پروژه کنترل شدت نور و ارتباط بی سیم با میکروکنترلر avr – قسمت دوم - وب سایت رضا احمدی

در قسمت قبلی با دیاگرام کلی پروژه آشنا شدیم و قرار بر این شد جهت ارتباط بی سیم با میکرو کنترلر از
ماژول بلوتوث hc05 استفاده کنیم . جهت راه اندازی ماژول بلوتوث hc05 با میکروکنترلر ابتدا باید طریقه راه اندازی ارتباط سریال در میکرو را بدانیم.

راه اندازی واحد ارتباطی سریال USART

همواره یکی از مسائلی که با آن درگیر هستیم ارتباط دو یا چند دستگاه با هم است که بتوانند با یکدیگر دیتا ارسال کنند. روش های متنوعی برای این منظور وجود دارد که یکی از آنها USART می باشد. ارتباط سریال یوزارت مخفف عبارت:

 Universal Synchronous And Asynchronous Serial Receiver And Transmitter

به معنای “فرستنده/گیرنده جهانی سریال سنکرون/آسنکرون” می باشد .  همانگونه که از اسم این واحد مشخص است ، واحد USART در میکروکنترلرهای AVR از دو حالت سنکرون و آسنکرون پشتیبانی می کند . در حالت ارتباط سنکرون از سیم بندی زیر بین فرستنده و گیرنده استفاده می شود :

که در آن RXD برای دریافت دیتا ، TXD برای ارسال دیتا ، XCK برای کلاک حالت سنکرون و GND زمین مشترک دو دستگاه می باشد . اما به دلیل اینکه در صنعت همواره سعی بر این است که تعداد سیم ها کم شود ، در اکثر اوقات از حالت آسنکرون استفاده می کنیم .

در ارتباط آسنکرون سیم کلاک را حذف کرده و به جای آن پارامتری به نام نرخ ارسال یا Baud Rate را اضافه کنیم که مشخص می کند که در هر ثانیه چند بیت ارسال یا دریافت می شود . این ارتباط می تواند بین دو یا چند دستگاه مختلف صورت بگیرد برای مثال می تواند ارسال/دریافت دیتا بین دو یا چند میکرو ، یک یا چند میکرو با یک کامپیوتر ، یک میکرو با ماژول های ارتباطی مختلف نظیر ماژول GSM ، ماژول GPS و … باشد .

شکل زیر نحوه ارتباط سریال آسنکرون را بین Master و Slave نشان می دهد . به ارتباط یوزارت در حالت آسنکرون UART گفته می شود . در ادامه این آموزش به علت متداول بودن ، فقط ارتباط آسنکرون شرح داده خواهد شد .

قالب ارسال/دریافت دیتا در پروتکل UART ( آسنکرون ) :

هنگام ارسال دیتا علاوه بر خود دیتا تعدادی بیت کنترلی نیز همراه با آن ارسال می شود که به این مجموعه اصطلاحا یک فریم ( frame ) گفته می شود .

بیت شروع START:

در وضعیتی که ارسال و دریافت صورت نمی گیرد خط انتقال در حالت یک منطقی است. با ایجاد یک لبه ی پایین رونده توسط فرستنده ، گیرنده از فرستاده شدن اطلاعات آگاه شده و آماده ی دریافت می شود.

بیت های داده DATA  :

بیت های داده اطلاعات اصلی را منتقل می کند و می تواند بین ۵ تا ۹ بیت متغیر باشد . انتخاب تعداد این بیت ها با کاربر است و باید در فرستنده و گیرنده به صورت یکسان تنظیم شود .

بیت توازن PARITY :

پس از ارسال بیت های داده فرستنده می تواند بیت توازن را ارسال کند. استفاده از این بیت اجباری نبوده و در صورت استفاده می تواند در آشکارسازی خطا کمک کند.

بیت یا بیت های پایان STOP :

در ادامه ی بیت های داده یا بیت توازن در صورت استفاده دست کم ۱ بیت پایان ارسال می شود. بیت پایان همواره یک است و وجود بیت دوم ( SP2 ) دلخواه است .

مفهوم Baud Rate :

Baud rate عرض هر بیت را مشخص می کند . دو طرف ارتباط باید از عرض هر بیت اطلاع داشته باشند. اگر در یک ارتباط سریال baud rate برابر ۹۶۰۰ bps باشد به این معنی است که فرستنده باید ۹۶۰۰ بیت را در یک ثانیه ( Bit Per Second ) ارسال کند. در این صورت عرض هر بیت برابر می شود با :

T_bit=1/baud rate= 1/9600 = 104 us

ارتباط ماژول بلوتوث با میکروکنترلر

نحوه اتصال و ارتباط ماژول بلوتوث hc05 با میکرو بصورت زیر است که در دیتا شیت ماژول موجود میباشد : که مقادیر پیش فرض و توصیه شده هم ذکر گردیده است و تنظیم رجیسترهای میکرو با توجه به ان مقادیر باید صورت پذیرد.

تنظیم نور خروجی و تقویت پورتهای میکرو:

جهت تنظیم میزان شدت نور تابانده شده از تکنیک مدلاسیون عرض پالس (PWM) استفاده میشود. این تکنیک به این صورت عمل میکند که با ارسال پالسهای با زمان وظیفه متفاوت میتوان شدت نور های متفاوت را در خروجی دید . توضیحات بیشتر در پروژه کنترل سرعت چرخش فن با توجه به دما – قسمت سوم

برای تقویت این پورتها چون از لامپ های ۱۲ ولت DC استفاده شده است از یک مدار کلید زنی ساده با استفاده از ماسفت به شماره IRF540 استفاده شده این ماسفت میتواند در ولتاژ VDD تا ۱۰۰ ولت و جریان درین تا ۳۶ آمپر کار کند که یک ماسفت قدرت پرکاربد است .

چند نمودار از پالس های تولید شده توسط پورت های مدار را در شکل روبرو  مشاهده میکنید. هرچه مقدار زمان وظیفه یا همان duty cycle ان پورت بیشتر باشد در نتیجه مقدار نور لامپ نیز بیشتر میشود.

برای مثال اگر کل طوا پالس را ۱۰ میلی ثانیه فرض کنیم . درشکل پالسها با زمان های وظیفه بترتیب از بالا به پایین ۱۰و۳۰و۵۰و۷۰ درصد را مشاهده میکنید بدیهی است نور لامپ آخری از همه بیشتر است.و نور اولین لامپ از همه کمتر خواهد بود.

ادامه دارد قسمت بعد شماتیک کامل مدار و برنامه نویسی میکروکنترلر را توضیح می دهیم…