Материал: Микроклимат в теплице

Если вы правильно подключили термодатчик DS18B20 к блоку управления, то датчик будет найден устройством, а на экране индикатора появится информация о нем:

Рисунок 7. Отображение информации на экране устройства управления о текущем состоянии температурного датчика

Далее стрелками «влево»/«вправо» производится выбор выходного канала, а стрелками «вверх»/«вниз» производится выбор термодатчика для данного канала. Нажатием на «ввод» вы осуществляете запоминание определенного датчика для выбранного канала. Повторное нажатие «ввод» позволяет вам удалить настройки датчика из памяти на данный канал. Как уже было упомянуто выше, при программировании датчиков предусмотрена возможность установки одного и того же датчика на несколько выходных каналов управления.

Для удобства пользователя в 4-х канальном микропроцессорном устройстве управления организована энергонезависимая память, позволяющая сохранять все настройки даже при отключении питания на длительное время. Кроме того, при отключении датчиков или подключении новых датчиков не будет происходить смещение нумерации и «путаница», так как их запоминание и присвоение к каналам происходит на уровне серийных номеров.

После определения термодатчика и программирования его на работу по выбранному вами каналу, остается задать необходимые условия работы термостата, то есть, научить его работать так, как вам нужно. Для этого в основном меню вам надо зайти в подменю «Программа» (см. Рис. 6). На экране индикатора появится примерно следующее:

Рисунок 8. Экран индикатора устройства управления в режиме «Программа»

При входе в это меню стрелками «вверх»/«вниз» производится выбор канала программы, а при нажатии на кнопку «ввод» происходит вход в режим установки выбранной записи программы управления.

При первом «вводе» происходит вход в установку времени включения нагрузки, а при следующем - переход на установку отключения нагрузки. Этот режим в данном случае для нас не представляет интереса, поскольку включение-выключение нагрузки (тепличных нагревателей) происходит только в зависимости от температуры.

При последующем нажатии на кнопку «ввод» вам нужно выбрать номер канала управления, а также один из четырех режимов (охладитель/нагреватель/без нагрузки/будильник) и установка температур на включение и отключение нагрузки. Выбираем режим «Нагреватель» (на экране появляется кружок) и выставляем максимальную и минимальную температуры. Интервал между этими двумя значениями и будет являться заданным оптимальным диапазоном температур, который устройство управления будет выдерживать внутри теплицы с высокой точностью.

Последним шагом программирования устройства управления является установка времени действия режима термостатирования. Для этого достаточно выставить время действия с 2000 по 2099 год. Система контроля температуры в вашей теплице настроена и готова к работе.

Возможные варианты модернизации системы контроля температуры

Помимо основной функции, такой, как поддержание оптимальной температуры, можно без труда заставить устройство управления NM8036 обеспечивать полив произрастающих в теплице культур строго в соответствии с заданным вами графиком. Для этого, прежде всего, вам будет необходимо выбрать один из свободных каналов управления, а затем «обучить» устройство управлять подключенной к выбранному каналу нагрузкой, в качестве которой может быть электромагнитный клапан, отвечающий за подачу воды в систему полива.

Чтобы реализовать вышесказанное, потребуется зайти в меню выбора режимов, нажав на кнопку «Меню». Вам откроется уже знакомая картинка (см. Рис. 6). Выбирайте кнопками «вверх»/«вниз» режим программирования, после чего жмите на кнопку «ввод». На индикаторе появляется картинка, также знакомая вам (Рис. 8). Теперь можно непосредственно приступить к программированию таймера, который будет управлять клапаном подачи воды.

С помощью кнопок «вверх»/«вниз» вам потребуется найти свободный канал, к которому вы в дальнейшем подключите клапан и нажать на кнопку «ввод». Номер канала запоминается в памяти устройства.

Далее необходимо ввести время старта, например, 14:00:00, а затем, после повторного нажатия на «ввод», время останова 14:30:00. Далее устанавливаются дата, месяц и год. Дальнейшее нажатие на «ввод» позволит вам выбрать типа управления. В этом пункте меню устанавливаем символ «крестик» и номер канала, к примеру, «4», после чего снова жмем «ввод». Появляется меню срабатывания по периоду. Поскольку полив в теплице нужно производить либо каждый день, либо по строго определенным дням на неделе, выберите периодичность срабатывания таймера: «по определенным дням недели» и отметьте те дни, когда должен осуществляться полив. Чтобы возвратиться в предыдущее меню, вам следует нажать клавишу «Меню».

Итак, вы запрограммировали устройство управления на периодический полив по заданным дням недели с 14-00 ч. До 14-30 ч. Остается лишь подключить электромагнитный клапан к выбранному вами при программировании каналу управления. Система «Термостат - автоматический полив» готова к работе!

И последний момент. Устройство управления NM8036, как вы уже, наверно, поняли, изучив его технические характеристики, приведенные в начале этой статьи, имеет возможность подключения к персональному компьютеру посредством разъема XS1, расположенным на основной плате, через последовательный СОМ-порт ПК. Такая особенность может успешно использоваться вами для контроля за работой устройства управления на расстоянии. В целях реализации подобной идеи вам потребуется спаять кабель связи. Приобретите в любом радиомагазине две розетки типа DB9F и изготовьте кабель связи необходимой длины. Схема распайки кабеля приведена на Рис. 9.

Рисунок 9. Способ распайки соединительного кабеля с компьютером

Чтобы заставить компьютер «увидеть» блок управления, вам потребуется специальное программное обеспечение, которое необходимо установить на винчестер ПК.

Если блок управления NM8036 подключен к СОМ-порту компьютера без ошибок, а необходимое программное обеспечение правильно установлено и запущено, на экране ПК вы сможете наблюдать за работой системы «термостат - автоматический полив» и, если нужно, изменять необходимые настройки устройства управления.

При использовании 4-х канального микропроцессорного устройства управления очень важным может оказаться то, что оно поддерживает полный календарь, что позволяет управлять нагрузками на времена до нескольких лет с точностью включения и отключения +/-1секунда. Разрешающая способность измерения температуры устройством составляет 0,1 градуса Цельсия, а точность соответствует заявленной точности на датчики Dallas и равна 0,5 градуса Цельсия.

Заключение

В данной курсовой работе был разработан таймер термостат на микроконтроллере. С возможным применением в качестве системы управления отоплением дачи, дома, а также различными электроприборами. Это термостат, таймер, АЦП, часы реального времени. Модуль позволяет поддерживать температуру, которая вам нужна именно в этот момент времени и день недели.

Приложение

ATmega32

Характеристики:

Высокопроизводительные, мало потребляющие AVR 8- битные микроконтроллеры

Развитая RISC архитектура:

131 исполняемых команд, большинство за один машинный такт

32 рабочих регистра общего назначения

полностью статический режим работы

производительность до 16 MIPS при 16 МГц

встроенный 2-х тактовый умножитель

Энергонезависимая память программ и данных

32К байт внутрисистемно самопрограммируемой FLASH памяти с количеством циклов перепрограммирования до10 000.

Опционно загрузочная область памяти с независимыми ключевыми битами, внутрисистемное программирование встроенной загрузочной программой, правильное чтение в процессе записи.

1024 байт EEPROM с допустимым количеством циклов стирания записи до 100 000.

2К байт внутренней SRAM

программируемый ключ защиты программ

·              JTAG (IEEE1149.1 совместимый) интерфейс

- Сканирование памяти в соответствии с JTAG стандартом

Встроенная поддержка отладчика

Программирование FLASH, EEPROM, охранных и ключевых бит через JTAG интерфейс

·              Периферийные функции

- два 8-битных таймера/счётчика с программируемым предделителем и режимом сравнения

один 16-битный таймер/счётчик с программируемым предделителем, режимом сравнения и захвата

счётчик реального времени с программируемым генератором

четыре ШИМ генератора

8-и канальный, 10-и битный АЦП

байт- ориентированный, двухпроводный интерфейс

программируемый USART

Master/Slave SPI последовательный интерфейс

Программируемыи Watchdog таймер с программируемым генератором

- Встроенный аналоговый компаратор

·              Специальные функции

 - Reset по включению питания и выключение при снижении напряжения питания

Внутренний калиброванный RC генератор

Внешние и внутренние источники прерывания

Шесть экономичных режимов: Idle, подавления шумов АЦП, экономичный, режим Выкл. , режим ожидания и режим расширенного ожидания.

·              32 программируемых вывода вход-выход и 1 вход

·              40 выводной корпус PDIP, 44 выводной корпус TQFP, и 44 контактный MLF

Напряжение питания:

2.7 В до 5.5 В для ATmega32L

4.5 В до 5.5 В для Atmega32

·              Тактовая частота:

0-8 МГц Atmega32L

0-16 МГц Atmega32

Расположение выводов

DS 1307

Модуль часы на чипе DS1307, запрограммирован на: секунды, минуты, часы, год ( с учетом високосных лет). Календарь до 2100 года.

Характеристики:

56 байт энергонезависимой памяти (тип памяти RAM.);

рабочее напряжение от 4.5 до 5.5 Вольт DC;

в режиме работы от батареи резервного питания энергопотребление около 500nA;

автоматическое определение источника питания;

двухпроводной последовательный интерфейс ;

тип интерфейса: Serial, I2C;

рабочая температура от - 40 до + 85℃;

кристалл 32.768 кГц;

В комплекте : модуль часы, батарейка.

Размер: 23 х 14 мм

Вес: до 15 гр.

Характеристики MAX232