====== Hodiny s teploměrem ======


===== Zadání projektu =====

Navrhněte hodiny s funkcí měření teploty. Implementujte automatické řízení jasu displeje dle okolního osvětlení. Použijte mikrokontrolér Atmel ATSAM3X8E a vhodný obvod hodin reálného času.

===== Použité zařízení (Hardware)  =====
Pro projekt byla použita základní deska Arduino DUE s procesorem Atmel AT91SAM3X8E jako periferie byl použit display WC1602A teplotní čidla Dallas DS18B20, fotoodpor VT43N1, Spínací tranzistor IRFZ44NS a obvod reálního času DS3231. Samozřejmostí je nutnost programovacího kabelu s microUSB. Všechny periferie byly propojeny pomocí nepájivého kontaktního pole a propojovacích vodičů. Main deska Arduino DUE je vybaveno zmíněným procesorem Atmel ATSAM3X8E s ARm Cortex-M3. Jedná se o jednoduchý ARM procesor s 54 digitálními piny z nich 12 lze využít pro řízení PWM, 12 jako analogový vstup, až 4 sériové porty, USB-OTG, dvěma DAC převodníky, aj. o taktu 84MHz.

{{:2015:sam3x-clock:deska.jpg? | Náhled na zapojení všech periferií k procesorové desce}}
   obr.1 Náhled na zapojení všech periferií k procesorové desce 



===== Popis funkce =====
Fotoodpor slouží ke snímání intezity okolního jasu v zapojení jako dělič z napájecího napětí jehož střed je přiveden na analogový vstup procesoru. Tranzostor IRFZ44NS je výkonový spínací prvek pro podsvícení displeje, jehož Gate je řízena signálem PWM z procesoru. LCD display je schopen najednou zobrazit 32 znaků a slouží jako výstupní zařízení celého projektu. Na předchozím obrázku je ještě vidět potenciometr, který nastavuje kontrast displeje. Teplotní čidla Dallas DS18B20 nají výhodu, že lze je uplatnit paralelně s využitím pouze dvou vodičů, zde však je použito standardní tří-vodičové napájení, kde jeden vodič je datový, přivedený na pin procesoru z obou čidel najednou. Obvod reálného času má výhodu využití záložní baterie a proto když odpojíme napájení nemusíme čas znovu nastavovat. Data do procesoru se dostanou pomocí implementované sběrnice IIC na desce RTC.Na následujícím obrázku je vyobrazeno blokové schéma celého zapojení.


{{:2015:sam3x-clock:blok_schema.jpg?| Blokové schéma zapojení projektu}}
  obr.2 Blokové schéma zapojení projektu 


===== Demo =====
Pro realizaci projektu bylo využito prostředí [[http://www.eclipse.org/home/index.php|eclipse]]. Za pomocí knihoven pro [[https://www.arduino.cc/|Arduino]] a knihoven pro periferie stažené z [[https://github.com|GitHub]]u byl vytvořen projekt MPOA v prostředím eclipse ve verzi [[https://eclipse.org/downloads/packages/eclipse-ide-cc-developers/keplersr2|Kepler]] c++.

Projekt byl vytvářen po sekcích ,které ospovídali připojení vždy jedné periferie, tedy k CPU desce byl připojen diplej a vyzkoušeno zobrazení jednoduchého text. Dále byla připojena periferie RTC a zobrazeno datum s časem na dipleji. Další fází byly teplotní čidla, fotoodpor a PWM řízení jasu displeje.



V následujícím videu je nahráno kompletní zobrazení displeje s přepínáním zaznamenané maximální a minimální teploty spolu s datumem:

{{ :2015:sam3x-clock:video.mp4?720x480 | Video s ukázkou funkčnosti}}




V tutaj části je prezentován zdrojový kód. 
<code cpp>
//Na displeju zobrazi teplotu, cas a datum
#include "MPOA_DUE.h"
#include "DallasTemperature.h"//Teplota
#include <OneWire.h>		  //Teplota
#include <LiquidCrystal.h>	  //LCD
#include <Wire.h>			  //RTC
//BEZ knihovny DS1307/DS3231!!!

// Data wires is plugged into pins:
#define ONE_WIRE_BUS 2				//Teplota
#define DS3231_I2C_ADDRESS 0x68		//RTC

// Setup a oneWire instance to communicate with any OneWire devices (not just Maxim/Dallas temperature ICs)
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
// Pass our oneWire reference to Dallas Temperature.
DallasTemperature sensors(&oneWire);
//LCD piny
LiquidCrystal lcd(22, 24, 26, 28, 30, 32);

float teplota0;//sem se ulozi prectena teplota z Dallasu
float teplota0M;//maximum teploty0
float teplota0m;//minimum teploty0
float teplota1;//sem se ulozi prectena teplota z Dallasu
float teplota1M;//maximum teploty1
float teplota1m;//minimum teploty1
String teploty;//string na vypis teplot+maxim+minim
char LCD_teploty[75];//pomocný char na zobrazení teplot
char LCD_Tout[17];//tohle se primo zobrazi na displeji
unsigned long previousMillis = 500;//pomocna neblokujici cekani
const long interval = 200;//pomocna na nebkokujici cekani
byte mov = 0;//posuv
int ledPin = 3;    // LCD_LED (PWM) connected to digital pin 3

void first_read_sensors()
{//první čtení z čidel po zapnutí - do maxima a minima se uloží aktuální teplota
	sensors.requestTemperatures();
	//DALLAS1
	teplota1 = sensors.getTempCByIndex(1);
	//DALLAS0
	teplota0 = sensors.getTempCByIndex(0);
	teplota1M=teplota1;
	if(-127<teplota1m)
		teplota1m=teplota1;
	teplota0M = teplota0;
	if(-127<teplota0m)
		teplota0m = teplota0;
}

void read_sensors()
{//kromě prvniho kazde cteni z cidel
	sensors.requestTemperatures();
	//DALLAS1
	teplota1 = sensors.getTempCByIndex(1);
	//DALLAS0
	teplota0 = sensors.getTempCByIndex(0);
}

//RTC
byte decToBcd(byte val)
{// Convert normal decimal numbers to binary coded decimal
  return( (val/10*16) + (val%10) );
}

byte bcdToDec(byte val)
{// Convert binary coded decimal to normal decimal numbers
  return( (val/16*10) + (val%16) );
}

void setDS3231time(byte second, byte minute, byte hour, byte dayOfWeek, byte dayOfMonth, byte month, byte year)
{  // sets time and date data to DS3231
  Wire.beginTransmission(DS3231_I2C_ADDRESS);
  Wire.write(0x00); // set next input to start at the seconds register
  Wire.write(decToBcd(second)); // set seconds
  Wire.write(decToBcd(minute)); // set minutes
  Wire.write(decToBcd(hour)); // set hours
  Wire.write(decToBcd(dayOfWeek)); // set day of week (1=Sunday, 7=Saturday)
  Wire.write(decToBcd(dayOfMonth)); // set date (1 to 31)
  Wire.write(decToBcd(month)); // set month
  Wire.write(decToBcd(year)); // set year (0 to 99)
  Wire.endTransmission();
}
void readDS3231time(byte *second,byte *minute,byte *hour,byte *dayOfWeek,byte *dayOfMonth,byte *month,byte *year)
{//cteni z hodin
  Wire.beginTransmission(DS3231_I2C_ADDRESS);
  Wire.write(0); // set DS3231 register pointer to 00h
  Wire.endTransmission();
  Wire.requestFrom(DS3231_I2C_ADDRESS, 7);
  // request seven bytes of data from DS3231 starting from register 00h
  *second = bcdToDec(Wire.read() & 0x7f);
  *minute = bcdToDec(Wire.read());
  *hour = bcdToDec(Wire.read() & 0x3f);
  *dayOfWeek = bcdToDec(Wire.read());
  *dayOfMonth = bcdToDec(Wire.read());
  *month = bcdToDec(Wire.read());
  *year = bcdToDec(Wire.read());
}

void set_time()
{//nastaveni casu
	// set the initial time here:
	// DS3231 seconds, minutes, hours, day, date, month, year
	 setDS3231time(04,57,22,4,26,11,15);
}

//The setup function is called once at startup of the sketch
void setup()
{
	  Serial.begin(9600);
	  sensors.begin(); // IC Default 9 bit.Dallas
	  Wire.begin(); //DS3231
	  lcd.begin(16, 2);//LCD 16*2
	  //set_time();//Aktivuje nastaveni casu
	  delay(500);
	  first_read_sensors();//pouze první ctení z cidel
}

// The loop function is called in an endless loop
void loop()
{///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//RTC-cteni
	byte second, minute, hour, dayOfWeek, dayOfMonth, month, year;
	// retrieve data from DS3231
	readDS3231time(&second, &minute, &hour, &dayOfWeek, &dayOfMonth, &month, &year);
//Dallsas - cteni
	if(mov%10==0)
	{
		read_sensors();//cteni z čidel
	}
//DALLAS1_max-min_LCD
	if(teplota1>teplota1M)//Maximalni teplota
		teplota1M=teplota1;
	if(teplota1<teplota1m && teplota1 > float(-120))//minimální teplota
		teplota1m=teplota1;
	lcd.setCursor(0, 0);
	lcd.print("i:" + String(teplota1)+ " ");//vypis vnitrni teploty
//DALLAS0_max-min_LCD
	if(teplota0>teplota0M)//Maximalni teplota
		teplota0M=teplota0;
	if(teplota0<teplota0m && teplota0 > float(-120))//minimální teplota
		teplota0m=teplota0;
	lcd.setCursor(9, 0);//vypis vnejsi teploty
		lcd.print("o:" + String(teplota0) + " ");
//Zobrazeni datumu a min/max hodnot
	lcd.setCursor(7 ,1);//cursor pro pohybujíci se text
	teploty=(" " + String(dayOfMonth) + "." + String(month) + "." + String(year) + "  iM:" + String(teplota1M) + "  im:" + String(teplota1m) + "  oM:" + String(teplota0M) + "  om:" + String(teplota0m) + "                ");//string beziciho textu
	teploty.toCharArray(LCD_teploty,75);
	//Neblokujici posouvani textu na displeji
	unsigned long currentMillis = millis();
    if (currentMillis - previousMillis >= interval) {
	    previousMillis = currentMillis;
	    strncpy(LCD_Tout, &LCD_teploty[mov], 16);//vykopirovani z dlouhyho stringu na zobrazeni na displey
	    mov = mov+10;
	    if(mov>52){
	    	mov=0;
	    }
	}
	lcd.print(LCD_Tout);
//Zobrazeni casu
	lcd.setCursor(0, 1);
	String min0 = String(0);//prida 0 pred jednosnakova cisla
	if (int(minute)<10)
		min0=("0" + String(minute));
	else
		min0 = String(minute);
	lcd.print(String(hour) + ":" + min0);//vypis casu
//Jas Displeje:
	int inJas = analogRead(A11);
	int outJas = 255 - inJas/4;
	if(outJas < 5)
		outJas = 5;
	analogWrite(ledPin, outJas);
}

</code>


===== Závěr =====
Projekt vyl realizován do plné funkce, jak je vide například v předchozím videu.
Pro realizaci hodin bylo testování několik obvodů jako je DS1302 a DS1307, ale zde dochází k problému s verzemi knihoven. U Použitého RTC obvodu DS3231 tento problém nebyl. Dále by se dala efektivněji napsat funkce, která přepíná na dipleji maximální, minimální hodnoty a datum. 
Vývojové prostředí eclipse s pluginy Arduino bylo použito pro jeho vyšší přívětivost oproti standardnímu prostředí Arduino IDE.