Senzor teploty a vlhkosti SHT31
Zo stránky SensorWiki
Záverečný projekt predmetu MIPS / LS2024 - Marián Sušina
Zadanie
Sem príde text zadania, ak bolo len voľne formulované, rozpíšte ho podrobnejšie
Mojou úlohou v tomto zadaní bolo zapojiť, naprogramovať a overiť funkčnosť senzoru teploty a vlhkosti SHT31. Výpis informácii v o teplote a vlhkosti som pri mojom riešení realizoval pomocou LCD displeja a aj pomocou výpisu na obrazovku.
Literatúra:
Analýza a opis riešenia
Na začiatok si môžeme podľa priložených schém pripojiť senzor SHT31 k mikroprocesoru. Na jeho správne používanie musíme použiť pri SCL (časovom kanále) a SDA (dátovom kanále) pull up rezistory.
Po pripojení senzoru si môžeme pripojiť k mikroprocesoru aj LCD displej, ktorý zapojíme podľa priloženej schémy zapojenia.
Ak sa nám už správne podarilo pripojiť senzor aj displej, hardvérová časť nášho zadania je hotová. Ďalej nasleduje programová časť. Pri tejto časti budeme používať datasheety, priložené vyššie. Ak chceme aby náš senzor vypisoval informácie na displej, budeme potrebovať knižnicu pre LCD displej. Pre výpis cez sériový kanál na obrazovku budeme potrebovať knižnicu UART. A pre použitie samotného senzora budeme ešte potrebovať používať knižnicu pre I2C zbernicu, ktorá slúži na prenos dát zo senzoru a na ich čítanie. Samotný program budeme písať podľa datasheetu, kde si naštudujeme ako náš senzor komunikuje s mikroprocesorom a ako z neho čítať dáta. Na to nám slúži tento obrázok nižšie z datasheetu, ktorý opisuje ako správne komunikovať a vyčítavať zo senzoru informácie.
Na začiatku začneme posielať I2C adresu a hodnotu, ktorou nastavíme, že chceme zapisovať. Po prijatí ACK (acknowledge), nastavíme MSB (most significant bit) a s ním si pre jednoduchosť vypneme Clock stretching. Ďalej nastavíme LSB (least significant bit), ktorým si volíme repeatebility. Ďalej pošleme informáciu o adrese a hodnote a počkáme na ACK, inak posielanie opakujeme v cykle až kým nedostaneme odpoveď. Keď odpoveď dostaneme, môžeme si do bufferu vyčítať dáta ktoré nám prišli zo senzoru. Tieto dáta nám prídu v dvoch častiach. Jedna nám hovorí o teplote a druhá o vlhkosti. Pomocou vzorčekov, ktoré si nájdeme v datasheete si údaje zo senzoru prepočítame a za pomoci nami vytvorenej funkcie na výpočet a výpis ich môžeme vypísať na displej ale aj cez sériovú linku na obrazovku.
Algoritmus a program
Algoritmus programu spočíva v prijímaní informácii zo senzoru, ktoré prekonvertujeme na požadované veličiny (Pre nás stupne Celzia pre teplotu a % pre vlhkosť), a následne ich vypíšeme aby sme si mohli pozrieť, čo sa nám podarilo odmerať a či nám všetko správne funguje.
/*
SHT31D_projekt.c
Autor: Marián Sušina
*/
/* hlavickove subory pre komunikaciu s UART, LCD displejom a I2C zbernicou */
#include <avr/io.h>
#include <stdio.h>
#include <util/delay.h>
#include "uart.h"
#include "lcd_ch.h"
#include "i2cmaster.h"
/* Inicializacia funkcie printf() cez UART */
FILE mystdout = FDEV_SETUP_STREAM(uart_putc, NULL, _FDEV_SETUP_WRITE);
/* Adresa senzora v I2C zbernici */
#define SHT31 0x44
/* Funkcia na zobrazenie teploty a vlhkosti na LCD displeji a do Terminalu. Teplota a vlhkost sa formatuje s jednym desatinnym miestom */
void display_temperature_humidity(float temperature, float humidity)
{
char str[20];
int temp_int = (int)(temperature * 10); // Prevod na cele cislo s jednym desatinnym miestom
sprintf(str, "\fTeplota:%d.%d C\r", temp_int / 10, temp_int % 10); // Formatovanie teploty s jednym desatinnym miestom
lcd_puts(str); // Vypis teploty na displej
printf("Teplota: %d.%d\r\n", temp_int / 10, temp_int % 10);
int humi_int = (int)(humidity * 10); // Prevod na cele cislo s jednym desatinnym miestom
sprintf(str, "Vlhkost:%d.%d %%", humi_int / 10, humi_int % 10); // Formatovanie vlhkosti s jednym desatinnym miestom
lcd_puts(str); // Vypis vlhkosti na displej
printf("Vlhkost: %d.%d\r\n", humi_int / 10, humi_int % 10);
}
/* Funkcia na meranie teploty a vlhkosti */
void measure()
{
uint8_t buf[6];
i2c_start_wait(SHT31 << 1 | I2C_WRITE); // posiela I2C adresu a hodnotu na zapis a caka na potvrdenie ACK
i2c_write(0x24); // nastavenie MSB -> vypneme s nim Clock stretching
i2c_write(0x0B); // nastavenie LSB -> nastavyme si repeatebility na medium
i2c_stop();
_delay_ms(1); // pauza 1ms po prikaze (podla datasheetu)
while (i2c_start(SHT31 << 1 | I2C_READ)) // posleme adresu a hodnotu na citanie a pockame na ACK
{
i2c_stop(); // ak prisiel NAK posleme STOP
}
for (uint8_t i = 0; i < 6; i++) // precitame 6 bajtov zo snimaca
{
buf[i] = i2c_read(i != 5); // zapiseme hodnoty zo snimaca do bufferu
}
i2c_stop();
uint16_t T_RAW = buf[0] << 8 | buf[1]; // hodnota teploty
uint16_t RH_RAW = buf[3] << 8 | buf[4]; // hodnota vlhkosti
float T = 175.0 * T_RAW / 0xFFFF - 45; // prepocet na stupne C
float RH = RH_RAW * 100.0 / 0xFFFF; // prepocet na %
display_temperature_humidity(T, RH); // spustenie funkcie na vypis teploty a vlhkosti na displeji a v terminale
}
int main(void)
{
/* inicializacia portov - vstupy / vystupy */
DDRD |= (1 << LCD_EN_pin); // Pin D4 (Enable) PORTD output
DDRD |= (1 << LCD_RW_pin); // Pin D3 (RW) PORTD output
DDRD |= (1 << LCD_RS_pin); // Pin D2 (RS) PORTD output
LCD_DATA_PORT |= (1 << LCD_D4_pin) | (1 << LCD_D5_pin) | (1 << LCD_D6_pin) | (1 << LCD_D7_pin); // Piny 1,2,3,4, PORTB ako output (Data pre display)
/* inicializacia I2C, UARTu a LCD displeja */
i2c_init();
uart_init();
lcd_init();
stdout = &mystdout; // funkcia printf();
lcd_puts("Start");
_delay_ms(500);
while (1)
{
measure();
_delay_ms(1000);
}
return (0);
}
#include <avr/io.h>
void adc_init(void); // A/D converter initialization
unsigned int adc_read(char a_pin);
Pridajte sem aj zbalený kompletný projekt, napríklad takto (použite jednoznačné pomenovanie, nemôžeme mať na serveri 10x zdrojaky.zip:
Zdrojový kód: zdrojaky.zip
Overenie
Po pripojení senzora SHT31 a LCD displeja si vieme overiť funkčnosť programu. Po jeho spustení sa nám začne na LCD displeji ale aj na obrazovke zobrazovať teplota a vlhkosť v intervaloch jendej sekundy.
Video: overenie funkčnosti
Kľúčové slová 'Category', ktoré sú na konci stránky nemeňte.