Файл: Методические указания по выполнению курсовых работ по дисциплине Основы электроники и схемотехники.docx

Скачать файл (0,15Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 12.12.2023

Просмотров: 2581

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Государственное коммунальное казенное предприятие

«Алматинский государственный колледж энергетики и электронных технологий»

Управления образования города Алматы

Утверждаю

Заместитель директора по учебной работе

_____________Е.Магазов

___ ________ 20__ года

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению курсовых работ
по дисциплине «Основы электроники и схемотехники»

(наименование)

Специальность 07140900 «Радиотехника, электроника и телекоммуникации»

(шифр, наименование специальности)

Курс II

Разработал преподаватель________________ Г.Алишева

Рассмотрено и одобрено на заседании ПЦК

от __ ________ 20__года протокол №___

председатель ПЦК ____________А.Барманбетова

Алматы 2023

для курсовой работы по дисциплине

«Основы электроники и схемотехники»
Тема

Ардуино нано и дачик dht11 с

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. Введение в микроконтроллеры Arduino Nano

1.1 Arduino Nano

1.1 Обоснование выбора Arduino NANO

2. Теоретические представления о прототипе

2.1 Датчик влажности DHT11

2.2 Датчик атмосферного давления BMP180

3. Практическая часть

3.1 Устройство прототипа

3.2 Блок-схема работы устройства

3.3 Схема прототипа

3.4 Полное описание работы прототипа

3.5 Код программы

Заключение

Список используемой литературы

Введение
В настоящее время очень популярны всяческие системы для автоматизации рутинных процессов в быту человека. Например, система «Умный дом». Эта система предназначена для повышения комфортности проживания человека в доме. Она направлена на освобождение людей от выполнения разного рода каждодневной работы по дому. Автоматизированные действия, заменяющие такую работу, позволят сохранить больше свободного времени для досуга и отдыха человека. Обычно подобные

системы изобилуют разнообразными функциями, которые разработчики посчитали необходимыми для комфортного проживания. Тем самым, стоимость подобных систем становится довольно высокой для рядового потребителя. Тем более, что часть функций системы «Умный дом» попросту даже не используются потребителями.

Поэтому мы решили предложить более доступную систему, которая строится на базе контроллера Arduino. Arduino – это платформа для проектирования разнообразных электронных устройств.

Задание на проектирование
Целью данной работы является изучение программы Arduino Nano и принципов её работы, pазработка, создание и программирование работы термогигрометра на базе датчика DHT11 и Arduino Nano, а также запись результатов на карту памяти. Перед нами стоят следующие задачи:

1. изучить методические указания к курсовой работе;

2. найти все необходимые составляющие термогигрометра и собрать их в единое целое;

3. написать программу и загрузить её в плату, проверить корректность получаемых данных;

4. провести исследование, где изменяется температура и влажность;

Результатом данных измерений должны быть показатели температуры в градусах Цельсия, влажности в процентах и текущие дата и время (в формате ДД.ММ.ГГГГ ч:мм), передаваемые с датчика на карту памяти, а также получение знаний в сфере программирования и информационных технологий.

Для выполнения курсовой работы необходимы следующие элементы: ПК, контроллер Uno R3 (Arduino совместимый), модуль часов реального времени DS1302, MicroSD Card модуль, соединительные провода «папа-мама», microSD на 2 ГБ, ридера HW-125, ПО Arduino, датчик температуры и влажности (DHT 11), кабель USB 2.0 (A-B) 30 см , установленное на ПК приложение MS Excel.

Теоретическая часть

1.1 Arduino Nano

Arduino — торговая марка аппаратно-программных средств для построения простых систем автоматики и робототехники, ориентированная на непрофессиональных пользователей. Программная часть состоит из бесплатной программной оболочки (IDE) для написания программ, их компиляции и программирования аппаратуры. Аппаратная часть представляет собой набор смонтированных печатных плат, продающихся как официальным производителем, так и сторонними производителями. Полностью открытая архитектура системы позволяет свободно копировать или дополнять линейку продукции Ардуино.

Arduino может использоваться как для создания автономных объектов автоматики, так и подключаться к программному обеспечению на компьютере через стандартные проводные и беспроводные интерфейсы.

В концепцию Ардуино не входит корпусный или монтажный конструктив. Разработчик выбирает метод установки и механической защиты плат самостоятельно. Сторонними производителями выпускаются наборы робототехнической электромеханики, ориентированной на работу совместно с платами Ардуино.

