В этой статье я рассмотрю 16-битный аналого-цифровой преобразователь ADS1115, который продается в Китае в виде модуля АЦП под платформу Arduino, хотя конечно не имеет отношения к ней. Отличительными характеристиками этого АЦП является низкое энергопотребление, всего 150 мкА в рабочем режиме, встроенный программируемый усилитель входного сигнала, программируемая частота дискретизации, режим пониженного энергопотребления, выходной компаратор.
На следующей картинке представлена схема модуля АЦП ADS1115, который был куплен здесь:
Всего в микросхеме имеется 4 входа (AIN0-AIN3), которые могут использоваться как два дифференциальных входа для измерения разности напряжения между входами, либо как 4 отдельных несимметричных входа, в этом случае напряжение измеряется между одним из входов и общим проводом. Необходимую комбинацию входов можно задавать с помощью встроенного мультиплексора, структура которого показана на картинке ниже:
Как видно на вход внутреннего АЦП (AINp, AINn) в один момент времени может подключаться только одна комбинация входов. Для дифференциального входа, в случае, когда AINp>AINn, напряжение считается положительным, если AINn>AINp, то напряжение отрицательное. При использовании несимметричного входа измерение напряжения производится относительно общего провода, в этом случае измеряется только положительное напряжение. Микросхема ADS1115 не предназначена для измерения отрицательного напряжение относительно общего провода, на входы можно подавать только положительное напряжение.
Встроенный усилитель дает возможность измерения малых напряжений, не ограничивая разрешение АЦП. В следующей таблице приведены коэффициенты усиления и пределы измеряемого напряжения:
| PGA | FS |
| 2/3 | ±6,144 В |
| 1 | ±4,096 В |
| 2 | ±2,048 В |
| 4 | ±1,024 В |
| 8 | ±0,512 В |
| 16 | ±0,256 В |
Напряжение питания АЦП должно быть больше или равно диапазону измерения, это касается коэффициентов 2/3 и 1, которые позволяют измерять значения вплоть до величины напряжения питания АЦП. Если напряжение питания меньше предела измерения, выходной код АЦП (результат преобразования) не достигнет максимального значения для выбранного предела измерения. Наибольший предел FS=6,144 В (для коэффициента 2/3) отражает полную шкалу АЦП ADS1115, но это не означает что можно подавать такое значение, напряжение подаваемое на вход АЦП не должно превышать VDD+0,3 В. В случае максимального напряжения питания (5,5 В) измеряемое напряжение не должно превышать 5,5 В+0,3 В=5,8 В.
В следующей таблице представлено соответствие выходного кода АЦП в зависимости от входного напряжения:
| Входной сигнал, Vin=AINp-AINn | Значение кода АЦП | Десятичное значение |
| ≥FS | 7FFFh | 32767 |
| +FS/(2 в 15 степени) | 0001h | 1 |
| 0 | 0 | 0 |
| -FS/(2 в 15 степени) | FFFFh | 65535 |
| ≤-FS | 8000h | 32768 |
При измерении напряжения на несимметричном входе используется только половина шкалы выходного кода (0-7FFFh), так как в этом случае измеряется только положительное напряжение.
Для передачи данных ADS1115 использует стандартный широко распространенный интерфейс I2C. В этом интерфейсе для связи с устройством необходимо передать его адрес, длина которого составляет 7 бит. Адрес микросхемы задается с помощью вывода ADDR, в следующей таблице приведены адреса в зависимости от того куда подключается вывод ADDR:
| Подключение вывода ADDR | Адрес микросхемы ADS1115 |
| GND | 1001000 |
| VDD | 1001001 |
| SDA | 1001010 |
| SCL | 1001011 |
На модуле этот вывод подключен к общему проводу через резистор, соответственно адрес будет равен значению 1001000.
ADS1115 поддерживает стандартную скорость передачи до 100 Кбит/сек (100 кГц), высокую скорость до 400 Кбит/сек (400 кГц), а также ультравысокую скорость до 3,4 Мбит/сек (3,4 МГц). Из даташита: для активации ультравысокой скорости необходимо после условия “Старт”, вместо адресного байта, отправить байт со значением 00001xxx, при этом АЦП не выдает подтверждение на этот байт, после чего происходит переключение на ультравысокую скорость, действие которой заканчивается после условия “Стоп”. Для работы на скоростях до 400 Кбит/сек ничего предпринимать не надо.
