|
|
| แถว 1: |
แถว 1: |
| − | == สัญญาณแอนะล็อกและการบันทึกค่า ==
| + | Never would have thunk I would find this so indipsnesalbe. |
| − | [[Image:analog-signal.png|150px|thumb|ตัวอย่างสัญญาณแอนะล็อก]]
| |
| − | ข้อมูลที่อ่านจากสภาพแวดล้อมบ่อยครั้งมักจะอยู่ในรูปข้อมูลต่อเนื่อง (continuous data) หรือข้อมูลแอนะล็อก (analog data) ตัวอย่างข้อมูลลักษณะนี้ในชีวิตประจำวันได้แค่อุณหภูมิ ความสว่างของห้อง ความเร็วรถยนต์ น้ำหนัก ส่วนสูง ฯลฯ เมื่อข้อมูลนี้ถูกเปลี่ยนให้เป็นรูปสัญญาณ (เช่นแรงดันไฟฟ้า) เพื่อให้สามารถอ่านและประมวลผลได้โดยวงจรอิเล็คทรอนิคส์หรือไมโครคอนโทรลเลอร์ จะถูกเรียกว่าเป็น [http://en.wikipedia.org/wiki/Analog_signal สัญญาณแอนะล็อก (analog signal)] ดังแสดงในรูปด้านข้าง
| |
| − | <br style="clear: both"/>
| |
| − | | |
| − | [[Image:2-level.png|150px|thumb|การบันทึกข้อมูลแบบดิจิทัล 2 ระดับ (1 บิต)]]
| |
| − | อย่างไรก็ตาม หากเรานำเอาสัญญาณเหล่านี้ป้อนให้กับขาดิจิทัลอินพุทของไมโครคอนโทรลเลอร์ ตัวสัญญาณจะถูกตีความเป็นสองระดับ คือลอจิก 0 หรือ 1 เท่านั้น นั่นหมายถึงถ้าสัญญาณมีค่าแรงดันสูงกว่าค่าหนึ่ง ไมโครคอนโทรลเลอร์จะตีความอินพุทเป็นลอจิก 1 และหากสัญญาณมีแรงดันต่ำกว่านั้นก็จะถูกตีความเป็นลอจิก 0 ดังแสดงในตัวอย่าง
| |
| − | <br style="clear: both"/>
| |
| − | | |
| − | [[Image:1024-level.png|150px|thumb|การบันทึกข้อมูลแบบดิจิทัล 1024 ระดับ (10 บิต)]]
| |
| − | จะเห็นว่าการตีความสัญญาณแอนะล็อกด้วยดิจิทัลลอจิกเพียงสองระดับนั้นทำให้การอ่านค่าสัญญาณมีความหยาบมาก แต่หากเราใช้ขนาดของข้อมูลที่มากกว่า 1 บิตระดับของการตีความก็จะมากขึ้นตามไปด้วยเป็นทวีคูณ ตัวอย่างที่เห็นในรูปเป็นการตีความสัญญาณแอนะล็อกด้วยข้อมูลดิจิทัลขนาด 10 บิต (1024 ระดับ)
| |
| − | <br style="clear: both"/>
| |
| − | | |
| − | ไมโครคอนโทรลเลอร์ส่วนใหญ่มักมีวงจรแปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็นดิจิทัลอยู่ภายในตัวเรียบร้อยแล้ว ไมโครคอนโทรลเลอร์ ATMega168 ที่เราใช้ก็เช่นกัน ภายในชิปจะมีวงจรแปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็นข้อมูลดิจิทัลขนาด 10 บิตที่เขียนโปรแกรมเรียกใช้งานได้ทันที
| |
| − | | |
| − | == วงจรแปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็นดิจิทัล 10 บิตของ ATMega168 ==
| |
| − | ไมโครคอนโทรลเลอร์เบอร์ ATMega168 รุ่นที่เป็นขา DIP 28 ขานั้นสามารถประมวลผลอินพุทที่เป็นสัญญาณแอนะล็อกผ่านทางขา ADC0 ถึง ADC5 (ซึ่งคือขา PC0 ถึง PC5) เท่านั้น กระบวนการทำงานของการแปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็นข้อมูลดิจิทัลเป็นดังรูปด้านล่าง
| |
| − | | |
| − | [[Image:adc-block.png|center|500px]]
| |
| − | | |
| − | ภายในชิป ATMega168 นั้นจะมีมอดูลแปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็นดิจิทัลเพียงแค่ชุดเดียว ดังนั้นกระบวนการเรียกใช้งานจึงมีขั้นตอนดังนี้
| |
| − | # กำหนดค่าให้กับมัลติเพล็กเซอร์ในชิปว่าต้องการดึงสัญญาณอินพุทจากขาใด (ADC0..ADC5) มาป้อนเข้ากับวงจรแปลงสัญญาณฯ ค่าดังกล่าวต้องถูกเซ็ตให้กับบิต 3..0 ของรีจีสเตอร์ ADMUX
| |
| − | # สั่งเปิดการใช้งานวงจรแปลงสัญญาณฯ โดยส่งลอจิก 1 ไปที่บิต ADEN (ADC Enable - บิต 7) ของรีจีสเตอร์ ADCSRA
| |
| − | # สั่งให้วงจรแปลงสัญญาณฯ เริ่มกระบวนการแปลง โดยส่งลอจิก 1 ไปที่บิต ADSC (ADC Start Conversion - บิต 6) ของรีจีสเตอร์ ADCSRA
| |
| − | # รอจนกระทั่งบิต ADSC มีค่าเป็นลอจิกศูนย์ นั่นหมายถึงกระบวนการแปลงได้เสร็จสิ้นแล้ว
| |
| − | # ผลลัพธ์ของการแปลงจะถูกเก็บไว้ในรีจีสเตอร์ ADCL (8 บิตต่ำ) และ ADCH (8 บิตสูง)
| |
| − | | |
| − | ค่าที่ได้จากการแปลงจะเป็นตามสูตร
| |
| − | :<math>ADC = \frac{V_{IN} \cdot 1024}{V_{REF}}</math>
| |
| − | โดย <math>V_{IN}</math> คือแรงดันที่ขาแอนะล็อกอินพุทที่ถูกเลือก ส่วน <math>V_{REF}</math> คือแรงดันอ้างอิง ซึ่งเราสามารถเลือกแหล่งแรงดันได้โดยการตั้งค่าที่บิต 6 และ 7 ของรีจีสเตอร์ ADMUX ตัวอย่างฟังก์ชันด้านล่างมีการตั้งแหล่งแรงดันอ้างอิงให้เป็นแรงดันที่ขา AREF ซึ่งต่อเข้ากับ VCC จึงมีแรงดันเท่ากับ 5 โวลท์
| |
| − | | |
| − | == ฟังก์ชันอ่านสัญญาณแอนะล็อก ==
| |
| − | เพื่อความสะดวก เราจะสร้างฟังก์ชัน <code>read_adc</code> ขึ้นมาจากกระบวนการข้างต้น ฟังก์ชันนี้รับพารามิเตอร์เป็นหมายเลขขาของพอร์ท C จากนั้นจึงคืนค่าสัญญาณแอนะล็อกที่อ่านได้และแปลงเป็นข้อมูลดิจิทัล 10 บิตเรียบร้อยแล้วกลับออกมา
| |
| − | | |
| − | ฟังก์ชันนี้ถือว่าพารามิเตอร์ <code>channel</code> มีค่าไม่เกิน 4 บิต (0-15) จึงนำไป or เข้ากับรีจีสเตอร์ ADMUX โดยตรง หากมีการส่งค่ามาใน <code>channel</code> มากกว่านี้อาจมีผลกระทบกับบิตอื่น ๆ ของรีจีสเตอร์ ADMUX ซึ่งทำให้กระบวนการทำงานของวงจรแปลงสัญญาณแอนะล็อกผิดพลาดไปได้
| |
| − | | |
| − | uint16_t read_adc(uint8_t channel)
| |
| − | {
| |
| − | ADMUX = 0b01000000; // เลือกใช้แรงดันอ้างอิงจากขา AREF
| |
| − | ADMUX |= channel; // ตั้ง MUX ให้ชี้ไปยัง channel
| |
| − | ADCSRA = 0b11000110;
| |
| − | // || -+-
| |
| − | // || |
| |
| − | // || +-> ปรับคล็อกของ ADC ให้เป็น 1/64 ของคล็อกระบบ
| |
| − | // |+->เริ่มแปลงค่าแอนะล็อกเป็นดิจิทัล (บิต ADSC)
| |
| − | // |
| |
| − | // +-> Enable ADC (บิต ADEN)
| |
| − |
| |
| − | while ((ADCSRA & (1<<ADSC))) // รอจนบิต ADSC (บิต 6) กลายเป็น 0
| |
| − | ;
| |
| − | return ADCL + ADCH*256; // ผลลัพธ์ถูกเก็บอยู่ในรีจีสเตอร์ ADCL และ ADCH
| |
| − | }
| |
| − | | |
| − | == บทความที่เกี่ยวข้อง ==
| |
| − | * [[การบัดกรีแผงวงจรไมโครคอนโทรลเลอร์ ]]
| |
| − | * [[การพัฒนาเฟิร์มแวร์สำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์]]
| |
| − | * [[แผงวงจรพ่วง (Peripheral Board)]]
| |
