1-juhtme tüüpi temperatuuriandur

Vajalikud teadmised: [HW] Andurite moodul, [HW] Kasutajaliidese moodul, [HW] Kontrollermoodul, [LIB] Sisend-väljundviigud, [LIB] Graafiline LCD, [LIB] Andurid

DS18S20 andur

Lihtsamate seadmete ja anduritega suhtlemiseks töötas Dallas Semiconductor välja protokolli, mida kutsutakse 1-juhtme (inglise keeles 1-wire) liideseks, kuna kogu mõlemasuunaline andmevahetus ja toide liiguvad ühe juhtme kaudu. Lisaks võimaldab liides ühele siinile üle 75 seadme ühendamist, moodustades MicroLan võrke. MicroLan võrgus on üks juhtseade, mis juhib võrgus liiklust ja tagab, et siinil olevad seadmed ei üritaks korraga rääkida.

1-juhtme andurite võrk

1-juhtme ühendus on peamiselt kasutusel erinevate andurite ja mäludega suhtlemiseks. Saavutatav maksimaalne kiirus jääb 16,3 kbit/s piirimaile. Juhtseade alustab suhtlust „reset“ impulsiga, mis tõmbab siini maha vähemalt 480 µs. Peale seda järgneb 8 bitine korraldus, mida kuulavad kõik seadmed. Seade, millele see adresseeritud on, vastab. Andmeid saadetakse ja võetakse vastu 8 bitistes gruppides. Seadmeid tuntakse ära unikaalse 64 bitise seerianumbri järgi.

Bittide edastamine toimub pulsi pikkuse järgi. “1” saatmiseks tekitatakse pulss pikkusega 1 - 15 µs ja “0” saatmiseks 60 µs.

Robootika Kodulaboriga on lihtne kasutada 1-juhtme liidesega digitaalset termomeetrit tootekoodiga DS18S20. Selle tehnilised omadused on järgnevad:

• Toitapinge +3…+5 VDC
• Mõõdetav temperatuurivahemik -55…+100 °C
• Juhtme pikkus 2 m
• Andmeleht Link

Toodud näiteprogramm teeb 1-juhtme temperatuurianduriga mõõtmisi ja kuvab tulemuse Kasutajaliidese mooduli ekraanile kraadides. Ühele 1-juhtme siinile saab programmi praeguste seadetega ühendada kuni viis andurit. Andurite otsimine toimub automaatselt.

1-juhtme temperatuuriandur tuleb ühendada pistikusse PE0. Peale programmi pealelaadimist ja käivitamist ilmub ekraanile anduri järjekorra number ja selle anduri mõõdetav temperatuur kraadides Celsiuse järgi. Kui ühele siinile on ühendatud mitu andurit, siis nende temperatuure kuvatakse järjest. Lisaks näidatakse ka anduri tüüpi ja toiteviisi. Kodulabori anduri tüüp on DS18S20 ja toiteviis eraldi toitega ehk “externally”. 1-juhtme andureid saab ühendada ka parasiittoitele ehk toitele läbi andmesiini. Sellisel juhul on kasutuses ainult kaks juhet ja programmi poolt kuvatakse toiteviisiks “parasite”. Vea korral ilmub ekraanile viip “ERROR!”. Sellisel juhul kontrollida eelkõige ühendusi.

Juhtmete värvid anduri ühendamiseks:

• Roheline - VDD
• Valge - Andmed
• Pruun - GND

Temperatuuri lugemist võimaldava programmi näitekood on toodud allpool. Programmi tuleb kindlasti lisada “onewire.h”, mis sisaldab 1-juhtme siinidraiverit. Andurispetsiifiline kood on failis “ds18x20.h”.

//
// 1-juhtme temperatuurianduri lugemise näide
// LCD-le kuvatakse temperatuuri näit
//
#include <stdio.h>
#include <homelab/module/lcd_gfx.h>
#include <homelab/delay.h>
#include <homelab/pin.h>
#include <homelab/module/onewire.h>
#include <homelab/module/ds18x20.h>
 
 
extern uint8_t gSensorIDs[MAXSENSORS][OW_ROMCODE_SIZE];
 
//
// Põhiprogramm
//
int main(void)
{
	uint8_t nSensors, i;
	int16_t decicelsius;
	char s[10];
	char sensor_nr[1];
 
	// LCD ekraani algseadistamine
	lcd_gfx_init();
 
	// 1-juhtme siini seadistamine. Anduri andmeliin on ühendatud PORTE viiku 0
	ow_set_bus(&PORTE.IN,&PORTE.OUT,&PORTE.DIR,0);
	//! Kodulabori II versiooni puhul kasutage näiteks järgmist rida,
	//! sel juhul andur ühendada ADC3 viiguga
	//! ow_set_bus(&DDRF,&PORTF,&PINF,3);
 
	// Andurite otsimine. Muutujale nSensor omistatakse kõikide leitud
	// andurite arv.
	nSensors = search_sensors();
 
	while(1)
	{
		// Kui andureid ei leita, siis seatakse püsti vealipp.
		if ( nSensors == 0 )
		{
			lcd_gfx_goto_char_xy(1, 3);
			lcd_gfx_write_string("ERROR! No sensors");
		}
 
		// Kõikide andurite temperatuuride kuvamine vaheldumisi alates tagumisest andurist.
		for ( i = nSensors; i > 0; i-- )
		{
			// Mõõtmise tegemine. Vea korral seatakse vealipp.
			if ( DS18X20_start_meas( DS18X20_POWER_PARASITE, &gSensorIDs[i-1][0] ) == DS18X20_OK )
			{
				sw_delay_ms( 750 );
 
				// Anduri väärtuse lugemine muutujasse decicelsius. Vea korral seatakse vealippp.
				if ( DS18X20_read_decicelsius( &gSensorIDs[i-1][0], &decicelsius) == DS18X20_OK )
				{
 
					// Sõna "Temp" kuvamine.
					lcd_gfx_goto_char_xy(2, 1);
					lcd_gfx_write_string("Temp: ");
 
					// Kraadi tähise kuvamine
					lcd_gfx_goto_char_xy(13, 1);
					lcd_gfx_write_string("C");
 
					// Lugemi stringiks teisendamine ühe komakohaga ja lisaks +/- lisamine.
					DS18X20_format_from_decicelsius( decicelsius, s, 10 );
 
					// Kui on vaja maksimaalset täpsust, kasutada järgmist funktsiooni:
					// DS18X20_format_from_maxres( tval, s, 10 );
 
					// Temperatuuri ekraanile kuvamine
					lcd_gfx_goto_char_xy(8, 1);
					lcd_gfx_write_string(s);
 
					// Anduri numbri kuvamine. Eelnevalt teisendatakse see stringiks.
					lcd_gfx_goto_char_xy(0, 1);
					sprintf(sensor_nr, "%d", i);
					lcd_gfx_write_string(sensor_nr);
				}
				else
				{
					// CRC viga (Ühendus on maas)
					lcd_gfx_goto_char_xy(1, 3);
					lcd_gfx_write_string("ERROR! CRC");
				}
 
			}
			else
			{
				// Mõõtmine ebaõnnestus võibolla on siinil lühis
				lcd_gfx_goto_char_xy(1, 3);
				lcd_gfx_write_string("ERROR!");
			}
		}
		sw_delay_ms(500);
	}
}