Як користуватися цифровим кодом

Ми всі знаємо, що мікроконтролери працюють лише з цифровими значеннями, але в реальному світі нам доводиться мати справу з аналоговими сигналами. Ось чому ADC (аналого-цифрові перетворювачі) існує для перетворення реальних аналогових значень у цифрову форму, щоб мікроконтролери могли обробляти сигнали. Але що, якщо нам потрібні аналогові сигнали від цифрових значень, отже, ось ЦАП (цифро-аналоговий перетворювач).

Простим прикладом цифрового аналогового перетворювача є запис пісні в студії, де співак виконавця використовує мікрофон і співає пісню. Ці аналогові звукові хвилі перетворюються в цифрову форму, а потім зберігаються у файлі цифрового формату, і коли пісня відтворюється за допомогою збереженого цифрового файлу, ці цифрові значення перетворюються в аналогові сигнали для виходу динаміка. Тож у цій системі використовується ЦАП.

ЦАП може використовуватися в багатьох додатках, таких як управління двигуном, регулювання яскравості світлодіодних ламп, підсилювач звуку, відеокодери, системи збору даних тощо.

Ми вже з'єднали модуль ЦАП MCP4725 з Arduino. Сьогодні ми використаємо ту саму мікросхему ЦАП MCP4725 для розробки цифрово- аналогового перетворювача за допомогою мікроконтролера STM32F103C8.

Потрібні компоненти

• STM32F103C8
• MCP4725 ЦАП ІС
• 10k потенціометр
• РК-дисплей 16x2
• Макет
• Підключення проводів

ЦАП-модуль MCP4725 (цифро-аналоговий перетворювач)

MCP4725 IC - це 12-бітний цифрово -аналоговий модуль перетворювача, який використовується для генерування вихідних аналогових напруг від (0 до 5 В) і управляється за допомогою зв'язку I2C. Він також має вбудовану енергонезалежну пам'ять EEPROM.

Ця ІС має 12-бітну роздільну здатність. Це означає, що ми використовуємо (від 0 до 4096) як вхід для забезпечення вихідної напруги відносно опорної напруги. Максимальна опорна напруга - 5 В.

Формула для розрахунку вихідної напруги

Напруга O / P = (опорна напруга / роздільна здатність) x цифрове значення

Наприклад, якщо ми використовуємо 5 В як еталонну напругу і припустимо, що цифрове значення дорівнює 2048. Отже, для розрахунку вихідного сигналу ЦАП.

Напруга O / P = (5/4096) x 2048 = 2,5 В

Розтискач MCP4725

Внизу наведено зображення MCP4725 з чітко вказаними назвами контактів.

Шпильки MCP4725	Використовуйте
ВИХІД	Виводи аналогової напруги
GND	GND для виходу
SCL	Лінія послідовного годинника I2C
SDA	Лінія послідовних даних I2C
VCC	Вхідна опорна напруга 5 В або 3,3 В
GND	GND для введення

Зв'язок I2C у MCP4725

Цю ЦАП можна з'єднати з будь-яким мікроконтролером, використовуючи зв'язок I2C. Для зв'язку I2C потрібні лише два дроти SCL і SDA. За замовчуванням адреса I2C для MCP4725 - 0x60. Перейдіть за посиланням, щоб дізнатись більше про зв'язок I2C у STM32F103C8.

I2C-шпильки в STM32F103C8:

SDA: PB7 або PB9, PB11.

SCL: PB6 або PB8, PB10.

Принципова схема та пояснення

З'єднання між STM32F103C8 та РК-дисплеєм 16x2

ЖК-номер	Назва PIN-коду РК-дисплея	Ім'я контакту STM32
1	Земля (Gnd)	Земля (G)
2	VCC	5 В
3	VEE	Штифт від центру потенціометра для контрасту
4	Вибір реєстру (RS)	PB11
5	Читання / запис (RW)	Земля (G)
6	Увімкнути (EN)	PB10
7	Біт даних 0 (DB0)	Відсутнє підключення (NC)
8	Біт даних 1 (DB1)	Відсутнє підключення (NC)
9	Біт даних 2 (DB2)	Відсутнє підключення (NC)
10	Біт даних 3 (DB3)	Відсутнє підключення (NC)
11	Біт даних 4 (DB4)	PB0
12	Біт даних 5 (DB5)	PB1
13	Біт даних 6 (DB6)	ПК13
14	Біт даних 7 (DB7)	ПК14
15	Позитивний світлодіод	5 В
16	Світлодіод негативний	Земля (G)

Зв'язок між мікросхемою ЦАП MCP4725 та STM32F103C8

MCP4725	STM32F103C8	Мультиметр
SDA	PB7	NC
SCL	PB6	NC
ВИХІД	PA1	Позитивний зонд
GND	GND	Негативний зонд
VCC	3,3 В	NC

Потенціометр також підключений, центральний штифт підключений до аналогового входу PA1 (ADC) STM32F10C8, лівий штифт підключений до GND, а самий правий штифт підключений до 3,3 В STM32F103C8.

