Как да използвам digital-to

Всички знаем, че микроконтролерите работят само с цифрови стойности, но в реалния свят трябва да се справим с аналогови сигнали. Ето защо ADC (Analog to Digital Converters) е там, за да преобразува аналоговите стойности от реалния свят в цифрова форма, така че микроконтролерите да могат да обработват сигналите. Но какво, ако се нуждаем от аналогови сигнали от цифрови стойности, така че тук идва DAC (цифрово-аналогов преобразувател).

Един прост пример за преобразувател Digital to Analog е записването на песен в студио, където изпълнител певец използва микрофон и пее песен. Тези аналогови звукови вълни се преобразуват в цифрова форма и след това се съхраняват във файл с цифров формат и когато песента се възпроизвежда с помощта на съхранения цифров файл, тези цифрови стойности се преобразуват в аналогови сигнали за изход на високоговорители. Така че в тази система се използва ЦАП.

ЦАП може да се използва в много приложения като управление на двигателя, контрол на яркостта на LED светлините, аудио усилвател, видео енкодери, системи за събиране на данни и др.

Вече свързваме DCP модула MCP4725 с Arduino. Днес ще използваме същата интегрална схема на DAC за MCP4725, за да проектираме цифрово-аналогов преобразувател с помощта на микроконтролера STM32F103C8.

Необходими компоненти

• STM32F103C8
• MCP4725 ЦАП IC
• 10k потенциометър
• 16x2 LCD дисплей
• Макет
• Свързване на проводници

ЦАП модул MCP4725 (цифрово-аналогов преобразувател)

MCP4725 IC е 12-битов цифрово-аналогов преобразуващ модул, който се използва за генериране на изходни аналогови напрежения от (0 до 5V) и се управлява чрез използване на I2C комуникация. Той също така се предлага с вградена енергонезависима памет EEPROM.

Този IC има 12-битова резолюция. Това означава, че използваме (0 до 4096) като вход, за да осигурим изходното напрежение по отношение на еталонното напрежение. Максималното референтно напрежение е 5V.

Формула за изчисляване на изходното напрежение

O / P напрежение = (еталонно напрежение / разделителна способност) x цифрова стойност

Например, ако използваме 5V като референтно напрежение и нека приемем, че цифровата стойност е 2048. Така че за изчисляване на изхода на ЦАП.

O / P напрежение = (5/4096) x 2048 = 2.5V

Pinout на MCP4725

По-долу е изображението на MCP4725 с ясно посочващи имена на щифтове.

Щипки от MCP4725	Използвайте
ВЪН	Извежда аналогово напрежение
GND	GND за изход
SCL	Линия за сериен часовник I2C
SDA	Линия за серийни данни на I2C
VCC	Входно референтно напрежение 5V или 3.3V
GND	GND за вход

I2C комуникация в MCP4725

Този DAC IC може да бъде свързан с всеки микроконтролер, използващ комуникацията I2C. I2C комуникацията изисква само два проводника SCL и SDA. По подразбиране I2C адресът за MCP4725 е 0x60. Следвайте връзката, за да научите повече за I2C комуникацията в STM32F103C8.

I2C щифтове в STM32F103C8:

SDA: PB7 или PB9, PB11.

SCL: PB6 или PB8, PB10.

Електрическа схема и обяснение

Връзки между STM32F103C8 и 16x2 LCD

LCD щифт №	Име на LCD щифт	Име на щифта STM32
1	Земя (Gnd)	Земя (G)
2	VCC	5V
3	VEE	ПИН от центъра на потенциометъра за контраст
4	Избор на регистър (RS)	PB11
5	Четене / запис (RW)	Земя (G)
6	Активиране (EN)	PB10
7	Бит за данни 0 (DB0)	Без връзка (NC)
8	Бит за данни 1 (DB1)	Без връзка (NC)
9	Бит за данни 2 (DB2)	Без връзка (NC)
10	Бит за данни 3 (DB3)	Без връзка (NC)
11.	Бит за данни 4 (DB4)	PB0
12	Бит за данни 5 (DB5)	PB1
13	Бит за данни 6 (DB6)	PC13
14.	Бит за данни 7 (DB7)	PC14
15	LED Положителен	5V
16.	LED отрицателен	Земя (G)

Връзка между DCP IC на MCP4725 и STM32F103C8

MCP4725	STM32F103C8	Мултиметър
SDA	PB7	NC
SCL	PB6	NC
ВЪН	PA1	Положителна сонда
GND	GND	Отрицателна сонда
VCC	3.3V	NC

Свързан е и потенциометър, като централният щифт е свързан към PA1 аналоговия вход (ADC) на STM32F10C8, левият щифт е свързан към GND и най-десният щифт е свързан към 3.3V на STM32F103C8.

