Projet électronique : Générateur des signaux à base du PIC16877 à fréquence fixe & DAC 8 bits R/2R

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Principe de fonctionnement

Dans ce petit projet je vais vous expliquez comment générer un signal sinusoïdal, sinus cardinal, signal triangulaire, carre et aléatoire à base du PIC16F877. J’ai utilisé un convertisseur numérique analogique DAC de 8 bits à base du réseau R/2R, amplificateur à gain variable et un filtre basse bas pour lisser le signal et restitué la bande de base.

Ce mini-projet permet de générer 5 signaux analogiques et un signal TOR avec une fréquence fixe (vous pouvez modifier la fréquence en agissant sur les paramètres du TimerO).

Signal sinusoïdal (SIN)
Signal sinus cardinal (sin(x)/x) (SINC)
Signal triangulaire symétrique (double rompes) (TRIANG1)
Signal triangulaire simple rampe (TRIANG2)
Signal carré (SQRT)
Signal de bruit aléatoire (RAND)

Les boutons poussoirs STOP et START sert à lancer les signaux, chaque foie que vous voulez modifier la forme d’onde, vous appuyer d’abord sur STOP puis vous sélectionnez votre signal 🙂 ensuite START.

Résaau R/2R – Convertisseur Numérique Analogique 8 bits (DAC)

La tension de sortie correspond à chaque bit (D0-D7) (VCC=5V) :

Ce qui constitue un système binaire pondéré à base 2, chaque bit valant 2 puissances n. Le théorème de superposition indique que nous pouvons obtenir toutes les tensions comprises entre 0V et VCC par pas de VCC/256.

Ce réseau constitué de 2 sortes de résistances seulement constitue donc un convertisseur Numérique/Analogique (DAC) dont les éléments ne requièrent pas une très grande précision. (Contrairement à des réseaux par additions de courants dont certaines résistances ont une valeur 128 fois plus élevée que d’autres).

Complément du cours DAC R/2R (PDF)

Amplificateur de tension et filtre lisseur de tension

La bande passante & le gain du filtre en fonction des potentiomètres RV1 & RV2

Résultats des simulations pour les signaux : Signal sinusoïdal et triangulaires :

Code MikroC

#define          Sin_Val    16
#define          Pas_Sin    1   // Prescaller 1/16
// Les vecteurs de 16 valeurs des signaux
unsigned char SineWave[Sin_Val] = {128, 179 ,  222 , 249,  254, 238, 202, 154 , 101 ,  53 ,  17 ,   1 ,  6, 33,76, 127};
unsigned char SinCWave[Sin_Val] = {38,  68,  73,  35,    0,   38,  152,  255, 255, 152  ,38 ,0,35, 73,68,38};
unsigned char TrigWave1[Sin_Val] = {5 ,  36,   73,   109,  146,   182,  219,  255,   255 ,   219,   182,   146,   109,   73,   36, 0};
unsigned char TrigWave2[Sin_Val] ={0 ,    17 ,    34,   51,   68,    85,   102,  119,   136,   153,   170 ,   187,   204,   221,   238,  255};
unsigned char SqrtWare[Sin_Val] ={0,255,0,255,0,255,0,255,0,255,0,255,0,255,0,255};
unsigned char Wave[Sin_Val]={0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};
unsigned short int count = 0;
unsigned short int CountFreq=0, ValTimer0=255;   // La prochaine version intègre l'option de varier la fréquence
unsigned char DataPortB=0;
unsigned char i=0;
// Fonction pour stopper le Timer0 (Stop)
void Timer_Disable(void)
{
  INTCON.GIE = 0;
  INTCON.PEIE = 0;
  INTCON = 0;
  INTCON.TMR0IE = 0;
  INTCON.TMR0IF = 0;
  PORTC=0;
}
// Fonction pour lancer le signal (Start)
void Timer_Enable(void)
{
  INTCON.GIE = 1;
  INTCON.PEIE = 1;
  INTCON.TMR0IE = 1;
  INTCON.TMR0IF = 1;
}
// Routine d'interruption (Timer0 ou PORTB)
void interrupt()
{
  
  if(INTCON.INTF==1)
  {
     INTCON.INTF=0;
     Timer_Disable();
  }
  
  if (INTCON.TMR0IF ==1)
  {
    INTCON.TMR0IE=0;
    INTCON.TMR0IF = 0;
    
    PORTC=Wave[count];
    
    count+=Pas_Sin;
    count = count % Sin_Val;
    
    INTCON.TMR0IE = 1;
    TMR0 = ValTimer0;
  }
}
void main()
{
  TRISC = 0x00;                      // PORTC en sortie
  PORTC = 0x00;                      // Initialisation du portc à 0
  TRISB = 0xFF;                      // bits 0-6 en entrés , le bit7 en sortie
  PORTB.F7=0;
  
  // Configuration du TIMER0 pour une fréquence de 2MHZ max (8MHz Fosc)
  
  OPTION_REG.T0CS = 0;              // bit 5  Source d'horloge (0 interne)
  OPTION_REG.T0SE = 0;              // bit 4  Type de front 0 our front montenat
  OPTION_REG.PSA = 0;               // bit 3  Activer le prediviseur
  OPTION_REG.PS2 = 0;               // bits 2-0  PS2:PS0: (0 à 255) pré-diviseur
  OPTION_REG.PS1 = 0;
  OPTION_REG.PS0 = 0;
  TMR0 = 0;                         // Initialisation du TIMER0 à 0 (fréquence max)
// Interrupt Registers
  INTCON.RBIE=1;
  INTCON.TMR0IE = 1;
  INTCON.GIE = 1;
  INTCON.INTE=1;
  OPTION_REG.INTEDG=1;
  
  INTCON.TMR0IF = 0;
  INTCON.RBIF=0;
  
  while(1)
  {
    DataPortB = PORTB;
    switch(DataPortB)
    {
        // Start
        case 0x02 :
          Timer_Enable();
          break;
          
       // Signal Sine
        case 0x04 :
          for(i=0;i<Sin_Val; i++) Wave[i] = SineWave[i];
          Timer_Enable();
          break;
        
        // Signal Sinus cardinal (sin(x)/x)
        case 0x08 :
          for(i=0;i<Sin_Val; i++) Wave[i] = SinCWave[i];
          Timer_Enable();
          break;
        
        // Signal triangulaire symétrique
        case 0x10 :
          for(i=0;i<Sin_Val; i++) Wave[i] = TrigWave1[i];
          Timer_Enable();
          break;
        // Signal triangulaire non smétrique
        case 0x20 :
          for(i=0;i<Sin_Val; i++) Wave[i] = TrigWave2[i];
          Timer_Enable();
          break;
        // Signal carré
        case 0x40 :
          for(i=0;i<Sin_Val; i++) Wave[i] = SqrtWare[i];
          Timer_Enable();
          break;
        
        // Signal aléatoire
        case 0x80 :
          for(i=0;i<Sin_Val; i++) Wave[i] = floor(255.0*(double)rand()/32767.0);
          Timer_Enable();
          break;
    }
    
  }
}