АЦП имеет всего 4 внутренних регистра, все регистры 16-ти битные, соответственно для каждой сессии записи/чтения по интерфейсу I2C передается 2 информационных байта (кроме байта адреса регистра). Описание регистров приведено ниже в таблице:
| Название | Описание | Адрес |
| Conversion register | Регистр хранения результата преобразования | 00000000 |
| Config register | Конфигурационный регистр | 00000001 |
| Lo_thresh register | Регистр уставки, минимальное значение | 00000010 |
| Hi_thresh register | Регистр уставки, максимальное значение | 00000011 |
С помощью конфигурационного регистра осуществляется управление АЦП, описание регистра приведено ниже в таблице:
| Бит | Название бита | Значение бита | Описание |
| 15 | OS Бит определяет состояние устройства Бит может быть записан только в режиме пониженного потребления |
Для записи | |
| 0 | Нет эффекта | ||
| 1 | Начать преобразование, для режима одиночного преобразования (пониженное потребление) | ||
| Для чтения | |||
| 0 | Выполняется преобразование | ||
| 1 | Преобразование закончено | ||
| 14-12 | MUX Настройка мультиплексора |
000 | AINp=AIN0 и AINn=AIN1 (умолч) |
| 001 | AINp=AIN0 и AINn=AIN3 | ||
| 010 | AINp=AIN1 и AINn=AIN3 | ||
| 011 | AINp=AIN2 и AINn=AIN3 | ||
| 100 | AINp=AIN0 и AINn=GND | ||
| 101 | AINp=AIN1 и AINn=GND | ||
| 110 | AINp=AIN2 и AINn=GND | ||
| 111 | AINp=AIN3 и AINn=GND | ||
| 11-9 | PGA Коэффициент усиления усилителя |
000 | FS=±6,144 В |
| 001 | FS=±4,096 В | ||
| 010 | FS=±2,048 В (умолч.) | ||
| 011 | FS=±1,024 В | ||
| 100 | FS=±0,512 В | ||
| 101 | FS =±0,256 В | ||
| 110 | FS =±0,256 В | ||
| 111 | FS =±0,256 В | ||
| 8 | MODE Режим работы |
0 | Непрерывное преобразование |
| 1 | Одиночное преобразование, режим пониженного потребления (умолч) | ||
| 7-5 | DR Частота дискретизации |
000 | 8 ГЦ |
| 001 | 16 ГЦ | ||
| 010 | 32 ГЦ | ||
| 011 | 64 ГЦ | ||
| 100 | 128 ГЦ (умолч) | ||
| 101 | 250 ГЦ | ||
| 110 | 475 ГЦ | ||
| 111 | 860 ГЦ | ||
| 4 | COMP_MODE Тип компаратора |
0 | Компаратор с гистерезисом (умолч) |
| 1 | Компаратор без гистерезиса | ||
| 3 | COMP_POL Полярность компаратора |
0 | Низкий активный уровень (умолч) |
| 1 | Высокий активный уровень | ||
| 2 | COMP_LAT Режим компаратора |
0 | Компаратор без “защелки” (умолч) |
| 1 | Компаратор с “защелкой” | ||
| 1-0 | COMP_QUE Управление компаратором |
00 | Установка сигнала на выходе после одного преобразования |
| 01 | Установка сигнала на выходе после двух преобразований | ||
| 10 | Установка сигнала на выходе после четырех преобразований | ||
| 11 | Компаратор выключен (умолч) |
АЦП может работать в 2-х режимах: непрерывное преобразование и одиночное. В случае одиночного преобразования, АЦП автоматически переходит в режим пониженного энергопотребления, после окончания преобразования.
Для запуска одиночного преобразования необходимо установить бит OS в 1 (бит может быть записан только в состоянии пониженного потребления). Этот же бит определяет статус преобразования, если бит равен 0, идет преобразование, 1 – преобразование закончено. Путем чтения конфигурационного регистра можно определить готовность результата преобразования.
Режим одиночного преобразования позволяет экономить энергию, например, вместо режима непрерывного преобразования с частотой дискретизации 8 Гц, можно установить максимальную частоту дискретизации 860 Гц, а со стороны управляющего устройства (микроконтроллера) запускать одиночные преобразования с частотой 8 Гц. Время преобразования АЦП для частоты дискретизации 860 Гц составит 1,2 мс, остальные 125-1,2=123,8 мс АЦП будет находиться в режиме пониженного энергопотребления, тем самым потребляя 1/100 часть энергии, от режима непрерывного преобразования.
ADS1115 имеет встроенный компаратор (вывод ALERT/RDY), который можно использовать в качестве оповещения для управляющего устройства (микроконтроллера). Компаратор используется совместно с двумя регистрами уставки (контролируемого параметра): Hi_thresh, Lo_thresh. В конфигурационном регистре можно настраивать тип компаратора (с гистерезисом и без него), активный логический уровень выхода компаратора (вывода ALERT/RDY), режим “защелки” (сохранение уровня сигнала на выходе).
Компаратор с гистерезисом срабатывает, если измеряемое напряжение превышает значение в регистре Hi_thresh, и возвращается в исходное состояние, когда величина напряжение меньше значения в регистре Lo_thresh. Под словом “срабатывает” следует понимать установку активного логического уровня, который зависит от бита COMP_POL.
