GBF numrique base de PIC 16F84A

Universit Sidi Mohammed Ben AbdellahMaster spcialis Ingnierie des Systmes Automatiss2013/2014 GBF numrique base de PIC 16F84A

Ralis par: LATACHI Ibtissam et EL- AMRANI AbdelfettahEncadrs par:MR. KARIM Mohammed

Sommaire

Remerciement 3Introduction 4Chapitre I: partie hardware du GBF numrique6Diagramme fonctionnel du GBF numrique7Schma ISIS du GBF numrique8Chapitre II: partie software du GBF numrique.................................................9 Initialisation du pic..10 Test des entres du PORT A..................................................................11 Sous programme de chaque forme du signal........................................12 Tables des chantillons ................13Chapitre III: partie simulation...........................................................................15Conclusion..19Table de figures...20

Remerciements

Aucun travail nest vritablement individuel.Pour autant quil soit la somme dune exprience ou dun essai de rflexion, les aides ou influences extrieures ne sauraient tre mconnues, encore moins renies.Tout dabords, nous profitons de loccasion pour tmoigner notre reconnaissance tous ceux qui ont contribu la russite de notre mini-projet, notamment nos parents qui nous ont toujours encourags, nos collgues du Master ISAI qui ont t gnreux avec leurs conseils, et enfin, nous tenons remercier Mr. KARIM pour le bagage thorique quil nous a fourni, pour la qualit du cours dispens, ainsi que pour son assistance.

Introduction

Ungnrateur de basses frquences(GBF) est un appareil utilis dans le domaine de l'lectronique des fins de test ou de dpannage de cartes lectroniques. Un GBF permet de dlivrer un signal avec la frquence dsire sous forme de sinusodes, de crneaux, ou de triangles. Ce signal peut tre observ grce unoscilloscopeen effectuant un simple montage lectrique.Les gnrateurs numriques base dePICsont programmables et gnrent des formes de signal quasi quelconques. Pour cela, il suffit de crer une table de fonctions polynomiales et de la rentrer comme une table d'chantillons fournir auCNA. . autrement dit, il sagit de la synthse directe du signal (DDS: Direct Digital synthesis en anglais) partir du PIC par opposition aux oscillateurs "classiques" analogiques.D o, nous avons choisi de raliser comme projet, un GBF numrique base de PIC 16F84A, programm en assembleur et qui offre les options suivantes: Choix de la forme donde par des logic state (sinus, carr, rampe, triangle). Choix de la frquence par la variation de la valeur de la capacit C de lhorloge externe reli la broche RA4 du PIC, l aide dun commutateur. Amplitude crte crte du signal de sortie rglable de 0V 10V par potentiomtre, Tension doffset rglable par potentiomtre de -5V +5V,Laffichage du signal synthtis aura lieu dans MATLAB, par le biais dune liaison srie. La simulation a t possible grce dISIS PROTEUS et de MPLAB.Ce rapport va donc traiter, dans un premier temps, la description de la partie matrielle du GBF; et dans un second, il va traiter la partie logicielle (programme en assembleur); et enfin, il va traiter les principales difficults rencontres lors de la simulation.

Chapitre I- Partie hardware du GBF numrique

I. Diagramme fonctionnel du GBF numrique:

Figure 1:diagramme fonctionnel du GBF numriqueRemarques: Le choix du matriel a t effectu selon nos besoins dans la partie software, do on va justifier le choix des composants principaux au fur et mesure quon traite le programme (voir chapitre II).

On avait prvu deffectuer laffichage du signal au niveau de MATLAB, par le biais dune liaison srie RS232, ce qui implique lutilisation dun pic qui contient lUART. Or le pic 16F84A nen contient pas, do on avait dcid dutiliser un UART software. Mais malheureusement, cette partie na pas t entame cause de quelques difficults au niveau de la simulation, do laffichage sera effectu localement laide dun oscilloscope virtuel.II. Schma ISIS du GBF numrique:

987654132Figure 2: schma ISIS du GBF numrique

1) Circuit dhorloge reli la broche RA4 du PIC.2) PIC 16F84A avec quartz de 20MHz.3) CNA.4) Filtre de lissage du signal sortant du CNA (passe bas).5) Rglage damplitude (0, 10V).6) Rglage doffset (-5V, 5V).7) Protection de la sortie.8) Oscilloscope9) Rgulateur 5V (7805).

