A/D prevodník - História úprav

Balogh na 19:56, 2. apríl 2026

2026-04-02T19:56:32Z

@@ Riadok 166: / Riadok 166: @@
 -->
-'''TODO: prerobit na verziu 2022:'''
+    ADCSRB |= (/* bity ADTS */);
-* prekontrolovat, ci je vsetko platne a pridat nieco z tohoto:
-* pridat obsluhu cez prerusenie
+</syntaxhighlight></tab>
-* sampling - pridat timer a vzorkovat v presnych casoch
+</tabs>
-=== Doplnok 1 (2025) ===
+=== 3. Digitálny filter ===
 Pri meraní reálnych analógových veličín pomocou mikrokontroléra ATmega328P takmer vždy narazíte
@@ Riadok 189: / Riadok 256: @@
-'''1. Bežný aritmetický priemer '''
+'''3.1. Bežný aritmetický priemer '''
 Najjednoduchším riešením je odmerať určitý počet vzoriek (N), sčítať ich a výsledok vydeliť
@@ Riadok 196: / Riadok 263: @@
 * Nevýhoda (Skokovosť): Hodnota sa aktualizuje len raz za N cyklov, čo spôsobuje "trhaný" priebeh, ktorý nie je vhodný pre rýchle regulačné slučky.
-'''2. Kĺzavý (plávajúci) priemer (Moving Average)'''
+'''3.2. Kĺzavý (plávajúci) priemer (Moving Average)'''
 Kĺzavý priemer rieši problém odozvy tým, že udržiava históriu posledných vzoriek v kruhovom
@@ Riadok 204: / Riadok 271: @@
 * Optimalizácia: V mikropočítačových systémoch volíme dĺžku okna ako mocninu dvojky (napr. 8, 16, 32). Delenie je totiž procesorovo náročná operácia, ktorú v tomto prípade nahradíme rýchlym bitovým posunom doprava.
-'''3. Úloha: Implementácia filtra'''
+'''3.3. Úloha: Implementácia filtra'''
 Doplnte logiku funkcie tak, aby efektívne počítala priemer bez zbytočného premazávania celého poľa
 v každom kroku. Keďže 10-bitový ADC vrací hodnoty do 1023, je nutné zvoliť správny dátový typ pre
@@ Riadok 261: / Riadok 328: @@

Balogh na 19:36, 2. apríl 2026

2026-04-02T19:36:27Z

← Staršia verzia		Verzia z 19:36, 2. apríl 2026
Riadok 179:		Riadok 179:
	* sampling - pridat timer a vzorkovat v presnych casoch		* sampling - pridat timer a vzorkovat v presnych casoch
	* pridat Moving Average odtialto https://stackoverflow.com/questions/28820904/how-to-efficiently-compute-average-on-the-fly-moving-average aj s vyuzitim delenia 4,16 a pod. cez >>		* pridat Moving Average odtialto https://stackoverflow.com/questions/28820904/how-to-efficiently-compute-average-on-the-fly-moving-average aj s vyuzitim delenia 4,16 a pod. cez >>


			=== Doplnok 1 (2025) ===

			Pri meraní reálnych analógových veličín pomocou mikrokontroléra ATmega328P takmer vždy narazíte
			na problém so stabilitou výsledkov. Aj pri konštantnom vstupnom napätí bude posledný bit (LSB)
			výsledku kolísať v dôsledku vnútorného šumu čipu vyvolaného 16 MHz oscilátorom alebo vonkajšieho
			rušenia z napájacej siete. Digitálne filtrovanie je preto nevyhnutnou súčasťou spracovania signálu.


			'''1. Bežný aritmetický priemer '''

			Najjednoduchším riešením je odmerať určitý počet vzoriek (N), sčítať ich a výsledok vydeliť
			počtom meraní.
			* Nevýhoda (Latencia): Systém musí vykonať všetkých N meraní, kým poskytne prvý výsledok. Ak meriame 64 vzoriek a jeden prevod trvá cca 104 µs, procesor čaká viac ako 6,6 ms.
			* Nevýhoda (Skokovosť): Hodnota sa aktualizuje len raz za N cyklov, čo spôsobuje "trhaný" priebeh, ktorý nie je vhodný pre rýchle regulačné slučky.

			'''2. Kĺzavý (plávajúci) priemer (Moving Average)'''

			Kĺzavý priemer rieši problém odozvy tým, že udržiava históriu posledných vzoriek v kruhovom
			poli (bufferi). Každá nová vzorka nahradí v pamäti tú najstaršiu.
			* Výhoda (Plynulosť): Nový, spresnený výsledok máme k dispozícii okamžite po každom jednom meraní ADC.
			* Výhoda (Filtrácia): Algoritmus funguje ako digitálny dolnopriepustný filter, ktorý vyhladzuje krátkodobé špičky a šum.
			* Optimalizácia: V mikropočítačových systémoch volíme dĺžku okna ako mocninu dvojky (napr. 8, 16, 32). Delenie je totiž procesorovo náročná operácia, ktorú v tomto prípade nahradíme rýchlym bitovým posunom doprava.

			'''3. Úloha: Implementácia filtra'''
			Doplnte logiku funkcie tak, aby efektívne počítala priemer bez zbytočného premazávania celého poľa
			v každom kroku. Keďže 10-bitový ADC vrací hodnoty do 1023, je nutné zvoliť správny dátový typ pre
			sumu, aby nedošlo k pretečeniu. Použitie typu `float` sa neodporúča kvôli úspore pamäte[cite: 644, 1571].

			Kostra programu na doplnenie:

			<tabs>
			<tab name="AVR C-code"><syntaxhighlight lang="c++" style="background: LightYellow;">
			#include <avr/io.h>

			#define BUFFER_SIZE 8 // Musí byť mocnina 2 pre optimalizáciu delenia

			uint16_t samples[BUFFER_SIZE]; // Kruhový buffer pre vzorky
			uint8_t sample_idx = 0; // Index aktuálnej vzorky
			uint32_t sum = 0; // Celkový súčet (pozor na dátový typ!)

			void filter_init() // Funkcia inicializuje buffer na nulu
			{
			for (uint8_t i = 0; i < BUFFER_SIZE; i++)
			{
			samples[i] = 0;
			}
			sum = 0;
			}


			uint16_t get_moving_average(uint16_t new_sample) // Funkcia pridá novú vzorku a vráti aktuálny kĺzavý priemer
			{
			// 1. Od súčtu (sum) odpočítajte najstaršiu vzorku uloženú v poli
			// 2. Do poľa na aktuálny index uložte novú vzorku (new_sample)
			// 3. K súčtu (sum) pripočítajte túto novú vzorku
			// 4. Posuňte index (sample_idx) na ďalšiu pozíciu (pozor na pretečenie buffera!)

			/* DOPLŇTE KÓD SEM */

			// 5. Vráťte priemer (súčet vydelený BUFFER_SIZE pomocou bitového posunu >>)
			return (uint16_t)(sum >> 3); // Pre 8 vzoriek posun o 3 bity
			}

			int main(void)
			{
			adc_init(); // Inicializácia podľa prednášky
			filter_init();

			while(1)
			{
			uint16_t raw_val = adc_read(0); // Čítanie z kanála 0
			uint16_t filtered_val = get_moving_average(raw_val);
			...

			}
			}
			</syntaxhighlight></tab>
			</tabs>

Balogh na 09:28, 7. apríl 2025

2025-04-07T09:28:27Z

← Staršia verzia		Verzia z 09:28, 7. apríl 2025
Riadok 73:		Riadok 73:

	<tabs>		<tabs>
	<tab name="AVR C-code"><~~source~~ lang="c++" style="background: LightYellow;">		<tab name="AVR C-code"><syntaxhighlight lang="c++" style="background: LightYellow;">
	#include <avr/io.h>		#include <avr/io.h>
	#include "adc.h"		#include "adc.h"
Riadok 94:		Riadok 94:


	</~~source~~></tab>		</syntaxhighlight></tab>
	<tab name="adc.h"><~~source~~ lang="c++" style="background: LightYellow;">		<tab name="adc.h"><syntaxhighlight lang="c++" style="background: LightYellow;">
	#include <avr/io.h>		#include <avr/io.h>

Riadok 101:		Riadok 101:

	unsigned int adc_read(char a_pin);		unsigned int adc_read(char a_pin);
	</~~source~~></tab>		</syntaxhighlight></tab>
	<tab name="adc.c"><~~source~~ lang="c++" style="background: LightYellow;">		<tab name="adc.c"><syntaxhighlight lang="c++" style="background: LightYellow;">
	#include <avr/io.h>		#include <avr/io.h>

	... zvysok najdete v prednaske ...		... zvysok najdete v prednaske ...

	</~~source~~></tab>		</syntaxhighlight></tab>
	<tab name="Arduino code"><~~source~~ lang="arduino" style="background: #9dd1e1;">		<tab name="Arduino code"><syntaxhighlight lang="arduino" style="background: #9dd1e1;">

	#define aPin A0		#define aPin A0
Riadok 124:		Riadok 124:
	delay(100);		delay(100);
	}		}
	</~~source~~></tab>		</syntaxhighlight></tab>
	</tabs>		</tabs>

Balogh na 09:13, 7. apríl 2025

2025-04-07T09:13:58Z

← Staršia verzia		Verzia z 09:13, 7. apríl 2025
Riadok 7:		Riadok 7:
	# Zistite, čo sa stane, ak budete merať nezapojený vstup ("zo vzduchu").		# Zistite, čo sa stane, ak budete merať nezapojený vstup ("zo vzduchu").
	# Oboznámte sa s programom SerialPlot a zobrazte časový priebeh nameranej veličiny.		# Oboznámte sa s programom SerialPlot a zobrazte časový priebeh nameranej veličiny.
	# Napokon pomocou potenciometra ovládajte intenzitu svitu niektorej LED diódy.		# Napokon pomocou potenciometra ovládajte intenzitu svitu niektorej LED diódy alebo polohu servomotorčeka.


	=== Rekapitulácia ===		=== Rekapitulácia ===

Balogh: /* A/D prevodník */

2022-04-14T07:54:43Z

A/D prevodník

← Staršia verzia		Verzia z 07:54, 14. apríl 2022
Riadok 62:		Riadok 62:

	Príklad najjednoduchšieho SW ovládaného A/D prevodu je uvedená v tomto príklade - pozri [[AVR A/D example.c]]		Príklad najjednoduchšieho SW ovládaného A/D prevodu je uvedená v tomto príklade - pozri [[AVR A/D example.c]]
			<BR><BR>
	Poznámka k výpočtu: ak chcete naozaj prepočítavať AD hodnotu na napätie, nezaobídete sa bez reálnych čísiel typu float, resp. double. Neodporúčame to, pretože tým neúmerne narastie veľkosť kódu, ale ak to naozaj potrebujete, prečítajte si návod, ako upozorniť kompilátor, že chcete prilinkovať aj knižnicu pre prácu s reálnymi číslami: [[Typy premenných v avr-gcc]].		<FONT Color = "red">'''Poznámka k výpočtu:'''</FONT> ak chcete naozaj prepočítavať AD hodnotu na napätie, nezaobídete sa bez reálnych čísiel typu float, resp. double. Neodporúčame to, pretože tým neúmerne narastie veľkosť kódu, ale ak to naozaj potrebujete, prečítajte si návod, ako upozorniť kompilátor, že chcete prilinkovať aj knižnicu pre prácu s reálnymi číslami: [[Typy premenných v avr-gcc]].
			<BR><BR>
			<BR><BR>

	=== Software ===		=== Software ===

Balogh: /* A/D prevodník */

2022-04-14T07:53:54Z

A/D prevodník

← Staršia verzia		Verzia z 07:53, 14. apríl 2022
Riadok 63:		Riadok 63:
	Príklad najjednoduchšieho SW ovládaného A/D prevodu je uvedená v tomto príklade - pozri [[AVR A/D example.c]]		Príklad najjednoduchšieho SW ovládaného A/D prevodu je uvedená v tomto príklade - pozri [[AVR A/D example.c]]

			Poznámka k výpočtu: ak chcete naozaj prepočítavať AD hodnotu na napätie, nezaobídete sa bez reálnych čísiel typu float, resp. double. Neodporúčame to, pretože tým neúmerne narastie veľkosť kódu, ale ak to naozaj potrebujete, prečítajte si návod, ako upozorniť kompilátor, že chcete prilinkovať aj knižnicu pre prácu s reálnymi číslami: [[Typy premenných v avr-gcc]].

	=== Software ===		=== Software ===

Balogh na 12:07, 15. apríl 2021

2021-04-15T12:07:59Z

← Staršia verzia		Verzia z 12:07, 15. apríl 2021
Riadok 19:		Riadok 19:


	[[Súbor:MIPS_AD-Suciastky.jpg\|right]]		[[Súbor:MIPS_AD-Suciastky.jpg\|300px\|right]]
	=== Hardware ===		=== Hardware ===

Balogh: /* Hardware */

2021-04-15T12:03:33Z

Hardware

← Staršia verzia		Verzia z 12:03, 15. apríl 2021
Riadok 19:		Riadok 19:


			[[Súbor:MIPS_AD-Suciastky.jpg\|right]]
	=== Hardware ===		=== Hardware ===

Balogh: /* Hardware */

2021-04-15T07:36:36Z

Hardware

← Staršia verzia		Verzia z 07:36, 15. apríl 2021
Riadok 26:		Riadok 26:
	* potenciometer alebo trimer, ktorý máte v MISP kite		* potenciometer alebo trimer, ktorý máte v MISP kite
	* fotorezistor, ale ten slúži len na orientačné merania, pretože nemáme referenčný zdroj osvetlenia		* fotorezistor, ale ten slúži len na orientačné merania, pretože nemáme referenčný zdroj osvetlenia
	* termistor, ktorý tiež vieme využiť len orientačne, hoci k nemu by sme vedeli vypočítať teplotu podľa [http://senzor.robotika.sk/mmp/2322640.pdf datasheetu].		* termistor, ktorý tiež vieme využiť len orientačne, hoci k nemu by sme vedeli vypočítať teplotu podľa [http://senzor.robotika.sk/mmp/2322640.pdf datasheetu] (pozri tiež [https://en.wikipedia.org/wiki/Steinhart%E2%80%93Hart_equation Stienhart-Hartovu rovnicu]).

	<div style='text-align: center;'>		<div style='text-align: center;'>
	[[Súbor:MIPS_ADC-Schema01.png\|800px]]<BR>		[[Súbor:MIPS_ADC-Schema01.png\|800px]]<BR>
	''Schéma pripojenia vstupov k A/D prevodníku. Ak vám nepomôže, použite [[Media:MIPS_ADC-Schema02.png\|zapojovací diagram]]'' ~~(pozri tiež [https://en.wikipedia.org/wiki/Steinhart%E2%80%93Hart_equation Stienhart-Hartovu rovnicu])~~		''Schéma pripojenia vstupov k A/D prevodníku. Ak vám nepomôže, použite [[Media:MIPS_ADC-Schema02.png\|zapojovací diagram]]''
	</div>		</div>

Balogh: /* Hardware */

2021-04-15T07:36:18Z

Hardware

← Staršia verzia		Verzia z 07:36, 15. apríl 2021
Riadok 30:		Riadok 30:
	<div style='text-align: center;'>		<div style='text-align: center;'>
	[[Súbor:MIPS_ADC-Schema01.png\|800px]]<BR>		[[Súbor:MIPS_ADC-Schema01.png\|800px]]<BR>
	''Schéma pripojenia vstupov k A/D prevodníku. Ak vám nepomôže, použite [[Media:MIPS_ADC-Schema02.png\|zapojovací diagram]]''		''Schéma pripojenia vstupov k A/D prevodníku. Ak vám nepomôže, použite [[Media:MIPS_ADC-Schema02.png\|zapojovací diagram]]'' (pozri tiež [https://en.wikipedia.org/wiki/Steinhart%E2%80%93Hart_equation Stienhart-Hartovu rovnicu])
	</div>		</div>