Simulátor sústavy 1. rádu

Záverečný projekt predmetu MIPS / LS2026 - Matúš Prokop

Zadanie

Mojou úlohou bolo vytvoriť program pracujúci v reálnom čase simulujúci systém Y(s)/U(s)=K/(s*T+1), K=1 [-] a T = 0,5 [sek]. Na vykreslenie priebehu použite SerialPlot. Rozsahy u(t) a y(t) sú 0 až 5V. Rozlíšenie 0.01V. Vykreslite prechodovú charakteristiku odpovedajúcu vstupnej hodnote 2.00V. Použite celočíselnú aritmetiku.

Vývojová doska ACROB.

Literatúra:

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

Analýza a opis riešenia

Opíšte sem čo a ako ste spravili, ak treba, doplňte obrázkami... Podrobne opíšte použité komponenty (okrem základnej dosky s ATmega328P procesorom), pridajte linky na datasheety alebo opis obvodu.

Celkový pohľad na zariadenie.

Nezabudnite doplniť schému zapojenia! V texte by ste mali opísať základné veci zo zapojenia, samotná schéma nie je dostačujúci opis.

Schéma zapojenia.

Algoritmus a program

Algoritmus programu využíva toto a toto, základné funkcie sú takéto a voláma ich tuto... Výpis kódu je nižšie...

<tabs>

main.cmain.c

#define F_CPU 16000000UL
#define BAUD 9600

#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

#include "uart.h"

#define U 200			// vstup 2.00 V  
#define SCALE 1000L		// interna mierka 

#define TIMER_OCR 155 // Timer 10 ms 

volatile uint8_t timer = 0;
uint8_t counter = 0; // pocitadlo 

int32_t y_s = 0; // vystup systemu 

// Timer - 10 ms 
static void timer_init(void)
{
    TCCR2A = (1 << WGM21); // vynulovanie casovaca 

    TCCR2B = (1 << CS22) | (1 << CS21) | (1 << CS20); // prescaler 1024 

    OCR2A = TIMER_OCR; // porovnavacia hodnota 

    TIMSK2 = (1 << OCIE2A); // povolenie prerusenia 
}

ISR(TIMER2_COMPA_vect)
{
    timer = 1; // vystup casovaca
}

// Simulacia systemu 1. radu 
static uint16_t filter_step(uint16_t u)
{
    y_s += ((int32_t)u * SCALE - y_s) / 10; // rovnica pre vypocet

    uint16_t y = (uint16_t)((y_s + SCALE / 2) / SCALE); // prevod na centivolty

    return y;
}

int main(void)
{
    uart_init();
    timer_init();
    sei(); // globalne povolenie preruseni
	
	char buf [20];

    while (1)
    {
        if (timer)
        {
            timer = 0;
			
			counter ++;
			
			if (counter>=5) // simulacia sa vyhodnocuje kazdych 50ms 
			{
				
			counter = 0;
			
            uint16_t y = filter_step(U); // simulacia systemu

            // Formatovanie vystupu pre SerialPlot 
            snprintf(buf,sizeof(buf),"%u,%u\n",U,y);
			uart_puts(buf); // odoslanie cez UART
			}
        }
    }

    return 0;
}

uart.cuart.c

#define F_CPU 16000000UL
#define BAUD 9600
#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); /* 8-bit data */
    UCSR0B = _BV(RXEN0) | _BV(TXEN0);   /* Enable RX and TX */
}


void uart_putc(char c) 
{
   loop_until_bit_is_set(UCSR0A, UDRE0); /* Wait until data register empty. */
   UDR0 = c;
}


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

char uart_getc(void) {
    loop_until_bit_is_set(UCSR0A, RXC0); /* Wait until data exists. */
    return UDR0;
}

uart.huart.h

#ifndef UART_H_
#define UART_H_
#define F_CPU 16000000UL
#define BAUD 9600

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

char uart_getc( void );

#endif /* UART_H_ */

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

Zdrojový kód: zdrojaky.zip

Overenie

Ako ste overili funkciu, napríklad... Na používanie našej aplikácie stačia dve tlačítka a postup používania je opísaný v sekcii popis riešenia. Na konci uvádzame fotku hotového zariadenia.

Aplikácia.

Video: