Термометр на основе микроконтроллера AVR с передачей данных на ПК
Рассмотрение методики автоматизации сбора данных. Изучение этапов разработки измерительного прибора на основе USB интерфейса с реализацией программного обеспечения для компьютера. Описание алгоритма работы управляющей программы микроконтроллера.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 06.05.2018 |
| Размер файла | 143,4 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.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Сыктывкарский государственный университет имени Питирима Сорокина
ТЕРМОМЕТР НА ОСНОВЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА AVR С ПЕРЕДАЧЕЙ ДАННЫХ НА ПК
Блинов З.Н., Устюгов В.А. Магистрант,
Кандидат физико-математических наук
Аннотация
В статье рассмотрена методика автоматизации сбора данных. Представлены этапы разработки измерительного прибора на основе USB интерфейса, включая реализацию программного обеспечения для компьютера. Описанное измерительное устройство можно применять для проведения физических исследований.
Ключевые слова: автоматизация эксперимента, сопряжение измерительных приборов с ПК, разработка программного интерфейса.
Annotation
Blinov Z.N., Ustyugov V.A.
AVR MICROCONTROLLER BASED THERMOMETER WITH DATA REPORTING TO PC
This paper discusses methods for automating data capturing. Designing phases of measurement device based on USB interface including development of computer software are shown. The measurement device is intended to be useful for physical research.
Keywords: automation, metering equipment, microcontrollers.
Основная часть
Техническое оснащение современных лабораторий, объектов промышленности и сельского хозяйства позволяют автоматизировать многие технологические процессы. Важную роль в автоматизации играет сбор данных о состоянии объектов регулирования, получаемых от различных датчиков, измерительных приборов и т.д. Целью настоящей работы является создание измерительного устройства (термометра), сопряженного с компьютером.
Роль центрального процессорного устройства в описываемом приборе выполняет восьмибитный микроконтроллер AT90USB162 [2], имеющий аппаратный интерфейс USB, а также 16 килобайт Flash-памяти. Для регистрации температуры среды используется цифровой термометр фирмы Maxim DS18B20 [1], осуществляющим преобразование сигнала, пропорционального температуре в цифровой код, благодаря чему не требуется применение дополнительных аналого-цифровых преобразователей. Измерительный прибор оснащен жидкокристаллический дисплеем, необходимым для контроля правильности передачи данных на персональный компьютер, а также обеспечения автономности устройства. Принципиальная схема USB-термометра представлена на Рис. 1.
Рис. 1 Принципиальная схема USB термометра
Измерительный прибор при подключении к персональному компьютеру определяется как устройство класса USB HID. Чтобы обеспечить требуемые для USB электрические характеристики, выводы интерфейса USB (D+ и D-) должны получать питание в диапазоне от 3,0В до 3,6В. При этом микроконтроллер AT90USB162 может питаться от напряжения до 5,5В благодаря наличию встроенного внутреннего регулятора напряжения на 3,3В. Резисторы, включаемые последовательно в цепи сигналов D+ и D-, должны иметь номинал 22 Ом. Проводники на печатной плате от разъема USB до ножек USB микроконтроллера должны быть максимально короткими, и подчиняться правилам разводки дифференциальных сигналов. Для правильной работы внешний фильтрующий конденсатор Ucap должен иметь емкость 1 мкФ.
Программное обеспечение термометра.
Реализация передачи данных между USB-термометром и персональным компьютером с точки зрения программной части представлена на Рис. 2.
Рис. 2 Блок-схема реализации USB устройства
программа микроконтроллер автоматизация измерительный
В микроконтроллер записано программное обеспечение, в котором реализованы основная программа и стек USB. Алгоритм работы управляющей программы микроконтроллера включает следующие этапы:
1. Подключение библиотек для работы с температурным датчиком, дисплеем аппаратным модулем USB.
2. Конфигурация параметров USB интерфейса.
3. Инициализация жидкокристаллического дисплея и вывод названия устройства.
4. Инициализация температурного датчика.
5. Инициализация устройства класса USB HID и конфигурация USB стека.
6. Считывание с цифрового термометра двух байт, содержащих значение температуры и формирование пакета данных для передачи.
7. Формирование репортов передачи и приема данных. Пересылка репортов между персональным компьютером и термометром.
Стек USB реализован с использованием свободного набора библиотек LUFA.
Программное обеспечение компьютера
Программное обеспечение ПК разработано на основе кроссплатформенной библиотеки HID API с открытым исходным кодом. Проект приложения разработан в IDE QT Creator [3].
Программное обеспечение выполняет две функции: обнаружение термометра на шине USB и вывод результатов измерения. Обнаружение устройства на шине происходит по следующему алгоритму. Любое USB устройство обладает уникальными идентификационными данными: код разработчика VID и код продукта PID. При нажатии кнопки «Подключение» начинается поиск HID устройств и сравнение их идентификационных данных с требуемыми.
При считывании температуры микроконтроллер как ведущее устройство формирует специальные сигналы управления цифровым термометром, а именно с помощью определенной последовательности команд инициализирует датчик, считывает два байта данных и конвертирует измеренную температуру в необходимый для передачи на ПК формат.
Таким образом, вывод результата измерения на монитор персонального компьютера происходит согласно следующему алгоритму:
1. проверка присутствия устройства на шине USB;
2. формирование пакетов передачи данных в USB устройстве;
3. проверка готовности хоста к приему данных;
4. в случае готовности хоста происходит считывание информации и вывод результата измерения на монитор компьютера посредством программного обеспечения взаимодействия с USB термометром.
Литература
1. Чернов, Г. Датчик DS18B20. Днепропетровск. 2009. 32 с.
2. Atmel Corporation, AT90USB82/162 Complete. San Jose. 2010. 307 c.
3. Бланшет, Ж., Саммерфилд, М. Qt 4: программирование GUI на C++. М.: Издательский дом «КУДИЦ-Пресс», 2008. 718 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
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.
курсовая работа [35,8 K], добавлен 08.04.2010Описание 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 24.09.2010Разработка структурной схемы и обобщенного алгоритма работы прибора. Оценка максимальной погрешности линейного датчика давления и нормирующего усилителя. Разработка элементов принципиальной электрической схемы микропроцессорной системы сбора данных.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 08.02.2015Принцип действия устройства сбора информации на базе микроконтроллера МК51: индикация, "рабочий режим" и передача данных персонального компьютера. Алгоритм начального опроса датчиков. Электрическая принципиальная схема устройства, текст программы.
курсовая работа [102,5 K], добавлен 21.10.2012Создание 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 24.11.2013Разработка встраиваемого в электронную аппаратуру микроконтроллера с целью обеспечения ввода данных с клавиатуры и отображения результатов обработки на индикации. Описание активного элемента (системная шина ISA). Программное обеспечение микроконтроллера.
курсовая работа [848,9 K], добавлен 05.02.2016Изучение 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 23.12.2012Проектирование программного обеспечения для создания баз данных о работах студентов университета при помощи языка Visual Basic. Разработка интерфейса пользователя. Руководство для системного программиста. Краткое описание алгоритма работы с программой.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 19.03.2010Описание программного продукта, решающего задачу по автоматизации сбора данных, связанных с деятельностью кружка по программированию. Изучение и совершенствование навыков программирования на различных языках среди студентов и школьников старших классов.
дипломная работа [418,3 K], добавлен 10.07.2017Проектирование программного модуля: сбор исходных материалов; описание входных и выходных данных; выбор программного обеспечения. Описание типов данных и реализация интерфейса программы. Тестирование программного модуля и разработка справочной системы.
курсовая работа [81,7 K], добавлен 18.08.2014Применение программного обеспечения для разработки игры "Быки и коровы". Описание алгоритма и интерфейса пользователя программы. Назначение и область применения и описание возможностей программы. Рассмотрение списка сообщений об ошибках программы.
курсовая работа [799,2 K], добавлен 26.04.2021Разработка устройства управления двухконфорочной электроплитой на базе микроконтроллера, описание функциональных действий. Структурная схема аппаратной части. Проектирование программного обеспечения. Описание алгоритма работы системы и программы.
курсовая работа [709,3 K], добавлен 22.12.2010Этапы разработки технического задания. Спецификация программного обеспечения при структурном подходе. Дерево диаграмм, базовые понятия сетевой модели данных. Разработка пользовательского интерфейса. Разработка сценария диалога на основе экранных форм.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 24.06.2012Разработка алгоритма работы устройства, описание выбора элементной базы и работы принципиальной схемы. Текст программы, инициализация указателя стека, структура системы и ресурсов микроконтроллера. Запись кодов при программировании данного устройства.
контрольная работа [18,4 K], добавлен 24.12.2010Расчет издержек предприятия на разработку программного продукта и экономической эффективности от его внедрения. Топология физических связей и структуризация сети. Характеристика программного обеспечения. Средства автоматизации, описание алгоритма задачи.
дипломная работа [867,6 K], добавлен 05.11.2015Принципы автоматизации делопроизводства. Общие понятия документооборота. Проектирование программного обеспечения. Стадии и этапы создания информационных систем, средства их разработки. Анализ алгоритмов работы с базой данных, разработка интерфейса.
дипломная работа [3,4 M], добавлен 07.11.2015Разработка принципиальной схемы, выбор управляющего микроконтроллера. Общий алгоритм работы программы. Блок анализа и реализации команд, принятых от персонального компьютера. Описание используемых интерфейсов. Формат данных RS-232C, листинг программы.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 26.12.2012Создание программы в среде LabVIEW 7.1 для аудиометра – прибора для исследования чувствительности слуха. Определение входных и выходных данных системы, алгоритма обработки данных. Схемы и диаграммы, необходимые для разработки программного продукта.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 03.04.2012Понятие и специфика автоматизированных систем. Описание методики разработки программы для автоматизации. Ее тестирование и отладка. Внедрение АС в работу предприятия. Расчет экономического эффекта от разработки и реализации программного продукта.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 23.06.2015
