دورة الميكروكونترولر PIC وتطبيقاته على الإنترنت On-Line Course - الصفحة 13

F.Abdelaziz · 03-10-2011, 11:56 AM

مثال 2-1
مطلوب توليد نبضات بنظام التعديل فى عرض النبضات PWM من الطرق CCP1 للميكروكونترولر PIC18F452 .
الزمن الدورى للنبضة المطلوبة 44ms ودورة الخدمة المطلوبة 50% . بفرض أن الميكروكونترولر يعمل بكريستال 4MHz , إحسب القيم التى يجب تحميلها على السجلات المختلفة .

الحل 2-1
باستخدم كريستال 4MHz يكون الزم الدورى :

دورة خدمة PWM المطلوبة تكون :

من المعادلة 2-4 , بفرض أن عامل المقياس المسبق هو 4 , نحصل على :

أو

ومن المعادلة 2-6 :

أو

لكن مكافىء العدد 22 بنظام 10 بت ثنائى هو :

لذلك , تكون القيمة التى يجب تحميلها بالبت 4 و البت 5 للسجل CCP1CON هى “00.” . البت 2 والبت 3 للسجل CCP1CON يجب أن تكون فى الحالة المنطقية المرتفعة للعمل بنظام PWM . وبالتالى يجب تحديد السجل CCP1CON بنموذج البتات التالى (“X” تعنى “don’t care” أى لا تعيرها انتباهك لأنها عديمة التأثير ) :

بأخد قيم X بأصفار يمكننا تحديد السجل CCP1CON بالقيمة السداسية عشر 0CH .
القيمة التى يجب تحميلها بالسجل CCPR1L هى “00010110” (أى بالسداسى عشر 16H ) .

تتلخص الخطوات المطلوبة فيما يلى :
· تحميل المؤقت Timer 2 ومعه معامل مقياس مسبق قدرة 4 (أى تحميل T2CON ) بالقيمة 00000101 (أى 05H ) .
· تحميل القيمة 0AH بالسجل PR2 .
· تحميل 16H بالسجل CCPR1L .
· تحميل الصفر 0 بالسجل TRISC ( لجعل الطرف CCP1 كمخرج ) .
· تحميل 0CH فى السجل CCP1CON .

الشكل 2-39 يبين دورو واحدو من الشكل الموجى المتولد بنظام PWM .

2-1-11 موديول التحويل من تناظرى إلى رقمى A/D Converter Module

F.Abdelaziz · 03-10-2011, 11:57 AM

اقتباس المشاركة الأصلية كتبت بواسطة العربى المصرى

الاخ الفاضل م/ F.Abdelaziz لا اعرف كيف اعبر عن امتنانى وتقديرى لك وكل ما استطيع ان اقولة "بارك الله فيك وتقبل منك صالح الاعمال وذادك من علمه"

أخى الكريم

شكرا جزيلا لك

بارك الله فيك

تقدير اعتز به

مع تمنياتى بدوام التوفيق

F.Abdelaziz · 04-10-2011, 02:00 AM

2-1-11 موديول التحويل من تناظرى إلى رقمى A/D Converter Module
المحول من تناظرى لرقمى A/D هو عنصر هام آخر من المكونات الطرفية للميكروكونترولر . المحول A/D يحول جهد الدخل التناظرى إلى أعداد رقمية يحيث يمكن معالجتها بواسطة الميكروكونترولر أو أى نظام رقمى آخر . بوجد العديد من شرائح التحويل من تناظرى لرقمى متوفرة فى السوق , ومصمم الأنظمة المتضمنة يجب أن يفهم خصائص هذه الشرائح بحيث يمكنه استخدامها بكفاءة .
يمكن تصنيف المحولات A/D من جهة جهد الدخل وجهد الخرج إلى "إحادى القطبية" unipolar أو ثنائى (مزدوج) القطبية bipolar . المحولات أحادية القطبية تقبل جهود الدخل فى المدى الموجب من 0V إلى +V والمحولات ثنائية القطبية تقبل جهود الدخل ثنائية القطبية فى المدى V . تستخد المحولات ثنائية القطبية على نطاق واسع فى تطبيقات معالجة الأشارة حيث أنها ثنائية القطبية بطبيعتها . عادة تكون المحولات أحادية القطبية أرخص وتستخدم فى العديد من تطبيقات التحكم والقياس .
الشكل 2-40 يوضح الخطوات النموذجية المتبعة فى قراءة وتحويل إشارة تناظرية إلى الشكل الرقمى , هذه العملية تسمى أيضا " تكييف الإشارة" signal conditioning .

