В технической литературе и в Интернете можно найти множество описаний и схем цифровых термометров. В большинстве конструкций использованы светодиодные индикаторы, есть и такие, в которых применены ЖКИ со встроенным контроллером (например, МТ-10Т7 фирмы МЭЛТ). И лишь немногие термометры, обычно собранные на микросхеме КР572ПВ5, содержат простые семиэлементные ЖКИ. Именно на таком четырехразрядном ЖКИ и цифровом датчике DS18B20 построен предлагаемый микроконтроллерный термометр. Длина кабеля, соединяющего датчик с собственно термометром, может достигать нескольких десятков метров.

Хотя датчик DS18B20 в принципе позволяет измерять температуру со значительно большей точностью, в интервале температуры -10...+85 °С при дискретности отсчета 1 °С ему не требуются калибровка и коррекция показаний. Такая дискретность вполне достаточна для большинства применений, а отображение на индикаторе всего двух значащих цифр упрощает прибор.

Основные технические характеристики:
Интервал измеряемой температуры, С -55...+99
Дискретность отсчета температуры, "С 1
Напряжение питания, В 3,5...5,5
Потребляемый ток. мА 6
Размеры, мм 55x28x13

Схема термометра изображена на рис. 1. Микроконтроллер DD1, синхронизируемый внутренним RC-генератором, должен быть запрограммирован в соответствии с таблицей. Программа разработана с помощью "Графической среды разработки программного обеспечения для микроконтроллеров с архитектурой AVR фирмы ATMEL, известной также как "Графический ассемблер" и "Algorythm Builder".
Обмен информацией между датчиком ВК1 и микроконтроллером происходит согласно протоколу однопроводной шины 1 -Wire. Информацию для вывода на ЖКИ микроконтроллер выводит последовательным кодом на вывод РВ2 и загружает ее в последовательно соединенные восьмиразрядные сдвиговые регистры DD2 и DD3, формируя импульсы сдвига на выводе РВ0. По заполнении всех 16 разрядов регистров микроконтроллер генерирует на выводе РВ1 импульс записи, в результате чего обновляется код на выходах Q0—Q7 микросхем DD2 HDD3.
Для правильной работы ЖКИ микроконтроллер периодически (с частотой около 30 Гц) инвертирует подаваемые на его элементы сигналы. Синфазно инвертируется и сигнал, подаваемый с вывода РВЗ на общий электрод (подложку) ЖКИ.
Непосредственно после включения питания на ЖКИ согласно программе будут включены элементы g второго и третьего разрядов. Если датчик не подключен или неисправен, то они мигают с частотой 1 Гц. После обнаружения исправного датчика на индикатор в течение 1 с выводится значение 88L. Затем микроконтроллер подает датчику команду запуска процесса измерения температуры. В данном случае датчик настроен на выдачу результата с точностью 12 двоичных разрядов, при этом длительность цикла измерения не превышает 750 мс. Полученный результат микроконтроллер преобразует в десятичный формат, округляет до целого числа градусов и выводит на ЖКИ.

Внешний вид собранного термометра показан на рис. 2. Его детали (за исключением датчика) размещены на макетной плате под индикатором. Печатная плата не разрабатывалась. Все микросхемы — в корпусах DIP, индикатор — ITH-G0824SFNP или аналогичный. Датчик соединяется с платой неэкранированной витой парой проводов кабеля UTP категории 5 длиной 45 м. При расстоянии датчик—плата не более метра диоды VD1, VD2 можно не устанавливать, а резистор R3 заменить перемычкой.
Если же предполагается размещать плату термометра на открытом воздухе или в неотапливаемом помещении следует использовать микросхемы и ЖКИ с расширенным интервалом рабочей температуры.

Прошивка

Автор А. МЕЛЬНИКОВ, Журнал Радио №1 2007г.