Используйте микроконтроллер picaxe для считывания и отображения температуры

Используйте микроконтроллер picaxe для считывания и отображения температуры
Используйте микроконтроллер picaxe для считывания и отображения температуры
Anonim

Используйте микроконтроллер PICAXE для считывания и отображения температуры

08M2 - самый маленький член семейства микроконтроллеров PICAXE; он недорогой, универсальный и легко программируется с использованием бесплатного программного обеспечения.

Рекомендуемый уровень

Промежуточное - предварительное знание PICAXE.

Цели проекта

  • Соберите простую схему, используя микроконтроллер 08M2 (μC), датчик температуры LM34DZ и несколько других компонентов на паяльной панели.
  • Запрограммируйте μC для считывания температуры с LM34DZ и отобразите ее на экране вашего персонального компьютера.

Знания, навыки, способности и инструменты

Чтобы успешно завершить этот проект, вам нужно будет выполнить все следующие действия:

  • Прочтите простую схему.
  • Используйте беспаечный макет.
  • Прочитайте значения на резисторах и конденсаторах.
  • Используйте цифровой мультиметр (DMM).
  • Используйте режущий инструмент и стриппер.
  • Используйте паяльник с низкой потребляемой мощностью (дополнительно).

Кроме того, вы должны понимать разницу между «ногами» и «штырем» на языке PICAXE. Интегральная схема 08М2 (IC) или «чип» имеет восемь металлических проводов; Есть четыре на левой стороне и четыре на правой стороне. В мире PICAXE эти металлические выводы называются «ногами», а не «штифтами». Ноги пронумерованы от одной до восьми, а одна нога ближе к маленькой депрессии или точке в верхнем левом углу корпуса IC. С одной ноги они подсчитываются против часовой стрелки вокруг тела чипа. Таким образом, ноги с одной по четыре находятся с левой стороны, а ноги с пятого по восьмое находятся справа; ноги один и восемь противоположны друг другу.

«Штыри» - это обозначения, используемые в программном обеспечении PICAXE для определения функциональных местоположений входов и выходов μC. Выводы идентифицируются с использованием комбинации букв и цифр. К счастью, для этого проекта вам не нужно много знать о контактах и множестве функций, которые они могут выполнять. Просто взгляните на рисунок ниже; он показывает 08M2 с ногами и штырьками, правильно обозначенными. Из этого чертежа и предыдущего объяснения вы сможете определить, сколько входов / выходов (IO) доступно на 08M2. Можете ли вы сказать «" src = "// www.allaboutcircuits.com/uploads/articles/Legs_vs._Pins.png" />

Сборка цепи

Электронные схемы более четко объясняются схематическим рисунком, как показано ниже. Как видите, компонентов очень мало. Дополнительная информация о деталях приведена в списке деталей. Для облегчения сборки схемы также предоставляется фотография завершенного макета. Сравните схематический чертеж, список деталей и фотографию для более полного понимания конфигурации схемы.

Image
Image
Image
Image
Image
Image

Рекомендуемый порядок сборки следующий.

