Курсовая работа по дисциплина ЭВМ и периферийные устройства на тему «Метеостанция на контроллере Arduino Mega 2560»

Современные метеостанции являются неотъемлемой частью многих областей человеческой деятельности, начиная от сельского хозяйства и заканчивая бытовыми условиями. Возможность мониторинга климатических параметров, таких как температура, влажность и атмосферное давление, позволяет не только обеспечить комфортные условия проживания, но и значительно повысить эффективность производственных процессов. В связи с этим разработка компактных и доступных устройств для измерения и отображения погодных параметров становится все более актуальной задачей. Актуальность темы заключается в необходимости создания недорогих и простых в использовании метеостанций, которые могут быть использованы как в домашних условиях, так и в различных отраслях промышленности. Технологии на базе микроконтроллеров, таких как Arduino Mega 2560, предоставляют широкие возможности для создания таких устройств благодаря своей доступности, простоте программирования и разнообразию совместимых периферийных устройств. Объектом исследования является микроконтроллерная система на базе Arduino Mega 2560. Предметом исследования являются процессы разработки и функционирования метеостанции, включающей измерение температуры, влажности и давления с последующим выводом данных на LCD экран. Цель курсовой работы — разработка метеостанции на базе контроллера Arduino Mega 2560, способной измерять и отображать текущие значения температуры, влажности и времени/даты на LCD экране.   Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: 1) Изучить принцип работы микроконтроллера Arduino Mega. 2) Изучить характеристики датчика DHT11, а также других периферийных устройств. 3) Выбор программного обеспечения для написания кода и создания принципиальной схемы соединения ЭВМ и периферийных устройств. 4) Выбор оптимальных библиотек для подключения датчиков. 5) Разработка программы и схемы соединения. 6) Тестирования работы программы и собранной схемы.   1. Датчики и микроконтроллер Arduino Mega 2560 1.1. Характеристики Arduino Mega 2560 Arduino Mega 2560 - это мощный микроконтроллер, основанный на микросхеме ATmega2560. Он широко используется в различных проектах благодаря своей высокой производительности и множеству доступных интерфейсов. Ниже приведены основные характеристики Arduino Mega 2560: —Микроконтроллер: ATmega2560. —Рабочее напряжение: 5 В. —Входное напряжение (рекомендуемое): 7-12 В. —Цифровые входы/выходы: 54 (из них 15 могут использоваться как ШИМ-выходы). —Ток на один I/O вывод: 20 мА. —Ток для 3.3В вывода: 50 мА. —Флэш-память: 256 КБ (из которых 8 КБ занято загрузчиком). SRAM: 8 КБ. EEPROM: 4 КБ. —Размеры: 101.52 мм x 53.3 мм. —Вес: около 37 г. Особенности: —Подключение к компьютеру: USB-порт. —Питание от сети: Разъем для внешнего источника питания. —Встроенный регулятор напряжения: Да. —Поддержка различных библиотек: Широкий спектр библиотек для работы с различными датчиками и модулями. —Совместимость с различными платами расширения (шилдами): позволяет расширять функциональность. Arduino Mega 2560 является отличным выбором для сложных проектов, требующих большого количества входов и выходов, а также значительных объемов памяти и возможностей по подключению периферийных устройств [18]. Рис. 1. Элементы платы Рис. 2. Распиновка Arduino Mega 1.2. Периферийные устройства DHT11 — это цифровой датчик, используемый для измерения температуры и влажности. Датчик содержит термистор и емкостной сенсор для измерения температуры и влажности соответственно, а также встроенный микроконтроллер для обработки сигналов и передачи данных. Все технические характеристики данного прибора. 1) Напряжение питания: 3.3В - 5В 2) Ток потребления: 0.3 мА (измерение), 60 мкА (в покое) 3) Диапазон измерений температуры: 0-50°C (±2°C точность) 4) Диапазон измерений влажности: 20-90% относительной влажности (±5% точность) 5) Интерфейс передачи данных: Цифровой, однонаправленный (1-Wire) 6) Интервалы измерений: Не чаще, чем один раз в секунду (1 Гц)