ADC - Precyzyjne ustawianie częstotliwości próbkowania

Autor: drzasiek
Redakcja: dondu


Drzaśkowy pamiętnik: Spis treści

Czasami może być potrzebne precyzyjne ustawienie częstotliwości otrzymywania pomiarów z ADC. Niestety mikrokontrolery mają ograniczone możliwości w tym zakresie i trzeba się czasami posiłkować dodatkowymi technikami, by cel osiągnąć.

Warto przeczytać także ten artykuł: ADC - Ile da się wycisnąć? - czyli eksperymenty z ADC

Preskalery ADC może być jak widać z tabeli potęgą liczby 2:

Dla tych co nie wiedzą, co to jest preskaler: Prescaler, postscaler - Co to takiego?

Poprzez wybranie preskalera ustawić można częstotliwość taktowania przetwornika, a nie sama częstotliwość próbkowania. Aby obliczyć częstotliwość próbkowania trzeba uwzględnić także czas konwersji (patrz artykuł z linku powyżej). W efekcie częstotliwości próbkowania są dość niewygodne.

Zacząłem się więc zastanawiać jak uzyskać dokładnie interesującą mnie częstotliwość próbkowania.

Do głowy przyszły mi dwa pomysły:

1. dobrać odpowiednio taktowanie procesora, np. z zewnętrznego generatora,
2. wykorzystać Timer.

Jako, że pierwszy sposób wydał mi się bardziej kłopotliwy i mniej dokładny, skorzystałem ze sposobu drugiego.

Uruchomiłem ADC w trybie FREE RUN, bez zgłaszania przerwań po zakończonej konwersji. Ustawiłem Timer tak, aby zgłaszał przerwanie z interesującą mnie częstotliwością. W procedurze obsługi przerwania od Timera przepisywałem wartość pomiaru ADC do zmiennej.

Przykład pomiaru z częstotliwością 20 kHz (20 kSPS):

//kod5

#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>
#include <avr/interrupt.h>   
#include "HD44780.h"
//definicja napiecia referencyjnego
#define VREF 5.0
//definicja ADCIN (wejście ADC)
#define ADCIN PC5 

volatile uint8_t adc;//zmienna do pomiaru ADC
 

void main(void)
{
 char wynik[]="    ";//bufor tekstowy, wyczyszczenie bufora
    
 LCD_Initalize();   //inicjalizacja LCD
 LCD_GoTo(1, 0);      //Ustawienie kursora w pozycji (0,0)
 LCD_WriteText("76,9 kHz 8 bit");
 //Inicjalizacja ADC
 ADCSRA = (1<<ADEN)      // ADC Enable (uruchomienie przetwornika)
          |(1<<ADFR)      //tryb Free run
          |(1<<ADSC)      //rozpoczęcie konwersji
          |(1<<ADPS2);   //ADPS2: (ustawienie preskalera) preskaler= 16

 ADMUX  = (1<<ADLAR)     //Wyrównanie wyniku do lewej
          |(1<<REFS0)            //VCC jako napięcie referencyjne
          |(1<<MUX2) | (1<<MUX0);   //Wybór wejścia (ADC5 - Pin 5 )

 //Inicjalizacja Timera
 TIMSK |= (1<<TOIE0) | (1<<TOIE1); //Przerwanie overflow przepełnienie timera
 TCCR0 |= (1<<CS01); // źródłem CLK, preskaler 8 (2000000 Hz)
 TCNT0 = 155; //Początkowa wartość licznika 

 DDRC &=~ (1<<ADCIN);               //Ustawienie pinu wejściowego ADC

 sei();//Globalne uruchomienie przerwań 

 for(;;)//główna pętla programu
 {
    LCD_GoTo(5, 1);         //Ustawienie kursora w pozycji (5,1)
    LCD_WriteText("    ");  //Czyszczenie poprzednij wartości
    itoa(adc,wynik,10);     //konwersja wyniku do tablicy char
    LCD_GoTo(5, 1);         //Ustawienie kursora w pozycji (5,1)
    LCD_WriteText(wynik);   //Wyświetlenie wyniku
    _delay_ms(100);         //opóźnienie
 }
}


ISR(TIMER0_OVF_vect)
{
    adc=ADCH;             //odczytaj tylko starszy bajt pomiaru
    TCNT0 = 155;          //Początkowa wartość licznika
}

Pobierz program: prog5.rar

Schemat układu testowego znajdziesz tutaj: ADC - Ile da się wycisnąć? - czyli eksperymenty z ADC

Przeczytaj także:

• ADC - Dokładność vs podłączanie
• Zakłócenia w pracy mikrokontrolerów
• Lekceważyć, czy nie?