  1. Сначала сориентируйте паяльную макет, как показано на фотографии. Рельсы заземления обозначены синей линией, а рельсы + V обозначены красной линией. На самом верху макета должна быть синяя наземная рейка и красный рельс + на самом дне.
  2. Затем поместите U1 и U2 на макет, как показано на фотографии; обязательно сориентируйте оба компонента точно так, как показано на рисунке. Нога 1 из U1 идентифицируется на фотографии белой точкой, что соответствует маленькой точке на корпусе ИС. U2 должен быть ориентирован плоской стороной своего тела к нижней части макета, который ставит штифт один слева, выталкивает два в центре, а третий - справа. Установите U1 и U2 так, чтобы металлические выводы были вставлены около ¼ дюйма в макет.
  3. Добавьте резисторы и конденсатор. Обратите внимание, что с этими компонентами нет полярности, поэтому они могут быть размещены в любом направлении. Вставьте провода около ¼ дюйма в макет.
  4. Теперь добавьте красный, черный и желтый провода, которые не выходят из макета. Каждый провод должен иметь изоляцию, разделенную на ¼ дюйма, и нарезанные концы вставлены в макет.
  5. Вырежьте три куска провода длиной около трех дюймов и разделите ¼ "изоляции на всех концах. Это менее запутанно, если вы можете использовать те же цветные провода, что и на фотографии, но не обязательно. Припой (предпочтительный) или обжимной конец каждого провода на одном из клемм на нижней части гнезда J1. На фотографии белый провод прикреплен к верхнему штырьку (штырь 1) на гнезде. Черный провод прикреплен к центральному выступу (штифт 2) на гнезде. Синий провод прикреплен к нижнему штырю (контакт 3) на гнезде. Независимо от цвета используемого провода, убедитесь, что каждый штырь на гнезде подключен к макету точно в месте показан на фотографии.
  6. Наконец, вырежьте один дополнительный кусок красного провода и один кусок черной проволоки и разделите концы. Эти два провода используются для подключения макета к источнику питания. Источником питания может быть любой регулируемый, отфильтрованный источник питания, составляющий приблизительно 5 В постоянного тока, но не должен превышать 5, 5 В постоянного тока. Все, что выше этого, имеет хорошие шансы повредить PICAXE μC. Три батареи AA, подключенные последовательно, будут работать, как и «стеновые бородавки» с регулируемым выходом 5 В постоянного тока. + V должен быть на красном проводе, а земля (0 В) должна быть на черном проводе.

Перепроверьте всю проводку. Затем повторите проверку всей проводки. Если есть небольшая проблема, схема не будет работать, но если есть проблема с мощностью, компонент может сделать дым, и это плохая новость.

Когда вы убедитесь, что проводка абсолютно правильная (вы проверили ее дважды, верно?), Подключите источник питания к красным и черным проводам, идущим на паяльник. Используя DMM, измерьте напряжение постоянного тока на U1, поместив черный наконечник зонда DMM в ногу восемь, а красный наконечник зонда DMM на ногу один. Вы должны читать приблизительно 4-5 В постоянного тока; если это так, и в воздухе нет горячего запаха, отсоедините провода питания от макета и похлопайте себя по спине.

Установка редактора PICAXE 6

Чтобы PICAXE μC вообще что-то предпринимал, он должен быть «запрограммирован». Программирование состоит из написания серии инструкций, называемых «программа» или «код», и загрузки инструкций в PICAXE. Создатели чипов PICAXE разработали компьютерное приложение специально для написания и загрузки кода PICAXE: PICAXE Editor 6, также называемого PE6.

PE6 на самом деле не первая и не единственная программа, которая может быть использована для программирования микросхем PICAXE, но она является последней и рекомендуется для пользователей персональных компьютеров с операционной системой Windows. По состоянию на 8 июля 2015 года PE6 находится в версии 6.0.8.0 и считается стабильной бета-версией. Он не является открытым исходным кодом, но является бесплатным и доступен для загрузки на веб-сайте PICAXE.

Чтобы установить PE6 на компьютер под управлением Windows:

  1. Перейдите на сайт //www.picaxe.com и перейдите на вкладку «Программное обеспечение».
  2. Нажмите на ссылку PICAXE Editor 6.
  3. На странице PICAXE Editor 6 перейдите на вкладку «Загрузки».
  4. Затем нажмите кнопку PICAXE Editor 6 (основной установщик).
  5. Загрузите PICAXEEditor6.exe, запустите программу и следуйте инструкциям.

Обратите внимание, что с помощью редактора программ 6 потребуется драйвер для поддержки кабеля AXE027, который вы будете использовать между компьютером Windows и схемой PICAXE. Этот драйвер также доступен на веб-сайте PICAXE; следуйте инструкциям по загрузке и установке драйвера на вашем компьютере.

