4. Контрольні питання й завдання

1. Поясніть принципи передачі інформації з послідовних і паралельних інтерфейсів.

2. Назвіть сучасні універсальні інтерфейси й приведіть їхні основні характеристики.

3. Поясніть принципи обміну даними по інтерфейсі RS232C.

4. Які регістри використовуються для настроювання параметрів передачі даних за допомогою вбудованого в мікроконтролер AVR MEGA128 блоку USART ?

5. Які сигнали переривань можуть генеруватися блоком USART ?

6. Поясніть формат кадру при обміні даних по інтерфейсі RS-232C.

6 Вивчення принципів роботи з вбудованим у мікроконтролер аналого-цифровим перетворювачем на прикладі виміру температури за допомогою аналогового термодатчика.

Ціль роботи: вивчити принципи функціонування вбудованого в мікроконтролер AVR АТMEGA128 АЦП і методику виміру температури за допомогою аналогового термодатчика.

6.1 Вказівки по організації самостійної роботи

Перед роботою необхідно проробити теоретичний матеріал по літературі [1, 4] і конспект лекцій, ознайомитися принципами функціонування й можливостями програмування вбудованого в мікроконтролер AVR АТMEGA 128 АЦП, вивчити методику виміру температури за допомогою аналогового термодатчика.

До складу мікроконтролера AVR АТMEGA 128 входить 10-розрядний аналого-цифровий перетворювач (АЦП), що реалізує принцип послідовного наближення (див. рисунок 6.1). На вході модуля АЦП є 8-ми канальний аналоговий мультиплексор, керуючий перемиканням даних, що надходять із восьми каналів з несиметричними входами. Як джерело опорної напруги може виступати напруга від внутрішнього джерела U_REF (2.56 В), напруга живлення мікроконтролера U_CC, або зовнішнього джерела. Найбільша точність перетворення досягається при тактовій частоті модуля АЦП порядку 50  200 кгц. Модуль АЦП може функціонувати в режимах одиночного й безперервного перетворень. Стандартне перетворення аналогового значення в цифрове за допомогою вбудованого АЦП виконується за 13 тактів, одиночне – за 25 тактів. Результат перетворення для каналів з несиметричним входом визначається з вираження:

,

де – значення вхідної напруги, – величина опорної напруги.

Рисунок 6.1 - Узагальнена структурна схема модуля АЦП

у мікроконтролері AVR АТMEGA 128

Для роботи з модулем АЦП використовуються наступні регістри:

ADCW (ADCH, ADCL) – 16-розрядний регістр даних, розташований за адресою 4h/24h. У регістрі використовується 12 розрядів, вирівняних по лівій або правій границі.

ADCSRA – регістр керування/статусу.

ADMUX – регістр керування мультиплексором вхідних каналів.

Формати й описи окремих бітів регістрів ADCSRA і ADMUX приводиться на рисунках 6.2, 6.3 і в таблицях 6.1, 6.2 відповідно.

№ біта	7	6	5	4	3	2	1	0
06h (26h)	ADEN	ADSC	ADFR	ADIF	ADIE	ADPS2	ADPS1	ADPS0

Рисунок 6.2 - Регістр стану ADCSRA

Таблиця 6.1 – Опис значень керуючих бітів регістра ADCSRA

Розряд	Позначення	Опис
7	ADEN	Дозвіл роботи АЦП: 0 – вимк.; 1- вкл.
6	ADSC	Запуск перетворення (1 – почати перетворення)
5	ADFR	Вибір режиму роботи АЦП: 1 - режим безперервного перетворення, 0 - режим одиночного перетворення
4	ADIF	Прапор переривання ( 1 – відбулося переривання від АЦП). Скидається апаратно при переході на процедуру обробки переривання.
3	ADIE	Обмін по перериванню (1 – дозвіл переривання)
2 – 0	ADPS2- ADPS0	Керування переддільником тактової частоти АЦП
		ADPS2	ADPS1	ADPS0	k
		0	0	0	2
		0	0	1	2
		0	1	0	4
		0	1	1	8
		1	0	0	16
		1	0	1	32
		1	1	0	64
		1	1	1	128

№ біта	7	6	5	4	3	2	1	0
07h (27h)	REFS1	REFS0	ADLAR	MUX4	MUX3	MUX2	MUX1	MUX0

Рисунок 6.3 - Регістр стану ADMUX

Таблиця 6.2 - Опис значень керуючих бітів регістра ADMUX.

Розряд	Позначення	Опис
7, 6	REFS1, REFS0	Вибір джерела опорної напруги (ДОН)
		REFS1	REFS0	ДОН
		0	0	Зовнішній, AREF
		0	1	Напруга живлення UCC
		1	0	Зарезервовано
		1	1	Внутрішній (2,56 В), UREF
5	ADLAR	Вирівнювання 10-бітового результату по границі слова: 0 – по правій, 1 – по лівій.
4,3,2,1,0	MUX4 – MUX0	Керування мультиплексором вхідних каналів: при використанні несиметричних входів код на лініях MUX2–MUX0 відповідає номеру каналу.

Відповідно до формату регістрів ADCSRA і ADMUX для роботи з модулем АЦП у режимі одиночного перетворення необхідно при кожному зчитуванні даних з регістра ADCW виконати наступний ініціалізуючий код мовою С:

ADMUX=0b11000000; використовується внутрішнє джерело опорної

напруги U_REF (2.56 В), цифрування даних,

поступаючих по 0-му вхідному каналі;

ADCSRA=0b11000000; запуск модуля АЦП у режимі одиночного перетворення.

Якщо використовується режим, у якому модуль АЦП генерує переривання ADC INT (cм. таблицю 4.1) по закінченню перетворення, те необхідно обов'язково описати процедуру обробки даного переривання.