Компаратор без гистерезиса срабатывает в случае, когда измеряемое напряжение выходит за рамки, установленные в регистрах Hi_thresh, Lo_thresh.
Для правильной работы компаратора значение уставки в регистре Hi_thresh (по умолчанию 7FFFh) должно быть больше значения в регистре Lo_thresh (по умолчанию 8000h). Кроме этого вывод компаратора ALERT/RDY необходимо подтянуть через резистор к линии питания, на модуле это уже сделано.
Ниже представлена диаграмма работы компаратора:
Если включен режим “защелки” (COMP_LAT=1), то после срабатывания компаратора, уровень сигнала на выходе сохраняется и не меняется, то есть запоминается. Для снятия этого условия и дальнейшей работы компаратора необходимо прочитать результат преобразования из регистра Conversion register, или послать специальную команду предупреждения SMBus (00011001). Получив команду АЦП должен выдать ответ (ALERT) в виде своего адреса, после чего компаратор продолжает работу. Честно говоря, я не вникал в подробности этой команды, нашел только информацию, что она позволяет определить неисправный АЦП.
С помощью бита COMP_QUE можно настроить компаратор на срабатывание после одного, двух, четырех преобразований, или выключить его.
Еще одной полезной функцией компаратора является оповещение по окончании преобразования, для включения которого необходимо установить старший бит регистра Hi_thresh в 1, а старший бит регистра Lo_thresh в 0. В этом случае бит активного уровня COMP_POL, а также бит управления компаратором COMP_QUE продолжают действовать, биты COMP_MODE и COMP_LAT не влияют на выход компаратора.
Если функция оповещения включена, то в режиме непрерывного преобразования, после окончания каждого измерения на выходе компаратора появляется импульс длительностью 8 мкс. В режиме одиночного преобразования на выходе компаратора устанавливается низкий логический уровень по окончании преобразования, если бит COMP_POL установлен в 0. Тем самым эту функцию удобно использовать в качестве прерывания для управляющего устройства, чтобы не опрашивать постоянно бит OS, а сразу считывать результат преобразования.
Я подключил АЦП ADS1115 к микроконтроллеру PIC16F628A, для отображения величины измеряемого напряжения использовал цифровой индикатор на драйвере MAX7219, схема на картинке ниже:
На стороне микроконтроллера интерфейс I2C реализован программно. Светодиод HL1 загорается в случае возникновения ошибки в процессе передачи данных по интерфейсу I2C, светодиод HL2 светится во время процесса преобразования АЦП. Напряжение на вход АЦП (AIN0) подается через переменный резистор R2. Используется режим одиночного преобразования с частотой дискретизации 860 Гц, с включенной функцией оповещения по окончании преобразования, измерения производятся каждые 0,6 секунд.
Код программы приведен ниже:
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 433 434 435 436 437 438 439 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 452 453 454 455 456 457 458 459 460 461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 473 474 |
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; #include <P16F628A.INC> LIST p=16F628A __CONFIG H'3F10' ;конфигурация микроконтроллера Sec equ 20h ;регистры для подпрограмм паузы Sec1 equ 21h ; Sec2 equ 22h ; perem equ 23h ;регистры для подпрограмм передачи данных SPI, I2C scetbit equ 24h ; adr_i2c equ 25h ; byte_H equ 26h ; byte_L equ 27h ; slave_adr equ 28h ; adr_ind equ 29h ; dat_ind equ 2Ah ; shet equ 2Bh ;регистры подпрограммы преобразования двоичного числа bcd1 equ 2Ch ;в десятичное bcd2 equ 2Dh ; bcd3 equ 2Eh ; rezLH equ 2Fh ; rezLL equ 30h ; flag equ 7Dh ;дополнительный регистр флагов #DEFINE scl PORTB,0 ;линия тактирования SCL ADS1115 #DEFINE sda PORTB,1 ;линия данных SDA ADS1115 #DEFINE scl_io TRISB,0 ;линия направления SCL #DEFINE sda_io TRISB,1 ;линия направления SDA #DEFINE led_err PORTB,2 ;светиодиод Ошибки интерфейса I2C #DEFINE comp PORTB,3 ;линия компаратора ALERT/RDY ADS1115 #DEFINE led PORTB,4 ;светиодиод процесса преобразования #DEFINE din PORTB,5 ;линия входа данных драйвера MAX7219 #DEFINE cs PORTB,6 ;линия выбора драйвера MAX7219 #DEFINE clk PORTB,7 ;линия тактирования драйвера MAX7219 ;flag,4 - флаг записи\чтения по i2c ;flag,5 - флаг ошибки ожидания ответа потвержедния по i2c (1-нет потверж. 0-есть потвержд) ;flag,6 - флаг ошибки двух неудачных попыток записи\чтения по i2c (нет потверждения) ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; org 0000h ;начать выполнение программы с адреса 0000h goto Start ;переход на метку Start ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;Основная программа Start movlw b'00000111' ;выключение компараторов movwf CMCON ; movlw b'01000000' ;Настройка линий ввода/вывода movwf PORTB ; movlw b'00000000' ; movwf PORTA ; bsf STATUS,RP0 ; movlw b'00001011' ; movwf TRISB ; movlw b'11111111' ; movwf TRISA ; bcf STATUS,RP0 ; call init_lcd ;вызов подпрограммы инициализации драйвера MAX7219 movlw b'10010000' ;адрес устройства ADS1115 movwf slave_adr movlw b'11111111' ;запись двух байт для передачи по протоколу I2C movwf byte_H ;передаем значение 0xFFFF в регистр Hi-tresh movlw b'11111111' ; movwf byte_L ; movlw b'00000011' ;адрес регистра Hi-tresh movwf adr_i2c ; call write_i2c ;вызов подпрограммы записи данных по I2C btfss flag,6 ;проверка флага ошибки goto met_0 ;нет ошибки: переход на метку met_0 met_err1 bsf led_err ;ошибка: включаем светодиод ошибки goto met_err1 ;переход на метку met_err1 met_0 movlw b'00000000' ;запись двух байт для передачи по протоколу I2C movwf byte_H ;передаем значение 0x0000 в регистр Lo-tresh movlw b'00000000' ; movwf byte_L ; movlw b'00000010' ;адрес регистра Lo-tresh movwf adr_i2c call write_i2c ;вызов подпрограммы записи данных по I2C btfss flag,6 ;проверка флага ошибки goto met_3 ;нет ошибки: переход на метку met_3 met_err2 bsf led_err ;ошибка: включаем светодиод ошибки goto met_err2 ;переход на метку met_err2 ;запись двух байт для передачи по протоколу I2C met_3 movlw b'11000101' ;выполнить одиночное проебразование, мультиплексор вход AIN0 и GND, movwf byte_H ;Коэфф. усиления FS=±2,048В, Одиночное преобразование (пониж. потребление) movlw b'11100000' ;Частота дискретизации 860 ГЦ, Компаратор с гистерезисом, movwf byte_L ;Низкий активный уровень компаратора, без защелки, установка сигнала на ;выходе после одного преобразования movlw b'00000001' ;адрес конфигурационного регистра Config register movwf adr_i2c ; call write_i2c ;вызов подпрограммы записи данных по I2C btfss flag,6 ;проверка флага ошибки goto met_1 ;нет ошибки: переход на метку met_1 met_err bsf led_err ;ошибка: включаем светодиод ошибки goto met_err ;переход на метку met_err met_1 btfss comp ;опрос выхода компаратора, ожидаем конец преобразования goto met_4 ;преобразование закончено:переход на метку met_4 bsf led ;преобразование не закончено: включаем светодиод "преобразование" goto met_1 ;переход на метку met_1 met_4 bcf led ;выключаем светодиод "преобразование" movlw b'00000000' ;адрес регистра c результатом преобразования Conversion register movwf adr_i2c ; call read_i2c ;вызов подпрограммы чтения по протоколу I2C movlw .4 ;Делим результат преобразования на 4 movwf shet ;для получения значения напряжения в милливольтах met_2 bcf STATUS,C ; rrf byte_H,F ; rrf byte_L,F ; decfsz shet,F ; goto met_2 ; movf byte_H,W ;копируем результат деления в промежуточные регистры movwf rezLH ; movf byte_L,W ; movwf rezLL ; call bin2bcd ;вызов подпрограммы преобразования двоичного числа в десятичное movf bcd3,W ;копирование значения единиц милливольт в регистр andlw b'00001111' ;1-го индикатора movwf dat_ind ; movlw 0x01 ; movwf adr_ind ; call send ;вызов подпрограммы отправки данных на дрйвер MAX7219 swapf bcd3,W ;копирование значения десятков милливольт в регистр andlw b'00001111' ;2-го индикатора movwf dat_ind ; movlw 0x02 ; movwf adr_ind ; call send ;вызов подпрограммы отправки данных на дрйвер MAX7219 movf bcd2,W ;копирование значения сотен милливольт в регистр andlw b'00001111' ;3-го индикатора movwf dat_ind ; movlw 0x03 ; movwf adr_ind ; call send ;вызов