Bar: /* Opkobling m. Arduino */

2022-11-05T11:23:32Z

Opkobling m. Arduino

← Ældre version		Versionen fra 5. nov. 2022, 13:23
Linje 226:		Linje 226:

	<references/>		<references/>

			{{Atmel Microcontroller}}

	[[Kategori:I2C Moduler]]		[[Kategori:I2C Moduler]]

Bar: /* Opkobling m. Arduino */

2022-10-24T19:06:22Z

Opkobling m. Arduino

← Ældre version		Versionen fra 24. okt. 2022, 21:06
Linje 221:		Linje 221:

	== Opkobling m. Arduino ==		== Opkobling m. Arduino ==
	Den komplette kode samt kode til at benytte en Arduino som master kan downloades her		Den komplette kode samt kode til at benytte en Arduino som master kan downloades her

	[[Fil:I2C_frekvensmaaler.zip]]		[[Fil:I2C_frekvensmaaler.zip]]

Bar: 1 version importeret

2022-10-24T18:18:22Z

1 version importeret

← Ældre version	Versionen fra 24. okt. 2022, 20:18
(Ingen forskel)

htx_>Mort544a med 22. feb. 2015, 22:36

2015-02-22T22:36:56Z

Ny side

Frekvensmodulet kan måle maksimum spænding, minimum spænding og periodetiden for en vekselspænding, som derefter kan kommunikeres til en anden enhed via [[I2C]].

== Teori ==
En vekselspænding kan beskrives som en sinussvingning med funktionen: [[Fil:Sinussvingning_formel.png]].

'''Symboler og begreber.'''

Spændingen U: Spænding ved tiden t. Enhed: [V]

Amplituden A: Maksimal udsving i spændingen. Enhed: [V]

Periodetiden T: Tiden en periode tager. Enhed: [s]

Frekvensen f: Antallet af perioder pr. tid. Enhed: [1/s = Hz]

Fasen ϕ: Startpositionen af svingning ved tiden t=0. Enhed: [radianer el. grader]

Nedenstående illustrerer en svingning med størrelserne: A = 5 V, T = 1/3 s, f = 3 Hz, ϕ = 0.

[[Fil:Sinussvingning_plot.png]]

== Generelt om modulet ==

Modulet består overordnet set af to dele. En konverter, der forskyder svingingen så den ligger omkring 2.5 V, som derefter måles af mikroprocessoren [[ATTiny45]], som vist i blokdiagrammet herunder.

=== Blokdiagram ===
[[Fil:Blokdiagram_frekvensmaaler.png]]

=== Udviklingsmiljø ===
Modulet er udviklet med et [[Atmel_udviklingsmiljø]]. Print og beskrivelse af programmering af mikroprocessoren kan findes under siderne [[AVR-programmer_Shield]] og [[ATTiny45]].

=== Specifikationer ===

'''Forsyning:''' +5V

'''Strømforbrug:''' 15.3 mA - 19.5 mA

'''Effekt:''' 76.5 mW - 97.5 mW

'''Inputspænding:''' -2.5 V - +2.5 V

'''Måleområde:''' 50 Hz - 800 Hz

'''Typisk tolerance:''' ±15%

== Hardware ==

Da inputspændingen til tider er negativ kan denne spænding ikke måles direkte med [[ATTiny45]]'en. Derfor må man forskyde spændingen op i et positivt område mellem 0V og +5V, som er det område [[ATTiny45]]'en kan måle. Hvordan man kan gøre dette er beskrevet i følgende afsnit.

=== Konverter ===

Spændingen forskydes fra intervallet [-2.5V; +2.5V] til intervallet [0V; +5V], ved hjælp af følgende kredsløb.

[[Fil:Konverter_schem2.png]]

Kredsløbet fungerer således at der øverst er en spændingsdeler, der laver en +2,5V spænding. Denne spænding bliver nu udgangspunktet for den nye svingning. Ud fra spændingen fra inputsvingningen bliver kondensatoren C1 skiftetvis op- og afladet, hvilket gør at spændingen til ATTiny'en svinger op og ned omkring de +2,5V. På den måde kan svingningen nu måles med ATTiny'en.

=== ATtiny45 ===
ATTiny45 er produceret af Atmel, og er en del af en række af mikroprocessorer, som kører med AVR-arkitektur.
For disse gælder der, at de ved hjælp af deres opbygning kan programmeres med kompileret C-kode<ref>http://da.wikipedia.org/wiki/Atmel_AVR:Extension:Cite Beskrivelse af AVR - Set 22-02-2015</ref>.

== Software ==
Nedenstående er en beskrivelse af den software, der ligger bag modulet. Software'en er skrevet i programmeringssproget C. Hvordan udviklingsmiljøet kan opsættes kan læses under siden [[Atmel_udviklingsmiljø]].

Hvis man er vandt til at programmerer en Arduino, er en udgave Arduino IDE's BareMinimum følgende til ATTiny.

<pre>
int main( void )
{
//Setup

while(1) //Loop
{

}

return 0;
}
</pre>

=== I2C ===
For at modulet skal kunne kommunikerer ved hjælp af I2C, er der anvendt et software bibliotek kaldet usiTwiSlave<ref>https://code.google.com/p/attiny45-workshop/source/browse/#hg%2Ftwi_slave%2Ffirmware:Extension:Cite I2C software bibliotek - Set 22-02-2015</ref>.

