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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Atmega8 Temperaturmessung


Autor: Oliver Kleinert (oliver-tmp)
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Hallo,

ich baue gerade mit einem Atmega8 eine Pumpensteuerung. Er soll 3
Temperaturwerte einlesen (über ADC) und diese 3 Werte auf 6 numerischen
LED-Anzeigen (8 Anschlüsse jeweils + 1 Kathode).

1)
Schafft man die Anzeige flimmerfrei (dachte so min. 40/50Hz?)
anzusteuern (mit C als Programmiersprache) bei 8MHz ohne Flimmern? Es
müssen ja auch noch parallel die 3 Temperaturwerte ausgelesen und evtl.
auf Tastendruck reagiert werden. Falls nein wie sieht es bei 16Mhz aus?

2)
Für Messungen mit ADC ist es besser einen Quarz zu verwenden statt der
inneren Veriante mit 8MHz? Die eingebaute Generator(?) soll ja nicht so
genau sein?

3) Ich brauche nur 3 der 6 möglichen ADC PINs. Kann man die restlichen
auch ohne Probleme für nicht ADC-Dinge verwenden?

Ist übrigens mein erstes "Projekt" mit einen Mikrocontroller.

Ich bedanke mich schon mal.

MfG
Oliver

Autor: Alex (Gast)
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1.) Ja, wobei eine höhere Taktfrequenz logischerweise Reserven schafft,
es sei denn du zielst auf einen Batteriebetrieb ab.

2.) Das ist egal.

3.) Ja.

Autor: johnny.m (Gast)
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Da Du für die LED-Anzeigen sowieso Porterweiterungen brauchst, nimm
gleich Treiber mit Latches (z.B. 4543 o.ä.). Dann erledigt sich das
Flimmern von selbst. Du brauchst dann nur für jedes Segment eine
Steuerleitung und einmal vier Datenleitungen (macht zusammen 10
µC-Pins). Die nicht verwendeten Pins von Port C kannst Du
selbstverständlich für andere Zwecke nutzen, Du solltest aber auf jeden
Fall drauf achten, dass, wenn Du die Pins als Ausgänge benutzt, während
einer laufenden Wandlung nicht geschaltet wird, da sonst das
Wandlungsergebnis schaden nehmen kann. Für den ADC reicht der interne
Oszillator i.d.R. aus. Wenn Du keine serielle asynchrone Übertragung
implementieren willst, geht das.

Autor: Oliver Kleinert (oliver-tmp)
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Hallo,

vielen Dank ihr beiden.

@Alex
Habe ein Netzteil - also Stromverbrauch egal.

@johnny.m
Wieso brauche ich eine Porterweiterung? 8+6 Ausgänge zum Ansteuern der
LEDs sollten doch ausreichen? Oder habe ich da was übersehen?

Autor: Fritz (Gast)
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Es gibt übrigens einen Dekoder-Baustein mit integriertem Treiber
(74LS47) mit dem man BCD-Code in 7-Segmentcode umwandeln kann.

Dass ist für den Anfang leichter als die Daten über I^2C oder andere
Datenleitungen zu senden.

Das Flimmern bekommt man erst weck wenn man schneller als 100 bis 200
Herz multiplext.

Dabei muß man darauf achten dass je schneller gemultiplext wird, desto
weniger flimmert es.
Und je mehr Anzeigen gemultiplext werden, desto dunkler wird die
Anzeige.

Für normale Themperaturerfassung und die Anzeige reichen sogar 1MHz
aus.

Für die Genauigkeit der Messwerte ist es wichtiger eine konstante,
exakt bekannte Versorgungsspannung als Reverenzspannung zu haben als
einen exakten Takt.

Man kann die nichtbenutzten ADV-Pins mit anderen Aufgaben betrauen, man
muß aber darauf achten dass nicht geschaltet wird während die Spannung
gemessen wird.

Wenn du Pin's sparen willst, aber keine busgesteuerten
Anzeige-Bausteine verwenden willst, dann kannst du mit einem Demux
(Z.B. 74LS138) mehrere Anzeigeelemente mit wenigen Pins steuern.

Beim 74LS138 kannst du mit 3 Steuerpins und 4 Datenpins über 8
Transistoren bis zu 8 7-Segmentanzeigen ansteuern.
Dafür benötigt man übrigens nur einen 74LS47 Dekoderbaustein.

