中级
30 分钟

使用TC9400和STM32F207ZG将变化的频率无缝转换为精确的电压信号

频率到电压:揭示信号转换的魔力!

Hz To V Click with Nucleo 144 with STM32F207ZG MCU

已发布 9月 17, 2024

点击板

Hz To V Click

开发板

Nucleo 144 with STM32F207ZG MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F207ZG

使用我们的频率到电压解决方案,自信地导航信号分析世界,提供无与伦比的精确性,将频率数据捕获并转换为电压信号。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Hz to V Click基于Microchip的TC9400,这是一个电压到频率和频率到电压转换器。它接受频率在1kHz到10kHz范围内的信号,并生成对应于输入频率的直流电压,范围从0.33V到3.3V,响应非常线性。此信号进一步通过运算放大器传递,以便将其缩小到MCU可接受的水平。输入信号可以应用于mikroBUS™的PWM引脚或外部输入端子。输入源可以通过板载开关选择,标记为INPUT SEL。当第一次操作Hz to V click时,需要校准它。该点击器配备有可变电阻,用于微调偏移量。应按照以下步骤校准

设备:将1kHz频率的输入信号应用于输入。应调整偏移量,以便在输出上出现330mV的直流信号。Hz to V click配备了输入信号端子(FREQ IN),用于连接频率在1kHz到10kHz之间的信号。除了此信号输入端子外,还可以选择由主机MCU生成的PWM信号作为输入。INPUT SEL开关可以设置为使用来自mikroBUS™的PWM引脚作为控制电压输入。建议信号幅度不要超过3.3V。输出端子(VOLT OUT)用于输出生成的电压。如前所述,电压水平取决于输入信号频率。这个生成的电压也可以在mikroBUS™的AN引

脚上获得。输出信号通过运算放大器(OPAMP)传递,该运算放大器用作输出缓冲器和输出电压的电压调节级。为了为TC9400和LM318 OPAMP提供12V,Hz to V click采用了MIC2606,一款来自Microchip的升压稳压器构建的升压转换器,工作频率为2MHz。这个IC提供12V,用于从mikroBUS™插座中引出的5V供应TC9400。升压稳压器的EN引脚路由到mikroBUS™的CS引脚,并用于启用升压稳压器的电源输出,有效地启用TC9400本身。EN引脚由板载电阻拉到高逻辑电平(3.3V)。

Hz To V Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-144开发板搭载STM32F207ZG MCU,为用户提供了一种经济且灵活的方式,通过选择STM32微控制器提供的多种性能和功耗组合,尝试新概念并构建原型。对于兼容的开发板,内部或外部的SMPS在

运行模式下显著降低功耗。该开发板配备ST Zio连接器,扩展了ARDUINO® Uno V3的连接性,以及ST morpho排针,提供了多种专业扩展板的选择,便于扩展Nucleo开放开发平台的功能。STM32 Nucleo-144

开发板不需要单独的探针,因为它集成了ST-LINK调试器/编程器。此外,STM32 Nucleo-144开发板随附了STM32Cube MCU包,提供STM32全面的免费软件库和示例。

Nucleo 144 with STM32F207ZG MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M3

MCU 内存 (KB)

1024

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

144

RAM (字节)

131072

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-144 配备了四个 mikroBUS™ 插座,其中一个采用 Shuttle 连接器形式,允许所有 Click 板™ 设备轻松与 STM32 Nucleo-144 板接口。MIKROE 使用户能够从不断增长的 Click 板™ 系列中添加任何功能,例如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。STM32 Nucleo-144 板具有 ARM Cortex-M 微控制器、144个引脚和与 Arduino™ 兼容,为原型设计和创造多样化应用提供了无限可能。这些开发板通过 USB 连接进行控制和供电,方便地编程和高效地调试 Nucleo-144 板,还可以通过连接到板上的 USB mini 端口的额外 USB 线缆。集成的 ST-Link 调试器简化了项目开发,广泛的 I/O 选项和扩展能力激发了创造力。这个 Click Shield 还配有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和选择 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户可以利用现有的双向电平转换电压转换器使用任何 Click 板™,无论 Click 板™ 是在 3.3V 还是 5V 逻辑电压水平下运行。一旦您将 STM32 Nucleo-144 板与我们的 Click Shield for Nucleo-144 连接,您就可以使用工作在 3.3V 或 5V 逻辑电压水平的数百种 Click 板™。

Click Shield for Nucleo-144 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Analog Output
PC0
AN
NC
NC
RST
Chip Enable
PA4
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Frequency Input
PC6
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

Hz To V Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-144 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 144 with STM32F207ZG MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-144 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 144 with STM32F446ZE MCU 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
STM32F413ZH Nucleo 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

这个库包含了Hz To V Click驱动的API。

关键函数:

  • hztov_read_voltage - 读取电压的函数

  • hztov_set_input_frequency - 更改输出电压的函数

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 HzToV Click example
 * 
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Hz to V Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes the driver and enables the Click board.
 * 
 * ## Application Task  
 * Sets the PWM frequency then reads the voltage from VO pin and logs all data on USB UART.
 * 
 * @note
 * In order to set PWM frequency down to 1 kHz, the user will probably need to 
 * lower the main MCU clock frequency.
 * The output voltage may vary, depending on the offset potentiometer setting on the Click.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "hztov.h"

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

static hztov_t hztov;
static log_t logger;
static float voltage;
static uint16_t fin;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    hztov_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.

    hztov_cfg_setup( &cfg );
    HZTOV_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    hztov_init( &hztov, &cfg );
    
    hztov_set_enable ( &hztov, HZTOV_ENABLE );
    
    fin = HZTOV_MIN_FREQ;
    
    Delay_ms ( 100 );
}

void application_task ( void )
{
    if ( fin > HZTOV_MAX_FREQ )
        fin = HZTOV_MIN_FREQ;
    hztov_set_input_frequency( &hztov, fin );
    Delay_ms ( 1000 );
    log_printf( &logger, "Frequency: %u Hz \r\n", fin );
    voltage = 0;
    for ( uint8_t cnt = 0; cnt < 100; cnt++ )
    {
        voltage += hztov_read_voltage( &hztov );
    }
    log_printf( &logger, "Voltage: %.2f V \r\n", voltage / 100.0 );
    log_printf( &logger, "-------------------\r\n" );
    
    fin += 1000;
    Delay_ms ( 1000 );
    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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