Юрий Ревич - Занимательная электроника

□ Запись показаний на SD-карту— этот пункт появился сам собой в процессе подбора комплектующих. Оказалось, что добавление этой функции в буквальном смысле ничего не стоит (в «Амперке» разница в цене между платами Wireless Shield просто и Wireless Shield SD с гнездом для карты MicroSD составляет 200 рублей). Такая возможность может оказаться полезной, например, школьнику, которого обязывают вести погодный дневник.

□ Метрологические требования— при установке выносного датчика рядом с главным модулем расхождение показаний по температуре желательно не более 0,5 °C, по влажности — не более 2 %. Абсолютное значение ошибки измерения температуры вблизи нуля градусов — не более 0,5 °C. Отметим, что погрешность барометра можно не нормировать — его показания в любом случае придется подгонять «по месту» по причинам, о которых далее.

Изучив каталог «Амперки» и сравнив на всякий случай с тем, что предлагают другие торговые организации, выберем следующие компоненты:

□ плату Arduino Uno (для главного модуля);

□ плату Arduino Mini (для выносного датчика);

□ сетевой блок питания 5 В, 1000 мА;

□ датчик температуры и влажности SHT1x (2 штуки: для главного модуля и выносного датчика);

□ барометр SEN05291P;

□ часы RTC на основе DS-1307;

□ ХЬее-радиомодуль (2 штуки: для главного модуля и выносного датчика);

□ плату расширения Wireless Shield SD;

□ ЖК-дисплей МТ-12864J или два OLED-индикатора WEH001602В.

Строчный матричный OLED-индикатор WEH001602В фирмы Winstar представляет собой дисплей с крупными (почти 10 мм) и яркими матричными символами, размещенными по 16 символов в 2 строки на каждом. К сожалению, более, чем двухстрочных дисплеев с символами достаточно большого размера не существует, поэтому придется идти на усложнение конструкции и ставить две штуки (зато можно подобрать их с разными цветами, чтобы разделить данные и время/дату). Два таких индикатора обойдутся в сумму почти, как три ЖК-дисплея MT-12864J, но зато они намного лучше выглядят и имеют меньше внешних соединений, что позволит освободить контакты платы Arduino Uno, задействованные во взаимодействии с SD-картой (в варианте с MT-12864J SD-карту использовать не получится). Индикаторы выпускаются в разных цветах, я выбрал желтый для метеоданных и зеленый для времени. Приобрести эти индикаторы может быть непросто — их не оказалось не только в «Амперке», но и в розничной продаже вообще, пришлось заказывать и ждать доставки.

Полная схема подключения всех компонентов для главного модуля станции в варианте с двумя такими OLED-индикаторами представлена на рис. 22.1. На схеме не показаны соединения с SD-картой (контакты D4 и D11-D13), а также подключение Xbee-модуля (питание 3,3 В и контакты последовательного порта D1 и D2) — все это осуществляется автоматически при установке платы Wireless Shield SD на плату Arduino. Естественно, также не показан сам последовательный порт, размещенный на плате Arduino. Версию с ЖК-дисплеем мы опишем позже, а сейчас рассмотрим последовательно особенности подключения и программирования каждого из компонентов.

Как мы уже говорили, для строчных матричных экранов стандартный контроллер носит название HD44780. Для работы с ним имеется стандартная библиотека LiquidCrystal , входящая в состав Arduino IDE. С командами HD44780 совместим интерфейс любых подобных конструкций, причем и ЖК- и OLED-разновидностей, однострочных или многострочных. Потому необязательно применять именно WEH001602В (буква В в конце наименования в данном случае указывает на высоту строки, 1602 означает, что это 16 символов на 2 строки). Почти без изменения программы можно ставить в схему любой подобный индикатор, в том числе и других производителей. Однако фирма Winstar захотела несколько улучшить стандарт, и потому ее произведения все-таки имеют свои особенности, о которых мы поговорим далее.

В OLED-версии дисплеев отсутствует вывод управления контрастом Vo (вывод 3 индикатора не подключается), и также ни к чему не подсоединяются выводы 15 и 16 , в ЖК-версии управляющие подсветкой. Правда, некоторые сетевые источники утверждают, что функциональность этих выводов можно восстановить путем перестановки некоторых перемычек на плате, и таким образом управлять яркостью свечения точек, но не очень понятно, зачем. Индикаторы WEH001602В могут работать как от питания 5 В, так и от питания 3,3 В, и именно от напряжения питания зависит яркость. Опыт показал, что нормальной яркости свечения дисплей достигает уже при 3,3 В. На схеме рис. 22.1 он подключен к питанию 5 В, при котором яркость в нормальных условиях явно избыточна. Однако я предполагаю, что передняя панель будет выполняться из прозрачного дымчатого пластика, затемняющего «потроха» прибора, так что в готовом изделии яркость окажется в самый раз.

Рис. 22.1. Схема главного модуля метеостанции с OLED-индикаторами

* * *

Подробности

Работа индикатора и контроллера от одного напряжения питания заодно позволит избавиться от необходимости соединять выходы Arduino со входами дисплея через резистивные делители согласования 5-вольтовых и 3-вольтовых уровней (так, как это будет делаться при подключении Xbee-модуля в выносном датчике, см. далее). А обязательно ли их устанавливать вообще? Зная, как устроены КМОП-входы микросхем (см. главу 15 ), мы можем ответить на этот вопрос совершенно точно. Что будет происходить, если выход с уровнем 5 В подключить ко входу микросхемы, питающейся от напряжения 3,3 В? Как только напряжение на входе превысит напряжение питания более, чем на 0,6 В, через защитный диод на входе потечет ток. Его величина зависит от разных факторов (от величины превышения напряжения, от мощности выходного транзистора, от сопротивления защитного диода в прямом направлении), и эксперимент показывает, что в данном случае ток составит порядка 2 мА на каждом выводе. То есть на семь подключенных в данном случае выводов величина дополнительного тока составит около 15 мА, что примерно удвоит потребление всей схемы Arduino Uno. Это не опасно для микросхем и не критично при питании прибора от сети, но может послужить источником неприятностей при батарейном питании и, тем более, при вводе схемы в режим энергосбережения. Именно по этой причине мы в дальнейшем в выносном датчике и озаботимся установкой делителей (в главном модуле благодаря плате Wireless Shield такой делитель на всякий случай уже установлен и без нашего вмешательства).