Главная
База знаний "Allbest"
Программирование, компьютеры и кибернетика
Реализация цифрового термометра на основе микроконтроллера ATmega 128 (с использовнием термодатчика DS18B20)
Реализация цифрового термометра на основе микроконтроллера ATmega 128 (с использовнием термодатчика DS18B20)
Общие сведения о микроконтроллерах AVR, их основные параметры. Функции термометра, реализованного на микроконтроллере AVR. Порядок программирования микроконтроллера с использованием программы на языке С. Передача данных сом-порт, вывод значений на ЖКИ.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 08.04.2010 |
| Размер файла | 35,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
2
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
"Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана"
Калужский филиал
Факультет электроники, информатики и управления
Кафедра "Системы автоматического управления и электротехника"
(ЭИУ3-КФ)
Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе
на тему:
"Реализация цифрового термометра на основе микроконтроллера ATmega 128 (с использовнием термодатчика DS18B20)"
по дисциплине:
Проектирование алгоритмов и программного обеспечения
Калуга, 2009
Содержание
- 1. Теоретическая часть
- 1.1 Аннотация
- 1.2 Постановка задачи
- 1.3 Общие сведения о микроконтроллерах AVR
- 1.4 Основные параметры AVR
- 1.5 Программирование микроконтроллера с использованием программы на языке С
- 1.6 Передача данных на Com-порт
- 1.7 Вывод значений на ЖКИ
- 1.8 Описание температурного датчика DS18B20
- 1.9 Подключение датчика DS18B20 с использованием порта 1-Wire
- 2. Конструкторская часть
- 2.1 Общие сведения. Функциональное назначение используемых программ
- 2.2 Реализация
- 2.3 Запуск и выполнение
- 3. Список используемой литературы
- Приложение
1. Теоретическая часть
1.1 Аннотация
Данный курсовой проект представляет собой термометр, реализованный на микроконтроллере AVR. Устройство может выполнять следующие действия:
определение температуры окружающей среды;
отображение температуры окружающей среды на ЖК дисплее;
отображение температуры окружающей среды в com-порт;
своевременное реагирование на изменение температуры, реализованное с помощью устанавливаемой по желанию задержки опроса;
1.2 Постановка задачи
Используя средства языка программирования необходимо создать цифровой термометр на основе микроконтроллера ATmega 128 семейства AVR. Должны выполняться действия: измерение температуры окружающей среды, вывод значений температуры на ЖК дисплей и в com-порт.
1.3 Общие сведения о микроконтроллерах AVR
Микроконтроллер - компьютер на одной микросхеме. Предназначен для управления различными электронными устройствами и осуществления взаимодействия между ними в соответствии с заложенной в микроконтроллер программой. В отличие от микропроцессоров, используемых в персональных компьютерах, микроконтроллеры содержат встроенные дополнительные устройства. Эти устройства выполняют свои задачи под управлением микропроцессорного ядра микроконтроллера.
С развитием микроэлектроники микроконтроллеры AVR получили широкое распространение в нашей жизни. Это устройства, в которых объединены процессор и периферийное оборудование. Такое объединение позволяет уменьшить массу стоимость и энергопотребление проектируемого устройства.
Типичный современный микроконтроллер имеет следующие встроенные схемы: центральное процессорное устройство (ЦПУ), память программ, оперативная память данных, тактовый генератор, цепь сброса, последовательный порт, таймер, таймер, аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Устройства памяти включают оперативную память (RAM), постоянные запоминающие устройства (ROM), перепрограммируемую ROM (EPROM), электрически перепрограммируемую ROM (EEPROM). Таймеры включают, и часы реального времени, и таймеры прерываний. Средства I/O включают последовательные порты связи, параллельные порты (I/O линии), аналого-цифровые преобразователи (A/D), цифроаналоговые преобразователи (D/A), драйверы жидкокристаллического дисплея (LCD) или драйверы вакуумного флуоресцентного дисплея (VFD). Встроенные устройства обладают повышенной надежностью, поскольку они не требуют никаких внешних электрических цепей.
