Definicija sistema za akviziciju podataka

Osnove:

Definicija Sistema za akviziciju podataka

Pojava raunara i mikroprocesora, zajedno sa naprednim tehnikama digitalnog procesiranja signala, dovela je do pojave niza novih aplikacija u oblasti instrumentacije, kontrole procesa i analize fizikih veliina. Najvaniji razlozi za digitalizaciju pomenutih sistema se nalaze u znaajnom poveanju imunosti na umove, jednostavnom pamenju podataka i jednostavnomprenosu podataka. Razvijeno je i mnogo algoritama za digitalnu analizu podataka npr. Furijeova transformacija. Postoji veliki broj razliitih sistema za prikupljanje podataka moe se reci, onoliko koliko ima i tipova podataka. Akvizicija podataka moe se definisati kao proces koji fizike fenomene iz realnog sveta transformie u elektrine signale koji se mogu meriti i konvertovati u oblik koji je pogodan za dalje procesiranje, analizu i skladistenje. Sistem za akviziciju podataka (DAS) se moe definisati kao: Elektronski instrument ili grupa meusobno povezanih elektronskih hardverskih komponenti, namenjenih za merenje i kvantizaciju analognih signala i prihvatanje digitalnih signala.

U velikom broju primena akvizicija podataka se moe vriti ne samo u cilju analize i dalje obrade podataka ve i u cilju preduzimanja povratno-upravljackih, odnosno kontrolnih akcija na ukupni sistem. Kontrola je proces pomocu koga se kontrolni signali iz sistemskog hardvera konvertuju u oblik pogodan za kontrolne ureaje kaso sto su aktuatori i releji. Prvi korak je da se parametar koji se meri konvertuje u analognu elektrinu oblast, dok DAS ima ulogu da izvrsi prebacivanje u digitalnu elektrinu oblast.

Osnovne karakteristike bloka za procesiranje signala

Gotovo svi parametri fizikih promenljivih koje treba procesirati su kontinualne analogne veliine, to znaci da ne mogu biti direktno koriscene u digitalnim sistemima. Zbog toga se processor signala razlaze na tri dela. Prvi blok je jedinica za prikupljanje podataka koja konvertuje fizike promenljive u digitalno kodirane vrednosti odmerak X(nT). Ove veliine postoje samo u diskretnim vremenskim trenucima nT, gde je T vreme izmeu odmeraka, a n celobrojni broj odmeraka. Vrednosti X(nT) su reci podataka od N bitova koje cine digitalnu predstavu fizike promenljive s(t). Prateci digitalno procesiranje u raunaru dolazimo do izlaznog podatka Y(nT). Vrednosti Y(nT) se koriste za generisanje izlaza y(t), a u nekom sluaju i Y(nT) moe biti zeljeni izlaz.

Uobicajeno je da se blok prikupljanje podataka najpre podeli na dva dela: pretvara i deo za hardversku akviziciju podataka. pretvara konvertuje fiziku veliinu s(t) u elektrinu veliinu x(t). elektrina veliina na izlazu senzora moe imati razliite oblike pa hardver sistema za akviziciju podataka mora biti prilagoen ovom obliku. U cilju digitalnih izraunavanja analogni signal x(t) mora biti konvertovan u digitaloni oblik. Postupak konverzije se vrsi u bloku DAS na jedan od sledeca tri nacina:

1. Kao integrisano kolo sa odgovarajucim brojem perifernim ulaznih i izlaznih jedinica koje obuhvataju neophodne elemente za prilagoavanje kao sto su pojacavaci i filteri.

2. Kao sistem koji se sastoji od nekoliko integrisanih kola i drugih aktivnih i pasivnih komponeneta.

3. Kao kompletna stampana ploca sa modulima koji su vec projektovani tako da o analognih signala proizvedu zahtevani digitalni ulaz u raunar.

Greke kao osnovni problem u akviziciji podataka

Vano je istaknuti da su osnovni problem u akviziciji podataka greke koje nastaju u toku procesiranja signala. Da bismo smanjili uticaj gresaka na tacnost procesiranja neophodno je ukazati na sve moguce izvore gresaka. Analiza funkcionalne structure bloka za procesiranje signala moe ukazati na osnovne probleme pri akviziciji podataka.Signali se mogu opisati na sledeci nacin

S(t): veliina koja se meri; moe biti izoblicena pod uticajem sumova I nezeljenih signala

X(t): izlazni signal pertvaraca koji sadri i signal greke samog pretvaraa

Xbl(t): frekventno ograniceni signal, predstavlja pojacani signal pretvaraa zajedno sa pojacanim signalom greke samog pretvaraa I grekama kola za kondicioniranje

X(nT): izlazni digitalni kod koji predstavlja pojacani signal pretvaraa zajedno sa pojacanim grekama

Y(nT): izlazni digitalni kod raunara Y(t): izlazni signal procesora koji se sastoji od zeljenog signala zajedno

sa svim grekama.

Tipovi sistema za akviziciju opdataka

Sistemi za akviziciju podataka se uglavnom koriste za merenje i arhiviranje signala koji se generisu na jedan od sledeca dva nacina:

Signali koji poticu od direktnog mernja elektrinih veliina (napon, struja), a tipcno se srecu u oblastima kao testiranje elektronskih komponenti, automatska merna mesta i dr.

Signali koji poticu od pretvaraa kao sto su termoparovi i dr.Instrumentacioni sistemi, koji se koriste za procenu ulazne veliine, dele se na dve klase:

Analogni mere informaciju u analognom obliku. Analogni signali se definisu kao kontinualne vremenske funkcije.

Digitalni obrauju informacije u digitalnoj formi. Digitalnu veliinu cini

veci broj diskretnih vrednosti ili broj impulsa ciji odnos nosi informaciju o veliini I prirodi veliine koju procenjujemo.

Analogni DAS

ine ga sledeci sastavni blokovi: pretvarai koriste se za konverziju fizikih parametara u elektrine

signale. Kondicioneri signala pojaavaju, konvertuju ili uzorkuju ulazne signale Ureaji za vizuelni prikaz koriste se za kontinualni monitoring ulaznih

signala. Instrumenti za grafiki zapis koriste se za dobijanje permanentnih

zapisa ulazih podataka. Instrumenti sa magnetnom trakom prikupljaju ulazne podatke,

memorisu jnihovu originalnu elektrinu formu, kasnije ih reprodukuju radi detaljnije analize.

Satni mehanizam upravlja radom komutatora.

Digitalni sistem za akviziciju podataka

Analogni MUX: omoguava da se vei broj izvornih signala automatski meri pomocu istog DAS hardvera. Cini ga skup prekidaca ciji su ulazi povezani na razliite izvore analognih signala, a izlazi povezani na zajednicku mernu tacku.

Kondicioner signala: Cesto signali koji se dovode na ulaz DAS-a nisu u formi koja je pogodna za konverziju, tako da se oni moraju prilagoditi. Proces kondicioniranja obuhvata: linearno pojacanje, filtriranje itd.

A/D konvertor: vrsi transliranje analognog signala u kodirani digitalni oblik.

Senzori i aktuatori

Senzor je uredaj ili kolo koje meri neku fiziku veliinu i konvertuje je u elektrini signal. Kao takav, senzor predstavalja deo interfejsa izmeu fizikog sveta i sveta kome pripadaju elektrini ureaji. Drugi deo predstavljaju aktuatori, koji konvertuju elektrine signale u fizike veliine. Senzore i aktuatore objedinjuje pojam pretvara. Pretvara je ureaj koji konvertujejedan tip energije ili fizike veliine u drugi. Osnovni cilj ovog pretvaranjaje i merenje ili prenos informacije. U nekim sredinama se podrazumeva da pretvarai objedinjuju senzore i sve ono sto je neophodno da bi neka veliina mogla biti izmerena. Nude se i sasvim suprotne klasifikacije senzora i pretvaraa tvrdeci da svaki senzor sadri u sebi pretvara. Ovakve tvrdnje potkrepljuju se cinjenicom da je definicija senzora da vrsi pretvaranje jednog vida energije u elektrini signal a da pretvara vrsi pretvaranje u bilo koji vid energije. Bilo kakva da je primena, izlazna veliina senzora je nesto sto karakterise sam senzor. Kako su izlazne veliine najcesce elektrini signali, senzori se karakterisu na isti nacin kao i elektronski ureaji.

Klasifikacija senzora

Za mnoge sisteme senzor je izvor informacija. Rad senzora u velikoj meri odreuje pouzdanost informacija. Dele se u dve velike grupe:

Merne sisteme Kontrolne sisteme

Ovi sistemi su znaajni zato sto su masine, procesi, oprema i sistemi u industrijskim i drugim aplikacijama povezani sa uslovima koji se neprekidno menjaju i stalno moraju biti nadgledani.

Senzor je opisan mnogobrojnim karakteristikama i specificnim osobinama, mogu se izdvojiti osobine vezane za:

Vrednosti merene veliine Princip rada koji opisuje konverziju merene veliine u elektrini signal Konstruktorske karakteristike Radne karakteristike i Karakteristike pouzdanosti

Osnovne karakteristike senzora

Da bi se senzori pravilno koristili potrebno je razumeti sledece termine:Osetjivost definise se kao nagib krive izlazne karakteristike ili definise

minimalnu ulaznu fiziku veliinu koja dovodi do merljive promene u izlaznom signalu. Kod nekih senzora se osetljivost definise kao promena ulaznog parametra koja dovodi do standardizovane promene izlaznog signala.

Greka osetljivosti je odstupanje izlazne karakteristike od idealnog nagiba.

Merni opseg definisan je minimalnim i maksimalnim vrednostima parametra koji se meri.

Dinamiki opseg Vrednost dinamikog opsega je ukupna vrednost izlaznog signala od minimuma do maksimuma i definisana je sa: Rdyn = Ymax Ymin

Preciznost odgovara stepenu reproduktivnosti merenja, odnosno, ako se jedna ista vrednost odmerava vise puta, idealan senzor bi u svakom merenju dao istu vrednost.

Rezolucija Pod rezolucijom se specificira najmanji mogui inkrement ulaznog parametra pri kome se moe detektovati promena izlazne veliine senzora. Rezolucija se moe izraunavati u odnosu na punu skalu ili u apsolutnim iznosima.

Tanost predstavlja maksimalnu razliku koja postoji izmeu stvarne vrednosti i vrednosti sobijene na izlazu senzora.

Ofset greka ofseta nekog pretvaraa definise se kao veliina izlaznog signala kada je pobuda senzora jednaka nuli, ili kao razlika izmeu stvarne vrednosti izlaznog signala i specificirane vrednosti izlaznog signala za iste partikularne uslove.

Linearnost nekog pretvaraa daje meru slaganja merene krive i idealne krive senzora. Umesto idealne krive se cesto koristi kalibraciona kriva. Linearnost se izrazava u procentualnom iznosu nelinearnosti definisanom kao:

Nonlinearity(%) = (Din/INf.s.)100Dinamika linearnost senzora je mera sposobnosti pracenja brzih

promena ulazne veliine. Pod pretpostavkom da je histerezis sistema mali, amplitudna karakteristika se predstavlja izrazom:

F(x) = ax + bx2 + cx3 ++ Klan F(x) predstavlja izlazni signal, x predstavljaju ulazni parametar sa

svim harmonicima, K je konstanta ofseta. Ovi harmonici postaju od znaaja kada harmonijske greke budu u istom frekventom opsegu kao osnovni harmonici aktivacionog signala senzora. Treba istaci da oblik nelinearnosti kalibracione krive senzora moe ukazati na sadraj harmonika u signalu. Ukoliko je kalibraciona kriva asimetrina oko idealne krive (F(x) = mx + K) postoje samo parni harmonici

F(x) = ax + bx2 + cx4 ++ KAko je kriva simetricna oko idealne tada vazi

F(x) = ax + bx3 + cx5 ++ KCross sensitivity: Ovaj termin definise uticaj parametara koji nisu od

interesa na oblik prenosne karakteristike senzora. Izlazna karakteristika se menja usled razliitih uslova ambijenta.

Drift: Predstavlja dugorocnu stabilnost prenosne karakteristike senzora, odnosno tendenciju promene karakteristike sa starenjem senzora, gde su:Din (max) maksimalna ulazna devijacijaINf.s. maksimalni ulazni signal

Histerezis: Svaki pretvara mora da obezbedi pracenje ulazne veliine nezavisno od smera promene ulazne veliine. Histerezeis je upravo mera u kojoj se izrazava ova karakteristika.

Vreme odziva: moe biti definisano kao vreme potrebno da se izlazni signal senzora promeni sa predhodnog na novo stanje u okviru zadatih tolerancija nove vrednosti. esto postoji razlika izmeu vremena odziva za sluaj porasta izlazne vrednosti i vremena odziva za sluaj opadanja izlaznog signala.

Uopteno o kompasu:

Kompas je navigacioni instrument za orijentaciju, odnosno pronalaenje pravca na Zemlji. Sastoji se od magnetne igle koja se slobodno kree, rotira oko ose, i usmerava prema magnetnom polju Zemlje. Ovo je izuzetno korisno pri navigaciji. Na kompasu su obeleena etiri osnovna mesta koja oznaavaju Zemljine strane sveta: sever, jug, istok i zapad.

Orijentacija pre nastanka kompasa

Pre vremena kompasa pozicija, destinacija i pravac na moru su se odreivali prema krupnim poznatim obelejima u reljefu obala, i posmatranjem zvezda. Pronalazak kompasa omoguio je odreivanje pravca i prilikom oblanog vremena. Takoe i u sluaju nemogunosti osmatranja poloaja Sunca ili zvezda na nonom nebu kompas je omoguio izraunavanje geografske irine. Ovo je omoguilo doprinosu doba velikih geografskih otkria.

Istorijski razvoj

U Evropi se ve nekoliko vekova pre nove ere znalo da magnet privlai gvoe. Po legendi re magnet potie od imena grada u Maloj Aziji u kom je u starom dobu bilo nalazite rude magneta, magnetita.

Ne zna se ko je izumeo kompas ali prvi koji su upotrebili magnetnu iglu za pokazivanje smera bili su Kinezi. Po nekim spisima kineski brodovi ve u IV veku su bili opremljeni kompasima.

Prvi italijanski kompasi sastojali su se od gvozdene ipke koja je na plovcima od trske plivala na vodi. Igle kompasa magnetisale su se trljanjem magnetitom, rudom plavkaste boje koja se nabavljala iz Kine i Bengala. Prvi pisani trag o upotrebi kompasa na Evropskim brodovima potie iz sredine XII veka. U XIV veku pojavljuje se suvi kompas sa nalepljenom ruom kompasa ispod igle koji se u neto modernijem obliku upotrebljava i danas. Tek krajem XVI veka poela su ozbiljnija istraivanja zato vrh magnetne igle pokazuje prema severu. 1600. godine lekar Vilijam Gilbert postavio je osnove dananjih saznanja o magnetizmu. Gilbert je napravio kuglu od magnetita na kojoj je vrio brojne eksperimente, doavi na kraju do zakljuka da je Zemlja veliki magnet sa magnetnim polovima. Zakljuio je kako se sva druga magnetna tela na Zemlji ravnaju prema tom velikom magnetu, Zemlji.

Vrste kompasa

Magnetni kompasKuite kompasa mora biti nemagnetno, simetrino izraeno kako bi

stakleni poklopac leao vodoravno. Stub mora biti tano u sredini kuita. iljak mora biti tvrd, otar i u istoj visini sa osovinom kardanske veze kako bi pro ljuljanju kuita rua kompasa ostala mirna. Rua kompasa je krug sa sreditem u centru eiria i sa podelom na glavne i sporedne strane sveta, kao i na stepene.

Suvi kompasU suvom kompasu, magnetna igla lei na iljku stuba kome je podnoje

uvreno na dno kuita. Rua kompasa je od papira, svile ili tankog nemagnetnog metala. U sredini je eiri sa aicom od dragog kamena koji lei na iljku od iridijuma. Trenje izmeu eiria i iljka mora biti to manje. Ispod rue kompasa nalaze se magnetne igle ili tapii privreni za ruu kompasa sa svilenim koncima. Rua kompasa mora imati dug vek trajanja. Spoljni rub je tei zbog ugradnje aluminijumskogprstena koji sui kao zamajac. Prsten se zbog tromosti teko pomie iz stanja mirovanja. Rua kompasa pomerena iz centra ravnotee se zbog slabog trenja vazduha dugo njie.

Kompas sa tenouKuite kompasa sa tenou ispunjeno je meavinom vode i alkohola,

uljem ili nekom drugom pogodnom tenou. Rua kompasa je od minerala na bazi aluminijumskog silikata. Obino se nalazi u obliku silikata, plastine mase ili nemagnetnog metala. U njenoj sredini je okrugli plovak koji daje celom sistemu pogon. Rua kompasa ne moe da ispliva na povrinu tenosti, jer je pritisnuta stubom koji joj se nalazi sa gornje strane. Kada je eiri na

staklenom poklopcu, magnetne igle su smetene u nepropusne cevice ili u sam plovak, a kada je eiri na rui kompasa, magnetne igle su ispod plovka na posebnom nosau. Zbog promene viskoznosti tenosti usled temperaturnih razlika, u kuite je ugraen ureaj za rastezanje, odnosno kompezaciona posuda. Priguivanje njihanja rue kompasa je veliko zbog trenja u teosti, tako da se ona ve nakon par njihanja smiri.

iromagnetni kompasiromagnetni kompas je kombinacija slobodnog iroskopa sa magnetnim

kompasom. Smer pokazuje iroskop sa tri stepena slobode kretanja, konstruisan kao dra smera. Odstupanje njegove osovine iz pravca sever-jug po potrebi se ispravlja pomou magnetnog kompasa u njemu. Kompas se prvenstveno upotrebljava na avionima i na manjim amcima veih brzina.

