Introduzione
Il mio recente interesse
verso la gestione di temperature, attraverso l’utilizzo di PIC, mi ha portato a
scoprire il fantastico mondo dei segnali analogici che, opportunamente trattati,
forniscono interessanti informazioni al microcontrollore che sarà in grado di
sviluppare conseguenti azioni.
Nel mio progetto
“Temperatura 1a parte”, accessibile dal seguente link
Temperatura interna e esterna su LCD 2x16 per Micro-GT mini
avevo avuto modo di testare,
prendendone confidenza, la Micro-GT versatile IDE con un PIC16F877A della
Microchip, mi sono molto divertito, avendo anche la possibilità di testare a
fondo tale scheda con a bordo tutto quanto indispensabile per la programmazione
e la realizzazione di innumerevoli test. Nel frattempo ho preso confidenza con i
Display LCD, dispositivo di output per me molto gradevole ed interessante (oltre
che abbastanza economico).
Dicono che da cosa nasce
cosa e siccome l’appetito viene mangiando, dopo ogni esperienza nasce la voglia
di rispolverare, grazie alle conoscenze acquisite con nuove sperimentazioni, dei
vecchi progetti che sono rimasti irrealizzati per qualche motivo, pertanto ho
rivisto una vecchia idea, concepita inizialmente con output su LED, pensata e
realizzata da un conoscente, che però non era di mio gradimento considerato il
pannello nel quale avrei dovuto applicare il dispositivo di output.
Adesso potendo gestire con
facilità un Display LCD pilotato da un PIC, tramite un semplice e piccolo shield,
di mia implementazione, denominato “Vu-Meter stereo shield”, realizzato
principalmente con componenti recuperati o disponibili nel mio laboratorio
hobbistico, ho voluto realizzare un sistema che, leggendo i segnali degli
altoparlanti di uno stereo, potesse visualizzare su un Display LCD delle barre,
formate da caratteri di testo, indicanti il volume d’uscita dei due canali.
Problema: mi butto subito a
realizzare il progetto o prima realizzo, step by step, quanto necessario,
testando man mano ogni cosa ed a risposte positive ottenute dedicarmi poi
all’esecuzione finale?
Nel mio modo di concepire le
cose ho sempre preferito la seconda soluzione e quindi, dopo aver realizzato il
piccolo “Vu-Meter stereo shield” (eseguito per ragioni d’urgenza e provvisorietà
con FidoCad), ho subito cominciato a scrivere il codice sorgente relativo da
trasferire nel microcontrollore. Purtroppo, ragioni di spazio dovuti ad un
trasferimento del mio tavolo di lavoro ad altra stanza nonché alla caotica
situazione venutasi a creare, sono stato limitato nell’utilizzo della Micro-GT
versatile IDE che egregiamente ho sempre usato per tutte le altre applicazioni.
Realizzazioni grafiche (serigrafia e stampa lato rame per PCB) create con FidoCad
PCB realizzato con pellicola Photosensitive dry film - negative photoresist - DuPont
Soluzione? Frequentando un negozio di elettronica di Rovigo, ho potuto acquistare una scheda denominata Micro GT mini (con un PIC16F876A della Microchip) ovvero la sorella più piccola della versatile IDE (che già possedevo e che conoscevo molto bene) che offre le stesse possibilità di programmazione e che, essendo totalmente FREE PORT, propone anche le stesse altre potenzialità tramite dispositivi collegati esternamente.
Micro GT mini corredata di PIC16F876A della Microchip
Il costo limitato e quanto
potenzialmente può offrire, mi ha particolarmente allettato e, pertanto mi sono
messo immediatamente all’opera.
Tutto quanto realizzato fino a questo momento fa parte della prima fase del mio progetto che mi consente, con quanto già attuato, di verificare efficacemente il reale funzionamento dell’insieme.
La realizzazione finale del
progetto definitivo sarà affrontata successivamente ed eventualmente farà parte
di un secondo articolo da pubblicare.
Il sistema si compone di una
parte logica programmabile costituita dalla suddetta piattaforma Micro-GT mini
che, come sappiamo monta per default il microcontrollore 16F876A, ma potrebbe
alloggiare anche alcune versioni compatibili a 28 pin della serie 18.