1.4 Основные параметры AVR
Основные параметры AVR:
тактовая частота до 20 МГц;
встроенный программируемый RC-генератор, частота 1, 2, 4, 8 МГц;
Flash-ПЗУ программ, программируемое в системе, 10 000 циклов перезаписи;
Энергонезависимая память данных EEPROM (100 000 циклов перезаписи);
внутреннее ОЗУ со временем доступа 1 такт;
6 аппаратных команд умножения (для семейства mega);
развитая система адресации, оптимизированная для работы с С-компиляторами;
32 регистра общего назначения (аккумулятора);
синхронный (USART) или асинхронный (UART) (в mega64 и mega128 их по 2);
синхронный последовательный порт (SPI);
двухпроводный интерфейс TWI, совместимый с интерфейсом I2C;
многоканальный PWM 8-, 9-, 10-, 16-битный ШИМ-модулятор;
10-битный АЦП с дифференциальными входами;
программируемый коэффициент усиления перед АЦП 1, 10 и 200;
встроенный источник опорного напряжения 2,56 В;
аналоговый компаратор;
сторожевой таймер - перезагружает МК при "зависании";
настраиваемая схема задержки запуска после подачи питания;
схема слежения за уровнем напряжения питания;
JTAG-интерфейс для подключения эмулятора (в МК с объемом ПЗУ от 16кбайт);
Малое энергопотребление (менее 100мкА в активном режиме на частоте 32кГц);
датчик температуры (в ATtiny25 ATtiny45 ATtiny85).
1.5 Программирование микроконтроллера с использованием программы на языке С
Таблица 1. Типы данных языка С для AVR
|
Тип |
Размер (бит) |
Диапазон значений |
|
|
bit |
1 |
0, 1 |
|
|
char |
8 |
-128…127 |
|
|
unsigned char |
8 |
0…255 |
|
|
signed char |
8 |
-128…127 |
|
|
int |
16 |
-32768…32767 |
|
|
short int |
16 |
-32768…32767 |
|
|
unsigned int |
16 |
0…65535 |
|
|
signed int |
16 |
-32768…32767 |
|
|
long int |
32 |
-2147483648…2147483647 |
|
|
unsigned long int |
32 |
0…4294967295 |
|
|
signed long int |
32 |
-2147483648…2147483647 |
|
|
float |
32 |
±1.175e-38…±3.402e38 |
|
|
double |
32 |
±1.175e-38…±3.402e38 |
Таблица 2. Зарезервированные слова
|
break |
else |
int |
struct |
|
|
bit |
enum |
interrupt |
switch |
|
|
case |
extern |
long |
typedef |
|
|
char |
flash |
register |
union |
|
|
const |
float |
return |
unsigned |
|
|
continue |
for |
short |
void |
|
|
default |
funcused |
signed |
volatile |
|
|
do |
goto |
sizeof |
while |
|
|
double |
if |
sfrw |
||
|
eeprom |
inline |
static |
Для вывода данных в порт используется регистр PORTx, а для ввода - PINx. Для настройки порта на выход в регистр управления необходимо записать единицу, и наоборот, для настройки на вход-ноль.
1.6 Передача данных на Com-порт
Для связи ПК и вашего устройства необходим какой-либо физический интерфейс. Очень удобен и прост интерфейс RS232 - в ПК он реализован в виде COM-портов.
Универсальный внешний последовательный интерфейс - CОМ-порт (Communications Port - коммуникационный порт) присутствует в PC начиная с первых моделей. Этот порт обеспечивает асинхронный обмен по стандарту RS-232C. СОМ-порты реализуются на микросхемах универсальных асинхронных приемопередатчиков (UART), совместимых с семейством i8250/16450/16550. Они занимают в пространстве ввода-вывода по 8 смежных 8-битных регистров и могут располагаться по стандартным базовым адресам 3F8h (СОМ1), 2F8h (COM2), 3E8h (COM3), 2E8h (COM4). Порты могут вырабатывать аппаратные прерывания IRQ4 (обычно используются для СОМ1 и COM3) и IRQ3 (для COM2 и COM4). С внешней стороны порты имеют линии последовательных данных передачи и приема, а также набор сигналов управления и состояния, соответствующий стандарту RS-232C. СОМ-порты имеют внешние разъемы-вилки (male - "папа") DB25P или DB9P, выведенные на заднюю панель компьютера. Характерной особенностью интерфейса является применение "не ТТЛ" сигналов - все внешние сигналы порта двуполярные.
Гальваническая развязка отсутствует - схемная земля подключаемого устройства соединяется со схемной землей компьютера. Скорость передачи данных может достигать 115 200 бит/с.
Название порта указывает на его основное назначение - подключение коммуникационного оборудования (например, модема) для связи с другими компьютерами, сетями и периферийными устройствами. К порту могут непосредственно подключаться и периферийные устройств с последовательным интерфейсом: принтеры, плоттеры, терминалы и другие. СОМ-порт широко используется для подключения мыши, а также организации непосредственной связи двух компьютеров. К СОМ-порту подключают и электронные ключи.
Напряжение на выходе данных из COM-порта ПК (это ножка 3 в 9-ти штырьковом разъеме) по стандарту RS232 таково:
логическая "1" от - 5 до - 15 вольт
логический "0" от +5 до +15 вольт
На самом деле сигналы в COM называются по-другому! Здесь называется "логический" по аналогии названия в МК. Для согласования напряжений и логических уровней COM-порта и USART МК используют микросхемы типа MAX232.
По линии TxD данные передаются от МК в ПК (через MAX232).
По линии RxD МК принимает данные от ПК.
Для отправки и приема данных можно использовать гипертерминал Windows или более удобные программы (мы будем использовать Терминал из состава компилятора CodeVisionAVR).
Формат представления данных в лабораторной работы мы оставим по умолчанию: 8 Data, 1 Stop, No Parity (8-битовые данные, без проверки четности, 1 стоповый бит), а скорость выберем произвольно. В этом случае на передачу одного символа (в формате 8N1 - установленном нами выше при настройке UART) тратится время в Сек:
10 разделить на скорость USART в бод/сек.
1.7 Вывод значений на ЖКИ
Алфавитно-цифровые ЖКИ-модули представляют собой недорогое и удобное решение, позволяющее сэкономить время и ресурсы при разработке новых изделий, при этом обеспечивают отображение большого объема информации при хорошей различимости и низком энергопотреблении. Возможность оснащения ЖКИ-модулей задней подсветкой позволяет эксплуатировать их в условиях с пониженной или нулевой освещенностью, а исполнение с расширенным диапазоном температур (-20°С... +70°С) в сложных эксплуатационных условиях, в том числе в переносной, полевой и даже, иногда, в бортовой аппаратуре.
Контроллер HD44780 потенциально может управлять 2-мя строками по 40 символов в каждой (для модулей с 4-мя строками по 40 символов используются два однотипных контроллера), при матрице символа 5 х 7 точек. Контроллера также поддерживает символы с матрицей 5 х 10 точек, но в последние годы ЖКИ-модули с такой матрицей практически не встречаются, поэтому можно считать, что фактически бывают только символы 5х7 точек.
Существует несколько различных более-менее стандартных форматов ЖКИ-модулей (символов х строк): 8х2, 16х1, 16х2, 16х4, 20х1, 20х2, 20х4, 24х2, 40х2, 40х4. Встречаются и менее распространенные форматы: 8х1, 12х2, 32х2 и др., - принципиальных ограничений на комбинации и количество отображаемых символов контроллер не накладывает - модуль может иметь любое количество символов от 1 до 80, хотя в некоторых комбинациях программная адресация символов может оказаться не очень удобной.
Жидкокристаллический модуль MT-16S2H состоит из БИС контроллера управления и ЖК панели. Контроллер управления КБ1013ВГ6, производства ОАО "АНГСТРЕМ" (www.angstrem.ru), аналогичен HD44780 фирмы HITACHI и KS0066 фирмы SAMSUNG.
Модуль выпускается со светодиодной подсветкой. Внешний вид приведен на рисунке 1. Модуль позволяет отображать 1 строку из 16 символов. Символы отображаются в матрице 5х8 точек. Между символами имеются интервалы шириной в одну отображаемую точку.
Каждому отображаемому на ЖКИ символу соответствует его код в ячейке ОЗУ модуля.
Модуль содержит два вида памяти - кодов отображаемых символов и пользовательского знакогенератора, а также логику для управления ЖК панелью.
Модуль позволяет:
модуль имеет программно-переключаемые две страницы встроенного знакогенератора (алфавиты: русский, украинский, белорусский, казахский и английский)
работать как по 8-ми, так и по 4-х битной шине данных (задается при инициализации);
принимать команды с шины данных (перечень команд приведен в таблице 4);
записывать данные в ОЗУ с шины данных;
читать данные из ОЗУ на шину данных;
читать статус состояния на шину данных;
запоминать до 8-ми изображений символов, задаваемых пользователем;
выводить мигающий (или не мигающий) курсор двух типов;
управлять контрастностью и подсветкой;
Программирование и управление:
Перед началом рассмотрения принципов управления ЖКИ-модулем, обратимся к внутренней структуре контроллера HD44780, чтобы понять основные принципы построения ЖКИ-модулей на его основе. Эта информация позволит понять способы организации модулей различных форматов с точки зрения программной модели, а также мотивации конструкторов ЖКИ-модулей.
Другие элементы не являются объектом прямого взаимодействия с управляющей программой - они участвуют в процессе регенерации изображения на ЖКИ: знакогенератор, формирователь курсора, сдвиговые регистры и драйверы (напоминаем, что приведенная схема - упрощенная, и многие не важные для получения общей картины промежуточные элементы на ней опущены).