Chapitre II-Partie software du GBF numrique

Le programme se divise en 4 parties:

1) Initialisation du PIC:On y configure le port A en entre (comme il est reli au boutons permettant le choix de la forme donde), le port B en sortie (il est reli lentre du CNA) et enfin linitialisation du registre OPTION_REG (configuration du TIMER en mode compteur et la dsactivation du pr-diviseur).

Figure 3: programme (initialisation du pic)

2) Test des entres du port A:Dans cette partie, on effectue le test des entres du PORTA (les logic state), pour dterminer quelle forme du signal du signal gnrer, est choisie par lutilisateur. Dans le cas o aucun bouton nest choisi, il commence depuis le dbut et refais le cycle jusqu ce quune forme et choisie.

Figure 4: programme ( test des entres du PORTA)

3) Sous programmes de chaque forme de signal:Lorsque la forme du signal est dtermine, on fait un saut de programme vers la fonction correspondante.Ce GBF est capable de synthtiser un crneau, un sinus , un triangle et une rampe.Pour gnrer un crneau, il suffit dalterner les 0x00 et les 0xFF selon la cadence du TIMER. Quant aux autres formes, il suffit de lire les tables des 128 chantillons prdfinies.

Figure 5: programme (sous programmes de chaque forme)4) Tables des chantillons:

Le microcontrleur lit une table dchantillons situe dans la mmoire de programme, et met jour l'entre du DAC0808 la cadence du signal d'horloge (broche RA4/T0CKI). Avec (00000000) = 0 en entre du DAC :US = -2,5 V Avec (10000000) = 128 en entre du DAC : US = 0 V Avec (11111111) = 255 en entre du DAC : US = +2,5 V (+ 5 V /2)

Chaque table est constitue de 128 chantillons:En effet, lentre du CNA est constitue de 8 bits, et comme le signal gnrer est bipolaire, on rserve le MSB pour le signe, cest pour cela que le nombre dchantillons est limit :.

Figure 6: programme (tableaux des chantillons)Pour assurer une bonne visualisation des signaux, il faut respecter 2 critres: Le thorme de Shannon: ==> Le choix du temps de conversions: Concernant le 1er critre, on a: Tmax =Tconsigne = 128*Te, do il est largement vrifi. Quant au 2me, on peut voir, daprs le programme (voir figure 5 et 6), que le PIC a besoin de 11 cycles pour mettre jour l'entre du DAC:Soit =11*0,2 s = 2,2 s avec un quartz de frquence maximale (20 MHz). Et on a F [0.1Hz, 1KHz], do pour F=1KHz ou bien T=s >> Donc, le 2me critre est aussi vrifi.

Le signal d'horloge est fourni par un astable amplificateur oprationnel LM318. Comme Fsortie =Fech/128, l'astable doit couvrir la gamme 12,8 Hz 1,28 MHz, pour pouvoir couvrir la gamme 100 mHz 10 kHz. c est pour cela quon a utilis un amplificateur oprationnel "high-speed" tel que le LM318 qui propose un slew rate d'au moins 50 V / s.

Chapitre III:Partie simulation

En passant la simulation, on a remarqu que le GBF introduit un retard ainsi que des fluctuations en augmentant la frquence, en effet pour une frquence de 10Hz, on a:

Figure 7: crneau 10hz

Figure 8: triangle 10Hz

Figure 9: sinus 10Hz

Figure 10: rampe 10Hz

Pour une frquence de 1KHz, on a:

Conclusion

En somme, le GBF numrique base de pic16F84A introduit plusieurs inconvnients: Il ne peut pas couvrir une large gamme de frquences, comme il gnre un signal dform dans les hautes frquences, ce qui est inconvenable pour les grandes applications. On a besoin de tout un circuit analogique pour pouvoir assurer les fonctionnalits d un GBF.Do pour raliser un GBF numrique optimal, on propose dutiliser un AWG (Arbitrary Waveform Generator) qui se base sur un DDS (Direct Digital Synthesis).Ce GBF permet la synthtisation de nimporte quelle forme du signal (il suffit de fournir la table dchantillons quivalentes) et qui couvre aisment un large gamme de frquence (quelques mHz => une dizaine de MHz) avec une trs haute prcision.

Tables de figures

Figure 1:diagramme fonctionnel du GBF numrique7Figure 2: schma ISIS du GBF numrique8Figure 3: programme (initialisation du pic)10Figure 4: programme ( test des entres du PORTA)11Figure 5: programme (sous programmes de chaque forme)12Figure 6: programme (tableaux des chantillons)13Figure 7: crneau 10hz16Figure 8: triangle 10Hz16Figure 9: sinus 10Hz17Figure 10: rampe 10Hz17

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