cent=0,bcd_dec=0,bcd_unid=0,bcd_mil=0; while(x>=1000){ x= x-1000; ++bcd_mil; } while(x>=100){ x= x-100; ++bcd_cent; } while(x>=10){ ++bcd_dec; } bcd_unid=x; } /* Espacio de código principal */ #zero_ram void main(){ PLLEN = 1; //Habilita PLL para generar 48MHz de oscilador setup_adc( ADC_CLOCK_INTERNAL ); //uso del reloj interno para la conversion A/D setup_adc_ports( san0 san1 san2,vss_vdd); // Indica los puertos como entrada analogica set_adc_channel(0); // Habilitación del canal AN0 for(;;){ dato_analogo= read_adc // Lee el puerto ADC conver_bcd (dato_analogo); // Convierte el dato en código BCD para que pueda ser mostrado en los displays output_d(display[bcd_unid]); //Imprime el dato en la salida bcd_unid output_high(d_unidad); //manda un 1 al pinb4 delay_ms(2); // Retardo de muestreo output_low(d_unidad); //manda un 0 al pinb4 output_d(display[bcd_dec]); // Imprime el dato en la salida bcd_dec output_high(d_decena); //manda un 1 al pinb5 delay_ms(2); // Retardo de muestreo output_low(d_ decena); //manda un 0 al pinb5 output_d(display[bcd_cent]); // Imprime el dato en la salida bcd_cent output_high(d_centena); //manda un 1 al pinb6 delay_ms(2); // Retardo de muestreo output_low(d_ centena); //manda un 0 al pinb6 output_d(display[bcd_mil]); // Imprime el dato en la salida bcd_mil output_high(d_umil); //manda un 1 al pinb7 delay_ms(2); // Retardo de muestreo output_low(d_ umil); //manda un 0 al pinb7 } }//end main Se debe realizar el montaje del circuito simulado, como se muestra en la imagen 8 y un montaje físico como en la imagen 9.

8 Imagen 6. Simulación, Conversor A/D con LM35. Imagen 7. Montaje en Protoboard, Conversor A/D con LM Presentar el ejercicio del laboratorio planteado. 2. Realizar el taller: Descripción de los pasos para la conversión digital: Descripción de la configuración ADC: