KRMILNI SISTEM ZA ADITIVNO SVETLOBNO VZBUJANJE - … · Fakulteta za elektrotehniko, ra unalništvo in informatiko Smetanova ulica 17 2000 Maribor, Slovenija Tomaž Mori KRMILNI SISTEM

Fakulteta za elektrotehniko,

ra unalništvo in informatiko

Smetanova ulica 17

2000 Maribor, Slovenija

Tomaž Mori

KRMILNI SISTEM ZA ADITIVNO SVETLOBNO

VZBUJANJE

Diplomsko delo

Maribor, januar 2014

KRMILNI SISTEM ZA ADITIVNO SVETLOBNO

VZBUJANJE

Diplomsko delo

Študent: Tomaž Mori

Študijski program: univerzitetni študijski program

Elektrotehnika

Smer: Elektronika

Mentor: doc. dr. Iztok Kramberger

Somentor: asist. dr. Marko Kos

i

ZAHVALA

Mentorju doc. dr. Iztoku Kramberger

in somentorju asist. dr. Marku Kos za

vsestransko in nepogrešljivo pomo .

Posebej se zahvaljujem mojim staršem

in dekletu Anji Kocbek za vso podporo

in vzpodbudo za dokon anje študija.

ii

Krmilni sistem za aditivno svetlobno vzbujanje

Klju ne besede: svetlobni odziv, barvni prostor, USB, mikrokrmilnik, krmilni sistem

UDK: 681.586.73(043.2)

Povzetek

V diplomskem delu je opisana zasnova in izdelava sistema z nastavljivim svetlobnim

vzbujanjem v aditivnem RGB barvnem prostoru, kateri se na osebni ra unalnik priklopi

preko USB vmesnika, za potrebe analize svetlobnega odziva na dano svetlobno

vzbujanje. Na za etku v teoreti nem delu so opisani osnovni svetlobni pojmi, RGB in

CMYK barvna prostora ter delovanje RGB LED diod. V nadaljevanju je podrobno opisan

razvoj našega mikrora unalniškega sistema, njegovih posameznih glavnih blokov ter

pripadajo e programske opreme, tako krmilnega programa za naš izbrani mikrokrmilnik

kot tudi nadzorni program na osebnem ra unalniku.

iii

Control system for additive light excitation

Key words: light response, color space, USB, microcontroller, control system

UDK: 681.586.73(043.2)

Abstract

The design and construction of the system with adjustable light excitation in the additive

RGB color space is described in this diploma work. The system is connected to a PC via a

USB interface for the purpose of the analysis of light response to a given light excitation.

At the beginning of the diploma work basic concepts of light, RGB and CMYK color

spaces and the operation of RGB LEDs are described. After that the development of our

microcontroller system, its individual key blocks and associated software, separated on

control program for our selected microcontroller and the control program on PC, are

described. At the end the conclusion is given.

iv

KAZALO

1 UVOD .............................................................................................................. 1

2 SVETLOBNO VZBUJANJE ............................................................................ 3

2.1 Predstavitev barvnih prostorov ............................................................................................. 3

2.2 Barva ......................................................................................................................................... 4

2.3 Barvni odtenek ......................................................................................................................... 5

2.4 Svetlost in svetilnost ............................................................................................................... 6

2.5 Barvitost in barvnost ............................................................................................................... 6

2.6 Nasi enje .................................................................................................................................. 6

2.7 Barvni prostor RGB ................................................................................................................. 7

2.8 Barvni prostor CMYK .............................................................................................................. 8

2.9 RGB LED diode ...................................................................................................................... 10

3 VGRAJEN SISTEM ...................................................................................... 12

3.1 Komunikacijski pretvorbeni vmesnik FT232BL .................................................................. 13

3.2 8-bitni mikrokrmilnik ATmega 16 ......................................................................................... 16

3.3 Digitalno-analogni pretvornik DAC8555 .............................................................................. 19

3.4 Izhodni mo nostni del vezja ................................................................................................. 21

3.5 Tiskano vezje ......................................................................................................................... 24

4 NADZORNI PROGRAM ................................................................................ 29

4.1 Protokol med osebnim ra unalnikom in krmilnim vezjem ................................................ 29

4.2 Nadzorni program na osebnem ra unalniku ...................................................................... 31

4.3 Krmilni program za mikrokrmilnik ....................................................................................... 39

5 MERITVE IN REZULTATI ............................................................................. 43

6 SKLEP .......................................................................................................... 51

v

KAZALO SLIK

Slika 2.1: Barvni krog ........................................................................................................... 5

Slika 2.2: RGB barvni prostor .............................................................................................. 7

Slika 2.3: Aditivno barvno mešanje v RGB barvnem prostoru ............................................. 8

Slika 2.4: CMYK barvni prostor ............................................................................................ 9

Slika 2.5: Barvno mešanje v CMYK barvnem prostoru ........................................................ 9

Slika 2.6: Tipi en sevalni spekter RGB LED diod .............................................................. 10

Slika 2.7: RGB LED s skupno katodo (levo) in skupno anodo (desno) ............................. 11

Slika 3.1: Blokovna shema vgrajenega sistema ................................................................ 12

Slika 3.2: Ohišje in razpored priklju kov integriranega vezja FT232BL ............................. 14

Slika 3.3: Blokovna shema FT232BL USB UART ............................................................. 15

Slika 3.4: Ohišje in razpored priklju kov 8-bitnega mikrokrmilnika ATmega 16 ................ 17

Slika 3.5: Blokovna shema 8-bitnega mikrokrmilnika ATmega 16 ..................................... 18

Slika 3.6: Blokovna shema digitalno-analognega pretvornika DAC8555 ........................... 20

Slika 3.7: Serijski vpis vhodnih podatkov v DAC ............................................................... 21

Slika 3.8: Napetostno tokovni pretvornik na osnovi operacijskega oja evalnika ............... 22

Slika 3.9: Matrika RGB LED diod ....................................................................................... 23

Slika 3.10: Shema integriranega vezja FT232BL .............................................................. 25

Slika 3.11: Podnožje integriranega vezja FT232BL ........................................................... 25

Slika 3.12: Kon na verzija skonstruirane dvoslojne tiskanine ........................................... 27

Slika 3.13: Izdelano tiskano vezje ...................................................................................... 28

Slika 4.1: Komunikacijski nivoji nadzornega programa, zasnovanega na osnovi FTDI

integriranega vezja ............................................................................................................ 32

Slika 4.2: Za etni pozdravni zaslon nadzornega programa ............................................... 33

Slika 4.3: Diagram poteka glavnega programa .................................................................. 33

Slika 4.4: Diagram poteka funkcije Zaznaj_naprave() ....................................................... 34

Slika 4.5: Nastavljanje svetlobne jakosti po posameznih barvnih komponentah ............... 35

Slika 4.6: Nastavljanje svetlobne jakosti glede na skupni tok ............................................ 36

Slika 4.8: Diagram poteka funkcije Komunikacija .............................................................. 38

Slika 4.9: Diagram poteka glavnega krmilnega programa ................................................. 40

Slika 4.10: Diagram poteka funkcije init_uart() .................................................................. 40

Slika 4.11: Diagram poteka funkcije init_dac() ................................................................... 41

Slika 4.12: Diagram poteka funkcije write_dac .................................................................. 42

vi

Slika 5.1: Graf relativne ob utljivosti v odvisnosti od valovne dolžine merilnega

inštrumenta NI L204 .......................................................................................................... 44

Slika 5.2: Graf odvisnosti svetlobne jakosti od binarne vrednosti digitalno-analognega

pretvornika ......................................................................................................................... 46

Slika 5.3: Graf odvisnosti napetosti na diodah od krmilnega toka skozi diodo .................. 48

Slika 5.4: Graf odvisnosti napetosti na izhodnih uporih od krmilnega toka skozi diodo ..... 49

Slika 5.5: Odziv diod v normiranem histogramu za rde o r in zeleno g krominanco pri

4096 razli nih barvah ustvarjenih z LED diodami .............................................................. 50

KAZALO TABEL

Tabela 4.1: Uporabljeni nabor ukazov med nadzornim in krmilnim programom ................ 30

Tabela 4.2: Zaporedje 24 bitov podatkovnega signala digitalno-analognega pretvornika . 30

Tabela 5.1: Izmerjene in prera unane vrednosti svetlobne jakosti v odvisnosti od binarne

vrednosti digitalno-analognega pretvornika ....................................................................... 45

Tabela 5.2: Izmerjene vrednosti napetosti na diodah in izhodnih uporih v odvisnosti od

binarne vrednosti digitalno-analognega pretvornika .......................................................... 47

vii

SEZNAM UPORABLJENIH KRATIC

RGB: Red Green Blue, rde e zeleno modri

LCD: Liquid Crystal Display, zaslon z teko imi kristali

CMYK: Cyan Magenta Yellow Key, sinje škrlatno rumen z klju em

LED: Light Emitting Diode, svetle a dioda

USB: Universal Serial Bus, univerzalno serijsko vodilo

FTDI: Future Technology Devices Ltd., proizvajalec strojne in programske

opreme

UART: Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, univerzalni asinhroni

sprejemnik/oddajnik

DC/DC: Direct Current to Direct Current (converter), (pretvornik) enosmernega toka

v enosmerni tok

DLL: Dynamic Link Library, knjižnica, ki vsebuje funkcije, subrutine,

spremenljivke in objekte za eno ali ve programskih aplikacij

CMOS: Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, komplementarni kovinsko

oksidni polprevodnik

AVR: Advanced Virtual Risc, napredni virtualni mikroprocesor

RISC: Reduced Instruction Set Computer, tip mikroprocesorjev z manjšim

naborom ukazov

MIPS: Million Instructions Per Second, milijon inštrukcij na sekundo

SRAM: Static Random Access Memory, stati ni naklju no dostopni pomnilnik

EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, elektri no

izbrisljivi programabilni bralni pomnilnik

A/D: Analog to Digital, analogno digitalni

JTAG: Joint Test Action Group, vmesnik za razhroš evanje mikrokrmilnikov

USART: Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter, univerzalni

sinhrono asinhroni sprejemnik/oddajnik

HP: Hewlett-Packard Co., ameriška kooperacija, specializirana za razvoj in

izdelavo ra unalniške in programske opreme

LSB: Least Significant Bit, najmanj pomembni bit, v binarnem zapisu zmeraj na

zadnjem, najbolj desnem mestu

DAC: Digital to Analog Converter, digitalno analogni pretvornik

SMD: Surface Mounted Device, površinsko pritrjene komponente

C#: C sharp, objektno orientiran programski jezik

viii

Visual C#: Visual C sharp, objektno orientirano programsko okolje za izdelavo aplikacij

MSDN: Microsoft Developer Network, Microsoftovo razvojno omrežje

DLL: Dynamic Link Library, dinami na povezovalna knjižnica

SEZNAM PRILOG

Priloga A: Shema krmilnega sistema

Priloga B: Zgornja in spodnja stran tiskanine


1

1 UVOD

Eden izmed najpomembnejših loveških utov je vid. S svojimi o mi zaznavamo svetlobo

okrog nas ter z našim živ nim sistemom v možganih interpretiramo dojemanje barv

okolice, tako predmetov kot drugih živih bitij. Vsak izmed predmetov se svetlobno razli no

odziva na prejeto svetlobno vzbujanje. Za potrebe analize svetlobnega odziva na podano

svetlobno vzbujanje smo si zadali cilj zasnovati in izdelati sistem z nastavljivim svetlobnim

vzbujanjem v aditivnem RGB barvnem prostoru. RGB barvni prostor smo izbrali na rtno,

saj zaradi aditivnega svetlobnega mešanja omogo a preprost na in prikaza barv, poleg

tega pa loveško dojemanje barv deluje na zelo podoben, eprav vendarle ne povsem

identi en na in. Za izvor naše svetlobe smo izbrali RGB LED diode, katerih osnovne

barvne komponente so identi ne primarnim barvnim komponentam RGB barvnega

prostora.

Zaradi želje po im enostavnejšem in hkrati im natan nejšem upravljanju ter nastavljanju

svetlobnega vzbujanja, si naš sistem nismo zamislili samo v obliki samostojne strojne

opreme, kjer bi bilo upravljanje precej osiromašeno, temve smo sistem preko

ra unalniškega vodila USB povezali na osebni ra unalnik, ter zanj izvedli programski

vmesnik, v katerem smo implementirali možnost izbire nastavitve svetlobnega vzbujanja

za vsako barvno komponento znotraj RGB barvnega prostora posebej ali za vse hkrati

glede na skupni tok, mo in svetilnost. S povezavo našega sistema na osebni ra unalnik

smo obenem rešili tudi zagotavljanje napajanja, saj USB izhod na ra unalniku v celoti

zadosti našim energijskim potrebam, brez potrebe po dodatnem zunanjem napajanju.

Strojna oprema našega sistema skrbi za ustrezno vez med programskim vmesnikom na

osebnem ra unalniku ter krmiljenjem LED diod. Na vhodu vezja iz ra unalnika preko USB

vodila prejemamo podatke, katere moramo ustrezno pretvoriti, jih procesirati in zagotoviti

krmilne signale, ki jih pripeljemo na LED diode. Strojno opremo smo zasnovali na osnovi

vgrajenega mikrora unalniškega sistema. Mikrokrmilnik nam služi kot vhodno-izhodna

enota. Z njegovim serijskim vmesnikom sprejemamo podatke, esar pa zaradi USB vodila

ne moremo izvesti direktno, zato potrebujemo še vmesni len, komunikacijski pretvorbeni

vmesnik na osnovi integriranega vezja, ki skrbi za pretvorbo USB protokola v zaporedni


2

protokol. Mikrokrmilnik nam na izhodu zagotovi digitalni signal, katerega moramo s

pomo jo digitalno-analognega pretvornika pretvoriti v ustrezen analogni signal, s katerim

preko napetostno tokovnih pretvornikov krmilimo RGB LED diode. V želji po im višji

natan nosti pri nastavljanju posameznih barvnih komponent LED diod smo izbrali 16-bitni

digitalno-analogni pretvornik z dodano stabilno referen no napetostjo. Glede na dejstvo,

da nam USB ra unalniško vodilo ne zagotavlja potrebnega nivoja napetosti, katerega

potrebujemo za izhodni mo nostni del vezja, smo bili primorani v naš sistem vklju iti še

DC/DC pretvornik.

Bistvenega pomena je pravilna interpretacija želenih nastavitev. e želimo napraviti

analizo svetlobnega odziva dolo enega predmeta na nastavljeno svetlobno vzbujanje,

moramo seveda karseda natan no vedeti, kakšno svetlobno jakost posameznih barvnih

komponent smo sploh nastavili. Za meritve svetlobne jakosti uporabljamo ustrezne

instrumente, vsak od njih pa ima svojo karakteristiko ob utljivosti glede na valovno dolžino

merjene barvne komponente. e smo želeli priti do dejanske svetlobne jakosti, smo

morali izmerjene vrednosti ustrezno prera unati v skladu z ob utljivostjo našega

izbranega merilnega instrumenta.

V uvodnem poglavju so opisani osnovni svetlobni pojmi, barvna prostora RGB in CMYK

ter osnove delovanja RGB LED diod. V naslednjem poglavju je podrobno opisan razvoj

našega mikrora unalniškega sistema, torej vgrajene strojne opreme, vklju no s

podrobnejšo razlago vseh njegovih klju nih segmentov ter izdelavo tiskanega vezja. V

nadaljevanju sledi opis pripadajo e programske opreme, tako krmilnega programa za naš

izbrani mikrokrmilnik kot tudi nadzorni program na osebnem ra unalniku. Sledijo

opravljene meritve z analizo rezultatov, navedene so tudi ena be za prera unavanje

izmerjenih vrednosti svetlobne jakosti upoštevajo ob utljivost merilnega instrumenta. Na

koncu je podan zaklju ek, v katerem so strnjeni povzetki diplomske naloge in možne

nadgradnje sistema.


3

2 SVETLOBNO VZBUJANJE

Elektromagnetno valovanje je mešanica valovanj razli nih valovnih dolžin in jakosti. Kadar

je to valovanje znotraj obsega loveške vidljivosti, torej z valovnimi dolžinami med

približno 400nm in 700nm1, se imenuje vidna svetloba. V fiziki se pojem svetloba v asih

nanaša na elektromagnetno valovanje vseh valovnih dolžin, ne glede na to, ali so loveku

vidne ali ne. Tako pojem svetloba zajema vse radijske valove, vidno svetlobo, infrarde o

svetlobo, katera ima daljše valovne dolžine od valovnih dolžin vidne svetlobe, in

ultravijoli no svetlobo, kjer so valovne dolžine krajše kot pri vidni svetlobi.

Svetlobo lahko v splošnem opišemo s tremi neodvisnimi parametri: intenziteto, frekvenco

ali valovno dolžino in polarizacijo, medtem ko je njena hitrost 299.792.458 m/s v praznem

prostoru ena izmed temeljnih naravoslovnih konstant. Intenziteta je povpre na prenesena

mo svetlobe v obmo ju ene periode vala svetlobe, merimo pa jo v enoti Watt na

kvadratni meter (W/m2). Valovna dolžina je najmanjša dolžina med ponovitvami

zna ilnosti oblike, kot so vrhovi ali prehodi skozi ni lo, v potujo em valovanju. Polarizacija

valovanja opisuje smer njegovega gibanja. Elektromagnetno valovanje je pre no

valovanje, torej opisuje smer nihanj v ravnini, ki je pravokotna na smer gibanja tega

valovanja.

Ve ina svetlobnih virov oddaja svetlobo pri razli nih valovnih dolžinah. Svetlobni spekter

beleži jakost vsake valovne dolžine.

2.1 Predstavitev barvnih prostorov

Barvne podobe nas v našem vsakodnevnem življenju spremljajo v tiskanih medijih,

televiziji, filmih ter ra unalniški grafiki. Dovzetnost ljudi za barve rezultira na interakciji

med fizi nim vzbujanjem, na fizi no vzbujanje ob utljivimi receptorji v o esni mrežnici in

živ nim sistemom možganov, kateri je odgovoren tako za komunikacijo kot tudi

interpretacijo ob utenih signalov. To dogajanje vklju uje mnoge nevronske, kognitivne in

1 Te vrednosti ne predstavljajo absolutnih mejnih vrednosti loveškega vida, temve približek

obmo ja vidnih zmožnosti celotne zemeljske populacije, znotraj katerega ve ina ljudi dobro vidi v ve ini pogojev. Glede na razli ne razprave in vire lahko obmo je variira od 380-420nm do 680-800nm.


4

fizikalne fenomene, katere je potrebno razumeti, e želimo v popolnosti doumeti barvni

vid.

Fizikalno vzbujanje za barvo predstavlja svetloba, katera stimulira receptorje o esne

mrežnice, kar povzro i vid in dojemanje barv. Svetlobo lahko raz lenimo v spekter

monokromati nih komponent, katerih nadaljnja raz lenitev ni ve mogo a.

V o esni mrežnici loveškega o esa se nahajata dva tipa receptorjev: pali ice in epki.

Pali ice so izredno ob utljive na svetlobo, zaradi tega so uporabne za vid v slabih

svetlobnih pogojih, ob tem pa so ob utljive le na svetlobne nivoje, brez zaznavanja barv.

Pri normalnih svetlobnih pogojih se pali ice nasi ijo in ni ve ne pripomorejo k vidu.

epki nam v nasprotju z pali icami omogo ajo barvni vid. loveško oko se sestoji iz treh

razli nih tipov epkov z foto ob utljivimi pigmenti, kateri razlikujejo karakteristi no

spektralno absorpcijo, posledi no pa tudi spektralno ob utljivost.

Barvo je možno predstaviti z ve modeli, pravimo pa jim barvni prostori. Ti vselej temeljijo

na fenomenu tribarvnosti. Karakteristika tribarvnosti, ena izmed poglavitnih karakteristik

barvnega vida, trdi, da zmore neko svetlobno vzbujanje pri enakih svetlobnih pogojih

dose i identi ni odziv o esnih epkov s pomo jo samo treh svetlobnih izvorov. Tem

svetlobnim izvorom pravimo primarne barve, skupaj pa tvorijo barvni prostor in so

medsebojno neodvisne v barvni matriki.

Za potrebe prilagajanja razli nim tipom aplikacij (televizija, video oprema, ra unalniška

grafika…) so nastali razli ni tipi barvnih prostorov. Eno najpomembnejših vlog pri izbiri

ustreznega barvnega prostora ima tip operacij, ki jih moramo ali želimo izvršiti na barvno

informacijo. V nekem barvnem prostoru so lahko dolo ene operacije naravne, kar pomeni,

da jih gre lažje in hitreje izvajati. Seveda pa lahko vsako zapisano barvno informacijo iz

izvornega barvnega prostora pretvorimo v drug barvni prostor, v njem izvršimo obdelavo,

nato pa barvno informacijo pretvorimo nazaj v izvorni barvni prostor.

2.2 Barva

Definicija barve pravi, da je barva atribut vizualnega dojemanja, katerega sestavlja

kombinacija kromati ne in akromati ne vsebine. Ta atribut je možno opisati s kromati nimi

barvnimi imeni (kot so rde a, rumena, zelena, modra itd.) ali z akromati nimi barvnimi


5

imeni (kot so rna, siva, bela itd.) in ga kvalificiramo z nazivi (kot so temen, svetel, jasen

itd.) oziroma njihovimi kombinacijami.

Ker sama definicija barve vsebuje besedo barva, kar napravi definicijo krožno, je v izogib

zmedi potrebno dodati pripis, da je zaznavanje barve odvisno od spektralne porazdelitve

barvnega vzbujanja, strukture, oblike, velikosti in okolice vzbujevalne površine glede na

stanje adaptacije opazoval evega vizualnega sistema ter glede na doživljanje v že

obstoje i ali podobni situaciji opazovanja.

2.3 Barvni odtenek

Definicija barvnega odtenka pravi, da je barvni odtenek atribut vizualnega ob utka glede

na površino, katera izgleda podobno eni izmed zaznanih barv rde e, rumene, zelene in

modre ali kombinaciji dveh izmed teh naštetih barv. Zaznani barvi, ki vsebuje barvni

odtenek, pravimo kromati na barva, medtem ko z nazivom akromati na barva ozna imo

zaznano barvo, ki ne vsebuje barvnega odtenka. Pogosto barvni odtenek predstavimo kot

barvni krog na sliki 2.1.

Slika 2.1: Barvni krog

K tej definiciji je potrebno dodati enozna no predstavo barvnih odtenkov. Gre za rde ega,

rumenega, zelenega in modrega, izhajajo pa iz teorije nasprotnih si barv, ki pravi, da

dolo enih barvnih odtenkov nikoli ni možno zaznati skupaj. Na podlagi tega dejstva je bil

oblikovan temeljni zapis o kodiranem loveškem barvnem vidu v modro-rumen in rde e-

zelen kanal.


6

2.4 Svetlost in svetilnost

eprav imata pojma svetlost in svetilnost zelo razli ni definiciji, se ju pogosto zamenjuje.

Svetilnost je atribut vizualnega ob utka glede na površino, katera izgleda kot da oddaja

ve ali manj svetlobe. Svetlost pa je svetilnost površine, katero ocenjujemo relativno na

svetilnost podobno osvetljene površine, katera izgleda kot da bi bila bela ali mo no

oddajna. Svetlost lahko izražajo samo sorodne barve.

Svetlost lahko tako zapišemo kot preprosto matemati no razmerje med svetilnostjo in

svetilnostjo bele. Lahko re emo, da svetilnost razumemo kot absolutno dojemanje koli ine

svetlobe vzbujanja, medtem ko se svetlost nanaša na relativno svetilnost. loveški vid v

splošnem deluje kot detektor svetlosti.

2.5 Barvitost in barvnost

Ko pridemo do definicij pojmov barvitosti in barvnosti, zapazimo izjemno podobnost z

definicijami pojmov svetilnosti in svetlosti. Barvitost je atribut vizualnega ob utka, da

zaznana barva površine izgleda bolj ali manj kromati na. Barvitost se po navadi pove a s

pove anjem osvetlitve, razen v primeru izjemno visoke svetilnosti. Barvnost je barvitost

površine, katero ocenjujemo s sorazmerjem svetilnosti podobno osvetljene površine,

katera izgleda kot da bi bila bela ali mo no oddajna. Torej lahko preprosto re emo, da gre

pri barvitosti za absolutno dojemanje, medtem ko za barvnost re emo, da je relativna. Z

barvitostjo v glavnem opišemo koli ino intenzitete barvnega odtenka. Podobno, kot je

svetlost definirana z svetilnostjo, je tudi barvnost definirana z barvitostjo. Tako lahko tudi

barvnost zapišemo kot preprosto matemati no razmerje med barvitostjo in svetilnostjo

bele.

2.6 Nasi enje

Definicija nasi enja pravi, da je nasi enje barvitost površine, katero ocenjujemo

sorazmerno z njeno svetilnostjo. e je barvnost definirana kot relativna barvitost površine

na svetilnost podobno osvetljene bele površine, je nasi enje definirano relativno z svojo

lastno svetilnostjo. Kot lahko sorodne barve izražajo barvnost, prav tako sorodne2 in

2 Sorodne barve so vidne v relaciji z ostalim barvnim vzbujanjem.


7

nesorodne3 barve izražajo nasi enje. Nasi enje lahko tako zapišemo kot preprosto

matemati no razmerje med barvnostjo in svetlostjo. e pojma barvnosti in svetlosti

nadomestimo z predhodnima definicijama, lahko poenostavimo zapis nasi enja v

matemati no razmerje med barvitostjo in svetilnostjo. Pomembno pa je, da moramo v

primeru nesorodnih barv uporabiti prav to matemati no razmerje, ker je razmerje med

barvnostjo in svetlostjo veljavno le v primeru sorodnih barv.

2.7 Barvni prostor RGB

RGB4 barvni prostor bazira na RGB barvnem modelu, pri katerem je vsaka barva

dolo ena z aditivnem svetlobnim mešanjem treh komponent R (rde e), G (zelene) in B

(modre), vsaka od teh primarnih barv pa ima dolo eno valovno dolžino. RGB barvni

prostor predstavimo v obliki tridimenzionalnega kartezijskega koordinatnega sistema, kot

je razvidno na sliki 2.2.

Slika 2.2: RGB barvni prostor

Poljubna barva je dolo ena kot vsota vektorjev osnovnih komponent RGB, ravno zaradi

tega je RGB barvni prostor aditiven. Ni na intenzivnost vsake komponente rezultira kot

ni na svetloba oz. rna barva, medtem ko polna intenziteta vseh treh komponent pomeni

belo barvo. Kadar je intenziteta vseh treh komponent enaka, kot rezultat dobimo odtenek

sive, svetlejši ali temnejši, odvisno od intenzitete.

Kadar ima ena izmed komponent najmo nejšo intenziteto, dobimo barvni odtenek barve

osnovne komponente, torej bodisi rde ega, zelenega ali modrega, in kadar imata dve

3 Nesorodne barve so vidne v izolaciji od ostalega barvnega vzbujanja.

4 RGB: Red Green Blue, rde e zeleno moder


8

osnovni komponenti enako najmo nejšo intenziteto, takrat dobimo barvni odtenek

sekundarnih barv. Sekundarna barva je rezultat seštevka dveh osnovnih komponent

enake intenzitete: »cyan« v angleš ini je seštevek zelene in modre, »magenta« v

angleš ini je seštevek rde e in modre in rumena je seštevek rde e in zelene. Vsaka

izmed sekundarnih barv je komplement ene izmed osnovnih barv in kadar le-ti seštejemo,

kot rezultat dobimo belo barvo. Aditivno barvno mešanje prikazuje slika 2.3.

Slika 2.3: Aditivno barvno mešanje v RGB barvnem prostoru

RGB barvni prostor je najbolj primeren za uporabo v elektronskih sistemih, kot sta na

primer ra unalništvo in televizija, saj zaradi aditivnega svetlobnega mešanja omogo a

preprost na in prikaza barv na razli nih zaslonih. Še posebej primeren je za uporabo v

ra unalniški grafiki, saj loveško dojemanje barv deluje na zelo podoben, a vendarle ne

povsem identi en na in. Tipi ne vhodne RGB naprave so video kamere in slikovni

skenerji, medtem ko med tipi ne izhodne RGB naprave štejemo televizijske zaslone

razli nih tehnologij (katodni, LCD5, plazma itd.), ra unalniške zaslone, zaslone pametnih

telefonov in tablic ter video projektorje.

2.8 Barvni prostor CMYK

Medtem ko je pri RGB barvnem modelu bela barva seštevek vseh treh primarnih barv ter

rna rezultat popolnega manjka svetlobe, je pri CMYK6 modelu ravno nasprotno. Bela je

naravna barva podlage, rna pa nastane z kombinacijo polne intenzitete vseh osnovnih

barvnih komponent. Prav zaradi tega dejstva, je CMYK barvni model najuporabnejši v

tisku, saj tiskamo na belo podlago oz. papir. Z dodajanjem rnila na papir znižujemo, ali z

drugimi besedami povedano odštevamo svetlobo bele, zato temu modelu pravimo tudi

5 LCD: Liquid Crystal Display, zaslon z teko imi kristali 6 CMYK: Cyan Magenta Yellow Key, sinje škrlatno rumen z klju em


9

odštevalni model. Osnovne barvne komponente so C (sinja), M (škrlatna) in Y (rumena),

prostor pa lahko predstavimo v obliki tridimenzionalnega kartezijskega koordinatnega

sistema, kot je razvidno na sliki 2.4.

Slika 2.4: CMYK barvni prostor

V teoriji z mešanjem vseh treh komponent dobimo rno, ker pa je v praksi z uporabo rnil

samo teh treh osnovnih barv zaradi neidealnih procesnih barv prakti no nemogo e dobiti

rno, temve je rezultat umazana rjavkasta, se pri tiskanju uporablja še etrta

komponenta K ( rna), s katero zagotovimo kakovosten izpis rnine, recimo tekst. Z

mešanjem dveh osnovnih barv dobimo sekundarne barve rde o, zeleno in modro, kot je

razvidno na sliki 2.5.

Slika 2.5: Barvno mešanje v CMYK barvnem prostoru

Pretvorba iz barvnega prostora RGB v CMYK je relativno preprosta, prinaša pa dolo ene

izgube nekaterih barvnih tonov, ker sta si barvna prostora precej razli na in moramo s

štirimi osnovnimi barvami (sinja, škrlatna, rumena in rna) simulirati vse ostale tone. V

praksi se to odraža v manj nasi enih in istih barvah, medtem ko nekaterih barv v CMYK

barvnem prostoru sploh ni mogo e prikazati. Za to so še posebej ob utljive dolo ene

barve, predvsem gre za živo oranžne ali živo zelene tone, medtem ko je modra barva

manj ob utljiva, rde a pa skorajda povsem enaka.


10

2.9 RGB LED diode

Obstaja ve na inov ustvarjanja bele svetlobe z uporabo svetle ih diod (LED7),

najpogostejša metoda pa je direktno mešanje treh (ali ve ) barv rde e, zelene in modre

(RGB), zaradi esar takšnim LED diodam pravimo ve barvne bele LED diode ali

preprosto kar RGB LED. Ker morajo biti za nastavljanje mešanja in razpršitve razli nih

barv podprte z elektronskim vezjem in ker ima po navadi vsaka izmed osnovnih barvnih

komponent rahlo druga en vzorec oddajanja svetlobe (npr. druga no spreminjanje

barvnega odtenka v odvisnosti od kota gledanja), eprav so ve inoma zgrajene kot ena

samostojna enota, jih redkokdaj uporabljamo za ustvarjanje bele svetlobe. Njihov primarni

namen je vsekakor zelo široka uporaba v vseh aplikacijah, kjer imamo potrebo po

natan nih nastavljivih barvah in barvnih odtenkov, zaradi njihove prilagodljive zmožnosti

mešanja razli nih barv.

Tipi ne valovne dolžine posameznih barvnih komponent RGB LED so: modra ~470nm,

zelena ~525nm ter rde a ~625nm. e združimo vse tri njihove posamezne spektralne

krivulje, dobimo tipi en sevalni spekter RGB LED diod kot nam ga prikazuje slika 2.6. Iz

grafa lahko razberemo, da z izbiro RGB barvnih komponent pokrijemo celotni loveški

vidni spekter. V zakup pa je potrebno vzeti, da imamo med vrhovi znižano svetilnost, kar

se precej bolj pozna med rde o in zeleno, saj se obe spektralni krivulji komajda prekrivata.

Slika 2.6: Tipi en sevalni spekter RGB LED diod

7 LED: Light Emitting Diode, svetle a dioda


11

Obstaja ve tipov ve barvnih LED diod in sicer dve-, tri- in štiri-barvne. Glavni kriteriji pri

izbiri ustreznega tipa so stabilnost barv, natan nost prikazanih barv in svetlobni izkoristek.

Velikokrat ve ji svetlobni izkoristek zniža natan nost prikazanih barv, zato moramo izbrati

kompromis med obema karakteristikama. Na primer, dvobarvne LED imajo najvišji

svetlobni izkoristek (>120lm/W), vendar najslabšo natan nost prikazanih barv. Pri

štiribarvnih LED je situacija ravno obratna, medtem ko so tribarvne LED ravno nekje

vmes. Izbiro torej igra namen izbrane aplikacije.

Poznamo dve razli ni izvedbi tribarvnih RGB LED, izvedbo z skupno katodo ter izvedbo s

skupno anodo. Princip vezave prikazuje slika 2.7.

Slika 2.7: RGB LED s skupno katodo (levo) in skupno anodo (desno)


12

3 VGRAJEN SISTEM

Izdelali smo sistem, ki omogo a nastavljanje svetlobnega vzbujanja v aditivnem RGB

barvnem prostoru za potrebe analize svetlobnega odzivanja na dano svetlobno vzbujanje.

Sistem je sestavljen iz vgrajene strojne in programske opreme, ki omogo a programsko

nastavljivo svetlobno vzbujanje na osnovi RGB LED diod ter nadzorne programske

opreme za osebni ra unalnik. Blokovna shema sistema je prikazana na sliki 3.1.

Slika 3.1: Blokovna shema vgrajenega sistema

Strojna oprema zajema mikrora unalniški sistem, izdelan na osnovi 8-bitnega

mikrokrmilnika Atmel ATmega 16, celoten sistem pa je povezan na osebni ra unalnik

preko USB8 vodila, prek katerega je zagotovljeno tudi napajanje kompletnega sistema.

Glede na dejstvo, da je maksimalni možni tok USB ra unalniškega izhoda 500mA pri

napetosti 5V, to zadoš a za potrebe za napajanje celotnega vgrajenega sistema brez

dodatnega zunanjega napajanja. Za pretvorbo USB protokola v zaporedni (serijski)

protokol smo uporabili komunikacijski pretvorbeni vmesnik na osnovi integriranega vezja

FTDI9 FT232BL USB UART10. Z mikrokrmilnikom ATmega 16 krmilimo RGB LED diode

preko 16-bitnega digitalno-analognega pretvornika Texas Instruments DAC8555 in

napetostno tokovnih pretvornikov. Izbrali smo RGB LED diode s skupno anodo. Digitalno-

analogni pretvornik DAC8555 za svoje delovanje potrebuje stabilno referen no napetost,

katero smo zagotovili s pomo jo integriranega vezja Texas Instruments REF3233. Ker za

8 USB: Universal Serial Bus, univerzalno serijsko vodilo

9 FTDI: Future Technology Devices Ltd., proizvajalec strojne in programske opreme

10 UART: Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, univerzalni asinhroni sprejemnik/oddajnik


13

izhodni mo nostni del vezja, ki napaja RGB LED diode, potrebujemo višjo napetost kot

nam jo lahko zagotovi USB izhod na osebnem ra unalniku, smo v ta namen uporabili

DC/DC11 pretvornik PT5541, ki pretvarja napetost iz 5V na 12V.

3.1 Komunikacijski pretvorbeni vmesnik FT232BL

Za pretvorbo USB protokola v zaporedni protokol smo uporabili integrirano vezje FT232BL

USB UART in je prikazano na sliki 3.2. Spada v drugo generacijo razširjenih USB UART

pretvorbenih integriranih vezij, njegove nam pomembne poglavitne zna ilnosti pa so:

- dvosmerni USB v asinhroni serijski prenos podatkov

- podpira kompleten nabor krmilnih signalov serijskega prenosa

- skrbi za celoten USB protokol, zato ni potrebe po dodatnem specifi nem USB

strojnem programiranju

- 384 zlogovni sprejemni predpomnilnik in 128 zlogovni oddajni predpomnilnik za

visok pretok podatkov

- prosto dosegljiv DLL12 gonilnik D2XX za okolje Windows 98 ali novejši in za okolje

Linux 2.4 ali novejši

- USB 1.1 in USB 2.0 kompatibilen

11 DC/DC: Direct Current to Direct Current (converter), (pretvornik) enosmernega toka v enosmerni tok 12

DLL: Dynamic Link Library, knjižnica, ki vsebuje funkcije, subrutine, spremenljivke in objekte za eno ali ve programskih aplikacij


14

Slika 3.2: Ohišje in razpored priklju kov integriranega vezja FT232BL

Preostale karakteristike FT232BL, ki pa za naš sistem niso bistvenega pomena, so na

voljo v podatkovnem listu [3]. To integrirano vezje lahko uporabimo v številnih aplikacijskih

podro jih kot so na primer: USB/RS232 pretvornik, USB/RS485 pretvornik, prenos zvoka

in videa z nizkim podatkovnim pretokom preko USB, USB bralnik pametnih kartic, USB

modem, USB bralnik rtne kode.

Poenostavljeno blokovno shemo FT232BL prikazuje slika 3.3. Vsak prikazan blok na tej

shemi ima pri delovanju tega vmesnika pomembno funkcijo, za našo aplikacijo pa so

najbolj pomembni USB Transceiver, Serial Interface Engine, USB Protocol Engine, UART

FIFO Controller in UART. Med vsemi naštetimi bloki poteka dvosmerna komunikacija.


15

Slika 3.3: Blokovna shema FT232BL USB UART

USB Transceiver – Zagotavlja fizi no povezavo vmesnika z USB kablom na ra unalnik

po standardu USB 1.1 in USB 2.0. Imamo dva vhodno/izhodna signala USB Data Signal

Plus (USBDP) in USB Data Signal Minus (USBDM).

Serial Interface Engine – Opravlja funkcijo pretvorbe USB podatkov iz paralelnega v

serijski protokol ter iz serijskega v paralelni protokol. Skladno z USB standardom 2.0

izvaja tudi vstavljanje in brisanje bitov ter generira in preverja CRC5/CRC16 na

podatkovnem toku.

USB Protocol Engine – Upravlja z nižje slojnimi zahtevami USB protokola, ki so

generirane s strani USB gostiteljskega kontrolerja, in z ukazi za nadzorovanje funkcijskih

parametrov UART vmesnika.

UART FIFO Controller – Nadzoruje pretok podatkov med Dual Port RX in TX

predpomnilniki in UART sprejemnimi in oddajnimi registri.

UART – Izvaja asinhrono 7/8 bitno pretvorbo podatkov iz paralelnega v serijski protokol in

serijskega v paralelni protokol po standardu RS232 preko vhodnega podatkovnega

signala RXD in izhodnega podatkovnega signala TXD. Vklju uje kontrolne signale RTS,

CTS, DSR, DTR, DCD in RI.


16

Za potrebe naše aplikacije smo izvedli tipi no vezavo z napajanjem preko USB vodila.

Vmesniku ta na in vezave vsilimo z priklopom mase na priklju ek PWRCTL. Pri takšnem

na inu vezave se je potrebno držati predpisanih zahtev USB standarda:

- pri priklopu naprava ne sme prese i toka 100mA

- v mirovanju naprava ne sme prese i toka 500µA

- e naprava za svoje delovanje potrebuje ve kot 100mA, kot je to v našem

primeru, ne sme biti priklopljena na USB razdelilec

- nobena naprava ne more prese i toka 500mA

Za lažjo kontrolo sprejemanja in oddajanja podatkov smo na izhoda TXLED# in RXLED#

priklju ili LED diodi. Pri prenosu podatkov se omenjena izhoda postavita iz tri-state stanja

v nizko stanje in omogo ita, da LED diodi med prenosom zasvetita.

3.2 8-bitni mikrokrmilnik ATmega 16

Osnovno oz. glavno jedro našega vgrajenega sistema je 8-bitni mikrokrmilnik Atmel

ATmega 16 in je prikazan na sliki 3.4. ATmega 16 je nizkoenergijski 8-bitni CMOS13

mikrokrmilnik zgrajen na osnovi AVR14 RISC15 arhitekture. Sposoben je izvajati

zapletenejše ukaze v enem urinem ciklu, zaradi esar dosega do 1 MIPS16 operacij na

MHz, kar predstavlja dobro razmerje med porabo in hitrostjo. Jedro AVR združuje bogat

nabor ukazov s 32 ve namenskimi delovnimi registri. Vseh 32 registrov je neposredno

povezanih z aritmeti no logi no enoto, ki v enem ukazu v enem urinem ciklu omogo a

dostop do dveh neodvisnih registrov.

Združuje 16KB programirljivega pomnilnika Flash, 1KB SRAM-a17, 512B EEPROM-a18, 8-

kanalni 10-bitni A/D19 pretvornik, vmesnik JTAG20 in 32 programirljivih vhodno/izhodno

13 CMOS: Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, komplementarni kovinsko oksidni

polprevodnik 14

AVR: Advanced Virtual Risc, napredni virtualni mikroprocesor 15

RISC: Reduced Instruction Set Computer, tip mikroprocesorjev z manjšim naborom ukazov16

MIPS: Million Instructions Per Second, milijon inštrukcij na sekundo 17

SRAM: Static Random Access Memory, stati ni naklju no dostopni pomnilnik 18

EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, elektri no izbrisljivi programabilni bralni pomnilnik 19

A/D: Analog to Digital, analogno-digitalni 20

JTAG: Joint Test Action Group, vmesnik za razhroš evanje mikrokrmilnikov


17

linij. Za namen našega vezja je pomembna funkcija USART21, torej da podpira

univerzalno sinhrono in asinhrono serijsko komunikacijo.

Slika 3.4: Ohišje in razpored priklju kov 8-bitnega mikrokrmilnika ATmega 16

Mikrokrmilnik ATmega 16, katerega blokovno shemo prikazuje slika 3.5, je zelo

kompleksno integrirano vezje in za potrebe tega diplomskega dela se bomo omejili le na

tiste segmente, ki so pomembni za razumevanje delovanja. Vse njegove karakteristike so

podrobno opisane v njegovem podatkovnem listu [4].

21 USART: Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter, univerzalni sinhrono asinhroni sprejemnik/oddajnik


18

Slika 3.5: Blokovna shema 8-bitnega mikrokrmilnika ATmega 16


19

Naloga 8-bitnega mikrokrmilnika ATmega 16 v našem vezju je na vhodu sprejem

serijskega protokola iz izhoda komunikacijskega pretvorbenega vmesnika FT232BL, na

izhodu pa nam mora zagotoviti ustrezno sprocesirane podatke in kontrolne signale, ki jih

peljemo na digitalno-analogni pretvornik DAC8555. To pretvorbo izvršuje centralna

procesna enota, ki smo jo s pomo jo programskega orodja HP22 InfoTech

CodeVisionAVR C Compiler 1.24 ustrezno sprogramirali. Podrobneje o programu za

mikrokrmilnik govori podpoglavje 3.6.

Mikrokrmilnik ATmega 16 ima 4 sklope 8-bitnih dvosmernih vhodno-izhodnih linij,

imenovane Port A, Port B, Port C in Port D. Vsak od njih omogo a tudi drugotne

specifi ne funkcije. Tako je Port A lahko tudi vhod za 8-kanalni 10-bitni A/D pretvornik,

Port C ponuja funkcije vmesnika JTAG, medtem ko lahko Port D uporabimo kot asovnik

ali za serijsko komunikacijo.

Za potrebe našega vezja smo uporabili Port B za priklop signalnih linij MOSI, MISO in

SCK za programiranje za priklop programatorja. Port D smo uporabili za priklop linij RXD,

TXD, INT0 in INT1 za potrebe serijske komunikacije z komunikacijskim pretvorbenim

vmesnikom FT232BL. Port A pa je uporabljen kot 7-biten izhod za potrebe priklopa na

digitalno-analogni pretvornik DAC8555. Od teh 7 izhodnih linij smo tri uporabili za

podatkovne linije, ostale štiri pa služijo kontrolnim signalom za upravljanje digitalno-

analognega pretvornika.

3.3 Digitalno-analogni pretvornik DAC8555

Iz mikrokrmilnika ATmega 16 dobimo digitalno vrednost napetosti, katero je potrebno

pretvoriti v ekvivalentno analogno vrednost. Za to poskrbi digitalno-analogni pretvornik

Texas Instruments DAC8555, katerega blokovno shemo vidimo na sliki 3.6. Je 16 bitni,

ponuja 4 izhode, vhodne podatke pa dobiva preko serijskega vmesnika.

22 HP: Hewlett-Packard Co., ameriška kooperacija, specializirana za razvoj in izdelavo ra unalniške

in programske opreme


20

Slika 3.6: Blokovna shema digitalno-analognega pretvornika DAC8555

Vgrajeno ima vezje, ki ob vsakem vklopu naprave poskrbi za ponastavitev izhodnih

vrednosti na 0 ter v takšnem stanju po aka na nove sprejete podatke na vhodni liniji.

DAC8555 za svoje delovanje potrebuje stabilno referen no napetost, s katero dolo imo

obmo je izhodne napetosti vsakega izmed njegovih kanalov. Odlo ili smo se za

referen no napetost v obliki integriranega vezja Texas Instruments REF3233, katera

zagotavlja izhodno napetost 3,3V z natan nostjo 0,01%. To referen no napetost smo

pripeljali na pozitiven vhod VREFH, medtem ko smo negativen vhod VREFL priklju ili na

maso. Na ta na in smo vsem štirim kanalom digitalno-analognega pretvornika dolo ili

izhodno napetost v obmo ju med 0V in 3,3V. Ker gre za 16 bitni pretvornik z relativno

natan nostjo 4 LSB23, se lahko nadejamo natan nosti izhodne napetosti 0,8mV, kar bo za

potrebe naše diplomske naloge ve kot zadostovalo.

Digitalno-analogni pretvornik vhodne podatke prejema preko treh podatkovnih signalov

SYNC, SCLK in DIN, na in delovanja pa nastavljamo s pomo jo 4 krmilnih signalov RST,

RSTSEL, ENABLE in LDAC.

23 LSB: Least Significant Bit, najmanj pomembni bit, v binarnem zapisu zmeraj na zadnjem, najbolj desnem mestu


21

Vsi trije podatkovni signali so najprej speljani na Schmitt-trigger24 z namenom izlo itve

šuma iz vhodnega signala, gre pa za naslednje:

SYNC – Glavni sinhronizacijski signal vhodnih podatkov, z aktivno nizkim nivojem. Ko ta

signal postavimo na nizek nivo, le-ta omogo i vhodni pomikalni register, kateri se ob vsaki

negativni urni fronti v asu 24 urnih ciklov napolni z vhodnimi podatki (razen e se SYNC

postavi na visok nivo pred iztekom 24-tega urnega cikla, kar povzro i ignoriranje dotlej že

prebrane vhodne sekvence).

SCLK – Serijski urni cikel, navzgor omejen z frekvenco 50MHz.

DIN – Serijski podatkovni signal. Podatki se z vsako negativno urno fronto zapišejo v 24

bitni pomikalni register.

asovno sosledje vhodnih signalov pri vpisu podatkov v DAC25 prikazuje slika 3.7.

Slika 3.7: Serijski vpis vhodnih podatkov v DAC

Ker smo vhodne podatkovne in krmilne signale priklju ili direktno na izhod

programirljivega mikrokrmilnika, imamo povsem odprte roke pri nastavljanju vseh

potrebnih parametrov. Podrobneje o programu za mikrokrmilnik govori podpoglavje 4.3.

3.4 Izhodni mo nostni del vezja

Glede na dejstvo, da je maksimalni možni izhodni tok USB ra unalniškega izhoda 500mA

pri napetosti 5V, kar pomeni 2,5W mo i, so preko USB vodila zadoš ene potrebe za

napajanje našega celotnega vgrajenega sistema brez potrebe po dodatnem zunanjem

24 Schmitt-trigger je komparator z histerezo in pozitivno povratno zanko, ki vhodni analogni signal

spremeni v digitalni izhodni signal.25

DAC: Digital to Analog Converter, digitalno-analogni pretvornik


22

napajanju. Za ta izhodni mo nostni del vezja, ki napaja LED diode, potrebujemo višjo

napetost kot nam jo lahko zagotovi USB izhod na osebnem ra unalniku. Za dosego dviga

napetosti smo izbrali DC/DC step-up pretvornik Texas Instruments PT5541, ki 5V

enosmerno napetost na vhodu pretvori v 12V enosmerno napetost na izhodu ob 84%

izkoristku. Tako imamo zagotovljenih 2W izhodne mo i, kar povsem zadostuje potrebam

našega vgrajenega sistema.

Iz digitalno-analognega pretvornika dobimo nastavljivo napetost za vsakega izmed treh

kanalov, za potrebe krmiljenje RGB LED diod pa potrebujemo nastavljiv tok. Iz tega

razloga smo bili primorani vgraditi napetostno tokovni pretvornik, ker pa smo se odlo ili za

uporabo RGB LED diod s skupno anodo, nas to prisili v uporabo dvo-nivojskega

napetostno tokovnega pretvornika. Ker želimo krmiliti vsako barvno komponento posebej,

potrebujemo tri identi na vezja. Le-te smo izdelali s pomo jo operacijskih oja evalnikov

Texas Instruments LM324AD na prvem in TL072CD na drugem nivoju. Osnovni princip

delovanja napetostno tokovnega pretvornika na osnovi operacijskega oja evalnika

prikazuje slika 3.8. e na kratko povzamemo bistvo delovanja, vidimo da to vezje na upor

RR preslika vhodno napetost VIN, tok IR pa je dolo en z vrednostjo upora RR in se ne

spreminja v odvisnosti od napetosti VCC.

Slika 3.8: Napetostno tokovni pretvornik na osnovi operacijskega oja evalnika

Z prvim nivojem želimo vhodno napetost iz digitalno-analognega pretvornika preslikati na

upor RC, da le to peljemo na drugi nivo. Ker velja, da je IC IR, sledi, da je v primeru RC=RR

napetost na obeh uporih enaka. Drugi nivo deluje povsem na enakem principu, le da

moramo tokrat namesto NPN tranzistorja uporabiti PNP tranzistor, ravno zaradi tega pa

na vhodu operacijskega oja evalnika potrebujemo napetost na uporu RC, kar smo dosegli

z prvim nivojem. Z drugim nivojem vhodno napetost iz upora RC preslikamo na izhodni


23

upor, s katerim dolo imo tok skozi LED diodo. Ker smo preko obeh stopenj iz vhoda

preslikali izhodno napetost digitalno-analognega pretvornika, ki je navzgor omejena z

referen no napetostjo 3,3V, smo z izbiro izhodnega upora v vrednosti 33 dolo ili

maksimalni tok skozi diodo 100mA. S temi tremi identi nimi sklopi smo dobili linearno

nastavljiv tok za vsako barvno komponento RGB LED diod posebej, njihova svetilnost je

torej premo sorazmerna krmilnemu toku. V želji po im višji natan nosti pretvorb na obeh

nivojih napetostno tokovnega pretvornika smo izbrali vse tri upore, torej RR, RC in izhodni

upor, z 1% toleranco. Skozi upora RR in RC te e majhen elektri ni tok ranga <6mA, zato

smo uporabili SMD izvedbo, medtem ko na izhodnem uporu pri akujemo elektri ne

tokove ranga 100mA in napetosti do 3,3V, kar pomeni potrebno mo >0,33W in temu

ustrezno smo izbrali njegovo fizi no velikost.

Sestavili smo polje 25 RGB LED diod, zgrajeno na osnovi matrike 5x5 z rastrom 10mm v

obe smeri, kot ga lahko vidimo na sliki 3.9. Uporabili smo diode B5-3RGB-CBC, katere

imajo nazivne valovne dolžine 625nm za rde o, 525nm za zeleno in 470nm za modro

barvo. Posamezne barvne komponente so med seboj povezane vzporedno, kar pomeni,

da z našim vezjem hkrati enakomerno krmilimo celotno matriko LED diod. Z razlogom, da

se izognemo artefaktom direktne svetlobe in da dosežemo boljšo razpršitev svetlobe, smo

ez polje LED diod postavili prozorno steklo.

Slika 3.9: Matrika RGB LED diod


24

3.5 Tiskano vezje

eprav pri našem projektu nismo bili prostorsko omejeni, smo se kljub temu odlo ili, da bo

naše vezje im bolj kompaktno. To smo dosegli z uporabo SMD26 komponent, katere so

ob enaki funkcionalnosti in specifikacijah praviloma za razred do dva manjše velikosti. Ker

se omenjene komponente na tiskanino pritrdijo površinsko, njihov raster med

posameznimi priklju ki pa je v ve ini primerov ranga 1mm ali celo manjši, je posledi no

zelo oteženo ro no spajkanje, zato se vezja v SMD tehniki v ve ini primerov izdelujejo

strojno, pogoj za to pa je seveda im višja koli ina enakih vezij, da je strojni postopek

karseda rentabilen. Za potrebe našega vezja smo bili seveda pripravljeni komponente

ro no namestiti na vezje in jih spojiti. Obvezna je uporaba temperaturno nastavljivega

spajkalnika in zaradi dejstva, ker so SMD komponente mnogo bolj ob utljive na

temperaturo med spajkanjem, le-to prilagoditi na ustrezno raven, da jih med spajkanjem

ne uni imo. Pri izbiri komponent smo tako že v osnovi poleg želenih karakteristik bili

pozorni na to, e njihovi proizvajalci ponujajo tudi izvedbo v SMD tehniki. Dobili smo vse,

razen DC/DC pretvornika, kar pa je logi no, saj se le-ta med delovanjem zaradi lastne

porabe pri pretvarjanju napetosti precej greje. Zaradi odvajanja toplote je tako bolje, e je

njegova površina ve ja, dodatno pa k temu pripomore še njegova zasnova z kovinskim

ohišjem, ki je hkrati tudi hladilnik.

Ker smo tiskano vezje skonstruirali na osnovi SMD komponent, je odpadlo predhodno

sprotno testiranje s prototipno razvojno ploš o. Zaradi tega je bilo še posebej pomembno,

da smo že med samim konstruiranjem tiskanega vezja podrobno preu ili podatkovne liste

vseh uporabljenih elektronskih vezij in komponent ter upoštevali podane zahteve vsakega

od njih. Vsakršna konstrukcijska napaka bi pomenila ponovno izdelavo tiskanega vezja.

Za konstruiranje tiskanega vezja smo uporabili program Altium Designer 6.0. Gre za

izredno kompleksni program in omogo a celovito rešitev na rtovanja tiskanih vezij.

Vsebuje ve samostojnih sklopov, ki pa so med seboj tesno povezani. Njegova

kompleksnost in ogromno število razpoložljivih funkcij nepoznavalcem otežujeta delo z

njim, medtem ko profesionalni na rtovalci tiskanih vezij njegove široke zmožnosti

sprejmejo z odprtimi rokami. Mi smo si pri delu z programom pomagali z njihovimi navodili

za za etnike [5].

26 SMD: Surface Mounted Device, površinsko pritrjene komponente


25

Program ima vgrajeno zelo obširno knjižnico integriranih vezij in komponent, le-to pa je

možno z rednimi nadgradnjami sproti posodabljati in širiti. Za vsako izmed komponent v

knjižnici najdemo njeno shemo, njen fizi ni razpored priklju kov in tudi njen

tridimenzionalni model. Shema nam shemati no prikaže vse priklju ke izbrane

komponente. Za primer vzemimo shemo integriranega vezje FT232BL na sliki 3.10. Kot

lahko vidimo, so vsi priklju ki ozna eni tako z fizi no zaporedno številko priklju ka, kot

tudi poimensko z kratico, obenem pa imajo z puš icami ozna eno, ali gre za podatkovni

vhod vezja, izhod ali pa kombiniran vhod/izhod.

Slika 3.10: Shema integriranega vezja FT232BL

Fizi ni model z fizi nim razporedom priklju kov potrebujemo za potrebe same konstrukcije

tiskanega vezja. Kot lahko vidimo na sliki 3.11, je z rde o barvo predstavljenih vseh 32

priklju kov izbranega integriranega vezja (fizi ni model je v knjižnici seveda v naravni

velikosti 1:1, za potrebe tukajšnje predstavitve pa smo ga pove ali). Fizi ni model tudi

onemogo a prekrivanje dveh ali ve elementov. V celotnem zeleno okvirjenem podro ju

prepre uje plasiranje bodisi drugega elementa, bodisi povezave.

Slika 3.11: Podnožje integriranega vezja FT232BL


26

Najprej smo v sklopu »Schematic Level Design« izrisali vezje. Za potrebe našega sistema

smo izbrali standardne komponente in vsako od njih smo uspešno našli v vgrajeni

knjižnici. Najprej smo vse potrebne komponente in elemente priklicali iz knjižnice in jih

plasirali na na rt. Na osnovi proizvajal evega podatkovnega lista smo za vsak posamezni

sklop integriranega vezja skrbno poskrbeli za ustrezno priklju itev vseh potrebnih

elementov in povezav, nato pa smo med seboj glede na naše zastavljeno vezjo ustrezno

povezali še posamezne sklope v celoto. Celotni na rt oz. shemo našega vezja lahko

vidimo v Prilogi A.

Na osnovi izdelane sheme našega vezja smo v sklopu »PCB Level Design« skonstruirali

še fizi no kon no podobo tiskanega vezja. Program nam na že sam iz knjižnice prikli e

fizi ne modele posameznih komponent, naša naloga je, da jih smiselno razporedimo na

tiskanino. Na razporeditev komponent vpliva ve dejavnikov, pozorni pa moramo biti, da

med komponentami pustimo dovolj prostora za povezave, prekrivanje posameznih

komponent pa tako že v osnovi program ne dopuš a. Najkrajše povezave smo dosegli z

sosledjem med seboj povezanih komponent. Tako smo levi del tiskanine namenili

vhodnemu delu vezja, torej sklopu USB priklju ka, komunikacijskemu pretvorbenemu

vmesniku, mikrokrmilniku, digitalno-analognemu pretvorniku ter DC/DC pretvorniku. Na

levo polovico tiskanine pa smo postavili izhodni mo nostni del vezja z napetostno

tokovnimi pretvorniki ter 6 polni priklju ek za priklop RGB LED diod. Zaradi množice vseh

krmilnih in signalnih povezav bi bilo zelo zahtevno izdelati enoslojno tiskano vezje. Zaradi

križanja dolo enih povezav bi se bilo nemogo e izogniti uporabi mosti kov. Ker smo se

odlo ili za industrijsko izdelavo tiskanine, smo lahko izbrali dvoslojno konstrukcijo

tiskanine. To nam je mo no olajšalo konstruiranje povezav med elementi, saj smo za njih

lahko uporabili tako vrhnji sloj, kot preko vij tudi spodnji sloj tiskanine.

Posebno pozornost je potrebno nameniti širini povezav na tiskanini. Dolo imo jo glede na

elektri ne zahteve vezja, v zakup pa moramo vzeti tudi zahtevane oddaljenosti med

posameznimi povezavami in oddaljenost do komponent. Ve ja širina nam dovoljuje ve je

elektri ne tokove, hkrati pa zniža ohmsko upornost in induktivnost povezave. Pri signalnih

in krmilnih linijah vseh naših izbranih integriranih vezij se soo amo z nizkimi elektri nimi

tokovi ranga 10mA ali manj, zato pri njih ni potrebne nobene posebne pozornosti.

Najmanjši raster med priklju ki izmed naših izbranih integriranih vezij ima digitalno-

analogni pretvornik DAC8555 in sicer 0,65mm. Odlo ili smo se za enakomerno širino

vseh signalnih in krmilnih linij naših izbranih integriranih vezij. To pomeni, da je zgornja


27

meja širine ene povezave skupaj z oddaljenostjo do sosednje povezave navzgor omejena

z 0,65mm, tako da smo se odlo ili za širino 10 milsov (0,254mm). Po napajalnih linijah

mo nostnega dela našega vezja te e v primeru polne obremenitve vezja skupno 300mA,

zato smo se odlo ili za debelejše napajalne povezave izhodnega mo nostnega dela vezja

in sicer 30 milsov (0,762mm).

Program Altium Designer sicer omogo a tako imenovano »Auto Route« funkcijo, ki sama

na podlagi vnaprej izbranih kriterijev poskuša samodejno generirati povezave med

komponentami. Ta ra unalniški algoritem se iz leta v leto izpopolnjuje, a v tem trenutku še

ni izpopolnjen do te mere, da bi bil v primeru kompleksnejših vezij venomer uporaben,

zato izurjeni na rtovalci tiskanih vezij še vedno raje uporabljajo ro no postavitev. Tudi

sami smo povezave generirali ro no. Finalno skonstruirano verzijo naše dvoslojne

tiskanine lahko vidimo na sliki 3.12, kjer je zgornji sloj predstavljen z rde o, spodnji pa z

modro barvo, medtem ko lahko oba lo ena sloja tiskanine vidimo v prilogi B.

Slika 3.12: Kon na verzija skonstruirane dvoslojne tiskanine

Tiskanino smo dali izdelati v podjetje Lingva d.o.o., katero se ukvarja z industrijskim

na rtovanjem in izdelavo tiskanih vezij. Po prejemu tiskanine smo, kot že omenjeno,

ro no prispajkali vse komponente. Kon ano izdelano tiskano vezje lahko vidimo na sliki

3.13.


28

Slika 3.13: Izdelano tiskano vezje


29

4 NADZORNI PROGRAM

Naše osnovno vodilo pri zasnovi našega krmilnega sistema je bila enostavnost uporabe in

možnost kasnejše programske prilagodljivosti. Z odlo itvijo, da smo naše vezje

skonstruirali na osnovi povezave z USB ra unalniškim vodilom, smo poleg tega, da smo

zaobšli potrebo po dodatnem zunanjem napajanju, tudi omogo ili uporabo našega

sistema na vsakem osebnem ra unalniku z operacijskim sistemom Windows, pa najsibo

stacionarni ali prenosni. Srce našega krmilnega sistema je 8-bitni mikrokrmilnik in e smo

želeli, da naš sistem sploh oživi, je bilo zanj potrebno spisati programsko kodo in jo s

pomo jo programatorja zapisati v EEPROM našega mikrokrmilnika. Mikrokrmilnik je samo

vmesni len med vhodnimi podatki, ki jih dobi iz osebnega ra unalnika preko USB vodila,

jih ustrezno sprocesira in na njihovi osnovi krmili digitalno-analogni pretvornik. Da bo torej

lahko mikrokrmilnik pravilno krmilil DAC, potrebuje ustrezno pripravljene vhodne podatke.

Naša naloga je tako bila, da spišemo programsko kodo za nadzorni program na osebnem

ra unalniku in le-tega funkcijsko prilagodimo programski kodi v mikrokrmilniku, da bosta

lahko preko USB vodila med seboj pravilno komunicirala.

4.1 Protokol med osebnim ra unalnikom in krmilnim vezjem

Najprej smo morali dolo iti protokol, na podlagi katerega se bosta nadzorni program in

krmilni program v mikrokrmilniku med seboj sporazumevala. Naša naloga je nastavljanje

16-bitnih vrednosti 3 kanalov digitalno-analognega pretvornika, torej potrebujemo oznako,

po kateri bomo definirali zaporedno številko kanala digitalno-analognega pretvornika.

Odlo ili smo se za rke »R«, »G« in »B« zaradi preprostejšega sledenja programski kodi,

saj te rke predstavljajo kratice vseh treh barvnih komponent RGB LED diod. Tej rkovni

oznaki sledi desetiško zapisana 16-bitna vrednost nastavljenega vzbujanja. Da bomo

lahko ponastavili digitalno-analogni pretvornik, potrebujemo še en dodatni znak. Odlo ili

smo se za rko »C« kot okrajšava za Clear, torej izbris. Tabela 4.1 prikazuje celotni

uporabljeni nabor izbranih ukazov.


30

Tabela 4.1: Uporabljeni nabor ukazov med nadzornim in krmilnim programom

Ukaz Min

vrednost Max

vrednost Kratek opis ukaza Rxxxxx\r kjer je xxxxx 16-bitna desetiško zapisana vrednost

R00000\r R65535\r Nastavimo vrednost vzbujanja rde i barvni komponenti

Gxxxxx\r kjer je xxxxx 16-bitna desetiško zapisana vrednost

G00000\r G65535\r Nastavimo vrednost vzbujanja zeleni barvni komponenti

Bxxxxx\r kjer je xxxxx 16-bitna desetiško zapisana vrednost

B00000\r B65535\r Nastavimo vrednost vzbujanja modri barvni komponenti

C\r

Ponastavimo za etno vrednost vsem trem barvnim komponentam

Z krmilnim programom v mikrokontrolerju moramo prestre i te ukaze, jih pravilno

dešifrirati in pripraviti pravilno sosledje podatkovnih in krmilnih signalov digitalno-

analognemu krmilniku, kot je zahtevano glede na njegov podatkovni list. Pripraviti mu

moramo zaporedje 24 bitov, ki si morajo slediti v natan no dolo enemu zaporedju, glede

na podatkovni list pa so poimenovani DB23..DB0. Prva dva bita DB23 in DB22 sta

za etna bita in morata vselej biti 0. Sledita dva kontrolna bita DB21 in DB20, s katerima

se dolo i na in vpisa ali gre za enokanalni vpis ali hkratni vpis vseh kanalov. Mi želimo

nastavljati vsak kanal posebej, zato mora biti zaporedje teh dveh bitov 01. Temu sledi

tako imenovani nepomemben bit DB19, za katerega je vseeno, kakšno vrednost ima. Z

naslednjima bitoma DB18 in DB17 izberemo kanal digitalno-analognega pretvornika. 00

pomeni prvi kanal, 01 drugi kanal, 10 tretji kanal in 11 etrti kanal. Z bitom DB16 imamo

možnost nastaviti visoko izhodno impedanco. Ker tega ne potrebujemo, postavimo ta bit

vselej na 0. Vsem tem bitom na koncu sledi še 16 podatkovnih bitov DB15..DB0, kateri

prenašajo 16-bitno izbrano vrednost, na katero se naj nastavi izbrani izhod digitalno-

analognega pretvornika. Tabela 4.2 prikazuje nabor vseh 24 bitov za možnost

nastavljanja prvih treh kanalov, ki so pri nas v uporabi.

Tabela 4.2: Zaporedje 24 bitov podatkovnega signala digitalno-analognega pretvornika

DB23 DB22 DB21 DB20 DB19 DB18 DB17 DB16 DB15..DB0

0 0 0 0 X 0 0 0 podatki (16 zaporednih bitov)




31

4.2 Nadzorni program na osebnem ra unalniku

Najpogosteje uporabljani operacijski sistem na osebnem ra unalniku je okolje Windows in

iz tega razloga smo tudi mi naš nadzorni program zasnovali z možnostjo delovanja v tem

operacijskem sistemu, saj smo tako omogo ili priklop na kar najve je število osebnih

ra unalnikov. Obstaja ve programskih jezikov, s katerimi lahko spišemo programsko

kodo, mi pa smo se odlo ili za C#27. Takšna odlo itev je bila sprejeta na podlagi

predhodnih izkušenj z tem programskim jezikom. Mi smo za naš sistem želeli izdelati

aplikacijo, za kar smo potrebovali ustrezno programsko okolje, ki bazira na programskem

jeziku C#. Eden izmed takšnih je Microsoftov Visual C#28 iz njihove programske zbirke

Visual Studio. Programiranje zahteva dobro poznavanje programske kode in pravilnih

prijemov in postopkov, zato smo se po pomo in navodila zatekli k obširnim navodilom za

programski jezik C# [6] in Microsoftov MSDN29 [7].

Eden izmed poglavitnih razlogov za izbiro pretvorbenega vmesnika FTDI FT232BL iz USB

v serijski protokol je bil, da zraven dobimo DLL30 knjižnico FTD2XX.dll, katera

programskim aplikacijam omogo a klicanje množice USB vmesniških funkcij. Preko te

knjižnice dostopamo do njenega gonilnika FTD2XX.sys, katerega moramo namestiti na

osebni ra unalnik ob prvem priklopu našega sistema nanj. Vsak nadaljnji priklop na isti

osebni ra unalnik ne zahteva ve kakršnihkoli dodatnih nameš anj gonilnikov. Slika 4.1

prikazuje komunikacijske nivoje nadzornega programa, ki je zasnovan na osnovi FTDI

integriranih vezij in pripadajo ega FTD2XX gonilnika.

27 C#: C sharp, objektno orientiran programski jezik

28 Visual C#: Visual C sharp, objektno orientirano programsko okolje za izdelavo aplikacij

29 MSDN: Microsoft Developer Network, Microsoftovo razvojno omrežje

30 DLL: Dynamic Link Library, dinami na povezovalna knjižnica


32

Programska aplikacijaVisual C#

FTD2XX.DLL

FTD2XX.SYS

Sklad USB

gonilnika v okolju

Windows

FT232BL USB UART

Aplikacijska pod-koda za dostop v DLL

Vmesnik FTDI gonilnika

Windows USB vmesnik

USB fizi ni sloj

Windows USB gonilnik

Razvojna programska aplikacija

FTDI DLL knjižnica

FTDI gonilnik

FTDI USB UART pretvornik

Slika 4.1: Komunikacijski nivoji nadzornega programa, zasnovanega na osnovi FTDI

integriranega vezja

Ta DLL knjižnica že vsebuje zbrane in definirane najbolj množi ne funkcije USB

vmesnika, za potrebe našega krmilnega sistema, bomo potrebovali le najosnovnejše. Ob

zagonu našega nadzornega programa moramo seveda najprej preveriti, ali je naš krmilni

sistem sploh priklju en na USB. V ta namen smo sprogramirali pozdravni zaslon, kjer se

nam sproti izpisuje status priklopa in inicializacije našega sistema preko USB vmesnika.

e dobimo povratni odziv, da je naprava najdena, je potrebno z njo vzpostaviti povezavo.

e je ta postopek uspešen, lahko potem nadaljujemo z programom, v nasprotnem

primeru nam program javi, da ni mogel vzpostaviti povezave in se samodejno zapre.

Pozdravni zaslon prikazuje slika 4.2, je pa iz trenutka, ko je bil naš sistem že povezan, saj

vidimo, da je bila naprava najprej najdena in kasneje tudi uspešno povezana. Diagram

poteka glavnega programa lahko vidimo na sliki 4.3.


33

Slika 4.2: Za etni pozdravni zaslon nadzornega programa

za etek

DllImport(»FTD2XX.dll«)

Application.Run(new Form2()) zaženemo pozdravni zaslon

Application.Run(new Form1())

Zaznaj_naprave()

konec

true

false

naložimo FTDI DLL knjižnico

ali najdemo priklju eno napravo?

zaženemo glavno aplikacijo

Slika 4.3: Diagram poteka glavnega programa

Z funkcijo Zaznaj_naprave(), katere diagram poteka lahko vidimo na sliki 4.4, najprej

pogledamo, e je naš krmilni sistem sploh povezan na USB vodilo osebnega ra unalnika.

e jo najdemo, vzpostavimo z njim povezavo, v nasprotnem primeru izpišemo napako in

aplikacijo zapremo.


34

Zaznaj_naprave()

FT_Close()

funkcija FT_LISTDevices(), ki je vklju ena v DLL knjižnici

FTD2XX, vrne 1, e najde

priklju eno napravo

if FT_LISTDevices() = 1

konec

izpišemo informacijo

uporabniku

funkcija FT_Open(), ki je

vklju ena v DLL knjižnici

FTD2XX, odpre spoznavno

povezavo in vrne 0, e se z

napravo lahko poveže

izpišemo informacijo

uporabniku

izpis:

»Najdena

prikljucena USB/

RS232 naprava«

if FT_Open() = 0

izpis:

»Povezava s

prikljucenu USB/

RS232 napravo

uspesna«

izpis:

»Povezava s

prikljucenu USB/

RS232 napravo

ni uspela«

izpis:

»Najdena ni nobena

prikljucena USB/

RS232 naprava«

true

false

true

false

funkcija FT_Close(), ki je

vklju ena v DLL knjižnici

FTD2XX, zapre spoznavno

povezavo z našo napravo

Slika 4.4: Diagram poteka funkcije Zaznaj_naprave()

e je bila naša naprava najdena in uspešno povezana, se je odprlo glavno okno našega

nadzornega programa, katerega podobo prikazuje slika 4.5, skupaj z njim pa odpremo

tudi serijsko povezavo po USB vodilu z funkcijo SerialPort1Open(). Želeli smo pripraviti

uporabniku prijazno in preprosto okolje z samo tistimi informacijami in funkcijami, ki jih

uporabnik potrebuje. Okno smo v grobem razdelili na tri osnovna podro ja. Zgoraj levo

lahko izbiramo med na inom nastavljanja vzbujanja RGB LED diod našega krmilnega

sistema. Možnost neodvisno pomeni, da lahko vsem trem barvnim komponentam lo eno

nastavljamo vzbujanje. Ostali dve možnosti po toku in po spektru pa omogo ata hkratno

enakomerno nastavljanje vzbujanja vseh treh barvnih komponent, ve o tem pa malce

kasneje. Zgoraj desno imamo gumb Clear DAC za takojšnji izbris vseh vrednosti na 0,

informacijsko polje, kamor se nam zapisujejo povratni odzivi našega vezja ter gumb

Automatic, s katerim imamo možnost avtomatiziranega delovanja, da program samodejno

enakomerno po korakih v enakomernih asovnih razmikih pove uje vrednosti vzbujanja.

Ta na in je uporaben v primeru, da želimo izmeriti karakteristiko vzbujanja, saj ne

potrebujemo ro no nastavljati vrednosti, temve samo sproti od itavamo rezultate iz


35

merilnega inštrumenta. Je pa ta možnost na voljo samo v primeru, kadar nimamo izbrano

neodvisno nastavljanje, zato je na sliki 4.5 osen ena oz. onemogo ena. Spodnjo polovico

okna pa zasedajo trije lo eni drsniki, s katerimi nastavljamo vrednosti posameznih barvnih

komponent. Z vsakim premikom kateregakoli od teh drsnikov se posodobljeno stanje

pošlje v naš krmilni sistem. V pomo so nam izpisi trenutne vrednosti takoj pod vsakim

posameznim drsnikom. Da je lažje za uporabnika, izpisujemo vse tri vrednosti: binarno

16-bitno vrednost DAC v razponu od 0 do 65536, elektri ni krmilni tok LED diod v premo

sorazmernem razponu od 0mA do 100mA in elektri no napetost na izhodnem uporu v

premo sorazmernem razponu od 0V do 3,3V.

Slika 4.5: Nastavljanje svetlobne jakosti po posameznih barvnih komponentah

V primeru, da namesto neodvisnega nastavljanja vzbujanja izberemo eno izmed

preostalih dveh možnosti, kjer vrednost vzbujanja nastavljamo hkrati enakomerno za vse

tri barvne komponente, se nam skrijeta spodnja dva drsnika, saj bi druga e samo

povzro ala nepotrebno zmedo pri uporabniku. Nastavljanje vzbujanja po skupnem toku

pomeni, da vsem trem barvnim komponentam hkrati enakomerno spreminjamo krmilni tok

v obmo ju od 0mA do 100mA, kakšno pa v tem primeru izgleda glavno okno našega

nadzornega programa, pa lahko vidimo na sliki 4.6.


36

Slika 4.6: Nastavljanje svetlobne jakosti glede na skupni tok

Nastavljanje vzbujanja po skupnem spektru pa pomeni, da se vsem trem komponentam

RGB LED diod hkrati enakomerno spreminja svetlobna jakost, medtem ko je krmilni tok

vseh treh barvnih komponent razli en, ustrezen prera un krmilnega toka pa smo izvedli

na podlagi rezultatov opravljenih meritev, ki jih navajamo v poglavju 5. Ker svetlobne

jakosti posameznih barvnih komponent niso linearno odvisne od krmilnega toka, ne

moremo prera una poenostaviti do te mere, da bi vzeli samo relativni faktor razlike pri

maksimalnih krmilnih tokovih. Ker se skozi celotno obmo je relativne razlike svetlobne

jakosti med barvnimi komponentami spreminjajo, smo bili primorani prera un zastaviti

tako, da bomo dobili skozi celotno obmo je enakomerno svetlobno jakost vseh treh

barvnih komponent. Najnižjo maksimalno svetlobno jakost ima modra komponenta, kar

pomeni, da smo navzgor omejeni z njeno vrednostjo. To pomeni, da nam pri modri barvni

komponenti ostaja celotno razpoložljivo obmo je krmilnega toka od 0mA do 100mA,

medtem ko moramo pri preostalih dveh barvnih komponentah tokovno obmo je ustrezno

znižati. Uporabili smo vseh 65 izmerjenih prera unanih rezultatov svetlobne jakosti vsake

izmed barvnih komponent, jih zapisali v 65 mestno številsko polje in zastavili funkciji za

ustrezni prera un 16-bitnih vrednosti DAC za rde o in zeleno barvno komponento


37

Preracun_svet_jakosti_R in Preracun_svet_jakosti_G. Logika in postopek je pri obeh

enak, le da operiramo z razli nimi polji vrednosti. Ker smo naše obmo je razdelili na 65

obmo ij, moramo najprej locirati, s katerega obmo ja je vrednost komponente B, nato pa

je potrebno z preprosto matemati no formulo upoštevati oba faktorja iz lociranega

obmo ja. Diagram poteka ene izmed njih predstavlja slika 4.7.

Prera un_svet_jakosti_R

if (vred_B>=binarno[lokacija-1] & vred_B<binarno[lokacija])

konec

int[ ] binarno = new int[65]int[ ] faktor_R = new int[65]int[ ] faktor_G = new int[65]int[ ] faktor_B = new int[65]int vred_B

Fill()

int lokacija=0

lokacija=lokacija+1

int vred_R=0

vred_R=faktor_B[lokacija]/faktor_R[lokacija]*vred_B

true

false

globalne spremenljivke:65 mestno polje 16-bitnih desetiških vrednosti65 mestno polje z rezulati meritev za barvo R65 mestno polje z rezulati meritev za barvo G65 mestno polje z rezulati meritev za barvo Bvred_B dobimo z nastavitvijo drsnika v aplikaciji

z funkcijo Fill() zapolnimo vsa vrednosti polj

potrebujemo spremenljivko za dolo itev lokacije vrednosti vred_B znotraj 65 mestnega polja binarnih vrednosti binarno[ ]

dokler ne najdemo prave lokacije, iš emo naprej

ali smo našli pravo lokacijo vrednosti vred_B znotraj 65 mestnega polja binarnih vrednosti binarno[ ] ?

potrebujemo spremenljivko za vrednost barve R

ena ba za prera un vred_R iz vred_B glede na pravi faktor razmerja svetlobne jakosti na locirani lokaciji

Slika 4.7: Diagram poteka funkcije Prera un_svet_jakosti_R

Program smo zasnovali tako, da ob vsaki spremembi na ina vzbujanja, najprej napravimo

ponastavitev vrednosti vseh treh barvnih komponent. To storimo z funkcijo Clear_DAC, ki

preko USB vodila s pomo jo funkcije serialPort1.Write() pošlje ukaz »C\r«, kateri za

mikrokrmilnik pomeni ponastavitev izhodnih vrednosti digitalno-analognega pretvornika.

Obenem z fizi no ponastavitvijo se na našem glavnem oknu programa ob vsaki

spremembi na ina vzbujanja prav tako vsi drsniki znova postavijo na 0 oz. v izhodiš no

stanje. Ob vsakem njihovem premiku se izvede funkcija Komunikacija, katera od ita


38

vrednost drsnika, e je potrebno, napravi prera un in vrednost pretvori v znakovni niz in

ga pošlje preko USB vodila v mikroprocesor. V primeru, da je izbrano neodvisno

vzbujanje, se pošlje informacija za vsak barvni kanal posebej, odvisno, kateri drsnik smo

premaknili, v primeru hkratnega enakomernega vzbujanja pa se vsaki pošlje informacija

za vse tri barvne kanale hkrati, eden za drugim. Primer komunikacije pri izbranem

enakomernem vzbujanju po skupnem spektru, kjer moramo opraviti tudi potrebna

prera una, prikazuje slika 4.8.

Slika 4.8: Diagram poteka funkcije Komunikacija

Z našim nadzornim programom nimamo samo enosmerne komunikacije z našim krmilnim

vezjem, temve od njega dobivamo tudi povratne informacije. Ob vsaki oddaji paketka z

novimi podatki prejmemo iz mikrokrmilnika v primeru uspešnega prejema, povratni »OK«,

ki se izpiše v statusni vrstici. Podatke preberemo z funkcijo SerialPort1.Read(), zažene pa

se ob prekinitvah, ko program zazna vhodne podatke na USB vodilu. V primeru zaprtja

programa neglede na trenutno nastavljeno stanje vzbujanja le-tega z funkcijo Clear_DAC


39

postavimo na 0, nato pa še zapremo serijsko povezavo po USB vodilu z funkcijo

SerialPort1.Close().

4.3 Krmilni program za mikrokrmilnik

Za programiranje Atmel-ovih 8-bitnih mikrokrmilnikov poleg osnovnega, procesorsko sicer

najbolj optimiziranega, a hkrati za programiranje najzapletenejšega na ina v zbirniku,

obstajajo tudi programske rešitve za programiranje v programskem jeziku C, kjer si lahko

pomagamo z že vgrajenimi knjižnicami za najpogosteje uporabljane funkcije

mikroprocesorjev. Mi smo se odlo ili za uporabo programskega paketa Codevision AVR.

Za prenos izdelanega krmilnega programa pa smo uporabili že izdelan standarden USB

programator. Krmilni program, shranjen v EEPROM našega mikrokrmilnika, se zažene

hkrati ob priklopu našega krmilnega vezja na USB, saj hkrati celotno krmilno vezje prejme

napajanje. Na za etku se nastavijo pripadajo e nastavitve protokola serijske povezave in

posamezni priklju ki izhoda iz mikrokrmilnika, ki je neposredno povezan na krmilne vhode

digitalno-analognega pretvornika. Krmilni program te e ves as v ozadju in se ne prekine

vse dokler našo krmilno vezje odklopimo iz USB vodila in mu tako vzamemo napajanje.

Vse dotlej krmilni program neprenehoma aka na prekinitve na sprejemniku serijskega

protokola USART in ob prihodu podatka, le-tega zapiše v znakovno polje rx_buffer. Glede

na naš izbrani protokol iz nadzornega programa na osebnem ra unalniku pri akujemo

znakovno polje, ki se za ne z ustrezno rko in nadaljuje z števil no vrednostjo, razen v

primeru, kadar želimo vezje ponastaviti na za etno vrednost. Pri prejetju novega paketa

podatkov torej pazimo na prvi znak. V primeru znaka »R«, »G« ali »B« prejeto vrednost iz

znakovne pretvorimo v števil no in jo z funkcijo write_dac ustrezno pretvorimo v pravilno

zaporedje izhodnih signalov. Nato pošljemo našemu nadzornemu programu na osebne

ra unalniku povraten odziv, da vemo, da so bili poslani podatki pravilno dostavljeni. V

primeru prvega prejetega znaka »C«, pa ta informacija pomeni, da želimo ponastaviti

vrednosti vseh treh kanalov digitalno-analognega pretvornika na 0. To lahko naredimo

zelo elegantno tako, da preprosto postavimo njegov krmilni signal RST na nizek nivo in ga

takoj za tem zopet vrnemo nazaj na visok nivo. Diagram potega glavnega krmilnega

programa je viden na sliki 4.9.


40

Slika 4.9: Diagram poteka glavnega krmilnega programa

Ob zagonu smo morali pravilno nastaviti parametre za željen serijski prenos, katerih

podrobnosti prikazuje slika 4.10.

nastavitev parametrov za serijski prenos:komunikacijski parametri: 8 podatkovnih bitov, 1 stop bit, brez paritete, asinhroni prenos podatkovUSART sprejemnik in oddajnik vklopljenabaudna hitrost 115200

init_uart()

UCSRA=0x00UCSRB=0x98UCSRC=0x86UBRRH=0x00UBRRL=0x07

konec

Slika 4.10: Diagram poteka funkcije init_uart()

Ob zagonu krmilnega programa smo prav tako morali ustrezno nastaviti vse izhodne

priklju ke izhoda A na mikrokrmilniku, kateri je neposredno povezan na krmilne signale

digitalno-analognega pretvornika. To smo storili z funkcijo init_dac(), njen diagram poteka


41

pa prikazuje slika 4.11. Zaradi boljše preglednosti programske kode krmilnega programa

smo izhode iz mikrokrmilnika poimenovali po imenih pripadajo ih krmilnih signalov

digitalno-analognega pretvornika.

Slika 4.11: Diagram poteka funkcije init_dac()

Vsaki , ko prejmemo nov paket podatkov in se le-ta za ne z rkami »R«, »G« ali »B«,

moramo prejeto vrednost prenesti na vhod digitalno-analognega pretvornika. To storimo z

funkcijo write_dac, katere potek diagrama lahko vidimo na sliki 4.12. Zagotoviti moramo,

da se bo na podatkovno linijo DIN digitalno-analognega pretvornika preneslo vseh 24 bitov

v pravilnem vrstnem redu, kot je zahtevano po protokolu, obenem pa morajo z

podatkovno linijo ustrezno sovpadati tudi krmilne linije CLK, SYNC, RST, RSTSEL, LDAC

in ENABLE.


42

Slika 4.12: Diagram poteka funkcije write_dac


43

5 MERITVE IN REZULTATI

Naš izdelani krmilni sistem smo preko USB vodila povezali na osebni ra unalnik ter na

njem zagnali nadzorni program. Najprej nas je zanimala odvisnost svetlobne jakosti od

nastavljene binarne vrednosti digitalno-analognega pretvornika. Da smo izolirali zunanje

vplive okolice, smo posebej za ta namen izdelali leseno škatlo v obliki kvadra. Notranjo

stran smo prebarvali z rno barvo, da smo prepre ili neželeno odbijanje svetlobe. Znotraj

škatle smo na vrhu v center zgornje ploskve pritrdili našo polje RGB LED diod. Na

sprednji strani škatle pa smo pustili odprtino dovolj veliko, da lahko z roko sežemo v

notranjost ter jo prekrili z rno zaveso. Za meritev svetlobne jakosti smo uporabili

inštrument Nieaf Instruments NI L204, katerega smo postavili v škatlo tako, da je bil

njegov senzor natanko pod poljem LED diod.

Meritev smo opravili najprej za vsako barvno komponento posebej. V nadzornem

programu smo po korakih nastavljali binarno vrednost digitalno-analognega pretvornika od

za etne vrednosti 0 proti maksimalni 16-bitni vrednosti 65535 v enakomernih korakih31 in

z inštrumentom izmerili vrednost svetlobne jakosti. Identi en postopek smo ponovili pri

vseh treh barvnih komponentah. Na koncu smo izmerili še svetlobno jakost bele svetlobe,

torej pri hkratni enakomerni nastavitvi koraka za vse tri barvne komponente. Pri meritvah

svetlobne jakosti posameznih barvnih komponent smo morali upoštevati ob utljivost

merilnega inštrumenta glede na valovno dolžino merjene barvne komponente. Merilni

inštrument ima sebi lastno odvisnost relativne ob utljivosti v odvisnosti od valovne dolžine

svetlobe. Vidimo jo lahko na sliki 5.1. Razberemo lahko, da ima inštrument najvišjo

ob utljivost pri valovni dolžini 550nm, višje in nižje od te vrednosti pa njegova ob utljivost

strmo pada. Na podlagi vgrajenih LED diod so nam poznane valovne dolžine vseh treh

barvnih komponent, za njih moramo iz grafa od itati vrednost relativne ob utljivosti.

31 Zaradi želje po im višji natan nosti meritev smo za korak izbrali bitno vrednost 1024. Za potrebe izrisa grafov smo upoštevali vseh 65 korakov, medtem ko smo tabelari no zaradi preglednosti vzeli samo vsak etrti korak.


44

Slika 5.1: Graf relativne ob utljivosti v odvisnosti od valovne dolžine merilnega

inštrumenta NI L204

Vidimo, da je relativna ob utljivost rde e barvne komponente naših RGB LED diod 37%,

zelene 74% in modre 7,5%. To pomeni, da moramo izmerjene vrednosti svetlobne jakosti

ustrezno prera unati, da dobimo dejanske vrednosti svetlobne jakosti. Iz tega sledi, da

moramo izmerjene rezultate za rde o barvno komponento pomnožiti z 0,37, za zeleno z

0,74 ter za modro z 0,075. V tabeli 5.1 lahko vidimo izmerjene in prera unane vrednosti

svetlobne jakosti v odvisnosti od binarne vrednosti digitalno-analognega pretvornika.


45

Tabela 5.1: Izmerjene in prera unane vrednosti svetlobne jakosti v odvisnosti od binarne

vrednosti digitalno-analognega pretvornika

Binarna vrednost

Osvetljenost [lux]

Izmerjene vrednosti Prera unano glede na ob utljivost

merilnika

R rde a

G zelena

B modra

WHITE skupni tok

R rde a

G zelena

B modra

0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,04095 5,8 37,8 1,6 44,8 15,7 51,1 21,38191 14,9 79,6 3,7 97,3 40,3 107,6 49,3

12287 25,1 120,2 5,8 149,8 67,8 162,4 77,316383 36,0 159,4 7,8 200,0 97,3 215,4 104,020479 47,3 197,1 9,9 250,0 127,8 266,4 132,024575 59,0 232,0 12,0 299,0 159,5 313,5 160,028671 70,9 267,0 14,0 347,0 191,6 360,8 186,732767 82,9 301,0 16,0 395,0 224,1 406,8 213,336863 95,1 334,0 18,0 441,0 257,0 451,4 240,040959 107,4 367,0 19,9 487,0 290,3 495,9 265,345055 119,8 398,0 21,9 531,0 323,8 537,8 292,049151 132,3 429,0 23,8 575,0 357,6 579,7 317,353247 144,8 459,0 25,7 618,0 391,4 620,3 342,757343 157,3 489,0 27,6 659,0 425,1 660,8 368,061439 169,8 518,0 29,4 700,0 458,9 700,0 392,065535 182,0 537,0 30,9 735,0 491,9 725,7 412,0

Na podlagi prera unanih vrednosti svetlobne jakosti iz tabele 5.1 smo izrisali graf

odvisnosti svetlobne jakosti od nastavljene binarne vrednosti digitalno-analognega

pretvornika, ki ga lahko vidimo na sliki 5.3. Iz grafa lahko razberemo, da smo se z

zasnovo našega krmilnega sistema precej približali linearni odvisnosti svetlobne jakosti.

Druga ugotovitev je, da z modro barvo dosežemo najnižji nivo svetlobne jakosti. Pri rde i

barvi je le-ta za 19% višja, medtem ko je pri zeleni barvi kar za 76% višja, e se omejimo

na primerjavo pri maksimalni vhodni vrednosti. Ti dobljeni rezultati nam služijo za osnovo

prera unavanja v našem nadzornem programu na osebnem ra unalniku v primeru, kadar

želimo RGB LED diode krmiliti po na inu enake svetlobne jakosti vseh treh barvnih

komponent.


46

Slika 5.2: Graf odvisnosti svetlobne jakosti od binarne vrednosti digitalno-analognega

pretvornika

Želeli smo še izmeriti vrednosti napetosti na LED diodah in napetosti na izhodnih uporih

našega vezja v odvisnosti od binarne vrednosti digitalno-analognega pretvornika. V

nadzornem programu smo po korakih nastavljali binarno vrednost digitalno-analognega

pretvornika od za etne vrednosti 0 proti maksimalni 16-bitni vrednosti 65535 v

enakomernih korakih za vsako barvno komponento posebej in z digitalnim univerzalnim

merilnikom izmerili vrednost napetosti. Dobljene rezultate lahko vidimo v tabeli 5.2. Na

osnovi izmerjenih vrednosti smo izrisali oba grafa napetosti.

0

100

200

300

400

500

600

700

800sv

etlo

bna ja

kost

[lum

]

binarna vrednost


47

Tabela 5.2: Izmerjene vrednosti napetosti na diodah in izhodnih uporih v odvisnosti od

binarne vrednosti digitalno-analognega pretvornika

Binarna vrednost

Napetost na LED diodah [V]

Napetost na izhodnih uporih [V]

R rde a

G zelena

B modra

R rde a

G zelena

B modra

0 0,160 2,265 2,298 0,000 0,000 0,0004095 1,730 2,692 2,789 0,203 0,206 0,2008191 1,769 2,760 2,857 0,408 0,412 0,406

12287 1,794 2,803 2,898 0,614 0,619 0,61116383 1,813 2,835 2,930 0,819 0,825 0,81620479 1,829 2,863 2,955 1,025 1,032 1,02224575 1,843 2,885 2,976 1,230 1,238 1,22728671 1,856 2,906 2,995 1,436 1,445 1,43232767 1,868 2,925 3,012 1,641 1,651 1,63836863 1,878 2,942 3,027 1,847 1,858 1,84340959 1,888 2,957 3,041 2,052 2,064 2,04845055 1,898 2,972 3,054 2,258 2,271 2,25449151 1,907 2,986 3,065 2,463 2,477 2,45953247 1,915 2,999 3,077 2,668 2,684 2,66457343 1,924 3,009 3,087 2,874 2,871 2,86961439 1,931 3,022 3,097 3,079 3,088 3,07565535 1,939 3,035 3,105 3,283 3,260 3,264

Iz grafa napetosti na LED diodah, katerega lahko vidimo na sliki 5.3, vidimo, da zelena in

modra LED dioda potrebujeta prakti no identi no napetost (3,0~3,1V pri maksimalni

obremenitvi), medtem ko rde a potrebuje precej nižjo napetost (~1,9V pri maksimalni

obremenitvi). Iz grafa lahko razberemo tipi no napetostno tokovno karakteristiko diode.


48

Slika 5.3: Graf odvisnosti napetosti na diodah od krmilnega toka skozi diodo

Na sliki 5.4 lahko vidimo graf napetosti na izhodnih uporih. Z vgrajenimi napetostno

tokovnimi pretvorniki smo želeli dose i premo sorazmerno pretvorbo izhodne napetosti

digitalno-analognega pretvornika v krmilni tok LED diod, z dobljenimi rezultati pa smo

dokazali povsem linearno odvisnost napetosti na izhodnih uporih od binarne vrednosti

digitalno-analognega pretvornika, kar posledi no pomeni linearno odvisnost krmilnega

toka.

0,00

0,25

0,50

0,75

1,00

1,25

1,50

1,75

2,00

2,25

2,50

2,75

3,00

3,25

3,50

0 5 9 14 19 23 28 33 37 42 47 52 56 61 66 70 75 80 84 89 94 98

napeto

st n

a d

iodi [

V]

tok skozi diodo [mA]


49

Slika 5.4: Graf odvisnosti napetosti na izhodnih uporih od krmilnega toka skozi diodo

Predstavili smo nekaj osnovnih eksperimentalnih rezultatov meritev odziva diod. Slika 5.5

prikazuje odziv diod v normiranem histogramu za rde o r in zeleno g krominanco pri 4096

razli nih barvah ustvarjenih z LED diodami. To število kombinacij smo dosegli z

spremembo vsake posamezne barvne komponente v 16 enakomernih korakih (torej 16 x

16 x 16). Iz slike se lepo vidi, kako so bile barve razporejene po normiranem barvnem

prostoru.

0,00

0,25

0,50

0,75

1,00

1,25

1,50

1,75

2,00

2,25

2,50

2,75

3,00

3,25

3,50

0 5 9 14 19 23 28 33 37 42 47 52 56 61 66 70 75 80 84 89 94 98

napeto

st n

a iz

hodn

ih u

po

rih [V

]

tok skozi diodo [mA]


50

Slika 5.5: Odziv diod v normiranem histogramu za rde o r in zeleno g krominanco pri 4096

razli nih barvah ustvarjenih z LED diodami


51

6 SKLEP

Uspeli smo realizirati naš zastavljeni cilj izdelati krmilni sistem z nastavljivim svetlobnim

vzbujanjem, s katerim je mogo e nastavljati želeno svetlobno vzbujanje za vsako barvno

komponento na osnovi aditivnega barvnega mešanja znotraj RGB barvnega prostora.

Enostaven priklop na osebni ra unalnik preko standardiziranega USB vodila, neodvisnost

od dodatnega zunanjega napajanja in preprosta uporaba našega sistema s pomo jo

intuitivnega nadzornega programa na osebnem ra unalniku dokazujejo pravilnost naše

za rtane konstrukcijske ideje. Rezultat našega dela je kompakten, lahko prenosljiv sistem,

ki ga lahko kjerkoli enostavno povežemo z vsakim osebnim ra unalnikom, nanj

potrebujemo le namestiti naš nadzorni program in že lahko za nemo z uporabo.

Kot smo uspeli dokazati z meritvami, smo uspeli skonstruirati linearno odvisno krmiljenje

LED diod od odvisnosti od nastavljenih krmilnih vhodnih podatkov v našem nadzornem

programu. Naš primarni namen izdelave našega krmilnega sistema je bil izdelava za

potrebe analize svetlobnega odziva na podano svetlobno vzbujanje. e smo želeli

uporabnikom, ki bodo naš sistem uporabljali z namenom takšnih analiz, omogo iti im

ve jo fleksibilnost in možnosti nastavitev, smo morali naš nadzorni program zasnovati z

tem v mislih. Omogo ili smo nastavljanje svetlobne jakosti vseh treh barvnih komponent

posebej, združeno vseh treh hkrati glede na enak krmilni tok in združeno vseh treh hkrati

glede na enako svetlobno jakost. Komur to nebi bilo dovolj in bi si zaželel ali druga nih ali

še kompleksnejših nastavitev, pa naša programabilna zasnova krmilnega sistema na

osnovi programirljivega mikrokontrolerja veš im uporabnikom omogo a preprogramiranje

in prilagoditev lastnim željam.


52

LITERATURA

[1] Pascale D. A Review of RGB Color Spaces. Montreal: The BabelColor Company,

2003

[2] FTD2XX Programmer's Guide. United Kingdom: Future Technology Devices

International, 2012. Dostopno na: http://www.ftdichip.com/Support/Documents/

ProgramGuides/D2XX_Programmer's_Guide(FT_000071).pdf [12.01.2014]

[3] FT232BL USB UART IC Datasheet. United Kingdom: Future Technology Devices

International, 2011. Dostopno na: http://www.ftdichip.com/Support/Documents/

DataSheets/ICs/DS_FT232BL_BQ.pdf [12.01.2014]

[4] Atmel 8-bit RISC AVR Microcontroller ATMega16 datasheet. Atmel Corporation, 2010.

Dostopno na: http://www.atmel.com/Images/doc2466.pdf [12.01.2014]

[5] Getting Started with PCB Design. USA: Altium Limited, 2008. Dostopno na:

http://www.altium.com/files/altiumdesigner/s08/learningguides/tu0117%20getting%

20started%20with%20pcb%20design.pdf [12.01.2014]

[6] Deitel M. H. Visual C# 2005: how to program. New Jersey: Pearson Education, 2006

[7] MSDN Developer Resources. USA: Microsoft MSDN, 2006. Dostopno na:

http://msdn2.microsoft.com/en-us/default.aspx [12.01.2014]

Priloga A – shema krmilnega vezja

Zgornji sloj tiskanine:

Spodnji sloj tiskanine: