Необычный термометр на ATtiny13 и DS18B20

В интернете "гуляет" большое количество схем термометров различной сложности: от самых простеньких, которые только и могут измерять температуру, до "продвинутых" систем, способных не только измерять температуру, но и управлять различными нагрузками. В этой статье пойдет речь об очень простеньком термометре. Меня натолкнуло на создание такого девайса недавно опубликованная на сайте статья с названием RGB индикатор. Прочитав эту статью тоже захотел собрать что-нибудь из категории "светящихся бесполезных красивых сувениров". В итоге и получилось то, что описано ниже.

В качестве сердца устройства выступает микроконтроллер ATtiny13. Был выбран именно этот микроконтроллер, так как  в данном случае размеры платы очень критичны. Датчик для измерения температуры - DB18B20. Он использует исключительно 1-Wire протокол – при этом формируется соединение, которое осуществляет коммуникацию на шине, используя всего один управляющий сигнал. Таким образом, у микроконтроллера осталось целых 4 свободных вывода (четыре, потому что вывод reset я не рискнул использовать). К трем из них подключаются светодиоды. Четвертый планировалось использовать как вход, для измерения уровня освещенности (посредством фоторезистора), но для этого не хватило памяти (сказывается плохая оптимизация в mikroPascal). В итоге (по той же причине нехватки памяти, в начале хотел реализовать что то вроде софтверного PWM) устройство в зависимости от температуры светится синим, зеленым или красным светом.

На рисунке ниже представлена схема прибора:

Как видите, проще было уже просто некуда. Хотя, можно было бы убрать резисторы R1 - R3, но тогда потребляемый ток сильно возрастет. Резистор R4 убирать нельзя, тогда датчик температуры будет работать некорректно (скорее всего вообще работать не будет).

Что касается платы, то она, на мой взгляд, получилась легкой. Да, все детали в smd исполнении (за исключением DS18B20), но разводка дорожек действительно не сложная. Плата выполнена в виде круга диаметром 20 мм (именно такой диаметр у батареек типа CR2032) из двухстороннего фольгированного текстолита.

Батарейка находится на обратной стороне платы и прижимается к ней металлической (жестяной) скобой.

Теперь можно перейти к программе. Как уже упоминалось выше, программа написана в среде mikroPascal. Ниже приведен ее (программы) исходный код.

program TLED;

var rez: integer;
    count: byte;

procedure OneWireRead(); iv IVT_ADDR_TIM0_OVF; ics ICS_AUTO;                    //Прерывание по переполнению T0. При конфигурации TCCR0B.CS02:=1; вызывается более 70-ти раз
var rec: array [0..1] of byte;                                                  //в секунду, а точнее 73. Для интревала ~3с нужно 197 раз перепонить таймер (вообще то больше, но иначе в число 255 не уложимся).
begin
     TCCR0B.CS02:=0;
     if count=197 then begin                                                    //
          ow_reset(PORTB, 4);                                                   //Этим действие мы "сбрасываем" шину, далее инициализируем датчик.
          ow_write(PORTB, 4, 0xCC);                                             //
          ow_write(PORTB, 4, 0x44);                                             //
          delay_us(120);                                                        //Ждем, пока он "проработает" команду и даем ему задачу - преобразовать температуру.
          ow_reset(PORTB, 4);                                                   //
          ow_write(PORTB, 4, 0xCC);                                             //
          ow_write(PORTB, 4, 0xBE);                                             //
     end else if count=255 then begin                                           //Далее ждем еще 1с и считываем данные (в датчике они хранятся в 2-х регистрах, вот оба и считываем).
         rec[0]:=ow_read(PORTB, 4);                                             //
         rec[1]:=ow_read(PORTB, 4);                                             //
         rez:=((rec[1] shl 8)+rec[0]) shr 4;                                    //Приводим к нормальному виду и проверяем на предмет отрицательного значения температуры.
         if rez>1000 then rez:=-(4096 -rez );                                   //
         count:=0;                                                              //
     end;

     if rez > 25 then PORTB:=0x06;
     if (rez > 20) and (rez < 25) then PORTB:=0x05;
     if rez < 20 then PORTB:=0x03;
     TCCR0B.CS02:=1;

     inc(count);
end;

procedure ConfigReg;
begin
     TCCR0B.CS02:=1;                                                            //Задаем предделитель 256, разрешаем прерывания по таймеру T0 (по переполнению).
     TIMSK0.TOIE0:=1;                                                           //
     SREG_I_bit:=1;                                                             //
     DDB4_bit:=0;                                                               //
     DDRB:=0x07;                                                                //
     PORTB:=0x07;
end;
                                                                                //
begin                                                                           //
     ConfigReg;
     While TRUE do begin
     end;                                                                       //
end.

Программа тоже не сложная. Отчасти это обусловлено маленькой памятью микроконтроллера ATtiny13, отчасти тем, что компилятор mikroPascal достаточно прожорлив. Кстати, при компилировании заметил интересную особенность: если включен уровень оптимизации "5", то свободных байт памяти остается 54, если же уровень оптимизации "0" - 62. Где тут оптимизация - не понятно :)

Что касается fuse битов, то их нужно выставить в соответсвии со скрином:

Коротко о работе программы:

1. ​Настраиваем регистры прерываний.
2. Настраиваем порт микроконтроллера.
3. Далее просто крутимся в бесконечном цикле, который пуст.
4. При переполнении таймера T0 прыгаем в прерывание и выполняем процедуру.
5. Как только насчитаем 197 переполнений, "попросим" датчик преобразовать для нас значение температуры.
6. Еще считаем переполнения, если их 255, то считываем данные, которые нам дает датчик и сбрасываем количество переполнений.
7. ​Начинаем с п.3

​В устройстве и деталей то нет, чтобы что то заменять, но все же: микроконтроллер заменить можно ATtiny13A, резисторы R1 - R3 можно взять с номиналом меньше 560 Ом (но следите за током!), датчик тоже заменить нельзя. 

Ну и то что должно получиться:

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• AVR
• mikroPascal
• Светодиод
• Proteus
• Термометр
• Микроконтроллер
• DS18B20