Digitálny potenciometer

Záverečný projekt predmetu MIPS / LS2026 - Yaroslav Buryk

Zadanie

Cieľom bolo navrhnúť a realizovať program pre mikrokontrolér (ATmega328P), ktorý slúži ako digitálny potenciometer.Program musí presne načítavať impulzy bez straty krokov aj pri rýchlej zmene smeru otáčania a realizovať ošetrenie voči mechanickým zákmitom kontaktov (debouncing).

Arduino UNO

https://docs.arduino.cc/static/cb2219c4f549dd9a7fe040362b668567/a6d36/Pinout-UNOrev3_latest.png

Literatúra:

• Dokumentácia k arduino UNO

Analýza a opis riešenia

Pre riešenie úlohy bol zvolený prístup využívajúci hardvérové prerušenia a stavový automat (FSM). Na detekciu smeru otáčania sa využíva stavová tabuľka (state table), ktorá vyhodnocuje prechody v Grayovom kóde. Každá zmena na pinoch vyvolá prerušenie, kde sa porovnáva predchádzajúci stav s aktuálnym. Použité komponenty:

• ATmega328P (Arduino Uno)
• Rotačný enkóder KY-040: Inkrementálny enkóder generujúci dva signály (CLK a DT).
• Datasheet KY-040
• Na potlačenie mechanických zákmitov boli použité dva externé keramické kondenzátory s kapacitou 47 nF pripojené medzi signálne piny (CLK, DT) a zem.

Celkový pohľad na zariadenie.

Schéma zapojenia: Enkodér je napájaný cez 5V a GND z Arduina. Signály CLK, DT a SW pripájam k digitálnym vstupom D2, D3 a D4. Na potlačenie šumu používam 47nF kondenzátory zapojené medzi CLK/DT a zemou.

Schéma zapojenia.

Algoritmus a program

Program je rozdelený na obsluhu prerušení a hlavnú slučku (spracovanie výstupu).

• Obsluha prerušení (ISR):

Používame externé prerušenia INT0 (PD2) a INT1 (PD3). Obe funkcie volajú spoločnú funkciu handle_encoder(). static inline void handle_encoder(): Táto funkcia je optimalizovaná pre rýchlosť. Číta celý port PIND naraz, čím zabezpečuje synchronizáciu dát CLK a DT.

• Atómový prístup (Atómia dát):

Keďže int32_t je 32-bitová premenná na 8-bitovom procesore, jej čítanie v hlavnej slučke prebieha v kritickej sekcii medzi cli() a sei().

• Funkcia init_all():

Konfiguruje piny ako vstupné, zapína interné pull-up rezistory a inicializuje počiatočný stav last_state Výpis kódu je nižšie...

AVR C-codefilename.h

#include <avr/io.h>

int main(void)
{
  unsigned int measuredValue;

  while (1)
  {
    /*  relax  */  
  }

  return(0);
}

#include <avr/io.h>

void adc_init(void);                                   // A/D converter initialization

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

Na overenie funkčnosti digitálneho potenciometra použijeme posielanie dát cez sériový terminál pomocou knižnice UART.

Zapojenie

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.