Una stazione meteorologica con microcontrollore Atmega328P-PU: 5 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Recentemente ho seguito un corso online gratuito con edx (fondato dall'Università di Harvard e dal MIT nel 2012, edX è una destinazione di apprendimento online e fornitore di MOOC, che offre corsi di alta qualità dalle migliori università e istituzioni del mondo agli studenti di tutto il mondo), con il titolo: Backyard Meteorology: The Science of Weather, ed è stato molto istruttivo e lo consiglio a tutte le persone interessate alla meteorologia amatoriale, nella prima o nella seconda lezione, il professor John Edward Huth, l'istruttore, ha consigliato di acquistare una stazione meteorologica in grado di misurare l'altitudine della posizione geografica e la pressione atmosferica atmosferica, ho pensato che invece di acquistare un barometro o una stazione meteorologica l'idea migliore fosse realizzarne uno con i componenti più economici disponibili intorno a me e nella mia spazzatura, ho fatto una ricerca nel web, e ho trovato alcuni progetti, alcuni nel sito di instructables, il mio problema era usare un microcontrollore nudo non un Arduino o un Raspberry pi che erano e sono più costosi, il prezzo di AtmegaP-PU, Arduino Uno e Reaspberry Pi zero - i Pi più economici - sono: $ 4, $ 12 e $ 21, quindi l'AtmegaP-PU è il più economico. I sensori che ho usato in questo progetto sono, DHT22 (Sensore di misurazione della temperatura e dell'umidità digitale) che è quasi $ 8 - questo è più preciso del sensore DHT11, inoltre ho usato la pressione barometrica della temperatura BMP180, il sensore del modulo di altitudine, che è $ 6 e ho fatto uso della retroilluminazione verde del modulo display LCD Nokia 5110 con adattatore PCB per Arduino, che costa solo $ 5, quindi con il budget di $ 23 e alcuni cavi e altre parti dalla mia spazzatura potrei realizzare questa fantastica stazione meteorologica che Te lo spiego nei prossimi paragrafi.

Fase 1: FASE 1: PROGETTAZIONE E SCHEMA DEL CIRCUITO

Poiché il mio obiettivo era misurare la temperatura e l'umidità relativa e la pressione atmosferica e l'altitudine, quindi i sensori che devo usare sono DHT22 e BMP180, io uso DHT22, per la misurazione della temperatura e dell'umidità relativa e il BMP180, per la pressione atmosferica e l'altitudine, però il BMP180 potrebbe anche misurare la temperatura, ma la temperatura misurata da DHT22 è più accurata del sensore BMP180. e il Nokia 5110 per visualizzare i valori misurati e come ho spiegato nell'introduzione, Atmega328P-PU come microcontrollore, puoi vedere il design del sistema e lo schema elettrico nella figura sopra.

Passaggio 2: FASE 2: Strumenti necessari

Gli strumenti necessari sono mostrati nelle figure sopra e sono i seguenti:

1- Strumenti meccanici:

1-1- sega a mano

1-2- piccolo trapano

1-3- taglierina

Spelafili 1-4 fili

1-5 cacciaviti

1-6-saldatore

2-Strumenti elettronici:

2-1-multimetro

2-2-alimentatore, vedi il mio istruibile per realizzarne uno piccolo:

2-3 taglieri di pane

2-4-Arduino Uno

Passaggio 3: Passaggio 3: componenti e materiale necessari

1-Materiale meccanico:

1-1-casing in questo progetto Ho usato un caso mostrato sopra, che ho realizzato per i miei progetti precedenti (fare riferimento a:

2-Componenti elettronici:

2-1-ATMEGA328P-PU:

2-2- LCD grafico 84x48 - Nokia 5110:

Condensatori 2-3-16 MHz Crystal + 20pF:

2-4- Sensore di pressione barometrica, temperatura e altitudine BMP180:

2-5- Sensore digitale di temperatura e umidità DHT22/AM2302:

2-6- Cavo del ponticello:

2-7- Batteria ricaricabile da 9 volt:

Regolatore lineare 2-8-LM317 con tensione di uscita variabile:

Passaggio 4: Passaggio 4: Programmazione ATMEGA328P-PU

Innanzitutto, dovrebbe essere scritto lo sketch di Arduino, li ho usati in diversi siti e l'ho modificato con il mio progetto, quindi puoi scaricarlo se vuoi usarlo, per le librerie pertinenti puoi usare i siti pertinenti in particolare github.com, alcuni degli indirizzi delle librerie sono i seguenti:

Nokia 5110:

BMP180:

In secondo luogo, il programma di cui sopra dovrebbe essere caricato su ATMEGA328P-PU, se questo microcontrollore viene acquistato con il bootloader, non è necessario caricare il programma del caricatore di avvio su di esso, ma se il microcontrollore ATMEGAP-PU non è caricato con il bootloader, dovremmo fallo a tempo debito, ci sono molti istruttori da usare per tale procedura, puoi anche usare il sito Arduino: https://www.arduino.cc/en/Tutorial/ArduinoToBreadb…, e istruttori come:

In terzo luogo, dopo aver caricato il bootloader su ATMEGA328P-PU, dovresti iniziare a caricare lo sketch principale nel microcontrollore, il metodo è scritto nel sito Arduino, come menzionato sopra, dovresti usare il cristallo da 16 Mhz come mostrato in quello sito, il mio circuito è mostrato sopra.

Passaggio 5: Passaggio 5: Realizzare il progetto

Per realizzare il progetto bisogna testare il circuito su una breadboard, quindi usate una breadboard e dei ponticelli come mostrato in figura e provate il progetto per vedere il display, se vedete cosa volete misurare sul NOKIA 5110 display, allora è il momento giusto per seguire il resto della procedura di realizzazione della stazione meteorologica, in caso contrario, devi capire il problema che è software o hardware, di solito è dovuto a collegamenti errati o errati dei cavi dei ponticelli, seguire il più possibile lo schema del circuito.

Il prossimo passo è realizzare il progetto, quindi per creare una connessione permanente per il microcontrollore, devi usare uno zoccolo IC e saldarlo a un piccolo pezzo di perforazione. scheda e due pezzi di intestazione del pin femmina come mostrato nelle foto sopra, a causa dei numerosi pin della presa IC che sono 28 e dell'estremità delle intestazioni dei pin che sono 14 + 14, quindi devi saldare 56 saldature e dovresti testare tutte quelle saldature punti per la giusta connettività e per la non connettività dei punti adiacenti, prima di essere certi del corretto funzionamento di quel pezzo non ci si imbarca nell'usarlo per l'inserimento del microcontrollore. se tutto va bene, ora dovresti continuare a collegare le parti successive.

Un'altra cosa importante da considerare è il fatto che i componenti necessitano di 5 V per funzionare ma la retroilluminazione del display NOKIA 5110 necessita di 3,3 V, se si utilizzano 5 V per la retroilluminazione, potrebbe influire negativamente sulla durata del display, quindi ho usato due regolatori lineari LM317 con tensione di uscita variabile, e ne ho regolato uno per l'uscita a 5V e un altro per l'uscita a 3,3V, infatti ho realizzato io stesso quello con uscita a 5V e ne ho comprato un altro con uscita a 3,3V. Ora è il momento di fissare i componenti all'involucro, puoi vedere le foto, il sensore DHT22 dovrebbe essere fissato in modo che la sua faccia di ingresso sia fuori dal case per rilevare la temperatura e l'umidità relativa, ma la pressione barometrica BMP180, Sensore di temperatura e altitudine, potrebbe essere all'interno dell'involucro, ma è necessario praticare fori sufficienti sull'involucro per renderlo a contatto con l'aria esterna, come si può vedere nelle foto sopra. Un altro punto importante è fornire una piccola perforazione. scheda, che puoi vedere nelle foto, e realizzare due file di connettori femmina uno per i collegamenti di terra o negativi e uno per le uscite 5V positive.

Ora è il momento di cablare i componenti e gli assiemi, collegare tutti i fili secondo lo schema elettrico e assicurarsi che non venga tralasciato nulla, altrimenti ci saranno problemi con il risultato finale.