Двухканальный термометр, часы
на ATmega8, DS18B20, DS1307, LCD 1602

Схема двухканального термометра и часов
Печатная плата двухканального термометра и часов
Описание работы двухканального термометра и часов

Предлагаю вашему вниманию простую схему и конструкцию «Двухканальный термометр, часы на ATmega8, DS18B20, DS1307, LCD (ЖК) 1602«.
Конструкция позволяет выводить на двухстрочный символьный индикатор текущее время, дату, месяц, день недели и текущую температуру с двух цифровых датчиков температуры.

Схема двухканального термометра и часов

Конструкция собрана на микроконтроллере ATmega8-16PU, микросхеме часов реального времени DS1307 в DIP корпусе, цифровых датчиках температуры DS18B20, ЖК индикаторе LCD1602

Схема устройства создана в программе «Cadsoft Eagle»
Датчики температуры подключаются к разъемам DS1 и DS2:
— вывод 1 — к выводу GND датчика
— вывод 2 — к выводу DQ датчика
— вывод 3 — к выводу Vcc датчика

Подключение датчиков на схеме не соответствует печатной плате.
Программа подогнана под печатную плату, необходимо подключать:
— 1-й датчик к РВ1 (15-й вывод)
— 2-й датчик к РВ2 (16-й вывод)

Обращаю ваше внимание на подключение выводов порта D микроконтроллера к выводам индикатора:
— PD0 микроконтроллера — к выводу D7 индикатора
— PD1 микроконтроллера — к выводу D6 индикатора
— PD2 микроконтроллера — к выводу D5 индикатора
— PD3 микроконтроллера — к выводу D4 индикатора
Такое подключение выбрано с целью упрощения разводки дорожек на печатной плате

Детали, примененные в конструкции:

В качестве ЖК дисплея применен 2- строчный, 16-символьный LCD дисплей китайского производства с маркировкой «1602А» — негативный, белые символы на темно-синем фоне с белой подсветкой. Также можно использовать любой аналогичный знакосинтезирующий (символьный) двухстрочный, 16-символьный индикатор, с поддержкой кириллицы или без поддержки, поддерживающий систему команд контроллера НD44780 типа:
— STN (FSTN) Negative (blue или black) с подсветкой (такой применен в конструкции) — такие индикаторы работают только с подсветкой
— FSTN Positive, TN Positive, HTN Positive —  с подсветкой или без нее
Примененный китайский LCD индикатор не имеет встроенной кириллицы, поэтому, для наглядности вывода дня недели на индикатор в ОЗУ знакогенератора (CGRAM) записаны пользовательские символы — «П», «н», «т», «Ч», «б» и два символа в инверсном виде «Д» и «У».

Печатная плата двухканального термометра и часов

Конструкция собрана на односторонней печатной плате, все примененные детали — «выводные»
Печатная плата устройства создана в программе «SprintLayout».
На плате имеется три перемычки — П1, П2, П3
Кварцевый резонатор установлен на плате «лежа», корпус резонатора припаивается перемычкой к контактной площадке на плате под резонатором.

Описание работы двухканального термометра и часов

Основой конструкции «Двухканальный термометр, часы» является микроконтроллер ATmega8 в DIP корпусе с тактовой частотой 1 МГц от встроенного генератора с внутренней RC цепочкой. Установка FUSE-битов — по умолчанию, ничего менять не надо.
Для определения текущего времени применена микросхема часов реального времени DS1307, которая отсчитывает секунды, минуты, часы, дату месяца, месяц, день недели и год с компенсацией високосного года действительной до 2100 года.
На индикацию выводятся только:
— текущее время — часы и минуту
— дата месяца
— месяц
— день недели
В качестве датчиков температуры применены два цифровых датчика температуры DS18В20, которые позволяют измерить текущую температуру в пределах от -45 градуов до +125 градусов Цельсия с точностью 0,5 градуса.
На индикацию выводится текущая температура каждого датчика с разрядностью 0,1 °С
Перед значением каждой температуры выводятся символы «Д» и «У» в инверсном виде:
— «Д» — температура в доме
— «У» — температура на улице

Работа программы организована по прерываниям по переполнению от таймера Т1 возникающие каждые 4 секунды. Обновление текущего времени происходит каждые 4 секунды, обновление текущих температур с датчиков — поочередно, через каждые 4 секунды.

Питание устройства осуществляется от стабилизированного источника питания напряжением 5 Вольт, можно применить зарядное устройство от сотового телефона, или автономный источник питания — АКБ. Потребляемый ток зависит от яркости подсветки (номинала резистора R3) и в конкретном случае составляет 12 мА.

