Operácie

MEMS cvičenie 3: Rozdiel medzi revíziami

Z SensorWiki

(Arduino)
(Prijímač - Processing)
(4 medziľahlé úpravy od rovnakého používateľa nie sú zobrazené.)
Riadok 1: Riadok 1:
 
+
[[Súbor:OpenSegmentDisplay.jpg|center|500px]]
  '''Hackathon Praha'''
 
  
 +
Cieľom tohoto cvičenia je zobraziť meranú veličinu na grafickom displeji v počítači.
  
== Pripojenie LED a LCD displeja a lokálne zobrazenie meranej veličiny ==
+
__TOC__
  
__TOC__
 
  
== Programovateľný LCD displej ==
+
== Vysielač - Arduino ==
 +
 
 +
Meranú veličinu odmeriame procesorom, po prevode A/D prevodníkom a úprave linearizáciou z predošlých
 +
cvičení budeme hodnotu posielať po sériovej linke s parametrami 9600-N-8-1 do PC. Ak máte doma Arduino,
 +
môžete použiť program na vysielanie hodnoty z potenciometra pripojeného na niektorý analógový vstup,
 +
alebo len posielať náhodne vygenerované hodnoty. Program môže vyzerať napríklad takto:
  
* LCD zobrazovač. Klávesnica. <BR>[http://ap.urpi.fei.stuba.sk/mmp/prednaska02.pdf Obšírnejšie informácie o displejoch] (prednáška z predmetu MMP)
+
<source lang="c">
 +
int adcValue = 0;
  
 +
void setup() {
  
=== LCD Modul ===
+
      Serial.begin(9600);
 +
}
  
[[Obrázok:ParallaxLCDAppMod.jpg|left]]
 
'''Vlastnosti:'''
 
  
* 2x8 LCD Displej bez podsvetlenia
+
void loop()
* 4 Tlačítka
+
{
* Trimer na zmenu kontrastu
 
  
'''Technické parametre:'''
+
/* This part of code is for real measurement from Channel 0 */
  
* Napájanie: 5 V @ 15 mA
+
  adcValue = 0;                          // Filter - average from 16 values
* Pripojenie: 4-Bit parallel interface (Hitachi HD44780 compatible)
+
  for (int i = 1; i<=16; i++)
* Rozmery:    60 x 50 x 20 mm
+
    adcValue = adcValue + analogRead(0);
* Pracovná teplota: 0 až +70 °C
+
  adcValue = adcValue/16;
 +
 +
/* Uncomment this part of code, if you want just simulated values */
 +
/*
 +
    if (adcValue < 1023)
 +
          adcValue = adcValue + random(-1,2);
 +
      else
 +
          adcValue = 0;
 +
*/
 +
 +
  char tempString[10];                    // Used for sprintf
 +
  sprintf(tempString, "%4d",adcValue);    // Convert into a string that is right adjusted
 +
  //sprintf(tempString, "%d", adcValue);  // Convert into a string that is left adjusted (requires digit 1 command)
 +
  //sprintf(tempString, "%04d", adcValue); // Convert into a string with leading zeros
 +
  //sprintf(tempString, "%4X", adcValue);  // Convert int  HEX, right adjusted
 +
 
 +
 +
  Serial.println(tempString);              // Send the value using serial to PC
  
 +
  delay(100);
 +
}
  
 +
</source>
  
[[Obrázok:Acrob_LCD_Schematic.png|center]]
 
  
[[Obrázok:Acrob_LCD_Schema2.png|800px|center]]
+
Hodnoty, ktoré PC prijíma si môžete pozrieť v terminálovom okne priamo v prostredí Arduino, alebo použite
 +
radšej profesionálny sériový terminál (napr. Terminal).
  
  
  
=== Úlohy ===
+
=== Serial Terminal by Bray ===
  
Najprv sa snažte pochopiť, ako je vytvorený vzorový program, ako sa konfiguruje pripojenie LCD k portom, skontrolujte konfiguráciu. Potom modifikujte program z predošlého cvičenia tak, aby
+
[[Súbor:IconTerminal.png|left]] Na testovanie a prvé pokusy so sériovým rozhraním sa vám určite zíde aj nejaký terminálový program, masochisti môžu použiť aj Hyperterminál z Windows. Terminál je jednoduchý program, v ktorom sa zobrazujú všetky prijaté znaky a naopak, je možné nejaké iné znaky odvysielať. Dajú sa samozrejme aj nastaviť základné komunikačné parametre.
sa meraná hodnota polohy potenciometra zobrazila na displeji. Zobrazte aj inžinierske jednotky.
 
  
=== Literatúra ===
+
* [https://sites.google.com/site/terminalbpp/ Terminal by Bray++], neinštaluje sa, len spustí.
 +
* [http://senzor.robotika.sk/zp/Terminal.exe Terminal] -- lokálna kópia
  
* Katalógové listy
+
[[Súbor:TerminalExampleMEMS.png]]
** Radič Hitachi [http://ap.urpi.fei.stuba.sk/mmp/HD44780.pdf HD44780]
 
** Displej 2x16 [http://ap.urpi.fei.stuba.sk/mmp/DEM16216SYH-LY.pdf DEM 16216 SYH-LY]
 
** Displej 2x16 [http://ap.urpi.fei.stuba.sk/mmp/DEM20231SYH-PY.pdf DEM 20231 SYH-PY]
 
** 2x16 Parallel LCD [http://www.parallax.com/Portals/0/Downloads/docs/prod/audiovis/lcd2x16par.pdf datasheet]
 
** Podrobné manuály sú aj u [http://www.hantronix.com/page/index/products/character výrobcu Hantronix].
 
  
* Peter Ouwehand: '''[http://home.iae.nl/users/pouweha/lcd/lcd.shtml How to control a HD44780-based Character-LCD]'''
+
''Ukážka práce s Terminalom vrátane správneho nastavenia parametrov''
* Ian Harries: ''[http://www.doc.ic.ac.uk/%7Eih/doc/lcd/ HD44780-Based LCD Modules]'''
+
* Tomáš Dresler: '''[http://www.hw.cz/ART632-Inteligentni-displeje-a-jejich-pripojeni-k-PC.html Inteligentní displeje a jejich připojení k PC]'''. [hw.cz]
 
* Nuts & Volts: [http://www.parallax.com/dl/docs/cols/nv/vol1/col/nv31.pdf Demystifying Character Based LCDs]
 
* Stamp Works - pp. 73 and more [http://www.parallax.com/Portals/0/Downloads/docs/books/sw/Web-SW-v2.1.pdf]
 
  
  
 +
== Prijímač - Processing ==
  
=== Arduino ===
 
  
Nasledovný príklad je pre Arduino.
+
Ak hodnoty chodia tak ako potrebujeme (skontrolujte nastavenie parametrov rýchlosť-parita-počet bytov-počet stopbitov)
 +
navrhneme si krajší zobrazovací program (appku, ak chcete).  
  
Pozn.: Ak budete vypisovať najprv štvorciferné číslo a potom trojciferné, nezabudnite to štvorciferné najprv vymazať, inak vám tam posledná cifra bude "visieť". Vymazať sa dá napríklad takto:
+
Na to využijeme prostredie Processing, ktoré vyzerá veľmi podobne ako to Arduinovské, ale generuje
  //       12345678
+
program pre Windows (alebo aj pre linux, či iOS). Prostredie Processing je na počítačoch v laboratóriu už nainštalované,
  lcd.print("        ");
+
doma si môžete nainštalovať odtiaľto: https://processing.org/
  
 +
Okrem toho si stiahnite a nainštalujte do svojho OS tento pekný font https://fontlibrary.org/en/font/segment7
 +
ktorým budeme veličinu vypisovať.
  
