مقياس حرارة داخلي / خارجي USB (أو "My First USB Device"): 4 خطوات (بالصور)

2025 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2025-01-23 12:54

هذا تصميم بسيط يوضح USB الطرفية في PIC 18Fs. هناك مجموعة من الأمثلة لرقائق 18F4550 ذات 40 سنًا على الإنترنت ، وهذا التصميم يوضح النسخة الأصغر 18F2550 ذات 28 سنًا. يستخدم PCB أجزاء تثبيت السطح ، لكن جميع المكونات متوفرة من خلال إصدارات الفتحات. أستخدم أجزاء تثبيت السطح لأنه من الأسرع صنع اللوحة بدون ثقوب حفر. والنتيجة النهائية هي جهاز USB صغير الحجم يقيس درجات الحرارة الداخلية / الخارجية. البيانات متاحة للكمبيوتر الشخصي من خلال منفذ تسلسلي افتراضي. يتم استخدام مستشعرات درجة الحرارة في المثال ، ولكن يمكن إضافة مستشعرات تمثيلية أخرى. PS انظر الرسم البياني المباشر للبيانات من المسجل الخاص بي هنا: رسم بياني

الخطوة 1: نظرة عامة على التصميم

مكونات الموافقة المسبقة عن علم المطلوبة

يعتمد طرف USB هذا على 28 دبوس PIC 18F2550. تحتوي هذه الشريحة على كل ما يلزم لواجهة USB كاملة السرعة. يقوم مكثف 0.1 فائق التوهج بين الطاقة والأرض بفصل الموافقة المسبقة عن علم من مصدر الطاقة. بلورة 20 ميجا هرتز (تستخدم لتوليد ساعة داخلية 48 ميجا هرتز) واثنين من المكثفات 27pf. مقاوم 10K من الطاقة إلى دبوس MCLR. أضفت صمامًا ثنائيًا مكافئًا 1n4148 بين المقاوم والطاقة بحيث لا تتسبب 13 + فولت الموضوعة على MCLR أثناء البرمجة في إتلاف المكونات الأخرى على لوحة الدائرة. يستخدم رأس ICSP (5 دبابيس) لبرمجة وتصحيح الجهاز. عناصر USB المطلوبة مقبس USB أنثى على طراز "B". مطلوب 220nf-440nf من السعة لمنظم الجهد USB الداخلي. أنا أستخدم مكثفين 0.1 فائق التوهج (نفس المستخدم في الفصل) بدون مشكلة. يتم استخدام مؤشر LED بمقاوم مقيد تيار 330 أوم لعرض حالة اتصال USB. عناصر المستشعر المطلوبة لقد استخدمت مستشعر درجة الحرارة TC1047A ذو الرقاقة الدقيقة كمستشعر درجة الحرارة في الأماكن المغلقة. إنه ملحوم ماديًا باللوحة - مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارته ببضع درجات عن درجة حرارة الغرفة. يتم استخدام رأس لتوصيل مسبار درجة حرارة خارجي (إصدار TO-92 من TC1047a). يساعد مكثف إضافي 0.1 فائق التوهج في فصل السلك الطويل عن باقي اللوحة. مستويات جهد USB ليست متسقة بدرجة كافية لقياس درجة الحرارة وحسابها بدقة من أجهزة الاستشعار التناظرية. يتم استخدام مرجع جهد خارجي (MCP1525 ، 2.5 فولت). يتطلب مرجع الجهد مكثفًا عند خرج 1 فائق التوهج إلى 10 فائق التوهج. بدون هذا المكثف ، لن يعمل مرجع الجهد.

