Как использовать digital-to

Все мы знаем, что микроконтроллеры работают только с цифровыми значениями, но в реальном мире нам приходится иметь дело с аналоговыми сигналами. Вот почему АЦП (аналого-цифровые преобразователи) предназначены для преобразования реальных аналоговых значений в цифровую форму, чтобы микроконтроллеры могли обрабатывать сигналы. Но что, если нам нужны аналоговые сигналы из цифровых значений, так что здесь идет ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь).

Простым примером цифро-аналогового преобразователя является запись песни в студии, где певец-исполнитель использует микрофон и поет песню. Эти аналоговые звуковые волны преобразуются в цифровую форму, а затем сохраняются в файле цифрового формата, и когда песня воспроизводится с использованием сохраненного цифрового файла, эти цифровые значения преобразуются в аналоговые сигналы для вывода на динамик. Итак, в этой системе используется ЦАП.

ЦАП можно использовать во многих приложениях, таких как управление двигателем, регулировка яркости светодиодных индикаторов, аудиоусилитель, видеокодеры, системы сбора данных и т. Д.

Мы уже подключили модуль ЦАП MCP4725 к Arduino. Сегодня мы будем использовать ту же микросхему ЦАП MCP4725 для разработки цифро-аналогового преобразователя с использованием микроконтроллера STM32F103C8.

Необходимые компоненты

• STM32F103C8
• Микросхема ЦАП MCP4725
• Потенциометр 10k
• ЖК-дисплей 16x2
• Макетная плата
• Подключение проводов

Модуль ЦАП MCP4725 (цифро-аналоговый преобразователь)

MCP4725 IC - это 12-разрядный модуль цифро-аналогового преобразователя, который используется для генерации выходных аналоговых напряжений от (0 до 5 В) и управляется с помощью связи I2C. Он также имеет встроенную энергонезависимую память EEPROM.

Эта ИС имеет 12-битное разрешение. Это означает, что мы используем (от 0 до 4096) в качестве входных данных для обеспечения выходного напряжения относительно опорного напряжения. Максимальное опорное напряжение 5В.

Формула для расчета выходного напряжения

O / P напряжение = (Опорное напряжение / разрешение) х цифровое значение

Для примера, если мы используем 5V в качестве опорного напряжения и давайте предположим, что цифровое значение 2048. Таким образом, для вычисления выходного сигнала ЦАП.

Напряжение O / P = (5/4096) x 2048 = 2,5 В

Распиновка MCP4725

Ниже представлено изображение MCP4725 с четко обозначенными именами контактов.

Штифты MCP4725	Использовать
ИЗ	Выходы Аналоговое напряжение
GND	GND для выхода
SCL	Линия последовательных часов I2C
ПДД	Линия последовательных данных I2C
VCC	Ввод опорного напряжения 5В или 3.3В
GND	GND для входа

Связь I2C в MCP4725

Эта ИС ЦАП может быть сопряжена с любым микроконтроллером с использованием связи I2C. Для связи I2C требуются только двухпроводные SCL и SDA. По умолчанию адрес I2C для MCP4725 - 0x60. Перейдите по ссылке, чтобы узнать больше о связи I2C в STM32F103C8.

Контакты I2C в STM32F103C8:

SDA: PB7 или PB9, PB11.

SCL: PB6 или PB8, PB10.

Принципиальная схема и объяснение

Соединения между STM32F103C8 и ЖК-дисплеем 16x2

ЖК-вывод Нет	Имя вывода ЖК-дисплея	Имя контакта STM32
1	Земля (Gnd)	Земля (G)
2	VCC	5В
3	VEE	Пин от центра потенциометра для контраста
4	Выбрать регистр (RS)	PB11
5	Чтение / запись (RW)	Земля (G)
6	Включить (EN)	PB10
7	Бит данных 0 (DB0)	Нет соединения (NC)
8	Бит данных 1 (DB1)	Нет соединения (NC)
9	Бит данных 2 (DB2)	Нет соединения (NC)
10	Бит данных 3 (DB3)	Нет соединения (NC)
11	Бит данных 4 (DB4)	PB0
12	Бит данных 5 (DB5)	PB1
13	Бит данных 6 (DB6)	PC13
14	Бит данных 7 (DB7)	PC14
15	Светодиод Положительный	5В
16	Светодиод отрицательный	Земля (G)

Связь между ИС ЦАП MCP4725 и STM32F103C8

MCP4725	STM32F103C8	Мультиметр
ПДД	PB7	NC
SCL	PB6	NC
ИЗ	PA1	Положительный зонд
GND	GND	Отрицательный зонд
VCC	3,3 В	NC

Также подключен потенциометр, центральный контакт которого подключен к аналоговому входу PA1 (ADC) STM32F10C8, левый контакт подключен к GND, а крайний правый контакт подключен к 3,3 В STM32F103C8.

В этом руководстве мы подключим микросхему ЦАП MCP4725 к STM32 и будем использовать потенциометр 10k для передачи аналогового входного значения на вывод PA0 АЦП STM32. А затем используйте АЦП для преобразования аналогового значения в цифровую форму. После этого отправьте эти цифровые значения на MCP4725 по шине I2C. Затем преобразуйте эти цифровые значения в аналоговые, используя ЦАП MCP4725 IC, а затем используйте другой вывод АЦП PA1 STM32 для проверки аналогового выхода MCP4725 с вывода OUT. Наконец, отобразите значения АЦП и ЦАП с напряжениями на ЖК-дисплее 16x2.

Программирование STM32F103C8 для цифро-аналогового преобразования

Программист FTDI теперь не требуется для загрузки кода в STM32F103C8. Просто подключите его к ПК через USB-порт STM32 и начните программировать с помощью ARDUINO IDE. Посетите эту ссылку, чтобы узнать больше о программировании вашего STM32 в Arduino IDE. Полная программа для этого руководства по ЦАП STM32 приведена в конце.

Сначала включите библиотеку для I2C и LCD, используя библиотеки wire.h, SoftWire.h и liquidcrystal.h. Узнайте больше о I2C в микроконтроллере STM32 здесь.

#включают #включают #включают

Затем определите и инициализируйте выводы ЖК-дисплея в соответствии с выводами ЖК-дисплея, подключенными к STM32F103C8.

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

Затем определите I2C-адрес ИС ЦАП MCP4725. Адрес I2C ЦАП MCP4725 по умолчанию: 0x60.

#define MCP4725 0x60

В настройке void ()

Сначала начните связь I2C на выводах PB7 (SDA) и PB6 (SCL) STM32F103C8.

Wire.begin (); // Начинает связь по I2C

Затем установите ЖК-дисплей в режим 16x2 и отобразите приветственное сообщение.

lcd.begin (16,2); lcd.print ("ДАЙДЖЕСТ ЦЕПИ"); задержка (1000); lcd.clear (); lcd.setCursor (0,0); lcd.print ("STM32F103C8"); lcd.setCursor (0,1); lcd.print («ЦАП с MCP4725»); задержка (2000); lcd.clear ();

В пустом цикле ()

1. Сначала в буфер поместите значение контрольного байта (0b01000000).

(010 - устанавливает MCP4725 в режим записи) buffer = 0b01000000;

2. Следующий оператор считывает аналоговое значение с вывода PA0 и преобразует его в цифровое значение в диапазоне от 0 до 4096, поскольку АЦП имеет 12-битное разрешение, и сохраняет его в переменной adc .

adc = analogRead (PA0);

3. Это следующее утверждение представляет собой формулу, используемую для расчета напряжения на основе входного значения АЦП (от 0 до 4096) с опорным напряжением 3,3 В.

float ipvolt = (3.3 / 4096.0) * adc;

4. Поместите значения старших битов в буфер, сдвинув 4 бита вправо в переменной ADC, и значения младших битов в буфер, сдвинув 4 бита влево в переменной ADC .

буфер = adc >> 4; буфер = adc << 4;

5. Следующий оператор считывает аналоговое значение с вывода PA1 АЦП модуля STM32, который является выходом ЦАП (вывод OUTPUT ИС ЦАП MCP4725). Этот вывод также можно подключить к мультиметру для проверки выходного напряжения.

беззнаковое int analogread = analogRead (PA1);

6. Далее значение напряжения из переменной analogread вычисляется по формуле со следующим утверждением.

float opvolt = (3.3 / 4096.0) * analogread;

7. В том же цикле void () есть несколько других операторов, которые описаны ниже.

Начинает передачу с MCP4725:

Wire.beginTransmission (MCP4725);

Отправляет управляющий байт в I2C

Wire.write (буфер);

Отправляет MSB в I2C

Wire.write (буфер);

Посылает LSB в I2C

Wire.write (буфер);

Завершает передачу

Wire.endTransmission ();

Теперь отобразите эти результаты на ЖК-дисплее 16x2 с помощью lcd.print ().

lcd.setCursor (0,0); lcd.print ("IP:"); lcd.print (АЦП); lcd.setCursor (10,0); lcd.print ("V:"); lcd.print (ipvolt); lcd.setCursor (0,1); lcd.print ("D OP:"); lcd.print (аналоговое чтение); lcd.setCursor (10,1); lcd.print ("V:"); lcd.print (опвольт); задержка (500); lcd.clear ();

Тестирование ЦАП с STM32

Когда мы изменяем значение входного АЦП и напряжение, вращая потенциометр, значение и напряжение выходного ЦАП также изменяются. Здесь входные значения отображаются в первой строке, а выходные значения - во второй строке ЖК-дисплея. К выходному выводу MCP4725 также подключен мультиметр для проверки аналогового напряжения.

Полный код с демонстрационным видео приведен ниже.