У цьому навчальному посібнику ми підключимо мікросхему ЦАП MCP4725 до STM32 і використаємо потенціометр 10k для надання аналогового значення входу на контакт AD0 STC32 ADC. А потім використовуйте АЦП для перетворення аналогового значення в цифрову форму. Після цього відправте ці цифрові значення на MCP4725 через шину I2C. Потім перетворіть ці цифрові значення в аналогові, використовуючи мікросхему ЦАП MCP4725, а потім використовуйте інший вивід АЦП PA1 STM32, щоб перевірити аналоговий вихід MCP4725 з виводу OUT. Нарешті, на РК-дисплеї 16x2 відображте значення ADC та DAC з напругою.

Програмування STM32F103C8 для цифрового в аналогове перетворення

Для завантаження коду на STM32F103C8 зараз не потрібен програміст FTDI. Просто підключіть його до ПК через USB-порт STM32 і почніть програмувати за допомогою ARDUINO IDE. Відвідайте це посилання, щоб дізнатися більше про програмування вашого STM32 в Arduino IDE. Повна програма для цього підручника з ЦАП STM32 подана в кінці.

По- перше, включають бібліотеку для I2C і ЖК використанням wire.h, SoftWire.h і liquidcrystal.h бібліотеки. Дізнайтеся більше про I2C в мікроконтролері STM32 тут.

#включати #включати #включати

Далі визначте та ініціалізуйте виводи РК-дисплея відповідно до висновків РК-дисплея, підключених до STM32F103C8

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

Потім визначте адресу I2C мікросхеми ЦАП MCP4725. Адреса I2C ЦАП MCP4725 за замовчуванням - 0x60

#define MCP4725 0x60

Налаштування void ()

Спочатку розпочніть зв'язок I2C на штифтах PB7 (SDA) і PB6 (SCL) STM32F103C8.

Wire.begin (); // Починає зв'язок I2C

Далі встановіть РК-дисплей у режим 16x2 та відобразіть привітальне повідомлення.

lcd.begin (16,2); lcd.print ("СХЕМ ДАЙДЖЕСТУ"); затримка (1000); lcd.clear (); lcd.setCursor (0,0); lcd.print ("STM32F103C8"); lcd.setCursor (0,1); lcd.print ("ЦАП з MCP4725"); затримка (2000); lcd.clear ();

У циклі void ()

1. Спочатку в буфер помістіть контрольний байт (0b01000000).

(010-Встановлює MCP4725 у режимі запису) buffer = 0b01000000;

2. Наступне твердження зчитує аналогове значення з виводу PA0 і перетворює його в цифрове значення в діапазоні від 0 до 4096, оскільки ADC має 12-бітну роздільну здатність і зберігається у змінній adc .

adc = analogRead (PA0);

3. Це наступне твердження є формулою, яка використовується для розрахунку напруги з вхідного значення АЦП (від 0 до 4096) з опорною напругою 3,3 В.

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

4. Помістіть найбільш значущі бітові значення в буфер, зсунувши 4 біти вправо в змінну ADC, і Найменші значущі бітові значення в буфер, перемістивши 4 біти вліво в змінну adc .

буфер = adc >> 4; буфер = adc << 4;

5. У наступному висловлюванні зчитується аналогове значення з ADC-штифта PA1 STM32, що є вихідним ЦАП (вихідний вивід ЦАП MCP4725). Цей штифт також можна підключити до мультиметра для перевірки вихідної напруги.

unsigned int analogread = analogRead (PA1);

6. Далі значення напруги від змінної аналоговоїчитання обчислюється за формулою з наступним твердженням.

float opvolt = (3,3 / 4096,0) * аналоговийчитати;

7. У тому ж циклі void () є кілька інших тверджень, які пояснюються нижче

Починає передачу з MCP4725:

Wire.beginTransmission (MCP4725);

Надсилає контрольний байт в I2C

Wire.write (буфер);

Надсилає MSB до I2C

Wire.write (буфер);

Надсилає LSB до I2C

Wire.write (буфер);

Закінчується передача

Wire.endTransmission ();

Тепер виведіть ці результати на РК-дисплей 16x2 за допомогою 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); затримка (500); lcd.clear ();

Тестування ЦАП за допомогою STM32

Коли ми змінюємо вхідне значення АЦП і напругу, обертаючи потенціометр, вихідне значення ЦАП і напруга також змінюються. Тут вхідні значення відображаються в першому рядку, а вихідні - у другому рядку РК-дисплея. Мультиметр також підключений до вихідного виводу MCP4725 для перевірки аналогової напруги.

Повний код із демонстраційним відео наведено нижче.