Necessariamente si deve elaborare il segnale musicale prelevato dalla fonte audio eseguendo il taglio della semionda negativa, in modo da non mettere in crisi i convertitori AD del PIC che ne potrebbero risultare addirittura danneggiati. Si preferisce anche eseguire la compressione logaritmica del segnale in maniera hardware semplificando di conseguenza il firmware. Tale elaborazione è svolta dall'interfaccia “Vu-Meter stereo shield”,
Ultimo, ma non meno importante è il Display LCD 2 x 16, (ecco un disegno da me realizzato in Corel Draw e poi esportato in JPG, che mi aiuta molto quando mi serve consultare il pinout del Display LCD).
Guadagno dell’amplificatore
Studio del guadagno dell’amplificatore logaritmico con retroazione negativa, configurazione non invertente:
Analisi dello
schema
Nello schema sotto
riportato il guadagno della retroazione negativa in configurazione:
Non invertente
vale:
Vo=(1+(Rf/Ri))*Vi se Vi arriva
a 200 mV (la musica vale 200mV=0,2V)
Vomax=5V
Prima
Condizione:
Vo=5V Vi=0,2V Ri=10k
5V=(1+(Rf/Ri))*Vi ==> 25-1=(Rf/Ri)
==> 24=(Rf/Ri) ==> Rf=240k e Ri=10k
Seconda Condizione:
Vo=2V Vi=0,2V Ri=10k
2V=(1+(Rf/Ri))*Vi ==> 9=(Rf/Ri)
==> Rf=90k
Terza Condizione:
Vo? Vi=0,2V Rf=50k Ri=10k
Vo=(1+(Rf/Ri))*Vi ==>
Vo=[(10+50)/10]*0,2V ==> V0=1,2V
Quarta Condizione:
Vo=0,5V Vi=0,2V Ri=10k
0,5V=(1+(Rf/Ri))*Vi ==> 1,5=(Rf/Ri) ==> Rf=0,00015 Ohm
Schema in formato EAGLE scaricabile da questo link.
Elenco
Componenti:
Sezione Interfaccia
shield Vu-Meter
Sezione logica (minimale)
Nella foto seguente, che ritrae la Micro-GT mini, vediamo dove collegare i pin 1 e 2, all’interno del cerchio rosa che indica i canali analogici AN0 e AN1 (AN0 a destra nella foto), inoltre, nell’immagine sono state indicate anche la posizione del PORT C (in arancione) e del PORB (in rosso) (i rispettivi pin n° 1 iniziano a sinistra relativamente alla foto):
I canali AN0 e AN1 sono evidenziati in rosa nel seguente pinout del PIC16F876A (analogo al PIC16F873) a bordo della Micro-GT mini:
Il firmware
Prima di dedicarci al codice del firmware, c’è da prendere confidenza con l’acquisizione di segnali analogici, per l’argomento non voglio ripetermi e potete ricavare le opportune informazioni sempre nel mio progetto “Temperatura 1a parte”, di cui al link che riporto nuovamente di seguito:
Temperatura interna e esterna su LCD 2x16 per Micro-GT mini
A seguire il file principale:
File sorgente V-Meter.c
/*********************************************************
*
*
* Autore - Giuseppe Bonfiglio *
* Visualizza su LCD 2 x 16 il valore, in *
* tensione, rilevato in due canali analogici del *
* modulo Hardware V-Meter stereo shield *
*
*
* 28-01-2014
*
*
*
* Progetto: V-Meter *
* Piattaforma: - Micro-GT mini *
* MPLAB - X Vers. 1.81 *
* Compilatore: HI-TECH PICC (v. 9.81) *
* MCU - PIC 16F876A *
* Sorgente - V-Meter.c
*
*
*
**************************************************************/
#define
_LEGACY_HEADERS // permette di acquisire la sintassi dei compilatori precedenti
#include<pic.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<math.h>
#include"Delay.h"
#include"ADC.h"
#define EN
RC2 //SV 24 pin 3 nella Micro GT IDE
#define RW
RC1 //SV 24 pin 2 nella Micro GT IDE
#define RS
RC0 //SV 24 pin 1 nella Micro GT IDE
#define FR_0
" " //Frase per valore 0
#define FR_1
"# " //Frase per valore 1
#define FR_2
"## " //Frase per valore 2
#define FR_3
"### " //Frase per valore 3
#define FR_4
"#### " //Frase per valore 4
#define FR_5
"##### " //Frase per valore 5
#define FR_6
"###### " //Frase per valore 6
#define FR_7
"####### " //Frase per valore 7
#define FR_8
"######## " //Frase per valore 8
#define FR_9
"######### " //Frase per valore 9
#define FR_10
"########## " //Frase per valore 10
#define FR_11
"##########* " //Frase per valore 11
#define FR_12
"##########** " //Frase per valore 12
#define FR_13
"##########**> " //Frase per valore 13
#define FR_14
"##########**>>" //Frase per valore 14
// #define XTAL_FREQ 20MHZ //calibtare frequency oscillator
__CONFIG (HS & WDTEN & PWRTDIS & BORDIS & LVPDIS & DUNPROT & WRTEN & DEBUGDIS &
UNPROTECT); //Fuses
void CLOCK();
void CLEAR();
void CONFIGURA();
void INIZIALIZZA();
void splash();
void VAI(unsigned char r, unsigned char c);
void SCRIVI(char lettera);
void FRASE(unsigned char l, unsigned char n, const char* msg1);
void
scrivi_barra(int canale, int riga);
#include"configurazioni.h"
#include"LCD_2x16-28-PIN.h"
#include"splash.h"
#include"Leggi_Canali_R_L .h"
/*-----------------------------------------------------------------------------*/
void main(){
CONFIGURA();
INIZIALIZZA();
CLEAR();
DelayMs(10);
splash();
while(1){
scrivi_barra(0, 1);
scrivi_barra(1, 2);
// DelayMs(1);
CLRWDT();
}
}
Principali librerie
File
libreria ACD.h
/******************************************************************
*
*
* MODULO PER LA LETTURA DEI CANALI ANALOGICI *
*
*
* chiamare la fz leggi_ad(n);
*
* dove n: è il numero del canale in ingresso *
*
*
*
*
******************************************************************/
int leggi_ad(char
canale)
{
int valore;
ADCON0 = (canale << 3) + 0xC1; // enable ADC, RC osc + 193 ovvero il 193 setta
il clock .
DelayUs(10); //Ritardo per dare modo all'A/D di
stabilizzarsi 10 Us
ADGO = 1; //Fa partire la conversione
while(ADGO)
continue; //Attende che la
conversione sia completa
valore = ADRESL; //Parte bassa del risultato
valore = valore + (ADRESH<<8); //Parte alta del risultato
return(valore);
}
File
libreria configurazioni.h
/******************************************************************
*
*
* File: configurazioni.h
*
*
*
* MCU 16F876A
*
* Piattaforma Micro-GT IDE / mini
*
*
*
* Modulo: configurazioni -> Configura l' I/O *
* delle Porte e la gestione
*
* dei canali analogici
*
*
*
* Autore Ing. Marco Gottardo
*
* Libreria modificata da Giuseppe Bonfiglio il 28-01-2014 *
*
*
* Attenzione: non superare l'area di stampa *
* ******************************************************************/
void
CONFIGURA(){
TRISA=0xFF; // 11111111
TRISB=0b00000000;
TRISC=0b11110000; // primo nibble ingressi, lascio libera
la seriale
PORTB=0;
PORTC=0;
OPTION=0x80; //10000000
ADCON1=0b10000100;
}
La
libreria Leggi_Canali_R_L.h legge il valore analogico in mV fornito prima dal
canale passato nei parametri della funzione, calcola il valore della lunghezza
della barra in funzione del valore del segnale rilevato e la visualizza, in
formato carattere, nel display LCD, ora nella riga 1 ed in seguito nella riga 2
a seconda del canale analogico analizzato.
File
libreria Leggi_Canali_R_L.h
/**************************************************************
*
*
* Libreria gestione display grafico
*
* Versione V1.0
*
*
*
* MCU 16F876A / 16F877A
*
* Piattaforma Micro-GT IDE / mini
*
*
*
*
*
* MODULO PER LA CREAZIONE DELL'ARRAY *
* DI CARATTERI DA VISUALIZZARE NEL DISPLAY LCD *
*
*
* Autore Giuseppe Bonfiglio
*
*
*
* Creato il 25 febbraio 2014
*
*
*
* Attenzione: non superare l'area di stampa
*
*
*
****************************************************************/
void
scrivi_barra(int can, int r) {
int i;
float V_canale;
unsigned int segnale;
unsigned int barra;
V_canale =
leggi_ad(can); // nella libreria ADC.h
segnale = (V_canale * 4880) / 1000; //
357,1428571;
barra = segnale /355; // 5000 / 357
= 14,0056
if(can == 0) {
FRASE(r,1,"L "); //
L
}
else {
FRASE(r,1,"R "); //
R
}
switch (barra) {
case 0:
FRASE(r,3,FR_0);
break;
case 1:
FRASE(r,3,FR_1);
break;
case 2:
FRASE(r,3,FR_2);
break;
case 3:
FRASE(r,3,FR_3);
break;
case 4:
FRASE(r,3,FR_4);
break;
case 5:
FRASE(r,3,FR_5);
break;
case 6:
FRASE(r,3,FR_6);
break;
case 7:
FRASE(r,3,FR_7);
break;
case 8:
FRASE(r,3,FR_8);
break;
case 9:
FRASE(r,3,FR_9);
break;
case 10:
FRASE(r,3,FR_10);
break;
case 11:
FRASE(r,3,FR_11);
break;
case 12:
FRASE(r,3,FR_12);
break;
case 13:
FRASE(r,3,FR_13);
break;
case 14:
FRASE(r,3,FR_14);
break;
}
}
La libreria
LCD_2x16-28-PIN.h si incarica di visualizzare nel display LCD tutti i caratteri
che vengono trasmessi, analizzando il codice non è difficile comprenderne il
significato, pertanto non mi dedicherò più di tanto all’argomento ed
eventualmente tratterò la questione in modo più appropriato realizzando un
progetto specifico per il display LCD 2 x 16.
File:
LCD_2x16-28-PIN.h
/************************************************************
*
*
* Libreria gestione display grafico *
* Versione V1.1
*
*
*
* per PIC con 28 pin
*
*
*
* MCU 16F876a
*
* Piattaforma Micro-GT IDE / mini *
*
*
* Moduli: CLEAR -> pulisce area display *
* Clock -> sincronizza cicli R/W *
* Inizializza -> posiziona cursore *
* Scrivi -> Accende caratteri *
* vai -> identifica cella
*
* frase -> emette sequenza char *
*
*
* Autore Ing. Marco Gottardo *
* Libreria modificata da Giuseppe Bonfiglio il 28-01-2014 *
*
*
* Attenzione: non superare l'area di stampa *
* *************************************************************/
void CLEAR(){
RS=0;
RW=0;
PORTB=0x01;
CLOCK();
DelayMs(2); // da 2 a 5 millisecondi
}
// **************************************************
void CLOCK(){
EN=1;
DelayMs(1);
EN=0;
}
//
**************************************************
void
INIZIALIZZA(){
RS=0; RW=0; PORTB=0x30; //usa il display in mod. 8 bit
DelayMs(15);
CLOCK();
//imposto da specifiche tecniche del display
DelayMs(10); //vanno date in
sequenza tre comandi clock()
CLOCK();
DelayMs(10);
CLOCK();
DelayMs(10);
RS=0; RW=0; PORTB=0x38;
//conferma interfaccia a 8 bit e font 5x8
CLOCK();
DelayMs(1);
RS=0; RW=0; PORTB=0x08;
//spegni LCD
CLOCK();
DelayMs(1);
RS=0; RW=0; PORTB=0x0C;
//accendi LCD
CLOCK();
DelayMs(1);
RS=0; RW=0; PORTB=0x01;
//pulisci LCD
CLOCK();
DelayMs(1);
RS=0; RW=0; PORTB=0x03; //LCD
acceso ma toglie cursore e lampeggio
CLOCK();
DelayMs(1);
}
// **************************************************
void SCRIVI(char lettera){
RS=1; RW=0;
PORTB=(lettera); //scrive dove posizionato
CLOCK();
DelayUs(50);
}
// **************************************************
void VAI(unsigned char r, unsigned char c){
unsigned char
a=0; //posiziona il cursore
RS=0;
RW=0;
if(r==1){a=c+127;}
if(r==2){a=c+191;}
PORTB=(a);
CLOCK();
DelayUs(50);
}
// **************************************************
void FRASE(unsigned char l, unsigned char n, const char* msg1){
while(n<=16){VAI(l,n);
SCRIVI(*msg1++);
n++;
}
n=1;
}
//
**************************************************
Piattaforme usate:
Hardware :
Scheda a
Microcontrollore -->Micro-GT
mini
Interfaccia-->Vu-Meter
stereo shield
Software : MPLAB X IDE v1.80
Compilatore :
HI-TECH PICC (v9.81)
Programmatore
: Microchip PICkitTM 3
Video del progetto finito e funzionante:
Nel primo video la versione originale a Led, sviluppata da Marco Viesentini. A seguire la mia versione eseguita sul display LCD.
La nuova versione per display LCD 2x16.
Questo progetto è ridistribuibile secondo i termini di licenza
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