* [https://www.arduino.cc/en/Reference/LiquidCrystal LCD Library]
+
[[Súbor:Segement7Font.png]]
<source lang="c">
 
/*
 
  LiquidCrystal Library - Hello World
 
 
Demonstrates the use a 8x2 LCD display. 
 
 
  The circuit:
 
* LCD RS pin to digital pin 3
 
* LCD R/W pin to digital pin 2
 
* LCD Enable pin to digital pin 1
 
* LCD D4 pin to digital pin 4
 
* LCD D5 pin to digital pin 5
 
* LCD D6 pin to digital pin 6
 
* LCD D7 pin to digital pin 7                   
 
*/
 
  
#include <LiquidCrystal.h>          // include the library
 
  
// initialize the library with the numbers of the interface pins
+
V prostredí processing preložte a spustite nasledovný program
//  LiquidCrystal(RS, RW, EN, D4, D5, D6, D7)
 
LiquidCrystal lcd( 3,  2,  1,  4,  5,  6,  7);
 
  
void setup() {
+
<source lang="c">
  // set up the LCD's number of columns and rows:
+
import processing.serial.*;
  lcd.begin(8, 2);
 
  // Print a message to the LCD.
 
  lcd.print("Ahoj!");
 
}
 
  
void loop() {
+
int adcValue = 0;        // value received from Serial
  // set the cursor to column 0, line 1
+
// String Unit="mA";
  // (note: line 1 is the second row, since counting begins with 0):
+
// String Unit="kΩ";
  lcd.setCursor(0, 1);
+
// String Unit="°C";     // We can use Unicode chars directly
  // print the number of seconds since reset:
+
String Unit="\u00B0C";   // Unicode codes may be entered as well
  lcd.print(millis()/1000);
+
   // print the status of buttons:
+
Serial myPort;
  lcd.setCursor(6, 0);
+
PFont Segment, Units;  
  lcd.print(ReadButtons(),HEX);
 
 
 
}
 
  
 +
void setup() {
 +
                          // Setup the display window
 +
  size(480, 180);        // Size of the window
 +
  Segment = createFont("Segment7", 150);  // Assign fonts and size
 +
  Units = createFont("Arial", 40);
 +
  textFont(Segment);
 +
  textAlign(RIGHT);        // Text align
 +
  fill(250,250,0);        // Font color is yellow = red + green
  
/* ------------------------------------------------------- */
+
  println(Serial.list());    // List all the available serial ports
/*  Read and debounce the LCD AppMod buttons              */
+
  // Then open the port you're using, my is the first, i.e. '0'
/*                                                        */
+
  myPort = new Serial(this, Serial.list()[0], 9600);
/* Returns 0 if nothing  is pressed                      */
+
  // don't generate a serialEvent() unless you get a newline character:
/*  Returns 1 if button A is pressed                      */
+
  myPort.bufferUntil('\n');
/* Returns 2 if button B is pressed                      */
+
}
/*  Returns 4 if button C is pressed                      */
 
/*  Returns 8 if button D is pressed                      */
 
/*  Returns combination if more is pressed (e.g. 6 for B+C)*/
 
/*                                                        */
 
/* ------------------------------------------------------- */
 
  
unsigned char ReadButtons()
+
void draw()
{
+
{                     // Let's start to display
  DDRD  = 0b00001110;                // make LCD bus inputs
+
   background(0,0,0);  // set the background color black
  unsigned char state = 0xFF;          // assume nothing pressed
 
    
 
  for(int scan = 1; scan<=10; scan++)
 
   {
 
  state = state & ((PIND&0xF0)>>4); // make sure button held
 
  delay(5);                    // debounce 10 x 5 ms
 
  }
 
  
   DDRD  = 0b11111110; // return bus to outputs
+
   textFont(Segment);
 +
  text(adcValue, 400, 150);
 
    
 
    
   return(state);
+
   textFont(Units);
 +
  text(Unit,465,65);
 
}
 
}
  
  
 +
void serialEvent(Serial myPort)
 +
{
 +
String inString = myPort.readStringUntil('\n');    // get the ASCII string:
 +
if (inString != null)
 +
    {
 +
    inString = trim(inString);    // trim off any whitespace
 +
    adcValue = int(inString);      // convert into an integer
 +
    adcValue =int(map(adcValue, 0, 1023, 0, 1023));  // possible range adjusting
 +
    }
 +
}
 +
 
</source>
 
</source>
  
Misc:
 
* [http://www.geocities.com/dinceraydin/djlcdsim/djlcdsim.html LCD Display Simulator]
 
* [http://www.geocities.com/dinceraydin/lcd/charcalc.htm Custom Character Calculator]
 
  
Prečo je takto napísaná a ako vlastne funguje lepšie zistíte, keď si preštudujete schému zapojenia:
+
[[Súbor:OpenSegmentScreenshot.png|center|500px]]
  
[[Obrázok:LCD_App_Mod_Schematic.png|center|450px]]
+
Preštudujte aj komentované časti programov!
  
== Sedemsegmentový 4-miestny LED  displej ==
+
Ak chceme aj nejaký grafický výstup, tak použijeme buď G4P knižnicu, alebo knižnicu Meter pre Processing. Pekný príklad je napr. tu:
* 4-miestny 7-segmentový displej
+
https://deepbluembedded.com/esp32-temperature-sensor-lm35-interfacing-arduino/
** Product page http://www.gme.sk/hd-m324rd-p512-924
 
** Datasheet http://www.gme.sk/img/cache/doc/512/924/hd-m324rd-datasheet-1.pdf
 
** Animácia k 7seg displeju: http://www.uize.com/examples/seven-segment-display.html
 
  
=== Programovanie ===
+
== Pomôcky ==
  
Z tejto časti nemusíte mať obavy, programovanie je jednoduché a budeme využívať existujúce
 
programy s knižnicami, ktoré si len zľahka modifikujete pre svoje potreby.
 
  
* Programovací jazyk aj prostredie: [https://www.arduino.cc/ Arduino]
 
* Knižnica SevSeg: https://github.com/sparkfun/SevSeg
 
  
Ukážkové programy:
+
=== Ako si v Processingu vyberiem, na ktorý port bude pripojený? ===
  
<source lang=c>
 
#include <SevSeg.h>
 
  
SevSeg MyDisp; //Instantiate a seven segment controller object
+
Po spustení programu príkazom println(Serial.list()); do konzoly vypíšeme zoznam dostupných portov.
  
void setup()
+
[[Súbor:ProcessingPortList.png|350px]]
{
 
  byte numDigits = 4; 
 
  byte digitPins[] = {2, 3, 4, 5};                    // Digits:  1,2,3,4
 
  byte segmentPins[] = {6, 7, 8, 11, 12, 13, 14, 15}; // Segments: A,B,C,D,E,F,G,Period
 
  
  MyDisp.begin(COMMON_ANODE, numDigits, digitPins, segmentPins);
+
Na obrázku vyššie vidno, že máme dostupné tri porty, COM1:, COM2: a COM3:
  MyDisp.setBrightness(80);
 
}
 
  
void loop()
+
Ak chceme komunikovať cez COM2:, musíme pri otváraní použiť index 1, t.j. Serial.list()[1] a nastaviť rýchlosť 9600.
{
 
  MyDisp.setNumber(1234,9);  // Second argument is decimal place
 
  
  MyDisp.refreshDisplay();  // Must run repeatedly
 
}
 
  
</source>
+
=== Ako si v Processingu vyberiem font? ===
  
<source lang="c">
+
Font musíte najprv normálne nainštalovať do operačného systému (stiahnuť font, kliknúť, zobrazí sa ukážka, nainštalovať).
#include "SevSeg.h"
+
Potom príkazom Segment = createFont("Segment7", 150); spravíte smerník na príslušný font, ale musíte vedieť,
SevSeg myDisplay;
+
ako sa volá. Niekedy je problém v tom, že súbor s fontom sa nazýva inak, ako samotný font.
 +
Napokon treba v menu Processing zvoliť Tools -> Create Font. Tým sa vytvorí v priečinku so zdrojákom vášho programu
 +
podadresár 'data' a v ňom potrebné bitmapy pre váš program.
  
#define FOUR_DIGITS 4
+
== Nemám doma Arduino! ==
#define A1 2
 
#define A2 3
 
#define A3 4
 
#define A4 5
 
#define SegA 6
 
#define SegB 7
 
#define SegC 8
 
  
int value;
+
Ak nemáte Arduino, môžete si program v Processingu vyskúšať aj tak. Nainštalujete si dvojicu virtuálnych sériových portov
int oldvalue;
+
napr. https://www.eltima.com/products/vspdxp/ - stačí základnú verziu Standard, ktorá je bezplatne k dispozícii 14 dní.
char tempString[5];
+
V systéme vám vzniknú dva nové sériové porty. Jeden otvoríte v termináli, cez neho budete posielať čísla, ktoré chcete
 +
zobraziť. Druhý port použijete ako prijímací v Processingu.
  
//-------------------------------------------------------------------------------------------
+
[[Súbor:VirtualSerialPort.png|1000px]]
 
 
void setup()
 
{
 
  value = 0;
 
  oldvalue = 0;
 
 
 
  myDisplay.Begin(COMMON_ANODE, FOUR_DIGITS, A1, A2, A3, A4, SegA, SegB, SegC, 11, 12, 13, 14, 15);
 
  myDisplay.SetBrightness(100); //Set the display to 100% brightness level
 
}
 
//-------------------------------------------------------------------------------------------
 
void loop()
 
{
 
  value = analogRead(5);                          // measurement
 
  value = (15*oldvalue + value)/16;              // simple filter
 
  sprintf(tempString, "%4d",  (long)value, DEC); // create output string
 
  myDisplay.DisplayString(tempString, 0);        // display value on disp
 
  oldvalue = value;
 
   
 
}
 
//-------------------------------------------------------------------------------------------
 
  
 +
<source lang="c">
 
</source>
 
</source>
 
Rozličné neusporiadané linky:
 
 
* Animácia k 7seg displeju: http://www.uize.com/examples/seven-segment-display.html
 
* Nas displej:
 
** Product page http://www.gme.sk/hd-m324rd-p512-924
 
** Datasheet http://www.gme.sk/img/cache/doc/512/924/hd-m324rd-datasheet-1.pdf
 
* Schema zapojenia Arduino https://www.arduino.cc/en/uploads/Main/Arduino-Pro-schematic.pdf
 
  
  
 
+
== Nepovinne: Grafické priebehy na PC --Serial Plotter ===
== Grafické priebehy na PC --Serial Plotter ===
 
  
 
[[Súbor:IconSerialPlotter.png|left]] Serial Plotter je trocha sofistikovanejší program ako Terminal, jeho úlohou je zakresliť graficky všetky prijaté informácie. Najjednoduchšie je posielať mu čísla, pričom ich môže byť aj viac, oddelených čiarkami. Každá jedna n-tica hodnôt musí končíť znakom pre nový riadok. V knižnici Serial použite bloky Serial Write Number pre čísla, Serial Write String pre čiarky a Serial Write Line pre ukončenie riadka. Neposielajte hodnoty príliš často, aby sa nepreplnil vstupný buffer.
 
