Projekt: Dvojosí akcelerometer A

• Vypracovali:

Bc. Gabriel Gálik

Bc. Roman Gogola

• Študijný odbor: Aplikovaná mechatronika
• Ročník: 2. Ing. (2012)

Zadanie

1. Zobrazte na LCD náklon dosky v dvoch osiach zmeraný snímačom Memsic (meranie šírky impulzov).
2. Implementujte rolovanie dlhého textu na LCD displeji podľa náklonu.

Literatúra:

• Product Page (parallax.com)
• Datasheet
• Sensor datasheet

Použitý akcelerometer

Pri riešení projektu sme použili akcelerometer MEMSIC 2125. Jedná sa o tepelný akcelerometer, ktorý je schopný merať náklon, kolízie, statické a dynamické zrýchlenie, natočenie a vibrácie s rozsahom ±3g na dvoch osiach.

Obr. 1: Akcelerometer Memsic 2125

Funkcie akcelerometra:

• Meranie ±3g na dvoch osiach
• Jednoduchý impulzný výstup pre každú os
• Analógový výstup teploty (tout pin)
• Rozsah prevádzkových teplôt cez 0-70 °C

Základná špecifikácia:

• Požiadavka na napájanie: 3,3 – 5 V
• Komunikácia: TTL/CMOS kompatibilné 100Hz PWM výstupný signál ktorý je úmerný zrýchleniu
• Prevádzková teplota: 0-70 °C

Zadefinovanie jednotlivých pinov akcelerometra:

Obr. 2: Jednotlivé výstupy akcelerometra

Výstupy akcelerometra:

┌──────┬──────────────┬────────────────────────────────┐
│ PIN  │    Názov     │          Funkcia               │
├──────┼──────────────┼────────────────────────────────┤
│  1   │    Tout      │       Teplota - výstup         │
│  2   │    Yout      │       Y-os PWM výstup          │
│  3   │    GND       │       Uzemnenie - 0V           │
│  4   │    GND       │       Uzemnenie - 0V           │ 
│  5   │    Xout      │       X-os PWM výstup          │ 
│  6   │    Vdd       │       Napájacie napätie - 5V   │
└──────┴──────────────┴────────────────────────────────┘

Riešenie

Zapojenie akcelerometra:

Obr. 3: Zapojenie akcelerometra

Každá jedna os akcelerometra generuje na výstupe 100Hz-ový PWM signál.

Obr. 4: PWM modulácia

Zrýchlenie je úmerné podielu tHx/Tx. Pri napájacom napätí 5V, 50% pracovného cyklu zodpovedá 0g.

Obr. 5: Meranie zrýchlenia

Zdrojový kód

Potrebné súbory: lcd.c lcd.h Projekt_akcelerometer.c‎

Kód v jayzku C:

#include <avr/io.h>
#include "lcd.h"
#include <avr/interrupt.h>  
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
FILE mystdout = FDEV_SETUP_STREAM(lcdDataWrite, NULL, _FDEV_SETUP_WRITE);		// nová funkcia pre jeden znak
unsigned char pole[8][16]={"1234567890111213","abcdefghijklmnop","qwertyuiopasdfgh","!@#$%^&*()_+}|{?","1234567890111213","abcdefghijklmnop","qwertyuiopasdfgh","!@#$%^&*()_+}|{?"};

volatile unsigned int STARTX = 0;   			// premenné na výpočet PWM pre os X
volatile  	long DELTAX;
volatile unsigned int PULSEX=0,PWMX;
volatile unsigned int ENDX=0;
volatile unsigned int bufferX=0;

volatile unsigned int STARTY = 0;   			//  premenné na výpočet PWM pre os Y
volatile  	long DELTAY;
volatile unsigned int PULSEY=0,PWMY;
volatile unsigned int ENDY=0;
volatile unsigned int bufferY=0;

ISR(PCINT0_vect)					// prerušenie pre vstup X
{
bufferX=TCNT1;						//uloženie hodnoty z countra na začiatku prerušenia

if (!(PINB & 0b00100000))				//test dobežnej hrany
	{
	PULSEX=bufferX;					// dobežná hrana -> výpočet šírky impulzu
	PWMX=PULSEX-STARTX;
	}
	else
	{
	//TCNT1=0x000;					// nábežná hrana -> výpočet periódy
	ENDX=STARTX;
	STARTX=bufferX;
	DELTAX=STARTX-ENDX;
	}
}