Управление контроллером ведется посредством интерфейса управляющей системы. Основными объектами взаимодействия являются регистры DR и IR. Выбор адресуемого регистра производится линией RS, если RS = 0 - адресуется регистр команд (IR), если RS = 1 - регистр данных (DR).
Данные через регистр DR, в зависимости от текущего режима, могут помещаться (или прочитываться) в видеопамять (DDRAM) или в ОЗУ знакогенератора (CGRAM) по текущему адресу, указываемому счетчиком адреса (АС). Информация, попадающая в регистр IR, интерпретируется устройством выполнения команд как управляющая последовательность. Прочтение регистра IR возвращает в 7-ми младших разрядах текущее значение счетчика АС, а в старшем разряде флаг занятости (BF).
Видеопамять, имеющая общий объем 80 байтов, предназначена для хранения кодов символов, отображаемых на ЖКИ. Видеопамять организована в две строки по 40 символов в каждой. Эта привязка является жесткой и не подлежит изменению. Другими словами, независимо от того, сколько реальных строк будет иметь каждый конкретный ЖКИ-модуль, скажем, 80 х 1 или 20 х 4, адресация видеопамяти всегда производится как к двум строкам по 40 символов.
Будучи устройством с динамической индикацией, контроллер циклически производит обновление информации на ЖКИ. Сам ЖКИ организован как матрица, состоящая в зависимости от режима работы из 8-ми (одна строка символов 5 х 7 точек), 11-ти (одна строка символов 5 х 10 точек) или 16-ти (две строки символов 5 х 7 точек) строк по 200 сегментов (когда строка насчитывает 40 символов) в каждой. Собственный драйвер конроллера HD44780 имеет только 40 выходов (SEG1... SEG40) и самостоятельно может поддерживать только 8-ми символьные ЖКИ. Это означает, что ЖКИ-модули форматов до 8 х 2 реализованы на одной единственной микросхеме HD44780, модули, имеющие большее количество символов, содержат дополнительные микросхемы драйверов, например, HD44100, каждая из которых дополнительно предоставляет управление еще 40-ка сегментами.
У контроллера HD44780 существует набор внутренних флагов, определяющих режимы работы различных элементов контроллера (таблица 7). В таблице 8 приведены значения управляющих флагов непосредственно после подачи на ЖКИ-модуль напряжения питания. Переопределение значений флагов производится специальными командами, записываемыми в регистр IR, при этом комбинации старших битов определяют группу флагов или команду, а младшие содержат собственно флаги.
Подключение модуля LCD:
Функции работы с LCD используются для интерфейса между программами на C и LCD модулями, построенными на микросхемах Hitachi HD44780 или аналогичных. Прототипы для этих функций находятся в файле lcd. h.
До включения файла lcd. h, вы должны объявить порт микроконтроллера, который будет использоваться с модулем LCD. Поддерживаются следующие форматы LCD: 1x8, 2x12, 3x12, 1x16, 2x16, 2x20, 4x20, 2x24 и 2x40 символов.
1.8 Описание температурного датчика DS18B20
DS18B20 - Калиброванный цифровой термометр с однопроводным 1-Wire-интерфейсом и перестраиваемой разрядностью преобразования. Диапазон измеряемых температур от - 55°C до +125°C. Считываемый с микросхемы цифровой код является результатом непосредственного прямого измерения температуры и не нуждается в дополнительных преобразованиях. Программируемая пользователем разрешающая способность встроенного АЦП может быть изменена в диапазоне от 9 до 12 разрядов выходного кода. Абсолютная погрешность преобразования меньше 0,5°C в диапазоне контролируемых температур - 10°C до +85°C. Максимальное время полного 12-ти разрядного преобразования ~750 мс. Энергонезависимая память температурных уставок микросхемы обеспечивает запись произвольных значений верхнего и нижнего контрольных порогов. Кроме того, термометр содержит встроенный логический механизм приоритетной сигнализации в 1-Wire-линию о факте выхода контролируемой им температуры за один из выбранных порогов. Узел 1-Wire-интерфейса компонента организован таким образом, что существует теоретическая возможность адресации неограниченного количества подобных устройств на одной 1-Wire-линии. Термометр имеет индивидуальный 64-разрядный регистрационный номер (групповой код 028Н) и обеспечивает возможность работы без внешнего источника энергии, только за счет паразитного питания 1-Wire-линии. Питание микросхемы через отдельный внешний вывод производится напряжением от 3,0 В до 5,5 В. Термометр размещается в транзисторном корпусе TO-92, или в 8-контактном корпусе SO для поверхностного монтажа (DS18B20Z), или 8-контактном корпусе микро-SOP для поверхностного монтажа (DS18B20U).