В този урок ще свържем микросхема на ЦАП MCP4725 със STM32 и ще използваме 10k потенциометър, за да осигурим аналогова входна стойност на STM32 ADC щифт PA0. И след това използвайте ADC, за да конвертирате аналогова стойност в цифрова форма. След това изпратете тези цифрови стойности към MCP4725 чрез I2C шина. След това преобразувайте тези цифрови стойности в аналогови с помощта на DAC MCP4725 IC и след това използвайте друг ADC щифт PA1 на STM32, за да проверите аналоговия изход на MCP4725 от пина OUT. Накрая покажете и двете ADC и DAC стойности с напрежения в 16x2 LCD дисплея.

Програмиране на STM32F103C8 за цифрово-аналогово преобразуване

Сега не е необходим FTDI програмист за качване на код в STM32F103C8. Просто го свържете към компютър чрез USB порт на STM32 и започнете да програмирате с ARDUINO IDE. Посетете тази връзка, за да научите повече за програмирането на вашия STM32 в Arduino IDE. В края е дадена пълната програма за този урок по DAC на STM32.

Първо включете библиотека за I2C и LCD, използвайки библиотека wire.h, SoftWire.h и liquidcrystal.h. Научете повече за I2C в микроконтролера STM32 тук.

#include #include #include

След това дефинирайте и инициализирайте LCD щифтовете според LCD щифтовете, свързани със STM32F103C8

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

След това дефинирайте I2C адреса на IC DAC на MCP4725. MCP4725 DAC адресът по подразбиране за I2C е 0x60

#define MCP4725 0x60

В настройката за празнота ()

Първо започнете комуникацията I2C на щифтовете PB7 (SDA) и PB6 (SCL) на STM32F103C8.

Wire.begin (); // Започва комуникацията I2C

След това настройте LCD дисплея в режим 16x2 и изведете приветствено съобщение.

lcd.begin (16,2); lcd.print ("CIRCUIT DIGEST"); забавяне (1000); lcd.clear (); lcd.setCursor (0,0); lcd.print ("STM32F103C8"); lcd.setCursor (0,1); lcd.print ("ЦАП с MCP4725"); забавяне (2000); lcd.clear ();

В цикъла void ()

1. Първо в буфера поставете контролната байтова стойност (0b01000000).

(010-Задава MCP4725 в режим на запис) буфер = 0b01000000;

2. Следващото изявление чете аналоговата стойност от пин PA0 и я преобразува в цифрова стойност, варираща от 0 до 4096, тъй като ADC е 12-битова разделителна способност и се съхранява в променливата adc .

adc = analogRead (PA0);

3. Това следващо изявление е формула, използвана за изчисляване на напрежението от входната стойност на ADC (0 до 4096) с референтното напрежение 3.3V.

float ipvolt = (3.3 / 4096.0) * adc;

4. Поставете най-значимите битови стойности в буфера, като преместите 4 бита надясно в променливата ADC, и най-малко значимите битови стойности в буфера, като преместите 4 бита наляво в променливата adc .

буфер = adc >> 4; буфер = adc << 4;

5. Следващото изявление чете аналогова стойност от ADC пин PA1 на STM32, който е изходът на ЦАП (изходният щифт на MCP4725 DAC IC). Този щифт може също да бъде свързан към мултицет, за да се провери изходното напрежение.

неподписан int analogread = analogRead (PA1);

6. Освен това стойността на напрежението от променливата аналогова четене се изчислява, като се използва формулата със следното твърдение.

float opvolt = (3.3 / 4096.0) * аналогово четене;

7. В същия цикъл void () има няколко други изявления, които са обяснени по-долу

Започва предаването с MCP4725:

Wire.beginTransmission (MCP4725);

Изпраща контролния байт към I2C

Wire.write (буфер);

Изпраща MSB към I2C

Wire.write (буфер);

Изпраща LSB към I2C

Wire.write (буфер);

Завършва предаването

Wire.endTransmission ();

Сега покажете тези резултати на LCD 16x2 дисплея с помощта на 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); забавяне (500); lcd.clear ();

Тестване на DAC със STM32

Когато променяме входната стойност на ADC и напрежението чрез завъртане на потенциометъра, стойността и напрежението на изходния ЦАП също се променят. Тук входните стойности са показани в първия ред, а изходните стойности във втория ред на LCD дисплея. Към изходния щифт MCP4725 е свързан и мултицет, за да се провери аналоговото напрежение.

Пълният код с демонстрационно видео е даден по-долу.