Kako bi iroskop mogao da poslui kao pokaziva smera, osovina okretanja mora stalno da mu stoji horizontalno i da pokazuje isti odreeni smer na Zemlji. Osovina obinog iroskopa se zbog trenja i zaobljenosti povrine Zemlje stalno izdie iz horizontalne ravni. Zbog svoje tromosti, pokuava da zadri svoj smer u prostoru a ne prema Zemlji. Kako bi se dobio dra smera, slobodni iroskop treba stalno da se kontrolie i da se ispravljaju njegova odstupanja po visini i strani i time treba stalno da se vraa u njegov osvnovni horizontalni poloaj sever-jug. Osovina se u horizontalnoj ravni i odreenom smeru vraa vetaki izazvanim silama, stvorenih elektromagnetom ili elektromotorom, koje pritiskaju osovinu iroskopa, odnosno njegov suspenzioni prsten. Ispravljanje smera vri magnetni kompas, a na horizontalni poloaj utie sila tee.

Geoloki kompasGeoloki kompas se od uobiajenog geografskog kompasarazlikuje po 2

stvari. Na staklu su obrnuti poloaj severa i juga, a poklopac ujedno ima na sebi oznake stepena ugla pod kojim je poklopac poloen u odnosu na kuite kompasa.Ovim kompasom se meri poloaj i nagib nivoa.

Pilotski kompasPilotski kompas je osnovni navigacioni instrument za odreivanje smera

u odnosu na magnetni sever. Princip rada se zasniva na delovanju Zemljinog magnetno polja na magnetnu iglu. Izmeu polova Zemlje se prostiru magnetni meridijani. Kurs po kome avion leti predstavlja ugao izmeu meridijana i njegove uzdune ose. On se rauna od pravca sever-kurs 0 stepeni i raste u pozitivnom smeru kazaljke na satu, tako da u pravcu istoka ima vrednost 90, juga 180, i zapada 270 stepeni.

Radio kompasIgla magnetnog kompasa se uvek okree prema zemljinom magnetnom

polu, dok je igla radio kompasa usmerena prema izvoru radio signala, bez obzira na pravac leta aviona. Ugao izmeu uzdune ose aviona i smera koji pokazuje kazaljka prikazuje relativni smer. Kako avion moe da se nalazi na bilo kojoj taki zamiljenog kruga oko predajnika na tlu, a da kazaljka pokazuje istu vrednost, relativni smer od aviona prema stanici mora da se pretvori u stvarni smer. Zbog toga moramo da znamo i magnetni pravac leta

aviona, vrednost koju pokazuje magnetni kompas. Zbirom magnetnog pravca sa relativnim smerom dobijamo magnetni smer od aviona prema predajnuku. To je ugao koji sa pravcem magnetnog severa zatvara crta povuena od aviona prema predajniku na Zemlji. Ako se ove vrednosti prenesu na radio-navigacionu kartu, moe dosta precizno da se odredi poloaj aviona u prostoru.

Magnetno polje ZemljeMagnetno polje Zemlje moe da se predstavi kao polje magnetnog

dipola, iji se jedan pol nalazi u blizini severnog geografskog pola, a drugi u blizini junog geografskog polja. Zamiljena linija koja spaja magnetne polove zaklapa sa osom rotacije Zemlje ugao od 11.3 stepena.

Prostor u kome se osea dejstvo magnetnog polja Zemlje naziva se magnetnosfera. Ona se prostire nekoliko desetina hiljada kilometara u svemir. Magnetosfera titi Zemlju od tetnog dejstva Sunevog vetra. Ima oblik kapi- spljotena je na strani koja je okrenuta ka Suncu, a izduena na suprotnoj.

Magnetni poloviMagnetni polovi Zemlje su mesta na Zemljinoj povrini gde su magnetne

linije sila upravne na povr Zemlje. Na magnetnim polovima bi kompas, ija igla osciluje samo u horizonzalnoj ravni, pokazivao razliite pravce. Magnetni polovi nisu predstavljeni jednom takom, ve delom Zemljine kore, povrine nekoliko kvatratnih kilometra

Juni magnetni pol se nalazi na 73 stepena severne geografske irine i 100 stepena zapadne geografske duine. Geografski polovi se nalaze na suprotnim Zemljinim hemisferama u odnosu na magnetne polove, tj. Severni geografski pol je dobio naziv po tome to se nalazi na hemisferi prema kojoj se okree severni kraj igle kompasa (koju privlai juni kraj ,,Zemljinog magneta)

Lokacije magnetnih polova nisu statine. Godinje pomeranje moe da iznosi i vie od 15 km.

Na osnovu istraivanja bazalta irom sveta otkriveno je da se deava reverzija magnetnog polja Zemlje, odnosno obrtanje polova, u intervalima od nekoliko hiljada godina, do nekoliko miliona godina, sa prosenim intervalom od oko 250 hiljada godina. Ne postoji jasna teorija o tome zato se deavaju reverzije magnetnog polja Zemlje.

Princip rada ureaja

Elektronski kompas se sastoji od barem dva senzora magnetnog polja, mikrokontrolera i nekog izlaznog ureaja. Ugao pod kojim se nalazi sever se izraunava u odnosu na ugao pod kojim magnetno polje zemlje deluje na pretvarake elemente senzora maganetnog polja. U ovom sluaju, korieni su kontroler C8051F350 i senzor Honeywell HMC6042 koji u sebi ima tri magnetno osetljive ose, ali su koriene samo dve da bi se uprostio deo programa za izraunavanje azimuta. Kada se koristi senzor sa dve ose, kompas mora da bude u vodoravnom poloaju da bi pokazivao tanu vrednost, dok kompas sa senzorom sa tri ose funkcionie u svim poloajima.

Kao to se vidi na blok emi, kompas pokazuje azimut na LCD displeju i preko UART-a alje podatke o merenjima na raunar. Podaci se na raunaru itaju preko pograma Hiper terminal.

O kontroleru:

Uopteno o mikrokontroleru C8051F350

Familija mikrokontrolera C8051F35x koristi Silicon Labs, odnosno svoja CIP-51 mikrokontrolerska jezgra. CIP -51 je u potpunosti kompatibilan sa MCS-51 setova instrukcija. Standardni 803x/805x asembleri i kompajleri mogu da se koriste za razvoj softvera. Familija C8051F35x ima nadskup svih periferija sa standardnim 8052.

Mikrokontroler C8051F350 ima 32 pina meovitih signala mikrokontrolerske jedinice (MCU). Brzina mikrokontrolera je 50 MIPS-a protoka sa 50 MHz takta, to bi znailo 50 miliona instrukcija u sekundi. Arhitektura pipelined omoguava vei protok instrukcija u jedinici vremena, to znai da se smanjuje vreme kanjenja izmeu zavretka instrukcija.

Analogne periferije

24-bitni analogno digitalni konvertor (ADC) 0.0015 % nelinearnost Programabilni protok do 1 ksps, odnosno 1000 uzorkovanja

(semplovanja) u sekundi 8 eksternih ulaza, programabilni kao jedan ulaz u odnosu na masu

(AGND) ili diferencijalni Programabilno pojaanje: 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1 Ugraen temperaturni senzor (+- 3 C)

Dva 8-bitna digitalno-analogna konvertora (DACs)

Komparator 16 programabilnih vrednosti histerezisa i vreme odziva Konfigurisan da generie interapte ili reset Niske struje (0.4 A)

Interni referentni napon

Debagovanje na ipu4. Kolo za debagovanje na ipu omoguava punu brzinu, (nije potreban

emulator)5. Obezbeuje take prekida6. Pregleuje/modifikuje memoriju, registre, i stek.

Memorija 768 bajtova podataka RAM 8 kB fle memorije; sistemske programabilne u 512 bajt sektorima (512

bajtova su rezervisani i nisu opte namene)

Digitalne periferije

17 izlazno-ulaznih portova; svi su 5V tolerantni Hardver SMBus, SPI, i UART serijski portovi dostupni istovremeno 16-bitni programabilni broja nizova, WDT (watch dog timer) 4 16-bitna brojaa/tajmera opte namene Sat u realnom vremenu korienjem tajmera ili eksternog taktovanja

Izvori klokovanja/taktovanja Unutranji oscilator: 24.5 MHz, 2% preciznost podrke UART operacije Eksterni oscilator: kristal, RC, C, ili klokovanje (1 ili 2 pina reima) 2x mnoilac takta da se postigne 50 MHz unutranjeg takta Moe da se prebaci izvor takta u toku rada.