Выпускается специальная модификация цифрового термометра, предназначенная только для работы в режиме паразитного питания DS18B20-PAR. Она размещается в транзисторном корпусе TO-92, один из выводов которого не используется.
1.9 Подключение датчика DS18B20 с использованием порта 1-Wire
Однопроводной интерфейс 1-Wire, разработанный в конце 90-х годов фирмой Dallas Semiconductor, регламентирован разработчиками для применения в четырех основных сферах-приложениях:
приборы в специальных корпусах MicroCAN для решения проблем идентификации, переноса или преобразования информации (технология iButton),
программирование встроенной памяти интегральных компонентов,
идентификация элементов оборудования и защита доступа к ресурсам электронной аппаратуры,
системы автоматизации (технология сетей 1-Wire-сетей).
Первое из этих направлений широко известно на мировом рынке и уже давно пользуется заслуженной популярностью. Второе с успехом обеспечивает возможность легкой перестройки функций полупроводниковых компонентов, производимых фирмой Dallas Semiconductor и имеющих малое количество внешних выводов. Третье позволяет обеспечить недорогую, но достаточно эффективную идентификацию и надежную защиту самого разнообразного оборудования. Что касается четвертого применения, то реализация локальных распределенных систем на базе 1-Wire-шины является на сегодня де-факто наиболее оптимальным решением для большинства практических задач автоматизации. В настоящее время Dallas Semiconductor поставляет широкую номенклатуру однопроводных компонентов различных функциональных назначений для реализации самых разнообразных сетевых приложений. Поэтому имеется огромное число конкретных примеров использования 1-Wire-интерфейса для целей автоматизации в самых различных областях, и все больше разработчиков проявляют интерес к этой технологии.
Преимущества 1-Wire-технологии:
простое и оригинальное решение адресуемости абонентов,
несложный протокол,
простая структура линии связи,
малое потребление компонентов,
легкое изменение конфигурации сети,
значительная протяженность линий связи,
исключительная дешевизна всей технологии в целом.
Ведомые однопроводные компоненты, содержащие 1-Wire-интерфейс, выпускаются в двух различных видах. Либо в корпусах MicroCAN, похожих внешне на дисковый металлический аккумулятор, либо в обычных корпусах для монтажа на печатную плату.
Однако наиболее популярными ведомыми компонентами 1-Wire, на базе которых реализовано, пожалуй, наибольшее количество однопроводных приложений, безусловно, являются цифровые термометры типа DS1820. Преимущества этих цифровых термометров с точки зрения организации магистрали, по сравнению с любыми другими интегральными температурными сенсорами, а также неплохие метрологические характеристики и хорошая помехоустойчивость, уже на протяжении полутора десятков лет неизменно выводят их на первое место при построении многоточечных систем температурного контроля в диапазоне от - 55°С до125°С. Они позволяют не только осуществлять непосредственный мониторинг температуры в режиме реального времени, но и благодаря наличию встроенной энергонезависимой памяти температурных уставок, могут обеспечивать приоритетную оперативную сигнализацию в 1-Wire-линию о факте выхода контролируемого параметра за пределы заданных значений. Также поставляются более совершенные термометры DS18В20, у которых скорость преобразования определяется разрядностью результата, программируемой непосредственно по 1-Wire-линии. Цифровой код, считываемый с такого термометра, является прямым результатом измеренного значения температуры и не нуждается в дополнительных преобразованиях. Российской фирмой Rainbow Technologies получен сертификат Госстандарта России об утверждении однопроводных цифровых термометров DS1822, DS18B20, DS18S20, DS1920, производимых концерном Dallas/Maxim Integrated Products, в состав которого входит фирма Dallas Semiconductor, в качестве средств измерения. В подтверждение этого факта имеется документ о том, что данные типы приборов зарегистрированы в Государственном реестре средств измерений и допущены к применению в Российской Федерации.
2. Конструкторская часть
2.1 Общие сведения. Функциональное назначение используемых программ
Для выполнения курсовой работы были использованы следующие программные средства: компилятор языка С для микроконтроллеров AVR (CodeVisionAVR), генератор начального кода программы CodeWizard AVR с необходимой конфигурацией периферии МК (AVR Studio).
CodeVision AVR представляет собой кросс-компилятор языка С, графическую оболочку и автоматический генератор шаблонов программ, ориентированные на работу с семейством микроконтроллеров AVR фирмы Atmel.
Программа представляет собой 32-разрядное приложение для работы в операционных системах Windows 95, 98, Me, NT4.0, 2000, XP.
Кросс-компилятор включает в себя практически все элементы, соответствующие стандарту ANSI. Кроме того, в компилятор включены дополнительные возможности, ориентированные на использование архитектурных особенностей микроконтроллеров AVR и встроенных систем в целом.
Объектные файлы COFF позволяют осуществлять отладку программ с просмотром содержимого переменных. Для этого следует применять свободно распространяемый фирмой Atmel (www.atmel.com) отладчик AVR Studio.
Для отладки систем, использующих последовательную передачу данных, в графической оболочке имеется встроенная программа Terminal.
Кроме стандартных библиотек языка С, компилятор имеет библиотеки для работы с:
ЖКИ индикаторами со встроенным контроллером;
шиной I2C фирмы Philips;
датчиком температуры LM75 фирмы National Semiconductor;
часами реального времени PC8536 и PC8583 фирмы Philips, DS1302 и DS1307 фирмы Dallas Semiconductor;
однопроводным протоколом фирмы Dallas Semiconductor;
датчиками температуры DS1820 и DS1822 фирмы Dallas Semiconductor;
датчиком температуры/термостатом DS1621 фирмы Dallas Semiconductor;
памятью EEPROM DS2430 и DS2433 фирмы Dallas Semiconductor;
шиной SPI;
управлением режимами пониженного потребления энергии;
временными задержками;
преобразованием кодов Грэя.
В CodeVision AVR имеется автоматический генератор шаблонов программ, который позволяет в течение считанных минут получить готовый код для следующих функций:
настройка доступа к внешней памяти;
определение источника прерывания Reset;
инициализация портов ввода/вывода;
инициализация внешних прерываний;
инициализация таймеров/счетчиков;
инициализация сторожевого таймера;
инициализация UART;
инициализация аналогового компаратора;
инициализация встроенного АЦП;
инициализация интерфейса SPI;
инициализация поддерживаемых библиотеками CodeVision AVR микросхем, работающих с однопроводным интерфейсом и шиной I2C;
инициализация модуля ЖКИ со встроенным контроллером.
Кроме того, среда CodeVision AVR включает в себя программное обеспечение для работы с различными AVR-программаторами. После компиляции исходной программы на языке С полученный код может быть сразу записан в память программ микроконтроллера.
2.2 Реализация
Основные компоненты:
1. Микроконтроллер ATmega128
2. Датчик температура DS18B20
3. ЖКИ
Выделим следующие этапы в разработке программного обеспечения термометра:
1. Получение данных с датчика.
2. Передача данных на ЖКИ.
3. Обработка прерывания.
4. Передача данных на ЖКИ.
1. Получение данных с датчика:
Данные получаем с температурного датчика DS18B20, подключенного на порт В.
2. Передача данных на ЖКИ:
Данные выводим на ЖК индикатор, подключенный на порт А.
3. Обработка прерывания:
Промежуток между измерениями 500 мс.
В процессе разработки проекта возникли следующие вопросы:
1. Каким образом подключить датчик к шине 1-Wire?
2. Как зашифрована температура, передаваемая датчиком?
3. Какие специализированные команды необходимо применять для опроса датчика?
2.3 Запуск и выполнение
Скомпилированная программа представляет собой файл типа cof, который прошиваем на микроконтроллер ATmega 128 семейства AVR.
Соединяем компоненты рабочей модели прибора, получаем сигнал с температурного датчика, считываем температуру окружающей среды.
3. Список используемой литературы
1. Белов А.В. Конструирование устройств на микроконтроллерах. - СПб.: Наука и Техника, 2005. - 256 С.
2. Бородин В.Б., Калинин А.В. Системы на микроконтроллерах и БИС программируемой логики - М.: Издательство ЭКОМ, 2002. - 400 с.: илл.
3. Гребнев В.В. Микроконтроллеры семейства AVR фирмы Atmel М.: ИП РадиоСофт, 2002. - 176 с.
4. Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейств Tiny и Mega фирмы "ATMEL" - М.: Издательский дом "Додека-ХХI", 2004. - 560 с.
5. Шпак Ю.А. Программирование на языке Си для AVR и PIC микроконтроллеров. - К: ”МК-Пресс", 2006. - 400 С.
