SOS maják

Záverečný projekt predmetu MIPS / LS2026 - Rostyslav Fursov

Zadanie

Cieľom úlohy bolo vytvoriť program v jazyku C pre mikroprocesor ATmega328P, ktorý simuluje optický maják vysielajúci medzinárodný núdzový signál SOS (... --- ...). Program musí bežať v nekonečnej slučke a dodržiavať štandardizované časové intervaly pre Morseovu abecedu. Projekt je rozšírený o sériovú komunikáciu (UART), ktorá slúži na monitorovanie stavu zariadenia v reálnom čase na pripojenom počítači.

Vývojová doska ACROB.

Literatúra:

• Dokumentácia k doske Acrob
• Vyskúšajte si zmerať reakciu on-line

Analýza a opis riešenia

Teoretický rozbor (Pravidlá morzeovky)

Základom riešenia je dodržanie medzinárodného štandardu pre Morseovu abecedu. Aby bol signál SOS čitateľný pre kohokoľvek, musí program striktne dodržiavať pomery medzi svetelným impulzom a tichom.

Definoval som základnú časovú jednotku T = 200 ms. Všetky ostatné intervaly sú násobkom tejto jednotky:

• Bodka (dot): trvá presne 1T (200 ms).

• Čiarka (dash): trvá presne 3T (600 ms).

• Medzera medzi prvkami (v rámci jedného písmena): trvá 1T (200 ms).

• Medzera medzi písmenami (S a O): trvá 3T (600 ms).

• Medzera medzi slovami (koniec sekvencie SOS): trvá 7T (1400 ms).

Technický prístup

• Pre komunikáciu s PC som implementovali UART rozhranie s rýchlosťou 9600 baud.

• Riadenie portov: Využívam register smeru dát DDRB a výstupný register PORTB. Nastavenie pinu PB5 na logickú jednotku aktivuje vstavanú LED diódu.

• Bitová manipulácia: Namiesto prepisovania celého registra používam bitové masky (|= a &= ~). To zaručuje, že ovplyvňujem iba pin LED diódy a ostatné piny procesora zostávajú nezmenené.

• Časovanie: Na generovanie presných páuz využívam funkciu _delay_ms() z knižnice <util/delay.h>. Frekvencia procesora je definovaná na 16 MHz (F_CPU), čo zabezpečuje, že reálny čas zodpovedá vypočítaným intervalom.

Hardvérová konfigurácia

Mikrokontrolér: ATmega328P (16 MHz)

• Výstup: Vstavaná LED dióda na porte PB5 (digitálny pin 13).

• Komunikačné rozhranie: UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter).

• Prepojenie: USB kábel.

Algoritmus a program

Algoritmus programu pracuje v nekonečnej slučke (while(1)), ktorá postupne volá sekvencie pre jednotlivé písmená "S" a "O". Hlavná logika spočíva v ovládaní LED diódy a odosielaní dát cez UART.

AVR C-codeuart.huart.c

#define F_CPU 16000000UL
#define BAUD 9600

#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>
#include "uart.h"

// Definícia LED na porte B, pin 5 
#define LED_PIN PB5

int main(void)
{
    // Inicializácia UART rozhrania
    uart_init();

    // Nastavenie pinu PB5 ako výstup 
    DDRB |= (1 << LED_PIN);
    
    // Odoslanie úvodnej správy po štarte zariadenia
    uart_puts("SOS Majak startuje...\n");

    while (1) 
    {
        // Písmeno S (3 krát krátky impulz)
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            uart_putc('.');            // Výpis bodky do terminálu
            PORTB |= (1 << LED_PIN);   // LED zapne
            _delay_ms(200);            // oneskorenie
            PORTB &= ~(1 << LED_PIN);  // LED vypne
            _delay_ms(200);
        }

        uart_putc(' '); // // Medzera v termináli
        _delay_ms(400); // Pauza medzi písmenami (píšem 400 ms, pretože 200 ms už máme z predchádzajúceho cyklu)

        // Písmeno O (3 krát dlhý impulz) 
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            uart_putc('_');            // Výpis čiarky do terminálu
            PORTB |= (1 << LED_PIN);   // LED zapne
            _delay_ms(600);            // 3 * T
            PORTB &= ~(1 << LED_PIN);  // LED vypne
            _delay_ms(200);
        }

        uart_putc(' '); // Medzera v termináli
        _delay_ms(400); // Pauza medzi písmenami

        // Písmeno S (3 krát krátky impulz) 
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            uart_putc('.');            // Výpis bodky do terminálu
            PORTB |= (1 << LED_PIN);   // LED zapne
            _delay_ms(200);            // oneskorenie
            PORTB &= ~(1 << LED_PIN);  // LED vypne
            _delay_ms(200);
        }

        
        uart_puts(" [OK]\n"); // Ukončenie SOS sekvencie v termináli a odriadkovanie
        _delay_ms(1200);      // Pauza medzi SOS sekvenciami (píšem 1200 ms, pretože 200 ms už máme z predchádzajúceho cyklu)

    }

    return 0;
}

#ifndef UART_H_
#define UART_H_

void uart_init( void );     
void uart_putc( char c );
void uart_puts( const char *s );
char uart_getc( void );

#endif

#include <avr/io.h>
#include <util/setbaud.h>
#include "uart.h"

void uart_init( void ) {
    UBRR0H = UBRRH_VALUE;
    UBRR0L = UBRRL_VALUE;
#if USE_2X
    UCSR0A |= _BV(U2X0);
#else
    UCSR0A &= ~(_BV(U2X0));
#endif
    UCSR0C = _BV(UCSZ01) | _BV(UCSZ00); 
    UCSR0B = _BV(RXEN0) | _BV(TXEN0);   
}

void uart_putc(char c) {
   if (c == '\n') 
     {
       uart_putc('\r');
    }
   loop_until_bit_is_set(UCSR0A, UDRE0); 
   UDR0 = c;
}

void uart_puts(const char *s) {
    while (*s) {
        uart_putc(*s++);
    }
}

char uart_getc(void) {
    loop_until_bit_is_set(UCSR0A, RXC0); 
    return UDR0;
}



unsigned int adc_read(char a_pin);

Pridajte sem aj zbalený kompletný projekt, napríklad takto (použite jednoznačné pomenovanie, nemôžeme mať na serveri 10x zdrojaky.zip:

Zdrojový kód: zdrojaky.zip

Overenie

Funkčnosť systému som overil kombináciou vizuálnej kontroly a digitálnej diagnostiky cez sériovú linku.

Metodika overovania:

Fyzická kontrola: Po nahratí programu do mikrokontroléra som sledoval vstavanú LED diódu na pine PB5. Potvrdil som, že sekvencia troch krátkych bliknutí, troch dlhých bliknutí a následnej pauzy presne zodpovedá medzinárodnému štandardu SOS.

Sériová diagnostika: Zariadenie som ponechal pripojené k PC cez USB kábel. Pomocou terminálového programu PuTTY nastaveného na rýchlosť 9600 baud som sledoval textový výstup.

Výsledok testu: Pri každom zapnutí LED na krátky čas sa v termináli objavila bodka, pri dlhom bliknutí čiarka.

Aplikácia.

Video:

Čo by som urobil inak

Zamyslite sa spätne nad problémom, ktorý ste riešili a napíšte, čo sa vám nepodarilo a nabudúce by ste spravili inak.

Kľúčové slová 'Category', ktoré sú na konci stránky nemeňte.