Метеостанция с микроконтроллером Atmega328P-PU: 5 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

Недавно я прошел бесплатный онлайн-курс с edx (основанный Гарвардским университетом и Массачусетским технологическим институтом в 2012 году, edX - это центр онлайн-обучения и поставщик MOOC, предлагающий учащимся во всем мире высококачественные курсы от лучших университетов и учреждений мира) под названием: Метеорология на заднем дворе: наука о погоде, и она была очень информативной, и я рекомендую ее всем, кто интересуется любительской метеорологией, на первой или второй лекции профессор Джон Эдвард Хут - инструктор - рекомендовал купить метеостанцию, которая могла бы измерять высота над географическим положением и атмосферное давление, я подумал, что вместо того, чтобы покупать барометр или метеостанцию, лучше всего было сделать его с самыми дешевыми компонентами, доступными вокруг меня и в моем ящике для мусора, у меня был поиск в Интернете, и я нашел несколько проектов, некоторые на сайте инструкций, моя проблема заключалась в использовании голого микроконтроллера, а не Arduino или Raspberry pi, которые были и стоят дороже, цена AtmegaP-PU, Arduino Uno и Reaspberry Pi zero - самые дешевые Pi - стоят 4, 12 и 21 доллар, поэтому AtmegaP-PU - самый дешевый. Датчики, которые я использовал в этом проекте, это DHT22 (цифровой датчик измерения температуры и влажности), который стоит почти 8 долларов - это более точный, чем датчик DHT11, также я использовал датчик температуры и барометрического давления BMP180, датчик высоты, который стоит 6 долларов. и я использовал зеленую подсветку модуля ЖК-дисплея Nokia 5110 с адаптером для печатной платы для Arduino, который стоит всего 5 долларов, поэтому с бюджетом в 23 доллара и некоторыми проводами и другими деталями из моего мусорного ящика я мог бы сделать эту фантастическую метеостанцию, которая Я объясню вам в следующих параграфах.

Шаг 1: ШАГ 1: КОНСТРУКЦИЯ И ЦЕПНАЯ СХЕМА

Поскольку моей целью было измерение температуры, относительной влажности, барометрического давления и высоты, поэтому я должен использовать датчики DHT22 и BMP180, я использую DHT22 для измерения температуры и относительной влажности и BMP180 для измерения атмосферного давления и высоты, хотя BMP180 также может измерять температуру, но температура, измеренная DHT22, более точна, чем датчик BMP180. и Nokia 5110 для отображения измеренных значений и, как я объяснил во введении, Atmega328P-PU в качестве микроконтроллера, вы можете увидеть дизайн системы и принципиальную схему на рисунке выше.

Шаг 2: ШАГ 2: Необходимые инструменты

Необходимые инструменты показаны на рисунках выше, а именно:

1- Механические инструменты:

1-1- ручная пила

1-2- малая дрель

1-3- резак

Инструмент для зачистки 1-4 проводов

1-5-отвертка

1-6-паяльник

2-Электронные инструменты:

2-1-мультиметр

2-2-источник питания, см. Мои инструкции по созданию маленького блока:

2-3-х макетная доска

2-4-Arduino Uno

Шаг 3: Шаг 3: Необходимые компоненты и материалы

1-Механический материал:

1-1-casing в этом проекте я использовал показанный выше корпус, который я сделал для своих предыдущих проектов (см.

2-Электронные компоненты:

2-1-ATMEGA328P-PU:

2-2- Графический ЖК-дисплей 84x48 - Nokia 5110:

2-3- 16 МГц Кристалл + конденсаторы 20 пФ:

2-4- Датчик барометрического давления, температуры и высоты BMP180:

2-5- Цифровой датчик температуры и влажности DHT22 / AM2302:

2-6- Перемычка:

2-7- Перезаряжаемая батарея на 9 В:

2-8-LM317 линейный регулятор с переменным выходным напряжением:

Шаг 4: Шаг 4: Программирование ATMEGA328P-PU

Во-первых, должен быть написан эскиз Arduino, я использовал его на разных сайтах и модифицировал его своим проектом, поэтому вы можете загрузить его, если хотите его использовать, для соответствующих библиотек вы можете использовать соответствующие сайты, особенно github.com, адреса некоторых библиотек следующие:

Nokia 5110:

BMP180:

Во-вторых, указанная выше программа должна быть загружена в ATMEGA328P-PU, если этот микроконтроллер куплен с загрузчиком, нет необходимости загружать в него программу загрузчика, но если микроконтроллер ATMEGAP-PU не загружен с загрузчиком, мы должны сделайте это в свое время, существует множество инструкций, которые можно использовать для такой процедуры, вы также можете использовать сайт Arduino: https://www.arduino.cc/en/Tutorial/ArduinoToBreadb… и такие инструкции, как: https:// www.instructables.com / id / burn-atmega328…

В-третьих, после того, как вы закончили загрузку загрузчика в ATMEGA328P-PU, вы должны начать загрузку основного скетча в микроконтроллер, метод написан на сайте Arduino, как упоминалось выше, вы должны использовать кристалл 16 МГц, как показано в нем. сайт, моя схема показана выше.

Шаг 5: Шаг 5: Создание проекта

Чтобы создать проект, вам необходимо протестировать схему на макете, поэтому используйте макетную плату и перемычки, как показано на рисунке, и протестируйте проект, чтобы увидеть дисплей, если вы видите то, что хотите измерить на NOKIA 5110. дисплея, то самое время выполнить остальную часть процедуры создания метеостанции, если нет, вам нужно выяснить, проблема в программном или аппаратном обеспечении, обычно это связано с плохим или неправильным подключением перемычек. следуйте принципиальной схеме как можно точнее.

Следующим шагом является создание проекта, поэтому для постоянного подключения микроконтроллера вы должны использовать гнездо IC и припаять его к небольшому куску перфорации. плата и две части гнездового контактного разъема, как показано на фотографиях выше, из-за большого количества контактов разъема IC, которые имеют размер 28, и конца контактного разъема, который имеет размер 14 + 14, поэтому вам нужно припаять 56 припоев, и вы должны проверить все эти припои точки для правильного подключения и отсутствия подключения соседних точек, прежде чем убедиться в правильном функционировании этой части, не приступайте к ее использованию для вставки микроконтроллера. если все пойдет хорошо, теперь продолжайте подключать следующие части.

Еще одна важная вещь, которую следует учитывать, - это тот факт, что для работы компонентов требуется 5 В, но для подсветки дисплея NOKIA 5110 требуется 3,3 В, если вы используете 5 В для подсветки, это может плохо повлиять на срок службы дисплея, поэтому я использовал два линейных регулятора LM317 с переменным выходным напряжением, и я настроил один на выход 5 В, а другой - на выход 3,3 В, на самом деле я сам сделал один с выходом 5 В и купил другой с выходом 3,3 В. Пришло время закрепить компоненты в корпусе, вы можете видеть фотографии, датчик DHT22 должен быть закреплен таким образом, чтобы его входная поверхность была вне корпуса, чтобы определять температуру и относительную влажность, но барометрическое давление BMP180, Датчик температуры и высоты может находиться внутри корпуса, но в корпусе необходимо просверлить достаточно отверстий, чтобы он контактировал с наружным воздухом, как вы могли видеть на фотографиях выше. Еще один важный момент - небольшая производительность. плату, которую вы можете видеть на фотографиях, и сделайте два ряда гнездовых контактов, один для заземления или отрицательного соединения, а другой для положительного вывода 5 В.

Пришло время разводить узлы и агрегаты, соединить все провода согласно принципиальной схеме и убедиться, что ничего не упущено, иначе возникнут проблемы с конечным результатом.