Разработка измерителя температуры жидкости (стр. 2 из 3)

На рисунке 2.2 приведена схема включения тактового генератора.

Рисунок 2.2 – Схема включения тактового генератора с внешним резонатором.

2.3Схема сброса

На рисунке 2.3 приведена аппаратная схема сброса по включению питания. Данная схема необходима для первичной инициализации аппаратуры микроконтроллера.

Рисунок 2.3 – Аппаратная схема сброса по включению.

2.4 Схема подключения цифрового термометра

Для подключения цифрового термометра используется три порта ввода/вывод. На рисунке 2.4 приведена схема включения термометра.

Рисунок 2.4 – Схема включения термометра

Функциональная схема приведена на рисунке 2.5

Рисунок 2.5 – Функциональная схема DS1620.

2.5 Схема подключения ЖКИ

ЖКИ подключен к микроконтроллеру AT90S1200 с помощью 8-ми разрядной шиной.

Рисунок 2.6 – Схема подключения 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.

В соответствии с временной диаграммой в исходном состоянии сигнал Е = 0, сигнал R/W = 0, значение сигнала RS - произвольное, шина данных DBO...DB7 в состоянии высокого импеданса (НI). Такое состояние управляющих сигналов (E и R/W) должно поддерживаться все время в промежутках между операциями обмена с ЖКИ-модулем. Шина данных в эти моменты в принципе свободна, и может использоваться в мультиплексном режиме для каких-либо других целей, например, для сканирования матрицы клавиатуры. Естественно, необходимо позаботиться об исключении конфликтов на шине данных в момент совершения операций обмена с ЖКИ-модулем.

Последовательности действий, которые необходимо выполнять управляющей системе при совершении операций записи и чтения для 8-ми разрядной шины приведены соответственно в таблицах 1, 2. Для нормальной работы ЖКИ необходимо сформировать временные диаграммы приведенные на рисунках 2. 7 и 2.8

Таблица 1. Операции записи для 8-ми разрядной шины

Установить значение линии RSВывести значение байта данных на линии шины DB0...DB7Установить линию Е = 1Установить линию У = 0Установить линии шины DB0...DB7 = HI

Таблица 2. Операции чтения для 8-ми разрядной шины

Установить значение линии RSУстановить линию R/W = 1Установить линию Е = 1Считать значение байта данных с линий шины DB0...DB7Установить линию Е = 0Установить линию R/W = 0

Рисунок 2.7 – Временная диаграмма операции записи

Рисунок 2.8 – Временная диаграмма операции чтения

2.6 Схема стабилизатора напряжения

Стабилизатор напряжения построен на микросхеме фирмы LM7805. Напряжение стабилизации 5V. На рисунке 2.9 приведена схема включения стабилизатора.

Рисунок 2.9 – Схема включения стабилизатора.

Особенностью данного стабилизатора является большой разброс напряжений подаваемых на вход, простая схема включения, большие токи нагрузки.

3. Проектирование программного обеспечения микроконтроллера

3.1 Разработка алгоритма программы

Рисунок 3.1 – Алгоритм функционирования цифрового термометра.

3.2 Проектирование процедур управления периферийными устройствами

Разрабатываемое устройство выполняет следующие операции:

a. Запрос текущей температуры

b. Обработка полученной информации.

#define ENABLE_BIT_DEFINITIONS

#include <tiny2313.h>

#include "ctype.h"

#include "stdlib.h"

#define PrescalerTmr0 4 // timer0 counts clk/256

// OscFrq 7342800 osc frequency in Hz

// OscPeriod 1/OscFrq * 1000000000 = 136.1878 osc Period in ns

//Tmr0ClkPeriod = OscPeriod*256 = 34864.07 Timer0 Clk Period in ns

//Tmr0_Interval = 1000000 timer0 overflow interval in ns (1ms=1000000ns)

//Tmr0_Ticks = Tmr0_Interval/Tmr0ClkPeriod = 28,68 timer0 steps for 1 ms delay

#define Tmr0_Reload 256 - 29 // timer0 Reload value for 1 ms

#define TOIE0 0

//==CircularBuffer

#define CircBufLen 32

unsigned char CircBuf[CircBufLen];

unsigned char CircBufHead = 0;

unsigned char CircBufTail = 0;

//==GlobalVariables

unsigned int Var2 = 0;

//==Declare external functions

void DisplayInit(void); // Инициализация индикатора

void SendDataToDisplay(unsigned char Data, unsigned char Mode);

//==Declare internal functionsunsigned char CircBufGet(void);

void CircBufPut (unsigned char data);

//==VirtualTimerVariables

unsigned char Tmr0Flag = 0;

unsigned char TmrCnt[2];

unsigned char TmrPreLoad[2];

unsigned char TmrFlag[2]={0,0};

//0 - timer disabled

//0x01 - timer is started and counting, not reloadable

//0x81 - counting, reloadable

//0x02 - ready, stopped

//0x83 - ready, reloaded, counting

3.3 Проектирование процедуры инициализации аппаратуры микроконтроллера

Процедура инициализации производит настройку: портов ввода/вывода, периферийных аппаратных устройств, а так же внешних устройств которые требуют инициализации.

//== Port Initialisation ===============

void Init(void)

{

DDRD = 0xf0; //PD3-PD0 as input

PORTD = 0xff; //Turn ON PullUP for PortB pins

DDRB = 0xff; //Port B pins as output

PORTB = 0x00;

}

//== Virtual Timer Initialisation ==========

void InitTimers(void)

{

#asm("cli");

TCCR0B=PrescalerTmr0;

TIMSK |= (1 << TOIE0); //Enable Timer0 Interrupt

TCNT0=Tmr0_Reload;

TmrPreLoad[0]=250;

TmrCnt[0]=250;

TmrFlag[1]=0x81;

TmrPreLoad[1]=10;

#asm("sei");

}

//=================================

char TimeDelay_us(char x) //near 1us time delay

{

char i,j,k,n;

j=1;

for (i=0;i<x;i++)

{

k=j+1;

n=k-j;

}

return n;

}

//== Circular Buffer Write =====================

void CircBufPut (unsigned char data)

{

unsigned char tmphead;

tmphead = CircBufHead + 1;

if (tmphead>=CircBufLen)

{

tmphead=0;

}

CircBuf[tmphead] = data;

CircBufHead = tmphead;

}

//== Circular Buffer Read ==========

unsigned char CircBufGet(void)

{

unsigned char tmptail;

if (CircBufHead != CircBufTail)

{

tmptail=CircBufTail+1;

if (tmptail>=CircBufLen)

{

tmptail=0;

}

CircBufTail = tmptail;

return CircBuf[tmptail];

}

else

{

return 0;

}

3.4 Инициализация цифрового термометра DS1620

char DS1620Init(void)

{

char Presence;

DDRD |= 0x20;

PORTD &= ~0x20;

TimeDelay_us(200);

DDRB &= ~0x10;

PORTB |= 0x10;

TimeDelay_us(20);

Presence = PIND & 0x10;

TimeDelay_us(200);

DDRD |= 0x20;

PORTD |= 0x20;

TimeDelay_us(200);

return Presence;

}

void DS1620WriteBit(char Value)

{

#asm("cli");

DDRD |= 0x20; //output 5

PORTD &= ~0x20;

TimeDelay_us(5);

if(Value!=0) //if data bit = H => output 5

{

PORTD |= 0x20;

}

TimeDelay_us(70);

PORTD |= 0x20; //output 5

TimeDelay_us(5);

#asm("sei");

}

void DS1620WriteByte(char data)

{

char loop, CurrentBit;

for (loop = 0; loop < 8; loop++) // Loop to write each bit in the byte, LS-bit first

{

CurrentBit = data & 0x01;

DS1620WriteBit(CurrentBit);

data >>= 1; // shift the data byte for the next bit

}

char DS1620ReadBit(void)

{

char Value;

#asm("cli");

DDRD |= 0x20; //output 5

PORTD &= ~0x20;

TimeDelay_us(5);

DDRD &= ~0x20; //input

PORTD |= 0x20;

TimeDelay_us(10);

Value = PIND & 0x20; //read bit

TimeDelay_us(55);

DDRD |= 0x20; //output 5

PORTD |= 0x20;

TimeDelay_us(5);

#asm("sei");

return Value;

}

//==

char DS1620ReadByte(void)

{

char loop, result=0, CurrentBit;

for (loop = 0; loop < 8; loop++)

{

result >>= 1; // shift the result right to get it ready for the next bit

CurrentBit = DS1620ReadBit();

if (CurrentBit != 0) // if result is one, then set MS bit

{

result |= 0x80;

}

return result;

}

3.5 Инициализация и настройка ЖКИ

#include <tiny2313.h>

#define LCD_E PORTC_Bit4

#define LCD_RW PORTC_Bit5

#define LCD_RS PORTC_Bit6

#define LCD_DATA PORTC

#define LCD_PIN PINC

#define LCD_DDR DDRC

#define E PORTD.2

#define WR PORTD.1

#define RS PORTD.0

#define LCD_DATA PORTD

#define LCD_PIN PIND

#define LCD_DDR DDRD

#define CLRBIT(ADDR, BIT) (ADDR |= (1<<BIT))

#define SETBIT(ADDR, BIT) (ADDR &= ~(1<<BIT))

char ini_cmd[]={0x03,0x03,0x03,0x02,0x02,0x0d,0x00,0x0d,0x00,0x01,0x00,0x06};

//==================================

void Delay(int i) // программная задержка

{

while(--i>0x00);

}

//===============================

void SendDataToDisplay(unsigned char Data, unsigned char Mode)

{

//PORTB - 8bit Data

/*PORTD - PD0 - RS

PD1 - RW

PD2 - E */

CLRBIT(PORTD,E);

if (Mode)

SETBIT(PORTD,RS);

else

CLRBIT(PORTD,RS);

PORTB = Data;

CLRBIT(PORTD,WR);

SETBIT(PORTD,E);

Delay(4);

CLRBIT(PORTD,E);

}

//========================

void DisplayInit(void)

{

Delay(30);

SendDataToDisplay(0x30,1); //режим работы дисплея – ширина шины данных 8 бит

Delay(5);

SendDataToDisplay(0x30,1);

Delay(1);

SendDataToDisplay(0x30,1);

SendDataToDisplay(0x38,1); // шина данных 8 бит

//размер развертки 2 строки

//размер матр. Символов – 5х10

SendDataToDisplay(0x08,1); //выкл. Наличие изображения

SendDataToDisplay(1,1); //очистка экрана

SendDataToDisplay(0x6,1); //счетчик адреса настроить на увеличение

SendDataToDisplay(0xC,1); //вкл. изображение

}

unsigned char ReadDatafromDisplay(unsigned char Mode)

{

unsigned char a;

CLRBIT(PORTD, E);

if (Mode)

SETBIT(PORTD,RS);

else

CLRBIT(PORTD,RS);

DDRB &= 0x00; //установка порта на чтение

PORTB |= 0xFF;

Delay(4);

a = PORTB;

CLRBIT(PORTD,E);

return a;

}

3.6 Проектирование процедуры Main()

Процедура Main(), является основной исполняемой процедурой из которой начинается выполнение программы. Поэтому все действии нужно выполнять в этой процедуре.

В начале процедуры необходимо разместить вызовы процедур инициализации.

Опрос термометра производим постоянно в бесконечном цикле.

В остальное время отображение температуры на ЖК-индикаторе.

//== Main Procedure

void main(void)

{

int Cels1;

char Cels,Ready;

// unsigned int x;

Init();

InitTimers();

DisplayInit(); // lcd.c is needed!

while (1)

{

//--Virtual timer0 is used for LCD display--

if ((TmrFlag[0] & 0x02) != 0)

{

TmrFlag[0] &= ~(0x02);

{

unsigned char data;

data=CircBufGet();

while (data != 0)

{

SendDataToDisplay(data,0); // lcd.c is needed!

data=CircBufGet();