Aula AD

Conversão Analógico Digital

1)INTRODUÇÃO:

●

Método pelo o qual um sinal analógico qualquer é convertido em uma “palavra binária”,

possibilitando o seu armazenamento.

●

O sinal digitalizado possui amostras do sinal analógico que são quantizadas e

codificadas, sendo transformadas em uma quantidade fixa de bits.

●

Todo conversor que transforma um sinal analógico em digital (AD), utiliza 3 etapas

durante a conversão:

I. Amostragem

II. Quantização

III.Codificação

Transdutor

PIC

AD

I. AMOSTRAGEM:

●

Os valores do sinal analógico (tensão) são retidos (amostras) por períodos de tempo.

A periodicidade com que essas amostras são retidas é denominado de período de

amostragem.

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II. QUANTIZAÇÃO:

●

Consiste em transformar as amostras coletadas em valores pré-determinados e

conhecidos pelo sistema A/D.

●

Esses valores são expressados em níveis de tensão de acordo com a faixa de coleta e

quantidade de bits do A/D.

●

Quantidade de níveis = 2

→ N = Quantidade de bits do A/D

No PIC18F: A/D's de 10 bits de resolução

●

2

= 1024 níveis.

●

Logo, o valor de cada nível depende do valor de excursão do sinal analógico.

Se o sinal excursionar de 0 até 5 volts → 5 / (1023) = 4,88 mVolts.

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0 volts

5 volts

II. QUANTIZAÇÃO:

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II. QUANTIZAÇÃO:

- 5 volts

5 volts

- 1 volts

1 volts

10 volts

●

10 / 1023 = 9,77 mVolts por nível

●

2 volts

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5 volts

0 volts

II. QUANTIZAÇÃO:

4,1 volts

4,5 volts 3,9 volts

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5 volts

0 volts

II. QUANTIZAÇÃO:

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5 volts

0 volts

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III.CODIFICAÇÃO:

●

Última etapa de uma conversão de analógico para digital.

●

Cada nível quantizado recebe um palavra binária de N bits, de acordo com a

quantidade de bits do conversor A/D → PIC18F = 10 bits.

●

O menor nível de tensão do sinal quantizado, recebe a palavra binária 000000, ou seja,

o menor valor binário possível.

●

O maior nível de tensão do sinal quantizado, recebe o maior valor binário possível, ou

seja, 11111.

●

Assim que o sinal é codificado, tem-se a transformação do sinal analógico em sinal

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III.CODIFICAÇÃO

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2)DIAGRAMA EM BLOCOS

AMOSTRADOR QUANTIZADOR CODIFICADOR

TRANSDUTOR Pressão 11101100 11100011 01110111 11111000

A/D → PIC18F

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3) CARACTERÍSTICAS DO AD DO PIC18F4550

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3) CARACTERÍSTICAS DO AD DO PIC18F4550

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4) CONFIGURAÇÃO DO A/D – Sem Interrupção

I. A configuração do A/D do PIC é feita por meio de 3 Registradores:

ADCON0

ADCON1

ADCON2

I. Ligar o A/D do PIC – Linha de código

II. Configurar os Pinos e tensões de referência – Quais pinos serão analógicos

III. Selecionar o canal Analógico a ser usado (AN1, AN2, …..., AN12)

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4) CONFIGURAÇÃO DO A/D - REGISTRADORES

ADON GO CHS0 CHS1 CHS2 CHS3 7 6 5 4 3 2 1 0 ADCON0

ADON: Controle do A/D

1 – Conversor A/D Habilitado 0 – Conversor A/D Desabilitado

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4) CONFIGURAÇÃO DO A\D - REGISTRADORES

PCFG0 PCFG1 PCFG2 PCFG3 VCFG0 VCFG1 7 6 5 4 3 2 1 0 ADCON1

VCFG1: Configuração da Tensão de Referência (VREF -) 1 – VREF- (AN2)

0 – GND

VCFG0: Configuração da Tensão de Referência (VREF +) 1 – VREF+ (AN3)

0 – VDD

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PCFG3::

PCFG0 AN12 AN11 AN10 AN9 AN8 AN7 AN6 AN5 AN4 AN3 AN2 AN1 AN0

0000 A A A A A A A A A A A A A 0001 A A A A A A A A A A A A A 0010 A A A A A A A A A A A A A 0011 D A A A A A A A A A A A A 0100 D D A A A A A A A A A A A 0101 D D D A A A A A A A A A A 0110 D D D D A A A A A A A A A 0111 D D D D D A A A A A A A A 1000 D D D D D D A A A A A A A 1001 D D D D D D D A A A A A A 1010 D D D D D D D D A A A A A 1011 D D D D D D D D D A A A A 1100 D D D D D D D D D D A A A 1101 D D D D D D D D D D D A A 1110 D D D D D D D D D D D D A

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4) CONFIGURAÇÃO DO A/D - REGISTRADORES

ADON GO CHS0 CHS1 CHS2 CHS3 7 6 5 4 3 2 1 0 ADCON0

GO: Indicador de Conversão

1 – Realizando Conversão A/D 0 – Conversão A/D livre

CHS3 :: CHS0: Seletores de Canais

0000 = Canal AN0 Selecionado 0001 = Canal AN1 Selecionado 0010 = Canal AN2 Selecionado 0011 = Canal AN3 Selecionado 0100 = Canal AN4 Selecionado 0101 = Canal AN5 Selecionado 0110 = Canal AN6 Selecionado 0111 = Canal AN7 Selecionado 1000 = Canal AN8 Selecionado 1001 = Canal AN9 Selecionado 1010 = Canal AN10 Selecionado

