Show page

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- pm:lab:lab3-2023 [2023/03/26 14:24]
alexandru.predescu
+++ pm:lab:lab3-2023 [2023/03/27 11:26] (current)
narcis_florin.caroi [4. Exerciții]
@@ Line 3: / Line 3: @@
  * ~~SHOWSOLUTION~~
  */
-~~SHOWSOLUTION~~
-====== Laboratorul 3: Timere. PWM (work in progress) ======
+====== Laboratorul 3: Timere. PWM ======
 Acest laborator are ca scop familiarizarea voastră cu lucrul cu întreruperile hardware generate de timer-ele prezente în microcontroller-ul Atmega328p. Vom folosi timer-ele pentru a număra intervale de timp și pentru a genera semnale periodice. Folosind semnale PWM vom controla intensitatea luminoasă a unui LED și poziția unui servomotor.
@@ Line 350: / Line 349: @@
 ===== 4. Exerciții =====
+{{:pm:lab:schema-intreruperi-pwm.jpeg?600|}}
+=== 4.1. Task 0 ===
-=== 4.1. Timere ===
+Folosind Timer 1 de pe Arduino și operațiile cu regiștri, afișați pe interfața serială un mesaj la alegerea voastră o dată la 5 secunde.
 <note tip>
+Timerul de pe Arduino nu poate cronometra perioade atât de lungi. Veți fi nevoiți să afișați mesajul după un anumit număr de perioade, de lungime aleasă de voi. Ex: perioadă de 0.5s (2Hz), afișăm mesajul la fiecare a doua intrare în funcția asociată întreruperii de timer; perioadă de 0.1s (10Hz), afișăm mesajul la fiecare a 10-a intrare.
 Alegerea parametrilor pentru timer pentru setările registrelor:
@@ Line 363: / Line 367: @@
 </file>
-Dacă frecvența de bază a procesorului este de 16 MHz și prescalerul 256 atunci timerul are frecvența de 62500 Hz deci se va incrementa cu 1 la fiecare 1/62500 Hz = 16 μs. O întrerupere va fi generată când valoarea din timer va fi egală cu cea din registrul OCR1A (31249). 16μs×31250 = 0.5s
 </note>
-**Task 1** (1p) Rulați exemplul de mai jos.
+=== 4.2. Task 1 ===
-  * Ce mod de funcționare folosește timer-ul? Dar prescaler-ul?
-<file c>
+Folosind codul de la exercițiul anterior, la fiecare 5 secunde veți alterna între două stări de redare a unei melodii pe buzzer-ul din montaj:
-#define BTN 2
+  * viteză normală și octavă normală
-#define LED 11
+  * viteză dublă (noteDuration / 2) și octavă superioară
-volatile int ledState = 0;
+Creșterea unei octave se realizează dublând frecvența notelor. Pentru redarea unei note veți folosi funcția [[https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/advanced-io/tone/|tone()]]. Urmăriți exemplele de pe acest repository [[https://github.com/robsoncouto/arduino-songs|arduino-songs]] și alegeți o melodie.
-void setup() {
+<note tip>
-  pinMode(BTN, INPUT_PULLUP);
+Realizați redarea melodiei în funcția loop() pentru a putea folosi întreruperile generate de timer și pentru a reda continuu melodia.
-  pinMode(LED, OUTPUT);
+</note>
-  digitalWrite(LED, ledState);
-  // configurare timer
-  cli();
-  TCCR1A = 0;
-  TCCR1B = 0;
-  TCNT1  = 0;
-  OCR1A = 31249;
-  TCCR1B |= (1 << WGM12);
-  TCCR1B |= (1 << CS12);
-  TIMSK1 |= (1 << OCIE1A);
-  sei();
-}
-ISR(TIMER1_COMPA_vect) {
+=== 4.3. Task 2 ===
-  /*digitalWrite(LED, ledState);
-  ledState = !ledState;*/
-  PORTB ^= (1 << PB3);
-}
-void loop()
+Folosind Timer 0, ciclați led-ul RGB între mai multe culori și mișcați servo-motorul câte 10° la fiecare x secunde (alegeți voi o perioadă potrivită pentru urmărirea schimbărilor). Nu uitați de sugestia de la primul task (va trebui să numărați un număr de perioade mult mai scurte decât cea dorită).
-{
-}
-</file>
-{{:pm:lab:lab3_2023:task1.png?direct&500|}}
+<note warning>Atenție la limitele de unghi ale servo-motorului. Depășirea acestora poate avaria servomotorul. Verificați ca unghiul să nu depășească intervalul [0°, 180°] (sau [0, pi] pentru cei ce își amintesc cu plăcere de trigonometrie :-P).
+</note>
-**Task 2** (2p) Dorim să vizualizăm efectele prescaler-ului asupra frecvenței cu care se aprinde LED-ul.
+La acest task veți afișa diverse culori cu ajutorul PWM-ului și veți controla un servo-motor:
-  * Vom folosi butonul legat la PD2 pentru a cicla prin valorile posibile ale prescaler-ului.
+  * Cu funcția [[https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/analog-io/analogwrite/|analogWrite]] veți seta factorul de umplere PWM pentru fiecare culoare
+  * Exemplu pentru controlul unui servo-motor ce oscilează în intervalul [0°, 180°]
-<solution>
+<file>
-<hidden>
-<spoiler Rezolvare >
-<file c>
-#define BTN 2
-#define LED 11
-volatile int ledState = 0;
-int lastBtnState = 0;
-void setup() {
-  Serial.begin(9600);
-  pinMode(BTN, INPUT_PULLUP);
-  pinMode(LED, OUTPUT);
-  digitalWrite(LED, ledState);
-  // configurare timer
-  cli();
-  TCCR1A = 0;
-  TCCR1B = 0;
-  TCNT1  = 0;
-  OCR1A = 31249;
-  TCCR1B |= (1 << WGM12);
-  TCCR1B |= (1 << CS12);
-  TIMSK1 |= (1 << OCIE1A);
-  sei();
-}
-ISR(TIMER1_COMPA_vect) {
-  /*digitalWrite(LED, ledState);
-  ledState = !ledState;*/
-  PORTB ^= (1 << PB3);
-}
-int ps = 1;
-void loop()
-{
-  if(digitalRead(BTN) == LOW){
-    if(!lastBtnState){
-      lastBtnState = 1;
-      delay(200);
-      TCCR1B &= ~(1 << CS12 | 1 << CS11 | 1 << CS10);
-      TCCR1B |= ps;
-      Serial.println(ps);
-      ps += 1;
-      if (ps > 5){
-        ps = 1;
-      }
-    }
-  } else {
-    lastBtnState = 0;
-  }
-}
-</file>
-</spoiler>
-</hidden>
-</solution>
-**Task 3** (3p) Conectați un buzzer la pinul 9 (PB1). Folosind notele muzicale definite în repo-ul  [[https://github.com/robsoncouto/arduino-songs|arduino-songs]] sau biblioteca Melody, implementați un cântec la alegere.
-  * Din Arduino IDE: File > Examples > Digital > toneMelody
-  * Fiecare notă muzicală are asociată o frecvență (de ex. La - 440 Hz)
-  * Atunci când butonul (legat la PD2) va fi apăsat, notele vor fi ridicate cu o octavă (frecvență dublă a notelor), și vor reveni la normal atunci când butonul nu mai este apăsat. Hint: folosiți intreruperi externe. (1p)
-{{:pm:lab:lab3_2023:task2.png?direct&500|}}
-=== 4.2. PWM ===
-** Task 1 ** (2p) Folosind un semnal PWM, modificați progresiv intensitatea luminoasă a LED-ului conectat la Arduino.
-  * LED-ul trebuie să se aprindă complet la intervale de 2 s.
-  * Modificați factorul de umplere a semnalului PWM la intervale de 100 ms.
