Цифров термометър с помощта на микроконтролер pic и ds18b20

Като цяло температурният сензор LM35 се използва с микроконтролери за измерване на температурата, защото е евтин и лесно достъпен. Но LM35 дава аналогови стойности и трябва да ги преобразуваме в цифрови с помощта на ADC (Analog to Digital Converter). Но днес използваме температурен сензор DS18B20, в който не се нуждаем от преобразуване ADC, за да получим температурата. Тук ще използваме PIC микроконтролер с DS18B20 за измерване на температурата.

И така, тук изграждаме термометър със следната спецификация, използвайки микроконтролерен модул PIC16F877A от микрочип.

1. Той ще показва пълен диапазон от температури от -55 градуса до +125 градуса.
2. Той ще покаже температурата само ако температурата се промени + / -.2 градуса.

Необходими компоненти: -

1. Pic16F877A - пакет PDIP40
2. Дъска за хляб
3. Pickit-3
4. 5V адаптер
5. LCD JHD162A
6. DS18b20 температурен сензор
7. Кабели за свързване на периферни устройства.
8. 4.7k резистори - 2бр
9. 10к пот
10. 20mHz кристал
11. 2 бр. 33pF керамични кондензатори

DS18B20 Температурен сензор:

DS18B20 е отличен сензор за точно отчитане на температурата. Този сензор осигурява 9-битова до 12-битова резолюция при засичане на температурата. Този сензор комуникира само с един проводник и не се нуждае от ADC, за да придобие аналогови температури и да ги преобразува цифрово.

Спецификацията на сензора е: -

• Измерва температури от -55 ° C до + 125 ° C (-67 ° F до + 257 ° F)
• ± 0,5 ° C Точност от -10 ° C до + 85 ° C
• Програмируема разделителна способност от 9 бита до 12 бита
• Не са необходими външни компоненти
• Сензорът използва 1-Wire® интерфейс

Ако погледнем горното изображение на пиновете от листа с данни, можем да видим, че сензорът изглежда точно по същия начин като BC547 или BC557, TO-92. Първият щифт е Ground, вторият пин е DQ или данните, а третият щифт е VCC.

По-долу е дадена електрическата спецификация от листа с данни, която ще е необходима за нашия дизайн. Номиналното захранващо напрежение за сензора е от + 3.0V до + 5.5V. Също така трябва да изтеглите захранващото напрежение, което е същото като посоченото по-горе захранващо напрежение.

Също така, има граница на точност, която е + -0,5 градуса по Целзий за диапазона от -10 градуса С до +85 градуса по Целзий, а точността се променя за пълния диапазон, който е + -2 градуса за -55 градуса до + Диапазон от 125 градуса.

Ако отново разгледаме листа с данни, ще видим спецификацията за свързване на сензора. Можем да свържем сензора в режим на паразитно захранване, където са необходими два проводника, DATA и GND, или да свържем сензора с помощта на външно захранване, където са необходими три отделни проводника. Ще използваме втората конфигурация.

Тъй като вече сме запознати с рейтингите на мощността на сензора и свързаните с тях области, сега можем да се концентрираме върху изготвянето на схемата.

Електрическа схема: -

Ако видим електрическата схема, ще видим, че:

LCD с 16x2 символа е свързан през микроконтролера PIC16F877A, в който RB0, RB1, RB2 са свързани към LCD щифт RS, R / W и E. И RB4, RB5, RB6 и RB7 са свързани през 4-пиновите D4, D5, D6 на LCD, D7. LCD дисплеят е свързан в 4-битов режим или режим на хапване.

Кристален осцилатор от 20MHz с два керамични кондензатора от 33pF е свързан през OSC1 и OSC2 щифт. Той ще осигури постоянна тактова честота от 20 MHz на микроконтролера.

DS18B20 също е свързан според конфигурацията на пина и с 4.7k издърпващ резистор, както беше обсъдено по-горе. Всичко това съм го свързал в макет.

Ако сте нов в PIC Microcontroller, следвайте нашите уроци по PIC Microcontroller, посочвайки с Първи стъпки с PIC Microcontroller.

Стъпки или поток на код: -

1. Задайте конфигурациите на микроконтролера, които включват конфигурация на осцилатора.
2. Задайте желания порт за LCD, включително TRIS регистър.
3. Всеки цикъл със сензор ds18b20 започва с нулиране, така че ще нулираме ds18b20 и ще изчакаме импулса за присъствие.
4. Напишете скречпада и задайте разделителната способност на сензора 12bit.
5. Пропуснете четенето на ROM, последвано от нулиращ импулс.
6. Изпратете команда за преобразуване на температурата.
7. Отчетете температурата от четката.
8. Проверете дали температурата е отрицателна или положителна.
9. Отпечатайте температурата на 16x2 LCD.
10. Изчакайте температурните промени за +/-. 20 градуса по Целзий.

Обяснение на кода:

Пълният код за този цифров термометър е даден в края на този урок с демонстрационно видео. За да стартирате тази програма, ще ви трябват някои заглавни файлове, които можете да изтеглите от тук.

Първо трябва да зададем конфигурационните битове в микроконтролера pic и след това да започнем с void main function.

След това под четири реда се използват за включване на заглавния файл на библиотеката, lcd.h и ds18b20.h . И xc.h е за заглавния файл на микроконтролера.

#include #include #include "поддържа c файлове / ds18b20.h" #include "поддържа c файлове / lcd.h"

Тези дефиниции се използват за изпращане на команда към температурния сензор. Командите са изброени в листа с данни на сензора.

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

Тази таблица 3 от листа с данни на сензора показва всички команди, където макросите се използват за изпращане на съответни команди.

Температурата ще се покаже на екрана само ако температурата се промени +/- .20 градуса. Можем да променим тази температурна разлика между този макрос temp_gap . Чрез промяна на стойността в този макрос, спецификацията ще бъде променена.

Други две плаващи променливи, използвани за съхраняване на показаните данни за температурата и разграничаването им с температурната разлика

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

Във функцията void main () функцията lcd_init () ; е функция за инициализиране на LCD. Тази функция lcd_init () се извиква от библиотеката lcd.h.

TRIS регистрите се използват за избор на I / O щифтове като вход или изход. Две неподписани къси променливи TempL и TempH се използват за съхраняване на данните за 12- битова резолюция от температурния сензор.

void main (void) {TRISD = 0xFF; TRISA = 0x00; TRISB = 0x00; //TRISDbits_t.TRISD6 = 1; неподписан кратък TempL, TempH; неподписан int t, t2; плаваща разлика1 = 0, разлика2 = 0; lcd_init ();

Нека видим цикъла while, тук разбиваме цикъла while (1) на малки парчета.

Тези линии се използват за усещане, че температурният сензор е свързан или не.

докато (ow_reset ()) {lcd_com (0x80); lcd_puts ("Моля, свържете се"); lcd_com (0xC0); lcd_puts ("Temp-Sense Sonde"); }

Използвайки този сегмент от код, ние инициализираме сензора и изпращаме команда за преобразуване на температурата.

lcd_puts (""); ow_reset (); write_byte (write_scratchpad); write_byte (0); write_byte (0); запис_байт (резолюция_12бита); // 12-битова резолюция ow_reset (); write_byte (skip_rom); write_byte (convert_temp);

Този код е за съхраняване на 12-битовите данни за температурата в две неподписани кратки променливи.

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

След това, ако проверите пълния код по-долу, ние създаваме условие if-else, за да разберем температурния знак дали е положителен или отрицателен.

Използвайки кода на оператора If , ние манипулираме данните и виждаме дали температурата е отрицателна или не и установяваме, че температурните промени са в диапазон +/-.20 градуса или не. И в друга част проверихме дали температурата е положителна или не и откриването на температурните промени.

код

Получаване на данни от температурния сензор DS18B20:

Нека видим интервала от време на 1-Wire® Interface. Използваме 20Mhz Crystal. Ако погледнем във файла ds18b20.c, ще видим

#define _XTAL_FREQ 20000000

Тази дефиниция се използва за рутинно забавяне на компилатора XC8. 20Mhz е зададена като кристална честота.

Направихме пет функции

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

Протоколът 1-Wire ^{® се} нуждае от строго свързани с времето слотове, за да комуникира. Вътре в листа с данни ще получим перфектна информация, свързана с времеви интервал.

Вътре в функцията по-долу създадохме точния интервал от време. Важно е да се създаде точното закъснение за задържане и освобождаване и контрол на бита TRIS на порта на съответния сензор.

неподписан char ow_reset (void) {DQ_TRIS = 0; // Tris = 0 (изход) DQ = 0; // задаваме pin # на low (0) __delay_us (480); // 1 проводник изисква забавяне във времето DQ_TRIS = 1; // Tris = 1 (вход) __delay_us (60); // 1 проводник изисква закъснение във времето, ако (DQ == 0) // ако има присъствие pluse {__delay_us (480); връщане 0; // връщаме 0 (1-жицата е присъствие)} else {__delay_us (480); връщане 1; // връщаме 1 (1-проводник НЕ присъства)}} // 0 = присъствие, 1 = няма част

Сега съгласно описанието на времевия интервал, използвано в Четене и Писане, ние създадохме функцията за четене и запис, съответно.

неподписан char read_bit (void) {неподписан char i; DQ_TRIS = 1; DQ = 0; // издърпайте DQ ниско, за да стартирате времеви интервал DQ_TRIS = 1; DQ = 1; // след това връщаме високо за (i = 0; i <3; i ++); // забавяне 15us от началото на връщане на времеви интервал (DQ); // връща стойност на DQ линия} void write_bit (char bitval) {DQ_TRIS = 0; DQ = 0; // издърпайте DQ ниско, за да стартирате времеви интервал, ако (bitval == 1) DQ = 1; // връщаме DQ високо, ако пишем 1 __delay_us (5); // задържа стойност за остатъка от времеви интервал DQ_TRIS = 1; DQ = 1; } // Закъснението осигурява 16us на цикъл, плюс 24us. Следователно забавяне (5) = 104us

По-нататък проверете всички свързани заглавни и.c файлове тук.

Така че можем да използваме сензор DS18B20, за да измерваме температурата с PIC микроконтролер.

Ако искате да изградите обикновен цифров термометър с LM35, направете плащане по-долу проекти с други микроконтролери:

• Измерване на стайна температура с Raspberry Pi
• Цифров термометър, използващ Arduino и LM35
• Цифров термометър, използващ LM35 и 8051
• Измерване на температурата с помощта на LM35 и AVR микроконтролер