3 Тестирование сборки
Сборка проекта проводилась в Proteus 8 Professional. Использовались соответствующие библиотеки для размещения ARDUINO UNO V3.0, BMP180, DHT11, JHD-2X16-I2C, OLED12864I2C, RES.
Общий вид системы, собранной в Proteus показан на рисунке 7.
Рисунок 7 – Общий вид схемы в Proteus 8 Professional
При запуске симуляции, каждый порт устройств обозначается квадратами синего или красного цвета. Синий сигнал сообщает о отсутствии сигнала, красный сигнал сообщает о наличии сигнала. Пример наличия и отсутствия сигналов на портах устройств показан на рисунке 8 и рисунке 9 соответственно.
Рисунок 8 – Наличие сигнала на портах устройств
Рисунок 9 – Отсутствие сигнала на портах устройств
После запуска симуляции в среде Proteus у пользователя есть возможность настроить уровень влажности через датчик DHT11, что дает возможность моделировать различные условия окружающей среды и наблюдать за реакцией устройства на изменения влажности. Использование такого режима представлено на рисунке 10.
Рисунок 10 – Использование режима настройки влажности
Для переключения датчика DHT11 в режим регулировки температуры требуется взаимодействовать с кнопкой в интерфейсе симуляции. При активации этой кнопки датчик меняет режим на измерение температуры, что позволяет тестировать устройство в разнообразных температурных условиях. Использование такого режима представлено на рисунке 11.
Рисунок 11 – Использование режима настройки температуры
Также у пользователя есть возможность настроить уровень давления через датчик BMP180, что дает возможность моделировать различные условия окружающей среды и наблюдать за реакцией устройства на изменение давления. Использование такого режима представлено на рисунке 12.
Рисунок 12 – Использование режима настройки давления
При изменении параметров влажности, температуры или давления в симуляции Proteus данные также отражаются на ЖК и OLED дисплеях, позволяя пользователю мгновенно увидеть новые измерения. Работа дисплеев и отображение данных представлены на рисунке 14.
Рисунок 14 – Отображение данных на LCD и OLED дисплеях
Заключение
В рамках настоящего научного исследования была выполнена разработка и реализация системы обработки данных, полученных от датчиков BMP280 и DHT11, с использованием микроконтроллерной платы Arduino Uno R3 и последующая визуализация собранных данных на жидкокристаллическом и OLED-дисплеях. Осуществлено построение цифровой модели устройства, его конфигурация и выполнение функционального тестирования.
В ходе работы были достигнуты ключевые цели:
Разработка схемотехники и программирование микроконтроллера для сбора и обработки сигналов с датчиков
Организация вывода показаний датчиков на ЖК- и OLED-дисплеи
Настройка и моделирование работы устройства в среде Proteus 8 Professional
Тестирование функциональности собранной системы
Анализ характеристик и принципов работы разработанного устройства
Для достижения поставленной задачи были применены следующие методы и инструментарий:
Аппаратные ресурсы: микроконтроллер Arduino Uno R3, датчики BMP280 и DHT11, ЖК-дисплей JHD-2X16-I2C, OLED-дисплей OLED12864I2C
Программные средства: среда разработки Arduino IDE, программный комплекс Proteus 8 Professional
В процессе научной работы были идентифицированы следующие преимущества предложенной системы:
Предоставление точных и актуализированных данных о температуре, влажности и атмосферном давлении
Гибкость отображения информации, обеспечиваемая использованием двух типов дисплеев
Возможность интеграции с другими устройствами и системами благодаря модульной архитектуре
Таким образом, созданное устройство представляет собой эффективное и многофункциональное решение для мониторинга окружающей среды, пригодное для использования как в домашних условиях, так и для образовательных целей.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
Arduino. Arduino Uno. [Электронный ресурс]. https://www.theengineeringprojects.com/2021/03/arduino-library-for-proteus-v2.html
Шевелев И. Самоучитель Arduino для начинающих. [Текст] / Шевелев И. - Москва: ДМК Пресс; 2017. 256 с.
Карьер С., Гуськов Л. Самоучитель по созданию устройств IoT на Arduino. [Текст] / Карьер С., Гуськов Л. - Москва: ДМК Пресс; 2019. 368 с.
Чернышев Е. Л. Программируем Arduino. С нуля до гуру. [Текст] / Санкт-Петербург: Питер; 2019. 336 с.
Авдонин А. А. Аппаратная платформа Arduino и среда программирования для микроконтроллеров AVR. [Текст] / Санкт-Петербург: Питер; 2014. 288 с.