подпрограммы отправки данных на дрйвер MAX7219 swapf bcd2,W ;копирование значения тысяч милливольт в регистр andlw b'00001111' ;4-го индикатора movwf dat_ind ; bsf dat_ind,7 ;установка точки, для отображения в Вольтах movlw 0x04 ; movwf adr_ind ; call send ;вызов подпрограммы отправки данных на дрйвер MAX7219 call paus_pr ;вызов подпрограммы паузы между измерениями 0,58 сек goto met_3 ;переход на метку met_3 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; bin2bcd movlw .16 ;Подпрограмма преобразования двоичного числа movwf shet ;в десятичное clrf bcd1 ;Двухбайтное число предварительно загружается clrf bcd2 ;в регисты rezLH, rezLL clrf bcd3 ;Результат преобразования: goto bin2bcd_1 ;единицы в младшем полубайте bcd3 ;десятки в старшем полубайте bcd3 adjdec movlw 0x33 ;сотни в младшем полубайте bcd2 addwf bcd1,F ;тысячи в старшем полубайте bcd2 addwf bcd2,F ;десятки тысяч в младшем полубайте bcd1 addwf bcd3,F ; ; movlw 0x03 ; btfss bcd1,3 ; subwf bcd1,F ; btfss bcd2,3 ; subwf bcd2,F ; btfss bcd3,3 ; subwf bcd3,F ; ; movlw 0x30 ; btfss bcd1,7 ; subwf bcd1,F ; btfss bcd2,7 ; subwf bcd2,F ; btfss bcd3,7 ; subwf bcd3,F ; ; bin2bcd_1 rlf rezLL,F ; rlf rezLH,F ; rlf bcd3,F ; rlf bcd2,F ; rlf bcd1,F ; decfsz shet,F ; goto adjdec ; return ;выход из подпрограммы ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;Подпрограмма инициализации драйвера(MAX7219) init_lcd call pauslcd ;вызов подпрограммы паузы 2 мс movlw 0x0F ;выключить тестовый режим movwf adr_ind ; movlw 0x00 ; movwf dat_ind ; call send ; movlw 0x0C ;включить драйвер в рабочий режим movwf adr_ind ; movlw 0x01 ; movwf dat_ind ; call send ; movlw 0x0A ;установить интенсивность свечения 15/32 movwf adr_ind ; movlw 0x07 ; movwf dat_ind ; call send ; movlw 0x09 ;включить декодирование для всех индикаторов movwf adr_ind ; movlw 0xFF ; movwf dat_ind ; call send ; movlw 0x0B ;использовать 4 индикатора movwf adr_ind ; movlw 0x03 ; movwf dat_ind ; call send ; return ;выход из подпрограммы ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;Подпрограмма отправки 2-х байт (пакета данных) на драйвер (MAX7219) по протоколу SPI send bcf cs ;Сбросить линию выбора драйвера CS movlw .8 ;Отправка содержимого адресного байта adr_ind movwf scetbit ; povtor bcf clk ; btfsc adr_ind,7 ; bsf din ; btfss adr_ind,7 ; bcf din ; bsf clk ; rlf adr_ind,F ; decfsz scetbit,F ; goto povtor ; movlw .8 ;Отправка содержимого байта данных dat_ind movwf scetbit ; povtr1 bcf clk ; btfsc dat_ind,7 ; bsf din ; btfss dat_ind,7 ; bcf din ; bsf clk ; rlf dat_ind,F ; decfsz scetbit,F ; goto povtr1 ; bcf clk ; bsf cs ;установить в 1 линию выбора драйвера CS return ;выход из подпрограммы ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;подпрограмма чтения/записи по интерфейсу I2C write_i2c bsf flag,4 ;установка флага записи goto i2c_1 ;переход на метку i2c_1 read_i2c bcf flag,4 ;сброс флага (для чтения) bcf flag,5 ;сброс окончания приема данных i2c_1 bcf flag,6 ;сброс флага ошибки I2C call starti2c ;вызов подпрограммы "Старт" для I2C bcf slave_adr,0 ;бит на запись movf slave_adr,W ;копируем адрес ведомого call peredi2c ;передача байта btfsc flag,6 ;проверка флага ошибки goto err_i2c ;ошибка:переход на метку err_i2c movf adr_i2c,W ;передача адреса необходимого регистра i2c call peredi2c ;передача байта btfsc flag,6 ;проверка флага ошибки goto err_i2c ;ошибка:переход на метку err_i2c btfss flag,4 ;проверка флага запись/чтение I2C goto rd_i2c ;переход на метку rd_i2c (чтение) i2c_2 movf byte_H,W ;передача старшего байта данных call peredi2c ;передача байта по I2C btfsc flag,6 ;проверка флага ошибки goto err_i2c ;ошибка:переход на метку err_i2c movf byte_L,W ;передача младшего байта данных call peredi2c ;передача байта по I2C btfsc flag,6 ;проверка флага ошибки goto err_i2c ;ошибка:переход на метку err_i2c call stopi2c return ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; rd_i2c call starti2c ;вызов подпрограммы (повторный Старт) bsf slave_adr,0 ;бит на чтение movf slave_adr,W ;копируем адрес ведомого call peredi2c ;передача байта btfsc flag,6 ;проверка флага ошибки goto err_i2c ;ошибка:переход на метку err_i2c call priemi2c ;прием байта movwf byte_H ; bsf flag,5 ;установка флага для приема последнего байта call priemi2c ;прием байта movwf byte_L ; call stopi2c ;передача стоп return err_i2c call stopi2c ;вызов подпрограммы "Стоп" для I2C return ;выход после двух неудачных попыток передачи данных по I2C ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; starti2c call scl_1 ;отпустить линию scl call pausi2c ;пауза I2C (5 мкс) call sda_0 ;притянуть к 0 линию sda call pausi2c ;пауза I2C (5 мкс) call scl_0 ;притянуть к 0 линию scl call pausi2c ;пауза I2C (5 мкс) return ;возврат из подпрограммы stopi2c call sda_0 ;притянуть к 0 линию sda call pausi2c ;пауза I2C (5 мкс) call scl_1 ;отпустить линию scl stpi2c_1 call pausi2c ;пауза I2C (5 мкс) btfss scl ; goto stpi2c_1 ; call sda_1 ;отпустить линию sda call pausi2c ;пауза I2C (5 мкс) return ;возврат из подпрограммы sda_1 bsf STATUS,RP0 ;перенастройка линии sda на вход bsf sda_io ; bcf STATUS,RP0 ; return ;возврат из подпрограммы sda_0 bcf sda ;перенастройка линии sda на выход bsf STATUS,RP0 ; bcf sda_io ; bcf STATUS,RP0 ; return ;возврат из подпрограммы scl_1 bsf STATUS,RP0 ;перенастройка линии scl на вход bsf scl_io ; bcf STATUS,RP0 ; return ;возврат из подпрограммы scl_0 bcf scl ;перенастройка линии scl на выход bsf STATUS,RP0 ; bcf scl_io ; bcf STATUS,RP0 ; return ;возврат из подпрограммы peredi2c movwf perem ;подпрограмма передачи байта по i2c movlw .8 ; movwf scetbit ; prd_i2c_1 btfsc perem,7 ; call sda_1 ;отпустить линию sda btfss perem,7 ; call sda_0 ;притянуть к 0 линию sda call scl_1 ;отпустить линию scl prd_i2c_2 call pausi2c ;пауза I2C (5 мкс) btfss scl ; goto prd_i2c_2 ; call scl_0 ;притянуть к 0 линию scl call pausi2c ;пауза I2C (5 мкс) rlf perem,F ; decfsz scetbit,F ; goto prd_i2c_1 ; call sda_1 ;отпустить линию sda call scl_1 ;отпустить линию scl prd_i2c_3 call pausi2c ;пауза I2C (5 мкс) btfss scl ; goto prd_i2c_3 ; movlw .20 ;прием потверждения 100 мкс movwf scetbit ; prd_i2c_4 btfss sda ; goto prd_i2c_5 ; decfsz scetbit,F ; goto prd_i2c_4 ; bsf flag,6 ;нет потверждения, устанавливаем флаг ошибки prd_i2c_5 call scl_0 ;притянуть к 0 линию scl call pausi2c ;пауза I2C (5 мкс) return ;возврат из подпрограммы priemi2c movlw .8 ;подпрограмма приема байта по i2c movwf scetbit ; call sda_1 ;отпустить линию sda prm_i2c_1 rlf perem,F ; call scl_1 ;отпустить линию scl prm_i2c_2 call pausi2c ;пауза I2C (5 мкс) btfss scl ; goto prm_i2c_2 ; btfsc sda ; bsf perem,0 ; btfss sda ; bcf perem,0 ; call scl_0 ;притянуть к 0 линию scl call pausi2c ;пауза I2C (5 мкс) decfsz scetbit,F ; goto prm_i2c_1 ; btfss flag,5 ; call sda_0 ;притянуть к 0 линию sda call scl_1 ;отпустить линию scl prm_i2c_3 call pausi2c ;пауза I2C (5 мкс) btfss scl ; goto prm_i2c_3 ; call scl_0 ;притянуть к 0 линию scl call pausi2c ;пауза I2C (5 мкс) movf perem,W ; return ;возврат из подпрограммы ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; pausi2c nop ;Подпрограмма паузы I2C (5 мкс) return ;возврат из подпрограммы ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; pauslcd movlw .4 ;подпрограмма паузы 2 мс movwf Sec1 ; p2 movlw .166 ; movwf Sec ; p1 decfsz Sec,F ; goto p1 ; decfsz Sec1,F ; goto p2 ; return ;выход из подпрограммы paus_pr movlw .3 ; подпрограмма паузы 0,58 сек movwf Sec2 ; pp3 movlw .255 ; movwf Sec1 ; pp2 movlw .255 ; movwf Sec ; pp1 decfsz Sec,F ; goto pp1 ; decfsz Sec1,F ; goto pp2 ; decfsz Sec2,F ; goto pp3 ; return ;выход из подпрограммы end ;конец всей программы ; |
Сначала в регистр АЦП Hi-tresh, передается значение 0xFFFF, а в регистр Lo_thresh значение 0x0000, тем самым активируется функция компаратора об оповещении после окончания преобразования. Далее настраивается конфигурационный регистр (Config register) с одновременным запуском преобразования. После чего выполняется опрос вывода компаратора (ALERT/RDY) на факт окончания преобразования. На время выполнения преобразования включается светодиод HL2.
