Zobrazenie zdroja stránky Projekt: Snímač teploty DS18B20

'''Zadanie''' 
----

# Zobrazte teplotu z dvoch snímačov teploty pripojených na zbernicu 1-Wire.



*Vypracovali''' 

:::::'''Bc. Ján Baláž'''
:::::'''Bc. Jozef Kupčiha'''

*Študijný odbor:     '''Aplikovaná mechatronika'''		                            
*Ročník:             '''2. Ing.'''


'''Vypracovanie''' 
----


== '''1-Wire Zbernica''' ==
 
----

Ako už z názvu vyplýva ide o jednovodičové sériove rozhranie s možnosťou polo 

duplexnej obojsmernej komunikácie. Zbernica sa skladá v podstate z dvoch 

vodičov a to dátového a zemiaceho. Dátový vodič slúži zároveň na napájanie 

zariadeni pripojených na tuto zbernicu.

'''Oblasti použitia napr:'''

-         identifikačné systémy

-         senzory (teploty, vlhkosti a podobne )

-         digitálne potenciometre a iné

[[Súbor:1Wire.gif]]



'''Vlastnosti:'''
 
-         dĺžka vodiča až 100m

-         na jednu linku je možné pripojiť do 150 zariadení s unikátnym 

sériovým číslom

-         zabezpečenie pomocou 8-bitového CRC kódu

-         obojsmerná poloduplexná prevádzka

-         identifikácia zariadenia na základe 8-bajtového sériového čísla a 1-

bajtovej informácie o type zariadenia

-         realizácia prepojenia je pomocou skrútenej dvojlinky – twisted pair


'''Zapojenie:'''
Zariadenia sú trvalo pripojené na napájacie napätie „PullUp“ rezistor obr.1

[[Súbor:Blokova.jpg]]


==='''Komunikacia'''===

Komunikácia je inicializovaná mikropočítačom zmenou úrovne napätia na zbernici 

na 0 V. Komunikácia je založená na takzvaných „časových slotoch“, čiže od 

závislosti doby trvania poklesu úrovne napätia je slave zariadením 

identifikovaný typ operácie (zápis log.1 alebo log.0, čítanie log.1 alebo 

log.0, reset a identifikácia zariadenia).
:
===='''Inicializácia''' ====
:- Na začiatku uPC (master) ztiahne zbernicu k zemi (cez pull up rezistor) na 

minimálne 480us, potom ju uvoľní. 
:- Na uvoľnenie zbernice a vrátenie do kľudového stavu je potrebných 60us. Po 

tejto dobe je možné prečítať stav zbernice. 
:- Ak je na zbernici pripojené nejaké zariadenie, odpovedá ztiahnutím zbernice 

na dobu 60 až 240 us. Ak sa na zbernici nenacháda žiadne zariadenie, zbernica 

ostáva po celú dobu v kľudovom stave.
:- Celková dĺžka trvania inicializačného procesu je minimálne 2x480us, teda až 

po dobe 960us môže prísť ďalší signál od mástra.

[[Súbor:Reset_Pulse.png]]
:
===='''Vysielanie'''====
:'''Log 1'''
: - stiahnutie zbernice po dobu mnimálne 1us.
: - uvoľnenie zbernice.
: - dĺžka slotu pre zápis je v rozsahu 60 až 120us.

:'''Log 0'''
: - stiahnutie zbernice po dobu mnimálne 60us.
: - uvoľnenie zbernice.
: - dĺžka slotu pre zápis je v rozsahu 60 až 120us.

===='''Čítanie'''====
: - čítanie je inicializované mástrom. Ten najprv stiahne zbernicu po dobu 

minimálne 1us, následne ju uvoľní.
: - následuje čítanie zbernice mástrom. To je inicializované po minimálne 15us 

od začiatku slotu (ten je určený počiatkom stiahnutia zbernice mastrom).
: - ak slave chce vyslať log 1, ponechá zbernicu uvoľnenú až do konca slotu 

(master prečíta log 1 - uvoľnená zbernica).
: - ak slave chce vyslať log 0, ztiahne zbernicu (master prečíta log 0 - 

ztiahnutá zbernica).
: - celková dĺžka slotu čítania je 60 až 120us.
[[Súbor:Zapis_Citanie_1wire.png]]

V našom prípade sme pracovali so snímačmi teploty s označením DS18B20.
Preto sú na obrázkoch vyššie použité pre lepšie pochopenie komunikácie na 

zbernici informácie z datasheetu snímača DS18B20

==='''Priebeh komunikacie na zbernici 1Wire'''===

Každé zariadenie obsahuje výrobcom nastavenú 64-bitovú informáciu v internej 

ROM pamäti. Prvých horných 8 bitov slúži na zabezpečenie CRC kódom, potom 

nasleduje 48-bitové sériové číslo zariadenia a dolných 8 bitov tvorí kód 

identifikujúci typ zariadenia. Táto 64-bitová informácia je unikátna pre každé 

vyrobené zariadenie s možnosťou tak jednoznačnej identifikácie aj viacerých 

zariadení rovnakého typu pripojených na jednu linku. 

Komunikácia má tri stupne:
* ''Inicializácia''
 Vykonáva sa pri resete PRESENCE pulsom od slave zariadenia
* ''ROM príkaz''
 V prípade, že je na jednej zbernici viac zariadení tak použíjme tieto príkazy 

pre prácu s jednotlivými zariadeniam.
 
 Príkazy:
 
 a) Search ROM [F0h] - Vyhladavanie adries zariadení pripojených na zbernicu
 
 b) Read ROM [33h] – tento príkaz môže byť použitý iba pri jednom zariadení na 

zbernici – umožňuje prečítať 64 bitový ROM kód
 
 c) Match ROM [55h] – tento príkaz spolu so 64 bit ROM kódom umožňuje vybrať to 

zariadenie s ktorým chceme pracovať.
    Odpovedá iba SLAVE, ktorého  ROM kód sa zhoduje s odoslaným ROM kódom
 
 d) Skip ROM [CCh] – bez adresácie – komunikuje sa s zariadením bez adresácie – 

iba jedno zariadenie na zbernici
 
 e) Alarm search [ECh] – podobný príkazu Search ROM s tým že odpovedá iba SLAVE 

s nastaveným alarm bitom 
 
* ''Funkčný príkaz''
 Tieto príkazy umožňujú čítať, zapisovať do pamäte, merať teplotu a zisťovať 

(stav) napájanie. 
 
 Napr:
 
 a) CONVERT [44h] – zmeria sa teplota a zapíše do pamäte.
  
 b) READ SCRATCHPAD [BEh] - Čítanie pamäte (data o teplote). Čítajú sa postupne 

bajty od LSB. 
 
 c) A iné

[[Súbor:ramec1Wire.png ]]


== ''' Senzor teploty DS18B20''' ==
===  '''Popis''' === 
* napájanie je 3,0V – 5,5V
* rozsah meranej teploty od –55°C do +125°C (-67°F do +257°F)
* presnosť 0,5°C v rozmedzí –10°C do +85°C
* rozlíšenie senzora je voliteľné v rozsahu 9 až 12 bit
* meranie teploty s rozlíšením 12 bit trvá 750ms

Všetky informácie su uvedené v DataSheete obvodu Ktorý si môžte 

[[Médiá:DS18B20DataSheet.pdf | stiahnuť tu ]]

'''Vyhotovenie senzora '''

Senzor sa vyrába v troch púzdrach: TO-92, SO-8 a uSOP-8. 

[[Súbor:PuzdraDS18B20.png | Puzdra senzora DS18B20]]

=== '''Pamäť senzora'''=== 

Pamäť senzora – nazvaná SCRATCHPAD obsahuje 8 bajtov. 
 Bajt 0 a 1 obsahujú 16 bitové číslo s údajom o teplote. 
 Ďalšie Bajty sú vysvetlené v obrázku nižšie

[[Súbor:Pamet.jpg]]

Bajt číslo 4

[[Súbor:Bajt_c_4.png]]

Nastavenia konfiguračných bitov v Bajte čislo 4

[[Súbor:Confg_Bajt_c4.jpg]]










[[Súbor:reset_1_wire.png]]

[[Súbor:vysielanie_na_1_wire.png]]

[[Súbor:Citanie_z_1_wire.png]]



== '''Zapojenie a Program''' ==

'''
=== '''Funkcia zariadenia''' ===
''' 
Zariadenie ma za úlohu odmerať teplotu na viacerých snímačoch (v tomto prípade 

dvoch). Následne tieto hodnoty zobraziť na displeji. <br />
Snímače sú pripojené k zberici 1-wire. Identifikácia jednotlivých snímačov je 

základe ich jedinečného sériového čísla. <br />
Snímače využívajú v zapojení tri vodiče. Dátový vodič, vodič pre napájanie 

snímača a spoločný neutrálny vodič. <br />
<br />

'''Schéma zapojenia snímača'''
<br />
[[Súbor:DS18B20_externe_napajanie.png]]
<br />

'''Bloková schéma celého zapojenia''' <br />
- tu vlozit blokovku zapojenia procak + LCD + snimače + zdroj (ešte nemame 

urobenu blokovku)

=== '''Program''' ===
Program je písaný v jazyku C, v AVR Studio 4, určenom pre prácu so zariadeniami 

firmy Atmel. <br />
Použitý je 8-bitový mikrkontrolér s označením ATmega16. <br />
Pre komunikáciu so snímačmi teploty je použitý pin 0 portu A. <br />
Pre komunikáciu s LCD displejom sú využívané piny 0 až 5 portu C. <br />
<br />

'''Využívané piny''' <br />

Port A <br />

pin 0: 1-wire komunikacia <br />
<br />

Port C <br />

pin 0: treti datovy bit <br />
pin 1: druhy datovy bit <br />
pin 2: prvy datovy bit <br />
pin 3: nulty datovy bit <br />
pin 4: enable pin <br />
pin 5: RS pin <br />
<br />

'''Štruktúra programu'''<br />
Program je pre lepšiu prehľadnosť napísaný vo viacerých súboroch.
Skladá sa z týchto časti: <br />
- main.c ktorý obsahuje hlavný program <br />
- lcd.c ktorý obsahuje funkcie pre obsluhu a komunkáciu s LCD displejom <br />
- 1wire.c ktorý obsahuje funkcie potrebné pre správnu komunikáciu na zbernici 

(z pohľadu mástra) <br />
- hlavičkové subory k 1wire zbernici a LCD displeju (1wire.h a lcd.h)<br />

<br />
<br />
<source lang="c">

</source>

















[[Category:AVR]] [[Category:DVPS]]