LED-Digitalthermometer mit Mikrocontroller AVR ATtiny13

Von Michael Schramm

Die Bücher aus dieser Reihe befassen sich jeweils mit einem Mikrocontroller-Bastelprojekt. Hardware (Elektronikschaltung) und Software (Mikrocontrollerprogramm) werden ausführlich beschrieben. Bastelspaß und Lerneffekt stehen gleichermaßen im Vordergrund. Das vorgeschlagene Platinenlayout kann als als gedruckte Schaltung oder als Lochrasterplatine umgesetzt werden.

Im vorliegenden Band geht es darum, aus nur wenigen, preiswerten Bauteilen ein Digitalthermometer herzustellen, das Temperaturen im Bereich von -55 bis +125 °C messen und vielfältig eingesetzt werden kann. Auch wer nur wenig Vorerfahrung im Elektronikbasteln mitbringt, sollte diese Schaltung erfolgreich nachbauen können. Die entscheidenden Komponenten sind ein Mikrocontroller des Typs Atmel AVR ATtiny13 sowie ein digitaler Temperatursensor DS18B20 des Herstellers Dallas/MAXIM. Es werden nur gängige Bauteile verwendet, die bei den einschlägigen Elektronikversendern erhältlich sind.

Die Temperatur wird durch das Blinken von zwei Leuchtdioden (rot und blau) auf sehr elementare Weise angezeigt, wahlweise in Halbgrad- oder Zehntelgrad-Genauigkeit. Diese Methode bietet neben der einfachen Realisierung für den Bastler den nicht zu unterschätzenden Vorteil, dass ein Ablesen der Temperatur auch aus großer Entfernung möglich ist, bei Dunkelheit durchaus über mehrere hundert Meter.

Die Schaltung lässt sich auf einer Lochrasterplatine mühelos so klein aufbauen, dass sie zusammen mit einer Lithium-Batterie oder einem LiIon-Akku in einen so genannten PETling (Rohform für PET-Flaschen) passt. Auf diese Weise erhält man ein kompaktes, robustes und wasserdichtes Thermometer für vielerlei Anwendungen.

Dieses Buch enthält neben der ausführlichen Bastelanleitung eine gründliche Beschreibung der Möglichkeiten des Digitalthermometers, denn es kann noch einiges mehr, als man auf den ersten Blick erkennt. So lassen sich beispielsweise weitere Temperatursensoren anschließen, etwa zur Messung von Außen- und Innentemperatur. Bei Unterschreitung einer Batterie-Mindestspannung von knapp 3 Volt schaltet sich das Thermometer automatisch aus, um eine zu starke Entladung eines etwaigen Akkus zu verhindern.

Schwierigkeitsgrad: Diese Schaltung ist einfach aufzubauen. Vorkenntnisse im Löten elektronischer Schaltungen oder fachkundige Anleitung sind angeraten.

Die zur Programmierung des Mikrocontrollers benötigte Datei (Hex-File) kann von der Internetseite des Autors heruntergeladen werden. Ebenso ist es möglich, diese Datei aus dem in diesem Buch komplett abgedruckten Programm neu zu assemblieren. Auf der Internetseite ist auch das Platinenlayout zum Ausdrucken zu finden.

• Sprache: Deutsch
• Herausgeber: Michael Schramm
• Erscheinungsdatum: 26. Sept. 2012
• ISBN: 9781301889204

Michael Schramm

Are you interested in electronics? I am! Born in Germany 1961, I witnessed the unbelievingly quick, fascinating development of electronics parts from radio valves and simple germanium transistors up to ever more complex modules like microprocessors and microcontrollers. In my teen years, I was an enthusiastic electronics hobbyist. Some years later, I began first playing with, then programming home computers. I loved the Sinclair ZX81 and Spectrum! During my information technology studies (informatics), I learned all these theoretical basics and how to write efficient computer programs. With the appearance of microcontrollers, the (small) computer and its program united on a single tiny chip. Ideal for anyone interested in electronics and programming like me! This technology is really great since most electronics applications (if not just being a LED flashing device) benefit from use of microcontrollers. You need fewer parts, combine analog and digital processing, gain higher precision in measuring and controlling, get easy-to-use adjustment options and so on. But that's true of course only if you find the right way of utilizing and programming the single-chip micro computer. After having taken the first steps on this path (and producing flashing LEDs and beeping loudspeakers in most cases), you may feel a little bit clueless on how to proceed. That's the point when my small electronics projects come into play and give you new suggestions through somewhat more complex circuits and/or programs with in-depth explanations. My ebook series 'Small Electronics Projects with Microcontrollers' has just started. I'll publish the books in English and German language. Hence, please come back again from time to time and see more volumes having appeared. I hope you like my ideas. I wish you every success in making your electronics projects.

Buchvorschau

Überblick - was bietet Ihnen dieses eBook?