Можно конечно обойтись без компаратора с оповещением, но тогда придется постоянно считывать конфигурационный регистр и проверять бит OS, чтобы определить конец преобразования. Я считаю применение компаратора более удобным решением.
После срабатывания компаратора, считываем результат преобразования из регистра АЦП Conversion register. Полученный результат делим на 16, чтобы получить значение напряжения в милливольтах, данное действие равносильно уменьшению разрешения с 16 до 12 бит. Далее результат деления выводим на цифровой индикатор, после паузы в 0,6 секунд повторяем весь цикл, начиная с записи конфигурационного регистра АЦП, тем самым запуская новое преобразование. Если установлен другой предел измерения, то делить надо на другое число: для предела FS=±4,096В делим результат преобразования на 8, для FS=±2,048В на 16, для FS=±1,024В соответственно на 32, и так далее. Для наибольшего предела FS=±6,144В в код программы нужно добавить арифметические операции, так как простым делением не обойтись, готовый исходник и прошивка для наибольшего предела приведены в конце статьи.
Из-за малого энергопотребления ADS1115 можно использовать в устройствах с автономным питанием, благодаря простому управлению и гибким настройкам этот АЦП можно встраивать в различные радиоэлектронные конструкции. У рассматриваемого АЦП существуют младшие версии – ADS1113 и ADS1114, некоторые модули и функции в этих АЦП урезаны.
Прошивка МК и исходник для подключения АЦП ADS1115 (предел измерения напряжения 2,048В)
Прошивка МК и исходник АЦП ADS1115 (предел измерения напряжения 6,144В)
А какое минимальное напряжение он может измерить? Подойдет ли для измерения термопары хромель-копель? Там нужны 0,06мВ на градус!
Для коэффициента усиления PGA=16 предел измеряемого напряжения равен ±0,256 В, при этом минимальное измеряемое напряжение составит 0,256/32768 = 0,0078 мВ, в случае вашей термопары погрешность составит примерно 1 градус, в пределах входного напряжения от 0 до 0,256 В.
День добрый.
Спасибо за статью.
Возник вопрос, на видео у Вас шум ADC1115 составляет до 2 единиц. У меня шум на потенциометре до 50 единиц от встроенного DC ардуины. Вы пользуетесь лабораторным блоком питания или указанные на схеме конденсаторы С1, С2 решают проблему?
Здравствуйте, блок питания у меня регулируемый (самодельный), на основе операционного усилителя, на выходе биполярный транзистор и конденсатор большой емкости. Я не замерял пульсации напряжения, и не могу сказать насколько качественное напряжение у моего блока питания.
Ну а вообще шум может зависеть от качества переменного резистора, а также качества соединений (проводов) и контактов. Сглаживающие конденсаторы имеют значение, но в данном примере C1, C2 влияют слабо, так как на выходе блока питания уже стоит конденсатор большой емкости.
Спасибо за ответ.
Пока питаю от встроенного DC, используется китайский резистор, соединения как у Вас на видео на макетке.
Сейчас попробую проверить на регулируемом блоке питания (у меня простой китаец) и промышленный датчик линейного перемещения, увы конденсаторов пока нет под рукой.
В проекте планируется использование импульсного блока питания на 5V, или DC-DC 24V-5V, пайка, колодки и промышленная резистивная линейка.
Помогло, хоть не идеально, но уже 10 единиц шума. Когда все будет спаяно, скручено, надеюсь достигну Вашего результата. Да и конденсаторы установлю тоже.
Большое спасибо.
Отлично, рад был помочь.
Длительный тест, увы не радуют. Обычно около 10 единиц, но иногда проскакивает 50.
Получается 50 единиц, с настройками 2/3x gain +/- 6.144V что-то около 9.5mV, для меня это много. Но тут надо забирать осциллограф с работы и читать документацию, раньше выходных не доберусь.
По какой формуле преобразуются показатели АЦП в напряжение?
Для случая AINp > AINn получаем Vизм=(4096*Xацп) / (PGA*32768), где Xацп – код ацп в десятичной форме в пределах от 0 до 32767, PGA – коэфф. усиления.