Autor: Fritz (Gast)
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Wenn man die 7-Segmentanzeige mit 74LS138ern Multiplext benötigt man 7
Pins für 8 Anzeigeelemente.

Wenn man weitere 8 Anzeigeelemente seriell dazumultiplext benötigt man
8 Pins für die Anzeige, und wenn man die Anzeigen parallel multiplext
benötigt man 11 Pins für 16 Anzeigeelemente.

Das müsste eigentlich ausreichen.

Autor: Rahul (Gast)
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Mal nachgerechnet:
6 Anzeigen á 8 Pins (7 Segmente + 1 Dezimalpunkt) = 14 Pins
3 ADC-Eingänge                                    =  3 Pins
4-5 Pins, die mit Stromversorgung zutun haben     =  5 Pins
(worstcase)
1 Reset-pin                                       =  1 Pin

Sind insgesamt 23 Pins. Der Mega8 hat 28 Pins...
Da braucht man solches Zeug wie TTL-Decoder (die möglicherweise
abgekündigt sind) nicht verwenden.

6 Segmente bei 120Hz Bildwiederhol-Frequenz ergibt für jedes Segment
eine Leuchtdauer von ca. 1,4ms.

Wenn man wirklich mehr Pins am Controller braucht, nimmt man halt einen
grösseren (Mega16 o.dergl.).

Für den Einstieg ein nettes Projekt.

Autor: A. Arndt (Gast)
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Hallo,

ich habe hier noch 3er-Siebensegmentanzeigen mit gemeinsamen Anschluss,
ich würde Dir einen Decoder-Chip empfehlen, z.B. ICM7218 (müsste passen,
zweifel) empfehlen, der kann 8 Anzeigen selbstständig multiplexen, ist
zwar etwas Programmiererei, aber das soll es ja auch und Du brauchst
meine ich, nur 4 I/Os.

Gruss
A. Arndt

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Ich würde 100Hz Anzeigefrequenz nehmen, das mancht dann bei 6 Digits
600Hz Interruptfrequenz.

Bei 1MHz CPU-Takt sind das 1666 Zyklen Zeit zwischen 2 Interrupts, das
reicht dicke.

Die 7-segment dekodierten Bitmuster werden in 6 Bytes abgelegt und dann
im Timerinterrupt immer das nächsten Byte ausgegeben, fertig.


Die Digits (common Anode) treibt man mit je einem npn-Transistor
(BC368) als Emitterfolger, die Segmente können über 8 Widerstände
(120R) direkt an den AVR.


Peter


P.S.:
Ich finde es schon komisch, wenn andere einem uralt TTL-Chips oder
teure Spezialchips einreden wollen, ohne das man Probleme mit der
Pinzahl geäußert hat.

Autor: Rahul (Gast)
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>P.S.:
>Ich finde es schon komisch, wenn andere einem uralt TTL-Chips oder
>teure Spezialchips einreden wollen, ohne das man Probleme mit der
>Pinzahl geäußert hat.

Mein Reden!

Autor: Oliver Kleinert (oliver-tmp)
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Hallo,

vielen Dank für die zahlreichen Antworten.
Jetzt bin ich ja beruhigt. Wenn selbst bei 1MHz noch soviel zeitlicher
Freiraum ist. Hatte schon vorm geistigen Auge: Kühlkörper auf µC und
@20MHz laufen lassen. gg

@Peter Dannegger:
Sind 120 Ohm nicht ein bisschen zu wenig? Das wären ja 25mA. Ich dachte
man darf den Atmega nur mit 20mA pro Port belasten? Meine
Anzeigenelemente haben übrigens eine gemeinsame Kathode. Aber das
sollte ja keine Rolle spielen. Man kann ja bestimmt den Port belasten
wenn er auf 5V ist ebenso wie auf 0V.
Zum Verständnis: Ich stelle mir das so vor das wenn man den jeweiligen
Pin auf 0V setzt das ein NPN-Transistor/MOSFET durchsteuert (Emitter
auf Masse). Bei 5V macht das dann ein PNP-Transistor/MOSFET (Emitter
auf +5V) (bzw. wieder ein MOSFET). Bin jetzt nicht so der Crack in
Sachen Elektronik (sagen wir mal gute Grundkenntnisse).

