Μετεωρολογικός σταθμός με μικροελεγκτή Atmega328P-PU: 5 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Πρόσφατα πήρα ένα δωρεάν διαδικτυακό μάθημα με το edx (Ιδρύθηκε από το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ και το MIT το 2012, το edX είναι ένας διαδικτυακός προορισμός μάθησης και πάροχος MOOC, που προσφέρει μαθήματα υψηλής ποιότητας από τα καλύτερα πανεπιστήμια και ιδρύματα του κόσμου σε μαθητές παντού), με τίτλο: Backyard Meteorology: The Science of Weather, και ήταν πολύ κατατοπιστική και το προτείνω σε όλους τους ανθρώπους που ενδιαφέρονται για την ερασιτεχνική μετεωρολογία, στην πρώτη ή δεύτερη διάλεξη, ο καθηγητής John Edward Huth- ο εκπαιδευτής- συνέστησε την αγορά ενός μετεωρολογικού σταθμού που θα μπορούσε να μετρήσει το υψόμετρο της γεωγραφικής θέσης και της βαρομετρικής πίεσης του αέρα, σκέφτηκα ότι αντί να αγοράσω βαρόμετρο ή μετεωρολογικό σταθμό, η καλύτερη ιδέα ήταν να φτιάξω ένα με τα φθηνότερα εξαρτήματα που είναι διαθέσιμα γύρω μου και στο junk box, έκανα μια αναζήτηση στον ιστό και βρήκα μερικά έργα, μερικά σε ιστότοπους με οδηγίες, το πρόβλημά μου ήταν η χρήση γυμνού μικροελεγκτή όχι Arduino ή Raspberry pi που ήταν και είναι ακριβότερα, η τιμή του AtmegaP-PU, Το Arduino Uno και το Reaspberry Pi zero- το φθηνότερο Pi- είναι: $ 4, $ 12 και $ 21, οπότε το AtmegaP-PU είναι το φθηνότερο. Αισθητήρες που έχω χρησιμοποιήσει σε αυτό το έργο είναι, DHT22 (Temηφιακός αισθητήρας μέτρησης θερμοκρασίας και υγρασίας) που κοστίζει σχεδόν 8 δολάρια - είναι πιο ακριβής από τον αισθητήρα DHT11, επίσης έχω χρησιμοποιήσει BMP180 Βαρομετρική πίεση θερμοκρασίας, αισθητήρα μονάδας υψομέτρου, το οποίο είναι 6 $. και έχω κάνει χρήση του πράσινου οπίσθιου φωτός Nokia 5110 Display Module με προσαρμογέα PCB για το Arduino, το οποίο είναι μόλις 5 $, οπότε με τον προϋπολογισμό των 23 $ και μερικά καλώδια και άλλα μέρη από το junk box μου θα μπορούσα να φτιάξω αυτόν τον φανταστικό μετεωρολογικό σταθμό που Θα σας εξηγήσω στις επόμενες παραγράφους.

Βήμα 1: ΒΗΜΑ 1: ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ

Δεδομένου ότι ο στόχος μου ήταν η μέτρηση θερμοκρασίας και σχετικής υγρασίας και βαρομετρικής πίεσης και υψομέτρου, έτσι οι αισθητήρες που πρέπει να χρησιμοποιήσω είναι, DHT22 και BMP180, χρησιμοποιώ DHT22, για μέτρηση θερμοκρασίας και σχετικής υγρασίας και το BMP180, για βαρομετρική πίεση και υψόμετρο, αν και Το BMP180 θα μπορούσε επίσης να μετρήσει τη θερμοκρασία, αλλά η θερμοκρασία που μετρήθηκε με DHT22 είναι πιο ακριβής από τον αισθητήρα BMP180. και το Nokia 5110 για την εμφάνιση των μετρημένων τιμών και όπως εξήγησα στην εισαγωγή, Atmega328P-PU ως μικροελεγκτή, μπορείτε να δείτε τον σχεδιασμό του συστήματος και το διάγραμμα κυκλώματος στο παραπάνω σχήμα.