Приложение
Код программы
/*****************************************************
This program was produced by the
CodeWizardAVR V1.25.8 Professional
Automatic Program Generator
© Copyright 1998-2007 Pavel Haiduc, HP InfoTech s. r. l.
http://www.hpinfotech.com
Project: Digital Thermometer
Version: 1
Date: 24.11.2009
Author: Marina
Company:
Comments:
Chip type: ATmega128
Program type: Application
Clock frequency: 7,000000 MHz
Memory model: Small
External SRAM size: 0
Data Stack size: 1024
*****************************************************/
#include <mega128. h>
#include <delay. h>
#include <stdio. h>
#include <lcd. h> // Alphanumeric LCD Module functions
#asm // сообщаем куда подключен датчик
. equ __w1_port=0x1B; PORTA
. equ __w1_bit=0
#endasm
// сообщаем куда подключён ЖКИ
#asm
. equ __lcd_port=0x15; PORTC
#endasm
#include <1wire. h> // 1 Wire Bus functions
#include <ds18b20. h>
/* >>>>>>>>>>>>>>>>maximum number of DS18B20 connected to the 1 Wire bus */
#define MAX_DEVICES 8
// Declare your global variables here
/* >>>>>>>>>>>>>>DS18B20 devices ROM code storage area */
unsigned char devices;
unsigned char rom_code [MAX_DEVICES] [9] ;
/*>>>>>>>>>*/char lcd_buffer [33] ;
void main (void)
{ int temp;
unsigned int a;
double d;
UCSR0A=0x00;
UCSR0B=0x10;
UCSR0C=0x06;
UBRR0H=0x00;
UBRR0L=0x2D;
// >>>>>>>>>>>>>>>> Declare your local variables here
// Declare your local variables here
// Input/Output Ports initialization
// Port A initialization
// Func7=Out Func6= Out Func5= Out Func4= Out Func3= Out Func2= Out Func1= Out Func0= Out
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T
PORTA=0x00;
DDRA=0xFF;
// Port B initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=Out Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=0 State0=T
PORTB=0x00;
DDRB=0x02;
// Port C initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T
PORTC=0x00;
DDRC=0x00;
// Port D initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T
PORTD=0x00;
DDRD=0x00;
// Port E initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T
PORTE=0x00;
DDRE=0x00;
// Port F initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T
PORTF=0x00;
DDRF=0x00;
// Port G initialization
// Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In
// State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T
PORTG=0x00;
DDRG=0x00;
// Timer/Counter 0 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer 0 Stopped
// Mode: Normal top=FFh
// OC0 output: Disconnected
ASSR=0x00;
TCCR0=0x00;
TCNT0=0x00;
OCR0=0x00;
// Timer/Counter 1 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer 1 Stopped
// Mode: Normal top=FFFFh
// OC1A output: Discon.
// OC1B output: Discon.
// OC1C output: Discon.
// Noise Canceler: Off
// Input Capture on Falling Edge
// Timer 1 Overflow Interrupt: Off
// Input Capture Interrupt: Off
// Compare A Match Interrupt: Off
// Compare B Match Interrupt: Off
// Compare C Match Interrupt: Off
TCCR1A=0x00;
TCCR1B=0x00;
TCNT1H=0x00;
TCNT1L=0x00;
ICR1H=0x00;
ICR1L=0x00;
OCR1AH=0x00;
OCR1AL=0x00;
OCR1BH=0x00;
OCR1BL=0x00;
OCR1CH=0x00;
OCR1CL=0x00;
// Timer/Counter 2 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer 2 Stopped
// Mode: Normal top=FFh
// OC2 output: Disconnected
TCCR2=0x00;
TCNT2=0x00;
OCR2=0x00;
// Timer/Counter 3 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer 3 Stopped
// Mode: Normal top=FFFFh
// Noise Canceler: Off
// Input Capture on Falling Edge
// OC3A output: Discon.
// OC3B output: Discon.
// OC3C output: Discon.
// Timer 3 Overflow Interrupt: Off
// Input Capture Interrupt: Off
// Compare A Match Interrupt: Off
// Compare B Match Interrupt: Off
// Compare C Match Interrupt: Off
TCCR3A=0x00;
TCCR3B=0x00;
TCNT3H=0x00;
TCNT3L=0x00;
ICR3H=0x00;
ICR3L=0x00;
OCR3AH=0x00;
OCR3AL=0x00;
OCR3BH=0x00;
OCR3BL=0x00;
OCR3CH=0x00;
OCR3CL=0x00;
// External Interrupt (s) initialization
// INT0: Off
// INT1: Off
// INT2: Off
// INT3: Off
// INT4: Off
// INT5: Off
// INT6: Off
// INT7: Off
EICRA=0x00;
EICRB=0x00;
EIMSK=0x00;
// Timer (s) /Counter (s) Interrupt (s) initialization
TIMSK=0x00;
ETIMSK=0x00;
// USART0 initialization
// Communication Parameters: 8 Data, 1 Stop, No Parity
// USART0 Receiver: On
// USART0 Transmitter: Off
// USART0 Mode: Asynchronous
// USART0 Baud Rate: 57600
UCSR0A=0x00;
UCSR0B=0x18;
UCSR0C=0x06;
UBRR0H=0x00;
UBRR0L=0x07;
// Analog Comparator initialization
// Analog Comparator: Off
// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off
ACSR=0x80;
SFIOR=0x00;
PORTB=0x00;
DDRB=0x01;
// LCD module initialization
lcd_init (16);
w1_init ();
/*>>>>>>>>>>>>>*/
delay_ms (250);
lcd_clear ();
/* detecting device */
devices=w1_search (0xF0,rom_code);
delay_ms (250);
sprintf (lcd_buffer,"%u DS18B20\nDevice detected", devices);
lcd_puts (lcd_buffer);
delay_ms (250);
lcd_clear ();
while (1)
{
temp=ds18b20_temperature (0); // чтение температуры с датчика
if (temp>1000) { // преобразование отрицательной температуры
temp=4096-temp;
temp=-temp;
}
sprintf (lcd_buffer,"t=%i.%u\xdfC",temp,temp%1); // запись температуры в массив для вывода на экран
lcd_clear (); // очистка экрана
lcd_puts (lcd_buffer); // вывод температуры
delay_ms (500); // ожидание 500 мс перед следующим измерением
a = ADCW;
d = (double) a / 1024 * 5;
printf ("%f\r", a);
};
}
Подобные документы
Программирование термометра, выполненного на микроконтроллере ATmega16 и датчике с интерфейсом 1-wire. Основные методы работы в AVR Studio; протоколы программы. Запись команды данных по четырехбитной шине на дисплей. Описание пользовательских функций.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 08.02.2016Разработка прибора для измерения температуры, передающего параметры через последовательный интерфейс RS-232. Создание принципиальной и электрической схем прибора, программы для микроконтроллера и реальной модели универсального шестиканального термометра.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 05.10.2010Изучение архитектуры микроконтроллера AT89C52 фирмы Atmel. Разработка проектной схемы вывода рисунков на графический ЖК-индикатор на основе микроконтроллера. Составление программы по обработке и выводу на жидкокристаллический дисплей данных с LPT порта.
курсовая работа [76,1 K], добавлен 23.12.2012Запись кодов команд программы и констант в FlashROM, кодов исходных данных в EEPROM, требуемых значений установочных битов (Fuse Bits) и битов защиты (Lock Bits). Запись и чтение кодов при программировании, способы программирования в микроконтроллерах.
контрольная работа [24,2 K], добавлен 22.08.2010Создание рабочего модуля аналого-цифрового преобразователя с минимальным количеством микросхем на основе микроконтроллера ATmega8L. Описание блок-схемы АЦП. Схема запуска преобразования. Программа микроконтроллера в среде программирования CodeVision.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 04.10.2013Описание и принцип действия программы-отладчика микроконтроллера I8051 (К1816ВЕ51), предназначенной для программирования микроконтроллера на уровне языка ассемблера. Компиляция программы в объектный код и специфика тестирования разработанной программы.
реферат [21,1 K], добавлен 04.12.2010Создание приемника команд RC5 для персонального компьютера на основе микроконтроллера ATmega8. Особенности написания файла прошивки и симулирование устройства. Порядок выполнения сборки собственной схемы и характеристика полученного микроконтроллера.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 24.11.2013Описание микроконтроллера и периферийных устройств. Распределение битов регистра. Выбор элементной базы. Основные части и алгоритм работы основной программы. Архитектура микроконтроллера AduC812 и построение на его основе бортового компьютера автомобиля.
курсовая работа [210,2 K], добавлен 23.12.2012Рассмотрение структурной схемы микропроцессорной системы обработки данных. Описание архитектуры микроконтроллера ATmega161. Расчет оперативного запоминающего устройства. Строение, назначение адаптера параллельного интерфейса, способы его программирования.
курсовая работа [621,5 K], добавлен 24.09.2010Особенности разработки устройства управления системой измерения веса, построенного на микроконтроллере ATmega16 фирмы Atmel. Схема включения микроконтроллера, сброса, стабилизатора напряжения. Проектирование функций микроконтроллера. Листинг программы.
курсовая работа [153,6 K], добавлен 19.12.2010
