فیلم آموزش ADC در آردوینو – جلسۀ 6 آردوینو

فیلم آموزش ADC در آردوینو جلسۀ ششم فیلم آموزش آردوینو مقدماتی یوبرد است. ADC مخفف Analog to Digital Converter و به معنی مبدل آنالوگ به دیجیتال است. المان های دیجیتال برای پردازش روی سیگنال های آنالوگ، باید ابتدا آنها را به مقادیر دیجیتال تبدیل کنند. واحد ADC در میکروکنترلر و آردوینو و سیستم های دیجیتال دیگر، وظیفۀ تبدیل سیگنال های آنالوگ به مقادیر دیجیتال را بر عهده دارد. ADC مقدار لحظه ای دامنۀ سیگنال ورودی را به مقادیر دیجیتال قابل پردازش برای المان های دیجیتال تبدیل می کند. سیگنال ها و کمیت های موجود در طبیعت آنالوگ هستند. سیگنال ها و کمیت هایی مثل صدا، دما، رطوبت، فشار هوا، وزن اجسام، نیرو و … همگی آنالوگ هستند. خروجی سنسورها و مبدل هایی هم که این کمیت ها و سیگنال ها را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کنند، آنالوگ است. میکروکنترلرها و آردوینو و کامپیوتر و … باید ابتدا این سیگنال آنالوگ را با ADC به مقادیر دیجیتال تبدیل کنند. در این صورت می توانند روی این سیگنال های آنالوگ کار کنند و پردازش انجام دهند. بنابراین ADC در بسیاری از سیستم های دیجیتال به ویژه آنهایی که با پارامترهای محیطی سروکار دارند، کاربرد دارد. راه اندازی ADC در آردوینو با نوشتن تنها یک تابع صورت می گیرد. اما توابع دیگری وجود دارند که می توانیم با آنها، تنظیماتی مثل رزولوشن و ولتاژ مرجع ADC را تغییر دهیم. همچنین ADC مباحثی دارد که لازم است آنها را تشریح کنیم. مباحثی مثل ولتاژ مرجع ADC در آردوینو، رزولوشن، روش به دست آوردن رابطۀ بین ورودی و خروجی ADC و مباحث دیگر. در این جلسه به تشریح کامل واحد مبدل آنالوگ به دیجیتال در آردوینو و مباحث تبدیل آنالوگ به دیجیتال در آردوینو می پردازیم.

ADC در AVR

راه اندازی ADC در AVR

راه اندازی آردوینو، شروع کار با Arduino

تصویر 1 – آموزش آردوینو، فیلم آموزش ADC در آردوینو

سرفصل های فیلم آموزش ADC در آردوینو

موضوعات مورد بحث جلسۀ ششم فیلم آموزش آردوینو به صورت زیر هستند:

• تعریف ADC: در این بخش از فیلم آموزش آردوینو، ADC را تعریف می کنیم و مثال هایی می آوریم.
• عبارات و اصطلاحات و موضوعات مرتبط با ADC: در این قسمت از فیلم آموزش Arduino، اصطلاحات و عبارات مرتبط با ADC را بیان می کنیم. اصطلاحات و عباراتی مثل روش های ADC، رزولوشن ADC، ولتاژ مرجع ADC، منابع تحریک ADC و فرکانس واحد ADC. همچنین رابطۀ خروجی ADC را با ولتاژ ورودی و ولتاژ مرجع و رزولوشن به دست می آوریم.
• آموزش ADC در آردوینو: در این بخش از جلسۀ ششم فیلم آموزش Arduino، به بررسی ADC در آردوینو و ویژگی ها و مشخصات آن می پردازیم.
• پایه های ADC در آردوینو: در این قسمت از فیلم آموزش Arduino، پایه های ADC در آردوینو UNO، آردوینو Nano، آردوینو Mega و همچنین برد STM32 Nucleo-F103RB را تشریح می کنیم. پایه های ورودی آنالوگ آردوینو و پایه های تغذیه و ولتاژ مرجع میکروکنترلرهای روی بردهای مذکور را در این قسمت بررسی می کنیم. (راه اندازی STM32 با آردوینو)

تصویر 2 – آموزش آردوینو، پایه های ورودی آنالوگ آردوینو و پایۀ AREF

• نکات و مباحثی از ADC در AVR و STM32: در این بخش از فیلم آموزش Arduino، مطالب دیگری دربارۀ ADC در میکروکنترلرهای AVR روی بردهای Arduino UNO/Nano/Mega و میکروکنترلر STM32F103RB بیان می کنیم. این مطالب عبارتند از تغذیۀ واحد ADC، انتخاب ولتاژ مرجع ADC و بعضی از مشخصات الکتریکی ADC. (راه اندازی ADC در STM32)
• توابع ADC در آردوینو: تابع خواندن ADC، تابع تعیین ولتاژ مرجع و رزولوشن ADC در آردوینو، مبحث این بخش از جلسۀ ششم فیلم آموزش آردوینو هستند. حین توضیح عملکرد توابع و نحوۀ به کار بردن آنها، تفاوت های این توابع را برای بردهای مختلف بررسی می کنیم.
• پروژه های ADC: در این بخش از پکیج آموزش آردوینو پروژه ها و نمونه کدهای ADC را تشریح می کنیم. پروژه های فیلم آموزش ADC در آردوینو، 7 پروژه هستند که در مجموع، همۀ مباحث ADC آردوینو را پوشش می دهند. مباحثی از جمله خواندن مقدار آنالوگ، رابطۀ خروجی تبدیل شده با ولتاژ ورودی، به دست آوردن فرمول محاسبۀ دما، شدت نور و ولتاژ و … از مقدار تبدیل شدۀ ADC، تعیین رزولوشن ADC، تعیین ولتاژ مرجع مناسب، خواندن از چند ورودی با به کار بردن وقفه ADC در آردوینو و شبیه سازی ADC در نرم افزار پروتئوس. برنامۀ این پروژه ها را در نرم افزارهای Arduino IDE و ویژوال استودیو و اتمل استودیو نوشته ایم. در یکی از پروژه ها با راه اندازی LCD گرافیکی KS0108 با آردوینو و با کتابخانه u8g2 آشنا می شویم. در یکی دیگر از پروژه ها هم، از وقفه ADC در آردوینو برای خواندن چند ورودی استفاده کرده ایم. این پروژه ها در مجموع مباحث خواندن ولتاژ با آردوینو، خواندن خروجی سنسور اکسیژن MG811، خواندن فتوسل با آردوینو، خواندن سنسور دما با آردوینو، انتخاب ولتاژ مرجع از پایۀ AREF، فعال کردن وقفه ADC در آردوینو، برنامه نویسی رجیستری ADC در آردوینو، راه اندازی Joystick با آردوینو، ولت متر و آمپرمتر با آردوینو و … را در بر دارند. (برنامه نویسی میکروکنترلرها با ویژوال استودیو)

تصویر 3 – راه اندازی ADC و KS0108 در آردوینو

تشریح موضوعات مربوط به ADC در آردوینو و پروژه های آن در این جلسه به گونه ای است که دانش پذیر پس از آن، علاوه بر این که تا حدودی با ADC میکروکنترلرها آشنا می شود، می تواند ADC بردهای آردوینو را در پروژه ها به کار بگیرد.

پیش نمایش – پایه های ADC در بردهای آردوینو