Und noch eine Frage:
Der dritte Sensor (übrigens ein KTY 81-110) soll geschätzte 30-40 Meter
entfernt betrieben werden. Angeschlossen über ein im Boden verlegtes
20-adriges Flachbandkabel. Da werde ich mit der Methode KTY mit 2,7k
Widerstand in Reihe schlaten vermutlich wenig Erfolg haben? Sind dann
bestimmt Störungen auf dem Kabel.

Und noch eine (die letzte - will ja nun nicht zu verfressen sein).
Wie würdet ihr über weite Entfernungen Daten übertragen - so ~150m. Die
Datenrate muss nicht besonders hoch sein - vielleicht ein KBit. Ich
hatte mir das so gedacht an einen Pin einen Transistor zu hängen wo am
anderen Ende der langen Leitung ein so um die 100 Ohm Widerstand als
Last hängt. Da haben doch dann Störungen keine Chance?
Die integrierten Lösungen wie UART oder I²C gehen ja nur für kurze
Strecken. Oder kann man das "aufbohren"?

Nochmals vielen Dank!! Hoffe ich kann dann später auch mal so gut
weiterhelfen.

MfG
Oliver

Autor: Marco S. (masterof)
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abo

Autor: Doom (Gast)
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@Rahul: Ich kann Deiner Rechnung nicht wirklich folgen: 6 Anzeigen á 8
Pins machen bei mir schon 48 Pins - also wirst Du wohl nicht ums
multiplexen herumkommen. Du kannst natürlich auf Controller mit mehr
Pins ausweichen, aber ist es nicht teurer, den größeren Controller zu
nehmen als ein spezielles IC?
Wie wäre es denn, statt der 6 Siebensegment-Anzeigen einfach ein
kleines Text-LCD zu nehmen, die lassen sich problemlos mit 7 Pins
ansteuern...

Autor: Joerg Miehle (Firma: TU Wien) (pinning)
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Also ich kann Rahuls Rechnung sehr gut folgen!

Er geht schon von einem Multiplexbetrieb aus.
Siehe seine Bemerkung zur Wiederholfrequenz.

7 Segmente + 6 Steuerleitungen (Common Cathode oder Common Anode)+ 1
Dezipoint= 14 Leitungen (Portpins).

Warum LCD ? Er hat sich bei der Auswahl wohl was gedacht (z.b. grössere
Ziffern).

Autor: Rahul (Gast)
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Wieso wollen hier eigeltich (fast) alle die Anzeigen statisch
realisieren?
Jörg hat mich richtig verstanden.

>Warum LCD ? Er hat sich bei der Auswahl wohl was gedacht (z.b.
>grössere Ziffern).

Bessere Ablesbarkeit im Dunklen und auf grössere Entfernung kommt auch
noch dazu.
Ausserdem hat der mega8 für diese Aufgabe genug Reserven, so dass man
nicht noch einen Controller braucht (um ein Punkt-Mtrix-LCD zu
betreiben fehlt ihm wiederum Kapazität...).

Mal sehen, ob ich mir so noch ne Digital-Uhr bastel...

Autor: Oliver Kleinert (oliver-tmp)
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Hallo,

Habe die Segmentanzeigen genommen weil ich diese da hatte (von
TV/Receiver mal ausgeschlachtet). Ich habe hier auch noch 2 4x20
LC-Displays liegen - wollte aber mal Segmentanzeigen ansteuern - auch
aus Interesse wegen. Habe mal ein Bild gemacht und angehangen.

Habe jetzt soweit alles fertig zusammen gelötet. Mit meiner Routine zum
Anzeigen (erst einmal testweise in einer Endlosschleife) komme ich bei
1MHz CPU-Takt auf nur 131Hz Anzeigenfrequenz (es wird nichts weiter
gemacht). Ich nehme mal an das mein Code nicht so optimal ist. Naja mit
1 MHz kann man auch nicht so programmieren wie wenn man was schreibt für
1 GHz.

