Conversor Analógico Digital

Conversor Analógico Digital
] Introducción:
\ Magnitud analógica: Conjunto de valores continuos en un rango
determinado.
\ Variables de naturaleza analógica: Corriente, Presión, Temperatura,
Velocidad, etc ...
[ Procesamiento: Necesidad de convertidores Analógicos / Digitales.
[ Requerimientos: Magnitudes eléctricas a la entrada de los conversores
A/D.
[ La precisión en la conversión, es directamente proporcional al número de
bits utilizado para representar la magnitud analógica.
Magnitudes no
eléctricas.
Termopar, sensor,
fotocélula, etc...
Temperatura
Presión
Luz
Peso
Humedad
...........
Transducer
Voltage level
scale and
shifter
Sistemas Electrónicos
A/D
Converter
Computer
1
Conversor Analógico Digital
] Técnicas de Conversión Analógica/Digital :
\ Convertidor A/D con contador:
[ Necesidad de señal de borrado.
[ Conversión lenta: tiempo de muestreo grande.
Borrado
Reloj
Contador
binario
MSB
Salida
Digital
......
-
Vd
Voltios
Va
Vd
LSB
D/A
+
Va
Entrada Analógica
0
Sistemas Electrónicos
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
2
Conversor Analógico Digital
] Técnicas de Conversión Analógica/Digital :
\ Convertidor A/D de arrastre:
[ Necesidad de un contador reversible.
[ No hay necesidad de señal de borrado para conversión continua.
[ Tiempo de conversión pequeño para pequeños cambios de la tensión de
entrada.
Reloj
Contador
reversible
MSB
Salida
Digital
......
-
Vd
LSB
D/A
+
Va
Entrada Analógica
Sistemas Electrónicos
3
Conversor Analógico Digital
] Técnicas de Conversión Analógica/Digital :
\ Convertidor A/D de arrastre:
V
7
6
5
4
3
2
1
0
Vin
Vout
clk
up/down
Sistemas Electrónicos
4
Conversor Analógico Digital
Vref
Vin
\ Convertidor A/D comparador
en paralelo:
[ Es el convertidor más rápido.
[ Comparadores:
• W = 0 si V+ < V• W = 1 si V+ > V[ Tiempo de conversión muy pequeño.
[ Inconveniente:
• 2N-1 comparadores.
• Codificador de prioridad complejo.
R
+
-
R
Sistemas Electrónicos
MSB
LSB
W1
+
-
R
W2
+
-
R
W3
+
-
R
W4
+
-
R
W5
+
-
R
W6
+
-
R
W7
DECODER
] Técnicas de Conversión
Analógica/Digital :
COMPARADORES
W0
+
5
Conversor Analógico Digital
] Técnicas de Conversión Analógica/Digital: Aprox. Sucesivas.
] !!! Figura 1 del Graph File !!!
Sistemas Electrónicos
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Conversor Analógico Digital
] Técnicas de Conversión Analógica/Digital:
\ Aproximaciones sucesivas:
[ Necesidad de un registro de un programador.
[ Conversión en N periodos de reloj en un sistema de N bits.
[ Tiempo de conversión pequeño.
S-A Register
MSB
Salida
Digital
......
-
Vd
LSB
D/A
+
Va
Entrada Analógica
Sistemas Electrónicos
7
Conversor Analógico Digital
] Técnicas de Conversión Analógica/Digital:
\ Aproximaciones sucesivas:
V
7
6
5
4
3
2
1
0
Vin
Vout
clk
S-A
1 0 1
0 1 1
Sistemas Electrónicos
0 1 0
8
Conversor Analógico Digital
] Conversor A/D en el 68HC11:
\ Introducción:
[ 8 entradas analógicas multiplexadas.
[ Conversor por aproximaciones sucesivas:
• Requiere el uso de una señal de reloj.
• Frecuencia > 750KHz.
[ Circuitería de Sample and Hold, para minimizar errores.
[ Tensiones de referencia a través de las señales VRL y VRH:
• VHR ≤ VDD + 0.1V
• VLR ≥ VSS
[ El conversor A/D debe estar habilitado antes de usarse.
Sistemas Electrónicos
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Conversor Analógico Digital
] Conversor A/D en el 68HC11:
\ Características:
[ Multiplexor para 16 señales analógicas. 8 entradas del puerto E, 4 señales
internas, 4 canales reservados.
[ La conversión comienza un ciclo de E después de la programación.
[ Existen dos modos de operación diferentes:
• Single-Channel : Selección de un solo canal.
– Nonscan mode : Se muestrea 4 veces el canal y se almacenan los valores
en los 4 registros de resultados, ADR1-ADR4.
– Scan : La conversión se realiza de forma continuada, guardándose la
quinta conversión en ADR1, y así sucesivamente.
• Multiple-Channel : Selección de un grupo de 4 canales.
– Nonscan mode : Se muestrean los canales seleccionados y se almacenan
los valores en los 4 registros de resultados, ADR1-ADR4.
– Scan : La conversión se realiza de forma continuada sobre los canales
seleccionados, almacenado los resultados sobre los registros ADR.
Sistemas Electrónicos
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Conversor Analógico Digital
] Diagrama de bloques:
\ Multiplexor.
[ Switches analógicos.
[ Conversor DC/DC.
\ Conversor analógico.
\ Control digital.