الخطوة 2: البرامج الثابتة

يستخدم البرنامج الثابت فئة CDC USB لمحاكاة منفذ تسلسلي. سيظهر الجهاز كمنفذ com افتراضي على جهاز الكمبيوتر. البرنامج الثابت مقسم إلى ثلاثة أقسام: 1. يعتني برنامج تشغيل USB بتعداد الجهاز على جهاز كمبيوتر ومحاكاة منفذ COM. 2. يقرأ روتين الخدمة قيم درجة الحرارة بالتناوب ويحولها إلى تنسيق قابل للقراءة. أدى إجراء هاتين العمليتين في وقت واحد إلى فقد جهاز USB للاتصال بجهاز الكمبيوتر (استغراق الوقت). أدى تحويل قيم الفاصلة العائمة إلى سلسلة في دورة الخدمة بعد التحويل إلى حل مشكلة الاتصال. * 3. أخيرًا ، يتلقى الروتين الرئيسي وحدات البايت المرسلة من الكمبيوتر ويرجع القياسات المطلوبة. يتم فصل المقاييس المتعددة بفاصلة ، ويتم إنهاء الأسطر بحرف فارغ (hex 0x00) يقبل البرنامج الثابت التوضيحي الأوامر التالية: قيمة Hex إرجاع 0x00 درجة الحرارة الداخلية (مستشعر على اللوحة) 0x01 درجة الحرارة الخارجية (رأس خارجي) 0x02 كلتا درجات الحرارة (فاصلة) منفصلة) يتم حساب درجة الحرارة بناءً على مرجع 2.5 فولت وإزاحة وانحدار رقاقة TC1047A. قد يكون لأجهزة استشعار درجة الحرارة الأخرى خصائص مختلفة. تتوفر ورقة بيانات TC1047A هنا: https://www.microchip.com/stellent/idcplg؟IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406&dDocName=en010014&part=SW006011 يتم توفير برنامج USB الثابت الفعلي بواسطة Microchip. البيئة الأصلية متاحة هنا: https://www.microchip.com/stellent/idcplg؟ IdcService = SS_GET_PAGE & nodeId = 1824 & appnote = en021631 لتحرير البرنامج الثابت: استخرج بنية الدليل بالكامل للمصدر إلى الدليل الجذر (c: / MCHPFSUSB). يمكنك بعد ذلك تحميل ملف مساحة العمل في MPLAB. * روتين عدد مرات الظهور إلى سلسلة هو خنزير موارد. للتغلب على مشكلة الاتصال ، يتم استدعاء روتين خدمة USB في نقاط مختلفة في روتين float2string. من الأفضل إصلاح ذلك من خلال خدمة جهاز USB الطرفي عند حدوث مقاطعة. لقد استخدمت الاختراق حتى تظل البرامج الثابتة قريبة من الإصدار المرجعي قدر الإمكان.

الخطوة الثالثة: اختبار الجهاز

التعليمات خاصة بالنوافذ ، ولكن يمكن توصيل الجهاز بأي شيء يحتوي على برامج تشغيل مضاهاة المنفذ التسلسلي CDC.

برمجة الجهاز مع البرامج الثابتة. يجب ضبط جميع بتات التكوين بشكل صحيح في البرنامج الثابت. قم بتوصيل الجهاز بمنفذ USB. سيكتشفه Windows ويطالبك باختيار برنامج تشغيل. تأكد من النقر فوق "تصفح للسائق المخصص". انتقل إلى موقع ملف inf. المضمن في أرشيف المشروع (driver-win2k_winxp). سيستخدم Windows هذا الملف لتثبيت الجهاز. * ملاحظة حول برنامج تشغيل CDC - برنامج تشغيل مضاهاة المنفذ التسلسلي CDC مضمن في Windows. ملف.inf (المقدم من Microchip) يخبر Windows ببساطة بتوصيل برامج التشغيل هذه بالجهاز. لمعرفة منفذ COM الذي تم تعيينه للجهاز ، قم بما يلي: انتقل إلى لوحة التحكم (ابدأ-> إعدادات-> لوحة التحكم) انقر نقرًا مزدوجًا فوق "النظام" انقر فوق علامة التبويب "الأجهزة". انقر فوق "مدير الجهاز" انقر فوق "+" بجوار المنافذ يتم عرض قائمة بمنافذ COM على النظام. لقد رأيت الجهاز يظهر كـ COM 3 و 4 ، لكنه سيختلف حسب النظام. إذا لم يكن من الواضح أي منفذ جديد ، فجرّب ما يلي: افصل الجهاز من منفذ USB. سيختفي أحد المنافذ. هذا هو منفذ COM للجهاز #. أعد توصيل الجهاز ، وسيظهر المنفذ مرة أخرى. يمكن استخدام تطبيق VB الصغير (المصدر مضمن) لاختبار الجهاز. أدخل الأمر الذي تريد إرساله ، انقر فوق "ابدأ". سيظهر الرد في النافذة.

الخطوة 4: ما الذي يمكن أن تفعله أيضًا؟

تعد لوحة العرض هذه نقطة انطلاق جيدة لمحطة طقس منزلية صغيرة: أضف مستشعر رطوبة HIH3160 ، أو استبدل مستشعر درجة الحرارة التناظرية بمستشعر درجة الحرارة والرطوبة التسلسلي عالي الدقة Sensiron HT74. أضف مستشعر ضغط Freescale MPX (a) 4115 إلى قياس الضغط الجوي ، هل تريد تجميع هذه البيانات على الويب؟ قم بتضمينه في موقع الويب الخاص بك ، أو قم بعرضه في google earth ، أو احصل على تحديثات في RSS reed؟ راجع هذا الدليل حول دمج هذا الجهاز مع الواجهة الخلفية للويب syndicIT.com: