สถานีตรวจอากาศที่มีไมโครคอนโทรลเลอร์ Atmega328P-PU: 5 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

เมื่อเร็ว ๆ นี้ฉันได้เรียนหลักสูตรออนไลน์ฟรีกับ edx (ก่อตั้งโดย Harvard University และ MIT ในปี 2012, edX เป็นจุดหมายปลายทางการเรียนรู้ออนไลน์และผู้ให้บริการ MOOC ที่นำเสนอหลักสูตรคุณภาพสูงจากมหาวิทยาลัยและสถาบันที่ดีที่สุดในโลกแก่ผู้เรียนในทุกๆ ที่) โดยมีชื่อว่า: อุตุนิยมวิทยาสนามหลังบ้าน: ศาสตร์แห่งสภาพอากาศและให้ข้อมูลดีมาก ฉันแนะนำให้ทุกคนที่สนใจอุตุนิยมวิทยาสมัครเล่นในการบรรยายครั้งแรกหรือครั้งที่สอง ศาสตราจารย์ John Edward Huth ผู้สอนแนะนำให้ซื้อสถานีตรวจอากาศที่สามารถวัดได้ ระดับความสูงของตำแหน่งทางภูมิศาสตร์และความกดอากาศ ฉันคิดว่าแทนที่จะซื้อบารอมิเตอร์หรือสถานีตรวจอากาศ ความคิดที่ดีที่สุดคือสร้างอุปกรณ์ที่มีส่วนประกอบที่ถูกที่สุดที่มีอยู่รอบตัวฉันและในกล่องขยะ ฉันได้ค้นหาในเว็บและพบว่า บางโปรเจ็กต์บางตัวในไซต์สอนปัญหาของฉันคือการใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์เปล่าไม่ใช่ Arduino หรือ Raspberry pi ซึ่งมีราคาแพงกว่าราคาของ AtmegaP-PU Arduino Uno และ Reaspberry Pi zero - Pi- ที่ถูกที่สุดคือ: $4, $12 และ $21 ดังนั้น AtmegaP-PU จึงถูกที่สุด เซ็นเซอร์ที่ฉันใช้ในโปรเจ็กต์นี้คือ DHT22 (Digital Temperature and Humidity Measuring Sensor) ซึ่งเกือบ 8 ดอลลาร์ - ซึ่งแม่นยำกว่าเซ็นเซอร์ DHT11 ฉันเคยใช้ BMP180 Temperature Barometric Pressure, Altitude Module Sensor ซึ่งเท่ากับ $6 และฉันได้ใช้ไฟแบ็คไลท์สีเขียวของ Nokia 5110 LCD Display Module พร้อมอะแดปเตอร์ PCB สำหรับ Arduino ซึ่งราคาเพียง $5 ดังนั้นด้วยงบประมาณ $23 และสายไฟและชิ้นส่วนอื่นๆ จากกล่องขยะของฉัน ฉันจึงสามารถสร้างสถานีตรวจอากาศที่ยอดเยี่ยมนี้ได้ ฉันจะอธิบายให้คุณฟังในย่อหน้าต่อไปนี้

ขั้นตอนที่ 1: ขั้นตอนที่ 1: การออกแบบและแผนภาพวงจร

เนื่องจากเป้าหมายของฉันคือการวัดอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์และความดันบรรยากาศและระดับความสูง ดังนั้นเซ็นเซอร์ที่ฉันต้องใช้คือ DHT22 และ BMP180 ฉันจึงใช้ DHT22 สำหรับการวัดอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ และ BMP180 สำหรับความดันบรรยากาศและระดับความสูง BMP180 สามารถวัดอุณหภูมิได้เช่นกัน แต่อุณหภูมิที่วัดโดย DHT22 นั้นแม่นยำกว่าเซ็นเซอร์ BMP180 และ Nokia 5110 สำหรับแสดงค่าที่วัดได้ และตามที่อธิบายในเบื้องต้น Atmega328P-PU เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ คุณสามารถดูการออกแบบของระบบและแผนภาพวงจรในรูปด้านบน

ขั้นตอนที่ 2: ขั้นตอนที่ 2: เครื่องมือที่จำเป็น

เครื่องมือที่จำเป็นจะแสดงในรูปด้านบน และมีดังนี้:

1- เครื่องมือกล:

1-1- เลื่อยมือ

1-2- สว่านขนาดเล็ก

1-3- เครื่องตัด

เครื่องปอกสายไฟ 1-4 สาย

ตัวขับสกรู 1-5 ตัว

หัวแร้ง 1-6

2-เครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์:

2-1-มัลติมิเตอร์

แหล่งจ่ายไฟ 2-2 ดูคำแนะนำของฉันสำหรับการสร้างอันเล็ก:

กระดาน 2-3 ขนมปัง

2-4-Arduino Uno

ขั้นตอนที่ 3: ขั้นตอนที่ 3: ส่วนประกอบและวัสดุที่จำเป็น

1- วัสดุเครื่องกล:

1-1-casing ในโปรเจ็กต์นี้ ฉันเคยใช้เคสที่แสดงด้านบน ซึ่งฉันทำขึ้นสำหรับโปรเจ็กต์ก่อนหน้าของฉัน (โปรดอ้างอิงถึง:

2-ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์:

2-1-ATMEGA328P-PU:

2-2- กราฟิก LCD 84x48 - Nokia 5110:

ตัวเก็บประจุคริสตัล 2-3-16 MHz + 20pF:

2-4- BMP180 เซ็นเซอร์ความดันบรรยากาศ อุณหภูมิ และระดับความสูง:

2-5- DHT22/AM2302 เซนเซอร์วัดอุณหภูมิและความชื้นแบบดิจิตอล:

2-6- สายจัมเปอร์:

2-7- ถ่านชาร์จ 9 โวลต์:

2-8-LM317 ลิเนียร์เรกูเลเตอร์พร้อมแรงดันเอาต์พุตแบบปรับได้:

ขั้นตอนที่ 4: ขั้นตอนที่ 4: การเขียนโปรแกรม ATMEGA328P-PU

ก่อนอื่น ควรเขียนร่าง Arduino ฉันใช้มันในเว็บไซต์ต่าง ๆ และแก้ไขด้วยโครงการของฉัน ดังนั้นคุณสามารถดาวน์โหลดได้หากต้องการใช้ สำหรับไลบรารีที่เกี่ยวข้อง คุณสามารถใช้ไซต์ที่เกี่ยวข้องโดยเฉพาะ github.com ที่อยู่ห้องสมุดบางส่วนมีดังนี้:

โนเกีย 5110:

BMP180:

ประการที่สอง ควรอัปโหลดโปรแกรมข้างต้นใน ATMEGA328P-PU หากไมโครคอนโทรลเลอร์นี้ซื้อพร้อม bootloader ไม่จำเป็นต้องอัปโหลดโปรแกรมบูตโหลดเดอร์เข้าไป แต่ถ้าไมโครคอนโทรลเลอร์ ATMEGAP-PU ไม่ได้โหลดด้วย bootloader เราควร ทำในเวลาที่เหมาะสม มีคำแนะนำมากมายที่จะใช้สำหรับขั้นตอนดังกล่าว คุณยังสามารถใช้ไซต์ Arduino: https://www.arduino.cc/en/Tutorial/ArduinoToBreadb… และคำสั่งเช่น: https://www.instructables.com/id/burning-atmega328…

ประการที่สาม หลังจากที่คุณอัปโหลด bootloader ไปที่ ATMEGA328P-PU แล้ว คุณควรเริ่มอัปโหลดภาพร่างหลักไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์ วิธีการนี้เขียนขึ้นในไซต์ Arduino ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น คุณควรใช้คริสตัล 16 Mhz ตามที่แสดงในนั้น เว็บไซต์วงจรของฉันแสดงไว้ด้านบน

ขั้นตอนที่ 5: ขั้นตอนที่ 5: การสร้างโครงการ

ในการทำโครงงาน คุณต้องทดสอบวงจรบนเขียงหั่นขนม ดังนั้นให้ใช้เขียงหั่นขนมและสายจัมเปอร์ดังแสดงในรูปและทดสอบโครงการเพื่อดูการแสดงผล หากคุณเห็นสิ่งที่คุณต้องการวัดบน NOKIA 5110 แสดงว่าเป็นเวลาที่เหมาะสมที่จะปฏิบัติตามขั้นตอนที่เหลือของการสร้างสถานีตรวจอากาศ ถ้าไม่เช่นนั้น คุณต้องคิดออกว่าปัญหาคือซอฟต์แวร์หรือฮาร์ดแวร์ มักเกิดจากการเชื่อมต่อสายจัมเปอร์ไม่ดีหรือไม่ถูกต้อง ให้ทำตามแผนภาพวงจรให้ใกล้เคียงที่สุด

ขั้นตอนต่อไปคือการสร้างโปรเจ็กต์ ดังนั้นสำหรับการเชื่อมต่อแบบถาวรสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์ คุณต้องใช้ซ็อกเก็ต IC และบัดกรีให้เป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย บอร์ดและหัวพินตัวเมียสองชิ้นดังแสดงในรูปด้านบน เนื่องจากพินซ็อกเก็ต IC จำนวนมากซึ่งมี 28 และส่วนหัวของพินที่ 14+14 ดังนั้นคุณต้องบัดกรี 56 บัดกรี และคุณควรทดสอบบัดกรีเหล่านั้นทั้งหมด จุดสำหรับการเชื่อมต่อที่ถูกต้องและสำหรับการไม่เชื่อมต่อของจุดที่อยู่ติดกัน ก่อนที่จะมั่นใจได้ว่าการทำงานที่ถูกต้องของชิ้นส่วนนั้นจะไม่เริ่มใช้งานเพื่อเสียบไมโครคอนโทรลเลอร์ ถ้าทุกอย่างเป็นไปด้วยดี ตอนนี้คุณควรไปต่อในส่วนถัดไป

สิ่งสำคัญอีกประการที่ควรพิจารณาคือส่วนประกอบต้องใช้ 5V เพื่อทำงาน แต่ไฟด้านหลังของจอแสดงผล NOKIA 5110 ต้องการ 3.3 V หากคุณใช้ 5 V สำหรับแสงด้านหลัง อาจส่งผลเสียต่ออายุการใช้งานของจอแสดงผล ดังนั้นฉันจึงใช้ตัวควบคุมเชิงเส้น LM317 สองตัวที่มีแรงดันเอาต์พุตแบบแปรผัน และฉันได้ปรับหนึ่งตัวสำหรับเอาต์พุต 5V และอีกตัวสำหรับเอาต์พุต 3.3 V อันที่จริง ฉันได้สร้างอันที่มีเอาต์พุต 5V ด้วยตัวเอง และซื้อตัวอื่นที่มีเอาต์พุต 3.3V ตอนนี้เป็นเวลาสำหรับการแก้ไขส่วนประกอบในเคส คุณสามารถดูภาพได้ เซ็นเซอร์ DHT22 ควรได้รับการแก้ไขในลักษณะที่หน้าอินพุตอยู่ห่างจากเคสเพื่อรับรู้อุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ แต่ BMP180 ความดันบรรยากาศ เซ็นเซอร์อุณหภูมิและระดับความสูงอาจอยู่ภายในตัวเครื่อง แต่ควรเจาะรูให้เพียงพอบนตัวเครื่องเพื่อให้สัมผัสกับอากาศภายนอก ดังที่คุณเห็นในภาพด้านบน จุดสำคัญอีกประการหนึ่งคือการมอบผลงานเล็กน้อย บอร์ด ซึ่งคุณสามารถเห็นได้จากภาพถ่าย และสร้างส่วนหัวของหมุดตัวเมียสองแถว หนึ่งแถวสำหรับต่อสายดินหรือขั้วลบ และอีกอันสำหรับขั้วบวก 5V เอาต์พุต

ตอนนี้ เป็นเวลาสำหรับการเดินสายส่วนประกอบและส่วนประกอบ เชื่อมต่อสายไฟทั้งหมดตามแผนภาพวงจร และตรวจดูให้แน่ใจว่าไม่มีอะไรเหลืออยู่ มิฉะนั้นจะมีปัญหากับผลลัพธ์สุดท้าย