Термометр на ATmega8 и датчике температуры DS18B20
Содержание
- Схема термометра на ATmega8 и датчике температуры DS18B20
- Детали термометра на микроконтроллере ATmega и DS18B20
- Алгоритм работы программы термометра на ATmega и 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:
— 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.
Второй вариант программы, без 4-х секундной задержки измерения температуры. Температура измеряется непрерывно (интервал менее 1 секунды)
Источник: