Individální projekty MPOA

Tato stránka je pouze pro čtení. Můžete si pouze prohlédnout zdrojový kód, ale ne ho měnit. Zeptejte se správce, pokud si myslíte, že něco není v pořádku.
====== Zadání ======

Navrhnete zařízení pro sběr a záznam environmentálních veličin: teplota okolí, barometrický tlak, vlhkost vzduchu a koncentrace CO2. Tyto údaje zaznamenejte na vhodné paměťové medium. Veličiny vzorkujte s periodou alespoň 1min a zobrazte na grafickém displeji. Vyřešte přenos naměřených údajů do počítače.

====== Úvod ======

Úlohou v tejto práci, je navrhnúť a postaviť zariadenie pre zber údajov environmentálnych veličín. Celý projekt môžeme rozdeliť do niekoľkých podskupín:
  - Hardware
    - Senzor teploty
    - Senzor vlhkosti
    - Senzor tlaku
    - Senzor koncentrácie CO<sub>2</sub>
    - Grafický displej
    - uSD karta
  - Software
Spracovanie údajov zo senzorov, riadenie display-a bude prebiehať na vývojovej doske NXP FRDM-K64. https://www.nxp.com/products/processors-and-microcontrollers/arm-based-processors-and-mcus/kinetis-cortex-m-mcus/k-seriesperformancem4/k2x-usb/freedom-development-platform-for-kinetis-k64-k63-and-k24-mcus:FRDM-K64F, ktorú bude potrebné patrične upraviť. 
===== Obvody senzorov =====
Pre zber údajov o prostredí som navrhol dosku, ktorá obsahuje všetky potrebné senzory. Výber jednotlivých senzorov bol viacmenej priamočiary a výchádzal som z dostupných obvodov, ktoré už boli zakúpené. Pre meranie teploty a tlaku je použítý obvod SHT21 firmy Sensirion. https://www.sensirion.com/en/environmental-sensors/humidity-sensors/humidity-temperature-sensor-sht2x-digital-i2c-accurate/. Ide o obvod, ktorý komunikuje sériovou zbernicou I<sup>2</sup>C. Obvod vyžaduje len málo externých komponentov, blokovací kondenzátor a štandardné pull-up rezistory na vodičoch zbernice.
Pre meranie tlaku je použitý obvod HOPE RF, HP03M. http://www.hoperf.de/sensor/barometer_16/HP03M.htm. Tento obvod taktiež komunikuje po zbernici I<sup>2</sup>C s inými adresami zariadenia ako SHT21, preto možu byť bezproblémov zapojené na jednej zbernici. Riadenie je skomplikované tým, že A/D prevodník v senzore nemá vlastný oscilátor a je nutné mu hodinový signál priviesť externe - signál **MCLK**, ďalej je odporúčané uviesť prevodník do stavu reset, pri čítaní nameraných údajov, k tomu je pripojený ďalší signál **XCLR**. \\ 
{{ :2017:xwalde01:sht21hp03.png?400 | Pripojenie senzorov SHT21 a HP03M}}
Posledným zo senzorov je senzor koncentrácie CO<sub>2</sub>. Dostupný bol analógový senzor FIGARO TGS4161 https://cdn.sos.sk/productdata/62/d9/f2bb36a6/tgs-4161.pdf. K tomuto bolo nutné navrhnúť obvod, pre spracovanie signálu, ktorý by bolo možné merať A/D prevodníkom. Senzor generuje malé elektromotorické napätie, ktorého veľkosť zmeny exponenciálne závisí od koncentrácie CO<sub>2</sub>.  Výstupná impedancia tohto senzoru je veľmi veľká, z čoho plynie požiadavka pre spracovanie obvodom s veľmi veľkou vstupnou impedanciou. Odporúčaná impedancia je >100G. Tomu vyhovuje obvod TLC271. ďalšie spracovanie je už iba odcítanie a zosilnenie meraného napätia 5x prístrojovým zosilňovačom. {{ :2017:xwalde01:tgs4161.png?400 | Spracovanie elektromotorického napätia generovaného TGS4161}} a zmeraná prevodová charakteristika:{{ :2017:xwalde01:prevch_tgs4161.png?400 | Prevodová charakteristika TGS4161}}. Celý obvod je kompletne dizajnovaný ako jeden modul.{{ :2017:xwalde01:sensorboard.pdf | Kompletna schema a PCB}} {{ :2017:xwalde01:sens_board.png?400 | PCB senzorov}}
===== Rozširovacia doska a displej =====
Pre zobrazovanie meraných údajov je použitý TFT grafický displej Sainsmart https://www.sainsmart.com/products/3-2-tft-lcd-touch-screen-with-sd-slot s radičom SSD1289, ktorý  komunikuje po paralelnej zbernici kompatibilnej s motorola 6800 štandardom. Najlepší spôsob, ako komunikovať po tejto zbernici, je použiť na to určenú perifériu mikrokontroléra K64 Flexbus. SSD1289 vyžaduje 16 dátových signálov, 1 RW, 1 CS, 1 D/S a 1 RST signál. Nie všetky tieto signály sú prístupné na konektoroch vývojovej dosky. Obsahuje ale neobsadené piny na konektoroch, ku ktorým je možné tieto signály priviesť. Pre pripojenie displeju a modulu so senzormi k vývojovej doske som navrhol a vyrobil ďalšiu dosku preto určenú. {{ :2017:xwalde01:expandboard.png?400 | Schéma rozširovacej dosky}}. {{ :2017:xwalde01:expandboard3d.png?400 | Doska rozširovacej dosky}} Upravená vývojová doska FRDM-K64 s privedenými chýbajúcimi signálmi zbernice Flexbus:{{ :2017:xwalde01:upfrdm.png?400 | Upravená doska FRDM-K64}}. {{ :2017:xwalde01:k64adapt.pdf | Schéma a PCB rozširovacej dosky}}

===== uSD karta a ďlašie periférie =====

Poslednou z nutných periférií pre Datalogger je pamäťové médium. Z výhodou som mohol použiť integrovanú perifériu pre komuniáciu s SDHC kartou. Ďalšie z periférií, ktoré sú prístupné sú LAN, USB a UART pre rozšírenia v budúcnosti. Zostavený dataloger:{{ :2017:xwalde01:zost_datalog.png?400 | Zostavený datalogger}}.


====== Software ======
Software je zložený s niekoľkých modulov.
  - Konfigurácia pinov
  - Konfigurácia hodinových domén
  - Kofigurácia periférií a komunikácia s obvodmi k nim pripojenými
  - Správa displeja
  - Ukladanie údajov
Individální projekty MPOA

Uživatelské nástroje

Nástroje pro tento web

Nástroje pro stránku