Βήμα 2: ΒΗΜΑ 2: Απαιτούνται εργαλεία

Τα εργαλεία που χρειάζονται φαίνονται στα παραπάνω σχήματα και έχουν ως εξής:

1- Μηχανικά εργαλεία:

1-1- πριόνι χειρός

1-2- μικρό τρυπάνι

1-3- κόφτης

Απογυμνωτής 1-4 συρμάτων

Πρόγραμμα οδήγησης 1-5 βιδών

Συγκολλητικό σίδερο 1-6

2-Ηλεκτρονικά εργαλεία:

2-1-πολύμετρο

Τροφοδοσία 2-2, δείτε το εγχειρίδιο για την κατασκευή ενός μικρού:

2-3-σανίδα ψωμιού

2-4-Arduino Uno

Βήμα 3: Βήμα 3: Απαραίτητα εξαρτήματα και υλικό

1-Μηχανικό υλικό:

1-1-περίβλημα σε αυτό το έργο έχω χρησιμοποιήσει μια περίπτωση που φαίνεται παραπάνω, την οποία έφτιαξα για τα προηγούμενα έργα μου (ανατρέξτε στη διεύθυνση:

2-Ηλεκτρονικά εξαρτήματα:

2-1-ATMEGA328P-PU:

2-2- Γραφική οθόνη LCD 84x48-Nokia 5110:

Πυκνωτές 2-3- 16 MHz Crystal + 20pF:

2-4- BMP180 Αισθητήρας βαρομετρικής πίεσης, θερμοκρασίας και υψομέτρου:

2-5- Tηφιακός αισθητήρας θερμοκρασίας και υγρασίας DHT22/AM2302:

2-6- Καλώδιο βραχυκυκλωτήρα:

2-7- Επαναφορτιζόμενη μπαταρία 9 volt:

2-8-LM317 γραμμικός ρυθμιστής με μεταβλητή τάση εξόδου:

Βήμα 4: Βήμα 4: Προγραμματισμός ATMEGA328P-PU

Πρώτον, πρέπει να γραφτεί το σκίτσο του Arduino, το έχω χρησιμοποιήσει σε διαφορετικούς ιστότοπους και το έχω τροποποιήσει με το έργο μου, ώστε να μπορείτε να το κατεβάσετε αν θέλετε να το χρησιμοποιήσετε, για τις σχετικές βιβλιοθήκες μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τους σχετικούς ιστότοπους, ειδικά το github.com, μερικές από τις διευθύνσεις των βιβλιοθηκών είναι οι εξής:

Nokia 5110:

BMP180:

Δεύτερον, το παραπάνω πρόγραμμα πρέπει να μεταφορτωθεί στο ATMEGA328P-PU, εάν αυτός ο μικροελεγκτής αγοράζεται με bootloader, δεν χρειάζεται να ανεβάσετε πρόγραμμα εκκίνησης σε αυτό, αλλά εάν ο μικροελεγκτής ATMEGAP-PU δεν είναι φορτωμένος με bootloader, θα πρέπει κάντε το εγκαίρως, υπάρχουν πολλές οδηγίες χρήσης για μια τέτοια διαδικασία, μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε τον ιστότοπο Arduino: https://www.arduino.cc/en/Tutorial/ArduinoToBreadb…, και οδηγίες όπως: https:// www.instructables.com/id/burn-atmega328…

Τρίτον, αφού ολοκληρώσετε τη μεταφόρτωση του bootloader στο ATMEGA328P-PU, θα πρέπει να ξεκινήσετε να ανεβάζετε το κύριο σκίτσο στον μικροελεγκτή, η μέθοδος είναι γραμμένη στον ιστότοπο Arduino, όπως προαναφέρθηκε, θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε κρύσταλλο 16 Mhz όπως φαίνεται σε αυτό τοποθεσία, το κύκλωμά μου φαίνεται παραπάνω.

