Термометр на ATmega8 и датчике температуры DS18B20

Схема термометра на ATmega8 и DS18B20
Микроконтроллер ATmega8
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 (описание и подключение семисегментных индикаторов к микроконтроллеру).

Напряжение питания конструкции - 5 вольт. Если вы примените микроконтроллер с низковольтным питанием (линейка микроконтроллеров ATmega), 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
(здесь вы можете ознакомиться с расчетом гасящих сопротивлений для семисегментных индикаторов)
(здесь вы можете ознакомиться с маркировкой микроконтроллеров)
Транзисторы - любые, маломощные, структуры NPN.
Датчик температуры - DS18B20 (ознакомиться с датчиком 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

Микроконтроллер ATmega8:

Распиновка микроконтроллера ATmega8:

Трехразрядный семисегментный индикатор FYT-5631AUR-21:
Распиновка семисегментного индикатора:

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

- далее программа уходит в бесконечный цикл, и вся работа программы происходит при вызове прерываний от таймеров.

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

  Программа термометра в HEX файле (2,4 KiB, 7 964 hits)

  Программа термометра в Algorithm Builder (7,1 KiB, 5 596 hits)

Второй вариант программы, без 4-х секундной задержки измерения температуры. Температура измеряется непрерывно (интервал менее 1 секунды)

  Термометр 2 - HEX файл (2,4 KiB, 4 615 hits)

  Термометр 2 в AlgorithmBuilder (11,1 KiB, 4 419 hits)

Скачать варианты программы с ЯндексДиска

Другие конструкции на микроконтроллерах
1. Простые электронные часы на микроконтроллере ATyni26, с использование микросхемы часов реального времени DS1307
2. Двухканальный термометр на микроконтроллере ATmega8 и датчиках температуры DS18B20
3. Двухканальный термостат, терморегулятор на ATmega8 и датчиках DS18B20
4. Двухканальный термометр, термостат, терморегулятор с возможностью работы по времени, одноканальный таймер реального времени на ATmega8 и датчиках DS18B20
5. Двухканальный термометр, часы на ATmega8, датчиках температуры DS18B20, RTC DS1307, LCD 1602

(17 голосов, оценка: 4,76 из 5)

Загрузка...