Napon napajanja: 2.7 do 3.6 volti Tipina vrednost struje: 17 mA na 50 MHz

16 A na 32 kHz Tipini zaustavni reim struje:

niskom cenom. Zbog navedenih osobina oni su veoma zastupljeni u komercijalnim aplikacijama..U samoj realizaciji moemo uoiti dve strane ovog konvertora:

Analognu stranu (ini je 1-bitni A/D konvertor) Digitalnu stranu

Oversampling (prekomereno odmeravanje)Po teoremi o odabiranju, brzina odabiranja F mora biti barem dva puta

vea od irine opsega ulaznog signala. Npr. Neka je na ulazu obinog viebitnog A/D konvertora doveden sinusni signal koji se odabira frekvencijom koja je dva puta vea od njegovog opsega. Kada signal proe kroz konvertor, na izlazu e se za rezultat dobiti koristan signal i mnotvo nasuminog uma. Ovo je um kvanizacije, koji je rezultat sledeeg: ulazni signal A/D konvertora je kontinualni signal sa beskonanim brojem moguih stanja, a digitalni izlaz je diskretna funkcija iji je broj razliitih stanja odreen rezolucijom konvertora. Prema tome, AD konverzija gubi odreen deo informacija i uvodi smetnje u signal. Amplituda ove greke je nasumina. Ako se na dobijeni signal frekvencija povea k puta, na kF, nivo uma e se smanjiti, a energija uma e se rasporediti na vei frekvencijski opseg. Proputanjem ovakvog signala kroz digitalni filtar dobijaju se mnogo bolji rezultati nego to bi se dobili kada ne bi koristili oversampling.

Delta modulacijaU osnovi ideja delta modulacije je digitalni prenos razlike susednih

odbiraka analognog ulaznog signala, ime se smanjuje koliina prenesenih podataka. Za demodulaciju koristi se integrator i niskopropusni filtar koji odstranjuje um kvantizacije.

Uobliavanje spektra umaAko zanemarimo nesavrenost realnih komponenti pri realizaciji sigma

delta modulatora, ukupna greka je jednaka greki kvantizacije. Pomou odreenih formula se dobija da se sigma delta modulator ponaa kao niskopropusni filtar za signal, a kao visokopropusni filtar za um. Na taj nain je veina uma gurnuta na visoke frekvencije. To predstavlja uobliavanje spektra uma. Ako se sad primeni digitalni filtar, on e da otkloni vie uma nego to bi se otklonilo primenm oversamplinga.Sigma delta modulator se sastoji iz jednog diferencijalnog pojaavaa, integratora i komparatora sa povratnom spregom koja sadri 1-bitni D/A konvertor. Ovaj D/A konvertor slui za odravanje srednje vrednosti izlaza integratora blizu referentnog nivoa komparatora. Na izlazu modulatora formira se povorka jedinica i nula. Gustina jedinica na izlazu proporcionalna je ulaznom signalu. Poveanjem amplitude ulaznog signala komparator generie vei broj jedinica i obrnuto, smanjivanjem amplitude ulaznog napona komparatora generie manji broj jedinica.

Modulator prvog reda obezbeuje poboljanja odnosa signal/um od 9dB za svako dupliranje frekvencije odabiranja. Moe se postii uobliavanje spektra uma koristei vie od jedne faze integracije i sumiranja u sigma-delta modulatoru.

Digitalno filtriranjeDigitalni NF filtar je sasavni deo sigma-delta konvertora. Svrha digitalnog

filtra je da: Usrednjava povorku 1-bitnih podataka Poboljava rezoluciju A/D konvertora Uklanja um kvantizacije koji je izvan opsega koji nas interesuje Odreuje vreme smirivanja

DecimacijaDecimacija, koja se jos zove i downsampling, je proces odbacivana vika

odabiranih podataka bez gubitka informacije. Ona se karakterie faktorom decimacije M koji moe biti bili koji ceo broj i predstavlja odnos ulaznog i izlaznog opsega. Svrha decimacije jeste smanjivanje frekvencije izlaznog signala na upotrebljivu vrednost. Smanjivanje opsega kao rezultat daje i jeftiniju implementaciju.

Sigma-delta konvertori svoj rad temelje na tri pojma: Oversampling Uobliavanje spektra uma Decimacija

Zbog toga sigma-delta konvertori imaju veoma visoku rezoluciju i tanost ali malu brzinu. Neke od osnovnih karakteristika sigma-delta konvertora su:

Visoka izlazna rezolucija (24 bita), rezolucija je poveana na raun smanjenja brzine

Prednost ovih konvertora je to ne zahtevaju dodatna kola ili kalibraciju, ak i kad imamo visoku rezoluciju

Visoka tanost Zauzimaju mnogo mesta na cipu (najvie mesta zauzimaju digitalni filtar

i decimator) Ogranienje ove strukture je i kanjenje koje je znatno vee nego kod

drugih tipova A/D konvertora.

Sigma-delta A/D konvertor na ipu C8051F350

Mikrokontroler C8051F350 ima potpuno diferencijalni 24-bitni Sigma-Delta AD konvertor sa sposobnou da se kalibrie na ipu. Dva odvojena filtra mogu da se programiraju za protoke i do 1 kHz. Internih 2.5 volti referentnog napona je dostupno, ili diferencijalne eksterne referentne vrednost se mogu koristiti za odnos merenja. Takoe poseduje i programabilni pojaava (PGA) sa 8 vrednosti pojaanja do maksimalnog od 128x. Analogni predjni multiplekser povezuje diferecijalne ulaze na 8 eksternih pinova, interni temperaturni senzor ili analognu masu (AGND). Ulazni baferi na ipu mogu da se koriste da se obezbedi visoka ulazna impedansa tako da mogu direktno da se poveu na osetljive pretvarae. 8-bitni ofset D/A konvertora omoguava korekciju velikih ulaznih ofset napona.

KonfiguracijaA/D konvertor je ukljuen kad se bit AD0EN u registru ADC0MD setuje na

1. Kad je A/D konvertor iskljuen odnosno onemoguen, on se nalazi u reimu rada niske potronje struje i svi pobudni taktovi su iskljueni, kako bi se minimizovala potronja struje. A/D konvertor e zadrati sva podeavanja u iskljuenom reimu, sa izuzetkom AD0SM bitova,koji se resetuju na 000b (Idle mod).

Selektovanje referentnog naponaReferentni napon konvertora je selektovan korienjem bita

AD0VREFregistra ADC0CN. Kad je setovan na 1, A/D konvertor koristi eksterni izvor napona. Kad je bit na 0 koristi unutranji referentni napon.

Analogni ulaziAnalogni ulazi A/D konvertora su povezani na pinove eksternog ureaja

ili unutranjih izvora napona. Oni mogu da se konfiguriu, odnosno koriste ili kao jedan sam ulaz, gde se jedan nezavistan signal meri u odnosu na analognu masu, ili kao difrencijalni, gde se 2 nezavisna signala mere u odnosu jedan na drugi.

Pojaanje programabilnog pojaavaa (PGA)Programabilni pojaava omoguava pojaanja u koracima od 1, 2, 4, 8,

16, 32, 64 i 128 za ulaze A/D konvertora. Pojaanja ovog pojaavaa se podeavaju AD0GN bitovima u ADC0CN registru.

Ulazni baferiNezavisni ulazi bafera su ukljueni za AIN+ i AIN- kanale. Svaki ulaz

predstavlja skup od 2 bafera koji mogu da se koriste za minimizovanje ulazne struje A/D konvertora za osetljiva merenja. nii ulaz bafera moe da se koristi kada je ulazni napon na pinu manji od polovine reference napona. vii ulaz bafera na svakom pinu moe da se koristi kada je ulazni napon na pinu vei od polovine reference napona.

Modulator taktaModulator takta odreuje prekidaku uestanost za semplovanje

(uzorkovanje) kondenzatora. Optimalne perfomasne e se postii kada MDCLK frekvencija bude jednaka 2.4576 MHz.

Kalibracija A/D konvertoraA/D konvertor moe da se kalibrie u sistemu za oba pojaanja ili ofseta,

korienjem internog ili sistemskog reima kalibracije. Da bi kalibracija bila precizna, ofset kalibracije mora biti prioritet za pojaanje kalibracije. Nije neophodno da se izvre obe interne i sistemska kalibracija, kao sistem za kalibraciju takoe e nadoknatidi sve unutranje izvore greaka.