[[Súbor:IconSerialPlotter.png|left]] Serial Plotter je trocha sofistikovanejší program ako Terminal, jeho úlohou je zakresliť graficky všetky prijaté informácie. Najjednoduchšie je posielať mu čísla, pričom ich môže byť aj viac, oddelených čiarkami. Každá jedna n-tica hodnôt musí končíť znakom pre nový riadok. V knižnici Serial použite bloky Serial Write Number pre čísla, Serial Write String pre čiarky a Serial Write Line pre ukončenie riadka. Neposielajte hodnoty príliš často, aby sa nepreplnil vstupný buffer.
Riadok 263: Riadok 212:
  
  
 +
 +
 +
 
 +
== Linearizácia prevodovej charakteristiky ==
 +
 +
 +
 +
=== 1. Look-up table ===
 +
 +
 +
<source lang="cpp">
 +
#include <avr/pgmspace.h>
 +
 +
const PROGMEM int table[] = {11,12,15,...};
 +
 +
return( table[adcValue] );
 +
</source>
 +
 +
Viac info tu: https://www.arduino.cc/en/Reference/PROGMEM
 +
 +
=== 2. Po častiach lineárna náhrada ===
 +
 +
<source lang="cpp">
 +
  /* segment 1 */
 +
if (adcValue > x0) && (adcValue <= x1)
 +
  y = k1 * adcValue + q1;
 +
 +
  /* segment 2 */
 +
if (adcValue > x1) && (adcValue <= x2)
 +
  y = k2 * adcValue + q2;
 +
 +
return(y)
 +
</source>
 +
 +
Dá sa použiť aj funkcia map v Arduine -  https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/math/map/
 +
 +
=== 3. Aproximácia funkcie ===
 +
 +
<source lang="cpp">
 +
  y = a2 * adcValue^2 + a1 * adcValue + a0;
 +
  return(y);
 +
</source>
 +
 +
 +
* http://terpconnect.umd.edu/~toh/spectrum/CurveFitting.html
 +
 +
* https://www.gnu.org/software/octave/doc/interpreter/Polynomial-Interpolation.html
 +
* http://octave.sourceforge.net/optim/function/leasqr.html
 +
* http://octave.sourceforge.net/optim/function/expfit.html
 +
* https://www.gnu.org/software/gsl/manual/html_node/Example-programs-for-Nonlinear-Least_002dSquares-Fitting.html
 +
* https://www.gnu.org/software/octave/doc/interpreter/One_002ddimensional-Interpolation.html#One_002ddimensional-Interpolation
 +
 +
 +
 +
 +
== Úlohy ==
 +
 +
'''Úlohy, ktoré treba odovzdať:'''
 +
 +
* 1. cvičenie: reálna alebo nasimulovaná charakteristika snímača
 +
* 2. cvičenie: linearizovaná reálna alebo simulovaná charakteristika
 +
* '''3. cvičenie: screenshot alebo video z prenosu dát do PC'''
 +
 +
Hodnotenie: 3 body
 +
 +
Deadline: <FONT COlor="red">'''14. 3. 2021 '''</font>
  
  

Verzia zo dňa a času 19:26, 12. júl 2021

OpenSegmentDisplay.jpg

Cieľom tohoto cvičenia je zobraziť meranú veličinu na grafickom displeji v počítači.


Vysielač - Arduino

Meranú veličinu odmeriame procesorom, po prevode A/D prevodníkom a úprave linearizáciou z predošlých cvičení budeme hodnotu posielať po sériovej linke s parametrami 9600-N-8-1 do PC. Ak máte doma Arduino, môžete použiť program na vysielanie hodnoty z potenciometra pripojeného na niektorý analógový vstup, alebo len posielať náhodne vygenerované hodnoty. Program môže vyzerať napríklad takto:

int adcValue = 0;

void setup() {

      Serial.begin(9600);
}


void loop() 
{

 /* This part of code is for real measurement from Channel 0 */

  adcValue = 0;                           // Filter - average from 16 values 
  for (int i = 1; i<=16; i++)
    adcValue = adcValue + analogRead(0);
  adcValue = adcValue/16;
 
/* Uncomment this part of code, if you want just simulated values */
/*
     if (adcValue < 1023)
          adcValue = adcValue + random(-1,2);
      else
          adcValue = 0;
*/
 
  char tempString[10];                     // Used for sprintf
  sprintf(tempString, "%4d",adcValue);     // Convert into a string that is right adjusted
  //sprintf(tempString, "%d", adcValue);   // Convert into a string that is left adjusted (requires digit 1 command)
  //sprintf(tempString, "%04d", adcValue); // Convert into a string with leading zeros
  //sprintf(tempString, "%4X", adcValue);  // Convert int  HEX, right adjusted
  
 
  Serial.println(tempString);              // Send the value using serial to PC

  delay(100);
}


Hodnoty, ktoré PC prijíma si môžete pozrieť v terminálovom okne priamo v prostredí Arduino, alebo použite radšej profesionálny sériový terminál (napr. Terminal).


Serial Terminal by Bray

IconTerminal.png
Na testovanie a prvé pokusy so sériovým rozhraním sa vám určite zíde aj nejaký terminálový program, masochisti môžu použiť aj Hyperterminál z Windows. Terminál je jednoduchý program, v ktorom sa zobrazujú všetky prijaté znaky a naopak, je možné nejaké iné znaky odvysielať. Dajú sa samozrejme aj nastaviť základné komunikačné parametre.

TerminalExampleMEMS.png

Ukážka práce s Terminalom vrátane správneho nastavenia parametrov


Prijímač - Processing

Ak hodnoty chodia tak ako potrebujeme (skontrolujte nastavenie parametrov rýchlosť-parita-počet bytov-počet stopbitov) navrhneme si krajší zobrazovací program (appku, ak chcete).

Na to využijeme prostredie Processing, ktoré vyzerá veľmi podobne ako to Arduinovské, ale generuje program pre Windows (alebo aj pre linux, či iOS). Prostredie Processing je na počítačoch v laboratóriu už nainštalované, doma si môžete nainštalovať odtiaľto: https://processing.org/

Okrem toho si stiahnite a nainštalujte do svojho OS tento pekný font https://fontlibrary.org/en/font/segment7 ktorým budeme veličinu vypisovať.

Segement7Font.png


V prostredí processing preložte a spustite nasledovný program

import processing.serial.*;

 int adcValue = 0;        // value received from Serial 
 // String Unit="mA";
 // String Unit="kΩ";
 // String Unit="°C";     // We can use Unicode chars directly
 String Unit="\u00B0C";   // Unicode codes may be entered as well
 
 Serial myPort;
 PFont Segment, Units; 

 void setup() {
                          // Setup the display window 
  size(480, 180);         // Size of the window
  Segment = createFont("Segment7", 150);  // Assign fonts and size 
  Units = createFont("Arial", 40);
  textFont(Segment);
  textAlign(RIGHT);        // Text align 
  fill(250,250,0);         // Font color is yellow = red + green

  println(Serial.list());    // List all the available serial ports
  // Then open the port  you're using, my is the first, i.e. '0'
   myPort = new Serial(this, Serial.list()[0], 9600);
 // don't generate a serialEvent() unless you get a newline character:
   myPort.bufferUntil('\n');
 }

void draw()
{                      // Let's start to display
  background(0,0,0);   // set the background color black

  textFont(Segment);
  text(adcValue, 400, 150);
  
  textFont(Units);
  text(Unit,465,65);
}


void serialEvent(Serial myPort) 
{
 String inString = myPort.readStringUntil('\n');    // get the ASCII string:
 if (inString != null) 
    {
     inString = trim(inString);     // trim off any whitespace
     adcValue = int(inString);      // convert into an integer
     adcValue =int(map(adcValue, 0, 1023, 0, 1023));  // possible range adjusting
    }
 }


OpenSegmentScreenshot.png

Preštudujte aj komentované časti programov!

Ak chceme aj nejaký grafický výstup, tak použijeme buď G4P knižnicu, alebo knižnicu Meter pre Processing. Pekný príklad je napr. tu: https://deepbluembedded.com/esp32-temperature-sensor-lm35-interfacing-arduino/

Pomôcky

Ako si v Processingu vyberiem, na ktorý port bude pripojený?

Po spustení programu príkazom println(Serial.list()); do konzoly vypíšeme zoznam dostupných portov.

ProcessingPortList.png

Na obrázku vyššie vidno, že máme dostupné tri porty, COM1:, COM2: a COM3:

Ak chceme komunikovať cez COM2:, musíme pri otváraní použiť index 1, t.j. Serial.list()[1] a nastaviť rýchlosť 9600.


Ako si v Processingu vyberiem font?

Font musíte najprv normálne nainštalovať do operačného systému (stiahnuť font, kliknúť, zobrazí sa ukážka, nainštalovať). Potom príkazom Segment = createFont("Segment7", 150); spravíte smerník na príslušný font, ale musíte vedieť, ako sa volá. Niekedy je problém v tom, že súbor s fontom sa nazýva inak, ako samotný font. Napokon treba v menu Processing zvoliť Tools -> Create Font. Tým sa vytvorí v priečinku so zdrojákom vášho programu podadresár 'data' a v ňom potrebné bitmapy pre váš program.

Nemám doma Arduino!

Ak nemáte Arduino, môžete si program v Processingu vyskúšať aj tak. Nainštalujete si dvojicu virtuálnych sériových portov napr. https://www.eltima.com/products/vspdxp/ - stačí základnú verziu Standard, ktorá je bezplatne k dispozícii 14 dní. V systéme vám vzniknú dva nové sériové porty. Jeden otvoríte v termináli, cez neho budete posielať čísla, ktoré chcete zobraziť. Druhý port použijete ako prijímací v Processingu.

VirtualSerialPort.png



Nepovinne: Grafické priebehy na PC --Serial Plotter =

IconSerialPlotter.png
Serial Plotter je trocha sofistikovanejší program ako Terminal, jeho úlohou je zakresliť graficky všetky prijaté informácie. Najjednoduchšie je posielať mu čísla, pričom ich môže byť aj viac, oddelených čiarkami. Každá jedna n-tica hodnôt musí končíť znakom pre nový riadok. V knižnici Serial použite bloky Serial Write Number pre čísla, Serial Write String pre čiarky a Serial Write Line pre ukončenie riadka. Neposielajte hodnoty príliš často, aby sa nepreplnil vstupný buffer.



SerialPlotter01.png




Trocha zlozitejsie:



Linearizácia prevodovej charakteristiky

1. Look-up table

 #include <avr/pgmspace.h>

 const PROGMEM int table[] = {11,12,15,...};
 
 return( table[adcValue] );

Viac info tu: https://www.arduino.cc/en/Reference/PROGMEM

2. Po častiach lineárna náhrada

  /* segment 1 */
 if (adcValue > x0) && (adcValue <= x1)
   y = k1 * adcValue + q1;

  /* segment 2 */
if (adcValue > x1) && (adcValue <= x2)
   y = k2 * adcValue + q2;

 return(y)

Dá sa použiť aj funkcia map v Arduine - https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/math/map/

3. Aproximácia funkcie

   y = a2 * adcValue^2 + a1 * adcValue + a0;
   return(y);




Úlohy

Úlohy, ktoré treba odovzdať:

  • 1. cvičenie: reálna alebo nasimulovaná charakteristika snímača
  • 2. cvičenie: linearizovaná reálna alebo simulovaná charakteristika
  • 3. cvičenie: screenshot alebo video z prenosu dát do PC

Hodnotenie: 3 body

Deadline: 14. 3. 2021


Návrat na zoznam cvičení...