ISR(PCINT1_vect)					// prerušenie pre vstup Y
{
bufferY=TCNT1;						//uloženie hodnoty z countra na začiatku prerušenia

if (PINC & 0b00000001)					//test nábežnej hrany
	{
		ENDY=STARTY;				// nábežná hrana -> výpočet periódy
	STARTY=bufferY;
	DELTAY=STARTY-ENDY;
	}
	else
	{
	PULSEY=bufferY;					// dobežná hrana -> výpocet šírky impulzu
		PWMY=PULSEY-STARTY;
	}
}




void lcdGotoXY(int riadok,int stlpec)			// vlastná funkcia pre nastavenie polohy kurzora na displeji
{

		if (riadok==1)
		 lcdControlWrite(0x40+0x80+stlpec);
		 else
		 lcdControlWrite(0x80+stlpec);

}

void delay_ms(unsigned int ms)				// vlastna funkcia pre časové oneskorenie
{
  unsigned int index;

  while (ms)
  {
   index = F_CPU / 19040;    				// 1ms!!
        
   while (index)
   {
    asm volatile ("nop");
    index--;
   }

   ms--;
  }
}

int SDH(void)						// vlastná funkcia pre display "set cursor home" 
{
	lcdControlWrite(0x02);	
	return 0;	
}

void Plot(int stlp, int riadok)				// vlastna funkcia na vyplnenie displeja z dátového poľa 
{
	int i,j;

	
	j=riadok;
	lcdGotoXY(0,0);
	for(i=stlp;i<=stlp+8;i++)			// vyplnenie prvého riadku
	{
	lcdDataWrite(pole[j][i]);

	}	
	j++;
	lcdGotoXY(1,0);
		for(i=stlp;i<=stlp+8;i++)		// vyplnenie druhého riadku
		{
		
	lcdDataWrite(pole[j][i]);

	}
}

int SDL(void)						// posuň displej doľava
{
	lcdControlWrite(0x18);	
	return 0;	
}

int SDR(void)						// posuň displey doprava
{
	lcdControlWrite(0x1C);	
	return 0;	
}


int main(void)
{
	int i=0,j;
DDRB = 0b00000000;              			// nastav ICR - Port B, pin0  ako INPUT
DDRC = 0b00000000;              			// nastav ICR - Port C, pin5  ako INPUT
	PCICR=0b00000011;				// nastavenie externého prerušenia
	PCIFR=0b00000011;			
	PCMSK1=0b00000001;
	PCMSK0=0b00100000;

 TCCR1B = 0b11000010;               			// T1 clk = F_CPU : 1024, falling edge pin ICP1,
 TCCR1A = 0b00000000;                			// T1 in timer mode !! Note: if You omit this, TCNT1 will be only 8-bit !!
  TCNT1 = 0x0000;           				// inicializácia počítadla (16-bit! Low+High bytes)
lcdInit4();
 stdout = &mystdout;           				// Odteraz funguje printf();
sei();                    				// povolenie všetkých prerušení  


for(;;){

//1.cast pre meranie sirky impulzov
//	if(PWMX<0)
//	PWMX+=65536;
	
//		if(DELTAX<0)
//	DELTAX+=65536;
//	lcdGotoXY(0,0);
//	printf("%u     ",((long)(PWMX*10)/DELTAX));
//	lcdGotoXY(1,0);
//	printf("%u    ",PWMX);



//2.cast pre rolovanie textu

	Plot(0,i);  					//vyplnenie displeja s požadovanými riadkami
delay_ms(1000);						// delay aby sa dalo odčítať
	if (((long)(PWMX*10)/DELTAX)==2)		// test natočenia v smere x
	SDR();						// posun displeja
	else								
	if(((long)(PWMX*10)/DELTAX)==0)			// test natočenia v smere -x
	SDL();						// posun displeja
if (((long)(PWMY*10)/DELTAY)==2 && i<6)			// test natočenia v smere y
	i++;						// posun vypisaných riadkov
	else
	if(((long)(PWMY*10)/DELTAY)==0 && i>0)		// test natočenia v smere -y
	i--;						// posun vypisaných riadkov


	}
}

Obrázková dokumentácia

Obr. 6: Spustenie programu

Obr. 7: Rolovanie vpravo

Obr. 8: Rolovanie vľavo

Obr. 9: Posun textu hore/dolu

Zhodnotenie

Po napísaní zdrojového kódu v jazyku C a zapojení akcelerometra sme vyskúšali, či nám program správne pracuje. Po naklonení vývojovej dosky do hociktorej strany sa nám text roloval na tú stranu, na ktorú sme dosku naklonili. Čiže po naklonení na pravú stranu sa nám text roloval doprava, po naklonení na ľavú stranu sa text roloval doľava. Pri naklonení dosky dopredu sa nám celý text posunul dopredu a napokon pri naklonení dosky dozadu sa nám celý text posunul dozadu. Správnosť projektu si overil aj Ing. Balogh.