Digitální teploměr pomocí pic mikrokontroléru a ds18b20

Teplotní senzor LM35 se obecně používá k měření teploty s mikrokontroléry, protože je levný a snadno dostupný. Ale LM35 dává analogové hodnoty a musíme je převést na digitální pomocí ADC (Analog to Digital Converter). Ale dnes používáme teplotní senzor DS18B20, ve kterém pro získání teploty nepotřebujeme převod ADC. Zde budeme k měření teploty používat mikrokontrolér PIC s DS18B20.

Tady tedy stavíme teploměr s následující specifikací pomocí mikrokontrolérové jednotky PIC16F877A od mikročipu.

1. Ukáže plný rozsah teplot od -55 stupňů do +125 stupňů.
2. Teplotu zobrazí, pouze pokud se teplota změní o +/- 0,2 stupně.

Požadované komponenty: -

1. Pic16F877A - balíček PDIP40
2. Chlebová deska
3. Pickit-3
4. 5V adaptér
5. LCD JHD162A
6. Teplotní senzor DS18b20
7. Dráty pro připojení periferních zařízení.
8. 4,7k rezistory - 2ks
9. 10k hrnec
10. 20mHz krystal
11. 2 ks keramických kondenzátorů 33pF

Snímač teploty DS18B20:

DS18B20 je vynikající senzor pro přesné snímání teploty. Tento snímač poskytuje 9bitové až 12bitové rozlišení při snímání teploty. Tento senzor komunikuje pouze s jedním vodičem a pro získání analogových teplot a jejich digitální převod nepotřebuje žádný ADC.

Specifikace snímače je: -

• Měří teploty od -55 ° C do + 125 ° C (-67 ° F do + 257 ° F)
• ± 0,5 ° C Přesnost od -10 ° C do + 85 ° C
• Programovatelné rozlišení od 9 bitů do 12 bitů
• Nevyžadují se žádné externí komponenty
• Senzor používá rozhraní 1-Wire®

Podíváme-li se na výše uvedený pinoutový obrázek z datového listu, můžeme vidět, že senzor vypadá úplně stejně jako balíček BC547 nebo BC557, TO-92. První pin je Ground, druhý pin je DQ nebo data a třetí pin je VCC.

Níže je uvedena elektrická specifikace z datového listu, která bude potřebná pro náš návrh. Jmenovité napájecí napětí snímače je + 3,0 V až + 5,5 V. Je také potřeba vytáhnout napájecí napětí, které je stejné jako výše uvedené napájecí napětí.

Existuje také přesnost, která je + -0,5 stupně Celsia pro rozsah -10 stupňů C až +85 stupňů Celsia, a změny přesnosti pro celou oblast, která je + -2 stupně pro -55 stupňů až + Rozsah 125 stupňů.

Pokud se znovu podíváme na datový list, uvidíme specifikaci připojení senzoru. Můžeme připojit senzor v parazitním napájecím režimu, kde jsou potřeba dva vodiče, DATA a GND, nebo můžeme senzor připojit pomocí externího napájecího zdroje, kde jsou potřeba tři samostatné vodiče. Použijeme druhou konfiguraci.

Jelikož jsme nyní obeznámeni s hodnotami výkonu senzorů a oblastí souvisejících s připojením, můžeme se nyní soustředit na vytvoření schématu.

Kruhový diagram:-

Pokud uvidíme schéma zapojení, uvidíme, že: -

16x2 znakový LCD je připojen přes mikrokontrolér PIC16F877A, ve kterém jsou RB0, RB1, RB2 připojeny k LCD pinům RS, R / W a E. A RB4, RB5, RB6 a RB7 jsou připojeny přes 4 pinový LCD D4, D5, D6, D7. Displej LCD je připojen v režimu 4bit nebo nibble.

Krystalový oscilátor 20MHz se dvěma keramickými kondenzátory 33pF je připojen přes pin OSC1 a OSC2. Mikrokontroléru poskytne konstantní hodinovou frekvenci 20 MHz.

DS18B20 je také připojen podle konfigurace kolíků a s 4,7k pull up rezistorem, jak bylo popsáno výše. To vše jsem propojil na prkénku.

Pokud s mikrokontrolérem PIC jste nováčkem, postupujte podle našich výukových programů mikrokontroléru PIC s pokyny Začínáme s mikrokontrolérem PIC.

Kroky nebo tok kódu: -

1. Nastavte konfigurace mikrokontroléru, které zahrnují konfiguraci oscilátoru.
2. Nastavte požadovaný port pro LCD včetně registru TRIS.
3. Každý cyklus se senzorem ds18b20 začíná resetováním, takže resetujeme ds18b20 a počkáme na přítomnost pulzu.
4. Napište zápisník a nastavte rozlišení senzoru na 12 bitů.
5. Přeskočte čtení ROM a následně resetovací puls.
6. Odeslat příkaz převést teplotu.
7. Odečtěte teplotu ze zápisníku.
8. Zkontrolujte hodnotu teploty, zda negativní nebo pozitivní.
9. Tiskněte teplotu na 16x2 LCD.
10. Počkejte, až se teplota změní na +/- 20 stupňů Celsia.

Vysvětlení kódu:

Celý kód tohoto digitálního teploměru je uveden na konci tohoto tutoriálu s ukázkovým videem. Ke spuštění tohoto programu budete potřebovat několik hlavičkových souborů, které si můžete stáhnout zde.

Nejprve musíme nastavit konfigurační bity v mikrokontroléru pic a poté začít s hlavní funkcí void .

Potom se používají čtyři řádky pro zahrnutí hlavičkového souboru knihovny, lcd.h a ds18b20.h . A xc.h je pro záhlaví souboru mikrokontroléru.

#zahrnout #zahrnout #include "podpora c souborů / ds18b20.h" #include "podpora c souborů / lcd.h"

Tyto definice se používají pro odeslání příkazu teplotnímu senzoru. Příkazy jsou uvedeny v datovém listu senzoru.

#define skip_rom 0xCC #define convert_temp 0x44 #define write_scratchpad 0x4E #define resolution_12bit 0x7F #define read_scratchpad 0xBE

Tato tabulka 3 z datového listu senzoru zobrazuje všechny příkazy, kde se makra používají k odesílání příslušných příkazů.

Teplota se na obrazovce zobrazí, pouze pokud se teplota změní o +/- 0,20 stupně. Tuto teplotní mezeru můžeme změnit z tohoto makra temp_gap . Změnou hodnoty v tomto makru se změní specifikace.

Další dvě plovoucí proměnné slouží k ukládání zobrazených údajů o teplotě a odlišují je teplotní mezerou

#define temp_gap 20 float pre_val = 0, aft_val = 0;

Ve funkci void main () je lcd_init () ; je funkce pro inicializaci LCD. Tato funkce lcd_init () se volá z knihovny lcd.h.

Registry TRIS se používají k výběru I / O pinů jako vstupu nebo výstupu. Pro ukládání dat 12bitového rozlišení z teplotního senzoru se používají dvě nepodepsané krátké proměnné TempL a TempH .

void main (void) {TRISD = 0xFF; TRISA = 0x00; TRISB = 0x00; //TRISDbits_t.TRISD6 = 1; nepodepsaný krátký TempL, TempH; unsigned int t, t2; plovoucí rozdíl1 = 0, rozdíl2 = 0; lcd_init ();

Podívejme se na smyčku while, zde rozdělujeme smyčku while (1) na malé kousky.

Tyto linky se používají ke snímání, zda je čidlo teploty připojeno nebo ne.

while (ow_reset ()) {lcd_com (0x80); lcd_puts ("Připojte se prosím"); lcd_com (0xC0); lcd_puts ("Temp-Sense Probe"); }

Použitím tohoto segmentu kódu inicializujeme senzor a odešleme příkaz k převodu teploty.

lcd_puts (""); ow_reset (); write_byte (write_scratchpad); write_byte (0); write_byte (0); write_byte (rozlišení_12 bitů); // 12bitové rozlišení ow_reset (); write_byte (skip_rom); write_byte (convert_temp);

Tento kód slouží k ukládání 12bitových teplotních dat ve dvou nepodepsaných krátkých proměnných.

while (read_byte () == 0xff); __delay_ms (500); ow_reset (); write_byte (skip_rom); write_byte (read_scratchpad); TempL = read_byte (); TempH = read_byte ();

Pokud zkontrolujete níže uvedený kompletní kód, vytvoříme podmínku if-else, abychom zjistili teplotní znaménko, zda je kladné nebo záporné.

Pomocí kódu příkazu If manipulujeme s daty a sledujeme, zda je teplota záporná nebo ne, a určujeme, zda jsou změny teploty v rozsahu +/- 0,20 stupně. A v jiné části jsme zkontrolovali, zda je teplota kladná nebo ne, a detekce teplotních změn.

kód

Získání dat ze snímače teploty DS18B20:

Podívejme se na časový odstup rozhraní 1-Wire®. Používáme 20MHz Crystal. Pokud se podíváme do souboru ds18b20.c, uvidíme

#define _XTAL_FREQ 20000000

Tato definice se používá pro rutinu zpoždění kompilátoru XC8. 20Mhz je nastavena jako frekvence krystalu.

Vytvořili jsme pět funkcí

1. o_reset
2. read_bit
3. read_byte
4. write_bit
5. write_byte

Protokol 1-Wire ^® potřebuje ke komunikaci přísné sloty související s časováním. V datovém listu získáme perfektní informace týkající se časových úseků.

Uvnitř níže uvedené funkce jsme vytvořili přesný časový úsek. Je důležité vytvořit přesné zpoždění pro podržení a uvolnění a řídit bit TRIS portu příslušného senzoru.

unsigned char ow_reset (void) {DQ_TRIS = 0; // Tris = 0 (výstup) DQ = 0; // nastavit pin # na low (0) __delay_us (480); // 1 vodič vyžaduje časové zpoždění DQ_TRIS = 1; // Tris = 1 (vstup) __delay_us (60); // 1 vodič vyžaduje časové zpoždění if (DQ == 0) // pokud existuje přítomnost plus {__delay_us (480); návrat 0; // návrat 0 (1-vodič je přítomnost)} else {__delay_us (480); návrat 1; // návrat 1 (1-vodič NENÍ přítomnost)}} // 0 = přítomnost, 1 = žádná součást

Nyní podle níže uvedeného popisu časového slotu použitého v režimu čtení a zápisu jsme vytvořili funkci čtení a zápisu .

unsigned char read_bit (void) {unsigned char i; DQ_TRIS = 1; DQ = 0; // vytáhnout DQ nízko pro spuštění timeslot DQ_TRIS = 1; DQ = 1; // potom se vrací high for (i = 0; i <3; i ++); // zpoždění 15us od začátku návratu timeslotu (DQ); // návratová hodnota řádku DQ} void write_bit (char bitval) {DQ_TRIS = 0; DQ = 0; // vytáhnout DQ nízko pro spuštění timeslot if (bitval == 1) DQ = 1; // vrací DQ na vysokou hodnotu, pokud zapisuje 1 __delay_us (5); // pozdržení hodnoty pro zbytek časového úseku DQ_TRIS = 1; DQ = 1; } // Zpoždění poskytuje 16us na smyčku plus 24us. Proto delay (5) = 104us

Dále zkontrolujte všechny související soubory záhlaví a.c zde.

Takto můžeme použít snímač DS18B20 k získání teploty pomocí mikrokontroléru PIC.

Pokud chcete vytvořit jednoduchý digitální teploměr s LM35, podívejte se níže na projekty s dalšími mikrokontroléry:

• Měření teploty v místnosti s Raspberry Pi
• Digitální teploměr využívající Arduino a LM35
• Digitální teploměr využívající LM35 a 8051
• Měření teploty pomocí LM35 a mikrokontroléru AVR