Jak používat digitální přenos

Všichni víme, že mikrokontroléry fungují pouze s digitálními hodnotami, ale ve skutečném světě se musíme vypořádat s analogovými signály. Proto je zde ADC (analogově-digitální převaděče), které převádějí analogové hodnoty reálného světa do digitální podoby, aby mikrokontroléry mohly zpracovávat signály. Ale co když potřebujeme analogové signály z digitálních hodnot, tak přichází DAC (Digital to Analog Converter).

Jednoduchým příkladem převaděče digitálních na analogové je nahrávání skladby ve studiu, kde umělec zpěvák používá mikrofon a zpívá píseň. Tyto analogové zvukové vlny jsou převedeny do digitální podoby a poté uloženy do souboru digitálního formátu a při přehrávání skladby pomocí uloženého digitálního souboru jsou tyto digitální hodnoty převedeny na analogové signály pro výstup reproduktoru. V tomto systému se tedy používá DAC.

DAC lze použít v mnoha aplikacích, jako je ovládání motoru, ovládání jasu LED světel, audio zesilovač, video kodéry, systémy pro sběr dat atd.

Již jsme propojili modul DCP MCP4725 s Arduinem. Dnes budeme používat stejný MCP4725 DAC IC k návrhu převodníku digitálního na analogový pomocí mikrokontroléru STM32F103C8.

Požadované komponenty

• STM32F103C8
• MCP4725 DAC IC
• 10k potenciometr
• 16x2 LCD displej
• Nepájivá deska
• Připojení vodičů

Modul DAC MCP4725 (digitální na analogový převodník)

MCP4725 IC je 12bitový digitální převodník na analogový převodník, který se používá ke generování výstupních analogových napětí od (0 do 5 V) a je řízen pomocí komunikace I2C. Dodává se také s integrovanou energeticky nezávislou pamětí EEPROM.

Tento IC má 12bitové rozlišení. To znamená, že používáme (0 až 4096) jako vstup k poskytování napěťového výstupu s ohledem na referenční napětí. Maximální referenční napětí je 5V.

Vzorec pro výpočet výstupního napětí

O / P napětí = (referenční napětí / rozlišení) x digitální hodnota

Jako příklad použijeme 5 V jako referenční napětí a předpokládejme, že digitální hodnota je 2048. Takže pro výpočet výstupu DAC.

O / P napětí = (5/4096) x 2048 = 2,5V

Pinout MCP4725

Níže je obrázek MCP4725 s jasně označujícími názvy pinů.

Kolíky MCP4725	Použití
VEN	Výstup analogového napětí
GND	GND pro výstup
SCL	Sériová hodinová linka I2C
SDA	Sériová datová linka I2C
VCC	Vstupní referenční napětí 5V nebo 3,3V
GND	GND pro vstup

Komunikace I2C v MCP4725

Tento DAC IC lze propojit s jakýmkoli mikrokontrolérem pomocí komunikace I2C. Komunikace I2C vyžaduje pouze dva vodiče SCL a SDA. Ve výchozím nastavení je adresa I2C pro MCP4725 0x60. Postupujte podle odkazu a dozvíte se více o komunikaci I2C v STM32F103C8.

I2C piny v STM32F103C8:

SDA: PB7 nebo PB9, PB11.

SCL: PB6 nebo PB8, PB10.

Schéma zapojení a vysvětlení

Propojení mezi STM32F103C8 a 16x2 LCD

Číslo PIN LCD	Název PINu LCD	Název PIN STM32
1	Ground (GND)	Zem (G)
2	VCC	5V
3	VEE	Kolík od středu potenciometru pro kontrast
4	Výběr rejstříku (RS)	PB11
5	Čtení / zápis (RW)	Zem (G)
6	Povolit (EN)	PB10
7	Datový bit 0 (DB0)	Žádné připojení (NC)
8	Datový bit 1 (DB1)	Žádné připojení (NC)
9	Datový bit 2 (DB2)	Žádné připojení (NC)
10	Datový bit 3 (DB3)	Žádné připojení (NC)
11	Datový bit 4 (DB4)	PB0
12	Datový bit 5 (DB5)	PB1
13	Datový bit 6 (DB6)	PC13
14	Datový bit 7 (DB7)	PC14
15	Pozitivní LED	5V
16	LED negativní	Zem (G)

Spojení mezi MCP4725 DAC IC a STM32F103C8

MCP4725	STM32F103C8	Multimetr
SDA	PB7	NC
SCL	PB6	NC
VEN	PA1	Pozitivní sonda
GND	GND	Negativní sonda
VCC	3,3 V	NC

Je také připojen potenciometr se středovým kolíkem připojeným k analogovému vstupu PA1 (ADC) STM32F10C8, levým kolíkem připojeným k GND a pravým kolíkem připojeným k 3,3 V STM32F103C8.

V tomto tutoriálu připojíme DCP IC MCP4725 k STM32 a pomocí 10k potenciometru poskytneme analogovou vstupní hodnotu na STM32 ADC pin PA0. A pak použijte ADC k převodu analogové hodnoty do digitální podoby. Poté odešlete tyto digitální hodnoty na sběrnici I2C na MCP4725. Pak převeďte tyto digitální hodnoty na analogové pomocí DAC MCP4725 IC a poté použijte další ADC pin PA1 STM32 ke kontrole analogového výstupu MCP4725 z pin OUT. Nakonec zobrazte hodnoty ADC i DAC s napětím na 16x2 LCD displeji.

Programování STM32F103C8 pro digitální na analogový převod

K nahrání kódu do STM32F103C8 nyní není nutný programátor FTDI. Jednoduše jej připojte k PC přes USB port STM32 a začněte programovat pomocí ARDUINO IDE. Na tomto odkazu se dozvíte více o programování vašeho STM32 v Arduino IDE. Na konci je uveden kompletní program pro tento tutoriál STM32 DAC.

Nejprve zahrňte knihovnu pro I2C a LCD pomocí knihovny wire.h, SoftWire.h a liquidcrystal.h. Další informace o I2C v mikrokontroléru STM32 najdete zde.

#zahrnout #zahrnout #zahrnout

Dále definujte a inicializujte LCD piny podle LCD pinů připojených k STM32F103C8

const int rs = PB11, en = PB10, d4 = PB0, d5 = PB1, d6 = PC13, d7 = PC14; LiquidCrystal lcd (rs, en, d4, d5, d6, d7);

Poté definujte I2C adresu MCP4725 DAC IC. Výchozí adresa I2C DAC MCP4725 je 0x60

#define MCP4725 0x60

V nastavení neplatnosti ()

Nejprve zahajte komunikaci I2C na pinech PB7 (SDA) a PB6 (SCL) na STM32F103C8.

Wire.begin (); // Zahájí komunikaci I2C

Dále nastavte LCD displej do režimu 16x2 a zobrazte uvítací zprávu.

lcd.begin (16,2); lcd.print ("OKRUH DIGEST"); zpoždění (1000); lcd.clear (); lcd.setCursor (0,0); lcd.print ("STM32F103C8"); lcd.setCursor (0,1); lcd.print („DAC s MCP4725“); zpoždění (2000); lcd.clear ();

V neplatné smyčce ()

1. Nejprve do vyrovnávací paměti vložte hodnotu kontrolního bajtu (0b01000000).

(010-Sady MCP4725 v režimu zápisu) buffer = 0b01000000;

2. Následující příkaz přečte analogovou hodnotu z pinu PA0 a převede ji na digitální hodnotu v rozsahu od 0 do 4096, protože ADC má 12bitové rozlišení a uloží ji do proměnné adc .

adc = analogRead (PA0);

3. Toto následující prohlášení je vzorec používaný k výpočtu napětí ze vstupní hodnoty ADC (0 až 4096) s referenčním napětím 3,3 V.

float ipvolt = (3,3 / 4096,0) * adc;

4. Umístěte nejvýznamnější bitové hodnoty do vyrovnávací paměti posunutím 4 bitů doprava v proměnné ADC a nejméně významné bitové hodnoty do vyrovnávací paměti posunutím 4 bitů doleva v proměnné adc .

buffer = adc >> 4; buffer = adc << 4;

5. Následující příkaz načte analogovou hodnotu z ADC pinu PA1 STM32, který je výstupem DAC (MCP4725 DAC IC OUTPUT pin). Tento pin lze také připojit k multimetru ke kontrole výstupního napětí.

unsigned int analogread = analogRead (PA1);

6. Dále se vypočítá hodnota napětí z proměnné analogového vzorce pomocí vzorce s následujícím výrokem.

float opvolt = (3.3 / 4096.0) * analogread;

7. Ve stejné smyčce void () existuje několik dalších příkazů, které jsou vysvětleny níže

Začíná přenos s MCP4725:

Wire.beginTransmission (MCP4725);

Odešle řídicí bajt do I2C

Wire.write (buffer);

Odešle MSB do I2C

Wire.write (buffer);

Odešle LSB do I2C

Wire.write (buffer);

Ukončí přenos

Wire.endTransmission ();

Nyní zobrazte tyto výsledky na displeji LCD 16x2 pomocí lcd.print ()

lcd.setCursor (0,0); lcd.print ("A IP:"); lcd.print (adc); lcd.setCursor (10,0); lcd.print ("V:"); lcd.print (ipvolt); lcd.setCursor (0,1); lcd.print ("D OP:"); lcd.print (analogový); lcd.setCursor (10,1); lcd.print ("V:"); lcd.print (opvolt); zpoždění (500); lcd.clear ();

Testování DAC s STM32

Když změníme vstupní hodnotu a napětí ADC otáčením potenciometru, změní se také výstupní hodnota a napětí DAC. Zde jsou vstupní hodnoty zobrazeny v prvním řádku a výstupní hodnoty ve druhém řádku LCD displeje. K výstupnímu kolíku MCP4725 je také připojen multimetr k ověření analogového napětí.

Kompletní kód s ukázkovým videem je uveden níže.