PIC-микроконтроллеры. Все, что вам необходимо знать

Встроенная функция disable_interrupts (GLOBAL) сбрасывает оба бита — GIE и PEIE. Обратная по смыслу функция enable_interrupts (GLOBAL) устанавливает оба бита, однако нам необходимо установить только PEIE, a GIE оставить сброшенным. Поэтому мы «напрямую» устанавливаем бит PEIE = 1. Аналогично, для сброса флага ADIF используется выражение ADIF = 0. Перед вызовом функции sleep () мы запускаем преобразование, вручную устанавливая бит . После возврата из функции sleep () сначала считывается регистр ADRESH и преобразуется к типу long int, чтобы компилятор интерпретировал его как 16-битный объект. Затем это значение умножается на 256, поскольку оно является старшим байтом 16-битного объекта. В результате сложения с полученным 16-битным числом регистра ADRESL его содержимое помещается в младший байт результата.

Вопросы для самопроверки

14.1. В Примере 14.2 пороговое значение уменьшалось по линейному закону. Несмотря на то что такой подход достаточно эффективен при априори известном периоде сигнала, который к тому же изменяется в незначительных пределах, в остальных случаях лучшие результаты можно получить, используя экспоненциальное изменение порога. Для получения такой характеристики из результата выборки необходимо вычитать не константу, а некоторую фиксированную долю полученного значения. Покажите, как можно модифицировать Программы 14.4 и 14.5, чтобы при каждой выборке пороговое значение уменьшалось примерно на 0.025 % (-1/4096), и определите постоянную времени в пересчете на количество отсчетов.

14.2. В реальных аналоговых сигналах обязательно присутствуют шумы. На практике это часто приводит к необходимости фильтрации или сглаживания. В любом случае шумы, наводимые извне, не должны иметь составляющих значительной амплитуды, с частотой, которая больше половины частоты дискретизации, поскольку при восстановлении эти составляющие окажутся сдвинутыми в полосу пропускания, как показано на Рис. 14.4. Сигнал необходимо пропускать через фильтр нижних частот перед аналого-цифровым преобразованием, как показано на Рис. 14.20.

Хотя такой внешний фильтр, устраняющий эффект наложения спектров, должен быть, по определению, реализован аппаратно (например, на RС-цепочке), помехи, попадающие в полосу пропускания системы, можно сгладить, используя программную фильтрацию. Один из простейших вариантов цифровой фильтрации заключается в считывании нескольких выборок с последующей выдачей усредненного результата. Например, при суммировании 16 отсчетов и последующем четырехкратном сдвиге результата вправо (16) случайный шум уменьшится в √16 = 4 раза.

Другим методом, хорошо известным тем, кто занимается статистикой, является метод скользящего среднего, который часто используется, например, для вычисления среднего курса акций в течение месяца. Достаточно эффективный алгоритм такого рода получается при усреднении по трем точкам:

где S_n — n-й отсчет, полученный аналоговым модулем.

Покажите, как можно модифицировать подпрограмму GET_ANALOG, чтобы она запоминала значение двух последних отсчетов и возвращала усредненное значение.

14.3. Предположим, что ЦАП МАХ506 используется для реализации автоматической регулировки усиления (АРУ) сигнала, подаваемого на аналоговый вход микроконтроллера в ЭКГ-мониторе из Примера 14.2. Задача АРУ заключается в том, чтобы максимальное значение сигнала на аналоговом входе лежало в диапазоне ³/₄…⁷/₈ полной шкалы. Как бы вы реализовали такую подсистему? Подсказка: вспомните, что выходной сигнал каждого канала ЦАП МАХ506 определяется собственным аналоговым входом и общим опорным напряжением V_ref, которое может лежать в диапазоне 0…V_DD.

14.4. Входной синусоидальный сигнал необходимо подвергнуть двухполупериодному выпрямлению, т. е. отрицательные полуволны должны поменять свой знак. Напишите подпрограмму, выполняющую данное действие, полагая, что 8-битное оцифрованное значение находится в регистре ADRESH, а выходное значение должно быть передано через порт В на внешний ЦАП.

14.5. В основе схемы, изображенной на Рис. 14.21, лежит Fig. 10 из документа AN546 «Using the Analog-to-Digital (A/D) Converter». Такая схема используется для формирования внешнего опорного напряжения для экономичных устройств. Можете ли вы объяснить, как она работает, и из каких соображений выбирается номинал токоограничивающего резистора?

Рис. 14.21. Управляемый источник опорного напряжения

Глава 15 Хранить вечно!