umidometru digital

8/11/2019 Umidometru Digital

http://slidepdf.com/reader/full/umidometru-digital 1/24

Profesor Indrumator Student

S.I.dr.ing. Angel Ciprian Cormos Nae Adrian

MicrocontrolereProiect

http://www.upb.ro/

http://www.upb.ro/

http://www.upb.ro/

http://www.upb.ro/

http://www.upb.ro/

http://www.upb.ro/



Microcontrolere

Cuprins

1.Cuprins................................................ . ................ .. ..2

2.Prezentare generala................................................... . .32.1 Descrierea comerciala........ . ...... ... ............. . ........ . ....32.2 Scurt istoric............................................... . .... .. ...4

3.Proiectare conceptuala.................................... .. ........ . ...53.1 Schema Bloc............... .. ......... . ......... . ....................53.2 Descrierea Blocurilor................. .. ..................... ... ....6

4.Prezentare placa de dezvoltarea Easy AVR...................... .. ...8

5.Proiectare Hardware....................................................105.1 Schema electrica placa emisie..................................105.2 Schema electrica placa receptie................................12

6. Cablaj imprimat.........................................................146.1 PCB placa emisie..................................... .. ......... . ..146.2 PCB placa receptie........... .. .............................. .. ....14

7.Proiectare Software....................................... . ............ .. 15

7.1 Organigrama codului................... . .............. .. ...........157.2 Codul sursa placa emisie................................. .. .......167.3 Codul sursa placa receptie..... . ............... . .............. .. ..19

8.Masuri de siguranta si mentenanta....................................22

9.Costuri productie.................................................. . ......23

10.Biografie..................................... .. .................... . ......24



Microcontrolere

Stiati ca o valoare ridicata a umiditatii poate genera conditii favorabile inmultiriiagentilor patogeni, alergenilor sau aparitia mucegaiului?

Umiditatea este un factor important în menţinerea nivelurilor optime de confort şi a unei calităţi bune a aerului în interior.

O valoarea a umiditatii prea scazuta provoaca osenzatie de frig organismului si uscaciune in gat.

Totodata, favorizeaza aparitia acarienilor , virusilorsi bacteriilor care pot duce la infectii respratorii.

O valoare a umiditatii prea ridicata provoaca o senzatiede fierbinte , iar organismul nu mai reuseste sa-si eliminesurplusul caloric prin transpiratie.

Un mediu prea umed reprezinta un mediu deinmultire propice pentru bacterii si paraziti , ceea ce duceimplicit la aparitia mucegaiului si a igrasiei.

De aceea,umiditatea este un factor important în menţinerea nivelurilor optime deconfort şi a unei calităţi bune a aerului interior, nivelul optim sanatatii fiind cuprins intre40% - 60%.

Niciodată nu a fost mai simplu să controlaţi climatul interior i să aveti grija desanatate!

Umidometrul digital este un dispozitiv versatil folosit pentru determinarea nivelului deapa din aer.

Cu o greutate redusa, usor de utilizat si un designergonomic, acesta permite determinarea rapida si precisa aumiditatii aerului din dormitor, laborator sau chiar depozit.

Un ecran LCD cu functia de modificare a contrastuluipermite vizualizarea permanenta a informatiilor desprevaloarea umiditatii relative din interior, gama de masurare a

acesteia fiind intre 10-95%.

Un toc rezistent pentru acoperirea senzorului, confera performanţă şi viaţă lungă.

Beneficiind de o dimesiune redusa si o greutate de 143g, acest dispozitiv cu functiimultiple poate fi montat cu usurinta pe un perete sau pozitionat in picioare cu ajutorulsuportului integrat. Bateria de alimentare garanteaza o durata lunga de viata a acestuiumidometru de calitate excelenta si cu aspect deosebit.

2.1.Descrierea comerciala

2.Prezentare generala

http://www.conrad.biz/medias/global/ce/6000_6999/6400/6460/6464/646470_RB_00_FB.EPS_250.jpg

http://media.imopedia.ro/usr/imagini/26743-diy-crawl-space-moisture-barrier.jpg















Microcontrolere

Umidometrul este un dispozitiv care masoara cantitatea de apa aflataintr-un esantion de aer.

