Embedded System & Microcontroller Application (4351102) - Winter 2024 Solution - Gujarati

પ્રશ્ન 1(અ) [3 ગુણ]

#

ATmega32 ની વિશેષતાઓ લખો.

જવાબ:

• હાઇ પર્ફોર્મન્સ: 16MHz પર 16 MIPS
• લો પાવર: બહુવિધ સ્લીપ મોડ્સ
• ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજ: 2.7V થી 5.5V

સ્મૃતિ સહાય: “ARM-TIC” (Architecture-RISC, Memory-32KB, Timers-3, I/O-32pins, Communication-3types)

પ્રશ્ન 1(બ) [4 ગુણ]

#

માઇક્રોકંટ્રોલર પસંદ કરવા માટેના માપદંડો લખી સમજાવો.

જવાબ:

• એપ્લિકેશન જરૂરિયાતો: રિયલ-ટાઇમ કન્સ્ટ્રેઇન્ટ્સ, પ્રોસેસિંગ નીડ્સ
• પેકેજ સાઇઝ: ફાઇનલ પ્રોડક્ટમાં સ્પેસ લિમિટેશન્સ
• પેરિફેરલ સપોર્ટ: ADC, ટાઇમર્સ, કમ્યુનિકેશન ઇન્ટરફેસ

સ્મૃતિ સહાય: “PM-IPCD” (Performance, Memory, I/O, Power, Cost, Development)

પ્રશ્ન 1(ક) [7 ગુણ]

#

Embedded System ને વ્યાખ્યાયિત કરો. નાના, મધ્યમ અને વિશાળ Embedded System ની ઉપયોગિતાની યાદી બનાવો.

જવાબ:

વ્યાખ્યા: Embedded System એ મોટા યાંત્રિક અથવા ઇલેક્ટ્રિકલ સિસ્ટમમાં ચોક્કસ કામ કરતું કમ્પ્યુટર સિસ્ટમ છે, જે વિશિષ્ટ કામો રિયલ-ટાઇમ મર્યાદા સાથે કરવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવે છે.

એપ્લિકેશન ટેબલ:

graph TD
    A[Embedded System] --> B[Small Scale]
    A --> C[Medium Scale]  
    A --> D[Large Scale]
    B --> E[Calculator
Digital Watch
Remote Control]
    C --> F[Mobile Phone
Router
Printer]
    D --> G[Car ECU
Aircraft Control
Medical Equipment]

લાક્ષણિકતાઓ:

• રિયલ-ટાઇમ ઓપરેશન: પ્રિડિક્ટેબલ રિસ્પોન્સ ટાઇમ
• રિસોર્સ કન્સ્ટ્રેઇન્ટ્સ: મર્યાદિત મેમરી અને પ્રોસેસિંગ પાવર
• ડેડિકેટેડ ફંક્શનાલિટી: સિંગલ-પર્પઝ ડિઝાઇન

સ્મૃતિ સહાય: “SML-CMP” (Small-Calculator/Medium-Mobile/Large-Lifesupport)

પ્રશ્ન 1(ક) OR [7 ગુણ]

#

Embedded system નો સામાન્ય બ્લોક ડાયાગ્રામ દોરી સમજાવો.

જવાબ:

graph TB
    A[Input Interface] --> B[Processor/Controller]
    B --> C[Output Interface]
    B --> D[Memory
RAM/ROM/EEPROM]
    B --> E[Communication
Interface]
    F[Sensors] --> A
    C --> G[Actuators/Display]
    E --> H[External Systems]
    I[Power Supply] --> B

બ્લોક ફંક્શન્સ:

• ઇનપુટ પ્રોસેસિંગ: ADC, ડિજિટલ ઇનપુટ કન્ડિશનિંગ
• આઉટપુટ કંટ્રોલ: PWM, રિલે ડ્રાઇવર્સ, LED ડિસ્પ્લે
• પાવર મેનેજમેન્ટ: વોલ્ટેજ રેગ્યુલેશન, પાવર ઓપ્ટિમાઇઝેશન

સ્મૃતિ સહાય: “PIOMCP” (Processor, Input, Output, Memory, Communication, Power)

પ્રશ્ન 2(અ) [3 ગુણ]

#

EEPROM નું પૂરું નામ લખો અને તેના વિશે સમજાવો.

જવાબ:

પૂરું નામ: Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory

EEPROM રજિસ્ટર્સ:

• EEAR: EEPROM એક્સેસ માટે 10-bit એડ્રેસ (0-1023) હોલ્ડ કરે છે
• EEDR: રીડ/રાઇટ ઓપરેશન માટે ડેટા રજિસ્ટર
• EECR: કંટ્રોલ બિટ્સ - EERE (Read Enable), EEWE (Write Enable)

સ્મૃતિ સહાય: “AAD-CRE” (Address-EEAR, Data-EEDR, Control-EECR)

પ્રશ્ન 2(બ) [4 ગુણ]

#

ATmega32માં રીસેટ સર્કિટ વિશે સમજાવો.

જવાબ:

રીસેટ સોર્સ ટેબલ:

graph LR
    A[Power-on] --> E[Reset Vector]
    B[External Pin] --> E
    C[Brown-out] --> E
    D[Watchdog] --> E
    E --> F[Program Counter = 0x0000]

• રીસેટ ડ્યુરેશન: મિનિમમ 2 ક્લોક સાઇકલ્સ
• રીસેટ વેક્ટર: પ્રોગ્રામ એક્ઝિક્યુશન એડ્રેસ 0x0000 થી શરૂ થાય છે
• હાર્ડવેર કનેક્શન: એક્સટર્નલ રીસેટ માટે પુલ-અપ રેઝિસ્ટર જરૂરી

સ્મૃતિ સહાય: “PEBW” (Power-on, External, Brown-out, Watchdog)

પ્રશ્ન 2(ક) [7 ગુણ]

#

રિયલ ટાઇમ ઓપરેટિંગ સિસ્ટમની વ્યાખ્યા આપો અને તેની લાક્ષણિકતાઓ સમજાવો.

જવાબ:

વ્યાખ્યા: રિયલ ટાઇમ ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ (RTOS) એ એવું ઓપરેટિંગ સિસ્ટમ છે જે કડક ટાઇમિંગ કન્સ્ટ્રેઇન્ટ્સ અને પ્રિડિક્ટેબલ રિસ્પોન્સ ટાઇમ સાથે રિયલ-ટાઇમ એપ્લિકેશન્સ હેન્ડલ કરવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવે છે.

લાક્ષણિકતાઓ ટેબલ:

graph TD
    A[RTOS] --> B[Hard Real-time]
    A --> C[Soft Real-time]
    B --> D[Strict Deadlines
Safety Critical]
    C --> E[Flexible Deadlines
Performance Critical]

• ટાસ્ક શિડ્યુલિંગ: રાઉન્ડ-રોબિન, પ્રાયોરિટી-બેસ્ડ અલ્ગોરિધમ્સ
• ઇન્ટર-ટાસ્ક કમ્યુનિકેશન: સેમાફોર્સ, મેસેજ ક્યુ
• મેમરી મેનેજમેન્ટ: પ્રિડિક્ટેબિલિટી માટે સ્ટેટિક એલોકેશન

સ્મૃતિ સહાય: “DPM-FPR” (Deterministic, Preemptive, Multitasking, Fast, Priority, Resource)

પ્રશ્ન 2(અ) OR [3 ગુણ]

#

AVR ફેમિલી વિશે સમજાવો.

જવાબ:

AVR ફેમિલી વર્ગીકરણ:

• આર્કિટેક્ચર: 8-bit RISC, હાર્વર્ડ આર્કિટેક્ચર
• ઇન્સ્ટ્રક્શન સેટ: 130+ ઇન્સ્ટ્રક્શન્સ, સિંગલ સાઇકલ એક્ઝિક્યુશન
• મેમરી: ફ્લેશ પ્રોગ્રામ મેમરી, SRAM, EEPROM

સ્મૃતિ સહાય: “TAX” (Tiny-basic, mega-full, Xmega-advanced)

પ્રશ્ન 2(બ) OR [4 ગુણ]

#

ATmega32માં ક્લોક સોર્સની પસંદગી માટે ફ્યૂઝ બિટ્સનું મહત્વ સમજાવો.

જવાબ:

ક્લોક સોર્સ સિલેક્શન:

ક્લોક ઓપ્શન્સ ટેબલ:

• ક્રિસ્ટલ સિલેક્શન: એક્સટર્નલ ક્રિસ્ટલ અને કૅપેસિટર જરૂરી
• RC ઓસિલેટર: બિલ્ટ-ઇન, ઓછું એક્યુરેટ પણ સુવિધાજનક
• સ્ટાર્ટ-અપ ટાઇમ: ક્રિસ્ટલ સ્ટેબિલાઇઝેશનની મંજૂરી આપે છે

સ્મૃતિ સહાય: “CRIS” (Crystal, RC, Internal, Start-up)

પ્રશ્ન 2(ક) OR [7 ગુણ]

#

ATmega32નો પિન ડાયાગ્રામ દોરી MISO, MOSI, SCK &AREF Pin નું કાર્ય સમજાવો.

જવાબ:

પિન ફંક્શન્સ ટેબલ:

• SPI કમ્યુનિકેશન: MOSI, MISO, SCK મળીને સીરિયલ ડેટા ટ્રાન્સફર માટે કામ કરે છે
• ADC રેફરન્સ: AREF, ADC કન્વર્ઝન માટે સ્થિર વોલ્ટેજ રેફરન્સ પ્રદાન કરે છે
• પિન મલ્ટિપ્લેક્સિંગ: આ પિન્સ GPIO તરીકે વૈકલ્પિક કાર્યો ધરાવે છે

સ્મૃતિ સહાય: “MMS-A” (MOSI-out, MISO-in, SCK-clock, AREF-reference)

પ્રશ્ન 3(અ) [3 ગુણ]

#

ATmega32 માં DDR I/O રજિસ્ટરની ભૂમિકા સમજાવો.

જવાબ:

DDR (Data Direction Register) કાર્યો:

• પોર્ટ કંટ્રોલ: દરેક પોર્ટનું અનુરૂપ DDR (DDRA, DDRB, DDRC, DDRD) છે
• બિટ-વાઇઝ કંટ્રોલ: વ્યક્તિગત પિન દિશા કંટ્રોલ
• ડિફોલ્ટ સ્થિતિ: રીસેટ પછી બધા પિન્સ ઇનપુટ (DDR = 0x00)

કોડ ઉદાહરણ:

DDRA = 0xFF;  // બધા Port A પિન્સ આઉટપુટ તરીકે
DDRB = 0x0F;  // PB0-PB3 આઉટપુટ, PB4-PB7 ઇનપુટ

સ્મૃતિ સહાય: “DDR-IO” (Data Direction Register controls Input/Output)

પ્રશ્ન 3(બ) [4 ગુણ]

#

Port B પરથી ડેટાને રીડ કરાવી Port C પર મોકલવા માટેનો AVR C પ્રોગ્રામ લખો.

જવાબ:

#include <avr/io.h>

int main(void)
{
    unsigned char data;
    
    // Port B ને ઇનપુટ તરીકે કન્ફિગર કરો
    DDRB = 0x00;
    
    // Port C ને આઉટપુટ તરીકે કન્ફિગર કરો 
    DDRC = 0xFF;
    
    while(1)
    {
        // Port B થી ડેટા રીડ કરો
        data = PINB;
        
        // Port C પર ડેટા મોકલો
        PORTC = data;
    }
    
    return 0;
}

પ્રોગ્રામ સમજૂતી:

• DDRB = 0x00: બધા Port B પિન્સને ઇનપુટ તરીકે સેટ કરે છે
• DDRC = 0xFF: બધા Port C પિન્સને આઉટપુટ તરીકે સેટ કરે છે
• PINB: Port B પિન્સની વર્તમાન સ્થિતિ રીડ કરે છે
• PORTC: Port C આઉટપુટ પિન્સ પર ડેટા લખે છે

સ્મૃતિ સહાય: “RSTO” (Read-PINB, Set-DDR, Transfer-data, Output-PORTC)

પ્રશ્ન 3(ક) [7 ગુણ]

#

PORT B ના પિન નં 1 પર ડોર સેન્સર જોડાયેલ છે અને PORT C ના પિન નં 7 પર LED જોડાયેલ છે. દરવાજા ઉપર લાગેલા સેન્સરને મોનિટર કરતાં રહો અને જ્યારે દરવાજો ખુલે ત્યારે LED ચાલુ થાય તે માટેનો AVR C પ્રોગ્રામ લખો.

જવાબ:

#include <avr/io.h>

int main(void)
{
    // PB1 ને ઇનપુટ તરીકે કન્ફિગર કરો (ડોર સેન્સર)
    DDRB &= ~(1<<1);  // બિટ 1 ક્લિયર કરો
    
    // PC7 ને આઉટપુટ તરીકે કન્ફિગર કરો (LED)
    DDRC |= (1<<7);   // બિટ 7 સેટ કરો
    
    // PB1 માટે પુલ-અપ એનેબલ કરો
    PORTB |= (1<<1);
    
    while(1)
    {
        // ડોર સેન્સરની સ્થિતિ ચેક કરો
        if(PINB & (1<<1))
        {
            // દરવાજો બંધ - LED બંધ કરો
            PORTC &= ~(1<<7);
        }
        else
        {
            // દરવાજો ખુલ્લો - LED ચાલુ કરો
            PORTC |= (1<<7);
        }
    }
    
    return 0;
}

હાર્ડવેર કનેક્શન:

• ડોર સેન્સર: PB1 અને GND વચ્ચે જોડાયેલ
• LED: કરન્ટ લિમિટિંગ રેઝિસ્ટર દ્વારા PC7 સાથે જોડાયેલ
• પુલ-અપ: PB1 માટે ઇન્ટર્નલ પુલ-અપ એનેબલ

પ્રોગ્રામ લોજિક:

• સેન્સર બંધ: PB1 = HIGH, LED OFF
• સેન્સર ખુલ્લું: PB1 = LOW, LED ON

સ્મૃતિ સહાય: “DCOL” (Door-sensor, Configure-pins, Open-check, LED-control)

પ્રશ્ન 3(અ) OR [3 ગુણ]

#

AVR C પ્રોગ્રામ ના ડેટા ટાઇપની ચર્ચા કરો.

જવાબ:

AVR C ડેટા ટાઇપ્સ ટેબલ:

• મેમરી એફિશિયન્સી: સૌથી નાનો યોગ્ય ડેટા ટાઇપ વાપરો
• અનસાઇન્ડ ટાઇપ્સ: ફક્ત પોઝિટિવ વેલ્યુ માટે, રેન્જ બમાવે છે
• બિટ ફિલ્ડ્સ: સ્પેસિફિક બિટ-વિડ્થ વેરિએબલ્સ ડિફાઇન કરી શકાય છે

સ્મૃતિ સહાય: “CIL-FUB” (Char-8bit, Int-16bit, Long-32bit, Float-32bit, Unsigned-positive, Bit-specific)

પ્રશ્ન 3(બ) OR [4 ગુણ]

#

સિરિયલ કોમ્યુનિકેશન પ્રોટોકોલ સમજાવો.

જવાબ:

સિરિયલ કોમ્યુનિકેશન પેરામીટર્સ:

sequenceDiagram
    participant TX as Transmitter
    participant RX as Receiver
    TX->>RX: Start Bit (0)
    TX->>RX: Data Bits (8)
    TX->>RX: Parity Bit (Optional)
    TX->>RX: Stop Bit(s) (1)

• એસિંક્રોનસ: કોઈ ક્લોક સિગ્નલ નથી, સ્ટાર્ટ/સ્ટોપ બિટ્સ વાપરે છે
• RS232 સ્ટાન્ડર્ડ: ±12V લેવલ્સ, TTL લેવલ્સમાં કન્વર્ટ થાય છે
• સામાન્ય બોડ રેટ્સ: 9600, 19200, 38400, 115200

સ્મૃતિ સહાય: “BDPS” (Baud-rate, Data-bits, Parity-check, Stop-bits)

પ્રશ્ન 3(ક) OR [7 ગુણ]

#

Port B ના પિન નં. 0 અને પિન નં. 1 ને રીડ કરી નીચે આપેલા ટેબલ પ્રમાણે ASCII કેરેક્ટર Port D પર મોકલાવા માટેનો AVR C પ્રોગ્રામ લખો

જવાબ:

#include <avr/io.h>

int main(void)
{
    unsigned char input;
    
    // PB1 અને PB0 ને ઇનપુટ તરીકે કન્ફિગર કરો
    DDRB &= ~((1<<1)|(1<<0));
    
    // Port D ને આઉટપુટ તરીકે કન્ફિગર કરો
    DDRD = 0xFF;
    
    // PB1 અને PB0 માટે પુલ-અપ એનેબલ કરો
    PORTB |= (1<<1)|(1<<0);
    
    while(1)
    {
        // PB1 અને PB0 રીડ કરો
        input = PINB & 0x03;  // અન્ય બિટ્સ માસ્ક કરો
        
        switch(input)
        {
            case 0x00:  // Pin1=0, Pin0=0
                PORTD = '0';  // ASCII '0' = 0x30
                break;
                
            case 0x01:  // Pin1=0, Pin0=1
                PORTD = '1';  // ASCII '1' = 0x31
                break;
                
            case 0x02:  // Pin1=1, Pin0=0
                PORTD = '2';  // ASCII '2' = 0x32
                break;
                
            case 0x03:  // Pin1=1, Pin0=1
                PORTD = '3';  // ASCII '3' = 0x33
                break;
        }
    }
    
    return 0;
}

ટ્રુથ ટેબલ અમલીકરણ:

સ્મૃતિ સહાય: “MATS” (Mask-inputs, ASCII-conversion, Truth-table, Switch-case)

પ્રશ્ન 4(અ) [3 ગુણ]

#

ATmega32 સાથે રિલે ડ્રાઇવર ULN2803નું ઇન્ટરફેસિંગ ડાયાગ્રામ દોરો.

જવાબ:

કોમ્પોનન્ટ ફંક્શન્સ:

• ULN2803: ડાર્લિંગ્ટન ટ્રાન્ઝિસ્ટર એરે, કરન્ટ એમ્પ્લિફિકેશન
• પ્રોટેક્શન ડાયોડ્સ: ઇન્ડક્ટિવ લોડ્સ માટે બિલ્ટ-ઇન ફ્લાયબેક ડાયોડ્સ
• રિલે કોઇલ: 12V જરૂરી, ULN2803 આઉટપુટ દ્વારા કંટ્રોલ

સ્મૃતિ સહાય: “UPC” (ULN-driver, Port-control, Current-amplify)

પ્રશ્ન 4(બ) [4 ગુણ]

#

પોલિંગ મેથડથી A/D કન્વર્ટરને પ્રોગ્રામ કરવા માટેના સ્ટેપ્સ લખો.

જવાબ:

ADC પ્રોગ્રામિંગ સ્ટેપ્સ:

કોડ અમલીકરણ:

// સ્ટેપ 1: ADMUX કન્ફિગર કરો
ADMUX = (1<<REFS0);  // AVCC રેફરન્સ, ચેનલ 0

// સ્ટેપ 2: પ્રીસ્કેલર સાથે ADC એનેબલ કરો
ADCSRA = (1<<ADEN)|(1<<ADPS2)|(1<<ADPS1)|(1<<ADPS0);

// સ્ટેપ 3: કન્વર્ઝન સ્ટાર્ટ કરો
ADCSRA |= (1<<ADSC);

// સ્ટેપ 4: પૂર્ણતાની રાહ જુઓ
while(!(ADCSRA & (1<<ADIF)));

// સ્ટેપ 5: પરિણામ રીડ કરો
result = ADC;  // ADCL અને ADCH નું સંયોજન

સ્મૃતિ સહાય: “CCSWR” (Configure-ADMUX, Configure-ADCSRA, Start-conversion, Wait-complete, Read-result)

પ્રશ્ન 4(ક) [7 ગુણ]

#

I2C 2 વાયર સિરિયલ ઇન્ટરફેસ પ્રોટોકોલ વિસ્તારવાર સમજાવો

જવાબ:

I2C પ્રોટોકોલ ફીચર્સ:

sequenceDiagram
    participant M as Master
    participant S as Slave
    M->>S: Start Condition
    M->>S: Slave Address + R/W
    S->>M: ACK
    M->>S: Data Byte
    S->>M: ACK
    M->>S: Stop Condition

I2C ફ્રેમ સ્ટ્રક્ચર:

• સ્ટાર્ટ કન્ડિશન: SCL હાઇ હોય ત્યારે SDA લો જાય છે
• એડ્રેસ ફ્રેમ: 7-bit એડ્રેસ + R/W બિટ
• ડેટા ફ્રેમ: 8-bit ડેટા + ACK/NACK
• સ્ટોપ કન્ડિશન: SCL હાઇ હોય ત્યારે SDA હાઇ જાય છે

ATmega32 માં TWI રજિસ્ટર્સ:

• ક્લોક સ્ટ્રેચિંગ: સ્લેવ માસ્ટરને ધીરે કરવા માટે SCL લો હોલ્ડ કરી શકે છે
• આર્બિટ્રેશન: મલ્ટિ-માસ્ટર સિસ્ટમ્સમાં કોલિઝન અટકાવે છે
• પુલ-અપ રેઝિસ્ટર્સ: SDA અને SCL બંને લાઇન્સ પર જરૂરી (સામાન્ય રીતે 4.7kΩ)

સ્મૃતિ સહાય: “SAD-CSA” (Start-Address-Data, Control-Status-Address)

પ્રશ્ન 4(અ) OR [3 ગુણ]

#

8-બિટ ટાઇમરનો ઉપયોગ કરી DC મોટરની સ્પીડ કંટ્રોલ કરવા માટે કોઈ પણ એક PWM મોડ સમજાવો.

જવાબ:

ફાસ્ટ PWM મોડ (મોડ 3):

PWM કન્ફિગરેશન:

// ફાસ્ટ PWM માટે Timer0 કન્ફિગર કરો
TCCR0 = (1<<WGM01)|(1<<WGM00)|(1<<COM01)|(1<<CS01);

// ડ્યુટી સાઇકલ સેટ કરો (0-255)
OCR0 = 128;  // 50% ડ્યુટી સાઇકલ

graph LR
    A[Timer0] --> B[PWM Signal]
    B --> C[Motor Driver]
    C --> D[DC Motor]
    E[OCR0 Value] --> A

• ડ્યુટી સાઇકલ કંટ્રોલ: OCR0 મૂલ્ય મોટરની સ્પીડ નક્કી કરે છે
• નોન-ઇન્વર્ટિંગ મોડ: હાઇ પલ્સ વિડ્થ = OCR0/255
• મોટર કંટ્રોલ: વધારે ડ્યુટી સાઇકલ = વધારે સ્પીડ

સ્મૃતિ સહાય: “FTO” (Fast-PWM, Timer0, OCR0-control)

પ્રશ્ન 4(બ) OR [4 ગુણ]

#

SPI ડિવાઇસમાંથી ડેટા રીડ કરવા માટેના સ્ટેપ્સ લખો.

જવાબ:

SPI રીડ સ્ટેપ્સ:

કોડ અમલીકરણ:

// સ્ટેપ 1: SPI ને માસ્ટર તરીકે કન્ફિગર કરો
SPCR = (1<<SPE)|(1<<MSTR)|(1<<SPR0);

// સ્ટેપ 2: સ્લેવ સિલેક્ટ કરો
PORTB &= ~(1<<SS);

// સ્ટેપ 3: ડમી બાઇટ મોકલો
SPDR = 0xFF;

// સ્ટેપ 4: પૂર્ણતાની રાહ જુઓ
while(!(SPSR & (1<<SPIF)));

// સ્ટેપ 5: ડેટા રીડ કરો
data = SPDR;

// સ્ટેપ 6: સ્લેવ ડિસિલેક્ટ કરો
PORTB |= (1<<SS);

SPI ટાઇમિંગ:

• ક્લોક પોલેરિટી: CPOL બિટ આઇડલ સ્ટેટ નક્કી કરે છે
• ક્લોક ફેઝ: CPHA બિટ સેમ્પલિંગ એજ નક્કી કરે છે
• ડેટા ઓર્ડર: MSB ફર્સ્ટ (ડિફોલ્ટ) અથવા LSB ફર્સ્ટ

સ્મૃતિ સહાય: “CSWWRD” (Configure, Select, Write-dummy, Wait, Read-data, Deselect)

પ્રશ્ન 4(ક) OR [7 ગુણ]

#

ATmega32 સાથે LM35 ઇન્ટરફેસિંગ ડાયાગ્રામ દોરી સમજાવો.

જવાબ:

LM35 સ્પેસિફિકેશન્સ:

ટેમ્પરેચર રીડિંગ માટે ADC કોડ:

#include <avr/io.h>

unsigned int readTemperature(void)
{
    unsigned int adcValue, temperature;
    
    // ADC કન્ફિગર કરો
    ADMUX = (1<<REFS0);  // AVCC રેફરન્સ, PA0
    ADCSRA = (1<<ADEN)|(1<<ADPS2)|(1<<ADPS1)|(1<<ADPS0);
    
    // કન્વર્ઝન સ્ટાર્ટ કરો
    ADCSRA |= (1<<ADSC);
    
    // પૂર્ણતાની રાહ જુઓ
    while(!(ADCSRA & (1<<ADIF)));
    
    // ADC મૂલ્ય રીડ કરો
    adcValue = ADC;
    
    // ટેમ્પરેચરમાં કન્વર્ટ કરો
    // ADC = (Vin × 1024) / Vref
    // Vin = (10mV/°C) × Temp
    temperature = (adcValue * 500) / 1024;
    
    return temperature;
}

ટેમ્પરેચર કેલ્ક્યુલેશન:

• ADC રેઝોલ્યુશન: 10-bit (0-1023)
• રેફરન્સ વોલ્ટેજ: 5V
• LM35 આઉટપુટ: 10mV/°C
• ફોર્મ્યુલા: Temp = (ADC × 5000mV) / (1024 × 10mV/°C)

સ્મૃતિ સહાય: “VARC” (Voltage-output, ADC-conversion, Reference-5V, Calculation-formula)

પ્રશ્ન 5(અ) [3 ગુણ]

#

Timer 0 માટે વર્કિંગ બ્લોક ડાયાગ્રામ દોરો.

જવાબ:

graph TD
    A[System Clock] --> B[Prescaler]
    B --> C[Timer/Counter 0]
    C --> D[Compare Unit]
    C --> E[Overflow Flag]
    D --> F[OCR0]
    D --> G[PWM Output]
    H[External Clock] --> B
    
    style C fill:#f9f,stroke:#333,stroke-width:4px

Timer0 કોમ્પોનન્ટ્સ:

• ક્લોક સોર્સ: ઇન્ટર્નલ ક્લોક અથવા એક્સટર્નલ પિન
• મોડ્સ: નોર્મલ, CTC, ફાસ્ટ PWM, ફેઝ કરેક્ટ PWM
• ઇન્ટરપ્ટ: ટાઇમર ઓવરફ્લો અને કોમ્પેર મેચ

સ્મૃતિ સહાય: “PCCO” (Prescaler, Counter, Compare, Overflow)

પ્રશ્ન 5(બ) [4 ગુણ]

#

ATmega32 સાથે MAX7221 ઇન્ટરફેસિંગ ડાયાગ્રામ દોરો

જવાબ:

MAX7221 ફીચર્સ:

ઇનિશિયલાઇઝેશન કોડ:

void MAX7221_init(void)
{
    // SPI પિન્સ કન્ફિગર કરો
    DDRB |= (1<<PB5)|(1<<PB7)|(1<<PB4);  // MOSI, SCK, SS આઉટપુટ તરીકે
    
    // SPI ઇનિશિયલાઇઝ કરો
    SPCR = (1<<SPE)|(1<<MSTR)|(1<<SPR0);
    
    // MAX7221 વેક અપ કરો
    MAX7221_write(0x0C, 0x01);  // શટડાઉન રજિસ્ટર
    
    // ડિકોડ મોડ સેટ કરો
    MAX7221_write(0x09, 0xFF);  // બધા ડિજિટ્સ માટે BCD ડિકોડ
    
    // ઇન્ટેન્સિટી સેટ કરો
    MAX7221_write(0x0A, 0x08);  // મધ્યમ બ્રાઇટનેસ
    
    // સ્કેન લિમિટ સેટ કરો
    MAX7221_write(0x0B, 0x07);  // બધા 8 ડિજિટ્સ ડિસ્પ્લે કરો
}

સ્મૃતિ સહાય: “SCD-ISS” (SPI-interface, Current-control, Decode-mode, Initialize-setup, Scan-limit)

પ્રશ્ન 5(ક) [7 ગુણ]

#

વેધર મોનિટરિંગ સિસ્ટમ સમજાવો.

જવાબ:

સિસ્ટમ બ્લોક ડાયાગ્રામ:

graph TD
    A[Temperature Sensor
LM35] --> E[ATmega32
Microcontroller]
    B[Humidity Sensor
DHT11] --> E
    C[Pressure Sensor
BMP180] --> E
    D[Light Sensor
LDR] --> E
    E --> F[LCD Display
16x2]
    E --> G[Data Logger
EEPROM]
    E --> H[Wireless Module
ESP8266]
    H --> I[Cloud Server]
    J[Power Supply
Battery/Solar] --> E

સિસ્ટમ કોમ્પોનન્ટ્સ:

ફીચર્સ અને એપ્લિકેશન્સ:

• રિયલ-ટાઇમ મોનિટરિંગ: સતત સેન્સર ડેટા કલેક્શન
• ડેટા લોગિંગ: EEPROM માં હિસ્ટોરિકલ ડેટા સ્ટોરેજ
• રિમોટ એક્સેસ: ક્લાઉડ અપલોડ માટે WiFi કનેક્ટિવિટી
• પાવર મેનેજમેન્ટ: સોલાર ચાર્જિંગ સાથે બેટરી બેકઅપ
• એલર્ટ સિસ્ટમ: થ્રેશહોલ્ડ-બેસ્ડ વોર્નિંગ્સ
• એગ્રિકલ્ચરલ યુઝ: ક્રોપ મોનિટરિંગ, ઇરિગેશન કંટ્રોલ
• હોમ ઓટોમેશન: HVAC કંટ્રોલ, એનર્જી મેનેજમેન્ટ

સોફ્ટવેર ફંક્શન્સ:

• સેન્સર રીડિંગ: ADC કન્વર્ઝન, I2C કમ્યુનિકેશન
• ડેટા પ્રોસેસિંગ: કેલિબ્રેશન, ફિલ્ટરિંગ, એવરેજિંગ
• ડિસ્પ્લે અપડેટ: LCD ફોર્મેટિંગ, યુઝર ઇન્ટરફેસ
• કમ્યુનિકેશન: WiFi ડેટા ટ્રાન્સમિશન, પ્રોટોકોલ હેન્ડલિંગ
• સ્ટોરેજ મેનેજમેન્ટ: EEPROM રીડ/રાઇટ, ડેટા કમ્પ્રેશન

સ્મૃતિ સહાય: “SMART-W” (Sensors, Monitoring, Alert, Remote, Temperature, Weather)

પ્રશ્ન 5(અ) OR [3 ગુણ]

#

ટાઇમર/કાઉન્ટર કંટ્રોલ રજિસ્ટર TCCR0 દોરી સમજાવો.

જવાબ:

TCCR0 રજિસ્ટર બિટ સ્ટ્રક્ચર:

બિટ ફંક્શન્સ ટેબલ:

ક્લોક સિલેક્ટ ઓપ્શન્સ:

વેવફોર્મ જનરેશન મોડ્સ:

સ્મૃતિ સહાય: “FWC-CS” (Force, Waveform, Compare, Clock-Select)

પ્રશ્ન 5(બ) OR [4 ગુણ]

#

મોટર ડ્રાઇવર L293D નું કાર્ય સમજાવો.

જવાબ:

L293D મોટર ડ્રાઇવર ફીચર્સ:

પિન કન્ફિગરેશન:

H-બ્રિજ ઓપરેશન:

કંટ્રોલ ફંક્શન્સ:

• ડાયરેક્શન કંટ્રોલ: IN1, IN2 રોટેશન ડાયરેક્શન નક્કી કરે છે
• સ્પીડ કંટ્રોલ: એનેબલ પિન્સ (EN1, EN2) પર PWM
• ડ્યુઅલ સપ્લાય: લોજિક માટે VCC1, મોટર પાવર માટે VCC2
• એનેબલ કંટ્રોલ: EN પિન્સ મોટર ઓપરેશન એનેબલ/ડિસેબલ કરે છે

એપ્લિકેશન્સ:

• રોબોટિક્સ: ડિફરન્શિયલ ડ્રાઇવ રોબોટ્સ
• ઓટોમેશન: કન્વેયર બેલ્ટ કંટ્રોલ
• RC વેહિકલ્સ: મોટર સ્પીડ અને ડાયરેક્શન કંટ્રોલ

સ્મૃતિ સહાય: “DHIE” (Dual-channel, H-bridge, Input-control, Enable-PWM)

પ્રશ્ન 5(ક) OR [7 ગુણ]

#

ઓટોમેટિક જૂસ વેન્ડિંગ મશીન સમજાવો.

જવાબ:

સિસ્ટમ બ્લોક ડાયાગ્રામ:

graph TD
    A[Keypad Input] --> H[ATmega32
Controller]
    B[Coin Sensor] --> H
    C[LCD Display] --> H
    H --> D[Pump Motors]
    H --> E[Solenoid Valves]
    H --> F[Coin Return
Mechanism]
    H --> G[Level Sensors]
    I[Power Supply] --> H
    J[Juice Containers] --> D
    D --> K[Mixing Chamber]
    E --> K
    K --> L[Dispensing Unit]

સિસ્ટમ કોમ્પોનન્ટ્સ:

ઓપરેશન સિક્વન્સ:

1. મેન્યુ ડિસ્પ્લે: ઉપલબ્ધ જૂસ અને કિંમતો બતાવો
2. યુઝર સિલેક્શન: કસ્ટમર કીપેડ વાયા જૂસ ટાઇપ સિલેક્ટ કરે છે
3. પેમેન્ટ પ્રોસેસ: કોઇન ઇન્સર્શન અને વેલિડેશન
4. લેવલ ચેક: ઇંગ્રીડિયન્ટ ઉપલબ્ધતા વેરિફાઇ કરો
5. ડિસ્પેન્સિંગ: સિક્વન્સમાં પંપ્સ અને વાલ્વ એક્ટિવેટ કરો
6. મિક્સિંગ: મિક્સિંગ રેશિયો અને ટાઇમ કંટ્રોલ કરો
7. કમ્પ્લિશન: કમ્પ્લિશન મેસેજ ડિસ્પ્લે કરો અને ચેન્જ રિટર્ન કરો

કંટ્રોલ અલ્ગોરિધમ:

void dispensJuice(uint8_t selection, uint16_t amount)
{
    // ઇંગ્રીડિયન્ટ લેવલ્સ ચેક કરો
    if(checkLevels(selection))
    {
        // મિક્સિંગ રેશિયો કેલ્ક્યુલેટ કરો
        calculateRatio(selection);
        
        // ડિસ્પેન્સિંગ સિક્વન્સ સ્ટાર્ટ કરો
        activatePump(selection, amount);
        
        // મિક્સિંગ ટાઇમ કંટ્રોલ કરો
        startTimer(MIXING_TIME);
        
        // ટ્રાન્ઝેક્શન પૂર્ણ કરો
        displayMessage("તમારા જૂસનો આનંદ માણો!");
    }
    else
    {
        displayMessage("ઇંગ્રીડિયન્ટ ઉપલબ્ધ નથી");
        returnCoins();
    }
}

ફીચર્સ:

• મલ્ટિપલ ફ્લેવર્સ: વિવિધ જૂસ કોમ્બિનેશન્સ
• પેમેન્ટ સિસ્ટમ: કોઇન એક્સેપ્ટન્સ અને ચેન્જ રિટર્ન
• ઇન્વેન્ટરી મેનેજમેન્ટ: લેવલ મોનિટરિંગ અને એલર્ટ્સ
• યુઝર ઇન્ટરફેસ: મેન્યુ ડિસ્પ્લે અને સિલેક્શન
• સેફ્ટી ફીચર્સ: ઓવરફ્લો પ્રોટેક્શન, ઇમર્જન્સી સ્ટોપ
• મેઇન્ટેનન્સ મોડ: સર્વિસ અને ક્લીનિંગ સાઇકલ્સ

એપ્લિકેશન્સ:

• કમર્શિયલ: શોપિંગ મોલ્સ, ઓફિસો, સ્કૂલો
• ઇન્ડસ્ટ્રિયલ: ફેક્ટરી કેફેટેરિયા, હોસ્પિટલો
• પબ્લિક પ્લેસીસ: એરપોર્ટ્સ, ટ્રેન સ્ટેશન્સ

સ્મૃતિ સહાય: “JUMPS” (Juice-selection, User-interface, Mixing-control, Payment-system, Sensors-monitoring)