Laboratorium 1.4

Zakres laboratorium:

1. Wyświetlacz  7-segmenowy
2. Przetwornik A/D
3. Wykorzystanie przerwań wewnętrznych

Zadania do wykonania:

• Zadanie 1.1
• Zadanie 2.1
• Zadanie 2.3
• Zadanie 3.1
• Zadanie domowe

 

1. Wyświetlacz  7-segmenowy

Zadanie 1.1

Podłączyć wyświetlacz 7-segmentowy według schematu z poprzedniego laboratorium i zaprezentować działanie funkcji odpowiadającej za wyświetlanie liczby z zakresu 0-9999.

2. Przetwornik A/D

Przetwornik analogowy cyfrowy służy do zamiany sygnału analogowego na cyfrowy. W mikrokontrolerach jest używany do mierzenia napięcia, działa jak woltomierz. Mikrokontroler Atmega32A posiada tylko jeden przetwornik 10-bitowy, jednak dzięki wykorzystaniu multipleksera możemy dokonywać pomiaru na 8 wyprowadzeniach (PORTA). Do poprawnej pracy tego przetwornika należy skonfigurować odpowiednie rejestry. Do testowania poprawnej pracy należy generować różnie napięcie, w tym celu należy wykorzystać zewnętrzny potencjometr.

Pierwsze kroki:

• podłączyć potencjometr zgodnie z rysunkiem – pomiar na nóżce PA0 (nie należy odłączać wyświetlacza 7-segmentowego)

  

 

Zadanie 2.1

•  przygotować funkcję „ADC_init()” w której dokonana będzie konfiguracja przetwornika A/D na podstawie dokumentacji mikrokontrolera:
  • Rejestr ADMUX bity: REFS0:1 – konfiguracja napięcia referencyjnego – wybrać napięcie AVCC
  • Rejestr ADCSRA bity: ADPS0:2 – konfiguracja podzielnika częstotliwości dla układu przetwornika (częstotliwość sygnału taktującego) – ustawić aby częstotliwość była mniejsza
    niż 100KHz
  • Rejestr ADCSRA bit: ADEN – uruchomienie układu przetwornika
  • Rejestr ADMUX bity: MUX0:4 – konfiguracja/wybór kanału/pinu na którym będzie dokonywany pomiar – wybrać ADC0 – odpowiada pinowi PA0
• przygotować funkcję „uint16_t ADC_10bit()” – zwraca zmierzone napięcie:
  • Rejestr ADCSRA bit: ADSC – uruchomienie pojedynczego pomiaru – ustawienie bitu
  • Rejestr ADCSRA bit: ADSC – oczekiwanie na zakończenie pomiaru – oczekiwanie na wyzerowanie bitu
  • Rejestr ADC – przechowuje wynik pomiaru – wartość jaką ma zwrócić funkcja
• wartość zmierzonego napięcia (wartość zwracaną przez funkcję „ADC_10bit()”) wyświetlić na wyświetlaczu 7-segmentowym

Funkcja „ADC_10bit()” zwraca liczbę z zakresu 0-1023 odpowiadającą zmierzonemu napięciu zgodnie z działaniem przetwornika A/D. 0 to napięcie 0V a 1023 to napięcie „AVCC”, czyli 5V, więc dokładność pomiaru wynosi  około 5V/1023= 0.00488V. Inne wartości napięcia są proporcjonalne.

Zadanie 2.2

• zapisać wzór na przeliczenie wartości zwracanej przez funkcję „ADC_10bit()” na wartość napięcia w V
• zaimplementować funkcję która będzie zwracała napięcie w V z dokładnością do dwóch miejsc po przecinku i przeskalowaną do liczby całkowitych (np. 2,59 to 259, 3,95 to 393), wyświetlić na wyświetlaczu napięcie
• podłączyć do układu miernik uniwersalny i porównać wskazania dla 10 różnych napięć + napięć skrajnych – wyniki zapisać na kartę w postaci tabeli

3. Wykorzystanie przerwań wewnętrznych

Wykorzystać kod z wcześniejszego laboratorium do uruchomienia przerwania wewnętrznego.

Zadanie 3.1

• dodać do pętli głównej programu opóźnienie 1000ms – jak działa wyświetlacz?
• skonfigurować przerwanie aby wywoływało się z częstotliwością 100Hz
• w funkcji przerwania uruchamiać funkcję odpowiedzialną za obsługę wyświetlacza 7-segmentowego „seg7Show4Cyfry()” – funkcję należy przerobić tak aby działała w przerwaniu (usunąć opóźnienia i jedno wywołanie to wyświetlenie jednej cyfry)
• czy wyświetlane wartości są czytelne? jak zmniejszyć ten niepożądany efekt?
• dodać do pętli głównej programu opóźnienie 2000ms – jak teraz działa wyświetlacz?

Taka konfiguracja pozwala wykonywać długie zadania w pętli głównej i jednoczesne poprawne wyświetlanie wartości na wyświetlaczu 7-segmentowym z wykorzystaniem multipleksowania.

 

4. Zadanie domowe

• schemat podłączenia potencjometru i woltomierza do układu

 

Zagadnienia na przyszłe zajęcia:

• sygnał PWM
• serwo modelarskie – sterowanie