Для случая AINp < AINn получаем Vизм=(4096*(65536-Xацп)) / (PGA*32768), Xацп - код ацп в десятичной форме в пределах от 32768 до 65535.
А как измерять не только положительные напряжения? Есть дешевый аналог с такой возможностью?
Или здесь чтото схемное можно придумать? инвертирование например и отдельный пин на контроллер (чтобы понимать что с минуса пришло)?
Сообщите на почту ,чтоб знал что ответили
подскажите пожалуйста такой момент, мне надо отпросить второй вход, а установлен первый, я записываю конфигурационный регистр (там будет старт преобразования, и установка второго входа), для какого входа я сниму значения ацп?
или мне надо записать конфигурационный регистр(установить второй вход), а затем ещё раз записать конфигурационный регистр с стартом преобразования?
пс: ацп-шки нету, она в пути, вот сижу код пишу
Выбрать канал и начать старт преобразования можно одним действием при записи конфигурационного регистра, при этом измерения будут производится для канала, который был передан в конфигурационный регистр.
Здравствуйте.
Хотел бы спросить, сколько суммарно занимает процесс преобразования АЦП и отправки на МК, если не будем учитывать время реакции МК? Пока АЦП едет, так бы сам посчитал.
Спасибо
Забыл добавить, в режиме непрерывного преобразования на 860Гц
Здравствуйте!
> Микросхема ADS1115 не предназначена для измерения отрицательного напряжение относительно общего провода, на входы можно подавать только положительное напряжение.
В этом предложении речь идет только о режиме несимметричного входа, или о дифференциальном тоже? Другими словами, можно ли в режиме дифференциального входа изменить напряжение, когда на одном из входов положительное относительно общего, а на другом – отрицательное отностительного общего?
Здравствуйте, это верно для всех режимов, на входе микросхемы стоят защитные диоды, диод подключенный между входом и общим проводом, просто зашунтирует отрицательное напряжение.
Ясно. Спасибо.
Здравствуйте. Способен ли ADS1115 выйти из строя, если напряжение на одном из входов превысит установленный диапазон? Например, если я выставлю коэффициент 16 (±0,256 В), а на входе окажется напряжение питания (+3,3В).
У него на входе два диода Шоттки – один подтянут к питанию, второй к земле. Если вдруг превысите диапазон, то тут два варианта – если есть ограничительный резистор по входу или вход подключен к высокоимпедансному источнику, то АЦП просто уйдет в зашкал и все. Если нет резистора и источник низкоимпедансный, то сначала сгорит диод, а потом весь АЦП.
Существует ли возможность изменять коэффициент усиления при опросе разных входов. К примеру на шунте максимальный синал 200мв, а на делителе 400мв.
Не 400мв, а 4000мв
Постоянно считываю с ADS1115 значения с обнуленными 4-мя младшими разрядами. Т.е. наибольшее значение смог считать только 32752. Ну и далее – 32736, 32720. В чем дело, не могу понять. Ардуино мега 2560
Код инициализации:
Wire.begin();
Wire.beginTransmission(0x48);
Wire.write(0x01);
Wire.write(0x40); // Wire.write(0x40);
Wire.write(0xA3); // Wire.write(0x83);
Wire.endTransmission();
Wire.setClock(400000);
Код считывания:
Wire.beginTransmission(0x48);
Wire.write(0x00);
Wire.endTransmission();
Wire.requestFrom(0x48, 2);
ReadValue[ix] = ((Wire.read() << 8) | Wire.read());
Причем пробовал и через Adafruit библиотеку – то же самое.
Получается, что ADS1115 отличается от ADS1015 только символически. Младшие 4 бита всегда равны 0. И вместо 16-битного ADS1115 мы имеем 12-битный ADS1115, у которого только старшие 12 бит значащие, а младшие 4 бита – просто добавлены для “псевдозума”. Так ли это, или есть способ включить младшие 4 бита в работу? Выведите HEX, и вы заметите, что младший разряд всегда “0”. Реально выходит дискретность 3 мВ на пределе 256 мВ.
Исправление: Реально выходит дискретность 3 мВ на пределе 6.144V, например.
потому что это подделка это модель 1015 продаваемая под видом более современной вот и все а продавцы втюхивают за радост почти во всех российских онлайн магазинах и алибабашных тоже.
Подскажите пожалуйста при измерении напряжения на 4 каналах всё работает отлично но если я на 4 канала вешаю 4 датчика тока Холла всё измеряется в принципе нормально но со временем начинает
Сдвигаться 0 либо в одну сторону либо в другую сторону изменяя показания как с этим можно бороться? То есть если через токовый Шунт не течёт ток с начала показания держится нулевые всё отлично но через какой-то период времени происходит сдвиг либо в – либо в + показаний что самое интересное при измерении напряжения на датчиках тока напряжения стоит ровно 2.500 не двигая ни в одну не в другую сторону а acp значение двигает.