Projekt: Snímač farby ColorPal

Snímač farby ColorPAL

• Vypracovali:

Bc. Tamás Vincze

Bc. Adam Rozsár

• Študijný odbor: Aplikovaná mechatronika

• Ročník: 2.Ing

Zadanie

Zobrazte na LCD aktuálnu snímanú farbu zmeranú snímačom ColorPal.

Snímač a generátor farby ColorPAL

Vlastnosti

• Sníma celý rozsah farieb o ktorých dáva informáciu vo forme RGB (Red/Green/Blue) komponentov.
• Sníma spektrum okolitého osvetlenia s citlivosťou až 44uW/cm2 na lsb.
• Generuje 24 bitové farby pomocou vstavaného RGB LED.
• Možnosť pripojenia priamo na skúšobnú dosku alebo pomocou.
• Na detekciu a generovanie farby využíva sériovú komunikáciu cez jeden pin.
• Detekcia a generovanie farieb je riadené pomocou vstavaného mikrokontrolera.
• Disponuje vstavanou EEPROM pamäťou pre uloženie snímaných informácií a generačných programov.
• Autorun funkcia umožňuje spustenie vopred určeného programu iba použitím napájania.

Princíp činnosti

ColorPAL používa RGB LED na osvetlenie meranej farby (jedna farba naraz), spolu so široko spektrovým prevodníkom svetlo-napätie na meranie odrazeného svetla. Podľa množstva svetla ktoré sa odráža od meranej farby pri osvetlení od červenej, zelenej a modrej LED diódy je možné určiť farbu vzorky. ColorPAL používa sveteľný senzor TAOS typu TSL13T, ktorý má krivku spektrálnej citlivosťi nasledovný:

Obr. 1: Krivka spektrálnej citlivosti prevodníka svetlo-napätie

Prevodník je kombináciou fotodiódy a transimpedančného zosilňovača v jednom integrovanom obvode. Aktívna plocha fotodiódy je 0.5 mm x 0.5 mm a senzor vníma žiarenie s vlnovou dĺžkou v rozsahu od 320 nm do 1050 nm.Výstupné napätie sa mení lineárne s intenzitou dopadajúceho žiarenia.

Obr. 2: Funkčná schéma zapojenie prevodníka

Obr. 3: Pohľad z hora prevodníka

Výstupom snímača je napätie, úmerný všetkým svetlom ktoré detekuje a ktoré sú potom merané podľa hore uvedenek krivky spektrálnej citlivosti. Keď predmet je osvetlený iba červenou LED, tak snímač bude reagovať s napätím úmerným červenej zložky z farby predmetu a podobne s modrou a zelenou. Snímač a RGB LED diódy sú umiestnené vedľa seba v jednej plastickej trubice.

Použitie

Senzor používa 3 piny: regulované +5V napájanie, zem a sériový dátový pin s otvoreným kolektorom. Pri práci sme snímač napojili na skúšobnú dosku podľa Obr. 2. Museli sme dávať pozor, aby bol jumper vhodne nastavený, na Vdd a nie na Vin.

Obr. 4: Schéma zapojenia snímača ColorPAL

Programovanie

Komunikácia s ColorPAL-om je realizovaná cez seriálnu linku, prijímanie a odosielanie medzi 2400 a 7200 baudom. ColorPAL má v sebe zabudovaný pullup rezistor, preto nie je potrebné používať externe. Pretože používa open-drain protokol, pin ktorý sa používa na komunikáciu s ColorPAL-om by mal byť vždy nastavený ako vstupný, okrem prípadu keď ......... Pri inicializovania snímača musíme čakať aby ColorPAL dal tento pin do jednotky predtým než začneme posielať príkazy.

Snímač môže pracovať v rôznych módoch:

• Priamy mód: príkazy sú prijímané a vykonávané ihneď
• Bufferovací mód: príkazy sú prijímané a uložené do buffera pre použitie v budúcnosti
• Vykonávací mód: príkazy, ktoré sú uložené do EEPROM pamäte, sa vykonajú

Snímač vieme resetovať troma rôznymi spôsobmi:

• Powerup: pri prvom zapnutí ColorPAL začne vykonávať príkazy, ktoré sú uložené vo vnútornej pamäti EEPROM na adrese 00. Pri novom, ešte neprogramovanom snímači tento program prejde do priameho módu.
• Short Break: 7 milisekundová logická 0 resetuje snímač a začne sa vykonávať Powerup.
• Long Break: 80< milisekundová logická 0 resetuje snímač a vstúpy do Priameho módu.

Riešenie

Sériová linka používa piny D0 a D1 portu D mikropočítača. LCD panel,ktorý sme na paneli mali vopred zapojený používa tiež PORTD pre komunikáciu, kvôli čomu sme tento LCD modul nevedeli použiť na výpis výsledku merania snímača. Zapojili sme nový LCD modul, ktorý používa PORTB ako riadiacu zbernicu a PORTC ako dátovú zbernicu. Patričné zmeny sme vykonali aj v hlavičkových súboroch:

lcd.c, lcd.h

Presné zapojenie LCD modulu je na Obr.5.

Obr. 5: Zapojenie LCD modulu

Potrebovali sme pripojiť k projektu ešte ďalšie súbory:serial.c serial.h

Zdrojový kód nášho programu:

#include "lcd.h"
#include "serial.h"
#include <stdio.h>

char sgetc(void)
{
while ((UCSR0A & (1 << RXC0)) == 0)                // Počká kým sú prijaté dáta
	  {
	    //  Nerobí nič, pokiaľ nie sú dáta prijaté a nie je pripravené čítať z UDR
	  }; 
      return UDR0;                               // prijatý bajt sa uloží do UDR0  
}


int main(void)
{
char buffer[9];
inituart();

int i;

FILE mystdout = FDEV_SETUP_STREAM(sendchar, NULL, _FDEV_SETUP_WRITE); // "sendchar" je funkcia pre posielanie jedného znaku
		
inituart();                                                           //inicializácia sériovej linky
			_delay_ms(80);
unsigned char znak;
 			_delay_ms(2000);

     lcdInit4();                             // inicializacia v 4-bitovom rezime
     lcdControlWrite(1<<LCD_CLR);            // display clear
     lcdControlWrite(0x40);                  // pozicia 0,0

		lcdDataWrite(znak='A');   
		lcdDataWrite(znak='H');      //testovanie výpisu na LCD panel
		lcdDataWrite(znak='O'); 
		lcdDataWrite(znak='J'); 


 	stdout = &mystdout;           // Odteraz funguje printf();

   	DDRD&=0xF8;		//nastavenie používaných pinov D0,D1 a D2 ako vstupné
	PORTD=0x00;		//bez nastavenia pull-up rezistorov
	
	DDRD|=0x06;             //nastavenie pinov D1 a D2 ako výstupné
	PORTD=0x00;

		_delay_ms(80);  // 80 ms logická nula pre vstup do priameho módu 

	DDRD&=0xFA;             //
inituart();

stdout = &mystdout;

/*	printf("=C!");
		_delay_ms(2000);
	printf("=R!");
		_delay_ms(2000);                       //testovanie RGB LED
	printf("=Q!");
		_delay_ms(2000);
	printf("=B!");
		_delay_ms(2000);*/

printf("=(00 @ m )!");                                //posielanie príkazu na opakované meranie-pred výstupný údaj vloží znak "@"
                                                      
DDRD&=0xF8;                                           // nastavenia pinov D0,D1 a D2 akostupné                                       
   for (;;)                                           // nekonečný cyklus
   {
	while(sgetc()!='@');                          //ak v prijatých dátach sa vyskytne znak "@"
	for(i=0;i<9;i++)                              //uloží nasledujúcich 9 znakov do bufferu
		buffer[i]=sgetc();                      
		lcdControlWrite(0xC0);                //skočí na druhý riadok LCD modulu
	for(i=0;i<9;i++)
		lcdDataWrite(buffer[i]);              //výpis znakov na LCD
	
	}
     for(;;);
     return 0;
}