الإشارة المستقبلة من الحساس عادة تكون فى حاجة للمعالجة قبل إمدادها إلى المحول A/D . هذه المعالجة عادة تبدأ بعمل "مقياس" scaling للإشارة إلى القيمة الصحيحة (تكبير أو تصغير ) . بعد ذلك يتم التخلص من مكونات الإشارة الغير مرغوب فيها عن طريق ترشيح (فلترة) الإشارة باستخدام مرشحات تقليدية ( مثل مرشح إمرار منخفض ) . أخير , وقبل إمداد الإشارة للمحول A/D تمر الإشارة من خلال جهاز " أخذ عينة وإمساك" sample-and-hold . هذا مهم خصوصا مع إشارات القت الحقيقى السريعة والتى قد تتغير قيمتها بين لحظات أخذ العينة .
جهاز أخذ العينة والإمساك يضمن أن تبقى الإشاراة عند قيمة ثابتة أثناء عملية التحويل الفعلى . العديد من التطبيقات تتطلب أكثر من محول A/D واحد وهذا الأمر يقتضى عادة استخدام "منتخب تناظرى " analog multiplexer عند مدخل المحول A/D . المنتخب ينتخب إشارة واحدة فقط فى أى وقت وقدمم هذه الإشارة إلى المحول A/D . عادة ما يكون المحول A/D بدخل تناظرى واحد و بخرج رقمى متفرع .
عملية التحويل تتم كما يلى :

· تطبيق الإشارة المراد علاجها على مدخل المحول A/D .
· بدء التحويل .
· الانتظار حتى اكتمال التحويل .
· قراءة البيانات الرقمية الناتجة من التحويل .

يبدأ التحويل A/D "بإشعال" المحول triggering . تبعا لسرعة المحول يمكن أن تأخذ عملية التحويل نفسها عدة ميكروثانية . فى نهاية عملية التحويل يقوم المحول إما "برفع علم" flag أو " توليد مقاطعة" interrupt لبيان اكتمال عملية التحويل . بعد ذلك يمكن قراءة بيانات الخرج التفرعى المحولة بواسطة جهاز رقمى متصل بالمحول A/D .
معظم أفراد العائلة PIC18F تحتوى على محول A/D 10 بت 10-bit A/D . لإذا تم اختيار "جهد المرجع" ليكون +5V فإن قيمة "جهد الخطوة" يكون :

لذلك , على سبيل المثال , إذا كان جهد الدخل 1.0V , فسوف يولد المحول خرج رقمى بالقيمة
1.0/0.00489 = 205 decimal . بالمثل , لإذا كان جهد الدخل 3.0V , فسوف يولد المحول 3.0/0.00489 = 613 .
المحول A/D المستخدم بالميكروكونترولر PIC18F452 به 8 قنوات تسمى AN0–AN7 والتى تتشارك بأطراف المنفذ PORTA والمنفذ PORTE . الشكل 2-41 يوضح المخطط الصندوقى للمحول A/D .

F.Abdelaziz · 04-10-2011, 02:04 AM

يمتلك المحول A/D 4 سجلات . السجل ADRESH والسجل DRESL لتخزين نتائج التحويل العليا والسفلى على الترتيب . السجل ADCON0, المبين بالشكل 2-42 , يتحكم فى عمل الموديول A/D , مثل اختيار ساعة التحويل مع السجل ADCON1 و اختيار قناة الدخل و بدء التحويل و توصيل القدرة وإغلاق المحول A/D .

السجل ADCON1 (إنظر الشكل 2-43 ) يستخدم لاختيار شكل التحويل و تهيئة قنوات المحول A/D للدخل التناظرى واختيار جهد المرجع واختيار ساعة التحويل مع السجل ADCON0 .

F.Abdelaziz · 04-10-2011, 02:06 AM

يبدأ المحول A/D التحويل عن طريق تحديد البت GO/DONE بالسجل ADCON0 . عند إتمام التحويل يتم كتابة 2 بت من البيانات المحولة بالسجل ADRESH ويتم كتابة الثمانى بتات المتبقية بالسجل ADRESL . فى نفس الوقت يتم مسح البت GO/DONE لبيان نهاية التحويل .
عند الطلب , يمكن تمكين المقاطعات بحيث يتم توليد مقاطعة برمجيا عند اكتمال التحويل .

خطوات تنفيذ التحويل A/D كما يلى :
· يستخدم السجل ADCON1 لتهيئة القنوات المطلوبة كتماثلية وتهيئة جهد المرجع .
· تحديد بتات السجل TRISA أو السجل TRISE بحيث تكون القناة المطلوبة كمنفذ دخل.
· يستخدم السجل ADCON0 لاختيار قناة الدخل التماثلى المطلوبة .
· يستخدام السجل ADCON0 و السجل ADCON1 لاختيار ساعة التحويل .
· استخدام السجل ADCON0 لتوصيل on موديول المحول A/D .
· تهيئة المقاطعة بالمحول A/D (إذا طلب ذلك ) .
· تحديد البت GO/DONE لبدء التحويل .
· الانتظار حتى يتم مسح البت GO/DONE , أو حتى توليد مقاطعة اكتمال التحويل .
· قراءة البيانات المحولة من السجل ADRESH والسجل ADRESL .
· تكرار هذه الخطوات حسب المطلوب .

للتحويل A/D الصحيح يجب اختيار ساعة التحويل لضمان الحد الأدنى لزمن تحويل البت وهو 1.6ms . الجدول 2-11 يعطى مصادر الساعة التى ينصح بها لمختلف ترددات تشغيل الميكروكونترولر . على سبيل المثال , إذا كان الميكروكونترولر يعمل بساعة 10MHz فإن مصدر ساعة المحول A/D يجب أن تكون FOSC/16 أو أعلى ( مثل FOSC/32 ) .

F.Abdelaziz · 04-10-2011, 02:08 AM

البت ADFM بالسجل ADCON1 تتحكم فى شكل التحويل . عند مسح الخانة ADFM تكون نتيجة 10 بت "بمحازاة اليسار" (إنظر الشكل 2-44) ويتم مسح(تصفير) الستة بتات المنخفضة للسجل ADRESL . عند تحديد البت ADFM بواحد ( set=1 ) تكون نتيجة 10 بت بمحازاة اليمين ويتم مسح ( تصفير ) الست بتات العليا للسجل ADRESH . هذا النظام هو الشائع الاستخدام حيث يحتوى السجل ADRESL على 8 بتات المنخفضة والبت 0 والبت 1 للسجل ADRESH تحتوى على 2 بت العليا من نتيجة 10 بت .

نموذج الدخل التناظرى وزمن الاكتساب Acquisition Time

F.Abdelaziz · 04-10-2011, 11:10 AM

نموذج الدخل التناظرى وزمن الاكتساب Acquisition Time
فهم نموذج الدخل التنظرى للمحول A/D ضرورى لربط interface المحول A/D بالأجهزة الخارجية . الشكل 2-45 يوضح نموذج الدخل التناظرى للمحول A/D .يظهر فى الجانب الأيسر جهد الدخل التناظرى VAIN و مقاومة المصدر RS . ينصح بأن لا تزيد مقاومة المصدر عن 2.5K . يتم تطبيق الإشارة التناظرية على الطرف المسمى ANx . يوجد مكثف صغير (5pF) و تيار تسريب (رشح) للأرضى 500nA تقريبا . RIC هى مقاومة التوصيل البينى وقيمتها تقل عن 1K . عملية أخذ العينة sampling موضحة بالمفتاح SS وله مقاومة RSS قيمتها تعتمد على الجهد كما هو موضح بالرسم فى أسفل الشكل 2-45 . قيمة RSS تقريبا 7K عند مصدر جهد 5V .

يستند المحول A/D على مبدأ "تبديل المكثف" , ويحب أن يتم الشحن الكامل للمكثف CHOLD الموضح بالشكل 2-45 قبل بدء التحويل . هذا المكثف قيمته 120Pf والذى يتم فصله من طرف الدخل بمجرد بدء عملية التحويل .
يمكن حساب زمن الاكتساب (التحصل) acquisition باستخدام المعادلة 2-7 المعطاة بمعرفة شركة ميكروشيب :

TACQ = زمن ضبط المكبر +‏ زمن شحن مكثف الحفظ +معامل درجة الحرارة

زمن ضبط المكبر محدد بالقيمة الثابتة 2ms . معامل درجة الحرارة , والذى يطبق فقط عندما تكون درجة الحرارة فوق 25 درجة مئوية , يحدد كما يلى :

المعادلة 2-8 توضح أن تأثير درجة الحرارة يكون صغير جدا , فهو ينتج تأخير حوالى 0.5ms لكل 10 درجات مئوية فوق 25 درجة مئوية . وبالتالى , بفرض أن بيئة عمل الشكل 2-45 : نموذج الدخل التناظرى للمحول A/D بين 25 درجة مئوية و 35 درجة مئوية , وأن أقصى تأخير نتيجة لدرجة الحرارة سوف يكون 0.5ms , والذى يمكن إهماله لمعظم التطبيقات العملية .
زمن شحن مكثف الحفظ كما هو محدد من قبل شركة ميكروشيب هو :

بفرض أن RSS = 7K و RS = 2.5K فإن المعادلة 2-9 تعطى زمن شحن مكثف الحفظ بالقيمة 9.6m .
وهكذا يمكن حساب زمن الاكتساب كما يلى :

تحويل 10 بت بالكامل يستغرق 12 دورة من دورات المحول A/D , وكل دورة محددة بالحد الأدنى 1.6ms . وبالتالى يكون أسرع زمن تحويل هو 19.2ms . إضافة هذا الزمن إلى أفضل زمن اكتساب ممكن نحصل على الزمن الكلى لإتمام التحويل19.2+12.1=31.3ms .
عند اكتمال التحويل يتم تحديد أن المحول يجب عليه الانتظار لفترتى تحويل قبل البدء فى تحويل جديد . هذا يناظر 2x1.6=3.2ms .
إضافة هذا الزمن إلى أفضل زمن تحويل ممكن وهو 31.3ms نحصل على زمن التحويل الكلى بالقيمة 34.5ms . وعلى افتراض أن المحول A/D يستخدم على التتابع , وتجاهل تأثير البرمجيات , فإن هذا يعنى أن الحد الأقصى لتردد أخذ العينة حوالى 29KHz .

2-1-12 المقاطعات Interrupts

fathi-mohmed · 04-10-2011, 01:53 PM

بسم الله ماشاء الله
نشاط رائع وحماس قوي
مشكور جدا ويارب الاستمرارية حتي النهاية