\ Registros de resultados:
[ ADR1 : $1031
[ ADR2 : $1032
[ ADR3 : $1033
[ ADR4 : $1034
Sistemas Electrónicos
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Conversor Analógico Digital
] Conversor Analógico:
\ Necesidad de una señal de sincronismo:
[ Señal E ó bien señal osciladora interna.
\ Conversión digital: Realizada a través de 8 comparaciones sucesivas.
\ Fin de conversión: Se indica con un flag al finalizar la conversión de
los 4 canales (ó 4 conversiones del mismo canal), aprox. 64μs.
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Conversor Analógico Digital
] Registro de Control y Estado ADCTL ( $1030 ):
]] CCF:
CCF:Flag
Flagde
defin
finde
deconversión.
conversión.Puesto
Puesto
aa11cuando
se
han
actualizado
los
cuando se han actualizado los
cuatro
cuatroregistros
registrosADR1-ADR4.
ADR1-ADR4.
Se
borra
al
Se borra alescribir
escribirsobre
sobreADCTL.
ADCTL.
Nota:
Nota: El
Elmétodo
métodopolling
pollingresulta
resultamucho
mucho
más
rápido
que
el
uso
de
más rápido que el uso de
interrupciones.
interrupciones.
]] SCAN:
SCAN:Control
Controlen
enelelmodo
modode
descan:
scan:
\ \ 0:0:Única
Únicaconversión
conversióndel
delcanal
canal
seleccionado.
seleccionado.
\ \ 1:1:ElElcanal
canalseleccionado
seleccionadoes
esconvertido
convertido
constantemente.
constantemente.
]] MULT:
MULT:Control
Controlde
deModo
ModoMúltiple
MúltipleCanal:
Canal:
\ \ 0:0:ElElcanal
canalseleccionado
seleccionadoes
esconvertido
convertido44
veces
vecesyyalmacenados
almacenadossus
susvalores
valoresen
en
ADR1-ADR4.
ADR1-ADR4.
\ \ 1:1:Permite
Permiterealizar
realizarlalaconversión
conversiónde
deun
un
grupo
de
4
canales
a
la
vez
(AN0
AN3
grupo de 4 canales a la vez (AN0 - AN3
óóAN4
AN4- -AN7),
AN7),yyresultados
resultadosen
enADR1ADR1ADR4.
ADR4.
]] CD-CA:
CD-CA:Selección
Seleccióndel
delcanal.
canal.
Nota:
Nota:Cuando
CuandoMULT
MULTestá
estáaa“1”,
“1”,CA
CAyy
CB
CBno
noson
sonconsiderados.
considerados.
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Conversor Analógico Digital
] Registro de Control y Estado ADCTL ( $1030 ):
Sistemas Electrónicos
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Conversor Analógico Digital
] Registro OPTION ( $1039 ):
\ ADPU: A nivel alto, habilita el conversor Analógico / Digital.
• Nota: Tras activar el conversor se debe esperar 100μs para estabilizar
los circuitos comparadores.
\ CSEL: Selecciona la fuente de reloj para el conversor:
• 0: Se utiliza la señal E.
• 1: Se utiliza el oscilador interno.
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Timer
] Programa ejemplo del conversor A/D:
* Programa que visualiza en la pantalla
* del PC los valores de los registros
* de salida ADR1-ADR4.
OPTION ($1039)
ADCTL ($1030)
ORG
$100
LDS
#$1FF
LDX
#$1000
BSET
OPTION,X $80
LDAA
#$00
STAA
ADCTL,X
PP
BRCLR
ADCTL,X $80 *
LDAA
ADR1,X
BSR
VER
LDAA
ADR2,X
BRS
VER
LDAA
ADR3,X
BRS
VER
LDAA
ADR4,X
BRS
VER
BSR
ATRAS
JMP
PP
**** Fin del programa principal ****
ADPU
CCF
CSEL IRQE
0
DLY
SCAN MULT
CME
0
CR1
CR0
CD
CC
CB
CA
; Pila al final de la RAM.
; Registro base.
; Activamos circuito DC/DC.
; Canal = 1; SCAN = 0; MULT = 0
; Espera fin de la conversión.
; Carga valor de la 1ª conversión.
; Carga valor de la 2ª conversión.
; Carga valor de la 3ª conversión.
; Carga valor de la 4ª conversión.
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Timer
] Programa ejemplo del conversor A/D:
* Rutinas VER y ATRÁS.
* Estas rutinas utilizan las siguientes rutinas del programa monitor:
*
OUTLHL: Esta rutina saca por el puerto serie el nibble izquierdo del acumulador A.
*
OUTRHL: Esta rutina saca por el puerto serie el nibble derecho del acumulador A.
*
OUTA:
Esta rutina saca por el puerto serie el contenido del acumulador.
VER
ATRAS
OTRA
PSHA
JSR
PULA
JSR
LDAA
JSR
RTS
LDAB
LDAA
PSHB
JSR
PULB
DECB
BNE
RTS
END
OUTLHL
OUTRHL
#’ ‘
OUTA
#$10
#$08
OUTA
OTRA
; Guarda valor del acumulador A en la pila.
; Saca el nibble izquierdo. Modifica elacumulador A.
; Recupera acumulador A.
; Saca nibble derecho.
; Saca el carácter espacio en blanco.
; Contador número de espacios atrás.
; Código espacio atrás.
; Guardo contador en la pila.
; Envío contenido del acumulador A. Modifica registro B.
; Decrementa contador.
; Regreso al programa principal.
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