Контроль температуры с помощью LM35, семисегментного индикатора и пищалки (обучение работе с Proteus)

Данная статья написана специально для обучения работе с симулятором Proteus и показывает, как использовать готовый Arduino-скетч для моделирования системы контроля температуры без подключения реального оборудования.

×

В проекте используется датчик температуры LM35, двухразрядный семисегментный индикатор, реле и пищалка (buzzer), что позволяет отработать сразу несколько ключевых навыков: работу с аналоговыми датчиками, индикацией, цифровыми выходами и звуковой сигнализацией.

Назначение проекта

В рамках данного проекта Arduino:

• считывает температуру с датчика LM35;
• отображает текущее значение температуры на двухразрядном 7-сегментном индикаторе;
• контролирует превышение температурного порога 20 °C;
• включает реле при превышении порога;
• подаёт звуковой сигнал (пищалка) при превышении 20 °C;
• полностью работает в среде Proteus.

Необходимые компоненты

• Arduino UNO;
• Датчик температуры LM35;
• Двухразрядный семисегментный индикатор (общий анод);
• Пищалка (Buzzer);
• Реле или модуль реле;
• Proteus 8 или 9 с поддержкой Arduino.

Подключение датчика LM35

LM35 подключается по стандартной схеме:

• VCC → 5V Arduino;
• OUT → аналоговый вход A0;
• GND → GND Arduino.

Датчик формирует напряжение 10 мВ на каждый градус Цельсия, что удобно для эмуляции в Proteus и дальнейшего масштабирования показаний.

Подключение семисегментного индикатора

Индикатор управляется напрямую через порт PORTD:

• сегменты подключены к пинам D0–D7;
• пины 8 и 9 используются для переключения разрядов;
• применяется динамическая индикация.

Подключение реле и пищалки

Реле и пищалка работают как исполнительные устройства и активируются при превышении температуры 20 °C.

• Реле → пин A1 (используется как цифровой выход);
• Пищалка → тот же управляющий сигнал (или параллельно реле);
• Питание → 5V;
• Общий провод → GND.

В Proteus пищалка позволяет наглядно услышать момент срабатывания системы, что особенно полезно при обучении.

Принцип работы программы

После запуска скетча:

• устанавливается внешняя опора АЦП (analogReference(EXTERNAL));
• инициализируются порты для индикатора;
• подготавливаются выходы для реле и пищалки.

В основном цикле Arduino:

• считывает аналоговое значение с LM35;
• преобразует его в числовое значение температуры;
• выводит температуру на семисегментный индикатор;
• если температура превышает 20 °C, включает реле и подаёт звуковой сигнал;
• если температура ниже порога — реле и пищалка отключены.

Arduino-скетч

#define sensor A0
#define relay A1
#define E1 8
#define E2 9

void setup(){
  analogReference(EXTERNAL);
  pinMode(sensor, INPUT);
  for(int i=0;i<10;i++){
    pinMode(i,OUTPUT);    
  }  
  pinMode(relay,OUTPUT);
}

char num[]={
  0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,
  0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90
};

void loop(){
  int out = analogRead(sensor)/4;
  display2segment(out);

  if(out > 20){
    digitalWrite(relay, HIGH);   // включение реле и пищалки
  } else {
    digitalWrite(relay, LOW);    // отключение
  }
}

void display2segment(int temp){
  digitalWrite(E2,LOW);
  digitalWrite(E1,HIGH);  
  PORTD = num[temp/10];
  delay(1);

  digitalWrite(E1,LOW);
  digitalWrite(E2,HIGH);  
  PORTD = num[temp%10];
  delay(1);
}

Запуск проекта в Proteus

Для запуска симуляции:

• распакуйте архив с файлами проекта;
• откройте файл .pdsprj;
• проверьте путь к .hex файлу в свойствах Arduino;
• запустите симуляцию;
• изменяйте температуру LM35 и наблюдайте индикацию, срабатывание реле и звуковой сигнал.

Важно: в Proteus температура LM35 не меняется автоматически — её необходимо изменять вручную в свойствах модели датчика.