5. Экспериментальная часть

5.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

После по дачи питания записанная в МК программа инициализирует его периферию, разрешает необходимые прерывания и устанавливает начальные значения даты (01.01.2005) и времени (00:00:00). Учтите, пока установленное значение года меньше 2006, запись метеоданных в энергонезависимую память не ведется. Затем инициализи­руется ЖКИ HG1, из EEPROM МК извле­каются необходимые для дальнейшей работы программы константы.

Основной бесконечный цикл про­граммы включает в себя обработку нажатий на клавиши, команд компьюте­ра, считывание и запоминание показа­ний датчиков. Если установлена связь с компьютером или подается звуковой сигнал, МК переходит в режим IDLE, обеспечивающий работу всей периферии, в противном случае — в режим Extended Standby, обеспечивающий минимальное энергопотребление при сохранении функционирования таймера Т2 и реакции на внешние прерывания.

Тактовая частота МК задана кварце­вым резонатором ZQ2 на 16 МГц. Резо­натор ZQ3 ("часовой" на 32768 Гц) под­ключен к выводам OSC1 и OSC2 и обес­печивает работу встроенного в МК тай­мера Т2. Установку МК в исходное состояние выполняет цепь R3C1VD1.

ЖКИ WH1602L подключен по четырехпроводной шине данных (РАО—РАЗ), его управляющие входы RS, RW, Е соедине­ны с выходами РСЗ—РС5 МК. Подсветку экрана ЖКИ включают кнопкой SB5.

Опрос датчиков температуры, давле­ния, влажности, опрос клавиатуры, вывод информации на индикатор, сох­ранение результатов измерений, обслу­живание часов и будильников осущест­вляются по прерываниям от переполне­ния таймера Т2, следующим с частотой 128 Гц. Все операции происходят раз в секунду.

Измерение температуры датчиком DS18B20 с точностью 0,1 °С занимает около 0,6 с. По этой причине МК снача­ла считывает из датчика результат про­шлого измерения, а затем запускает новое, результат которого будет считан через секунду.

Каждый час взводится флаг сохране­ния текущих результатов. Само сохра­нение выполняется в основном цикле. Результаты записываются в организо­ванный в памяти микросхемы DD2 коль­цевой стек, адреса начала и конца кото­рого хранятся в EEPROM МК. Этим обеспечивается энергонезависимость хранения накопленной информации. Календарь, также работающий по пре­рываниям от таймера Т2, имеет автома­тическую коррекцию високосного года.

Метеостанция допускает подключе­ние одного или двух датчиков темпера­туры DS18B20, один из которых (нахо­дящийся вне помещения) подключают через разъем Х1. Второй датчик температуры (ВЗ) смонтирован на основной печатной плате прибора. Эти датчики подключены по трехпроводной схеме и обмениваются информацией с процес­сором по протоколу 1 -Wire. Протокол реализован программно, информа­ционным входом и выходом служит вывод PD4 МК.

В режиме настройки метеостанции (после первого нажатия на кнопку SB6) происходит автоматический поиск под­ключенных датчиков температуры с ука­занием при необходимости их располо­жения (в помещении или вне его). Индивидуальные номера датчиков сохра­няются в энергонезависимой памяти МК.

Атмосферное давление измеряет датчик В2. Такие датчики имеют очень хорошую повторяемость угла наклона измерительной характеристики, однако нуждаются в компенсации ее смеще­ния. Такая регулировка также предус­мотрена в меню настройки.

Для измерения влажности служит датчик В1. Если приобретен датчик HIH-4000 группы 002 или 004, в прило­женной этикетке должны быть указаны индивидуальные значения его параметров. Метеостанция допу­скает их ввод в режиме настройки.

Любой из датчиков допускается не устанавливать, на работоспо­собности метеостанции это не ска­жется, показания всех оставшихся датчиков будут правильными.

Связь станции с компьюте ром по интерфейсу USB 2.0 органи­зована с помощью микросхемы FT232RL (DD1), тактируемой квар­цевым резонатором ZQ1. Описа­ние этой микросхемы, драйверы (архив drv.rar), необходимые для создания в компьютере виртуаль­ного СОМ-порта для работы с ней, и утилиту ее конфигурирования (MProg2.9_Setup.exe) можно найти на интернет-сайте производителя микросхемы — компании FTDI <http://www.ftdichip.com>.

