Membaca nilai dari konverter analog-ke-digital

  • Artikel

Konverter analog-ke-digital (ADC) adalah perangkat yang dapat membaca nilai tegangan input analog dan mengubahnya menjadi nilai digital. ADC digunakan untuk membaca nilai dari termistor, potentiometer, dan perangkat lain yang mengubah ketahanan berdasarkan kondisi tertentu.

Dalam topik ini, Anda akan menggunakan .NET untuk membaca nilai dari ADC saat Anda memodulasikan tegangan input dengan potentiometer.

Prasyarat

  • Komputer papan tunggal (SBC) berbasis ARM (ARMv7 atau lebih besar)
  • Konverter analog-ke-digital MCP3008
  • Potentiometer tiga pin
  • Papan roti
  • Kabel jumper
  • Papan breakout Raspberry Pi GPIO (opsional/disarankan)
  • .NET SDK 7 atau yang lebih baru

Catatan

Tutorial ini ditulis dengan asumsi perangkat target adalah Raspberry Pi. Namun, tutorial ini dapat digunakan untuk SBC berbasis Linux apa pun yang mendukung .NET, seperti Orange Pi, ODROID, dan banyak lagi.

Menyiapkan SBC

Pastikan SBC Anda dikonfigurasi untuk mendukung layanan berikut:

  • SSH
  • SPI

Untuk banyak perangkat, tidak diperlukan konfigurasi tambahan. Untuk Raspberry Pi, gunakan raspi-config perintah . Untuk informasi selengkapnya tentang raspi-config, lihat dokumentasi Raspberry Pi.

Menyiapkan perangkat keras

Gunakan komponen perangkat keras untuk membangun sirkuit seperti yang digambarkan dalam diagram berikut:

Diagram Fritzing memperlihatkan sirkuit dengan MCP3008 ADC dan potentiometer

MCP3008 menggunakan Serial Peripheral Interface (SPI) untuk berkomunikasi. Berikut ini adalah koneksi dari MCP3008 ke Raspberry Pi dan potensiometer:

  • VDD ke 3.3V (ditampilkan dalam warna merah)
  • VREF ke 3.3V (merah)
  • AGND ke tanah (hitam)
  • CLK ke SCLK (oranye)
  • DOUT ke MISO (oranye)
  • DIN ke MOSI (oranye)
  • CS/SHDN ke CE0 (hijau)
  • DGND ke tanah (hitam)
  • CH0 ke pin variabel (tengah) pada potentiometer (kuning)

Pasokan 3,3V dan tanah ke pin luar pada potentiometer. Ketertiban tidak penting.

Lihat diagram pinout berikut sesuai kebutuhan:

MCP3008 Raspberry Pi GPIO
Diagram yang menunjukkan pinout MCP3008 Diagram yang menunjukkan pinout header Raspberry Pi GPIO. Gambar oleh Raspberry Pi Foundation.
Gambar oleh Raspberry Pi Foundation.

Tip

Papan breakout GPIO bersama dengan breadboard disarankan untuk menyederhanakan koneksi ke header GPIO.

Membuat aplikasi

Selesaikan langkah-langkah berikut di lingkungan pengembangan pilihan Anda:

  1. Buat Aplikasi Konsol .NET baru menggunakan .NET CLI atau Visual Studio. Beri nama AdcTutorial.

    dotnet new console -o AdcTutorial
cd AdcTutorial

  2. Tambahkan paket Iot.Device.Bindings ke proyek. Gunakan .NET CLI dari direktori proyek atau Visual Studio.

    dotnet add package Iot.Device.Bindings --version 2.2.0-*

  3. Ganti konten Program.cs dengan kode berikut:

    using System;
using System.Device.Spi;
using System.Threading;
using Iot.Device.Adc;

var hardwareSpiSettings = new SpiConnectionSettings(0, 0);

using SpiDevice spi = SpiDevice.Create(hardwareSpiSettings);
using var mcp = new Mcp3008(spi);
while (true)
{
    Console.Clear();
    double value = mcp.Read(0);
    Console.WriteLine($"{value}");
    Console.WriteLine($"{Math.Round(value/10.23, 1)}%");
    Thread.Sleep(500);
}

    Dalam kode sebelumnya:

    • hardwareSpiSettings diatur ke instans SpiConnectionSettingsbaru . Konstruktor mengatur parameter ke busId 0 dan parameter ke chipSelectLine 0.
    • Deklarasi menggunakan membuat instans SpiDevice dengan memanggil SpiDevice.Create dan meneruskan hardwareSpiSettings. Ini SpiDevice mewakili bus SPI. using Deklarasi memastikan objek dibuang dan sumber daya perangkat keras dirilis dengan benar.
    • Deklarasi lain using membuat instans Mcp3008 dan meneruskan SpiDevice ke konstruktor.
    • Perulangan while berjalan tanpa batas waktu. Setiap perulangan:
      1. Menghapus konsol.
      2. Membaca nilai CH0 pada ADC dengan memanggil mcp.Read(0).
      3. Menulis nilai mentah ke konsol.
      4. Menulis nilai ke konsol yang diformat sebagai persentase.
        • Untuk menghitung persentase, nilai dibagi 10,23. MCP3008 adalah ADC 10-bit, yang berarti mengembalikan nilai 1024 yang mungkin berkisar antara 0-1023. Membalah nilai dengan 10,23 mewakili nilai sebagai persentase.
        • Persentase dibulatkan ke 0,1 terdekat.
      5. Tidur 500 ms.

  4. Buat aplikasi. Jika menggunakan .NET CLI, jalankan dotnet build. Untuk membuat di Visual Studio, tekan Ctrl+Shift+B.

  5. Sebarkan aplikasi ke SBC sebagai aplikasi mandiri. Untuk petunjuknya, lihat Menyebarkan aplikasi .NET ke Raspberry Pi. Pastikan untuk memberikan izin eksekusi yang dapat dieksekusi menggunakan chmod +x.

  6. Jalankan aplikasi pada Raspberry Pi dengan beralih ke direktori penyebaran dan menjalankan executable.

    ./AdcTutorial

    Amati output saat Anda memutar kenop potentiometer. Hal ini disebabkan oleh potentiometer yang bervariasi tegangan yang disediakan untuk CH0 pada ADC. ADC membandingkan tegangan input pada CH0 dengan tegangan referensi yang disediakan ke VREF untuk menghasilkan nilai.

  7. Hentikan program dengan menekan Ctrl+C.

Selamat! Anda telah menggunakan SPI untuk membaca nilai dari konverter analog-ke-digital.

Dapatkan kode sumber

Sumber untuk tutorial ini tersedia di GitHub.

Langkah berikutnya

Pelajari cara menggunakan Input/Output Tujuan Umum untuk mengedipkan LED