Hatte das so gemacht (D_XX ist nur eine define auf welchen PIN das
Segment sitzt):

inline void set_digit(int8_t seg,int8_t digit)
{
  static uint8_t digits[] =
  {
    /* 0 */ D_ALL & ~D_M,
    /* 1 */ D_TR | D_BR,
    /* 2 */ D_ALL & ~(D_TL | D_BR),
    /* 3 */ D_ALL & ~(D_TL | D_BL),
    /* 4 */ D_ALL & ~(D_T | D_BL | D_B),
    /* 5 */ D_ALL & ~(D_TR | D_BL),
    /* 6 */ D_ALL & ~D_TR,
    /* 7 */ D_T | D_TR | D_BR,
    /* 8 */ D_ALL,
    /* 9 */ D_ALL & ~D_BL,
    /* X */ D_ALL & ~(D_T | D_B)
  };

  SEG_PORT = ((SEG_PORT & ~0x3F) | seg | (SEG_PORT & (1 << 6 | 1 <<
7)));
  D_PORT = digits[digit >= 0 && digit <= 9 ? digit : 11];
}

Was haltet ihr davon?

Autor: Oliver Kleinert (oliver-tmp)
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Wegen der Pinanzahl: 23 Ein/Ausgänge habe ich zur Verfügung. 14 sind
benutzt für die Anzeige und 3 für die Sensoren. Hab so noch 6 übrig.

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Die Routine kann man leider nicht übersetzen, da ja haufenweise defines
fehlen, aber vom Gefühl her sollte sie nicht sonderlich Zeit kosten.

Die 130Hz müssen also ne andere Ursache haben.

Um zu prüfen, ob ein Index innerhalb einer Tabelle liegt, nehme ich
lieber den sizeof() Operator, dann kann man die Tabelle später
erweitern und außerdem bin ich zu faul zum abzählen.


Hier mal ein komplettes Multiplex Beispiel von mir:

http://www.mikrocontroller.net/forum/read-4-210743.html#new


Peter

Autor: Oliver Kleinert (oliver-tmp)
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Mir fällt gerade ein das nur 4 übrig sind. 2 werden noch für die Relais
gebraucht.

Autor: Oliver Kleinert (oliver-tmp)
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Hallo,

wenn man ausgeschlafen ist findet man seine Fehler auch schneller g.
Ich hatte ursprünglich in der while-Schleife eine for-Schleife drin die
die Zahlen von 0-9 hochgezählt hat (um zu schauen ob alles stimmt). Ich
hatte also jedes mal das Setzen der Pins pro Display 10x wiederholt.
Jetzt sind es 1,2kHz - das sollte jetzt so passsen (von der
Geschwindigkeit her). Also genügend Freiraum für anderes.

Hinter den defines befinden sich wie gesagt nur die Zahl welcher Pin.

Nochmals danke an alle!!!

-----
#define PIN0 (1<<0)
#define PIN1 (1<<1)
#define PIN2 (1<<2)
#define PIN3 (1<<3)
#define PIN4 (1<<4)
#define PIN5 (1<<5)
#define PIN6 (1<<6)
#define PIN7 (1<<7)

#define D_PORT PORTB
#define SEG_PORT PORTD

// T=Top L=Left R=Right B=Bottom M=Middle PT=Point
#define D_TL  PIN0
#define D_T  PIN1
#define D_TR PIN2
#define D_BL PIN3
#define D_B  PIN4
#define D_M  PIN5
#define D_PT PIN6
#define D_BR PIN7
#define D_ALL (0xff & ~D_PT)
#define D_NONE 0
-----

Autor: Oliver Kleinert (oliver-tmp)
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Hallo,

jetzt haut nun soweit alles hin. Die Schaltung liegt schon in der
Heizung und schaltet brav die Pumpen. Was noch fehlt ist der 3. Sensor,
welcher ca. 30-40m entfernt liegt. Ich hoffe mal das es da keine
Störungen auf der Leitung gibt.

Nochmals Danke!

MfG
Oliver

Autor: Rahul (Gast)
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Wenn du die Möglichkeit hat, 4 Adern zu verwenden, solltest du den
4-Leiter-Betrieb nutzen (google, wikipedia,
Elektronik-/Messtechnik-Buch...).
In der Software solltest du dann irgendwie die Messwerte mitteln, um
Störungen "herauszufiltern".

Autor: Hauke Radtki (Gast)
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Wenn du so große stecken überwinden musst empfehle ich dir digitale
tempsensoren. z.b. DS1820 kostet zwar n bisschen mehr aber du kannst
die leitungen ziemlich lang machen, wenn du den sensor entsprechend
langsam ausliest. (laut dem großen C gehen sogar 100m)

Autor: Marco S. (masterof)
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die digitalen Signale kannst du noch weiter schicken mit hilfe eines
Schmittrigger

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