FREESCALE TECHNOLOGY APPLICATION 2012 - 2013
Zařízení pro měření teploty, atmosférického tlaku a nadmořské výšky
Jméno: Libor Ročník: 3. Obor:
IŘT
Odstrčil
Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, Fakulta aplikované informatiky
2
Obsah Obsah ......................................................................................................................... 2 1 Popis........................................................................................................................ 3 2 Hardware ................................................................................................................. 3 2.1 Mikropočítač ...................................................................................................... 4 2.2 Snímač .............................................................................................................. 4 2.3 Bluetooth modul ................................................................................................ 5 3 Ovládání .................................................................................................................. 6
Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, Fakulta aplikované informatiky
3
1 Popis Cílem bylo vytvořit zařízení, které bude schopno měřit teplotu a atmosférický tlak. Na zařízení byly kladeny požadavky, aby bylo co nejmenší a nejjednodušší. Dalšími požadavky bylo, aby bylo možné si naměřená data archivovat a posléze teprve přenést do PC. Pro komunikaci a přenos dat byl zvolen přenos přes bluetooth modul. Aby byly dodrženy nároky na minimální rozměry, připojuje se bluetooth modul až v případě komunikace se zařízením. Díky přenosu přes bluetooth, je možné zařízení ovládat přes mobilní telefon nebo jakýkoliv PC s bluetooth modulem. Další jeho výhodou je, že není potřeba kabeláž.
2 Hardware
Obr. 1.: Celkové zařízení.
Srdcem celého zařízení je mikropočítač MC9S08QE8CPG. K němu je přes rozhraní I2C připojen snímač. Dále je vyveden konektor pro rozhraní SCI, které slouží pro připojení bluetooth modulu. K dispozici jsou dvě LED diody, červená a zelená pro signalizaci stavu programu. Díky vyvedenému konektoru pro programátor, je možné mikropočítač kdykoliv přeprogramovat. Všechny součástky vyžadují napájení 3,3V, proto je k dispozici napájecí konektor pro 2,1mm jack konektor, kde můžeme připojit síťový adaptér nebo baterie v rozmezí napětí 4,7 – 41V. Požadovaných 3,3V je zajištěno napěťovým regulátorem. Stav připojení ke zdroji napětí signalizuje červená LED dioda.
Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, Fakulta aplikované informatiky
4
Obr 2.: Schéma zapojení.
2.1 Mikropočítač Mikropočítač byl zvolen MC9S08QE8CPG. Jedná se o 8 bitový mikropočítač s procesorem HCS08 od společnosti Freescale Semiconductor. Při napájení 3,3 V je pracovní frekvence procesoru až 20 MHz a mikropočítač je schopen fungovat při teplotách -40 °C až 85°C. Pouzdro je PDIP s 16 piny, z nichž 12 je vstupně výstupních. Uvnitř mikropočítače je FLASH paměť o velikosti 8 kB a paměť RAM o velikosti 512 B.
2.2 Snímač
Obr. 3.: Snímač.
Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, Fakulta aplikované informatiky
5
Snímač byl zvolen MPL3115A2 od společnosti Freescale Semiconductor. Jedná se o inteligentní snímač, který měří teplotu, atmosférický tlak a na základě těchto hodnot určí i nadmořskou výšku. Snímač komunikuje s mikropočítačem přes rozhraní I2C. Teplota je měřena v rozmezí -40 °C až +85 °C a snímačem je poskytnuta jako 12 bitová hodnota. Teplota je s přesností na 0,0625 °C. Atmosférický tlak je měřen v rozmezí 20 kPa až 110 kPa a snímačem je poskytnuta jako 20 bitová hodnota. Atmosférický tlak je s přesností na 0,25 Pa. Nadmořská výška je dána na základě teploty a tlaku. Tato hodnota je poskytnuta jako 20 bitová hodnota s přesností na 0,0625 m. Protože tato hodnota je kolísavá a tudíž není přesná, má měření této hodnoty význam při měření výškových rozdílů, kdy známe počáteční výšku a posléze změříme konečnou výšku (např. při turistice).
Obr. 4.: Schéma zapojení snímače.
Snímač byl použit již osazený na plošném spoji s příslušnýma součástkami. Z plošného spoje je vyveden konektor pro připojení k mému zařízení.
2.3 Bluetooth modul
Obr. 5.: Bluetooth modul.
Bluetooth modul byl použit OEMSPA310 od společnosti Connect Blue. Jedná se o adaptér, který vytváří sériové rozhraní. Modul využívá UART rozhraní, proto pro připojení k mikropočítači postačí konektory RxD, TxD, GND a VCC.
Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, Fakulta aplikované informatiky
6
3 Ovládání Ovládání je možné přes mobilní telefon po nainstalování příslušné aplikace pro sériovou komunikaci přes bluetooth. Popřípadě ovládat přes PC s bluetooth. Po připojení zařízení ke zdroji napětí, je zařízení ve stavu čekání, dokud uživatel nezadá znak ‘s’ signalizující START. Poté mikropočítač se pokusí navázat spojení se snímačem. Pokud spojení bylo navázáno, je uživateli k dispozici jednoduché menu s několika položky.
Obr. 6.: Výpis menu.
Mezi nastavovací položky patří položka Typ mereni a Doba mezi merenim. Zde si můžeme zvolit, zda chceme měřit teplotu a atmosférický tlak nebo teplotu a nadmořskou výšku. Můžeme také nastavit dobu mezi jednotlivým měřením a to na 2, 4 nebo 8 s.
Obr. 7.: Výpis nastaveni měření a doby.
Při zvolení položky Ukladat do pameti, se začnou hodnoty ukládat do pole v paměti mikropočítače. Pole zaznamenává posledních 20 naměřených hodnot, s tím, že po zaplnění pole, se začnou přepisovat nejstarší hodnoty. Pro výpis hodnot z pole slouží položka Vypsat vse z pameti.
Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, Fakulta aplikované informatiky
Obr. 8.: Výpis z paměti.
Při zvolení položky Posilat přes bluetooth, se začnou hodnoty okamžitě po změření vypisovat.
Obr. 9.: Přímý výpis.
Průběh měření lze kdykoliv přerušit znakem ‘m’ signalizující MENU. Pokud se nacházíme v MENU, tak stále svítí zelená LED dioda. Pokud přejdeme do měření, tak se rozsvítí červená LED dioda. Pokud během měření nastane problém v komunikaci se snímačem (např. vytažení snímače z konektoru), vypíše se hláška informující na chybu a čeká se na znak ‘m’. Přičemž začne červená LED dioda rychle blikat.
7