Cel mai cunoscut umidometru este“Psychometrul ud si uscat” e compus din douatermometre cu mercur, unul avand baza uscataiar celalalt are la baza un recipient cu apa.Apa din recipient se evapora absorbind caldura,deci indicatia termometrului va scadea.Umiditatea relativa se determina pe baza unuitabel de calcul si a indicatiilor celor 2termometre.

Un alt tip de hidrometru timpuriu estecel cu par uman (blond).Aceste dispozitive mecanice se bazeazape principiul ca parul uman isi schimbavolumul ca raspuns al umiditatii relative.Contractia si dilatarea paruluiactioneaza un ac indicand astfel

umiditatea.In 1783, fizicianul elve t ian s i geolog , Horace Benedict de Saussure a construitprimul higrometru cu fir de p ăr uman.

Leonardo da Vinci a construit primul higrometru brut în 1400 .Francesco Folli a inventat un higrometru mai practic în 1664 .

2.2 Scurt istoric

http://blog.washingtonpost.com/capitalweathergang/images/hair_hygrometer_noaa.jpg

http://www.smg.gov.mo/www/dm/equip/e_dry2wet.jpg

http://www.stormdebris.net/hygrometer.jpg

http://s1.hubimg.com/u/6051732_f248.jpg



























Microcontrolere

3.Proiectare conceptuala

Alimentare

ConvertorAnalogDigital

Microcontroler

Atmega16

Codare

SenzorUmiditate

ConvertorMax232

ConvertorMax232

Decodare

MicrocontrolerAtmega16

ConvertorNumeric

Afisaj LCD

Emisie Receptie

MufaRS232

MufaRS232

3.1 Schema bloc



Microcontrolere

Blocul de alimentare : realizeaza conectarea circuitului la sursa

externa de tensiune.

Senzor de umiditate Hch – 1000 : este un senzor capacitiv de polimer,cu precizie relativ buna, proiectat pentru masurarea umiditatii in spatiiinchise. Un polimer special este folosit ca material detector de umiditatedatorita propietatilor acestuia dependenta redusa la temperatura si rezistenteiimbunatatite la contaminare.

Convertorul Analog Digital : accepta o mărime analogică (curent,tensiune) la intrare, furnizând la iesire un numă r care constituie o aproximarea valorii analogice a semnalului de la intrare. Spre deosebire de o mărime

analogică ale cărei valori se pot găsi în orice punct din domeniul său devaria ț ie, mărimea numerică (sau digitală) posedă numai o varia ț ie în trepte.Astfel, întreg domeniul de varia ț ie este divizat într- un număr finit de „cuante”(trepte elementare) de mărime determinată de rezolu ț ia sistemului, în acestmod, diferen ț a între cele mai apropiate valori numerice nu poate fi făcută maimică decât această treaptă elementară.

Microcontrolerul AtMega16 : ATmega 16 este un microcontroler CMOSde 8 – bi ţi de mică putere bazat pe arhitectura RISC AVR imbunataţita.Dispunede un set de 13 1 instrucţiuni şi 32 de registre de uz general. Cele 32 de registresunt direct adresabile de Unitatea Logica Aritmetica (ALU), permitand

accesarea a doua registre independente intr- o singura instrucţiune. Se obt ineastfel o eficienţa sporita i n executie (de pana la zece ori mai rapide decatmicrocontrorelerele conventionale CISC).ATmega16 este un microcontroler RISCpe 8 biti realizat de firma Atmel.

Codarea : Codarea se va face automat de catre microcontrolerulATMega16 pentru modulul de comunicatie RS232 si va fi transmisa mai departespre placa de receptie.

Convertorul RS232 Max232 : este un circuit integrat care convertestesemnalele de la un port serial RS-232 la semnaleleadecvate pentru utilizare în circuite compatibile TTLlogice digitale. MAX232 este folosit atat la transmitereadatelor cat si la receptie.

Mufa si mediul de transmisie RS232 : Legaturaintre cele doua microcontrolere este realizata cu interfataseriala RS232.Aceasta realizeaza transferul de date punctla punct. Este in mod frecvent utilizata in aplicatiile de

3.2 Descrierea blocurilor

http://www.adelaida.ro/images/detailed/49/HCH-1000-002.jpg

http://www.mikroe.com/img/development-tools/avr/easyavr5a/images/13-usb-connector.jpg

http://static4.tme.eu/katalog_pics/6/2/3/6237f24d8f22d9569726d79c0f1f1071/mikroe-222.jpg


















Microcontrolere

stocare a datelor cat si pentru transferul acestora.

Decodarea : se va face din nou automat de catre microcontrolerulATMega16.

Convertor Numeric : converteste semnalul primit de la cel de al doileamicrocontroler in semnal numeric si il transmite spre afisajul LCD.

Afisajul LCD : este un afisaj electronic cu o gama larga de aplicatii. Unecran LCD 16x2 este un modul de baza foarte frecvent utilizat în diversedispozitive si circuite deoarece este economic, usor programabil, avand functiiafisare a caracterelor speciale, chiar si a celor personalizate, animatii, samd.

http://ep.yimg.com/ca/I/yhst-27389313707334_2252_103978230





Microcontrolere

Proiectul este realizat folosind doua microcontrolere ATMega 16 aflatepe placile de dezvoltare EasyAvr4. Acestea sunt conectate folosind interfata

seriala de transmisie RS232.

Placa de dezvoltare EasyAvr4

EasyAVR4 este o placa de dezvoltare realizata de firma Mikroelectronikasi permite realizarea de aplicatii cu microcontrolere Atmel.

Placa dispune de următoarele resurse hardware : • programato r cu interfaţ a USB;

• bloc de alimentare a pl acii cuposibilitatea de a utiliza o sursade tensiune externa sautensiunea furnizata de interfataUSB;

• SW pushbuton conectate latoate porturilemicrocontrolerului;

• LED-uri conectate la toateporturile microcontrolerului;

• rezistenţe externe de pull -upsau pull- down pentru fiecare pin al fiecărui port;

• referinţă externă precisă de tensiune pentru utilizarea blocului de ADC cuaceastă facilitate ;

• generator de semnal de tact cu frecvenţa de 8MHz; • modul de afişare cu LED -uri tip 7 segmente;• interfaţă serială RS – 232;• modul de afişare LCD 2x16 caractere.

4.Prezentare placa de dezvoltare Easy AVR4

http://tu-dresden.de/die_tu_dresden/fakultaeten/fakultaet_informatik/tei/vlsi/lehre/lab_aus/entw_boads/easy_avr4






Microcontrolere

ATmega16 este un microcontroler RISC pe 8 biţi realizat de firma Atmel.

Caracteristicile principale ale acestuiasunt:- 16KB de memorie Flash reinscriptibilăpentru stocarea codului- 1KB de memorie RAM- 512B de memorie EEPROM- două numărătoare/temporizatoare de 8biţi

- un numărător/temporizator de 16 biţi- conţine un convertor analog – digital cuintrări multiple- conţine un comparator analogic- conţine un modul USART pentrucomunicaţie serială- dispune de oscilator intern- oferă 32 de linii I/O organizate în patruporturi.

ATmega16 conţine 32 de registre de uz general şi 64 de registre specialepentru modulele I/O. Aceste registre sunt mapate la adrese din memoria RAMcuprinse între 0000h şi 005Fh.

Una din caracteristicile foarte importante pentru orice procesor si inparticular pentru microcontrolere este sistemul de intreruperi. O intreruperereprezinta un semnal generat de un modul extern unitatii centrale deprocesare (CPU) pentru a anunta aparitia unui eveniment care trebuie tratat.

Utilizarea unui astfel de sistem permite implementarea de module specializatecare sa execute operatii în paralel cu CPU si sa solicite interventia acestuianumai la terminarea operatiilor sau in alte cazuri definite.

ATmega16 dispune de 21 surse de intrerupere. Atunci cand una dintreele devine activa se suspenda cursul normal de executie si se face salt automatla o adresa prestabilita din memoria program.

http://4.bp.blogspot.com/-ncOgVNTysoU/UDTDtGEMoxI/AAAAAAAAAFo/EUBhPjfRSOw





Microcontrolere

Componente folosite :

U1 Microcontroler ATMega16 pe 8 biti U2 Convertorul Max232 U3 Senzorul de umiditate HCH - 1000

C1,C3,C4,C5,C6 Condensatoare de 100nF/1uF/1uF/100nF/470uF R1 Rezistenta de 10k Ω J1 Conector USB pentru alimentarea microcontrolerului Jmp1 Jumper P1 Conector RS232 Pushbuton Reset

5.Proiectare Hardware

5.1 Schema electrica placa emisie



Microcontrolere

Circuitul Reset este realizat dintr-un Pushbuton,o rezistenta de 10k Ω si un condensator de 100nF.Rezistenta confera condensatorului timp sa se incarce iarcondensatorul e folosit pentru stabilizarea circuitului, laspecificatiile producatorului.

Circuitul RS232 este realizat folosind:- Circuitul integrat MAX232 folosit pentru

convertirea semnalelor- Condensatoare de 1uF- Mufa COMPIM cu 9 pini specifica RS232

Circuitul este realizat astfel la specificatiaproducatorului pentru a asigura buna functionare sistabilitate.

Ansamblul de alimentare foloseste tensiunea dela portul USB asigurand un voltaj de 5V.

Condensatoarele C5 si C6 sunt folosite la filtrareacurentului ce intra pe USB, la specificatiaproducatorului.

Senzor de umiditate Hch – 1000 : este unsenzor capacitiv de polimer, cu precizie relativbuna, proiectat pentru masurarea umiditatii inspatii inchise.



Microcontrolere

Componente folosite : U1 Microcontrolerul ATMega16 pe 8 biti U2 Convertorul Max232 Lcd1 Afisaj LCD 16x2 Rv1 Rezistenta Reglabila C1, C3, C4, C5, C6 Condensatoare de 100nF/1uF/1uF/100nF/470nF J1 Conector USB pentru alimentarea microcontrolerului Jp1 Jumper R1 Rezistenta de 10k Ω P1 Conector Rs232 Pushbuton pentru Reset

5.2 Schema electrica placa receptie



Microcontrolere

Blocul de afisare LCD e format dintr-un

display 16x2. Rezistenta variabila RV1 esteconectata pentru a varia contrastul afisajuluipentru o mai buna claritate



Microcontrolere

6.Cablaj imprimat

6.1 PCB placa emisie

6.2 PCB placa receptie



Microcontrolere

START

Initializare

7.Proiectare software

7.1 Organigrama codului

Am primitdate de lasenzor?

Convertirevaloare Codare Transmisie

START

Initializare

S-au primitdate pe

magistrala ?Decodare Conversie

numericaAfisare

LCD

Placa Emisie

Placa Receptie

DA

DA

NU

NU



Microcontrolere

#include <avr/io.h>#include <string.h>

#define F_CPU 8000000 // 8 MHz#include <util/delay.h>#include <stdlib.h>#include <avr/interrupt.h>#define BAUD 9600#define MYUBRR F_CPU/16/BAUD-1

void initalize_USART( unsigned int ubrr){UBRRH = (unsigned char)(ubrr>>8); //seteaza rata de transfer bit h UBRRL = (unsigned char)ubrr; // seteaza rata de transfer bit h

UCSRB = (1<<RXEN)|(1<<TXEN); // activeaza transmisia sireceptiaUCSRC = (1<<URSEL)|(0<<USBS)|(3<<UCSZ0); // Format : 8 biti, 1 bitde stop

void send_byte(unsigned char byt){ // transmite un singur caracterinterfetei seriale

while (!(UCSRA & (1<<UDRE))); // Asteapta daca nu e pregatittransferul

UDR = byt; // trimite bit }

void send_string(char * str) { // trimite un sir interfetei serialefolosind un pointer

while(*str) { // cat timp nu am ajuns la sfarsitulpointerului

send_byte(*str++); // continua trimiterea bitilor din sir }

}

unsigned char read_byte(void) { // functie pentru citirea bitilorwhile(!(UCSRA & (1<<RXC))); // cat timp inca nu avemdate de citit

return UDR;}

7.2 Codul sursa placa emisie



Microcontrolere

void initalize_ADC( void ){ // seteaza CANADMUX=(1<<REFS0); // Aref = AVcc; ADCSRA=(1<<ADEN)|(7<<ADPS0); // activeaza CAN

}

int read_ADC(char ch){ // citeste CAN int n, av=64; // media can unsigned int average_adc = 0; // variabila pt stocare suma ADMUX |= (ch & 0x07); //seteaza canalul CAN

for(n=0; n<av; n++){ // de cate ori citeste ADCSRA |= (1<<ADSC); //Start conversie unica while( !(ADCSRA & (1<<ADIF)) ); //asteapta sa se termine

conversiaADCSRA |= (1<<ADIF); //reseteaza ADIF : ADIF=1

average_adc += ADC; //suma tutror adc citite

}average_adc /= av; // calcularea mediei adc return (int) average_adc; // converteste la o valoare cu semn

}

void zero_counter( void ){ // seteaza numaratorul de 16 biti la 0 unsigned char sreg;sreg = SREG; // salveaza intreruperile globale

cli();TCNT1 = 0; // seteaza registrul de numarare la 0

SREG = sreg;sei();}

unsigned int read_counter( void ){ // citeste numaratorul de 16 biti unsigned char sreg;unsigned int count;sreg = SREG;cli();count = TCNT1; // citeste registrul

SREG = sreg;sei();return count;

}



Microcontrolere

int read_humidity( void ){unsigned int counter_value;

int humidity_value;float m = 0.147929; // slope float a = 427.515; // offset

zero_counter(); // numaratorul de 16 biti seseteaza la 0

PORTB &= ~(1<<PB1);TCCR1B |= ((0<<CS12)|(1<<CS11)|(0<<CS10)); // seteaza

timerul 1while((!(PINB & 1)) & (TCNT1<65000)); // asteptam ca iesirea

senzorului sa fie in 1 logicTCCR1B &= ~((1<<CS12)|(1<<CS11)|(1<<CS10)); // opreste timerul 1

PORTB |= (1<<PB1);

counter_value = read_counter(); // citestenumaratorulhumidity_value = (m * counter_value) - a ; // converteste valoarea

in umiditate relativareturn humidity_value ; // returneaza valoarea

}

void delay_minutes( int delay ){int t;for (t = 0; t < (delay * 60); t++){

_delay_ms(1000);}}

int main( void ){char humidity_str[8];int humidity;

initalize_USART( MYUBRR); // initializeaza USART pentru

comunicatia seriala

DDRB |= (1<<DDB1);PORTB |= (1<<PB1); // reseteaza oscilatorul de umiditate

while( 1 ){ // bucla infinita



Microcontrolere

humidity = read_humidity(); //citeste umiditatea

itoa(humidity,humidity_str,10); // convertesteumiditatea in sir ascii

send_string(humidity_str); // trimite date portuluiserial

send_string(" %RH"); _delay_ms(1000);

}return 0;

}

#define F_CPU 8000000#define USART_BAUDRATE 9600 // rata de transfer #define BAUD_PRESCALE (((F_CPU / (USART_BAUDRATE * 16UL))) - 1)#include<avr/io.h>

#include<util/delay.h>#define LCD_DATA PORTA //portul de date al LCD #define ctrl PORTB

#define en PB2 // activeaza semnalul#define rw PB1 // citeste/ scrie #define rs PB0 // rs= pb0

void LCD_cmd(unsigned char cmd);void init_LCD(void);void LCD_write(unsigned char data);void LCD_clear();

void usart_init();void usart_putch(unsigned char send);unsigned int usart_getch();

int main(){

unsigned char value;

7.2 Codul sursa placa receptie



Microcontrolere

DDRA=0xff; // portul a e setat ca port de iesire DDRB=0x07; // semnalul de iesire al LDC init_LCD();

_delay_ms(50); // intarziere 50msusart_init(); // initializare USART

while(1){value=usart_getch(); // functie pentru a primi date

din usartLCD_cmd(0xC0); // a doua linie, la inceput a LCD LCD_write(value); // scrie

}return 0;

}

void init_LCD(void)

{ LCD_cmd(0x38); // initializare LCD 16x2 _delay_ms(1);

LCD_cmd(0x01); // clear LCD _delay_ms(1);

LCD_cmd(0x0E); // cursor ON _delay_ms(1);

LCD_cmd(0x80); // Prima linie la inceput

_delay_ms(1);return;}

void LCD_cmd(unsigned char cmd){

LCD_DATA=cmd;ctrl =(0<<rs)|(0<<rw)|(1<<en);

_delay_ms(1);ctrl =(0<<rs)|(0<<rw)|(0<<en);

_delay_ms(50);

return;}

void LCD_write(unsigned char data){

LCD_DATA= data;ctrl = (1<<rs)|(0<<rw)|(1<<en);

_delay_ms(1);



Microcontrolere

ctrl = (1<<rs)|(0<<rw)|(0<<en); _delay_ms(50);return ;

}

void usart_init(){UCSRB |= (1 << RXEN) | (1 << TXEN); // activeaza circuiteul de

transmitere si receptieUCSRC |= (1 << URSEL) | (1<<USBS) | (1 << UCSZ0) | (1 << UCSZ1);

// foloseste caractere de 8 biti

UBRRL = BAUD_PRESCALE;// incarca bitul inferior – rata de transfer

UBRRH = (BAUD_PRESCALE >> 8);// incarca bitul superior

}unsigned int usart_getch(){

while ((UCSRA & (1 << RXC)) == 0);// nu face nimic pana cand nu s-au primit date la UDR si

sunt gata de afisatreturn(UDR); // returnteaz bit

}



Microcontrolere

Daca aparatul nu porneste, verificati conexiunea dispozitivului laalimentare.

Daca intampinati probleme in functionarea dispozitivului apasati butonulRESET pentru reinitializare.

Daca afisajul LCD prezinta este dificil de citit verificati contrastulacestuia. Pentru o vizualizare buna a mesajului afisat, modificativaloarea potentiometrului pana la nivelul dorit.

Daca intampinati probleme legate de software, contactati producatorulpentru reprogramarea microcontrolerelor.

Daca aparatul functioneaza necorespunzator si nu puteti remediaproblema consultati unul dintre atelierele noastre pentru garantiaaparatului.

Aparatul nu este o jucărie, prin urmare, nu se va lăsa la îndemânacopiilor.

Aparatul nu trebuie supus şocului mecanic puternic.

Aparatul nu trebuie expus la temperaturi extreme, raze solare directe,vibra ț ii intense. Dacă exist ă dubii cu privire la buna functionare al aparatului, atunci apa

ratul trebuie imediat scos din functiune şi asigurat împotriva reporniriineintentionate.

Functionarea în siguranta nu mai este posibilă dacă aparatul:- prezintă semne vizibile de deteriorare;- a fost depozitat in conditii nefavorabile- a fost supus socului mecanic puternic in timpul transportului

• Evitati temperaturile extreme, vibratiile şi şocurile, pentru că acestea potafecta unitatile si pot conduce la prognoze si date eronate.

• Nu scufundati aparatul în apa!• Nu incercati sa reparati singur unitatea!

Pentru orice alte intrebari/sugestii/reclamatii va stam la dispozitie:[email protected]

8.Masuri de siguranta si mentenanta

mailto:[email protected]





Microcontrolere

Microcontroler Atmega16 – 20 RON x 2 buc - 40 RON;

Circuit integrat Max232 – 25RON x 2buc - 50 RON;

Potentometru 10k Ω - 4RON x 1buc - 4 RON;

Rezistenta 10k Ω - 0.6RON x 2buc - 1.2RON;

Senzor umiditate HCH -1000 – 30RON x 1buc - 30RON;

Condensator 100nF - 0.4RON x 4buc -2.4RON;

Con. electrolitic 470nF - 2RON x 2buc - 4RON;

Con. electrilitic 1nF - 1.5RON x 4buc - 6RON;

Display LCD 16x2 – 25 RON x 1buc – 25RON;

Cablaj imprimat - 7.5RON x 2buc - 15RON;

Total 177.6RON

9.Costuri de productie



Microcontrolere

http://www.tet.pub.ro

http://www.atmel.com

http://www.mikroe.com

http://www.avrbeginners.net/

http://www.engineersgarage.com/

http://www.adelaida.ro/

http://www.avrfreaks.net/

http://cs.curs.pub.ro

http://www.datasheetcatalog.com http://www.datasheets360.com

http://www.conexelectronic.ro

http://www.e-piese.ro

http://www.youtube.com

http://office.microsoft.com/ro-ro/templates/

10.Bibliografie

http://www.tet.pub.ro/

http://www.atmel.com/


http://www.mikroe.com/










http://cs.curs.pub.ro/


http://www.datasheetcatalog.com/


http://www.datasheets360.com/


http://www.conexelectronic.ro/


http://www.e-piese.ro/


http://www.youtube.com/

















http://www.tet.pub.ro/

umidometru digital

Documents