Сразу хочется отметить, что печатная плата и конструкция были разработаны с расчетом на то, чтобы сделать компактное устройство, крепящееся на стене.

Управление устройством осуществляется с помощью одной кнопки. Программа для микроконтроллера написана на Си, снабжена комментариями, и пользователи могут модифицировать ее под свои конкретные задачи, или же расширить функционал. Для управления ЖК индикатором используется готовая библиотека Peter Fleury (архив для скачивания доступен в разделе загрузок). Дополнительно, данные могут отображаться в градусах Цельсия или Фаренгейта. Имеется несколько режимов управления подсветкой индикатора.

Также стоит отметить еще один важный момент: устройство может осуществлять беспроводную передачу данных по протоколу Bluetooth посредством специального модуля (опционально).

Принципиальная схема

С точки зрения схемотехники устройство несложное, и мы рассмотрим отдельно составляющие элементы.

Источник питания термометра выполнен на базе интегрального регулятора напряжения в стандартном включении (с соответствующими фильтрующими конденсаторами). Регулятор напряжения 3.3 В AMS1117 включен в состав схемы, но применяться может в случае использования Bluetooth модуля, т.к. зачастую питание таких модулей 3.3 В.

Индикатор используемый в устройстве - это стандартный двухстрочный индикатор на контроллере HD44780 . Транзистор предназначен для управления подсветкой индикатора логическими сигналами с микроконтроллера или же ШИМ сигналом с микроконтоллера. Резистор R3 ограничивает ток через базу транзистора, резистор R1 подтягивает базу к нулевому потенциалу.

Основа термометра - микроконтроллер , работающий на частоте 8 МГц и управляющий все окружающей периферией.

Датчик DHT-11 - это недорогой датчик температуры и относительной влажности, используемый в проекте в качестве уличного датчика. Он не отличается высоким быстродействием и точностью, однако находит свое применение в радиолюбительских проектах из-за своей невысокой стоимости. DHT-11 состоит из емкостного датчика влажности и термистора. Также, датчик содержит в себе простой АЦП для преобразования аналоговых значений влажности и температуры.

Основные характеристики:

• низкая стоимость;
• напряжение питания 3 В - 5 В;
• предача данных по 1-Wire шине на расстояния до 20 м;
• определение влажности 20-80% с 5% точностью;
• максимальный потребляемый ток 2.5 мА;
• определение температуры 0…50° с точностью 2%;
• частота опроса не более 1 Гц (не более раза в 1 с);
• размеры 15.5 × 12 × 5.5 мм;

Следует отметить, что в продаже можно найти датчик DHT-22, который имеет тот же интерфейс, но лучшие характеристики.

Датчик подключается к микроконтроллеру по шине 1-Wire (на схеме кннектор JP3) с использованием подтягивающего резистора по линии данных и блокирующего конденсатора по питанию.

В качестве внутреннего датчика используется широко распространенный аналоговый датчик температуры LM35 IC5, который подключается к каналу 1 АЦП микроконтроллера.

Коннектор J1 интерфейса внутрисхемного программирования микроконтроллера позволяет быстро сменить программный код или обновить ПО. Для подключения термометра по интерфейсу UART используется коннектор JP1. Кнопка управления SW1 подключена ко входу внешнего прерывания микроконтроллера, данный вход подтянут к питанию внутренним резистором порта.

Bluetooth модуль для беспроводной передачи данных, на схеме обозначен как IC3, GP-GC021 также подключается к интерфейсу UART микроконтроллера и позволяет передавать данные на ПК, мобильный телефон или web-сервер. На печатной плате предусмотрено место для установки модуля. В разделе загрузок имеется описание модуля, процесс взаимодействия и команды.

ЖК индикатор устанавливается на лицевую часть печатной платы в коннектор, скрываяя, таким образом, установленные на основной платее компоненты, и мы получаем компактное устройство. Место для установки Bluetooth модуля находится на тыльной стороне печатной платы (см. фото платы).

Внешний вид готовой печатной платы для термометра

Рисунок печатной платы в САПР Eagle

Плата с установленным Bluetooth модулем

Загрузки

Принципиальная схема и печатная плата (Eagle), ПО (исходный код, прошивка) -
Библиотека для работы с ЖК индикатором на контроллере HD44780 -
Техническое описание на Bluetooth модуль GP-GC021 -

Двухканальный термометр на микроконтроллере ATmega8 и датчиках DS18B20

Характеристики термометра:
— 2 канала измерения текущей температуры, датчики подключены к разным разрядам порта микроконтроллера
— каждый канал позволяет измерять текущую температуру в интервале от +125 ºС до -55 ºС с разрешением до 0,1 ºС
— погрешность измерения температуры ±0,5 ºС
— обнаружение и индикация возможных ошибок в работе с датчиками температуры
— интервал измерения текущей температуры — 2 сек

Уважаемые читатели сайта!
Если вас интересует именно конструкция двухканального термометра, то могу посоветовать для прошивки микроконтроллера использовать прошивку для конструкции (здесь более оптимизированный и «причесанный» код)

Сегодня, в продолжении развития проекта на ATmega8 , мы рассмотрим конструкцию «Двухканальный термометр с датчиками температуры DS18B20 «.
Предложенная Вашему вниманию конструкция проста, содержит минимум деталей, не требует настройки.

(Хочу сразу предупредить, что время не стоит на месте и после публикации статьи программа термометров была доработана — в нее внесены три изменения: в работе задействован только один таймер Т0, повышена внутренняя тактовая частота микроконтроллера до 8 МГц, изменен алгоритм определения десятых температуры (теперь десятые не рассчитывается а принимают значение в зависимости от числа записанного в младший полубайт регистра LS-bite. Новая программа выложена ниже описанной в этой статье))

Индикация текущей температуры осуществляется на два трехразрядных семисегментных светодиодных индикатора, при этом:
— температура ниже +100 ºС — индикация осуществляется на трех разрядах с точностью до десятых
— температура выше +99,9 ºС — индикация осуществляется на трех разрядах с точностью до градуса
— температура выше -10 ºС — индикация осуществляется: первый разряд знак «-«, второй и третий разряд — единицы и десятки градусов
— температура ниже -9,9 ºС — индикация осуществляется: первый разряд знак «-«, второй и третий разряды — десятки и единицы градусов
— незначащие нули не выводятся
При возникновении возможных ошибок в работе с датчиками температуры на индикаторы выводится:
— нет высокого уровня на линии DQ датчика — «Er1»
— нет импульса присутствия от датчика — «Er2»
— после импульса присутствия линия DQ не вернулась в состоянии логической «1» — «Er3»
Индикация ошибок позволяет своевременно выявить и устранить неисправность.

Схема двухканального термометра на ATmega8 и датчиках DS18B20:

Детали, примененные в конструкции термометра

Микроконтроллер ATmega8-16PU с внутренней тактовой частотой — 4 мГц.
Индикаторы — трехразрядные семисегментные светодиодные индикаторы со схемой включения — «общий катод».
Транзисторы — «NPN»-структуры BC547 (транзисторы можно заменить на любые другие маломощные структуры NPN).
Постоянные сопротивления — любого типа, мощностью 0,25 Вт, близкие к номиналам указанным в схеме.
Датчики — датчики температуры DS18B20. Разрешающая способность установлена «по умолчанию» — 12 bit, что соответствует дискретности измерения температуры 0,0625 ºС.

Общение датчиков с микроконтроллером происходит по 1-Wire шине , что позволяет, в принципе, «посадить» датчики на одну линию. В представленной конструкции датчики подсоединены к разным разрядам порта «PB» (6 и 7 — соответственно) из трех соображений:
— при необходимости разноса датчиков в разных направлениях упрощается прокладка соединительных линий
— упрощается программа — не надо определять 64-битные коды датчиков, соответственно уменьшается время затрачиваемое на общение с датчиками (что немаловажно в данной конструкции при динамической индикации 6 разрядов индикаторов)
— и так остается незадействованным целый порт
Циклический контроль избыточности (CRC) не определяется — в данной конструкции проверять правильность передачи результатов конвертирования температуры датчиками я не вижу смысла.
При больших расстояниях между датчиками и основным блоком возможно потребуется подобрать подтягивающие сопротивления (от 1 до 5 кОм). Возможно лучше будет подсоединять эти сопротивления непосредственно к датчикам .

Питание конструкции осуществляется от стабилизированного источника напряжением 5 вольт. В качестве источника питания можно применить ненужное зарядное устройство от сотового телефона с выходным напряжением 5 вольт

Работа термометра

Программа двухканального термометра написана в среде «Algorithm Builder»

В программе задействовано два таймера микроконтроллера ATmega8 — Т0 и Т1 , которые настроены на вызов прерываний по переполнению счетчиков.
При включении устройства осуществляются предварительные настройки задействованных в работе портов микроконтроллера, занесение необходимых данных в переменные и разрешение прерываний, затем программа переходит в бесконечный цикл. В дальнейшем вся работа устройства осуществляется по перываниям от таймеров Т0 и Т1.
При этом:
При обработке прерывания от таймера Т0 осуществляется:
— динамическая индикация текущих значений температуры на светодиодных индикаторах
— поочередное считывание данных с датчиков температуры
— расчет и преобразование температуры для вывода на индикаторы
При обработке прерывания от таймера Т1 осуществляется
— поочередная подача команды на конвертирование температуры датчиками (с периодичностью — 1 сек)
Делители частоты таймеров при внутренней частоте микроконтроллера 4 мГц настроены:
— Т1 — СК/64 — вызов прерывания происходит почти через 1 секунду
— Т0 — настройка частоты делителя для таймера должна быть СК или СК/8 — 512mcs или 64mcs — не критично (но не менее 2ms). Это обусловлено тем, что время обработки прерывания от таймера Т1 равно времени которое затрачивает датчик на конвертирование температуры (по даташиту, при разрешающей способности 12bit, максимальное время конвертирования — 750ms, реально — намного быстрее)

Для более частого обновления текущей температуры можно настроить внутренний генератор микроконтроллера на частоту 8 мГц а делители частоты таймеров установить:
— T0 — СК/64 (периодичность вызова прерывания около 2ms)
— Т1 — СК/64 (периодичность вызова прерывания около 0,5sec)
что позволит обновлять текущую температуру с датчиков каждую секунду. Более частая подача команды на конвертирование температуры датчикам может привести к их нагреву, и, соответственно, к увеличению погрешности измерений.

Если вы «дружите» с программой «Algorithm Builder» то ее можно настроить для обновления текущей температуры непрерывно, сразу после конвертирования температуры датчиком. Для этого необходимо выполнить следующиу действия:
1. Отключить таймер Т1
2. Отключить подпрограмму обработки прерывания от таймера Т1 (можно и не отключать)
3. Включить кусок «серого кода» в «бесконечном цикле»
Возможно для предотвращения мерцания индикаторов тактовую частоту микроконтроллера придется увеличить до 8 мГц
4. Настроить делитель частоты таймера Т0 на периодичность прерывания не менее 2ms

Если индикаторы все же будут мерцать, попробуйте «поиграть» командами NOP в начале и в конце бесконечного цикла — добавьте или уберите. К примеру:

Часть кода программы отключена, она предназначена для уменьшения разрешающей способности датчиков. Для изменения разрешающей способности температурного преобразователя необходимо:
1. Включить часть кода на главной странице и подпрограмму изменения разрешающей способности на вкладке «DS18B20»:

2. Включить во вкладке «DS18B20» константы выделенные красным цветом:

Назначение констант:
— Read_Scratchpad — функциональная команда DS18B20 ($4E). Эта команда позволяет устройству управления записывать 3 байта данных в память DS18B20. Первый байт данных записывается в регистр (TH), второй байт записывается в регистр (TL), третий байт записывается в регистр конфигурации
— TH и TL — регистры Аварии верхнего и нижнего предела, константа b#01010101 — соответствует 85 ºС (как и установлено в датчиках по умолчанию)
— bit11 — регистр конфигурации, запись константы b#01011111 изменит разрешение с 12 до 11 bit, что вдвое уменьшит время конвертирования температуры датчиками. Для 10-битного разрешения — b#00111111, для 9-битного разрешения — b#00011111
3. Изменить в подпрограмме расчета температуры на вкладке «DS18B20» число 625 на число дискретности измерения температуры для соответствующего разрешения (125, 25, 5) и числа 1000 и 999 соответственно (для 125 — 1000 и 999, для 25 — 100 и 99, для 5 — 10 и 9)

Если возникли вопросы, пишите, отвечу.

Приложения к статье:

(50,6 KiB, 26 984 hits)

Это обычный цифровой термометр, на просторах интернета подобных девайсов очень много. Основа микроконтроллер PIC16F628A и цифровой датчик температуры DS18S20 (DS18B20). В качестве индикаторов применены светодиодные 3-х разрядные индикаторы зеленого цвета. Индикация динамическая. Термометр работает во всем диапазоне температур датчика DS18S20, т.е. от -55 до +125 градусов.

