SPECIALIZAREA : ELECTRONICĂ APLICATĂ PROIECT DE DIPLOMĂ Coordonator științific Prof.dr.ing.Laurean Bogdan Absolvent Claudiu -Andrei Poenaru Sibiu… [613643]

UNIVERSITATEA „LUCIAN BLAGA” DIN SIBIU
FACULTATEA DE INGINERIE

SPECIALIZAREA : ELECTRONICĂ APLICATĂ

PROIECT DE DIPLOMĂ

Coordonator științific
Prof.dr.ing.Laurean Bogdan Absolvent: [anonimizat]
2017

UNIVERSITATEA „LUCIAN BLAGA” DIN SIBIU
FACULTATEA DE INGINERIE

SPECIALIZAREA : ELECTRONICĂ APLICATĂ

STAȚIE METEO CU
MICROCONTROLLER

Coordonator științific
Prof.dr.ing.Laurean Bogdan Absolvent: [anonimizat]
2017

Rezumat

În această lucrare voi prezenta pașii parcurși pentru realizarea unei stații meteo ce
permite afișarea datei , a orei, achiziționarea de valori ale temperaturii, umidității și presiunii
atmosferice.
Datele valorilor achiziționate se vor face prin intermediul microcontrolerului
ATMEGA328P. Pr ogramarea microcontrolerului se vă realiza cu ajutorul mediului de
programare Arduino IDE.
Component ele hardware ce vor fi folosite în cadrul lucrării sunt:

 Arduino UNO – utilizat pentru programarea microcontrolerului nostru
 BMP180 – senzorul de tempera tură și presiune atmosferic ă
 DHT22 – senzorul de umiditate
 LCD 2004A – utilizat pentru afi șarea datelor

Sumarry

In this paper I present the steps to achieve a weather station that allows to display time
and date, the acquisition the values of temperatu re, humidity and pressure.
The acquired values will be made through the ATMEGA328P microcontroller.
Programming the microcontroller will be done using the Arduino IDE programming
environment.
The hardware components that will be used in the paper are:

 Arduino UNO – Used to program our microcontroller
 BMP180 – temperature and pressure sensor
 DHT22 – humidity sensor
 LCD 2004A – Used to display data
CUPRINS

Rezumat ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 3

Sumarry ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 3
CAPITOLUL I ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. 5
INTRODUCERE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………. 5
CAPITOLUL II ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………….. 12
MONITORIZAREA CLIMEI ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 12
2.1. Clima. Fenomene fizice ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 12
2.2. Senzori și sisteme senzoriale utilizare în monitorizarea climei ………………………….. ….. 16
2.2.1. Monitorizarea temperaturii ………………………….. ………………………….. ……………………. 18
2.2.3. Măsurarea umidității ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 21
2.2.4. Instrumente de măsurare a umidității aerului ………………………….. ……………………….. 23
2.3. MICROCONTROLLERE ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 24
2.3.1. Tipuri de arhitecturi ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 25
2.3.2. Unitatea de memorie ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 26
2.3.3. Întreruperile ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………. 27
2.3.4. Porturi de intrare / ieșire ………………………….. ………………………….. ……………………….. 27
2.3.5. Timer -ul ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. 27
2.3.6. Convertor Analog Digital (ADC) ………………………….. ………………………….. …………… 28
2.3.7. Watchdog -ul ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………… 28
2.3.8. Unitatea principală de procesare ………………………….. ………………………….. …………….. 28
2.3.9. Magistrala de date (BUS -ul) ………………………….. ………………………….. ………………….. 29
2.4. Microcontroller CISC și RISC ………………………….. ………………………….. ………………….. 29
Tipuri de memorii ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 30

CAPITOLUL I
INTRODUCERE

În pe rioada antică ideile privitoare la întâmplările atmosferice aveau caracter filosofico –
descriptiv și se refereau la evenimente cu caracter spectacular, mai ales manifestări extreme în
aspectul vremii și al climei.
Prima lucrare de „specialitate” ce se intit ula „Meteorologica” aparținea lui Aristotel,
aceasta apare în secolul IV , anul 364 d. Hr.
Prin preajma anului 1953, Galileo Galilei inventează primul instrument meteorologic –
termometrul , acesta a folosit dilatația si contractia aerului dintr -un glob pen tru a misca apa dintr –
un tub. Prin preajma perioadei respective, v iticultorii francezi din zona Bordeaux fac primele
observații referitoare la periodicitatea (ciclicitatea) climei.
După 1856 apare pentru prima dată problema de existenț ă a unor rețele de st ații și posturi
meteorologice care să permită supravegherea unor teritorii cât mai vaste . După 31 de ani, in anul
1887 , se înființează Organizația Meteorologică Internațională (O.M.I.) care în 1951 devine
O.M.M1. În anul 1932 , Jacob Bjerkness realizează pr imul sistem de înscriere a datelor
meteorologice în cadrul hărților, ceea ce a făcut posibilă comunicarea între meteorologi.
În 1948 se cladeste primul ordinator științific, E.N.I.A.C2. cu ajutorul căruia s -a trecut la un nou
concept și noi metode ale prog nozelor de vreme N.W.P3. (prognozele numerice).
Ceva mai tarziu se lansează primul satelit meteorologic T.I.R.O.S., cu ajutorul căruia se pun
bazele celui mai complet sistem de observare a atmosferei.

Figura 1. Prima imagine difuzată cu spațiul la TV a f ost inregistrată de T.I.R.O.S

1 Organizația meteorologică mondială
2 Electronic numerical integrator and computer
3 Numerical Weather Prediction

În România , primele referiri cu privire la evenimente meteo -climatice extreme apar în
„Letopisețul Țării Moldovei”, aici, cronicarii Grigore Ureche și Miron Costin fac referiri la apele
mari din anul 1504. Dimitrie Cantemir în „Descripțio Moldaviae” – seceta, anul 1584
În a doua jumătate a secolului al XIX -lea, au fost făcute observații meteorologice regulate de
către chimistul Petru Poni la Iași. După acesta, au urmat o serie de observații efectuate de
intelectuali pasiona ți, care au înțeles rolul informațiilor meteorologice pentru economie.

Sunt cons emnate observații meteorologice conform următoarei cronologii:

– Iași (în anul 1770)
– București (începând cu 1773)
– Sibiu (începând din 1789)
– Cluj (începând cu 1833)
– Sulina (înc epând cu 1857)
– Giurgiu (începând cu 1863)
– Timișoara (începând cu 1874)
– Galați și la Brăila (începând cu 1878).

Între 18 și 30 iunie, anul 1884, Ștefan Hepites pune bazele Serviciului Meteorologic al
României , devenind una dintre cele mai vechi instituții cu caracter științific din România. Tot in
acelasi an, România, împreună cu alte țări, pune bazele Organizației Meteorologice Mondiale
(World Meteorological Organization – WMO).
În anul 1889 se înființeaza Serviciul de Măsuri și Greutăți , iar mai târziu a fost deschisă și o
secție de magnetism terestru și seismologie.

Rețeaua de stații si posturi meteorologice din România, A.N.M4.:

În țara noastră, activitatea de supraveghere și cercetare a atmosferei se desfășoară pe baza unui
sistem , capabil să facă po sibilă măsurarea elementelor meteorologice, cuantificarea sau
efectuarea observațiilor, dar și pentru stabilirea calitativă a aerului pentru diferite spații

4 Administrația Națională de Meteorologie

geografice. În cadrul acestui sistem, programele naționale A.N.M. sunt subordonate directivelor
O.M.M. .
Primele stații meteorologice din România au început să funcționeze în secolul al XIX -lea,
în anul 1859 înființându -se astfel stația meteorologică de la Sulina în cadrul Comisiei Dunărene.
Câțiva ani mai târziu se înființează stații meteorologice în orașele :

– Bistrița, în anul 1864 ;
– Reghin – 1868 ;
– Baia Mare, Orșova – 1871 ;
– Târgu Mureș – 1878 ;
– Miercurea Ciuc, Timișoara – 1873 ;
– Odorhei în 1874 ;
– Alba Iulia în 1875 , etc.

Între 1884 și 1904 se clădesc 66 de stații climatologice și 384 de posturi pluviome trice5 în
zona montană. Primul război mondial a dus la distrugerea unei părți din rețeaua stațiilor
meteorologice, producându -se astfel o întrerupere a datelor meteo pentru anii 1916 -1926. Stația
de la Sulina și cea de la Bucuresti -Filaret au fost singurel e stații ce și -au păstrat continuitatea
observațiilor.
Într-o perioadă de un an de zile, între anii 1926 și 1927, are loc o reorganiza re a rețelei de stații
meteorologice, fapt ce duce la reluarea activitati lor de observație .
Nouă an mai târziu după 1927, 30 de stații sinoptice, 180 de stații climatologice și 1100 puncte
pluviometrice își reiau activitatea. După cel de -al doilea război mondial, pe masivele montane
Rarău, Toaca, Lacauti, Vl ădeasa și Tarcu se înființează stații meteorologice.

5 Utilizate pentru determinar ea cantității de precipitații atmosferice scăzute

Figura 2. Stația meteo de la Vlădeasa

În anul 1951, România asist ă ca membru fondator la primul Congres al Organizației
Meteorologice Mondiale, organizație specializat ă a ONU6.
Astăzi, in structura rețelei avem:
– 125 de stații cu program sinoptic;
– 123 stații cu progr am climatic ;
– 3 stații de radiosondaj7 (București – Baneasa, Constanta, Cluj -Napoca) ;
– 7 stații radar ( București , Constanta, Iași, Cluj -Napo ca, Oradea, Craiova, Timișoara);
– 23 de stații cu platforme pe ntru sondajul cu balonul pilot;
– 6 stați i cu program de r adioactivitate;
– 55 de stații cu program agrometeorologic ;
– 8 stații cu program actinometric ;
– stație pentru analiza datelor transmise de sateliții meteorologici si una pentru măsurarea
electricit ății (București – Afumați).

6 Orgranizația Națiunilor Unite
7 Explorare a păturilor superioare ale atmosferei cu ajutorul unei sonde

Stațiile meteorologice

,,O stație meteorologică reprezintă un ansamblu de clădiri și instalații aparținând rețelei
hidrometeorologice în care se fac observații directe asupra fenomenelor meteorologice, climatice
și hidrologice de bază și o prelucrare primară a datelor. “

Fig 3. Exemplu de stație meteorologica
Stația meteorologică de la Băneasa

Figura 5. Adăpost meteorologic

Adăpostul meteorologic este o construcție specială din lemn, menită să protejez e
instrumentele și aparatele meteorologice din interior împotriva radiațiilor solare, a precipitaților
atmosferice, a vântului, etc.
Constuctiv, acoperișul acestuia este dublu, pereții laterali sunt de forma unor jaluzele inclinate la
un unghi de 45ș, înc linație ce permite aerului din interior să fie ventilat, podeaua acestuia este
compusă din două scânduri dispuse în cruce, peste care se așează o bucată de plasă de sârmă.
Adăpostul este vopsit în alb la exterior pentru a reflecta radiația solară, și în n egru la interior
pentru a atrage radiația solară.
Ca regulă, poziționarea acestuia trebuie să fie pe un teren drept, la distanță de clădiri sau alte
surse ce pot influența datele achiziționate de senzori.
Instrumente meteorologice

– Termometrul – Este utilizat pentru măsurarea temperaturii aerului atmosferic;
– Barometrul – Se folosește la măsurarea presiunii atmosferice;
– Higrometrul – se folosește la masurarea umidității;
– Anemometrul – măsurarea vitezei vântului;
– Giureta – se determină direcția și intensitate a vântului;
– Pluviometrul și pluviograf – pentru măsurarea precipitațiilor lichide, pe o anumită
perioadă de timp.

Modul de efectuare a observațiilor meteorologice si a masuratorilor la stații:

Pentru ca valorile măsurate din observațiile meteorologice s ă poată fi comparate între ele,
platformele meteorologice și instrumentația utilizată trebuie să corespundă unor cerințe universal
recunoscute. Astfel, O.M.M. a implantat o serie de măsuri pentru standardizarea instrumentelor
și metodelor de observații în toate țările care au aderat la această organizație. Aparatura trebuie
instalată în așa fel încât să nu se influențeze reciproc, să fie etalonată, astfel încât precizia
valorilor să fie cât mai mare.
Observațiile meteorologice la stații asupra elementelor și fenomenelor meteorologice se
efectuează pe cale vizuală și pe cale instrumentală.

Nr.crt Categoria Interval de achiziție și transmitere a
datelor Tipuri de mărurători efectuate
1. Sinoptică Din 2 in 2 ore sau din 3 in 3 ore (ora
locală)
Măsurători asupra tuturor
elementelor meteorologice
2. Climati că Din 6 in 6 ore (1,7,13,19, ora locală)
3. Actinometric ă Ora 0, 6, 9, 12, 15, 18 (ora local ă) Măsurători pentru
determinarea componentelor
fluxului radiativ solar
4. Agrometeorologică Din 6 in 6 or e (1,7,13,19, ora locală) Măsurători asupra temperaturii
aerului si solului, umezelii
aerului, a rezervei de apa
accesibile plantelor,
fenometriei8, fenologiei9, etc.
5. Radar Din oră in oră Măsoară evolutia vremii și are
ca scop avertizarea producerii
unor fenomene periculoase
6. ATP10 La 6 sau la 12 ore Primesc informații
7. Cu program speci al La amiază, radioactivitatea și
electricitatea. Ozonul – interval de 3 ore Se fac determinări asupra
electricității aerului, solului,

8 Înălțimea și densitatea plantelor, grosimea tulpinii, lungimea și diametrul frunzelor etc.
9 Succe siunea fazelor de vegetație
10 Receptoare ale datelor transmise de catre sateliții meteorologici

(9, 12, 15, ora locală) iar noxele de la o
jumătate de oră la o lună vegetației, concentrației de
ozon si noxe11

Tabelul 1: Categorii de observații meteorologice și programul lor

CAPITOLUL II
MONITORIZAREA CLIMEI
2.1. Clima. Fen omene fizice

Clima poate fi definită ca fiind dinamic a tuturor fenomenelor meteorologice din
atmo sferă dintr -un anumită locație sau regiune de pe glob, într -un interval riguro s de timp . În
funcție de repartiția diferită pe glob a radiației solare, a uscatului și a apei, precum și a mișcărilor
maselor de aer, există: clima ecuatorială, clima subecuatorială, clima tropicală, clima
subtropicală, clima temperată, clima subpolară și clima polară.
Poziția relativă a Pământului față de soare împreună cu variația constituenților gazoși și a
aerosolilor din atmosferă determină schimbări în intensitatea și distrubutia căldurii la suprafata
terestră. Albedoul planetar definește masura în care energia solară primită este reflectată în
spațiu. O mare parte din albedoul planetar se datorează norilor.

Componentele geosiste mului ce prin interactiune definesc starea climatică sunt:

– atmosfera;
– oceanul planetar;
– criosfera (zăpada, gheața marină și ghețarii continentali);
– litosfera (continentele);
– biosfera

Atmosfera are în compoziția sa gaze precum:
– azot – 78%
– oxigen – 21%
– dioxid de carbon, heliu, argon și neon – 1%

11 Impurități si gaze nocive ce au un impact negativ asupra oamenilor și asupra

Amestecul de gaze formează patru straturi principale: troposfera, stratosfera, mezosfera și
termosfera.
Troposfera este cel mai subțire și mai cald strat, acest lucru se datorează razelelor solare ce se
reflectă în suprafața Pământului și încălzesc aerul. Acest strat se termină la distanta de
aproximativ 12 km deasupra Pământului.
Pe măsură ce ne îndepărtăm de Pământ, temperatura aerului scade treptat, la limita
troposferei fiind în jur de -55 de . Următorul strat ce se întinde până la inaltimea de 50 de km
deasupra Pamantului este stratosfera. La limita superioară a acesteia se află o concentrare
crescută de ozon, numită scut de ozon. Aici temperatura este mai ridicată decât în troposfera
fiindcă razelor ult raviolete sunt absorbite într -o mare parte de către ozon.
Mezosfera se întinde la 50 -70 km de Pământ, deasupra stratosferei. Deasupra acesteia este
mezopauza, stratul cel mai rece al atmosferei (tempeatura este de aproximativ -90 ). În acest
strat se form ează norii de gheață.
Termosfera se află la limita spațiului cosmic, acesta se află la o distanță de aproximativ 100
km de Pământ, fiind compusă din ionosferă și magnetosfera. În ionosferă radiațiile solare produc
o încărcare electrică a particulelor. Atu nci când aceste particule încărcate se lovesc de atmosferă,
se poate forma un fenomen numit aurora boreală12. Ionosfera reflectă undele radio folosite în
telecomunicații. Deasupra ionosferei se află magnetosfera. Aceasta este limita exterioară a
câmpului ma gnetic al Pământului. Se comportă ca un magnet uriaș deoarece reține particulele cu
energie ridicată, ferind Pământul de ele. Termosfera are cea mai scăzută densitate decât toate
straturile. Densitatea exprimă de fapt distanta dintre particulele aflate înt r-o materie. Cu cât ne
îndepărtăm de Pământ, densitatea va fi tot mai mică, adică distanta dintre moleculele de gaz va fi
din ce în ce mai mare. La suprafața Pământului moleculele sunt foarte apropriate, iar la marginea
termosferei , foarte îndepărtate. Exosfera se afla la limita superioară a atmosferei, aici, aerul are
o densitate atât de mică, încât se trece în spațiul interplanetar fără o limită evidentă.

