Diaľkové ovládanie zosilňovača

Záverečný projekt predmetu MIPS / LS2025 - Dávid Bungyi

Zadanie

Zapojiť a naprogramovať IR diaľkové ovládanie s Atmega328P pre ovládanie tlačidiel vypínania a Loudness a potenciometra hlasitosti zosilňovača.

Vývojová doska Arduino UNO

Literatúra:

• Dokumentácia k Atmega328P
• Dokumentácia k Protokolu NEC

Analýza a opis riešenia

Správu odvysielanú IR diaľkovým ovládačom bolo treba nejakým zariadením prijať, spracovať v mikropočítači a na základe prijatej správy aktivovať solenoid, ktorý zatlačí tlačidlo na zosilňovači alebo pootočiť servomotorček ovládajúci potenciometer hlasitosti.

Postup riešenia

• Vysielanie správ

Správy odosielame pomocou IR diaľkového ovládania, ktoré sa bežne používa s Arduinom.

IR Diaľkový ovládač

• Prijímanie správ

Signál odvysielaný ovládačom prijímame IR prijímačom, ktorý modulovaný 38KHz signál demoduluje a spracuje na logické jednotky a nuly.

IR Prijímač

• Spracovanie prijatého signálu

Prijatý signál spracováva Arduino nižšie uvedeným programom. Po spracovaní signálu Arduino spína na pol sekundy digitálne piny 6 a 7 alebo pootočí servomotorček pomocou zmeny pwm signálu na pine 9.

Protokol nec

Pre rozšifrovanie správ bolo potrebné pochopiť ako funguje protokol nec ktorým ovládač posiela správy. Museli sme zistiť úvodnú správu a spôsob ktorým sú reprezentované logické jednotky a nuly. Najdôležitejšie bolo si uvedomiť, že rozdiel medzi logickou jednotkou a nulou je v dĺžke nulovej časti signálu, ktorá nasleduje kladnú časť. Rozdiel v logickej jednotke a nule je totiž v tom, že nulová časť je pri logickej jednotke tri krát dlhšia, ako pri logickej nule. Z nich sa následne skladá adresa zariadenia, špecifická pre výrobcu a niekedy aj model zariadenia a príkaz určujúci vybranú funkciu na ovládači. V rýchlosti doplním len že v nec protokole je konštantná dĺžka správy realizovaná vďaka dvojnému odosielaniu adresy a príkazu v správe. Jedna z týchto adries a príkazov vždy obsahuje pôvodnú správu s invertovanými bitmy. Vďaka tomu je počet logických jednotiek a núl v správe vždy rovnaký a mení sa iba ich poradie, preto je správa vždy rovnako dlhá.

Správa protokolu nec

Schéma zapojenia

Schéma zapojenia

Algoritmus a program

Celý program je napísaný v jednom súbore bez použitia vlastných funkcií a knižníc. Ako prvé sme si pridali knižnice a funkcie a zadefinovali vstupné a výstupné piny. Pridali sme si funkciu delay. Následne sme si definovali premenné a inicializovali počítadlo. Prvá polovica programu v maine nám rozšifruje správu zaslanú ovládačom cez protokol nec. Táto časť programu rozlíši poslané logické jednotky a nuly a prevedie ich na hexadecimálny kód. V ďalšej časti programu sa tento kód porovnáva so známymi kódmi priradenými k funkciám. Ak sa prijatý kód zhoduje s kódom funkcie, funkcia sa vykoná. Keďže 8 bitové počítadlo nám nestačilo na čítanie kódu ani generovanie PWM, bolo potrebné počítadlo medzi týmito dvomi časťami programu prekonfigurovať. To sa deje na začiatku každej z daných častí programu.

AVR C-code

#define F_CPU 16000000UL

#include <avr/io.h>
#include <stdio.h>
#include <util/delay.h>
#include <math.h>

#define set_bit(ADDRESS,BIT) (ADDRESS |= (1<<BIT))
#define clear_bit(ADDRESS,BIT) (ADDRESS &= ~(1<<BIT))

#define IR1 PB0  // IR snimac
#define ZAP  PD7  // Vypinac
#define LOUD  PD6  // Loudness
#define VOL  PB1  // Volume
 
void delay(int delay)   // vlastna funkcia, lebo inak je max 16ms
{
  for (int i=1; i<=delay; i++)
  _delay_ms(1);
}	
 
int main(void)
{ 
	DDRB &= ~(1<<IR1);   // PB0 je vstup
	DDRD |=  (1<<ZAP);  // PD7 je vystup
	DDRD |=  (1<<LOUD);  // PD6 je vystup
	DDRB |=  (1<<VOL);  // PD5 je vystup
	PORTB |= (1<<IR1);   // zapnuty pull-up

	int counter,bit,count,poc=2000;
	unsigned int tlac;
    while(1)
    {
		TCNT1 = 0x0000;           // initialize (CLEAR) counter 
		ICR1  = 0;             // set TOP for counting  
		OCR1A = 0;             // Set Initial Pulse width
		TCCR1A = 0b10000000;  
		TCCR1B = 0b00000010;
        if (bit_is_clear(PINB, IR1)) 
		{
			TCNT1 = 0xDE67;
			while( ((TIFR1 & (1<<TOV1)) != 0x01 ) && (bit_is_clear(PINB, IR1)))
			{	 
			}
			while(bit_is_set(PINB, IR1))
			{
				TCNT1 = 0xDE67; 
			}
			if(((TIFR1 & (1<<TOV1)) == 0x01 ))
			{
					delay(2);
					while(bit_is_set(PINB, IR1))
					{
					}
					bit=15;
					count=0;
					for(int i=32;i>=0;i--)
					{
						while(bit_is_clear(PINB, IR1))
						{
						}
						TCNT1 = 0x0000;
						while(bit_is_set(PINB, IR1))
						{
						}
						counter = TCNT1;
											
						if((i<=31)&&(i>=24) || (i<=15)&&(i>=8))
						{
							if ((counter>=700)&&(counter<=1500))
								count = count + pow(2,bit);
							bit--;
						}
										
					}
					tlac = count+2;
					if (tlac == 65437)     //Vypinanie
					{
 						set_bit(PORTD,ZAP);
						delay(500);
						clear_bit(PORTD,ZAP);
					}
					if (tlac == 65391)     //Loudness
					{
 						set_bit(PORTD,LOUD);
						delay(500);
						clear_bit(PORTD,LOUD);
					}	
						
					TCNT1 = 0;             // Set Initial Timer value
					ICR1  = 4000;             // set TOP for counting  
					TCCR1A = 0b10000010;  
					TCCR1B = 0b00011010;
					if (tlac == 65367 && poc <3900)       //Hlasitost
					   poc = poc+100;
					if (tlac == 65311  && poc >2000)
					   poc = poc-100;
					OCR1A = poc;		 
					delay(100);
				
			}
				   
		}
	}
}

Zdrojový kód: IR_Ovladanie_Zosilnovaca_David_Bungyi.zip

Overenie

Celé zariadenie sa ovláda štyrmi tlačidlami ovládača tlačidlá + a - ovládajú pohyb servomotorčeka a tlačidlá CH a EQ ovládajú solenoidy stláčajúce tlačidlá zosilňovača. Solenoidy sú v ukážke reprezentované LED diódami.

Zapojenie zariadenia

Video:

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