Собран термометр на печатной плате, вместе с индикатором. Датчик и питание подключаются отдельно. Если датчик не подключен, на индикаторе высвечивается буква Е (Error). Никаких особенностей данный прибор не имеет. Диод VD1 служит для защиты от переполюсовки источника питания.

Прибор может работать как с датчиком DS18B20, так и с датчиком DS1820(DS18S20). Под каждый датчик используется своя прошивка микроконтроллера. Ниже приведен вариант этого термометра с уже установленным на печатную плату диодным мостом и стабилизатором 7805, т.е. для питания этого устройства достаточно подключить вторичную обмотку трансформатора к разъему питания. Кроме того, на этой плате установлен светодиод, который кратковременно вспыхивает во время опроса микроконтроллером датчика температуры. Светодиод подключен между ножкой RB3 (вывод 9) и "массой", естественно с резистором. Отсутствие светодиода на плате никак на работу термометра не повлияет.

Прибор удобно разместить в любой пластиковой коробке подходящих размеров. Я разместил его в корпусе сетевого блока питания (Адаптора) вместе с трансформатором. Т.е. из коробки выходит только разъем на датчик DS18B20, а сам корпус вставляется в сеть 220В.

Файл: Размер: Содержимое: sm_termo.rar 38.3 КБ Рисунки плат (LAY) и прошивки микроконтроллера.

Термометр на ATmega8 и датчике температуры DS18B20

Схема термометра на ATmega8 и DS18B20

Цифровой термометр DS18B20
Семисегментный светодиодный индикатор
Алгоритм программы термометра
Программа цифрового термометра на DS18B20

Схема и программа очень простого цифрового термометра с использованием микроконтроллера ATmega8 и датчика температуры DS18B20 . Термометр позволяет измерять температуру от 0 до 99 градусов с точностью до 0,5 градусов с разрешением 0,1 градуса

Термометр по своим характеристикам очень прост, и его можно использовать только как термометр для измерения «комнатной» температуры. Использовать в этой конструкции микроконтроллер с памятью 8 килобайт конечно расточительно, можно применить микроконтроллер и попроще. Но дело в том, что эта конструкция — основа для дальнейшего развития проекта с использованием цифрового датчика температуры DS18B20. В следующей статье будет опубликована конструкция другого термометра — на двух датчиках DS18B20, что позволит измерять температуру не только в комнате, но и «за бортом». Естественно, будет добавлена возможность измерять и отрицательные температуру. В дальнейшем в конструкцию будет добавлена функция термостата, часы, возможность работы с различными нагрузками, что позволит уже собрать несложную конструкцию — основу «умного дома». Ну а сегодня первая статья из этой серии.

Схема термометра на ATmega8 и датчике температуры DS18B20

Давайте посмотрим на схему термометра:

Как видите, схема очень проста, используется только необходимый минимум деталей.
В схеме, для индикации показаний, применен семисегментный трехразрядный светодиодный индикатор .

Напряжение питания конструкции — 5 вольт. Если вы примените микроконтроллер с низковольтным питанием , то можно и понизить питающее напряжение конструкции, но в этом случае, возможно придется уменьшить номинал гасящих сопротивлений в сегментах индикатора. Приблизительно номиналы сопротивлений можно брать:
— при питании 5 вольт — 200-300 Ом
— при питании 2,7 — 3 вольта — 100-150 Ом


Транзисторы — любые, маломощные, структуры NPN.
Датчик температуры — DS18B20
Семисегментный индикатор — любой трехразрядный с общим катодом. Если вы захотите применить другие, с общим анодом, тогда придется заменить транзисторы на PNP и внести изменения в программу (заменить массив двоичных кодов для вывода цифр на индикатор). Я применил индикатор красного цвета свечения, и заодно, для следующей схемы, приготовил такой-же, но голубого цвета свечения.

Детали термометра на микроконтроллере ATmega и DS18B20

Распиновка микроконтроллера ATmega8:

Трехразрядный семисегментный индикатор FYT-5631AUR-21:

Датчик температуры DS18B20:

Транзисторы BC547C:

Алгоритм работы программы термометра на ATmega и DS18B20

Все установки микроконтроллера заводские, FUSE-биты трогать не надо.

