Ako používať digitálne pripojenie

Všetci vieme, že mikrokontroléry pracujú iba s digitálnymi hodnotami, ale v skutočnom svete sa musíme vyrovnať s analógovými signálmi. Preto je tu ADC (analógovo-digitálne prevodníky) na prevod skutočných analógových hodnôt do digitálnej podoby, aby mikroprocesory mohli spracovávať signály. Ale čo keď potrebujeme analógové signály z digitálnych hodnôt, tak prichádza na rad DAC (digitálny na analógový prevodník).

Jednoduchým príkladom prevodníka digitálnych na analógové je nahrávanie skladieb v štúdiu, kde umelec spevák používa mikrofón a spieva pieseň. Tieto analógové zvukové vlny sa prevedú do digitálnej formy a potom sa uložia do súboru v digitálnom formáte. Keď sa skladba prehrá pomocou uloženého digitálneho súboru, tieto digitálne hodnoty sa prevedú na analógové signály pre výstup reproduktorov. Takže v tomto systéme sa používa DAC.

DAC je možné použiť v mnohých aplikáciách, ako je riadenie motorov, regulácia jasu LED svetiel, zvukový zosilňovač, video kodéry, systémy na zber dát atď.

Už sme prepojili DCP modul MCP4725 s Arduinom. Dnes budeme používať ten istý MCP4725 DAC IC na navrhnutie digitálno-analógového prevodníka pomocou mikrokontroléra STM32F103C8.

Súčasti sú povinné

• STM32F103C8
• MCP4725 DAC IC
• 10k potenciometer
• 16x2 LCD displej
• Nepál
• Pripojenie drôtov

Modul DCP MCP4725 (digitálny na analógový prevodník)

MCP4725 IC je 12-bitový digitálno-analógový prevodníkový modul, ktorý sa používa na generovanie výstupných analógových napätí od (0 do 5 V) a je riadený pomocou komunikácie I2C. Dodáva sa tiež s integrovanou permanentnou pamäťou EEPROM.

Tento IC má 12-bitové rozlíšenie. To znamená, že ako vstup používame (0 až 4096) na zabezpečenie výstupného napätia vzhľadom na referenčné napätie. Maximálne referenčné napätie je 5V.

Vzorec na výpočet výstupného napätia

O / P napätie = (referenčné napätie / rozlíšenie) x digitálna hodnota

Napríklad, ak ako referenčné napätie použijeme 5V a predpokladajme, že digitálna hodnota je 2048. Takže pre výpočet DAC výstupu.

O / P napätie = (5/4096) x 2048 = 2,5V

Pinout MCP4725

Nižšie je obrázok MCP4725 so zreteľne označujúcimi názvami pinov.

Kolíky MCP4725	Použite
VON	Výstupné analógové napätie
GND	GND pre výstup
SCL	Linka sériových hodín I2C
SDA	Sériová dátová linka I2C
VCC	Vstupné referenčné napätie 5 V alebo 3,3 V.
GND	GND pre vstup

Komunikácia I2C v MCP4725

Tento DAC IC môže byť prepojený s akýmkoľvek mikrokontrolérom pomocou komunikácie I2C. Komunikácia I2C vyžaduje iba dva vodiče SCL a SDA. V predvolenom nastavení je adresa I2C pre MCP4725 0x60. Kliknite na odkaz a dozviete sa viac o komunikácii I2C v STM32F103C8.

I2C piny v STM32F103C8:

SDA: PB7 alebo PB9, PB11.

SCL: PB6 alebo PB8, PB10.

Schéma zapojenia a vysvetlenie

Prepojenia medzi STM32F103C8 a 16x2 LCD

Pin LCD č	Názov kolíka LCD	Názov kolíka STM32
1	Zem (GND)	Zem (G)
2	VCC	5V
3	VEE	Kolík od stredu potenciometra pre kontrast
4	Register Select (RS)	PB11
5	Čítanie / Zápis (RW)	Zem (G)
6	Povoliť (EN)	PB10
7	Dátový bit 0 (DB0)	Žiadne pripojenie (NC)
8	Dátový bit 1 (DB1)	Žiadne pripojenie (NC)
9	Dátový bit 2 (DB2)	Žiadne pripojenie (NC)
10	Dátový bit 3 (DB3)	Žiadne pripojenie (NC)
11	Dátový bit 4 (DB4)	PB0
12	Dátový bit 5 (DB5)	PB1
13	Dátový bit 6 (DB6)	PC13
14	Dátový bit 7 (DB7)	PC14
15	Pozitívne LED	5V
16	LED negatívne	Zem (G)

Prepojenie medzi MCP4725 DAC IC a STM32F103C8

MCP4725	STM32F103C8	Multimetr
SDA	PB7	NC
SCL	PB6	NC
VON	PA1	Pozitívna sonda
GND	GND	Negatívna sonda
VCC	3,3 V	NC

Je tiež pripojený potenciometer, stredový kolík je pripojený k analógovému vstupu PA1 (ADC) STM32F10C8, ľavý kolík je pripojený k GND a pravý kolík je pripojený k 3,3 V STM32F103C8.

V tomto tutoriáli pripojíme DCP IC MCP4725 k STM32 a pomocou 10k potenciometra poskytneme analógovú vstupnú hodnotu na STM32 ADC pin PA0. A potom pomocou ADC prevádzajte analógovú hodnotu na digitálnu formu. Potom pošlite tieto digitálne hodnoty na MCP4725 cez zbernicu I2C. Potom tieto digitálne hodnoty preveďte na analógové pomocou DAC MCP4725 IC a potom použite iný ADC pin PA1 STM32 na kontrolu analógového výstupu MCP4725 z pinu OUT. Na záver zobrazte hodnoty ADC aj DAC s napätím na 16x2 LCD displeji.

Programovanie STM32F103C8 pre digitálnu na analógovú konverziu

Na nahranie kódu do STM32F103C8 teraz nie je potrebný programátor FTDI. Jednoducho ho pripojte k PC cez USB port STM32 a začnite programovať pomocou ARDUINO IDE. Navštívte tento odkaz a dozviete sa viac o programovaní vášho STM32 v Arduino IDE. Na konci je uvedený kompletný program pre tento tutoriál STM32 DAC.

Najskôr zahrňte knižnicu pre I2C a LCD pomocou knižnice wire.h, SoftWire.h a liquidcrystal.h. Viac informácií o I2C v mikrokontroléri STM32 sa dozviete tu.

#include #include #include

Ďalej definujte a inicializujte LCD piny podľa LCD pinov pripojených k STM32F103C8

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

Potom definujte adresu I2C DCP IC MCP4725. Predvolená adresa I2C DCP MCP4725 je 0x60

#define MCP4725 0x60

V nastavení neplatnosti ()

Najskôr začnite komunikáciu I2C na pinoch PB7 (SDA) a PB6 (SCL) na STM32F103C8.

Wire.begin (); // Začína komunikácia I2C

Ďalej nastavte LCD displej do režimu 16x2 a zobrazte uvítaciu správu.

lcd.začiatok (16,2); lcd.print ("OKRUH DIGEST"); oneskorenie (1 000); lcd.clear (); lcd.setCursor (0,0); lcd.print ("STM32F103C8"); lcd.setCursor (0,1); lcd.print („DAC s MCP4725“); meškanie (2000); lcd.clear ();

V prázdnej slučke ()

1. Najskôr do vyrovnávacej pamäte vložte hodnotu riadiaceho bajtu (0b01000000).

(010 - nastavuje MCP4725 v režime zápisu) vyrovnávacia pamäť = 0b01000000;

2. Nasledujúci príkaz načíta analógovú hodnotu z kolíka PA0 a prevedie ju na digitálnu hodnotu v rozmedzí od 0 do 4096, pretože ADC má 12-bitové rozlíšenie a uloží ju do premennej adc .

adc = analogRead (PA0);

3. Toto nasledujúce tvrdenie je vzorec, ktorý sa používa na výpočet napätia zo vstupnej hodnoty ADC (0 až 4096) s referenčným napätím 3,3 V.

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

4. Najvýznamnejšie bitové hodnoty dajte do medzipamäte posunutím 4 bitov doprava v premennej ADC a najmenej významné bitové hodnoty do medzipamäte posunutím 4 bitov doľava v premennej adc .

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

5. Nasledujúci príkaz načíta analógovú hodnotu z kolíka ADC PA1 modulu STM32, ktorý je výstupom DAC (pin OUTPUT MCP4725 DAC IC). Tento pin môže byť tiež pripojený k multimetru na kontrolu výstupného napätia.

unsigned int analogread = analogRead (PA1);

6. Ďalej sa vypočíta hodnota napätia z premennej analogread pomocou vzorca s nasledujúcim výrokom.

float opvolt = (3.3 / 4096.0) * analogread;

7. V tej istej void loop () je niekoľko ďalších príkazov, ktoré sú vysvetlené nižšie

Začína prenos s MCP4725:

Wire.beginTransmission (MCP4725);

Odošle riadiaci bajt do I2C

Wire.write (vyrovnávacia pamäť);

Odošle MSB do I2C

Wire.write (vyrovnávacia pamäť);

Odošle LSB do I2C

Wire.write (vyrovnávacia pamäť);

Ukončí prenos

Wire.endTransmission ();

Teraz zobrazte tieto výsledky na displeji LCD 16 x 2 pomocou 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 (analogread); lcd.setCursor (10,1); lcd.print ("V:"); lcd.print (opvolt); oneskorenie (500); lcd.clear ();

Testovanie DAC s STM32

Keď zmeníme vstupnú hodnotu a napätie ADC otáčaním potenciometra, zmení sa aj výstupná hodnota a napätie DAC. Tu sú vstupné hodnoty zobrazené v prvom rade a výstupné hodnoty v druhom rade LCD displeja. K výstupnému kolíku MCP4725 je tiež pripojený multimetr na overenie analógového napätia.

Kompletný kód s ukážkovým videom je uvedený nižšie.