01 февраля 2017
Кравченко Виктор

Arduino Uno: Герметичный датчик температуры DS18B20 — Часть 2: Выводим информацию на LED-дисплей

Цифровые устройства Arduino Arduino Lang Умный дом Датчики, модули Протоколы Микроконтроллеры и мини ПК
01
Содержание:
03
Проверено — автор рекомендует:
http://ali.pub/onbz5 Герметичный датчик температуры DS18B20
Как покупать на Aliexpress со скидкой 7%

Видео-инструкция о покупке со скидками на Aliexpress
04

В предыдущей статье было представлено описание работы с датчиком температуры DS18B20. И если выводить информацию на какой-либо многострочный дисплей, то эта часть статьи будет неинтересна. Необходимость в ней возникает, когда данные нужно отображать на светодиодных матрицах, либо семисегментных дисплеях различной разрядности. Все дело в том, что принцип их работы построен на постоянном переборе напряжений на анодах/катодах, таким образом выстраивая незаметную для человеческого инерционного зрения общую картину из мозаики комбинаций.

05

И отсюда всплывает особенность, реализованная в скетче — мы не можем использовать для взаимодействия с датчиком исключительно библиотеку DallasTemperature. Это связано с тем, что функция requestTemperatures() остановит выполнение программы до момента окончания измерений, при максимальной точности это 750 мс, почти секунда — и используемый дисплей на это время просто погаснет. Чтобы обойти это ограничение в скетче отправляется команда на начало измерения температуры и запоминается время отправки команды, далее программа продолжает исполняться в обычном режиме. После того как время зарезервированное для измерения истечет, МК запрашивает у датчика полученные значения. Таким образом достигается практически бесшовное отображение температуры на дисплее.

06

Будем выводить полученную температуру на 4-разрядный 7-сегментный дисплей, скетч и схема подключения следующие:

В примере используется 4-разрядный 7-сегментный индикатор (12-пиновый, красный, с общим анодом) из статьи Arduino UNO + 4-разрядный 7-сегментный индикатор (12 pin, 3641BS, red)