Soarele joacă un rol important în sistemul climatic, emițând radiația solară care
încălzește Pământ ul. Energia solară în regiunile ecuatoriale este foarte puternică, intensitatea
radiațiilor solare începe să scadă către poli. Faptul acesta determina tipurile de circulație a
vânturilor și curenților oceanici, fapt pentru care dezvoltarea sistemelor clim atice este
influențată.

12 Lumina polară

Atmosfera are ca rol să mențină temperatura favorabilă vieții pe Pământ prin ecranarea
razelor dăunătoare ale Soarelui. Atmosfera acționează ca o "magazie" pentru diferite gaze și
particule datorită straturilor multiple din care a ceasta este compusă . Atât modul în care aerul
circula dar și structura atmosferei au un efect considerabil asupra climei și a sistemelor climatice,
dar și asupra regimului de precipitații. Atmosfera Pământului are în componen ța sa 78% azot,
21% oxigen și 1 % gaze .

Apa, indiferent de formă, are un rol complex asupra proceselor climatice. Cantitatea
medie de precipitații (zăpadă sau ploaie) pe care o zonă o primește este o componentă climatică
foarte importantă. Prin evaporare, a pa ajută la s căderea temperatu rii suprafatei, reflectă energia
solară (apă sub formă de nori sau straturi de gheață) și menține Pământul cald (prin vapori de
apă).Pădurile, deșerturile și munții pot influența atât clima globală cât și pe cea regională. Solul
se încălzește și se răcește mai repede decât apa, fapt ce afectează cursul curenților de aer și
formarea sistemelor climatice. Tipul de suprafață terestră influențează cantitatea de energie
solară care este reflectată sau absorbită de Pământ. Zonele albe, precum cele înzăpezite, ref lectă
razele solare, în timp ce zonele întunecate absorb mai multă căldură.

Oceanele au ca acoperire aproximativ trei sferturi din suprafața Terrei. Apa se încălzește
și se răcește mai încet decât aerul, fapt ce reduce climatul din zonele de coastă. Curen ții oceanici
joacă un rol important în distrubiurea căldurii pe glob prin punerea în mișcare a apelor reci către
ecuator și a celor tropicale către poli, astfel, oceanele influențează considerabil climatele
regionale. Oceanele sunt și un depozit important de carbon și joacă un rol important în absorbția
unei părți a dioxidului de carbon antropogenic.

Efectul de seră este un proces natural prin care atmosfera terestră reține o parte din
energia trimisă de Soare către Terra. Efectul de sera este produs de ga zele ce permit radiației
solare să treacă prin atmosferă și să atingă Pământul dar captează o parte din radiația infraroșie
emisă de suprafața Pământului și de straturile inferioare ale atmosferei și o reemite în atmosferă.
Efectul se numește efect natural de seră și contribuie la creșterea temperaturii planetei cu
aproximativ 330 față de temperatura care ar fi înregistrată în absența gazelor cu efect de seră.
Aceasta face posibilă viața și existența organismelor vii în forma în care o cunoaștem noi azi.

Gazele cu efect de seră : există cinci gaze care apar în mod natural ce provoacă efectul de
seră: metanul, protoxidul de azot și ozonul, dioxidul de carbon, vaporii de apă. Concentrația
acestor gaze în atmoferă este influențată de activitatea umană .