Компьютер подает метеостан­ции команды согласно таблице,

Код	Команда компьютера	Ответ метеостанции*
S	Передать накопленную информацию	Число отсчетов (два байта), информация,
		контрольная сумма (один байт)
О	Передать контрольные точки	Число точек (два байта), информация,
		контрольная сумма (один байт)
С	Очистить память	Нет
Р	Сообщить текущую погоду	Температура в помещении, ^сС><10 (два байта),
		температура вне помещения, °Сх10 (два байта),
		атмосферное давление, мм Нд (два байта),
		влажность, %*10 (два байта),
		скорость ветра, м/с*10 (два байта)
Т	Синхронизировать часы	Секунды, минуты, день, день недели, месяц,
		год-2000
V	Сообщить версию программы	Число символов в сообщении (один байт),
		текстовое сообщение

в ответ на которые получает от нее сообщения. Обмен информацией происходит только по инициативе компьютера, сама метеостанция рабо­тает автономно и полностью сохраняет свою функциональность независимо от подключения к компьютеру.

Чертеж основной печатной платы метеостанции изображен на рис. 2. Микросхема DD1 установлена со сторо­ны печатных проводников. Фольга со стороны деталей сохранена и служит общим проводом. Везде, где это воз­можно, соединяемые с ним выводы де­талей должны быть пропаяны с обеих сторон платы. Отверстия для этих вы во­дов показаны на рис. 2 залитыми. Фоль­га вокруг других отверстий удалена со стороны деталей сверлом диаметром 3 мм. Вывод 3 датчика В2 изогнут и при­паян к "верхней" фольге. Для МК DD3 должна быть предусмотрена панель.

Кнопки SB1— SB6 и соединяемые с ними диоды и резисторы смонтированы на отдельной печатной плате, показан­ной на рис. 3. Ее соединения с основ­ной платой выполнены жгутом гибких изолированных проводов А—Ж. Метео­станция в сборе (без корпуса) изобра­жена на рис. 4.

В МК должны быть запрограммирова­ны разряды конфигурации SUT1, BODEN и СКОРТ, остальные остаются незапрограммированными. Без изменений в схе­ме вместо микросхемы ATmega32-16PU можно применить ATmegai 6-16PU. При этом станет недоступным лунный кален­дарь, а число контрольных точек умень­шится до 50. Программы для обоих МК прилагаются к статье.

Закончив и проверив монтаж ме­теостанции, включают ее, не устана­вливая МК в предназначенную для него панель. Подстроечным резисто­ром R13 добиваются наилучшей кон­трастности верхней строки на экране ЖКИ. Если эта строка не видна, прове­ряют еще раз монтаж, при отсутствии ошибок остается заменить ЖКИ исправным.

Убедившись в исправности ЖКИ, ус­танавливают в панель МК. После подачи питания будет выведена информация об изделии и его авторах, за ней после­дует короткий гудок. Это свидетель­ствует о нормальной работе. Нажатием на кнопку SB2 переходят в режим настройки. Устанавливают время, дату и включают режим "Поиск датчиков" для автоматической регистрации датчиков температуры. При необходимости в пункте меню "Обмен" меняют местами датчики температуры "Дом" и "Улица". Тарировку измерителя давления произ­водят по образцовому барометру или по информации на интернет-сайтах, на­пример <http://www.gismeteo.ru>. Ес­ли для датчика влажности известны индивидуальные значения параметров, их вводят, пользуясь соответствующими пунктами меню "Настройка". Датчики температуры в тарировке не нуждаются.

В рабочем режиме после включения питания на ЖКИ будут выведены время и дата. Кнопками SB1 и SB2 можно вы­брать величину, значение которой отоб­ражается в верхней строке, а кнопками SB3 и SB4 — в нижней. Кнопкой SB6 пе­реводят метеостанцию в режим наст­ройки, следующим нажатием на нее — в режим просмо тра накопленной инфор­мации (при ее наличии) или возвра­щаются в рабочий режим.

В режиме настройки кнопками SB1 и SB2 выбирают настраиваемый пара­метр, а кнопками SB3 и SB4 изменяют его. В режиме просмотра накопленной информации в верхней строке отобра­жаются дата и время, а в нижней — хра­нящееся в памяти значение. Кнопками SB1 и SB2 выбирают время, а кнопками SB3 и SB4 — отображаемую величину.

Лунным фазам соответствуют числа от 0 до 1 с одной десятичной цифрой после запятой. Знак числа показывает направление изменения фазы: "+" — растет,"-" — убывает.

Одновременное нажатие на кнопки SB1 и SB2 переводит метеостанцию в режим настройки будильников. Номер будильника выбирают кнопкой SB2, кнопками SB3 и SB4 выбирают пара­метр, а кнопкой SB1 изменяют его зна­чение. Возможна настройка каждого будильника на срабатывание в установ­ленное время в любой комбинации дней недели. Выход из режима настройки будильников производится одновре­менным нажатием на кнопки SB1 и SB2. Чтобы выключить звуковой сигнал сра­ботавшего будильника, достаточно на­жать на любую кнопку.

Дата добавления: 2015-11-04