Biblioteket benyttes ved at placerer filerne i samme mappe, som sin programkode, hvorefter den indlæses ved at skrive følgende i toppen af koden.

<pre>
extern "C"
{
#include "usiTwiSlave.h"
}
</pre>

Herefter kan man benytte følgende kommandoer til at modtage og sende data via I2C.
<pre>
#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <avr/pgmspace.h>
#include <util/delay.h>
extern "C"
{
#include "usiTwiSlave.h"
}

int main( void )
{
sei();
usiTwiSlaveInit(slaveAddress); //Her sætter man den adresse som slaven skal have.

while(1)
{

if(usiTwiDataInReceiveBuffer()) // Her tjekker man om der er modtaget data.
{

uint8_t inp = usiTwiReceiveByte(); // Gemmer modtaget data i en variable inp.
usiTwiTransmitByte(inp); // Sender det modtaget tilbage.

}
}

return 0;
}

</pre>

Ovenstående virker blot, som en echo, der sender det der modtages fra masteren tilbage til masteren.

=== Timer ===
For at benytte sig af en timer, til at holde styr på tiden, kan man benytte følgende kode inden loop'et.
<pre>
TCCR0B |= ((1 << CS02) | (1 << CS00));
</pre>

Herefter kan tiden aflæses som en 8-bit værdi med følgende kode.
<pre>
uint8_t ctime = TCNT0;
</pre>

Ønsker man at udvide tælleren, kan man skrive følgende.
<pre>
t1 = t2;
t2 = TCNT0;
if(t1<=t2){
ctime += t2-t1;
}else{
ctime += t2-t1 + 256;
}
</pre>
Hvor tiden nu kan aflæses i en som 16-bit, hvis ctime er defineret således, og den kan endda være 32bit, hvis man ønsker dette.

Den egentlige tid kan nu beregnes med nedenstående formel.
<pre>
T = (0.125/1000) * ctime * s
</pre>

=== Analog input ===
For at måle en analog spænding skal man ændre en del værdier i ATTiny'ens registre. Denne funktion gør denne process lettere funktion<ref>http://www.marcelpost.com/wiki/index.php/ATtiny85_ADC:Extension:Cite Opsætning af analog input - Set 22-02-2015</ref> der gør dette for en.
<pre>
void initADC()
{
ADMUX =
(1 << ADLAR) | // left shift result
(0 << REFS1) | // Sets ref. voltage to VCC, bit 1
(0 << REFS0) | // Sets ref. voltage to VCC, bit 0
(0 << MUX3) | // use ADC2 for input (PB4), MUX bit 3
(0 << MUX2) | // use ADC2 for input (PB4), MUX bit 2
(1 << MUX1) | // use ADC2 for input (PB4), MUX bit 1
(0 << MUX0); // use ADC2 for input (PB4), MUX bit 0

ADCSRA =
(1 << ADEN) | // Enable ADC
(1 << ADPS2) | // set prescaler to 64, bit 2
(1 << ADPS1) | // set prescaler to 64, bit 1
(0 << ADPS0); // set prescaler to 64, bit 0
}
</pre>

Funktionen skal blot kaldes en gang i koden, hvorefter man kan måle analog spænding ved følgende kode.

<pre>
ADCSRA |= (1 << ADSC); // Starter analog måling.
while (ADCSRA & (1 << ADSC) ); // Venter til målingen er færdig.
uint8_t val = ADCH; //gemmer målingen i en variable val.
</pre>

Herefter kan man omregne den 8-bit værdi man får fra målingen med følgende formel.
<pre>
U = val/255 * 5V
</pre>

=== Analyse af input ===
For at måle den maksimale og minimale spænding, kan man skrive følgende kode.
<pre>
if(val>ma){
ma = val;
}
if(P<mi){
mi = val;
}
</pre>

Hvor val er den målte spænding. mi og ma er globale variabler af type uint8_t, der gemmer den maksimale og minimale spænding, der er målt.

=== Måling af periodetiden ===

Man kan registrerer periodetiden, ved at se på hvornår spændingen passerer middelspændingen på +2,5V svarende til en decimal værdi på 127, når spændingen måles med en 8-bit værdi. Dette kan gøres på følgende måde.

<pre>
oldval = val; // Den gamle analoge værdi gammes.
val = ADCH; // der foretages en ny måling.
if(oldval > (mid - (ma-mi)/20) && val <= (mid - (ma-mi)/20)){ //
time = ctime;
ctime = 0;
}
</pre>

Koden virker således at, hvis den gamle måling er større en midterspændingen + en sikkerhedsmargin, samt at den nye spænding er under eller lig med midterspændingen - et margin, så skal den gemme den tid der gået siden sidste periodeskift, og derefter nulstille tiden.

== Opkobling m. Arduino ==
Den komplette kode samt kode til at benytte en Arduino som master kan downloades her

[[Fil:I2C_frekvensmaaler.zip]]

<references/>

[[Kategori:I2C Moduler]]

Frekvensmodul - Versionshistorie

Bar: /* Opkobling m. Arduino */

Bar: /* Opkobling m. Arduino */

Bar: 1 version importeret

htx_>Mort544a med 22. feb. 2015, 22:36