Управление устройством осуществляется двумя кнопками:
— S1 — «Выбор»
— S2 — «Установка»

При первом включение устройства (или при каждом включении при отсутствии резервного источника питания DS1307 — BAT1) устройство переходит в режим «Полной» установки. При этом необходимо выставить текущие год, месяц, дату, день недели и текущее время — часы-минуты. В этом режиме перевод пояснительной информации на русский не проводился (в отличии от индикации дня недели), все пояснения выводятся на английском (полная установка производится крайне редко, разобраться в ней не трудно):

Установка года «Year»:
Мигающий курсор в виде белого прямоугольника указывает где и что нужно вводить:
— кнопкой «Установка» — выставляем десятки лет
— кнопкой «Выбор» — переходим к установке единиц года
— кнопкой «Установка» — выставляем значение единиц года
— кнопкой «Выбор» — переходим к следующей установке

Установка месяца «Month»
— аналогично установке года

Установка дня месяца «Data»:
— аналогично установке года

Установка дня недели «Week»:
— аналогично установке года, при этом — 1- Пн, 2 — Вт, 3 — Ср, 4 — Чт, 5 — Пт, 6 — Сб, 7 — Вс

Установка текущего времени «Hour_Min»
Для примера, текущее время 17 часов 39 минут:
— кнопкой «Установка» — выставляем десятки часов — 1
— кнопкой «Выбор» — переходим к установке единиц часов
— кнопкой «Установка» — выставляем единицы часов — 7
— кнопкой «Выбор» — переходим к установке десятков минут — 4
— кнопкой «Установка» — выставляем единицы минут -0
— секунды уже обозначены на дисплеи как «00»
— ровно в 17 часов 40 минут нажимаем кнопку «Выбор» и текущее время 17 часов 40 минут 00 секунд запишется в DS1307

В рабочем режиме кнопки «Выбор» и «Установка» позволяют перейти в режимы:
— кнопка «Выбор» — коррекция времени (при этом производится установка только текущего времени «Hour_Min» как описано выше)
— кнопка «Установка» — «Полная» установка
Для входа в нужный режим необходимо нажать соответствующую кнопку и держать ее до тех пор пока экран дисплея не очистится. После очистки дисплея отпускаем кнопку и через секунду переходим в выбранный режим.

Конструкция была разработана и тестирована на макетной плате, в «железе» не собиралась.
Поступило много комментариев на неработоспособность устройства, несоответствие печатной платы схеме.
Решено было воссоздать устройство в «железе».
Ниже представлены фотографии собранного устройства по схеме, печатной плате и прошивке опубликованных на этой странице.
Устройство заработало сразу, проблем не наблюдается.
Печатная плата выполнена методом ЛУТ. Из-за ошибки установки микросхем на плате, их пришлось выпаивать и переставлять (и на старуху бывает проруха), что привело к повреждению печатных проводников и, как результат, — внешний вид не очень, перемычка П2 установлена со стороны печатных проводников (не просверлил отверстия), датчик DS1 подсоединен  кабелем длиной около 1 метра (так, чтобы он был на высоте около 30 см от пола, датчик DS2 подсоединен кабелем длиной 5 метров и выведен за окно. Разъемы для подключения датчиков взяты от куллеров старых компьютеров.

Была одна проблема — не сразу запустилась RTC DS1307, причина — канифоль между выводами кварца. После промывки платы часы заработали.

  Программа устройства в НЕХ файле (10,8 КиБ, 3 691 hits)

  Программа в Algorithm Builder (27,3 КиБ, 3 348 hits)

  Схема двухканального термометра, часов в "Cadsoft Eagle" (390,1 КиБ, 2 239 hits)

  Печатная плата двухканального термометра, часов в "Sprint Layout" (51,7 КиБ, 4 315 hits)

Скачать с ЯндексДиска  (дополнительно — даташиты на русском)

Все необходимые детали для сборки «Двухканального термометра, часов на ATmega8, DS18B20, Ds1307», включая запрограммированный микроконтроллер, вы можете заказать в интернет- магазине сайта «МирМК-SHOP»

Другие конструкции на микроконтроллерах:
1. Простые электронные часы на микроконтроллере ATyni26, с использование микросхемы часов реального времени DS1307
2. Простой термометр на микроконтроллере ATmega8 и датчика температуры DS18B20
3. Двухканальный термометр на микроконтроллере ATmega8 и датчиках температуры DS18B20
4. Двухканальный термометр, термостат, терморегулятор с возможностью работы по времени, одноканальный таймер реального времени на ATmega8 и датчиках DS18B20