 |
Разработка программного обеспечения
|
|
|
|
Программа написана на языке СИ при этом, в качестве инструментальных средств была использована бесплатная программа AVR Studio 6
Принцип работы программы: в функции (init) производится настройка всех портов микроконтроллера, написание прерываний, инициализация таймеров, часов реального времени, индикатора и датчика влажности. Далее происходит старт таймера и обработка прерываний. Текст программы см. в приложении Г.
Результат компиляции и построения программы
Компиляция
Построение начато.
Проект "GMD.cproj" (целевые объекты Compile):
Построение с инструментами версии "2.0".
Целевой объект "Compile" в файле "C:\Program Files (x86)\Atmel\Atmel Studio 6.0\Vs\Compiler.targets" из проекта "C:\Users\Wackaloon\Desktop\Курсовик МПК\code\GMD.cproj" (точка входа):
Задача "RunCompilerTask"
C:\Program Files (x86)\Atmel\Atmel Studio 6.0\make\make.exe "GMD.o"
make: `GMD.o' is up to date.
Выполнение задачи "RunCompilerTask" завершено.
Построение целевого объекта "Compile" в проекте "GMD.cproj" завершено.
Построение проекта "GMD.cproj" завершено.
Build succeeded.
Построение
AVR Memory Usage
----------------
Device: atmega8
Program: 4914 bytes (60.0% Full)
(.text +.data +.bootloader)
Data: 22 bytes (2.1% Full)
(.data +.bss +.noinit)
Done executing task "RunCompilerTask".
Done building target "CoreBuild" in project "GMD.cproj".
Target "PostBuildEvent" skipped, due to false condition; ('$(PostBuildEvent)'!= '') was evaluated as (''!= '').
Target "Build" in file "C:\Program Files (x86)\Atmel\Atmel Studio 6.0\Vs\Avr.common.targets" from project "C:\Users\Wackaloon\Desktop\Курсовик МПК\code\GMD.cproj" (entry point):
Done building target "Build" in project "GMD.cproj".
Done building project "GMD.cproj".
Build succeeded.
========== Build: 1 succeeded or up-to-date, 0 failed, 0 skipped ==========
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. DHT11 Temperature & humidity sensor, Datasheet – D Robotics UK
2. DHT22 Temperature & humidity module, Datasheet – AOSONG
3. DHT21 Digital-output temperature and humidity sensor, Datasheet – Hanwei
|
|
|
4. PC 0802-A, Datasheet – POWERTIP
5. PC 1002-A, Datasheet – POWERTIP
6. WH1602L, Datasheet – Winstar Display Co. LTD
7. DS1307 Real-time clock, Datasheet – Maxim Integrated
8. DS1390-1394 Real-time clock, Datasheet – Maxim Integrated
9. ATMega8(L), Datasheet – ATMEL
10. EG-BA -103, Datasheet – ener genie
11. К142ЕН5B, Спецификация [Электронный ресурс]: база данных. — Режим доступа: http://www.radiolibrary.ru/reference/chip/k142en5v.html. Дата обращения 25.03.14
12. L7805, Datasheet – STMicroelectronix
13. LM2596, Datasheet – Texas Instruments
14. Язык СИ для МК [Электронный ресурс]: база данных. — Режим доступа: http://www.123avr.com/05.htm.
Дата обращения 2.04.14
15.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
Текст программы
Файл timeout.h описывает частоту кварца
#define F_CPU 16000000UL // 8 MHz
#ifndef ALIBC_OLD
#include <util/delay.h>
#else
#include <avr/delay.h>
#endif
Файл dht22.h содержит объявления функций для работы с датчиком
#ifndef _DHT22_H_
#define _DHT22_H_
#include <inttypes.h>
#define THERM_PIN PINC
#define THERM_DDR DDRC
#define THERM_PORT PORTC
#define THERM_DQ PC0 // датчик подключен на порт С 0 (ADC0)
/* Utils */
#define THERM_INPUT_MODE() THERM_DDR&=~(1<<THERM_DQ)
#define THERM_OUTPUT_MODE() THERM_DDR|=(1<<THERM_DQ)
#define THERM_LOW() THERM_PORT&=~(1<<THERM_DQ)
#define THERM_HIGH() THERM_PORT|=(1<<THERM_DQ)
#define THERM_READ() ((THERM_PIN&(1<<THERM_DQ))? 1: 0)
typedef enum
{
DHT_ERROR_NONE = 0,
DHT_BUS_HUNG,
DHT_ERROR_NOT_PRESENT,
DHT_ERROR_ACK_TOO_LONG,
DHT_ERROR_SYNC_TIMEOUT,
DHT_ERROR_DATA_TIMEOUT,
DHT_ERROR_CHECKSUM,
DHT_ERROR_TOOQUICK
} DHT22_ERROR_t;
int dht22_read(float *temperature, float *humidity);
#endif /*_DHT22_H_*/
Файл dht22.cpp содержит определения функций для работы с датчиком, алгоритм взят из Datasheet
#include "DHT22.h"
#include "../timeout.h"
#include <avr/io.h>
// здесь должно быть 40, но датчик добавляет еще один бит в начале
#define DHT22_DATA_BIT_COUNT 41
// прочитать 40 бит данных с датчика,
//сохранить результаты в приватной переменной чтобы прочитать паблик функциями
int dht22_read(float *temperature, float *humidity)
{
uint8_t retryCount;
uint8_t bitTimes[DHT22_DATA_BIT_COUNT];
int currentHumidity;
int currentTemperature;
uint8_t checkSum, csPart1, csPart2, csPart3, csPart4;
int i;
currentHumidity = 0;
currentTemperature = 0;
checkSum = 0;
//
for(i = 0; i < DHT22_DATA_BIT_COUNT; i++)
|
|
|
{
bitTimes[i] = 0;
}
// ждать пока не появится высокий уровень
//cli();
THERM_INPUT_MODE();
//sei();
retryCount = 0;
do
{
if (retryCount > 125)
{
return DHT_BUS_HUNG;
}
retryCount++;
_delay_us(2);
} while(!THERM_READ());
// послать активирующий запрос
//cli();
THERM_LOW();
THERM_OUTPUT_MODE(); // низкий уровень на выходе
//sei();
_delay_us(1100); // 1.1 ms
//cli();
THERM_INPUT_MODE(); // переключиться обратно на вход
//sei();
//найти начало импульса
retryCount = 0;
do
{
if (retryCount > 25) //(Spec is 20 to 40 us, 25*2 == 50 us)
{
return DHT_ERROR_NOT_PRESENT;
}
retryCount++;
_delay_us(2);
} while(!THERM_READ());
// найти конец импульса
retryCount = 0;
do
{
if (retryCount > 50) //(минимум 80 us, 50*2 == 100 us)
{
return DHT_ERROR_ACK_TOO_LONG;
}
retryCount++;
_delay_us(2);
} while(THERM_READ());
// прочитать 40 бит данных
for(i = 0; i < DHT22_DATA_BIT_COUNT; i++)
{
// найти начало синхроимпульса
retryCount = 0;
do
{
if (retryCount > 35) //(минимум 50 us, 35*2 == 70 us)
{
return DHT_ERROR_SYNC_TIMEOUT;
}
retryCount++;
_delay_us(2);
} while(!THERM_READ());
// измерить размер импульса данных
retryCount = 0;
do
{
if (retryCount > 50) //(минимум 80 us, 50*2 == 100 us)
{
return DHT_ERROR_DATA_TIMEOUT;
}
retryCount++;
_delay_us(2);
} while(THERM_READ());
bitTimes[i] = retryCount;
}
// поиск конца каждого кусочка
// 0 is 26 to 28 us
// 1 is 70 us
// bitTimes[x] <= 11 is a 0
// bitTimes[x] > 11 is a 1
//
for(i = 0; i < 16; i++)
{
if(bitTimes[i + 1] > 11)
{
currentHumidity |= (1 << (15 - i));
}
}
for(i = 0; i < 16; i++)
{
if(bitTimes[i + 17] > 11)
{
currentTemperature |= (1 << (15 - i));
}
}
for(i = 0; i < 8; i++)
{
if(bitTimes[i + 33] > 11)
{
checkSum |= (1 << (7 - i));
}
}
*humidity = ((float)(currentHumidity & 0x7FFF)) / 10.0;
if(currentTemperature & 0x8000)
{
// ниже нуля, не очень стандартно
currentTemperature &= 0x7FFF;
*temperature = ((float)currentTemperature / 10.0) * -1.0;
}
else
{
*temperature = (float)currentTemperature / 10.0;
}
csPart1 = currentHumidity >> 8;
csPart2 = currentHumidity & 0xFF;
csPart3 = currentTemperature >> 8;
csPart4 = currentTemperature & 0xFF;
if(checkSum == ((csPart1 + csPart2 + csPart3 + csPart4) & 0xFF))
{
//*humidity = 10;
return DHT_ERROR_NONE;
}
//*humidity = 20;
return DHT_ERROR_CHECKSUM;
}
Для работы с индикатором использовалась свободно распространяемая библиотека, автор Radu Motisan
Файл hd44780.h
/* @project
*
* License to access, copy or distribute this file:
* This file or any portions of it, is Copyright (C) 2012, Radu Motisan, http://www.pocketmagic.net. All rights reserved.
* This file can be used for free only in private use, educational and non commercial applications, assuming this original
* copyright message is preserved.
*
* @ author Radu Motisan, radu.motisan@gmail.com
*
* This file is protected by copyright law and international treaties. Unauthorized access, reproduction
* or distribution of this file or any portions of it may result in severe civil and criminal penalties.
*
* Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
* distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
* WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
|
|
|
*
* @purpose HD44780 LCD Minimal interface for Atmega microcontrollers
* http://www.pocketmagic.net/
*/
#pragma once
#include <stdio.h>
#include <avr/io.h>
//--------------------------------CONFIGURE LCD------------------------------------------------------//
#define LCD_LINES 2 // number of visible lines of the display
#define LCD_DISP_LENGTH 8 // visibles characters per line of the display
#define LCD_START_LINE1 0x00 // DDRAM address of first char of line 1
#define LCD_START_LINE2 0x40 // DDRAM address of first char of line 2
#define LCD_START_LINE3 0x14 // DDRAM address of first char of line 3
#define LCD_START_LINE4 0x54 // DDRAM address of first char of line 4
//Purpose: work with a LCD display
#define LCD_4BIT_D4_PORT PORTD // port for 4bit data bit 0 //D4 poz:3 connector...[digits 0,1,...]
#define LCD_4BIT_D4_PIN 4 // pin for 4bit data bit 0
#define LCD_4BIT_D5_PORT PORTD // port for 4bit data bit 1 //D5
#define LCD_4BIT_D5_PIN 5 // pin for 4bit data bit 1
#define LCD_4BIT_D6_PORT PORTD // port for 4bit data bit 2 //D6
#define LCD_4BIT_D6_PIN 6 // pin for 4bit data bit 2
#define LCD_4BIT_D7_PORT PORTD // port for 4bit data bit 3 //D7
#define LCD_4BIT_D7_PIN 7 // pin for 4bit data bit 3
#define LCD_RS_PORT PORTC // port for RS line //D3 poz:1 connector
#define LCD_RS_PIN 1 // pin for RS line
#define LCD_E_PORT PORTC // port for Enable line //D4 poz:2 connector
#define LCD_E_PIN 2 // pin for Enable line
//#define LCD_RW_PORT LCD_PORT // port for RW line UNUSED - we only WRITE
//#define LCD_RW_PIN 5 // pin for RW line UNUSED - we only WRITE
//---------------------------------------------------------------------------------------------------//
// instruction register bit positions, see HD44780U data sheet
#define LCD_CLR 0x0 // DB0: clear display
#define LCD_HOME 0x1 // DB1: return to home position
#define LCD_ENTRY_MODE 0x2 // DB2: set entry mode
#define LCD_ENTRY_INC 0x1 // DB1: 1=increment, 0=decrement
#define LCD_ENTRY_SHIFT 0x0 // DB2: 1=display shift on
#define LCD_ON 0x3 // DB3: turn lcd/cursor on
#define LCD_ON_DISPLAY 0x2 // DB2: turn display on
#define LCD_ON_CURSOR 0x1 // DB1: turn cursor on
#define LCD_ON_BLINK 0x0 // DB0: blinking cursor?
#define LCD_MOVE 0x4 // DB4: move cursor/display
#define LCD_MOVE_DISP 0x3 // DB3: move display (0-> cursor)?
#define LCD_MOVE_RIGHT 0x2 // DB2: move right (0-> left)?
#define LCD_FUNCTION 0x5 // DB5: function set
#define LCD_FUNCTION_8BIT 0x4 // DB4: set 8BIT mode (0->4BIT mode)
#define LCD_FUNCTION_2LINES 0x3 // DB3: two lines (0->one line)
#define LCD_FUNCTION_10DOTS 0x2 // DB2: 5x10 font (0->5x7 font)
#define LCD_CGRAM 0x6 // DB6: set CG RAM address
#define LCD_DDRAM 0x7 // DB7: set DD RAM address
#define LCD_BUSY 0x7 // DB7: LCD is busy
// set entry mode: display shift on/off, dec/inc cursor move direction
#define LCD_ENTRY_DEC 0x04 // display shift off, dec cursor move dir
#define LCD_ENTRY_DEC_SHIFT 0x05 // display shift on, dec cursor move dir
#define LCD_ENTRY_INC_ 0x06 // display shift off, inc cursor move dir
#define LCD_ENTRY_INC_SHIFT 0x07 // display shift on, inc cursor move dir
// display on/off, cursor on/off, blinking char at cursor position
#define LCD_DISP_OFF 0x08 // display off
#define LCD_DISP_ON 0x0C // display on, cursor off
#define LCD_DISP_ON_BLINK 0x0D // display on, cursor off, blink char
#define LCD_DISP_ON_CURSOR 0x0E // display on, cursor on
#define LCD_DISP_ON_CURSOR_BLINK 0x0F // display on, cursor on, blink char
|
|
|
// move cursor/shift display
#define LCD_MOVE_CURSOR_LEFT 0x10 // move cursor left (decrement)
#define LCD_MOVE_CURSOR_RIGHT 0x14 // move cursor right (increment)
#define LCD_MOVE_DISP_LEFT 0x18 // shift display left
#define LCD_MOVE_DISP_RIGHT 0x1C // shift display right
// function set: set interface data length and number of display lines
#define LCD_FUNCTION_4BIT_1LINE 0x20 // 4-bit interface, single line, 5x7 dots
#define LCD_FUNCTION_4BIT_2LINES 0x28 // 4-bit interface, dual line, 5x7 dots
#define LCD_FUNCTION_8BIT_1LINE 0x30 // 8-bit interface, single line, 5x7 dots
#define LCD_FUNCTION_8BIT_2LINES 0x38 // 8-bit interface, dual line, 5x7 dots
//
#define LCD_MODE_DEFAULT ((1<<LCD_ENTRY_MODE) | (1<<LCD_ENTRY_INC))
// address of data direction register of port x
#define LCD_DDR(x) (*(&x - 1))
extern int g_nCurrentLine;
inline void lcd_e_high() { LCD_E_PORT |= _BV(LCD_E_PIN); }
inline void lcd_e_low() { LCD_E_PORT &= ~_BV(LCD_E_PIN); }
inline void lcd_rs_high() { LCD_RS_PORT |= _BV(LCD_RS_PIN); }
inline void lcd_rs_low() { LCD_RS_PORT &= ~_BV(LCD_RS_PIN); }
// flush channel E
void lcd_toggle_e(void);
// PURPOSE: send a character or an instruction to the LCD
void lcd_write(uint8_t data,uint8_t rs);
// PURPOSE: send an instruction to the LCD
void lcd_instr(uint8_t instr);
// PURPOSE: Initialize LCD to 4 bit I/O mode
void lcd_init();
// PURPOSE: send a character to the LCD
void lcd_char(uint8_t data);
// PURPOSE: send a null terminated string to the LCD eg. char x[10]="hello!";
void lcd_string(char *text);
void lcd_string_format(char *szFormat,...);
// PURPOSE: Set cursor to specified position
// Input: x horizontal position (0: left most position)
// y vertical position (0: first line)
void lcd_gotoxy(uint8_t x, uint8_t y);
// PURPOSE: Move cursor on specified line
void lcd_setline(uint8_t line);
// PURPOSE: Clear display and set cursor to home position
void lcd_clrscr(void);
// FUNCTION: lcd_home
// PURPOSE: Set cursor to home position
void lcd_home(void);
Основной файл проекта содержащий логику работы системы
Файл GMD.cpp
#include <avr/io.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "timeout.h" // определеяет F_CPU
#include <avr/interrupt.h>
#include <util/delay.h>
#include <avr/sleep.h>
// датчик
#include "sensors/dht22.h"
// lcd
#include "lcd/hd44780.h"
//настройка внешнего прерывния INT0
void init(void)
{
//настраиваем на срабатывание INT0 по переднему фронту
MCUCR |= (1<<ISC01)|(1<<ISC00);
//разрешаем внешнее прерывание INT0
GICR |= (1<<INT0);
//Настроить (разрешить) прерывание по переполнению счетного регистра TCNT0:
TIMSK |= (0<<OCIE2)|(0<<TOIE2)|(0<<TICIE1)|(0<<OCIE1A)|(0<<OCIE1B)|(0<<TOIE1)|(1<<TOIE0);
//1 1 0 Счет от пина Т0. По ниспадающему фронту
TCCR0 |= (1<<CS02)|(1<<CS01)|(0<<CS00);
//отключаем АЦП
ADCSRA |= (0<<ADEN);
//отключаем аналоговый компаратор
ACSR|= (1<<ACD);
//отключаем watchdog
WDTCR |= (1<<WDCE);
WDTCR |= (0<<WDE);
lcd_init();
lcd_clrscr();
TIMER0_OVF_vect();
sei();
sleep_cpu();
}
//функция обработчик внешнего прерывания INT0
ISR(INT0_vect)
{
sleep_cpu();
}
// обработчик переполнения счетчика
ISR(TIMER0_OVF_vect)
{
cli();
sleep_disable();
lcd_home();
float t = 0, h = 0;
dht22_read(&t,&h);
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_string_format("Humidity");
lcd_gotoxy(0,1);
lcd_string_format(" %2.2f", h);
// выбор режима сна
set_sleep_mode(SLEEP_MODE_PWR_DOWN);
// в этом режиме МК может проснуться только от
//внешнего прерывания по изменению уровня на INT0 INT1 или от сторожевого таймера
//состояние регистров сохраняется (указано в даташите)
sleep_enable();
sei();
sleep_cpu();
|
|
|
// ZzZzZzZz.....
}
/*
* основная программа
*/
int main(void) {
while(1)
{
}
return (0);
}
|
|
|