Проект Arduino был удостоен почётного упоминания при вручении призов Prix Ars Electronica 2006 в категории Digital Communities. Arduino представляет собой линейку электронных блоков-плат, которые можно подключать к компьютеру по USB, а в качестве периферии — любые устройства от светодиодов до механизмов радиоуправляемых моделей и роботов. Программы для него пишутся на простом и интуитивно понятном си-подобном языке Wiring (c возможностью подключения сторонних библиотек на C/C++, например, для управления LCD-дисплеями или двигателями), компилируются и загружаются в устройство одной кнопкой, после чего вы тут же получаете работающий автономный гаджет. Никакого ассемблера, никаких лишних проводов и дорогущих деталей и программаторов — чистое творчество, включай и работай!
1.2 Обоснование выбора Arduino Nano

Существует множество микроконтроллеров и платформ для осуществления «physical computing». Parallax Basic Stamp, Netmedia's BX-24, Phidgets, MIT's Handyboard и многие другие предлагают схожую функциональность. Все эти устройства объединяют разрозненную информацию о программировании и заключают ее в простую в использовании сборку. Arduino, в свою очередь, тоже упрощает процесс работы с микроконтроллерами, однако имеет ряд преимуществ перед другими устройствами для преподавателей, студентов и любителей:

Низкая стоимость – платы Arduino относительно дешевы по сравнению с другими платформами. Самая недорогая версия модуля Arduino может быть собрана вручную, а некоторые даже готовые модули стоят меньше 50 долларов.

Кросс-платформенность – программное обеспечение Arduino работает под ОС Windows, Macintosh OSX и Linux. Большинство микроконтроллеров ограничивается ОС Windows.

Простая и понятная среда программирования

– среда Arduino подходит как для начинающих пользователей, так и для опытных. Arduino основана на среде программирования Processing, что очень удобно для преподавателей, так как студенты, работающие с данной средой будут знакомы и с Arduino.

Программное обеспечение с возможностью расширения и открытым исходным текстом – ПО Arduino выпускается как инструмент, который может быть дополнен опытными пользователями. Язык может дополняться библиотеками C++. Пользователи, желающие понять технические нюансы, имеют возможность перейти на язык AVR C, на котором основан C++. Соответственно, имеется возможность добавить код из среды AVR-C в программу Arduino.

Аппаратные средства с возможностью расширения и открытыми принципиальными схемами – микроконтроллеры ATMEGA8 и ATMEGA168 являются основой Arduino. Схемы модулей выпускаются с лицензией Creative Commons, а значит, опытные инженеры имеют возможность создания собственных версий модулей, расширяя и дополняя их. Даже обычные пользователи могут разработать опытные образцы с целью экономии средств и понимания работы.

2. Теоретические представления о прототипе
Наша система предназначена, в первую очередь, для людей пожилого возраста и для людей с ограниченными возможностями, которым, порой, проблематично выполнять некоторые действия в доме.

Помимо автоматизированной системы регулирования влажности и температуры, в проекте, присутствует функция обнаружения утечки газа в помещении и моментальное информирование об этом в том случае, когда человек находится вне своего дома. Способом такого информирования может быть отправка SMS–сообщения или звонок со звуковым сигналом на мобильный телефон владельца дома. Одновременно с информированием хозяина дома происходит автоматическое перекрывание крана подачи газа.

Кроме того система предусматривает информирование о понижении температуры в доме ниже критического порога, который заранее запрограммирован в программе. Например, в том случае, когда по какой-либо причине произошло отключение системы отопления в квартире. Помимо информирования хозяина дома, система автоматически включает электрический обогреватель, если такой имеется в доме.

Также в макете присутствует инфракрасный датчик, который реагирует на присутствие человека в определённой комнате. Эта функция служит для автоматического проветривания помещения, когда в комнате никого нет.

2.1 Датчик влажности DHT11
Для измерения влажности в помещениях отлично подойдет цифровой датчик влажности DHT11. подключать его мы будем как вы уже наверное догадались к плате Arduino. Для этих целей была создана специальная библиотека, все что нам остается это импортировать ее в проект. Измеренное значение влажности будет передаваться в com порт ноутбука. Полученное значение с arduino посылается в ноутбук, где отображается в мониторинге порта среды Arduino IDE. Среда Arduino IDE работает абсолютно на любой операционной системе и на любом ноутбуке.

На основе данного датчика относительного давления можно спроектировать некое подобие климатической установки, регулирующей влажность в помещении либо в теплице с растениями. Для этого в программ у добавить условие: "если влажность менее 60% то подать напряжение на распылитель". Тут под "распылителем" понимается устройство распыляющее влагу.
2.2 Датчик атмосферного давления BMP180
Модуль Барометра, построен на высокоточном чипе Bosch BMP085. Предназначен для определения барометрического давления, температуры и высоты. Он может широко измерять давление в диапазоне от 300hPa до 1100hPa, до 9000 м над уровнем моря, с супер высокой точностью 0.03hPa (0,25 м).

Этот датчик очень функционален, так как помимо измерения атмосферного давления и высоты он измеряет температуру.