Проект 45. Термостат на датчике LM35

Задача

Поддерживать температуру в заданном диапазоне, управляя нагревателем.

Микроконтроллер: ATmega8, кварц 4 МГц. Среда: Atmel Studio / avra (или avra / Atmel Studio). Как настроить среду и прошить контроллер — в статье программирование AVR.

Что понадобится

• ATmega8
• кварц 8 МГц + 2×22 пФ
• датчик LM35
• реле, транзистор, обратный диод
• конденсатор 100 нФ у выхода датчика

Схема подключения

Алгоритм

1. Измерить температуру: при опорном 2,56 В код АЦП равен градусам.
2. Ниже нижнего порога включить нагреватель.
3. Выше верхнего порога выключить его.
4. Между порогами состояние не менять.

Листинг на ассемблере

Код проверен ассемблером и собирается без ошибок. Скачать: a45.asm · a45.hex (готовая прошивка).

;=======================================================
; Проект 45. Термостат на LM35 с гистерезисом
; ATmega8, 8 МГц. Датчик LM35 — ADC0 (PC0),
; нагреватель через реле — PB0, индикация — PB1
; Опорное 2,56 В: код АЦП равен градусам Цельсия
;=======================================================
.include "m8def.inc"

.def tmp  = r16
.def temp = r17

.equ T_ON  = 22                         ; включить нагрев ниже 22 C
.equ T_OFF = 25                         ; выключить выше 25 C

.cseg
.org 0x0000
        rjmp    RESET

RESET:
        ldi     tmp, low(RAMEND)
        out     SPL, tmp
        ldi     tmp, high(RAMEND)
        out     SPH, tmp

        ldi     tmp, 0b00000011
        out     DDRB, tmp
        cbi     DDRC, 0                 ; вход датчика

        ;--- внутреннее опорное 2,56 В, выравнивание влево, канал 0 ---
        ldi     tmp, (1<<REFS1)|(1<<REFS0)|(1<<ADLAR)
        out     ADMUX, tmp
        ldi     tmp, (1<<ADEN)|(1<<ADPS2)|(1<<ADPS1)
        out     ADCSRA, tmp

MAIN:
        rcall   ReadTemp
        out     PORTB, r1               ; гасим индикацию перед решением

        cpi     temp, T_ON
        brsh    CHECK_OFF               ; температура не ниже порога включения
        sbi     PORTB, 0                ; холодно — включаем нагрев
        sbi     PORTB, 1
        rjmp    NEXT

CHECK_OFF:
        cpi     temp, T_OFF
        brlo    NEXT                    ; в зоне гистерезиса — не трогаем
        cbi     PORTB, 0                ; жарко — выключаем нагрев
        cbi     PORTB, 1
NEXT:
        rcall   Delay500ms
        rjmp    MAIN

ReadTemp:
        sbi     ADCSRA, ADSC            ; запуск преобразования
AD_W:
        sbic    ADCSRA, ADSC
        rjmp    AD_W
        in      temp, ADCH              ; старший байт: 1 код = 1 градус
        ret

Delay500ms:
        ldi     r18, 21
S1:     ldi     r19, 255
S2:     ldi     r20, 255
S3:     dec     r20
        brne    S3
        dec     r19
        brne    S2
        dec     r18
        brne    S1
        ret

Пояснения

• Без гистерезиса на пороге реле щёлкало бы десятки раз в минуту, быстро выходя из строя; разнесённые пороги решают проблему полностью.
• Сравнение беззнаковых чисел делается парой cpi и brsh/brlo — проще, чем вычитание с проверкой переноса в PIC.
• Ширина гистерезиса подбирается по инерции системы: чем медленнее остывает объект, тем шире можно взять зону.

Что дальше

Разобравшись с этим проектом, переходите к следующему в разделе проекты на PIC. Справочник по архитектуре и периферии контроллеров — на странице микроконтроллеры AVR.