FAÇA UM TERMÔMETRO DIGITAL COM 2 SENSORES DS18B20 E LCD – COM PIC 16F628A-MODO MANUAL OU AUTOMÁTICA (REF148)

Vários sensores de temperatura DS18b20 podem ser acessados usando um único pino do pic. Como fazer isto?

Existe dois métodos de aprendermos os sensores DS18B20 usando um único pino:
1) De forma automática, em que o PIC procura por Seriais Numbers de sensores ligados a linha 1-wire toda vez que ocorrer um reset. Exige um software especial, que consegue identificar colisões de bits por analisar o envio de bit normal e o bit invertido. Quanto maior a quantidade de sensores maior o tempo de busca.
2) Por programar um sensor por vez, após baixarmos o firmware no pic, de forma definitiva. Neste caso, ao trocar qualquer sensor, deveremos reaprender todos os sensores novamente. Iniciaremos com esta opção.

Veja o esquema abaixo:

Conforme visto no esquema acima, usaremos apenas 2 sensores que sejam monitorados usando um único pino do PIC. Foi limitado por software a apenas 2, visto que na tela do LCD somente permite mostrar duas leituras diferentes em uma linha. Para isto, devemos aprender um sensor por vez antes de efetivamente usa-los em conjunto.
Como fazemos isto?
1) Primeiro, carregue o firmware (arquivo hex) no PIC.
2) Desligue a alimentação e coloque o PIC no circuito, deixando apenas um sensor de temperatura DS18B20 conectado.
3) Ligue a alimentação. Deverá aparecer a temperatura deste sensor em ‘A=”, com o valor do momento e em ‘B=?’ para indicar a inexistência do sensor.
4) Desligue a alimentação e retire este sensor (ou desligue o pino central ‘DQ’). Conecte o outro sensor.
5) Religue a alimentação. Deverá mostrar em ‘A=?’ e em ‘B=’ a temperatura deste outro sensor.
6) Desligue a alimentação e conecte os 2 sensores. Ao religar deverá apresentar as 2 temperaturas, sendo um em ‘A’ e outra em ‘B’.

Mas, se você desejar usar outros 2 sensores diferentes? Ou caso um deles apresente mau funcionamento e necessite ser trocado?
Neste caso, existe um recurso de apagamento previsto no circuito por meio de um ‘jumper’ entre o pino de sinal dos sensores (pino 16 do PIC) e o gnd.
Faça desta forma:
1) Desligue a alimentação.
2) Coloque o ‘jumper’ ligando assim o pino 16 ao gnd.
3) Religue a alimentação. Espere aparecer a mensagem ‘APAGADO SENSORES’.
4) Desligue a alimentação.
5) Retire o ‘jumper’
6) Siga os passos para gravar os 2 novos sensores, conforme já delineado acima.

O ARQUIVO “C”

A comunicação com os DS18B20 é formada em 3 partes distintas que tem que ser seguidas para ser bem sucedida:
1) Iniciar sempre com um ‘RESET’ especial (veja detalhes no datasheet DS18b20 pag 15).
2) Enviar um comando de ‘ROM’ (Veja na pagina 10, os vários comandos ‘ROM’s disponíveis).
3) Enviar um comando de ‘FUNÇÃO’ (Veja na pagina 11, os vários comandos ‘FUNCTIONS’s disponíveis).

Após a inicialização de portas e registradores, o programa testa por aterramento no pino 16, para fins de apagamento de sensores. Se o ‘jumper’ estiver colocado ocorrerá neste momento o apagamento dos sensores na EEprom interna do PIC. No caso da memória estar vazia, será seguido todo o procedimento de gravação e serão gravados 8 bytes por sensor na EEprom. Se a memória estiver com 2 sensores gravados, o programa passa a buscar o primeiro, enviando o RESET, o comando ‘MATCH ROM’ e enviando primeiro serial number da EEprom. Em seguida, faz a conversão seguida da leitura da temperatura e do byte de configuração para fins de confirmação da existência do sensor na linha. O mesmo procedimento é realizado com o segundo sensor. Caso não exista o sensor que foi endereçado, aparecerá uma ‘?’ ao apresentar no display do LCD.
Note que no arquivo “C” não foi usado bibliotecas prontas e específicas para 1-wire, mas rotinas ‘caseiras’ feitas a partir de datasheets, e explicadas com comentários, para ficar mais fácil do hobista entender como o circuito funciona.
Logicamente, existem bibliotecas específicas para isto, usadas pelos programadores profissionais, que poderá usar se desejar. Mas ficará por sua conta realizar estas mudanças, e se necessário, buscar ajuda de outros profissionais nesta área, quanto ao uso correto destas rotinas.
Para conhecer mais do sensor DS18b20 poderá estudar seu manual fornecido pela Maxim. O circuito é alimentado por uma fonte convencional de 5 volts, regulada por um 7805. Se dispor de outras fontes de 5 volts , como carregador de celular (regulados) poderá usar.
Obs. Esta montagem é didática, sendo realizada apenas em placa de protoboard, sujeita a bugs ainda não observados. Esta sendo fornecido os arquivos “C” e ‘Hex’ que poderão ser alterados conforme a necessidade do hobista.

Segue pasta com arquivos desta montagem:

PIC_TERMOMETRO_2Sensores

Passaremos agora para analisar a primeira opção de gravação: aprendizado automático dos sensores ligados a um único pino.

Quando vários sensores estão na linha 1-wire e enviamos o comando ‘ROM SEARCH’, todos eles passam a enviar seus seriais number ao mesmo tempo.
Isto gera conflito entre ‘1’ e ‘0’ de cada serial. Como é resolvido esta situação?
Funciona deste forma:
1) Pic envia o comando ‘ROM SEARCH’ na linha 1-wire.
2) Pic lê um bit (A), salvando-o para comparação. Os sensores enviarão este bit sem inversão.
3) Pic lê mais um bit (B), que será enviado invertido por todos os sensores.
4) O programa irá comparar o bit ‘A’ com ‘B’: Se iguais ambos a ‘1’- não temos sensores na linha
Se forem diferentes – todos os sensores tem este bit comum em seus seriais numbers.
Se forem ambos = ‘0’ – Temos dois ou mais sensores na linha.
5) O Pic envia o bit ‘A’ para bit comum e ‘0’ ou ‘1’ para quando houver conflitos.
Após este envio, somente os sensores com o mesmo bit enviado continuarão sendo acessados e os demais entrarão
em repouso até um novo ‘reset’ na linha.
6) Através de sucessivas leituras, alterando os bits conflitantes entre ‘0’ e ‘1’ obtemos todos os seriais ligados a linha.

Como proceder após a carga do firmware?
No primeiro reset do PIC após a carga do arquivo hex em sua flash, o programa procurará por sensores na linha e gravará de forma automática.
Mas, caso tenha gravado apenas um e deseja aprender o outro, faça assim:
1) Desligue a alimentação.
2) Ligue o Jumper na placa para apagamento.
3) Religue a alimentação, e espere aparecer mensagem ‘apagado Sensores’.
4) Desligue a alimentação e retire o ‘Jumper’.
5) Coloque os 2 sensores no circuito.
6) Religue a alimentação, devendo programar automaticamente e funcionar normalmente este 2 sensores.

Segue pasta com os arquivos para esta versão automática:

termostato_autoprog

Adicionalmente, segue pasta com arquivos ‘List’ e ‘reassemblados’ para fins de estudo das rotinas e modificações em assembly usando o MPLAB-IDE:

reassembler_list

Manuais:
DS18B20
PIC16F628A

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