中级
30 分钟

使用MCP1541和ATmega328确保稳定和一致的电压参考

数字世界中的精确性

DigiVref Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 26, 2024

点击板

DigiVref Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328

从集成电路到传感器网络,我们的数字基准电压解决方案使用户能够在数字领域实现电压精度,为数字基准生成设立了新的标杆。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

DigiVref Click基于Microchip的MCP1541,这是一款精确的电压基准IC,用于提供准确的电压输出。然而,该IC在负载时非常容易产生电压下降,因此即使是2mA的小负载也可能导致输出电压下降。因此,使用一个增益为1的运算放大器作为缓冲器。4.096V(VREF)的电压基准输出被引导到德州仪器的模拟多路复用器/解复用器IC CD74HC4051的公共引脚。该电路具有一个到八个内部开关,位置由数字选择。通过对S0至S2引脚施加逻辑电平可以选择开关位置。CD74HC4051的四个输出被引导到由四个10K电阻组成的分压电路。通过跨越分压电路路由VREF,可以根据选定的开关位置

选择四个输出电压基准值之一。输出电压(VOUT)可以设置为以下值之一:1.024V,2.048V,3.072V和4.096V。CD74HC4051由德州仪器的8位移位寄存器IC SN74HC595控制,具有三态输出寄存器。SN74HC595允许数据移入,然后锁存到输出。只要没有新的数据移入并锁存到并行输出寄存器(或者只要#OE引脚保持低电平,但在此Click板™上硬连线到GND),输出引脚的状态将不会改变。这使得Click板™完全独立于SPI接口,即使在某些时候断开连接。一旦设置,选定的参考电压将可在VOUT连接器(标准1x2针头,间距为2.54mm)上使用,只要Click板™通电。由

于只有4个有效位置,因此在CD74HC4051上有两个控制引脚。控制引脚S2接地,因此CD74HC4051通过两个引脚控制:S0和S1。这些引脚被引导到SN74HC595 IC的Q1和Q2输出。SN74HC595 IC通过SPI接口控制,其引脚引导到相应的mikroBUS™引脚(CS,MOSI,SCK)。请注意,设置Q1和Q2以外引脚的SPI数据值对该Click板™没有任何影响。除了VOUT连接器,VOUT电压也引导到mikroBUS™的AN引脚,使其可以被主机MCU使用。因此,应注意Click板™不适合用于3.3V MCU,特别是如果它们没有5V容忍引脚。要将Click板™与3.3V MCU一起使用,必须使用适当的电平转换电路。

DigiVref Click top side image
DigiVref Click bottom side image

功能概述

开发板

Arduino UNO 是围绕 ATmega328P 芯片构建的多功能微控制器板。它为各种项目提供了广泛的连接选项,具有 14 个数字输入/输出引脚,其中六个支持 PWM 输出,以及六个模拟输入。其核心组件包括一个 16MHz 的陶瓷谐振器、一个 USB 连接器、一个电

源插孔、一个 ICSP 头和一个复位按钮,提供了为板 子供电和编程所需的一切。UNO 可以通过 USB 连接到计算机,也可以通过 AC-to-DC 适配器或电池供电。作为第一个 USB Arduino 板,它成为 Arduino 平台的基准,"Uno" 符号化其作为系列首款产品的地

位。这个名称选择,意为意大利语中的 "一",是为了 纪念 Arduino Software(IDE)1.0 的推出。最初与 Arduino Software(IDE)版本1.0 同时推出,Uno 自此成为后续 Arduino 发布的基础模型,体现了该平台的演进。

Arduino UNO Rev3 double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

32

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Click Shield for Arduino UNO 具有两个专有的 mikroBUS™ 插座,使所有 Click board™ 设备能够轻松与 Arduino UNO 板进行接口连接。Arduino UNO 是一款基于 ATmega328P 的微控制器开发板,为用户提供了一种经济实惠且灵活的方式来测试新概念并构建基于 ATmega328P 微控制器的原型系统,结合了性能、功耗和功能的多种配置选择。Arduino UNO 具有 14 个数字输入/输出引脚(其中 6 个可用作 PWM 输出)、6 个模拟输入、16 MHz 陶瓷谐振器(CSTCE16M0V53-R0)、USB 接口、电源插座、ICSP 头和复位按钮。大多数 ATmega328P 微控制器的引脚都连接到开发板左右两侧的 IO 引脚,然后再连接到两个 mikroBUS™ 插座。这款 Click Shield 还配备了多个开关,可执行各种功能,例如选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平,以及选择 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换电压转换器使用任何 Click board™,无论 Click board™ 运行在 3.3V 还是 5V 逻辑电压电平。一旦将 Arduino UNO 板与 Click Shield for Arduino UNO 连接,用户即可访问数百种 Click board™,并兼容 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的设备。

Click Shield for Arduino UNO accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Analog Output
PC0
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PB2
CS
SPI Clock
PB5
SCK
NC
NC
MISO
SPI Data IN
PB3
MOSI
NC
NC
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

DigiVref Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Arduino UNO Rev3作为您的开发板开始。

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Charger 27 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product8 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Arduino UNO MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

此库包含DigiVref Click驱动的API。

关键功能:

  • digivref_set_output_voltage - 该功能设置参考输出电压。

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * \file 
 * \brief DigiVref Click example
 * 
 * # Description
 * This app changes the reference output voltage. 
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initialization device.
 * 
 * ## Application Task  
 * Changes the reference output voltage every 3 seconds.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "digivref.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static digivref_t digivref;
static log_t logger;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    digivref_cfg_t cfg;

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, "---- Application Init ----" );

    //  Click initialization.

    digivref_cfg_setup( &cfg );
    DIGIVREF_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    digivref_init( &digivref, &cfg );
}

void application_task ( void )
{
    digivref_set_output_voltage( &digivref, DIGIVREF_REF_VOLTAGE_4096mV );
    Delay_ms( 3000 );
    digivref_set_output_voltage(  &digivref, DIGIVREF_REF_VOLTAGE_3072mV );
    Delay_ms( 3000 );
    digivref_set_output_voltage( &digivref, DIGIVREF_REF_VOLTAGE_2048mV );
    Delay_ms( 3000 );
    digivref_set_output_voltage( &digivref, DIGIVREF_REF_VOLTAGE_1024mV );
    Delay_ms( 3000 );
    digivref_set_output_voltage( &digivref, DIGIVREF_REF_VOLTAGE_2048mV );
    Delay_ms( 3000 );
    digivref_set_output_voltage( &digivref, DIGIVREF_REF_VOLTAGE_3072mV );
    Delay_ms( 3000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

    for ( ; ; )
    {
        application_task( );
    }
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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