Meranie časového intervalu

Autori:	Ladislav Vlahi, Matej Jurák
Študijný odbor:	Aplikovaná mechatronika	2. Ing. (2013)

Zadanie

Na doske Acrob s LCD displejom je potrebné merať čas medzi dvoma prerušeniami "svetelného lúča". Ako senzor použite Sharp GP 2Y0A21, udalsoť bude predstavovaná zmenou vzdialenosti voči referenčnej. Okrem zobrazenia na displeji bude informácia prenesená aj cez USB rozhranie do PC.

K zapojeniu treba vypracovať dokumentáciu, popis programu, schému zapojenia displeja a riadiacej jednotky. Ako bonus doplňte riadenie intenzity displeja na základe vonkajšieho osvetlenia.

Literatúra:

• Ako pracuje snímač vzdialenosti
• http://ap.urpi.fei.stuba.sk/sensorwiki/index.php/Acrob_technical_description |zapojenie DPS

Analýza

Našou úlohou v semestrálnom projekte bolo vytvorenie merača časového intervalu. Projekt sme realizovali pomocou procesora ATmega 328P, LED displej, snímač.

Použitá doska plošných spojov

Schéma zapojenia dosky plošných spojov

Popis pinov na DPS

Použitý displej

Vlastnosti:

 - 2x8 LCD Displej bez podsvetlenia
 - 4 Tlačítka
 - Trimer na zmenu kontrastu

Technické parametre:

 - Napájanie: 5 V @ 15 mA
 - Pripojenie: 4-Bit parallel interface (Hitachi HD44780 compatible)
 - Rozmery: 60 x 50 x 20 mm
 - Pracovná teplota: 0 až +70 °C

Použitý snímač

Technické parametre:

 - Napájanie: 4.5 - 5.5 V
 - Spotreba: 30 mA
 - Pripojenie: Analógový výstup
 - Rozmery: 29.5 x 13 x 13.5 mm
 - Rozsah merania: 10 - 80 cm

Popis riešenia

Ku zvolenému zadaniu sme mali k dispozícií dosku plošného spoja Acrob (http://ap.urpi.fei.stuba.sk/sensorwiki/index.php/S%C3%BAbor:AcrobBoard.png), ku ktorej sme pripojili modul LCD Terminal AppMod Parallax. Ďalej sme potrebovali pripojiť senzor vzdialenosti Sharp GP 2Y0A21, ktorý vyhodnocoval meraný časový interval. Senzor sme pripojili na analógový vstup DPS konektora X4 na piny 1,2,3. Snímač sme uchytili do stojana, kedy nám senzor vyhodnotil referenčnú hodnotu. Pri zmene hodnoty na senzore sme ju porovnávali s referenčnou hodnotou a spustilo sa meranie časového intervalu. Pri ďalšej zmene hodnoty na snímači sa následne toto meranie zastavilo a na displeji ostala zobrazená hodnota časového intervalu.

Podarilo sa nám rozbehať aj prvé dve tlačidlá pod displejom, ktorým sme priradili funkcie. Prvé tlačidlo vymaže displej, keď už je počítadlo zastavené a vypíše slovo "READY", teda môže sa začať ďalšie počítanie. Druhé tlačidlo vymaže aktuálnu hodnotu času a začína počítať znova od nuly.

Celkové zapojenie

Zapojenie displeja k DPS

Schéma zapojenia snímača

Algoritmus a program

Uveďte stručný popis algoritmu, v akom jazyku a verzii vývojového prostredia ste ho vytvorili. Je vhodné nakresliť aspoň hrubú štruktúru programu napríklad vo forme vývojového diagramu. Rozsiahly program pre lepšiu prehľadnosť rozdeľte do viacerých súborov.

Vyberte podstatné časti zdrojového kódu, použite na to prostredie source:

//pripojenie potrebnych kniznic
#include <avr/io.h>
#include <stdio.h>
#include "lcd.h"
#include "serial.h"
#include <string.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <util/delay.h>
#include "LCDlibrary.h"


//Pomocne funkcie na spustenie a zastavenie casovaca

#define TIMER_STOP() bits_clear(TCCR0B,(bit(CS02)|bit(CS01)|bit(CS00)));TCNT0=0
#define TIMER_START() TCNT0+=5;bits_set(TCCR0B,(bit(CS01)|bit(CS00)))


//Makra na pracu s bitmi
#define bit(m)		((1<<m))
#define bit_set(p,m) ((p) |= bit(m))
#define bits_set(p,m)	((p) |= (m))
#define bits_clear(p,m) ((p) &= ~(m))


FILE mystdout=FDEV_SETUP_STREAM(sendchar,NULL,_FDEV_SETUP_WRITE); 

//zadefinovanie premennych
int stara=0;
char zobraz[8]={0};
int aktual=0;
int meranie=0;
volatile uint32_t milisekunda;

// A/D converter initialization
void adc_init(void)                                    
{
  ADMUX = 0b01000100;                                  // Ref: external, Channel 4 (ADC4) - NTC
  ADCSRA = (1<<ADEN)|(1<<ADPS2)|(1<<ADPS1)|(1<<ADPS0); // =0b10000111, A/D ON, prescaler = 128 
}

int main(void) {
	   
	inituart();				// inicializacia seriovej linky
	lcdInit4();                             // inicializacia v 4-bitovom rezime
	adc_init();				// inicializacia AD prevodnika
    lcdControlWrite(LCD_CLR);               	// vymazanie displeja
	stdout = &mystdout;			// odteraz funguje printf();
	
	lcd_puts_addr(0x01,"Ready");
	
	bit_set(TIMSK0,TOIE0);			//Povolenie prerusenia Casovaca 0	
	sei();	


	while(1)
	{
		//nacitanie referencnych hodnot z ADC
		stara= aktual;					// Do premennej stara ulozime predchadzajuci vypocet AD prevodnika
		ADCSRA |= (1<<ADSC);                            // Start A/D conversion
   		while ( !(ADCSRA & (1<<ADIF)));                 // Wait until AD not finished
    	aktual=ADC;						// Aktualna hodnota vypocitana ADC
	
		if (milisekunda>0)
		{
		sprintf(zobraz,"%d ms",milisekunda);		// ulozenie casu v milisekundach do smernika zobraz
		lcd_puts_addr(0x40,zobraz);
		}		

		//spustenie casovaca pri prechode pod senzorom
		if ((meranie == 0)&&(aktual<(stara-100))) //&& (meranie==0))
		{
			
			lcd_puts_addr(0x00,"Counting");
			
   			TIMER_START();
					
			meranie =1;				// zmena premennej, vdaka ktorej mozeme zastavit casovac
			
		}
		
		
		//Zastavenie casovaca po dalsom prechode objektu pred snimacom
		else if  ((meranie==1)&&(aktual < (stara-100))) //&& (meranie == 1) )
		{
			
			lcd_puts_addr(0x00,"Stopped ");
			
			TIMER_STOP();			

			meranie=0;			
			
		}
		
		

		// Pouzitie tlacidiel
		if (ReadButtons() == 1 && meranie==0)		// Prve tlacidlo zastavi casovanie a vymaze display
		{						// ked je pocitanie stopnute
			milisekunda=0;
			lcd_clrscr();
			lcd_puts_addr(0x00," Ready");


		}

		else if (ReadButtons() == 2 && meranie==1)	// Pri pocitani intervalu vymaze hodnotu a
		{						// pokracuje v pocitani od nuly
			milisekunda=0;							
			lcd_clrscr();
			lcd_puts_addr(0x00,"Counting");			
			TIMER_START();
		}

		
		//Program pripraveny pre ostatne dve tlacidla podla potreby uzivatela

		/*else if (ReadButtons() == 4)
		{
			
		}
		else if (ReadButtons() == 8)
		{
			
		}*/
		
		
	
	}
	return 0;
}


//Obsluha prerusenia pre casovac 0
ISR(TIMER0_OVF_vect)
{
	TCNT0+=5;				//Pre presnejsiu hodnotu (1ms) je potrebne inkrementovat register casovaca
	milisekunda++;			        //premenna obsahujuca pocet milisekund (32bit hodnota)
}

Nezabudnite však nahrať aj kompletné zdrojové kódy vášho programu!

Zdrojový kód: serial.h a main.c

program.c

Overenie

Po spustení programu sa na displeji zobrazí tento nápis. V tomto stave stačí prerušiť svetelný lúč snímača a spustí sa počítanie.

V tomto stave počítadlo počíta, čo môžeme vidieť na displeji. Hodnota neustále nabieha, až do momentu kým znova nepreruší svetelný lúč snímača. Čas je zobrazovaný v [ms].

V tomto stave počítadlo zastavilo počítanie a hodnota v [ms] ostáva zaznamenaná na displeji.

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