Ofset kalibracija je merenje u jednoj taki koje postavlja koji ulazni napon daje nulu na izlazu A/D konvertora. U vrenju ofset kalibracije, svako odstupanje od nule u merenju se uva u ofset registru. Ofset vrednost se oduzima od svih konverzija dok se odvijaju.

Interna kalibracijaInterna kalibracija se vri bez zahteva specifinog napona na ulaznim

pinovima A/D konvertora. Interna kalibracija moe da se vri na 3 razliita naina: samo ofset, samo pojaanje, ili i ofset i pojaanje. Ako se ofset i pojaanje kalibracije vre nezavisno, ofset kalibracija ima vei prioritet od kalibracije pojaanja.

Izvoenje konverzijeA/D konvertor nudi 2 naina konverzije: pojedinana konverzija, i

kontinuirana konverzija. U modu pojedinane konverzije, rezultat je izraen za svaki od filtera.

Izlaz A/D konvertoraSvaki od 2 filtera A/D konvertora ima svoje registre za izlazne podatke.

Rezultati SINC3 filtra se smetaju u ADC0H, ADC0M, i ADC0L registrima, dok se rezultati Fast filtra smetaju u ADC0FH, ADC0FM, i ADC0FL registrima. Izlaz konvertora moe da se konfigurie kao unipolarni ili bipolarni korienjem AD0POL bita registra ADC0CN. SINC3 filtar koristi informacije iz prethodna tri ciklusa konverzije da proizvede izlaz na konvertoru. Fast filtar koristi informacijesamo iz trenutnog ciklusa konverzije da proizvede izlaz na konvertoru. Fast filtar reaguje mnogo bre na promene na analognom ulazu, dok SINC3 filtar daje rezultate manjeg uma.

Uslovi grekeBilo kakve greke tokom konverzije ili kalibracije se iniciraju korienjem

bitova ADC0STA registra. Fleg AD0S3C e biti setovan na 1 ako postoji veza SINC3 filtar tokom konverzije. Isto tako fleg AD0FFC e biti setovan na 1 ako postoji veza Fast filtar tokom konverzije. Filtar veza se deava kada se interni registar filtera napuni tokom konverzije. AD0OVR fleg e biti setovan na 1 ako A/D konvertor dostigne odreeno stanje prekoraenja. Prekoraenja se deavaju ako se kraj konvezije postigne dok je fleg AD0INT jos uvek setovan na 1 iz prethodne konverzije. Ako registri podataka ne mogu da se proitaju, nove vrednosti podataka e biti aurirane, i prethodna konverzija e da se izgubi. Fleg AD0ERR ukazuje da se javila greka na AD0S3C, AD0FFC, ili AD0OVR, ili daje rezultat kalibracije vrednost izvan ogranienja ofseta ili registra pojaanja. Izlazni registri podataka se auriraju na kraju svake konverzije bez obzira da li je dolo do greke ili ne.

Analogni multiplekserA/D konvertor ima kolo analognog multipleksera sa nezavisnim izborom

mogunosti za AIN+ i AIN- ulaze. Svaki ulaz moe da se povee na jedan od deset moguih ulaznih izvora: AIN0.0 do AIN0.7, AGND, ili na kolo temperaturnog senzora na ipu. Registar ADC0MUX kontrolie selekciju ulaza multipleksera za oba ulazna kanala. Konfiguracija ovog multipleksera dozvoljava merenje signala u odnosu na masu (AGND) ili diferencijalno u odnosu jedan na drugi signal. Npr. Temperaturnim senzorom moe da se meri u odnosu na masu ili diferencijalno. Temperaturni senzor je automatski omoguen (ukljuen) kad je selektovan od strane multipleksera A/D konvertora.

Ovaj mikrokontroler ima i dva 8-bitna D/A konvertora. Maksimalna izlazna struja konvertora moe da se podeava za 4 razliite vrednosti: 0.25 mA, 0.5 mA, 1 mA, i 2 mA. Mehanizam fleksibilnog auriranja izlaza omoguava besprekornu promenu pune skale, i podrava auriranje bez ikakvih skokova za signale talasnog oblika. Auriranja D/A konvertora mogu se vriti na zahtev, zakazivanjem prekoraenja tajmera, ili sinhronizovanjem sa nekim spoljnim signalom.

Honeywell HMC6042 je modul dizajniran za magnetsko detektovanje polja niskog intenziteta, poput jeftinih kompasa i magnetometrije. HMC6042 obuhvata modernu 1042 seriju magneto-rezistivnih senzora sa ASIC-om za precizno meanje signala koji sadri tri senzorska pojaavaa i odgovarajue kolo za set i reset koje radi na 2.4 do 3.6 V. ASIC senzori su montirani na povrini i pakovani u LCC od 3.6 x 5.0 x 1.0 mmm koji se moe koristiti nezavisno za jeftine kompase u 2 ose, ili sa HMC1041Z za kompletiranje kompasa u 3 ose. Primene modula HMC6042 ukljuuju elektronske kompase i magnetometriju.

HMC6042 koristi Hanivelovu anizotropsku magnetorezistivnu tehnologiju koja daje prednosti u odnosu na druge tehnologije magnetskih senzora. Senzori imaju preciznost osne senzitivnosti i linearnosti, konstrukciju vrstog stanja sa veoma malom senzitivnou izmeu osa koja je osmiljena da meri i smer i magnitudu zemljinih magnetnih polja, od nekoloko desetina mikrogausa do 6 gausa. Hanivelovi magnetni senzori su meu najosetljivijim i najpouzdanijim senzorima niskog polja u industriji.

Hanivel nastavlja da odrava izuzetnost proizvoda i njegove performanse uvodei reenja magnetnih senzora vrstog stanja. Oni su veoma pouzdani proizvodi najboljih performansi koji se isporuuju u obeanom roku. Hanivelova reenja magnetnih senzora daju stvarna reenja na koje moete raunati.

Osobine BeneficijeDvo-osni magnetorezistivni senzor i ASIC u istom paketu

Mala veliina za veoma integrisane proizvode. Samo dodati mikrokontroler sa AD konvertorom i dva dodatna SMT kondenzatora

Mala cena Dizajnirani za visok napon, OEM dizajni osetljivi na cenu

5 x 3.6 x 1.0 mm LCC paket za montiranje

Lako se sastavljaju i kompatibilni su sa SMT sastavljanjem velike

Besplatna konstrukcija paketa Zadovoljava trenutne ekoloke standarde

irok opseg magnetnog polja Senzor se moe koristiti u okruenjima sa jakim magnetnim poljem

Dostupan u vidu trake OEM sastavljanje visokog reda

Raspored pinova

Broj pina Funkcija1 VDD12 NC3 Pomeraj -4 Set/reset +5 Set/reset -6 Ulazni Z senzor +7 Ulazni Z senzor -8 C1, kondenzator za smetanje9 Set/reset izlazni drajv10 Set/reset logiki ulaz11 Povratna sprega Z pojaavaa12 Izlaz Z pojaavaa13 Povratna sprega Y pojaavaa14 Izlaz Y pojaavaa15 Povratna sprega X pojaavaa16 Izlaz X pojaavaa17 GND, vraanje zemlje18 VDD2

19 NC20 Pomeraj +

Izgled pakovanja

POGLED ODOZGO

POGLED SA STRANE

POGLED ODOZDO

Definicija PCB bloka

HMC6042 je fini LCC paket sa razmakom pinova od 0.5 mm, gde su blokovi pinova definisani sa 0.5 x 0.2 mm. Preporuuje se da PCB blokovi budu vei za 0.025 mm, kod svakog bloka, i za 0.05mm kod krae dimenzije. Preporuuje se da unutranjost bloka bude vea za 0.05mm po pinu sa uveanjem spoljanjosti za 0.2 mm kako bi se paket mogao centrirati i kako bi se omoguilo testiranje sondom.

Dizajn matrice i pasta za lemljenje

Matrica od 4 hiljada i pokrivanje paste od 100% se preporuuju za elektrine kontaktne blokove. HMC6042 je testiran uspeno sa neistom pastom za lemljenje.

Odabir i postavljanje

Odabir zavisi od maine i nema preporuenih restrikcija, a testiran je sa mainskim centriranjem. Sila postavljanja bi trebalo da je ekvivalentna sa 1206 SMT otpornika i dovoljno sile bi trebalo primeniti kako bi se pasta istiskala iz paketa/preklapanja kontaktnog bloka i da bi se kontaktni pinovi zadrali vertikalnim.

Reflou i prepravljanje

Nije neophodan poseban profil za HMC6042 i sline module. Hanivel preporuuje praenje uputstava proizvoaa paste za lemljenje. HMC6042 se moe prepraviti lemilicama, ali se mora obratiti posebna panja da se ne pregreju bakarni blokovi. Lemilice sa temperaturom vrha do 315C su preporuljive. Preterano prepravljanje moe voditi odvajanju bakarnih blokova u istopljeni lem.

Blok ema

Osnovni princip rada ureaja

Honeywell HMC6042 magnetorezistivni sensor je par senzora i analognog kola podrke za merenje magnetskih polja. Kada se dovede napajanje, senzor konvertuje svako polje koje se javi u smeru ose senzora u diferencijalni naponski izlaz. Pored kola mosta, senzori imaju dva magnetno uparene trake; traku pomeraja i set/reset traku. Ove trake su delovi koje je patentirao Honeywell za podeavanje prisutnog polja i poravnanje magnetskog domena; i eliminiu potrebu za spoljnim namotajima oko senzora.

Magnetorezistivni senzori su napravljeni od nikl-gvozdenog tankog filma na silikonskoj podlozi kao rezistivni element. U prisustvu magnetnog polja, promena u otpornikim elementima mosta izaziva odgovarajuu promenu u naponu na izlazima mosta.

Ovi otporni elementi su postavljeni zajedno tako da imaju zajedniku senzorsku osu koja e da ti pozitivnu naponsku promenu sa poveanjem magnetnog polja u smeru senzora. Zbog toga to je izlaz u proporciji samo sa jednodimenzionalnom osom i njenom magnitudom, dodatni senzorski mostovi su postavljeni na ortogonalnim smerovima, kako bi se omoguilo merenje proizvoljne orijentacije polja. Kombinacija senzorskih mostova u dve ili tri ortogonalne ose omoguava primenu na kompase i magnetometriju.

Strep pomeraja omoguava nekoliko reima rada kada se jednosmerna struja propusti kroz njega. Ovi reimi su: 1) oduzimanje neeljenog spoljnog magnetnog polja, 2) ponitavanje napona pomeraja mosta, 3) ukidanje polja zatvorene petlje i 4) autokalibracija pojaanja mosta.

Set/reset strep se moe pobuditi visokim strujama zbog sledeih pogodnosti: 1) omoguavanje senzoru da meri sa velikom osetljivou, 2) obrtanje polariteta izlaznog napona mosta i 3) periodino korienje za poboljanje linearnosti, manjih efekata meu osama i temeraturnih efekata.

Traka pomeraja

To je spirala metalizacije koja se uparuje u osi senzorskog elementa. Strep pomeraja meri nominalno 8 oma, a zahteva 10 mA za svaki gaus indukovanog polja. Strepovi e se lako nositi sa strujama kako bi podigli polje za +/- 6 gausa, ali dizajneri bi trebalo da imaju na umu ekstremno termalno zagrevanje kada to rade.

Kod mnogih aplikacija, strep pomeraja se ne koristi i moe se ignorisati. Dizajneri mogu ostaviti jednu ili obe konekcije otvorene, ili da jedan vor veu na uzemljenje. Ne treba ove dve veze vezivati zajedno kako bi se izbeglo kratkospojeno magnetno kolo.

Set/reset traka

Set/reset traka je jo jedna spirala metalizacije koja je uparena na senzorske elemente svake ose. Svaki ima nominalnu otpornost od 5 oma, sa nominalnom neophodnom strujom pika od 500 mA za reset ili set impulse. Sa retkim izuzecima, set/reset strep se mora koristiti periodino za najbolje i najpouzdanije performanse.

Set impuls se definie kao pozitivni impuls koji ulazi u S/R+ konekciju. Uspean rezultat bi bio magnetni domen poravnjan sa smerom ose kako bi polaritet mosta senzora bio pozitivni nagib sa pozitivnim poljem na senzorskoj osi.

Reset impuls je definisan kao negativni impuls koji ulazi u S/R+ strep konekciju. Uspeni rezultat bi bio da se magnetni domen izjednai sa smerom ose tako da most ima polaritet negativnog nagiba sa pozitivnim poljem na senzorskoj osi.

Obino se prvo alje reset impuls, praen set impulsom, posle nekoliko milisekundi. Postavljanjem magnetnih domena u potpuno suprotne smerove, bilo koje prethodne smetnje e verovatno biti u potpunosti obrisane duetom impulsa. Za jednostavnija kola sa manje kritinih zahteva uma i preciznosti, jedno kolo impulsa se moe iskoristiti. Ovim unipolarnim impulsima, nekoliko spojenih impulsa postaju bliski performansi set/reset impulsnog kola.

ASICU okviru HMC6042m integrisano kolo ASIC vri pobudu set/reset trake i

funkciju pojaanja senzora. ASIC ima pozitivno napajanje razdvojeno na VDD1 i VDD2 kako bi podralo senzore/pojaavae i set/reset drajver, respektivno. VDD1 kombinovan sa senzorima i pojaavaima je osmiljen da omogui radni ciklus napajanja kako bi sauvao baterije kada se kolo ne koristi. I senzori i pojaavai su osmiljeni da se stabiliu u roku od 1 milisekunde nakon ukljuivanja, kako bi omoguili trenutno merenje i vratili se u status spavanja. PNP i MOSFET ureaji se mogu koristiti za ukljuivanje i iskljuivanje VDD1. Da bi se na najbolji nain osigurala minimalna potronja, treba staviti bilo koje kondenzatore za rasparivanje van prekidakog tranzistora, a ne na VDD1 strani prekidaa.

Drajver set/reset trake

Da bi se omoguio rad od 2.4 do 3.6 volti, i da bi se omoguio potrebni pik od 400 mA, struja skae na set/reset srepovima senzora; i H-most kola i kapacitivna pumpa se upotrebljavaju. U okviru H-most kola, nekoliko komplementarnih MOSFET kola se koristi za baferovanje niskonaposnkog logikog ulaza sa poslednjim stepenima koji se sastoje od prekidaa od po 400 milioma, za veu efikasnost prekidanja set i reset struja. Logiki ulaz je oekivano vii sa tranzicijama opadanja ili rasta to kreira set i reset pulseve, respektivno. Obino je logiko vreme izmeu pulseva od pola milisekunde do stotina milisekundi, kako bi se prilagodio obrnuti polaritet.

Izbor vrednosti C1 i C2 kondenzatora zavisi od kvantiteta i tipa set/reset strepova koji se koriste. Zahtev za vrednostima set/reset impulsa su konstantni pulsevi od jedne do dve milisekunde, gde otpornost optereenja set/reset strepa odreuje RC vremensku konstantu. Sam, HMC6042 zahteva kondenzator od 0.22 do 0.47 mikrofarada, sa dodatnim HMC1401Z senzorom sa poveanim vrednostima na 0.47 do 1.0 mikrofarada. C1 se obino postavlja na deset puta veu vrednost od C2 kako bi imao minimalni pad napona kada se C2 punjenje ekstrakuje iz C1.

Pojaavai

Tri senzorske pojaavake sekcije su osmiljene kod ASIC-a za HMC1042 senzor sa dve ose i opcionim eksternim senzorom za treu osu. Nominalno pojaanje sekcije je oko 225 V/V gde sva tri pojaavaa imaju pojaanja koja su prilino bliska. Sekcije pojaavaa su sastavljene od dve kaskadne faze sa pojaanjima od 22.5 i 10 od ulaza do izlaza. Druga faza ima pin povratne sprege koji se koristi za podeavanje pojaanja od jedininog do deset. Otpornici povratne sprege druge faze su nominalno po 10 kilooma, a pojaanje sekcija se podeava dodavanjem eksternih otpornosti. Mogu se postaviti i male kapacitivnosti povratne sprege na izlazu i pinovima povratne sprege kako bi se smanjio propusni opseg pojaavaa, radi veeg imuniteta EM sile.

O displeju:

Nokia 3310 LCD je mali grafiki LCD displej, pogodan za mnotvo razliitih projekata. Displej je veliine 3835 mm, sa aktivnom povrinom prikaza od 3022 i rezolucijom od 8448 pikesla. Od displeja se lako pravi interfejs, pomou standardne SPI komunikacije. Jedina potrebna spolja komponenta je elektrolitski kondenzator od 1-10 F, od VOUT do uzemljenja (GND).

Opseg napona logikog napajanja VDD do VSS: 2.7 do 3.3 V Mala potronja, pogodna za sisteme koji se napajaju baterijom Temperaturni opseg: -25 do +70 C

Mehanika specifikacija

Nokia 3310 LCD od 8448 piksela sa Philips PCD8544 kontrolerom

Specifikacija elektrinog interfejsa:

Pin

Signal

Opis Port

1 VDD Ulaz napajanja. Opseg napona logikog napajanja od VDD do GND (uzemljenja): 2.7 do 3.3 V

Napajanje

2 SCLK Serijski takt. Ulaz taktnog signala: 0.0 do 4.0 Mbit/s

Ulaz

3 SDIN Serijski podaci: Ulaz linije podataka. Ulaz4 D/C Odabir reima: Odabir izmeu

komandnog/adresnog i podatkovnog ulaza.Ulaz

5 SCE Enable ulaz ipa. Enable pin omoguava da se podaci blokiraju. Signal je na logikoj nuli.

Ulaz

6 GND Uzemljenje. Napajanje

7 VOUT

Izlazni napon. Dodati eksterni elektrolitski kondenzator od 1-10 F od VOUT do GND

Napajanje

8 RES Eksterni reset. Ovaj signal e resetovati ureaj i mora se primeniti kako bi se ispravno inicijalizovao ip. Signal je na logikoj nuli.

