POČÍTAČE PRO PŘÍSTROJOVÉ APLIKACE

			Úvod
			Dnešní možnosti mikroprocesové techniky a dostupnost RGB pásků přímo vybízí k nějaké společné aplikaci.Pro tento projekt byla
		k dispozici ATmega16, která disponuje 4 generátory PWM signálu. Spojení pouze těchto dvou elementů by, ale nemělo větší využi-
		tí. Proto je celé zařízení doplněno o měření napěťových úrovní na SCART rozhraní (všechny tři složky RGB signálu). To by mělo 
		najít uplatnění při tzv. rozšíření zobrazované plochy televize, jako nabízí např. PHILIPS. Samozřejmě, že jeho parametry jsou někde
		jinde stejně jako cenová relace. Barva a sytost tohoto podsvícení televize je závislá na většinové ploše obrazu televize (tmavší obraz 
		odpovídá nízkému napětí, světlejší obraz zase většímu – tomu odpovídají napěťové úrovně na SCART).
	

			Schéma zapojení a deska plošného spoje
			Mikroprocesor ATmega16 je umístěn na vývojové desce, ke které je připojena deska RGB modulu (modul viz obr. 1).  Na obr. 1 vodiče
		vlevo nahoře slouží pro spínání katod RGB LED diod. Vlevo dole pak upravené signály RGB (viz dále). A vpravo dole konektor SCART.
	

			Schéma zapojení rozšiřujícího modulu pro LED pásek s RGB je na obr.2. Zpracování signálu spočívá v jeho zesílení pomocí neinvertujícího 
		zapojení operačního zesilovače a následné filtraci pasivní dolní propustí, na obr.2 v zeleném polygonu. Zesílení je nastaveno pomocí 10 kW 
		trimrů na A = 5 (A = 1+R2/R1 = 1+4k/1k = 5). Toto zesílení je zvoleno pro maximální využití rozsahu A/D převodníku neboť má referenční napětí 
		5V a na SCART je maximální napětí přibližně 1 V. Pasivní dolní propust má R = 25 k? a C = 1?F (fmez = 6,36 Hz).

			Spínání katod jednotlivých barev RGB LED diod realizují unipolární tranzistory v základním zapojení (viz obr.2 fialový polygon). V modrém 
		polygonu na obr.1 jsou napájecí obvody tvořené stabilizátorem 7812 v katalogovém zapojení s elektrolytickým filtračním kondenzátorem s 
		hodnotou 3300?F/25V.
	

			Předlohy desky plošného spoje RGB modulu jsou na obr.3 (vlevo je vrchní strana a vpravo spodní) a na obr.4 je osazení součástek. Velký 
		konektor na  pravé straně desky je nahrazen pouze vodiči s příslušným zakončením na příslušných pinech. V tab. 1 je seznam součástek.
	

			Program mikroprocesoru
			Celý program je postaven na dvou základních blocích a to je A/D převod a generování PWM. Oba dva bloky jsou nastaveny pro tři cesty 
		(R - červená,G - zelená a B - modrá).
			Pro generování PWM signálu jsou požity alternativní možnosti čítače/časovače 1 a 2. Přičemž čítač/časovač 1 umožňuje generování dvou 
		kanálů PWM. PWM je generováno v režimu fast PWM s 8 bitovým nastavením střídy, dále se používá inverzní mód () a maximální předdělička 
		1024 (fosc/1024 - jeden takt čítačů/časovačů). Čítače čítají do hodnoty 255, pak přetečou a začínají čítat znovu od nuly. Při přetečení 
		vynulují piny, na kterých se generují PWM. Při schodě porovnávacích registrů a stavů čítačů se piny nastaví. 
			Generování PWM funguje nezávisle na běhu programu, jejich řízení je realizováno pomocí změn porovnávacích registrů.
			A/D převodník má nastavenou referenci 5 V (dáno zapojením vývojové desky). Využívají se první tři kanály převodníku pro jejichž přepí-
		naní jsem vytvořil makra (označeny R_on, G_on a B_on). Frekvence hodin převodníku je nastavena na nejmenší hodnotu pomocí maximální před-
		děličky 128 (fA/D=16MHz/128).
			Periodické spouštění A/D převodu je realizováno pomocí čítač/časovač 0 s předděličkou 1024 (frekvence měření 16 MHz/(255*1024) =
		= 61,27 Hz ->16,3 ms).Na obr. 5 je vidět zjednodušený vývojový diagram programu. Chybí v něm průměrování hodnot ukládaných v poli (pro každou 
		barvu tři hodnoty) a čítač/časovač 0, který běží v pozadí. 
			Po startu programu se provede počáteční inicializace, která nastavení potřebné periferii a spustí první převod. Program je postavený tak,
		že se vždy změří všechny tři kanály (R, G, B - po doměření jednoho se spustí měření dalšího) a pak se aktualizují registry pro PWM. Další 
		měření se spustí až přetečením čítače/časovače 0. Mezi jednotlivými měřeními kanálu se cyklicky přepíná vstupní kanál A/D převodníku pomocí
		maker (R_on, G_on a B_on). Každým měřením se zvyšuje hodnota pom až po změření všech tři kanálu se vynuluje a čeká se na další měření viz výše.
		Celý program doplněný komentáři je ke stažení v sekci download [1].
	

			Problémy
		1.problém:
			Cyklické spouštění A/D převodníku pomocí čítače\časovače 0. Spuštění proběhlo jen jednou a pak už neprobíhalo.
		Řešení:
			Nulování příznaku přetečení TOV0 čítače\časovače 0. A/D převodník se totiž spouští s náběžnou hranou tohoto signálu. Tento příznak se totiž 
			nuluje jenom při obsluze přerušení vyvolané události přetečení. Vzhledem k nevyužití této obsluhy je nutné nulování provádět „ručně“. 
			A ještě jedna důležitá věc nuluje se zapsáním jedničky (viz program).
		2.problém:
			Při černém obrazu nastaveném na generátoru docházelo k blikání LED pásku v bílé brvě (všechny tři barevné části LED).
		Řešení:
			Byla použitá prahová úroveň, která potlačovala nízké hodnoty signálu způsobené jednak ofsetem operačního zesilovače, tak nenulovou úrovní 
			napětí na SCART při černém obrazu. Pro ještě vetší potlačení problikávání bylo použito průměrkování z 3 posledních hodnot.
	

			Závěr
			Výsledkem je funkční deska, která umožňuje řízení RGB pásku o délce až 55cm (dáno maximální hodnotou proudu spínacích tranzistorů - 230 mA,
		5 cm kousek (3 RGB LED) má spotřebu necelých 20 mA na 1 barvu). Přesněji 18 mA pro R, 16 mA pro G a 15 mA pro B. Testování probíhalo pomocí 
		generátoru SCART signálů bez možnosti regulace jasu, výsledné barvy je možno vidět na obr. 6 a videu 1. Foceno přes kancelářsky papír pro lepší 
		názornost (bílá barva je vytvořena svitem všech tří barev současně). Do budoucna  bych doporučil přechod od pasivní dolní propusti na aktivní 
		např. s operačním zesilovačem.
	

		Literatura
	[1]	FRÝZA, T.; FEDRA, Z.; ŠEBESTA, J. Mikroprocesorová technika. Laboratorní cvičení. Skriptum, REL 07-049. Brno: FEKT, VUT v Brně, 2007.
	[2]	Atmel Corporation. 8-bit Microcontroller with 16K Bytes [online]. 2009 [cit. 2010-05-20].  Dostupné z WWW: http://www.atmel.com/dyn/resources/
		prod_documents/doc2466.pdf
	

		Download
	[1]	Celý projekt programu v AVR studio.
	[2]	Video