Для работы программы задействовано два таймера/счетчика микроконтроллера:
— восьмиразрядный Т0
— шестнадцатиразрядный Т1
С помощью восьмиразрядного таймера Т0 настроенного на вызов прерывания по переполнению, с внутренней частотой СК/8 (период 2 миллисекунды) организован:
— расчет текущей температуры
— динамический вывод результатов измерения температуры датчиком DS18B20
С помощью шестнадцатиразрядного таймера Т1 настроенного на вызов прерывания по переполнению, с внутренней частотой СК/64 (период 4 секунды) организованно:
— подача команды датчику DS18B20 на измерение температуры
— считывание измеренной температуры с датчика
В принципе, можно задействовать и один восьмиразрядный таймер/счетчик, также настроенный на вызов прерывания по переполнению, с внутренней частотой СК/8, и всю работу схемы организовать в процессе обработки прерывания. Но дело в том, что смысла в этом нет — датчику DS18B20 необходимо чуть меньше 1 секунды (при 12-ти битном разрешении) для конвертирования (определения) температуры, т.е., чаще чем 1 раз в секунду мы не сможем обновлять данные температуры. Кроме того, столь частое обновление температуры приведет к нагреву датчика и, соответственно, к искажению реальных данных. Использование второго счетчика позволяет отдельно задавать промежутки времени измерения температуры.

Вот так выглядит основная часть программы в Algorithm Builder:

Где:

— SP — настройка начального адреса стека

— Timer 0 — настройка таймера T0:

— Timer 1 — настройка таймера Т1:

— TIMSK — настройка прерываний от таймеров:

— Init_Display — подпрограмма настройки разрядов портов, участвующих в динамической индикации вывода данных на трехразрядный семисегментный индикатор

— 1 —> I — глобальное разрешение прерываний

Если возникнут вопросы, если что-то изложено не понятно или есть вопросы по программе, пишите — отвечу.

(2,4 KiB, 7 004 hits)

Как то попался мне на глаза телефон Nokia 3310 - внук бегал с ним игрался, естественно давно не рабочий. И тут вспомнил, что где-то видел схемы на дисплей от него. Погуглил, выдало несколько ссылочек, на устройства, мне понравился градусник, порывшись в коробочках нашел нашел термодатчик DS18B20, ну и решил собрать по этой схеме, тем более деталей в ней минимум. ЖК дисплей поддерживает два варианта работы: нормальный (на светлом фоне) и противоположный (на темном фоне). Менять режимы можно перемычкой JP1. Ниже смотрим саму схему термометра на микроконтроллере PIC12F629:

Технические параметры устройства:

* Voltage ....................... 3 - 3.3 В
* Мин. шаг темп............. 0,1 " C
* Погрешность................... +/- 0,5 " C Темп.
* Обновляется каждые.... 1,2 sec.
* Amperage ................. 0,2 mA - 0,8 mA
* Диапазон измеряемых температур … от -55 до 125°C

Приступаем к сборке, сначала аккуратно извлек дисплей, стекло не стал выкидывать, решил его тоже приспособить.

Протравил плату, в архиве есть рисунок для технологии ЛУТ. Прошил и просто спаял. можно скачать тут. Сначала датчик подключил через разъем, но он иногда отключался, поэтому его просто припаял.

Самое трудное было припаять проводки к дисплею, на это ушло часа 2 сначала использовал компьютерный шлейф 40 пиновый - очень тяжело и не удобно, так что отказался от него и взял 80 пиновый шлейф, распустил, и все удачно получилось за 5 минут. Подал питание и... термометр заработал.

После небольших манипуляций с дрелью и напильником получилось такое окошко.

Осталось закрепить там родное стекло, даже не стекло, а пластик, но со свойством увеличения. Далее силиконовым пистолетом делаем точечную сварку - тут главное не перегреть дисплей. Так как аккумулятора на 3.6 вольта не было, поставил пока три слабенькие батарейки, они тоже дают 3.3 вольта. Со временем поставлю аккумулятор.

А вот весь термометр на микроконтроллере в сборе:

Работает без глюков и меряет температуру с точностью, не хуже чем у промышленных аналогов. Поэтому данную схему можно смело рекомендовать для повторения. Автор статьи: Ear.