Die Bücher aus dieser Reihe befassen sich jeweils mit einem Mikrocontroller-Bastelprojekt. Hardware (Elektronikschaltung) und Software (Mikrocontrollerprogramm) werden ausführlich beschrieben. Bastelspaß und Lerneffekt stehen gleichermaßen im Vordergrund.

Im vorliegenden Band geht es darum, aus nur wenigen, preiswerten Bauteilen ein Digitalthermometer herzustellen, das Temperaturen im Bereich von -55 bis +125 °C messen und vielfältig eingesetzt werden kann. Auch wer nur wenig Vorerfahrung im Elektronikbasteln mitbringt, sollte diese Schaltung erfolgreich nachbauen können. Die entscheidenden Komponenten sind ein Mikrocontroller des Typs Atmel AVR ATtiny13 (ebenso geeignet in den Versionen mit Endbuchstabe A oder V) sowie ein digitaler Temperatursensor DS18B20 des Herstellers Dallas/MAXIM. Es werden nur gängige Bauteile verwendet, die bei den einschlägigen Elektronikversendern erhältlich sind.

Die Temperatur wird durch das Blinken von zwei Leuchtdioden (rot und blau) auf sehr elementare Weise angezeigt, wahlweise in Halbgrad- oder Zehntelgrad-Genauigkeit. Diese Methode bietet neben der einfachen Realisierung für den Bastler den nicht zu unterschätzenden Vorteil, dass ein Ablesen der Temperatur auch aus großer Entfernung möglich ist, bei Dunkelheit durchaus über mehrere hundert Meter.

Die Schaltung lässt sich auf einer Lochrasterplatine mühelos so klein aufbauen, dass sie zusammen mit einer Lithium-Batterie oder einem LiIon-Akku in einen so genannten PETling (Rohform für PET-Flaschen) passt. Auf diese Weise erhält man ein kompaktes, robustes und wasserdichtes Thermometer für vielerlei Anwendungen.

Dieses Buch enthält neben der ausführlichen Bastelanleitung eine gründliche Beschreibung der Möglichkeiten des Digitalthermometers, denn es kann noch einiges mehr, als man auf den ersten Blick erkennt. So lassen sich beispielsweise weitere Temperatursensoren anschließen, etwa zur Messung von Außen- und Innentemperatur. Bei Unterschreitung einer Batterie-Mindestspannung von knapp 3 Volt schaltet sich das Thermometer automatisch aus, um eine zu starke Entladung eines etwaigen Akkus zu verhindern.

Schwierigkeitsgrad: Diese Schaltung ist einfach aufzubauen. Vorkenntnisse im Löten elektronischer Schaltungen oder fachkundige Anleitung sind angeraten.

Die zur Programmierung des Mikrocontrollers benötigte Datei (Hex-File) kann von der Internetseite des Autors heruntergeladen werden. Ebenso ist es möglich, diese Datei aus dem in diesem Buch komplett abgedruckten Programm neu zu assemblieren.

Programmierung des Mikrocontrollers

Sie benötigen zunächst die so genannte Hex-Datei, die das Mikrocontrollerprogramm wiedergibt. Es gibt zwei Wege, diese zu erhalten:

- Der steinige Weg: Legen Sie ein neues Assembler-Projekt im AVR-Studio an. Tippen Sie das Assemblerprogramm, das gegen Ende dieses Buches abgedruckt ist, in das Editor-Fenster. Ebenso müssen Sie mit der Makro-Datei verfahren, die vom Programm verwendet wird. (Sofern Sie dieses Buch am PC lesen und Ihre eBook-Reader-Software copy&paste unterstützt, ist das stumpfe Abtippen natürlich nicht erforderlich.) Übersetzen Sie Ihr Projekt (Build). Unter den neu entstehenden Dateien im Projektverzeichnis befindet sich eine, deren Name auf .hex endet. Das ist die benötigte Datei.

- Der einfache Weg: Laden Sie die Hex-Datei von der Webseite zum Buch (siehe letztes Buchkapitel). Hier finden Sie übrigens auch eine Fahrenheit-Version, die natürlich primär für die englischsprachige Welt gedacht ist.

Brennen Sie die Hex-Datei mit Hilfe eines Programmers in den Flash-Speicher des AVR ATtiny13. Der Prozessortakt muss auf 1,2 MHz eingestellt werden (interner 9,6-MHz-Oszillator mit Vorteiler durch acht) - das entspricht dem Auslieferungszustand eines Tiny13. Die Resetfunktion von Pin 1 (PB5) ist zu deaktivieren. Achtung: Eine nochmalige Programmierung des Controllers mit einem ISP-Programmer ist anschließend nicht mehr möglich. Sofern kein High-Voltage-Programmer zur Verfügung steht, der auf die Resetfunktion nicht angewiesen ist, sollten Sie diese Deaktivierung eventuell erst später durchführen, nachdem klar ist, dass alles funktioniert, und nachdem Sie die Kalibrierung durchgeführt haben, sofern