Ulaz

FastLCD za crtanje bitmapiranih slika

FastLCD je program za crtanje bitmapiranih slika i generisanje HEX koda koji mikrokontroler alje na displej da bi se dobila odgovarajua slika.

Rezultujua bitmapirana slika je:

Kada se slika prebaci u HEX kod, dobije se ovakaf niz bajtova:

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x40,0x80,0x80,0x80,0x40,0x20,0x20,0x10,0x08,0x08,0x04,0x04,0x04,0x04,0xC4,0xCE,0x1E,0x3E,0x3E,0x1E,0xCE,0x04,0x04,0x04,0x04,0x04,0x08,0xC8,0xF0,0xE0,0xE0,0xC0,0x80,0x80,0x80,0x40,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xC0,0x20,0x18,0x04,0x03,0x01,0x02,0x04,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x7F,0x00,0x03,0x84,0x98,0x60,0x7F,0x00,0xC0,0xE0,0xF8,0xFE,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFB,0xFC,0xFC,0xFF,0xFC,0x78,0x60,0xC0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x06,0x0F,0x09,0x0F,0x06,0x00,0x00,0x80,0xE0,0x9F,0x80,0x78,0x80,0x00,0x00,0xE0,0x00,0x00,0x80,0x78,0x00,0x00,0x00,0xE0,0xF0,0x1C,0x0C,0xC6,0xE3,0x73,0x37,0x37,0x73,0xE3,0xC7,0x0F,0x3F,0xFF,0xFF,0x0F,0x0F,0x07,0x07,0x03,0xFB,0x89,0x89,0x88,0x88,0x88,0x00,0x81,0xBE,0xC0,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x07,0xF9,0x01,0x00,0x03,0x0C,0x03,0x00,0x03,0x0C,0x03,0x00,0x00,0x00,0x00,0x07,0x0F,0x38,0x30,0x63,0xC7,0xCD,0xE9,0xE9,0xC9,0xCD,0x65,0x30,0x3C,0x0F,0x07,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0F,0x08,0x08,0x08,0x08,0x08,0x00,0x81,0x7D,0x03,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x03,0x04,0x18,0x20,0xC0,0x80,0x40,0x20,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x38,0x44,0x44,0x45,0x45,0x44,0x88,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x20,0x40,0x80,0xC0,0x20,0x18,0x04,0x03,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x02,0x01,0x01,0x01,0x02,0x04,0x04,0x08,0x10,0x10,0x10,0x20,0x20,0x20,0x22,0x24,0x74,0x7C,0x7C,0x74,0x23,0x20,0x20,0x20,0x20,0x10,0x10,0x10,0x08,0x04,0x04,0x02,0x01,0x01,0x01,0x02,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00

Standardni ASCII karakteri u formatu od 57 taaka se nalaze u lookup tabeli ovog formata:

static const byte FontLookup [][5] ={ { 0x7E, 0x11, 0x11, 0x11, 0x7E },// A { 0x7F, 0x49, 0x49, 0x49, 0x36 },// B { 0x3E, 0x41, 0x41, 0x41, 0x22 },// C { 0x7F, 0x41, 0x41, 0x22, 0x1C },// D { 0x7F, 0x49, 0x49, 0x49, 0x41 },// E { 0x7F, 0x09, 0x09, 0x09, 0x01 },// F { 0x3E, 0x41, 0x49, 0x49, 0x7A },// G { 0x7F, 0x08, 0x08, 0x08, 0x7F },// H...

Generalni opis kontrolera LCD-a

PCD8544 je CMOS kontroler LCD-a male potronje, osmiljen da pobudi grafiki displej od 48 redova i 84 kolone. Sve neophodne funckije displeja su date na jednom ipu, ukljuujui generisanje napona napajanja i polarizacionih napona, to rezultuje minimalnom upotrebom spoljnih komponenti i manjom

potronjom.

PCD8544 ima serijski magistralu kao interfejs prema mikrokontrolerima.

PCD8544 se proizvodi u n-kanalnoj CMOS tehnologiji.

Primene

Telekomunikacijska oprema.

Funkcionalni opis

Oscilator

Oscilator na ipu daje taktni signal displej sistemu. Eksterne komponente nisu neophodne, a OSC ulaz se mora povezati na VDD. Na ovaj ulaz se vezuje signal spoljnog takta, ukoliko se on koristi.

Adresni broja

Adresni broja dodeljuje adrese za pisanje DDRAM-u. X-adresa od X6 do X0 i Y-adresa od Y2 do Y0 se postavljaju odvojeno. Nakon operacije upisivanja, adresni broja se automatski poveava za 1, prema V flegu.

DDRAM RAM prikaznih podataka

DDRAM je statiki ram od 4884 bita koji uva prikazne podatke. Ovaj RAM je podeljen na est banaka od 84 bajta (6884 bita). Za vreme pristupa RAM-u, podaci se prenose na RAM kroz serijski interfejs. Postoji direktna korespondencija izmeu X-adrese i izlaznog broja kolone.

Vremenski generator

Vremenski generator proizvodi razliite signale neophodne za pokretanje unutranjih kola. Rad magistrala za podatke ne utie na rad unutranjeg procesora.

Adresni broja prikaza

Prikaz se generie kontinualnim pomeranjem redova podataka RAM-a do matrice LCD-a kroz izlaze kolone. Status prikaza se postavlja bitovima E i D u komandi display control.

Drajveri redova i kolona LCD-a

PCD8544 sadri drajvere za 48 redova i 84 kolone, koji povezuju odgovarajue polarizujue napone LCD-a u sekvenci na displej, u skladu sa podacima koji se prikazuju. Na slici su dati tipini talasni oblici. Neiskoriene

izlaze bi trebalo ostaviti nepovezane.

Tipini talasni oblici LCD drajvera.

Programski kod:

//************************ADCCONV.***************************************//-----------------------------------------------------------------------// Includes//-----------------------------------------------------------------------#include "C8051F350.h"// SFR declarations#include // Standard I/O Library#include //-----------------------------------------------------------------------

/* Some Custom Graphics data Run it and see it Logo Faculty of Electronic Engineering*/

unsigned char coderw [504] = {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x80,0x80,0x80,0xC0,0xC0,0xFC,0xFC,0xFC,0xFC,0xC0,0xC0,0x80,0xBC,0xBC,0x3C,0x3C,0x1C,0x00,0x80,0x80,0x9C,0x1C,0x0C,0x00,0x00,0x80,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xC0,0xE0,0xF0,0xFC,0xFE,0x7E,0x3F,0x1F,0x1F,0x8F,0x8F,0x0F,0x0F,0x7F,0x7F,0x7F,0x7F,0x0F,0x0F,0x8F,0x1F,0x1F,0x3F,0x3F,0x7E,0xFE,0xFC,0xF0,0xE1,0xC3,0x03,0x12,0x70,0xF0,0xF0,0xE1,0xC3,0x02,0x00,0x20,0x60,0x60,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xE0,0xFC,0xFF,0xFF,0xFF,0x0F,0x03,0xC0,0xF8,0xFC,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xEE,0xE6,0xE6,0xE2,0xE6,0xE6,0xE6,0xEF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFE,0xFC,0xF0,0x01,0x03,0x1F,0xFF,0xFF,0xFF,0xFC,0xC0,0x00,0x0E,0xDE,0xDE,0xDE,0xD8,0x00,0x00,0x0C,0x8C,0x8C,0x88,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x07,0x7F,0xFF,0xFF,0xFF,0xF0,0xC0,0x03,0x1F,0x3F,0x7F,0xFF,0xFF,0xFB,0x33,0x23,0xA3,0xA3,0xA3,0xA3,0x23,0xF3,0xF3,0xF3,0xF3,0x73,0x33,0x03,0x80,0xC0,0xF8,0xFF,0xFF,0xFF,0x3F,0x03,0x40,0x60,0x73,0x73,0x73,0x13,0x00,0x00,0x30,0x33,0x33,0x03,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x03,0x0F,0x1F,0x3F,0x7F,0x7E,0xFC,0xF8,0xF0,0xF1,0xF1,0xE0,0xE0,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xE0,0xE1,0xF1,0xF0,0xF8,0xFC,0xFE,0x7E,0x3F,0x3F,0x8F,0xC7,0xC3,0xC0,0x4C,0x0E,0x0E,0x0E,0x86,0x00,0x40,0x00,0x0C,0x0E,0x06,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x01,0x01,0x01,0x03,0x3F,0x3F,0x3F,0x3F,0x01,0x01,0x01,0x3D,0x3C,0x3C,0x3C,0x18,0x01,0x01,0x39,0x38,0x38,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,};

//-----------------------------------------------------------------------// UNIONs//-----------------------------------------------------------------------

typedef union LONG { // byte-addressable LONGlong l;unsigned char b[4];

} LONG;

LONG temp_LONG_1;

float napon;float constante = 858993;

//-----------------------------------------------------------------------// 16-bit SFR Definitions for 'F35x//-----------------------------------------------------------------------

sfr16 ADC0DEC = 0x9a;

//-----------------------------------------------------------------------//bit SFR Definitions for 'F35x//-----------------------------------------------------------------------

sbit P0_0 = 0x80;sbit P0_1 = 0x81;sbit P1_5 = 0x95;

#define SRIN P0_0

//-----------------------------------------------------------------------// Global CONSTANTS//-----------------------------------------------------------------------

#define SYSCLK 49000000 // SYSCLK frequency (Hz)#define BAUDRATE 115200 // UART0 Baudrate (bps)#define MDCLK 2457600 // Modulator Clock (Hz)#define OWR 10// desired Output Word Rate in Hz#define LED0 P1_5#define SW1P0_1 // taster

//-----------------------------------------------------------------------// Function PROTOTYPES//-----------------------------------------------------------------------void SYSCLK_Init (void);void SYSCLK_Init_LCD (void);void PORT_Init (void);void ADC0_Init (void);void IDA0_Init (void);void UART0_Init (void);

/***************************************************/// Deklaracija funkcija/***************************************************/void Init_Interrupt(void);void Go_To_Sleep (void);void Delay_LCD(void);//void Konv_bin_to_dec(unsigned int);

/****************************************************/// Za Nokia 3310

void spisend(unsigned char);void wrdata(unsigned char);void wrcmd(unsigned char);void pixelxy(unsigned char, unsigned char);void cursorxy(unsigned char, unsigned char);void clearram(void);void initlcd(void);void putstr (unsigned char*);void putchar_LCD(unsigned char);

/***************************************************/

//****************************** START MAIN******************************

void main (void){unsigned i;

// disable watchdog timerPCA0MD &= ~0x40; // WDTE = 0 (clear watchdog timer

// enable)SYSCLK_Init(); // Initialize system clock to 49 MHzPORT_Init(); // Initialize crossbar and GPIOLED0 = 1;ADC0_Init(); // Initialize ADC0UART0_Init(); // Initialize UART0EA = 1; // enable global interrupts

/***************************************/// Deo programa vezan za LCD Nokia 3310///***************************************/

Label1:

initlcd();

//Bring Cursor to Line 1, character 1cursorxy(1,1);

//Print string to LCDputstr("Faculty of Electronic Engineering Welcome! ");Delay_LCD ();//Bring pointer to 0,0 pixel position

initlcd();

pixelxy(0,0); //crta logo elektronskog:

for(i=0;i

temp_LONG_1.l = ADC0H;temp_LONG_1.l = temp_LONG_1.l

//***********************************************************************//********************************* FUNCTIONS****************************//***********************************************************************

//-----------------------------------------------------------------------// SYSCLK_Init//-----------------------------------------------------------------------//// This routine initializes the system clock to use the internal 24.5MHz// oscillator as its clock source, with x 2 multiply for// 49 MHz operation. Also enables missing clock detector reset.//void SYSCLK_Init (void){unsigned i;OSCICN = 0x80; // enable intoscCLKSEL = 0x00; // select intosc as sysclk source

// INTOSC configure

OSCICN = 0x83;

// PLL configure

CLKMUL = 0x00; // Reset Clock MultiplierCLKMUL &= ~0x03; // select INTOSC / 2 as PLL sourceCLKMUL |= 0x80; // Enable 4x Multipler (MULEN = 1)for (i = 0; i < 125; i++); // Delay for at least 5usCLKMUL |= 0xC0; // Initialize Multiplierwhile (!(CLKMUL & 0x20)); // Poll for Multiply Ready

// SYSCLK configure

VDM0CN = 0x80; // enable VDD monitorRSTSRC = 0x06; // enable missing clock detector

// and VDD monitor reset sources

CLKSEL = 0x02; // select PLL as clock source}

//-----------------------------------------------------------------------//-----------------------------------------------------------------------// PORT_Init//-----------------------------------------------------------------------//// Configure the Crossbar and GPIO ports.//void PORT_Init (void){

P1MDOUT = 0x1F;XBR0 = 0x01; // UART0 SelectedXBR1 = 0x40; // Enable crossbar and weak pull-upsP0MDOUT |= 0xD0; // TX, LEDs = Push-pull

}

//-----------------------------------------------------------------------// ADC0_Init extVREF Bipolar AIN0.1-AIN0.0//-----------------------------------------------------------------------//// This function initializes the ADC to measure across AIN0.1 and AIN0.0// on the Target Board (Differential measurements, Bipolar codes)//

void ADC0_Init (void){unsigned ADC0_decimation;REF0CN |= 0x01; // (enable if using internal vref)//ADC0CN = 0x17; // Bipolar output codes, GAIN=1BILO JE 17 ZBOG BIPOLARNOG KOD NAS UNIOLARNI//KOMENTAR ADC0CN = 0x17; ZA 128//ADC0CN = 0x15; ZA 32//ADC0CN NEMA UPISA 1 GAIN

//ADC0CN = 0x15;

ADC0CF = 0x00; // interrupts upon SINC3 filter output

// and uses internal VREF// Generate MDCLK for modulator.// Ideally MDCLK = 2.4576

ADC0CLK = (SYSCLK/MDCLK)-1;

// program decimation rate for desired OWR

ADC0_decimation = (unsigned long) SYSCLK/ (unsigned long) OWR /(unsigned long) (ADC0CLK+1)/(unsigned long)128;ADC0_decimation--;ADC0DEC = ADC0_decimation;ADC0BUF = 0x00; // Turn off Input Buffers// Select Mux inputsADC0MUX = 0x18; // Input pin selection://MAGNETNI O KANAL

//ADC0MUX = 0x67;//Goran VAGA

// Setup for differential measurements// AIN+ => AIN0.6// AIN- => AIN0.7

ADC0MD = 0x80; // Enable the ADC0 (IDLE Mode)}//-----------------------------------------------------------------------// UART0_Init//-----------------------------------------------------------------------//// Configure the UART0 using Timer1, for and 8-N-1.//void UART0_Init (void){SCON0 = 0x10; // 8-bit variable bit rate// level of STOP bit is ignored// RX enabled

// ninth bits are zeros// clear RI0 and TI0 bitsif (SYSCLK/BAUDRATE/2/256 < 1) {TH1 = -(SYSCLK/BAUDRATE/2);CKCON |= 0x08; // T1M = 1; SCA1:0 = xx} else if (SYSCLK/BAUDRATE/2/256 < 4) {TH1 = -(SYSCLK/BAUDRATE/2/4);CKCON &= ~0x0B; // T1M = 0; SCA1:0 = 01CKCON |= 0x01;} else if (SYSCLK/BAUDRATE/2/256 < 12) {TH1 = -(SYSCLK/BAUDRATE/2/12);CKCON &= ~0x0B; // T1M = 0; SCA1:0 = 00} else {TH1 = -(SYSCLK/BAUDRATE/2/48);CKCON &= ~0x0B; // T1M = 0; SCA1:0 = 10CKCON |= 0x02;}TL1 = TH1; // init Timer1TMOD &= ~0xf0; // TMOD: timer 1 in 8-bit autoreloadTMOD |= 0x20;TR1 = 1; // START Timer1TI0 = 1; // Indicate TX0 ready}

Raspored pinovaIzgled pakovanjaDefinicija PCB blokaDizajn matrice i pasta za lemljenjeOdabir i postavljanjeReflou i prepravljanjeBlok emaOsnovni princip rada ureajaTraka pomerajaSet/reset trakaASICDrajver set/reset trakePojaavai

Mehanika specifikacijaSpecifikacija elektrinog interfejsa:FastLCD za crtanje bitmapiranih slikaGeneralni opis kontrolera LCD-aPrimeneFunkcionalni opisOscilatorAdresni brojaDDRAM RAM prikaznih podatakaVremenski generatorAdresni broja prikazaDrajveri redova i kolona LCD-a

Documents

Definicija sistema za akviziciju podataka