07
08 Arduino (C++)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
#include <OneWire.h> // Библиотека протокола 1-Wire #include <DallasTemperature.h> // Библиотека для работы с датчиками DS* OneWire oneWire(A0); // Создаем экземпляр объекта протокола 1-WIRE - OneWire DallasTemperature sensors(&oneWire); // На базе ссылки OneWire создаем экземпляр объекта, работающего с датчиками DS* //================================================================================================ // Инициализация переменных //================================================================================================ int anodPins[] = {A1, A2, A3, A4}; // Задаем пины для кажого разряда int segmentsPins[] = {5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12}; // Задаем пины для каждого сегмента (из 7 + 1(точка)) int pinIn = A0; //{A, B, C, D, E, F, G,DP} int seg[12][8] = { {1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 0}, // Цифра 0 {0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0}, // Цифра 1 {1, 1, 0, 1, 1, 0, 1, 0}, // Цифра 2 {1, 1, 1, 1, 0, 0, 1, 0}, // Цифра 3 {0, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0}, // Цифра 4 {1, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 0}, // Цифра 5 {1, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0}, // Цифра 6 {1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0}, // Цифра 7 {1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0}, // Цифра 8 {1, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 0}, // Цифра {0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0}, // Знак - {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0} // Пустой разряд }; int err[4][8] = { // Набор для отображения ошибки Err {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}, // Пусто {1, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 0}, // E {0, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 0}, // r {0, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 0} // r }; float value = 0.0; int counter = 0; int arr[4][8]; // Переменная-массив для хранения данных для отображения, которые не нужно каждый раз пересчитывать DeviceAddress deviceAddress; // Объект для хранения адреса датчика void setup() { Serial.begin(9600); for (int i = 0; i < 4; i++) pinMode(anodPins[i], OUTPUT); for (int i = 0; i < 8; i++) pinMode(segmentsPins[i], OUTPUT); pinMode(pinIn, INPUT); getDigits(-10000); // Здесь заполняется переменная-массив с данными arr[4][8] // Пока температура не измерена выдаем ошибку Err (-10000 вне диапазона) sensors.begin(); // Запускаем поиск всех датчиков на шине sensors.begin(); // Запускаем поиск всех датчиков на шине if (sensors.getAddress(deviceAddress, 0)) { sensors.setResolution(deviceAddress, 9); // Устанавливаем минимальную точность } } unsigned long timeFromLastTemp = 0; // Время прошедшее с последнего измерения температуры unsigned long timeFromLastMeasure = 0; // Время прошедшее с команды наала измерения температуры int measurePeriod = 3000; // Пероид измерения в мс, 5000 - раз в пять секунд bool hasTemp=false; // Флаг первого измерения Не было ни одного измерения - выводим Err void loop() { // Если не было ни одного измерения, либо с момента последнего измерения прошло времени // больше чем установлено - инициируем новое измерение. if (!hasTemp && (millis()-timeFromLastTemp>measurePeriod)) { // Здесь не можем использовать DallasTemperature.h, так как запрос температуры остановит исполнение программы // на время ожидания измерения - на это время дисплей погаснет, а это недопустимо. // Поэтому отправим команду на инициацию измерений, и отпустим процесс - // вернемся к нему, через время достаточное для измерения - для перестраховки это будет 1000 мс. // Зная настроенную точность измерений это время можно уменьшить oneWire.reset(); // Отправляем импульс сброса и ждем подтвержение присутствия oneWire.skip(); // Знаем, что устройство на шине одно, пропускаем авторизацию oneWire.write(0x44); // Convert T - Отправляем команду запуска измерений в режиме внешнего питания timeFromLastMeasure=millis(); // Фиксируем время отправки начала измерений hasTemp=true; // Снимаем флаг } if (hasTemp && (millis()-timeFromLastMeasure>1000)) { // Измерение завершено, можно считывать и отображать // Здесь уже можно пользоваться DallasTemperature.h float tempC = sensors.getTempCByIndex(0); // Получаем данные по индексу 0 Serial.println(tempC); getDigits(tempC); // Заполняем массив для отображения актуальными данными timeFromLastTemp=millis(); hasTemp=false; } displayMessage(arr); } // =========================================================================================================== // Вспомогательные функции // =========================================================================================================== void getDigits (float value) { // Выдаем ошибку на те значения, которые не можем показать if ((value >= 10000) || (value <= -1000) || (value > -0.01 && value < 0.001 && value!=0)) { for (int i = 0; i < 4; i++) { // Каждый разряд по очереди for (int k = 0; k < 8; k++) {// Каждый сегмент по очереди - исходя из заданной карты arr[i][k] = err[i][k]; } } return; // Выходим } int digits = 4; // У нас 4 разряда if (value < 0) digits = 3; // Из-за минуса один символ убирается*/ // Делим число на 2 группы - отдельно целую часть и дробную. int intPart = (int)abs(value); int intLength = ((String)intPart).length(); // Смотрим, сколько разрядов занимает целая часть // На дробную часть у нас остается разрядов: digits-intLength int fracPart = (int)((abs(value) - abs(intPart)) * 1000); // Мы можем показать максимум 3 знака после запятой - 0,000 int fracDigits = digits - intLength; fracPart = (((String)fracPart).substring(0, fracDigits)).toInt(); while (fracDigits>0) { // Убираем лишние нули у дробной части if (((int)(fracPart/10.0))*10==(int)fracPart) { fracPart=(int)(fracPart/10.0); fracDigits-=1; } else break; } // Собираем строку для отображения String output = (value < 0) ? "-" : ""; output += (String)intPart; String outputFrac = ((digits - intLength <= 0) || (fracPart == 0)) ? "" : ((String)"." + ((String)fracPart).substring(0, digits - intLength)); output += (String)outputFrac; // Дополняем символы спереди, если цифр слишком мало, например для "-1" делаем " -1" String spaces = " "; digits = 4; if (~output.indexOf(".")) digits += 1; if (output.length() < digits) output = spaces.substring(0, digits - output.length()) + output; // Формирум данные для показа: int dig = -1; for (int i = 0; i < output.length(); i++) { String _char = output.substring(i, i + 1); if (_char != ".") dig += 1; // Точка не занимает сегмент - увеличиваем на 1 int actualdigit = 11; // По умолчанию пустой символ if ((_char == "-")) { actualdigit = 10; } else if (_char == " " || _char == ".") { } else { actualdigit = _char.toInt(); } if (_char == ".") { arr[dig][7] = 1; // Если нужно - ставим точку } else { for (int n = 0; n <= 7; n++) { arr[dig][n] = seg[actualdigit][n]; } } } } void displayMessage(int dig[4][8]) { for (int i = 0; i < 4; i++) { // Каждый разряд по очереди for (int k = 0; k < 8; k++) {// Каждый сегмент по очереди - исходя из заданной карты digitalWrite(segmentsPins[k], ((dig[i][k] == 1) ? LOW : HIGH)); } digitalWrite(anodPins[i], HIGH); delay(1); digitalWrite(anodPins[i], LOW); } }
09
10
12

Что почитать:

  • Даташит производителя — DS18B20.pdf (484 KB)
13

Похожие запросы:

  • Герметичный датчик температуры DS18B20
  • Arduino и цифровой датчик температуры DS18B20
  • Самодельный термозонд на базе DS18B20
  • Подключение датчика температуры DS18B20 к Arduino
  • DS18B20 – датчик температуры с интерфейсом 1-Wire
  • DS1820, DS18S20, DS18B20 — популярные цифровые термодатчики фирмы DALLAS-MAXIM с однопроводным интерфейсом 1-Wire
  • Датчик температуры DS18B20 (датчик, герметичный датчик, модуль датчика)
comments powered by HyperComments

Яндекс.Метрика