Программирование PICAXE μC

  1. Загрузите файл кода PA-08M2 LM34DZ Temperature Reader.bas, включенный в этот проект, и сохраните его на свой компьютер.
  2. Отключите питание цепи PICAXE.
  3. Подключите кабель AXE027 от USB-порта компьютера к разъему J1.
  4. Подключите питание к цепи PICAXE.
  5. Запустите PICAXE Editor 6 (PE6) и увеличьте экран.
  6. В окне «Проводник Workspace» выберите «Настройки». В разделе PICAXE выберите PICAXE-08M2. В COM-порту выберите порт, соответствующий порту USB, который вы используете с AX-027. В разделе «Моделирование» выберите «PICAXE-08M2».

  7. Откройте вкладку «Файл» и выберите «Открыть». Перейдите в папку на вашем компьютере, где хранится ваша копия файла кода PA-08M2 LM34DZ Temperature Reader.bas. Выберите файл и откройте его; он должен открыться в главном окне редактирования PE6 и должен выглядеть так, как показано на рисунке ниже.

    Image
    Image
  8. В окне Workspace Explorer перейдите в представление компилятора.
  9. Перейдите на вкладку PICAXE и нажмите кнопку «Программа». Программа должна начать загрузку в 08M2, и прогресс должен отображаться в представлении компилятора. Когда загрузка программы завершится, программа начнет работу.

  10. Чтобы увидеть выход температуры на вашем компьютере, щелкните значок терминала в левом верхнем углу экрана вкладки PE6 PICAXE. Откроется окно терминала, и вы увидите, что температура отображается так же, как снимок экрана ниже.

    Image
    Image

Обратите внимание, что температура отображается в градусах Фаренгейта и обновляется примерно один раз в секунду. Слегка потяните тело LM34DZ между большим и указательным пальцами и наблюдайте повышение температуры, затем отпустите LM34DZ и посмотрите, как температура вернется к окружающей среде.

Калибровка кода

Схема отобразит температуру LM34DZ на основе присущей IC точности и точности расчетов, содержащихся в коде. Вы не можете многое сделать с встроенной точностью LM34DZ, но можете (и должны) настроить код, чтобы повысить точность его сборки.

Полное объяснение кода выходит за рамки этого проекта, но вам нужно, чтобы математика в коде соответствовала фактическому напряжению питания вашей схемы. Чтобы проверить и устранить любые проблемы с точностью, выполните следующие действия:

  1. Подключите питание к цепи и с помощью DMM измерьте напряжение постоянного тока на U1, поместив черный наконечник зонда DMM в ногу восемь, а красный наконечник зонда DMM на ногу один. Запишите точное показание. (Код, включенный в этот проект, был основан на напряжении питания 4, 919 В постоянного тока, но ваше напряжение почти наверняка будет отличаться.)
  2. Разделите показание напряжения на 1024. (4.919 ÷ 1024 =.0048037)
  3. Умножьте результат на 1000 и округлите результат до двух знаков после запятой. (0048037 × 1000 = 4, 80)
  4. В строках 24, 25 и 26 кода замените синие цифры 4, 8 и 0 соответствующими результатами, полученными на шаге 3.
  5. Сохраните файл кода с вашими изменениями, а затем загрузите его в схему. Результаты, показанные в окне терминала, будут более точными, если код отражает напряжение питания вашей схемы.

Не стесняйтесь экспериментировать с кодом. Самое худшее, что может случиться, это то, что он перестает работать, и в этом случае вы можете просто вернуться к исходному коду, опубликованному в этом проекте, и продолжить эксперименты.

Скачать код

Последние мысли

Если вы предпочитаете измерять температуру в градусах Цельсия вместо Фаренгейта, просто замените LM35DZ для LM34DZ и измените (F) в строке 29 кода на (C).

Если ваш компьютер имеет последовательное соединение, для программирования вы можете использовать последовательный кабель, например AXE026, вместо AXE027. Вы также можете создать свой собственный последовательный кабель, но это не рекомендуется для новичков.

Алгоритм чтения и преобразования вывода из LM34DZ широко доступен в Интернете. Код в этом проекте был адаптирован из работы Ф. Ф. Андерсона и других.

Дополнительная информация и программное обеспечение для программирования микросхем PICAXE at доступны здесь.

Попробуйте этот проект сами! Получить спецификацию.