-** Task 2 ** (2p) Rulați exemplul standard din Arduino prezentat mai jos, prin care se modifică în mod “continuu” poziția unui servomotor în intervalul (0-180). Adăugați un indicator al poziției servomotorului, folosind LED-ul conectat la Arduino:
-  * Implementați un semnal PWM proporțional cu poziția servomotorului (0 = 0%, 180 = 100%)
-  * Vă puteți folosi de funcția ''map()'' din Arduino pentru a translata intervalele: [[https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/math/map/|map()]]
-<file c>
 #include <Servo.h>
@@ Line 497: / Line 402: @@
 void setup() {
-  myservo.attach(9);  // attaches the servo on pin 9 to the servo object
+  myservo.attach(3);  // attaches the servo on pin 3 to the servo object
   // test led
   DDRD |= (1 << PD7);
@@ Line 516: / Line 421: @@
 </file>
-Servomotoarele sunt construite pe baza unui motor DC sau Brushless DC, au angrenaje integrate și un arbore (ax) care poate fi controlat cu precizie. Servo-urile standard permit poziționarea arborelui la diferite unghiuri, de obicei între 0 și 180 de grade. Există și variante cu rotație continuă ce permit modificarea precisă a vitezei de rotație a arborelui.
+Bonus : modificați programul folosind functia //setLedColorHSV()//
-Servomotoarele hobby ([[https://en.wikipedia.org/wiki/Servo_(radio_control)|Servo]]) sunt în mod uzual comandate printr-un semnal PWM cu frecvența de 50 Hz și perioada semnalului T_on în intervalul 1-2 ms, unde 1.5 ms reprezintă poziția de centru. Practic, semnalul PWM este folosit pentru a codifica și transmite poziția dorită către microcontroller-ul integrat care se ocupă de poziționarea efectivă servomotorului.
-{{:pm:lab:lab3_task2.png?direct&500|}}
+  * Funcția //setLedColorHSV// permite modificarea culorii folosind reprezentarea alternativă HSV (Hue Saturation Value), fiind mai ușor apoi de modificat culoarea, saturația și intensitatea luminoasă. {{:pm:lab:lab3_2021:hsv.txt|setLedColorHSV}}
+  * Setați valorile pentru saturație (s) și intensitate (v) pe 1 și modificați culoarea (h) în intervalul 0-360
+  * Pentru a urmări corespondența dintre cele 2 reprezentări (RGB și HSV) există selectoare de culori precum [[https://colorpicker.me/#3237b9|Online Color Picker]]
+{{ :pm:lab:hue-wheel.png?direct&400 |}}
 ===== 5. Resurse =====
@@ Line 528: / Line 432: @@
   * Arduino UNO pinout
 {{:pm:lab:uno.jpg?direct&600|pinout Arduino UNO}}
-  * Responsabili: [[alexandru.predescu@upb.ro | Alexandru Predescu]]
+ Responsabili:
+  * [[alexandru.predescu@upb.ro | Alexandru Predescu]]
+  * [[enedragos99@gmail.com | Dragos Ene]]
+  * [[narciscaroi24@gmail.com | Narcis Caroi]]
 <solution>
-<hidden>https://www.tinkercad.com/things/4VwiEuamlWp</hidden>
+<hidden>{{:pm:lab:lab3pm.rar|}}</hidden>
 </solution>
@@ Line 537: / Line 445: @@
   * [[http://www.nongnu.org/avr-libc/user-manual/group__avr__interrupts.html|AVR Libc - interrupt.h]]
+  * [[https://www.arduino.cc/en/Tutorial/BuiltInExamples/Debounce|debouncing]]
+  * [[https://www.arduino.cc/en/pmwiki.php?n=Tutorial/SecretsOfArduinoPWM|SecretsOfArduinoPWM]]
   * [[https://en.wikipedia.org/wiki/Servo_control|Servo control]]
-  * [[https://www.arduino.cc/en/pmwiki.php?n=Tutorial/SecretsOfArduinoPWM|SecretsOfArduinoPWM]]
-  * [[https://www.arduino.cc/en/Tutorial/BuiltInExamples/Debounce|debouncing]]
-  * [[https://www.arduino.cc/en/Reference/ServoWriteMicroseconds|Servo.writeMicroseconds]]