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30 分钟

使用AD7740和ATmega328P制作一个压控振荡器

电压到频率转换器

V to Hz 3 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 25, 2024

点击板

V to Hz 3 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

提供与输入电压成正比的精确输出频率。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

V to Hz 3 Click基于AD7740,这是一款CMOS同步电压-频率转换器(VFC),采用Analog Devices的电荷平衡转换技术。输入电压信号从其VIN端子从0V到5V应用于专有的前端,基于模拟调制器,将输入电压转换为输出脉冲串。根据模拟输入值,输出频率从由SPI可配置LTC6903可编程振荡器提供的输入频率的10%到90%不等,最大输入频率为1MHz。AD7740的模拟输入信号由开关电容调制器连续采样,采样率由主时钟

(AD7740的主要输入频率)设置。输入信号也可以缓冲,在应用于调制器的采样电容之前,将mikroBUS™插座的BUF引脚设置为高逻辑状态,隔离采样电容的充电电流与模拟输入引脚。AD7740还包含一个片上2.5V默认带隙基准,该基准输入到AD7740的核心,定义VFC的跨度。或者,可以使用外部基准通过将其应用于标记为REFIN的板载接头来覆盖内部基准。除了SPI通信,此Click板™还使用多个附加引脚。上面提到的BUF

引脚表示缓冲模式选择,而AN引脚表示存在外部模拟信号。启用的最后一个引脚是F信号,路由到mikroBUS™插座的INT引脚,也可以作为AD7740的输出频率,与FOUT端子相同。此Click板™可以通过VCC SEL跳线选择使用3.3V和5V逻辑电压电平。这样,允许3.3V和5V兼容的MCU正确使用通信线。然而,此Click板™配备了包含易于使用的功能和示例代码的库,可以用作进一步开发的参考。

V to Hz 3 Click hardware overview 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

28

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 Input Indicator
PC0
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PB2
CS
SPI Clock
PB5
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
SPI Data IN
PB3
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Buffered Mode
PD6
PWM
AD7740 Frequency
PC3
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

V to Hz 3 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
Arduino UNO Rev3 Access MB 1 - upright/background 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

该库包含 V to Hz 3 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • vtohz3_set_input_frequency - 此函数启用并设置可编程振荡器的输出频率,即AD7740的输入频率。

  • vtohz3_read_an_pin_voltage - 此函数读取AN引脚的AD转换结果,并将其转换为相应的电压水平。

  • vtohz3_get_frequency - 此函数将电压转换为估计的输出频率,以赫兹为单位

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 main.c
 * @brief VtoHz3 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the V to Hz 3 click board by calculating
 * the estimated output frequency from the input voltage.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and sets the input frequency.
 *
 * ## Application Task
 * Reads the input voltage from AN pin and calculates the output frequency from it.
 * The results are being displayed on the USB UART approximately once per second.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "vtohz3.h"

static vtohz3_t vtohz3;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;        /**< Logger config object. */
    vtohz3_cfg_t vtohz3_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * 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.
    vtohz3_cfg_setup( &vtohz3_cfg );
    VTOHZ3_MAP_MIKROBUS( vtohz3_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == vtohz3_init( &vtohz3, &vtohz3_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }
    
    vtohz3_set_input_frequency ( &vtohz3, VTOHZ3_DEFAULT_IN_FREQUENCY );
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    float voltage;
    if ( VTOHZ3_OK == vtohz3_read_an_pin_voltage ( &vtohz3, &voltage ) ) 
    {
        log_printf( &logger, " Voltage : %.2f V\r\n", voltage );
        log_printf( &logger, " Output frequency : %lu Hz\r\n\n", 
                    vtohz3_get_frequency ( &vtohz3, voltage, VTOHZ3_VREF_INTERNAL_2V5 ) );
    }
    Delay_ms ( 1000 );
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

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

额外支持

资源

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