Zakres laboratorium:
  1. Wyświetlacz LCD – interfejs I2C – program “Hello World”
  2. Zegarek z budzikiem na LCD – podstawa czasu z przerwania
  3. Przetwornik ADC – pomiar napięcia
  4. Cykliczny pomiar napięcia z wykorzystaniem przerwań, uśrednianie pomiaru

 

1. Wyświetlacz LCD – interfejs I2C – program “Hello World”

Zapoznać się z obsługa wyświetlacza LCD. Ściągnąć paczkę z przykładowym programem: LCD_I2C

Jak wyświetlać napisy, liczby, obsługiwać dwie linie itd.

Utworzyć program, który ma podłączone dwa przyciski:

  • pierwszy przycisk zwiększa liczbę o 1
  • drugi przycisk zmniejsza liczbę o 1
  • liczba jest z zakresu -100 – 100
  • liczba ma być wyświetlana na wyświetlaczu LCD
  • przyciski powinny działać płynnie i przewidywalnie (drgania styków)

 

2. Zegarek z budzikiem na LCD – podstawa czasu z przerwania

Utworzyć program, który będzie realizował funkcje budzika:

  • w pierwszej linii wyświetlacza prezentowany jest przykładowy czas (czas zapisujemy w kodzie programu jako stałą wartość) w formacie: 12:05:19
  • czas, sekundy są odliczane precyzyjnie z wykorzystaniem przerwania wewnętrznego od układu licznikowego(wybrać i skonfigurować Timer, obsłużyć przerwanie)
  • w drugiej linii wyświetlacza pokazywany jest czas budzika, jeśli czas budzika pokryje się z czasem aktualnym to uruchamiany jest sygnał alarmowy
  • sygnał alarmowy działa na buzerze (do testów można wykorzystać diodę LED), wyłączenie budzika następuje z użyciem przycisku
  • czas budzika możemy ustawiać za pomocą przycisków lub impulsatora (do wyboru jedna forma)
3. Przetwornik ADC – pomiar napięcia

Co to jest przetwornik ADC? Jak działa? Co oznacza, że przetwornik jest 10-bitowy? Co to jest napięcie referencyjne przetwornika?

Potencjometr jako regulowany zadajnik napięcia.

Wykonać kolejne polecenia:

  • podłączyć zadajnik napięcia pin “A_Pot1″do pinu pomiarowego mikrokontrolera PC0 (kanał pomiarowy ADC0)
  • przygotować funkcję “ADC_init()” w której dokonana będzie konfiguracja przetwornika A/D na podstawie dokumentacji mikrokontrolera:
    • Rejestr ADMUX bity: REFS0:1 – konfiguracja napięcia referencyjnego – wybrać napięcie AVCC
    • Rejestr ADCSRA bity: ADPS0:2 – konfiguracja podzielnika częstotliwości dla układu przetwornika (częstotliwość sygnału taktującego) – ustawić aby częstotliwość była mniejsza
      niż 150KHz
    • Rejestr ADCSRA bit: ADEN – uruchomienie układu przetwornika
    • Rejestr ADMUX bity: MUX0:4 – konfiguracja/wybór kanału/pinu na którym będzie dokonywany pomiar – wybrać ADC0 – odpowiada pinowi PC0
  • przygotować funkcję “uint16_t ADC_10bit()” – zwraca zmierzone napięcie:
    • Rejestr ADCSRA bit: ADSC – uruchomienie pojedynczego pomiaru – ustawienie bitu
    • Rejestr ADCSRA bit: ADSC – oczekiwanie na zakończenie pomiaru – oczekiwanie na wyzerowanie bitu – np. “loop_until_bit_is_set”,”loop_until_bit_is_clear”
    • Rejestr ADC – przechowuje wynik pomiaru – wartość jaką ma zwrócić funkcja

Funkcja “ADC_10bit()” zwraca liczbę z zakresu 0-1023 odpowiadającą zmierzonemu napięciu zgodnie z działaniem przetwornika A/D. 0 to napięcie 0V a 1023 to napięcie “AVCC”, czyli 5V, więc dokładność pomiaru wynosi  około 5V/1023= 0.00488V. Inne wartości napięcia są proporcjonalne.

 

Uruchomić funkcje i sprawdzić czy wszystko działa:

  • wartość zmierzonego napięcia (wartość zwracaną przez funkcję “ADC_10bit()”) wyświetlić na wyświetlaczu LCD w pierwszej linii
  • przeliczyć wartość z przetwornika ADC na V i wyświetlić w drugiej linii wyświetlacza w postaci: Napięcie: 2.56V
  • funkcja sprintf z Arduino nie wyświetla liczby zmiennoprzecinkowych, należy zaproponować własne rozwiązanie problemu

 

4. Pomiar napięcia  z większej liczby kanałów, czujnik natężenia światła -automatyczny włącznik zmierzchowy

Zadania I:

  • podłączyć sygnał analogowy z czujnika natężenia światła (fotorezystor) “A_photo” do pinu mikrokontrolera PC1 (kanał pomiarowy ADC1)
  • zmodyfikować program tak aby obsługiwał pomiar z dwóch kanałów, utworzyć funkcję adcChannel1() i adcChannel1() , które dokonują pomiaru i zwracają wyniki pomiarów
  • pomiary wyświetlić w pierwszej linii wyświetlacza

Zadanie II – automatyczny włącznik zmierzchowy:

  • napisać program, który realizuje funkcję  automatycznego włącznika zmierzchowego
  • wykorzystać fotorezystor, który będzie pełnił funkcję czujnika światła
  • próg działa/włączenia światła ustawiamy przy użyciu potencjometru 1
  • symulatorem światła jest włączenie/wyłączenie diody LED i wyświetlenie odpowiedniego napisu na wyświetlaczu LCD w drugiej linii
  • załączenie/wyłączenie światła powinno odbywać się przy użyciu wyłącznika z histerezą (opis jak działa histereza można znaleźć na stronie link)