MMIA - projekt - Bezdrátový Bluetooth teploměr


Bezdrátový Bluetooth teploměr

Jan Křístel, UREL, FEEC, VUT Brno,
xkrist01stud.feec.vutbr.cz

Petr Dvořák, UREL, FEEC, VUT Brno,
xdvora98stud.feec.vutbr.cz

Obsah:

  1. Úvod

  2. Realizace

  3. Závěr

  4. Literatura


Úvod

Cílem projektu bylo sestavit bezdrátový teploměr na technologii bluetooth. Teploměr může přenášet teplotu do jakéhokoli zařízení, které disponuje technologii bluetooth. Velká výhoda je že na přijímacím zařízení není potřeba instalovat žádný speciální software pro příjem teploty. Tedy v prvním režimu se jedná o multiplatformní zařízení které bude fungovat i na úplně starém telefonu disponujícím technologii bluetooth. Použití tohoto teploměru by bylo možné například při nějaké laboratorní úloze(kalorimetrické měření), kde student může odečítat teplotu přímo na svém mobilním telefonu. Nebo další použití pro rychlé měření teploty tam, kde by se dala těžko měřit teplota klasickým teploměrem. Nějaké těžko dostupné prostory, temné, a pod. Např. měření teploty motoru při jízdě automobilu.


Realizace

Projekt je realizován na oboustranné desce plošného spoje o velikosti 30x40mm. Cílem projektu bylo, aby deska byla co nejmenší. Jako součástky byly vybrány SMD pro povrchovou montáž, díky tomu se podařilo dosáhnout poměrně malých rozměrů.

Napájení celého obvodu je v poměrně veliké škále od 5 - 20V, díky integrovanému stabilizátoru MC33269DT-3.3, který zajišťuje napájení celého obvodu na 3,3V. Jako řídící obvod je použit mikrokontroler ATmega 8L. Teplotní měřící prvek byl zvolen číslicový teploměr DS18B20, který převádí teplotu na 12b číslo a to je pak přenášeno po sběrnici 1-Wire™. Toto čidlo bylo zvoleno i mimo jiné, protože s ním bylo pracováno v předmětu MMIA. Bluetooth modul byl zvolen EGBT-054MS, který je zajímavý hlavně pro svou cenu, která nepřesáhne 4dolary i s poštovným. Tento modul komunikuje s mikrokontrolérem přes UART pomocí tzv. AT příkazů po sériové lince. Na desce se také nachází DIP přepínač pomoci, kterého se přepínají 2 režimy měření. Navíc je na desce vyveden jeden AD vstup, pomocí kterého lze měřit různé analogové veličiny. Protože blutetooth modul má větší spotřebu, byl použit ještě další AD vstup mikrokontroléru, který je připojen před dělič napětí na napájecí svorky, aby bylo možné sledovat napětí akumulátoru v průběhu dlouhodobého měření.


Schéma zapojení


obr. 1 - Schéma zapojení



Popis programu

Veškerý kód pro mikroprocesor je psaný v jazyce C. Jak už bylo zmíněno výše, teploměr disponuje dvěma režimy měření , které se volí pomocí přepínače DIP.

- První režim:
v tomto režimu se zobrazuje naměřená teplota přímo do názvu zařízení. Tento režim má výhodu, protože se muže teplota sledovat na jakémkoli zařízení bez nějakého specializovaného softwaru. Teoreticky jde sledovat teplotu i na více zařízeních současně. Program pro tuto funkci je poměrně jednoduchý, vyčítá hodnotu z teploměru a posílá ji do BTmodulu jako AT příkaz pro změnu názvu přes UART.

- Druhý režim:
U tohoto režimu už je potřeba zařízení spárovat s klientem (PC, tablet, mobilní tel.). Po spárování je emulována sériová linka s přenosovou rychlostí 9600bd/s (heslo pro spárování je ponecháno defaultní 1234). A na klientském zařízení např. počítači se spustí hyperterminál, nebo podobný software. V Hypertrminálu jsou pak zobrazována data z teploměru, z AD převodníku a akumulátoru. Hodnoty se aktualizují každých 10 sec. Vzhledem k tomu že se teplota nevyvíjí tak rychle, je tahle hodnota dostačující.



Ukázka zdrojového kódu

Ukázka hlavni smičky zdrojového kódu




Fotodokumentace hotového prototypu

obr. 2 - Součástky


obr. 3 - Osazená deska


obr. 4 - Komunikace s PC v režimu BT name


obr. 5 - Komunikace s Mob. telefonem v režimu BT name


obr. 6 - Komunikace s PC v režimu seriová linka



Veškeré zdrojové kódy a podklady pro výrobu DPS lze najít zde.

Nebo zde budou veškeré soubory aktualizovány postupem dalšího vývoje.

Závěr

Celý teploměr byl sestaven a oživen. Při oživování se objevily drobnější nedostatky v plošném spoji, které byly ale odstraněny. Na plošném spoji je DIP přepínač navíc, který není nikde zmiňován. Slouží totiž pouze k odpojení napájení při programování. Programátor totiž používá napájecí napětí 5V, ale bluetooth modul takové napětí nesnese. Vzhledem k tomu, že bude firmware vyvíjen dál, byl zvolen přepínač místo drátové propojky.


Literatura

[1] ATMEL ATmega16 datasheet [online]. [cit. 2. Dubna 2013]. Dostupné na WWW: http://www.atmel.com/Images/doc2466.pdf
[2] FRÝZA T., FEDRA Z., ŠEBESTA. J. Mikroprocesorová technika - Laboratorní cvičení [online]. [cit. 12. Dubna 2012]. Dostupné na WWW: https://krel.feec.vutbr.cz/VYUKA/M_EST/MMIA/Texty/bmpt_laboratore.pdf
[4] DALLAS DS18B20 datasheet [online]. [cit. 2. Dubna 2013]. Dostupné na WWW: http://www.gme.cz/dokumentace/530/530-067/dsh.530-067.1.pdf
[5] MDFLY RF-0471C datasheet [online]. [cit. 2. Dubna 2013]. Dostupné na WWW: http://www.mdfly.com

© all rights reserved

Jan Křístel & Petr Dvořák