Elektronik-Projekt: Temperatur-Feuchtigkeits-Modul (Version 2)
Elektronik-Projekt: Temperatur-Feuchtigkeits-Modul (Version 2)
Abbildung 3.1 zeigt die nicht allzu umfangreiche Schaltung.
Die gesamte Schaltung lässt sich grob in fünf Bereiche unterteilen:
In dieser Reihenfolge erfolgt nun auch die Schaltungsbeschreibung.
Mikrocontroller
Der Mikrocontroller (IC1) stellt die wohl wichtigste Komponente für dieses Projekt dar.
Für diese Aufgabe wurde der Typ PIC16F87 ausgewählt. Dieser verfügt über eine ausreichende Anzahl
an I/O-Pins, über ausreichend Programmspeicher, Datenspeicher und auch über einen nichtflüchtigen
[1] Speicher. Weiters über eine vielfältige Anzahl an
Hardwarefunktionen (Timer, I2C-Schnittstelle, RS232-Schnittstelle, usw.).
Eigenschaften des Mikrocontroller PIC16F87:
Weitere Eigenschaften:
Für das Temperatur-Feuchtigkeits-Modul 2 wird jedoch nur ein Teil dieser Eigenschaften benötigt.
Für die Takterzeugung dient eine Standardbeschaltung bestehend aus einem 4,096-MHz-Quarz (X1), zwei Kondensatoren (C3, C4) und einem Widerstand (R2).
Zur Erzeugung des Reset (für den Mikrocontroller) wurde ebenfalls eine einfache Standardlösung bestehend aus einem Widerstand (R1) und einem Elektrolyt-Kondensator (C1) gewählt. Da der Reseteingang des Mikrocontrollers (MCLR, Pin 4) auch gleichzeitig die Programmierspannung (ca. 13V) bei der ICSP-Programmierung ist, darf während einer Programmierung kein Reset ausgelöst werden. Durch die Diode D1 ist ein Reset durch das RC-Glied (R1 und C1) während einer Programmierung via ICSP nicht möglich.
Der Kondensator C2 dient zur Entkoppelung der Betriebsspannung für den Mikrocontroller. Für diesen Koppelkondensator sollte ein Keramiktyp verwendet werden. Dieser muss möglichst nahe an diesem IC angebracht werden.
Die ICSP-Schnittstelle[2] (K1) dient zur Programmierung (Brennen) des Mikrocontroller (IC1), wobei bei dieser Methode der Mikrocontroller nicht aus der Schaltung entfernt werden muss. (siehe auch Abschnitt 8. Programmieren mit ICSP).
Sensor
Der Mikrocontroller (IC1) kommuniziert mit dem Sensor (IC2) mit nur zwei Leitungen. Die Datenleitung (DATA)
ist am Portpin RA0 (Pin 17) angeschlossen, während die Taktleitung (SCK) den Portpin RA1 (Pin 18) verwendet.
Die Beschaltung des Sensors gestaltet sich entsprechend Abschnitt 1.3. Sensorbeschaltung).
LC-Display
Die Anzeige der Temperatur und Luftfeuchtigkeit erfolgt mit einem 2-zeiligen LC-Display (LCD1). Dieses wird
im 4-Bit-Mode betrieben, daher sind die Leitungen D0 bis D3 nicht von Bedeutung und sind daher mit Masse
verbunden. Die restlichen 4 Datenleitungen (D4 bis D7) sind mit Port B (RB0 bis RB3) des Mikrocontrollers
verbunden. Achtung: Aufgrund der Layoutführung, ergeben sich die "gekreuzten" Verbindungen.
Neben den Datenleitungen benötigt das LC-Display noch drei Steuerleitungen (RS, R/W und E). Diese
Steuerleitungen sind mit Port A (RA2 bis RA4) verbunden.
Die Kontrasteinstellung des LC-Display erfolgt mit dem Trimmer R4.
Anmerkung: Die Auftrennung von Datenleitungen auf Port B und Steuerleitungen auf Port A ist deshalb notwendig, weil weder der gesamte Port A noch der gesamte Port B für das LC-Display verwendet werden kann. Der Reset-Eingang und die Ports für den Takt sind fix am Port A, und die Leitungen für das RS232-Interface (RX und TX) sind fix mit Port B verbunden. Doch glücklicherweise stellt der mikroC-Compiler vorgefertigte Routinen für das LC-Dislay zur Verfügung, so dass sich der Programmierer darüber nicht mehr den Kopf zerbrechen muss.
RS232-Schnittstelle
Der Schaltungsteil für die RS232-Schnittstelle besteht aus einer sehr einfachen Standardlösung. Ein leicht
erhälticher Spezial-IC (MAX232, IC3), 5 Elektrolyt-Kondensatoren (C6 bis C10) und eine 9polige Sub-D-Buchse (K2)
übernehmen diese Aufgabe.
Stromversorgung
Die Stromversorgung besteht hier aus einer sehr einfachen Standardlösung. Ein Festspannungsregler (IC4) vom
Typ 7805 übernimmt mit den Kondensatoren C11 bis C14 die Spannungsregelung. Als Spannungsquelle dient ein
unstabilisiertes Universal-Steckernetzteil.
Die Diode D2 dient hier als Verpolungsschutz.
Mit dem Schalter S1 lässt sich das Temperatur-Feuchtigkeits-Modul einschalten bzw. ausschalten.
1 Unter einem nichtflüchtigen Speicher versteht man einen Speicher, der seine Werte beim Ausschalten des Gerätes beibehält. Diese Speicherart hauptsächlich für Geräteeinstellungen verwendet.
2 ICSP steht für In-Circuit-Serial-Programming.
Autor: Stefan Buchgeher
