[전자회로실험] AVR을 이용한 DC전압, 전류 측정

소개글

[전자회로실험] AVR을 이용한 DC전압, 전류 측정에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ. 서 론

Ⅱ. RS232 통신 및 AVR ISP
1. RS232
2. ISP

Ⅲ. ATmaga128 모듈의 특징과 기능
1. AVR MCU(Micro Controller Unit)
2. ATmega128의 외부 구조
3. ATmega128의 특징
4. UST-MBP- ATmega128 모듈

Ⅳ. A/D컨버터
1. ADC특징
2. 전압계
3. 전류계

Ⅴ. LCD모듈
1. AM-TLCD 개요
2. AM-TLCD H/W 구성
(1) 하드웨어 구성도
(2) 커넥터 연결
(3) 컨트롤 신호

Ⅵ. 구동 프로그램 작성
1. ex_adc.c
2. text_lcd.c

Ⅶ 결 론

참고 문헌
추가 자료

본문내용

8비트 PWM출력, 6개의 2~16비트 PWM 출력, 출력비교 단자 등과 관련되어 동작한다.
- 8채널 10비트 A/D 컨버터를 가지고 있다.
-2개의 전이중 통신이 가능한 USART 직렬통신 포트를 가지고 있다.
- 아날로그 비교기를 가지고 있다.
- 리셋 벡터와 8개의 외부 인터럽트를 포함하여 총 35개의 인터럽트 백터를 가지고 있다.
- 슬립모드로서 6개의 파워 절약 모드를 가지고 있다.
- ATmega103 호환 모드를 가진다.
- 64핀 TQFP(Thin Quad Flat Package) 또는 64핀 MLF(Micro Lead Frame) 패키지가 있다.
- ATmega128L은 2.7~5.5V의 전원 전압 및 0~8 MHz의 시스템 출력에 동작하며, ATmega128은 4.5~5.5V의 전원 전압 및 0~16MHz의 시스템 클럭에서 동작한다.
4. UST-MBP- ATmega128 모듈
<그림 4>
Ⅳ. A/D컨버터
1. ADC 특징
10 Bit 분해능
0.5 LSB Internal Non-linearity(적분 비선형성)
±2 LSB 정확도
13～260usec 변환 시간(50KHz～200KHz)
15kSPS의 최대 분해능
8 채널의 멀티플렉스된 단일 입력
7 채널의 차동 입력
10배 또는 200배의 증폭률을 가진 2 채널의 차동 입력
ADC 결과 값의 좌 정렬
0～Vcc ADC 입력 전압 범위
선택 가능한 2.56V의 ADC 레퍼런스 전압
Free running 또는 Single Conversion Mode
ADC 변환 완료 인터럽트
Sleep Mode Noise Canceler
2. 전압계
우선 차동증폭회로는 노이즈 제거회로를 거쳐 두 번의 반전증폭을 거친다. 즉 U1, U2에 의해 +input, -input 쪽으로 들어온 신호의 노이즈를 제거하고 1차로 U3에 의해 증폭된다. U1 -입력쪽과 U1 OUT 사이의 저항은 0Ω, U1 OUT 과 U2 OUT 사이의 저항은 연결되어 있지 않기 때문에 무한대이다.
따라서 첫 번째 반전증폭의 증폭비는 -2㏀/2㏀ = 1 이다. 두 번째 증폭은 단순한 반전증폭회로로써 증폭비는 -R11/R8 = -1㏀/2㏀ = -1/2 이다. 최종 증폭비는 (-1)X(-1/2)로 1/2배가 되는 것이다. 그리고 R9는 기준 레벨조정 가변저항으로써 +.- 모두 0V 입력시 U4의 출력이 2.5V 출력되도록 설정하기 위한 것으로 100㏀ 10turn 가변저항을 사용하였다. 측정 감도는 10bit A/D 컨버터임으로 약 5mV(5V/1024)이다.
<그림 4> 전압 측정 회로
3. 전류계
<그림 5> 전류 측정 회로
직접 전류를 측정할 수 없기 때문에 저항에 걸리는 전압을 측정하여 연산을 통해 전류값을 구한다. 측정하고자하는 전류의 값은 수mA 정도이다. 그런데 회로에 쓰이는 저항소자 값은 수 ㏀을 쓴다. 그렇기 때문에 회로에 영향을 주지 않으면서 전류의 값을 측정하기 위해서는 전류계 센서로서 50Ω를 기본으로 제작하였다.
측정값에 따라서 저항의 크기를 조절할 수 있도록 Ch4의 소자는 딥스위치로 조정 가능하게 하였다. 결과적으로 회로에 걸리는 전압이 수 mV가 되어 측정이 어렵기 때문에 전류계 양단 a, b를 ATmega128 모듈의 A/D 증폭기에 연결하여 증폭하였고 증폭도는 100배이다. 전류계의 회로도는 <그림 5>와 같다. 전류계를 전압으로 측정하여 전압과 같이 스코프 화면에 나타내기 때문에 그에 따른 감도를 정확하여 나타내어 전류를 측정한다. 증폭도는 R12를 50Ω, 감도는 약 0.2mA(20mA/1024)이다.
Ⅴ. LCD모듈
1. AM-TLCD 개요
- Text LCD 모듈은 Text LCD를 연결하여 AVR 보드와 연결하여 테스트 할 수 있는
보드입니다.
- 밝기를 조절할 수 있는 가변저항과 전원 공급 상태를 확인할 수 있는 LED 를 포함
하고 있습니다.
- 10Pin Header Box 커넥터로 연결되어 NTC의 AVR 보드를 연결하여 편리하게 사용
할 수 있습니다. (Data 신호 포트와 Control 신호 포트 연결)
<사진 1>
2. AM-TLCD H/W 구성
(1) 하드웨어 구성도
아래 사진과 같이 Text LCD와 연결하여 사용할 수 있다.
<사진 2>Text LCD와 연결
AVR 보드와 연결할 때는 10Pin Header Box 커넥터를 2개 사용하여 연결해야 합니다.
<사진 3>AVR 보드와 연결
(2) 커넥터 연결
- 데이터 신호 핀 번호
- 컨트롤 신호 핀 번호
(3) 컨트롤 신호
신호
동작
RS
Register selection
1 : Data registor
0 : Instruction registor)
R/W
Read/write selection
1 : Read
0 : Write
E
Enable signal
E 의 하강 Edge에서 데이터를 전달
Ⅵ. 구동 프로그램 작성
1. ex_adc.c
2. text_lcd.c
Ⅶ 결 론
전력량계를 만들면서 ATmega128의 작동원리를 알 수 있었다. 그리고 RS232와 ISP를 이용한 My-PC와의 통신으로 AVR 프로그램을 이용해서 칩들을 구동할 수 있는 것을 알았다. ATmega128의 A/D 컨버터와 LCD모듈에 프로그램을 이용해 원하는 결과가 나오는 것이 어려웠지만 재밌었다.
전력량계를 제작하면서 많은 점을 배우게 되었다. 하나의 작품은 커다란 틀, 계획이 필요하다는 것을 배웠다. 수집, 조사부터 시작해서 제품과 재료들의 구입 후에 하드웨어적인 부품의 조립 및 연결, 그리고 결과를 얻기 위한 프로그램적인 부분, 마지막으로 실행과 디버깅 등이 순차적으로 필요하다는 것을 알았다. 또한 하드웨어적인면과 소프트웨어적인면 사이에 상호이해가 필요하다. 하드웨어의 올바른 연결과 작동원리의 이해가 프로그램의 입력과 정확한 결과를 얻게 해 준다.
※ 참고 문헌
ATmega128과 그 응용, 진달복, 양서각.
AVR ATmega128 마이크로컨트롤러, 송봉길, 심귀보, 성안당.
C 언어로 배우는 AVR, 이보희, 다다미디어.
예제로 배우는 AVR, 김철오, 성안당.
Labview - 컴퓨터기반의 제어와 계측, 곽두영, Ohm사.
※ 추가 자료(회로도)

키워드

AVR,   DC전압,   DC전류,   전압측정,   컨버터,   AD컨버터,   LCD,   전압