Часы - Тахометр - Термометр - Вольтметр на базе МК ATmega16 и графического дисплея LCM12864

Хочу поделиться схемой прибора, включающего в себя функции:

• индикации текущего времени
• измерения температуры двигателя и окружающего воздуха 
• измерения напряжения бортовой сети (со шкалой) 7 - 16В
• измерения частоты вращения коленчатого вала двигателя (со шкалой) 900 - 8000 об/мин
• позже была добавлена функция измерения уровня топлива 0 - 70 литров

Проект разрабатывался как дополнительное измерительное оборудование на мокик китайского производства, но может быть установлен так же и в автомобиль в качестве бортового "миникомпьютера", особенно если использовать дисплей с синей подсветкой, как на фотографии ниже - выглядит очень красиво. Так же устройство имеет дополнительные функции, такие как

• автоматическая смена яркости подсветки дисплея в зависимости от внешнего освещения

звуковые и визуальные: 

• индикация включенных указателей поворота
• предупреждение о низком уровне заряда аккумулятора 
• предупреждение о перегреве двигателя 

настройки:

• программная калибровка вольтметра
• установка порога предупреждения о перегреве двигателя (80 - 125°C)
• установка порога предупреждения о низком уровне заряда аккумулятора (10.0 - 12.5В)
• возможность поменять показания датчиков температуры местами, т. к. используются два DS18B20 на шине 1-wire
• установка значения "импульс/оборот" для тахометра (1 - 6)
• в прошивке с измерением уровня топлива - калибровка ДУТ

Схема построена на базе микроконтроллера ATmega16(A), вывод информации осуществляется на графический дисплей LCM12864C. Можно использовать любые, разрешением 128х64 точек с контроллером KS0108/KS0107 и совместимые с ними, но при этом особое внимание следует уделить расположению выводов, так как у разных производителей оно различается.

Датчики температуры и м/с часов реального времени подключены к МК по стандартным схемам. На входы АЦП ADC0 и ADC1 поступают напряжения с делителя R1-R2 для измерения напряжения бортовой сети, и с R17-R7 для измерения уровня освещенности. Подстроечником RV1 устанавливается контраст LCD. Управление яркостью подсветки осуществляется с помощью ШИМ через транзистор Q1 - яркость имеет 2 уровня (100 и приблизительно 60%). На транзисторе Q2 собран усилитель звука. PD5 микроконтроллера через делитель R9-R6 подключается к среднему выводу переключателя указателей поворотов. Наглядно это показано на схеме мопедов китайского производства, находящейся в прикрепленном архиве. Там же показана точка подключения входа сигнала с датчика вращения коленвала. Для обработки этого сигнала применен триггер Шмитта (CD4093). Питание элементов схемы осуществляется через линейный стабилизатор напряжения 7805 (U5). Предусмотрена защита от переполюсовки на диоде Шоттки D2.

Печатная плата двухсторонняя и разведена под комплектующие в SMD исполнении. Микросхема CD4093 в DIP корпусе, впаяна поверхностным монтажом, так как не было в наличии этих м/с в SMD. Файл платы с подписанными компонентами прилагается.

Для удобства прошивки микроконтроллера в корпусе TQFP-44 предусмотрен разъем ISP для внутрисхемного программирования. Фьюзы выставляются на работу МК от внешнего кварцевого резонатора:

Дисплей и плата помещены в подходящий корпус:

Управление осуществляется всего двумя кнопками, они располагаются на отдельной небольшой плате.
В основном режиме кнопкой HR/SEL устанавливаются часы, кнопкой MIN/+/OK - минуты. Чтобы попасть в меню настроек, нужно включить устройство с зажатой кнопкой HR/SEL:

Той же кнопкой выбираем нужный пункт. Калибровка вольтметра. Здесь производится программная калибровка показания вольтметра. Мультиметром измеряем напряжение питания устройства и выставляем кнопкой MIN/+/OK точно такое же. Двигатель перегрет. Устанавливается порог температуры предупреждения о перегреве двигателя. Аккумулятор разряжен. Устанавливается напряжение, ниже которого устройство будет сообщать о разряде аккумулятора. Поменять показания датчиков температуры местами на дисплее удобно, если они вследствие порядка своих серийных номеров оказались расположены наоборот. Просто в этом пункте жмём MIN/+/OK - показания датчиков сразу же меняются местами. Импульс/оборот. Устанавливается количество импульсов за один оборот коленвала двигателя. Все установленные настройки, за исключением смены датчиков, сохраняются при нажатии кнопки MIN/+/OK в выбранном пункте "Сохранить и выйти", после чего появляется основной экран.

Во время эксплуатации, при переходе температуры дв. и/или напряжения акк. через установленные пороги, начинает мерцать соответствующий параметр на дисплее и 1 раз в 2 секунды раздаётся звуковое предупреждение. При включении указателей поворота, в такт с работой прерывателя, слева от часов мигают стрелки, и раздается звуковой сигнал. Если функция индикации указателей поворота не нужна, то можно выбросить из схемы D1 и R6, R9 нужно подключить к VCC. Также при отсутствии необходимости в автоматической смене яркости подсветки LCD, нужно исключить из схемы R17 и R7, а вывод PA1 микроконтроллера (BR_SENS) нужно подтянуть через резистор 10 -15кОм к VCC, если нужен максимальный уровень яркости, или к GND, если требуется пониженная яркость. Датчик температуры двигателя подключается к устройству с помощью экранированного кабеля.

В прикрепленном архиве находятся прошивка и фьюзы для микроконтроллера, проект Proteus, печатная плата в формате Sprint Layout, схема подключения входа сигналов поворотников и тахометра, схема устройства.

25.02.2015 Добавлена прошивка 12864_600-8000rpm.hex с измерением частоты вращения коленвала от 600 об/мин.

28.02.2015 Добавлена прошивка 12864_600-8000rpm+.hex . Поправлена библиотека дисплея, что позволило расширить список используемых дисплеев с контроллером KS0108/KS0107 от разных производителей.

11.04.2015 В статью добавлен архив "+измерение остатка топлива.rar" со схемой и прошивками для устройства с новой функцией - измерения уровня топлива.

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• LCD
• Термометр
• Тахометр
• Вольтметр
• Часы
• DS18B20
• Sprint-Layout
• Proteus
• AVR
• Микроконтроллер