Agenda Enchipsdatorns gränssnitt mot den analoga omvärlden Erik Larsson Analog/Digital (AD) omvandling Digital/Analog (DA) omvandling Sampling, upplösning och noggrannhet Laborationsuppgift.5 Motivation.5.5 Analog/Digital (AD) omvandling Analog/Digital Converter (DAC).5 -.5 - -.2.4.6.8 -.2.4.6.8 -.2.4.6.8 - -.2.4.6.8 -.2.4.6.8 Analog/Digital (AD) omvandling Digital/Analog (DA) omvandling Analog Digital Analog
Analog/Digital (AD) omvandling Successiv approximation Successiv approximation Flash converter (direct-conversion) Ramp-compare Wilkinson Integrating (dual-slope or multi-slope) Delta-encoded (counter-ramp) Pipeline (subranging quantizer) Sigma-delta (delta-sigma) Time-interleaved ADC with intermediate FM stage Princip: Räkna upp räknare för att få ett digitalt värde Omvandla det digitalt värdet till ett analogt Jämför det skapade analoga värdet med insignalen Vanlig metod i processorer Flash converter Digital/Analog (D/A) omvandling Digital/Analog Converter (DAC) Princip: Insignalen jämförs mot komparator. Om 8-bitars omvandling önskas, används 2^8 (255) jämförelse operatorer.5 -.2.4.6.8.5 - -.2.4.6.8
Digital/Analog (DA) omvandling R2R-stege R2R stege Pulsbreddsmodulering (Pulse-width modulator) Princip: Låt bitposition påverka olika. Till exempel, LSB tvingas ner mest med motstånd och MSB minst. Sampling, upplösning och noggrannhet Sampling, upplösning och noggrannhet Sampling.. hur ofta sampla? Inte mer än tillräckligt p g a kostnad För förlustfri sampling: Nyquist-Shannons samplingsteorem, även kallad Nyquistteoremet, Shannonteoremet eller samplingsteoremet -> sampla med dubbla frekvensen. Människor här upp till ca 2 KHz. Därför samplas kring 4 KHz. Sampling av ljud (för människor). Upplösning (resolution) och noggrannhet (precision) Exempel: Varför köpa HDTV som har utmärkt upplösning om man har en dålig noggrannhet på TV-signalen? Eller, varför räkna ut och visa temperatur med större upplösning (flera decimaler) om insignalen inte är tillräckligt bra? Och kostnaden..
Agenda Analog/Digital (AD) omvandling Digital/Analog (DA) omvandling Sampling, upplösning och noggrannhet Laborationsuppgift Syftet med laborationen är att studera analog till digital omvandling. En analog signal, spänning, som motsvarar temperaturen ska omvandlas till en digital signal. Denna signal ska behandlas så att avläst temperatur visas på en LCD skärm. Material: Konstruktion från laboration 2 som temperaturgivare Labborationskortet med Atmega28 Deluppgifter: Avläs spänning från temperaturgivare periodiskt Räkna om spänning till temperatur Visa temperatur på LCDskärm Förberedelser provkör ditt projekt från Digitala system se så att konstruktionen från laboration 2 är klar besvara frågorna i fet kursiv stil (laborationsbeskrivningen) Laborationstid: 3 maj (måndag) klockan 3-7 Uppgift : Koppla upp din konstruktion från laboration 2 Uppgift 2: Anslut temperaturgivaren (operationsförstärkaren) till analogingång på Atmega 28 Uppgift 3: Skriv kod som ställer in AD omvandlaren Uppgift 4: Skriv kod som omvandlar digitalt värde på spänning till temperatur och visa temperatur på LCDskärm Uppgift 5: Ostabilt värde. Implementera glidande medelvärdesbildning för att stabilisera
Uppgift : Koppla upp din konstruktion från laboration 2 Uppgift 2: Anslut temperaturgivaren till analogingång (ADC) på Atmega 28 Uppgift 3: Skriv kod som ställer in AD omvandlaren Uppgift 4: Skriv kod som omvandlar digitalt värde på spänning till temperatur och visa temperatur på LCDskärm Skriv funktionen initad som gör: Använder AVCC som referensspänning till A/Domvandlaren. Avläser den analoga insignalen (ADC) som ett 8- bitarsvärde. Start A/D-omvandlaren. Omvandlaren ska stå och gå hela tiden och dess klockfrekvens ska vara 25 khz. Placera funktionen initad i AD.c (AD.h) Rät linje Temperatur (V, -2C) (5V, 4C) Rät linje: Y=KX+L Spänning
Uppgift 5: Ostabilt värde. Implementera glidande medelvärdesbildning för att stabilisera Gör flera mätningar och skapa medelvärde för att få bort brus. Förutsättning: kan mäta signal flera gånger bruset är slumpmässigt Glidande medelvärdesbildning, t ex: M n =,8 * M n- +,2 * V där V är det nya inlästa värdet. Varje nytt medelvärde (M n ) fås genom att ta ett viktat medelvärde av en stor del (,8) av det gamla M n- och en liten del (,2) av det nya (V). Laboration 5 är klar när: presentation av temperatur är i stil med: Temperatur:+22 C gjort en bedömning av denna mätmetods (ADomvandlingen) noggrannhet, upplösning, fördelar och nackdelar (ska med i laborationsrapport). Laborationstillfällen Måndag, 3 april, klockan 3-7 Enchipsdatorns gränssnitt mot den analoga omvärlden Erik Larsson