Βήμα 5: Βήμα 5: Κατασκευή του έργου

Για να πραγματοποιήσετε το έργο, πρέπει να δοκιμάσετε το κύκλωμα σε ένα breadboard, οπότε χρησιμοποιήστε ένα breadboard και καλώδια με άλτες όπως φαίνεται στο σχήμα και δοκιμάστε το έργο για να δείτε την οθόνη, αν δείτε τι θέλετε να μετρήσετε στο NOKIA 5110 οθόνη, τότε είναι η κατάλληλη στιγμή για να ακολουθήσετε την υπόλοιπη διαδικασία κατασκευής του μετεωρολογικού σταθμού, αν όχι, πρέπει να καταλάβετε το πρόβλημα που είναι είτε λογισμικό είτε υλικό, συνήθως οφείλεται σε κακές ή λανθασμένες συνδέσεις καλωδίων βραχυκυκλώματος, ακολουθήστε το διάγραμμα κυκλώματος όσο το δυνατόν πιο κοντά.

Το επόμενο βήμα είναι να κάνετε το έργο, οπότε για να κάνετε μια μόνιμη σύνδεση με τον μικροελεγκτή, πρέπει να χρησιμοποιήσετε μια πρίζα IC και να την κολλήσετε σε ένα μικρό κομμάτι perf. σανίδα και δύο κομμάτια γυναικείας κεφαλίδας καρφίτσας όπως φαίνεται στις παραπάνω φωτογραφίες, λόγω των πολλών ακίδων υποδοχής IC που είναι 28 και του άκρου κεφαλών ακίδων που είναι 14+14, οπότε πρέπει να κολλήσετε 56 κολλήσεις και θα πρέπει να δοκιμάσετε όλες αυτές τις κολλήσεις σημεία για σωστή συνδεσιμότητα και για μη συνδεσιμότητα γειτονικών σημείων, πριν βεβαιωθείτε για τη σωστή λειτουργία αυτού του κομματιού, μην ξεκινήσετε να το χρησιμοποιείτε για την εισαγωγή του μικροελεγκτή. αν όλα πάνε καλά, τώρα θα πρέπει να συνεχίσετε να συνδέετε τα επόμενα μέρη.

Ένα άλλο σημαντικό πράγμα που πρέπει να λάβετε υπόψη είναι το γεγονός ότι τα εξαρτήματα χρειάζονται 5V για να λειτουργήσουν, αλλά το πίσω φως της οθόνης NOKIA 5110, χρειάζεται 3,3 V, εάν χρησιμοποιείτε 5 V για οπίσθιο φωτισμό, μπορεί να επηρεάσει άσχημα τη διάρκεια ζωής της οθόνης, Έχω χρησιμοποιήσει δύο γραμμικούς ρυθμιστές LM317 με μεταβλητή τάση εξόδου, και έχω προσαρμόσει έναν για έξοδο 5V και έναν άλλο για έξοδο 3,3 V, στην πραγματικότητα έχω φτιάξει μόνος μου έναν με έξοδο 5V και αγόρασα έναν άλλο με έξοδο 3,3V. Τώρα είναι η ώρα για τη στερέωση των εξαρτημάτων στο περίβλημα, μπορείτε να δείτε τις φωτογραφίες, ο αισθητήρας DHT22 πρέπει να στερεωθεί με τέτοιο τρόπο ώστε η όψη εισόδου του να είναι έξω από τη θήκη για να αισθανθεί τη θερμοκρασία και τη σχετική υγρασία, αλλά η βαρομετρική πίεση BMP180, Αισθητήρας θερμοκρασίας και υψομέτρου, θα μπορούσε να είναι μέσα στο περίβλημα, αλλά θα πρέπει να ανοίξουν αρκετές οπές στο περίβλημα για να έρθει σε επαφή με τον εξωτερικό αέρα, όπως θα μπορούσατε να δείτε στις παραπάνω φωτογραφίες. Ένα άλλο σημαντικό σημείο είναι η παροχή ενός μικρού perf. πίνακα, την οποία μπορείτε να δείτε στις φωτογραφίες και δημιουργήστε δύο σειρές γυναικείων κεφαλίδων καρφίτσας, μία για γείωση ή αρνητικές συνδέσεις και μία για θετικές εξόδους 5V.

Τώρα, ήρθε η ώρα για την καλωδίωση των εξαρτημάτων και των συγκροτημάτων, συνδέστε όλα τα καλώδια σύμφωνα με το διάγραμμα κυκλώματος και βεβαιωθείτε ότι τίποτα δεν μένει εκτός, διαφορετικά θα υπάρξει πρόβλημα με το τελικό αποτέλεσμα.