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4) CONFIGURAÇÃO DO A/D - REGISTRADORES

ADCS0 ADCS1 ADCS2 ACQT0 ACQT1 ACQT2 -ADFM 7 6 5 4 3 2 1 0 ADCON2

ACQT0::ACQT2: Tempo de Amostra do Sinal ADFM: A/D result Format

000 – 0 TAD 1 – Justificado a Direita – 8bits no ADRESL

001 – 2 TAD 0 – Justificado a Esquerda – 8 bits no ADRESH

010 – 4 TAD 011 – 6 TAD 100 – 8 TAD 101 – 12 TAD 110 – 16 TAD 111 – 20 TAD

ADCS2 :: ADCS0: Determina o Valor de TAD

AD Source Clock (TAD)

Operation ADCS2:ADCS0 Maximum FOSC

2 Tosc 000 2.5 MHz

4 Tosc 100 5 MHz

8 Tosc 001 10 MHz

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4) CONFIGURAÇÃO DO A/D – CÓDIGO EM C DE CONFIGURAÇÃO

void main ( ) { //Início

int resultado_conversão; //Variável de 16 bits

DDRAbits.RA0 = 1; //Pino A0 como entrada - AN0

ADCON0bits.ADON = 1; //Habilita o conversor A/D ADCON0bits.CHS0 = 0;

//---ADCON0bits.CHS1 = 0; // SELECIONA O CANAL

ADCON0bits.CHS2 = 0; // AN0

ADCON0bits.CHS3 = 0; //---ADCON1bits.VCFG0=0; //REFERENCIA DE Vss ADCON1bits.VCFG1=0; //REFERENCIA DE Vdd

ADCON1bits.PCFG0=0; //---ADCON1bits.PCFG1=1; //----CANAL AN0 como analógico----ADCON1bits.PCFG2=1; //----Demais Canais como Digitais---ADCON1bits.PCFG3=1; //---ADCON2bits.ADFM=1; //Resultado Justificado á Direita ADCON2bits.ACQT0=0; //---ADCON2bits.ACQT1=0; // TAD = 0x

ADCON2bits.ACQT2=0; //---ADCON2bits.ADCS0=1;

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4) LEITURA DO A/D – CÓDIGO EM C

void main ( ) { //Início

int resultado_conversão; //Variável de 16 bits DDRAbits.RA0 = 1; //Pino A0 como entrada ADCON0bits.ADON = 1; //Habilita o conversor A/D

PIE1bits.ADIE = 0; //Desliga a Interrupção por conversão A/D ADCON0bits.CHS0 = 0;

//---ADCON0bits.CHS1 = 0; // SELECIONA O CANAL

ADCON0bits.CHS2 = 0; // AN0

ADCON0bits.CHS3 = 0;

//---ADCON1 = 0b00001110; //REFERENCIA DE Vss e VDD e o CANAL AN0 como analógico ADCON2 = 0b10000101; //FOSC / 16

//TAD = 0x

//ADFM = Resultado Justificado á Direita

ADCON0bits.GO = 1; //Inicializa a Conversão

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4) LEITURA DO A/D – CÁLCULO DE CONVERSÃO

● A Variável de aquisição precisa ser de 16 bits, porque:

0 0 0 0 0 0

0 1 1 0 0 1 0 0 1

ADRESH

ADRESL

0

7

0

7

Int resultado_conversao

0 0 0 0 0 0

0 1

0 0 0 0 0 0

0 1 1 0 0 1 0 0 1

Resultado = 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1

2

₂

₂

₂

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4) LEITURA DO A/D – CÁLCULO DE CONVERSÃO

Níveis de Tensão

Representação Binária

Representação Decimal

0 v

0000000000

0

4,88 mVolts

0000000001

1

9,76 mVolts

0000000010

2

14,64 mVolts

0000000011

3

…...

…...

…...

5 volts

1111111111

1023

1023 – 5 volts

402 – x volts

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4) LEITURA DO A/D – CÓDIGO EM C COM CÁLCULO DE CONVERSÃO

void main ( ) { //Início

int resultado_conversão; //Variável de 16 bits

float x;

DDRAbits.RA0 = 1; //Pino A0 como entrada ADCON0bits.ADON = 1; //Habilita o conversor A/D

PIE1bits.ADIE = 0; //Desliga a Interrupção por conversão A/D ADCON0bits.CHS0 = 0;

//---ADCON0bits.CHS1 = 0; // SELECIONA O CANAL

ADCON0bits.CHS2 = 0; // AN0

ADCON0bits.CHS3 = 0;

//---ADCON1 = 0b00001110; //REFERENCIA DE Vss e VDD e o CANAL AN0 como analógico ADCON2 = 0b10111101; //FOSC / 16

//TAD = 20x

//ADFM = Resultado Justificado á Direita ADCON0bits.GO = 1; //Inicializa a Conversão (16 us de aquisição)

while (ADCON0bits.GO == 1) ; //Programa Fica parado no WHLE até que o bit GO vá para 0 resultado_conversão = (ADRESH<<8) | (ADRESL) ; //FORMATO 1

resultado_conversão = ADRESH ; //FORMATO 2