Юрий Ревич - Занимательная электроника

Мы воспользуемся уже упоминавшимся модулем Wireless Shield SD, кроме разъема для Xbee-модуля, имеющим также слот для миниатюрной карты MicroSD. Более универсальным будет отдельный SD Card shield V4.0,4 куда можно вставлять SD-карты обычного типоразмера (карты MicroSD вставляются в него через адаптер). Обращение с этими модулями совершенно одинаково, и заняты у них одни и те же контакты, ориентированные на применение библиотеки SD, входящей в комплект Arduino IDE.

Недостаток большинства подобных стандартных Arduino-модулей с разъемом для SD-карты состоит в том, что они в качестве вывода «выбор кристалла» задействуют вывод номер 4 . Это сделано по понятным причинам — чтобы освободить стандартный вывод SS порта SPI (вывод 10 ) для использования этого интерфейса в каких-то иных целях. Однако такой прием приводит к ограничениям на применение вывода 10 — он должен быть установлен только «на выход», иначе стандартные функции SPI контроллера работать не будут. Потому вместо одного дополнительного вывода карта фактически занимает два. К счастью, в качестве выходного мы можем применять порт 10 по своему усмотрению — в нашей схеме он служит одной из линий данных.

Полную программу метеостанции с OLED-индикаторами, построенной согласно схеме на рис. 22.1 с добавленными функциями записи на SD-карту, можно скачать с сайта автора по ссылке http://revichJib.ru/AVR/Meteo_OLED.zip. Внешний вид индикационной панели с отображением данных показан на рис. 22.7 далее, в разд. «Конструкция». Согласно этой программе, при каждом включении питания в файл data.txt будет записываться строка Arduino meteostation data . А в установленные моменты времени в него записываются данные в виде строки:

06:00 06.04.14 +21.2 26 750 +20.7 27 4.4

Здесь после значения времени идут сведения о внутренней температуре и влажности, затем давление, потом температура и влажность с выносного датчика. В конце выводится информация о напряжении батареи датчика, которая позволит осуществлять контроль за работой узла определения разрядки батареи (в случае необходимости подкорректировать порог надо знать, при каком напряжении датчик прекратил работу). Строка содержит 40 символов, так что об исчерпании пространства на карте можно не беспокоиться — самой маленькой карты объемом в гигабайт хватит примерно на 8 тысяч лет непрерывной записи. Учитывая такой объем свободного пространства, на карте удобно заодно хранить все сопутствующие программы: Arduino IDE вместе с прошивкой станции и утилиту для установки часов. В соответствии с программой, запись данных на карту будет происходить в часы, кратные трем: в 0, 3, 6, 9, 12, 15, 18 и 21 час. Согласно международным правилам, три часа составляют так называемый синоптический интервал, а моменты записи должны отсчитываться по всемирному времени UTC. В настоящее время московский регион отличается от UTC на четыре часа (т. е. всемирному времени 00:00 соответствует московское 04:00), потому для укладки в стандартный ряд синоптических наблюдений необходимо учитывать эту поправку [53] Осенью 2014 года вместо постоянного «летнего» времени было введено постоянное «зимнее» (опережает астрономическое на один час, а не на два, как до этого), и теперь «московское время» отличается от UTC ровно на три часа. Не приведи Господь, у нас опять введут «летнее/зимнее» время — тогда программу придется усложнять. В часах DS-1307, конечно, никакого автоматического перевода не предусмотрено, и слава Богу. . Закомментированная строка в начале процедуры записи на карту if (clock.second = 0) служит для отладки программы — если ее восстановить (а вышележащую, наоборот, спрятать за комментарием), то запись на карту будет происходить каждую минуту.

После вставки карты следует обязательно перезагрузить станцию и проследить, чтобы после загрузки в первую очередь появилась надпись SD card Ok. Если вместо этого появляется сообщение об ошибке инициализации SD card failed, то выключить и включить питание станции необходимо еще раз. Если карта инициализировалась верно, то в файл data.txt на ней запишется строка Arduino meteostation data . Если этот файл на карте не существовал, то он будет создан заново, иначе указанная строка просто запишется в него еще раз, сигнализируя о том, что станция включалась.

Подтверждение тому, что запись действительно идет успешно, можно получить, если проследить за поведением станции в момент, соответствующий очередному сеансу записи, — не должно появиться сообщение File open failed!, которое возникает, если карта просто отсутствует в слоте. Если же карта вставлена, но инициализация прошла неудачно, то в момент записи станция «повиснет» примерно на 12 секунд — таковы особенности работы библиотеки SD.

Повторю — для успешной записи на карту карта должна быть вставлена в слот до включения питания станции. Следует взять за правило перезапускать станцию после каждого извлечения/вставки карты. Предоставляю читателю самому поэкспериментировать с модификацией программы, которая позволила бы избежать таких ограничений. Вероятно, для этого придется привлечь какую-нибудь другую библиотеку по работе с SD-картами в Arduino — особенность прилагаемой библиотеки SD в том, что если карта однажды была инициализирована, то после извлечения и последующей ее вставки при работающем контроллере от программы невозможно добиться не только сообщений об ошибках, но не получается даже принудительно инициализировать карту заново.

Все элементы разработанных нами схем по рис. 22.1 и 22.5 продаются в комплекте с соединительными кабелями, исключение составляют только дисплеи. В «Амперке» имеется в продаже специальная расширительная плата Troyka Shield, позволяющая подключать подобную периферию. Таким образом, самый простой вариант создания законченной конструкции главного модуля станции заключается в приобретении этой платы и установке друг на друга последовательно трех плат (Arduino Uno, Troyka Shield и Wireless Shield). Ha Wireless Shield, которая должна быть сверху этого «бутерброда» (для лучшей работы модуля ХЬее), имеется поле пустых контактов достаточного размера, чтобы на нем можно было установить контактную колодку для подключения ЖК-дисплея.

Все это монтируется в пластиковый (обязательно!) корпус, передняя стенка которого вырезана под дисплей. Работе ХЬее пластиковый корпус не помешает, а вот датчики лучше вынести наружу — даже то небольшое количество тепла, которое выделяют компоненты схемы при работе, исказит значения температуры, а влажность в герметичном корпусе может отличаться от реальной на десятки процентов (не в этом ли причина столь плохой работы серийных изделий?).