Vaporii de apă contribui e cel mai mult la efectul natural de seră. Cantitatea de vapori de
apă din atmosferă crește proportional cu temperaturile de la suprafața Terrei , dar fiind că
temperaturi mai ridicate măresc atât evaporarea cât și capacitatea aerului d e a îngloba vapori de
apă (vaporii de apă execută un ciclu complet prin atmosferă destul de repede, aproximativ o dată
la opt zile în medie). Astfel, chiar dacă oamenii nu influențează direct și semnificativ cantitatea
de vapori de apă din atmosferă, tempe raturile în creștere (datorate și activităților umane) vor
determina mărirea concentrației vaporilor de apă în atmosferă. Pe de altă parte, trebuie ținut cont
și de faptul că suprafata norilor reflectă radiația solară înapoi în spațiu. În acest sens, albed oul –
reflectarea radiațiilor solare de către sistemul Pământ plus atmosfera sa – creează dificultăți în
efectuarea unor calcule exacte. Dacă, spre exemplu, calotă glaciară s -ar topi, albedoul s -ar reduce
semnificativ. Întinderile de apă și vaporii de apă absorb caldura, în timp ce gheața și zapada o
reflectă.

Bioxidul de carbon este degajat în atmosferă prin arderea combustibililor fosili și a altor
materiale. Datorită plantelor, el este parțial îndepărtat din atmosferă prin procesul de fotosinteză
și pri n absorbția în oceane. Creșterea concentrației de dioxid de carbon din atmosferă este
considerată determinantă pentru tendința actuală de încălzire.

Metanul este mai eficient în procesul de reținere a căldurii, ceea ce îl face un GES13
foarte puternic. Es te degajat atunci când materia organică putrezește într -un mediu lipsit de
oxigen. Principalele surse de metan sunt mlaștinile, câmpurile de orez, procesele digestive
animale, extracția de combustibili fosili și deșeurile putrezite. Protoxidul de azot prov ine în
principal din soluri și oceane. O parte este degajată de arderea combustibililor fosili și a
materialului organic. Cultivarea terenurilor și utilizarea îngrășămintelor contribuie la creșterea
cantității de protoxid de azot din atmosferă. Este un gaz cu efect de seră puternic, prezent însă în
concentrații foarte mici.

Ozonul are un rol important în protejarea Pământului de razele ultraviolete ale Soarelui,
el se găsește în stare naturală în stratosferă14. O mai mare parte a ozonului din troposferă15 este
rezultatul unor reacții chimice ce implică agenți poluanți. Rolul său în schimbările climatice este
semnificativ, complex și dificil de cuantificat.

13 Gaze cu efect de seră
14 Atmosfera superioară a Terrei
15 Atmos fera inferioară a Terrei

Halocarburile (sau cloroflorocarburile) reprezintă u n grup de substanțe chimice ce sunt
produse de oameni , acestea conțin halogeni și carbon , majoritatea având la bază clorul. CFC16-
urile sunt substanțe folosite la spray -uri, agenți de răcire și solvenți. Halocarburile au un impact
dăunător asupra stratului de ozon stratosferic.

2.2. Senzori și sisteme senzoriale utilizare în monitorizarea climei

Traductoarele sunt dispozitive capabile să capteze variația unui parametru din tr-un sistem
prin emiterea unui semnal specific ce este corelat cu mărimea parametrului respectiv.
Traductoarele au rolul de a trans forma anumiți parametri ai sistemului in marimi de alta natura.
Parametrul de transformat formeaz ă semnalul de intrare al traductorului, iar cel transformat
semnal de ieșire.
Pentru a alege un sensor potrivit, trebuie să ținem cont de parametrii precum: g reutatea,
dimensiunea, natura semnalului de ieșire, complexitatea lanțului de prelucrare a acestuia,
domeniul de măsurare, costul, gradul de protecție electrică, rezoluția, repetabilitatea, precizia,
precum și sensibilitatea. În unele situații, definirea a numitor caracteristici (rezoluție, sensibilitate
și precizie) poate reprezenta o problemă deoarece senzorul poate avea unul sau mai multe
traductoare, la care se pot adăuga circuite electronice de achiziție, prelucrare și evaluare a
semnalelor.
Există și senzori care funcționează pe baza unor principii diferite având caracteristici specifice
grupei din care fac parte.

Caracteristicile senzorilor:

A. Caracteristici ale mărimilor măsurate:

– intervalul de măsurare;
– domeniul de măsurare;
– timp de recuparare .
– capacitate de supraîncarcare;

16 Cloroflorocarburi

B. Caracteristici electrice:

– natura semnalului (analogic sau digital);
– tensiuni de alimentare.

A. Caracteristici mecanice și constructive
B. Caracteristici ale influenței factorilor de mediu:

– influența umidității;
– influe nța temperaturii;
– influența accelerațiilor.
– influența vibrațiilor și șocurilor;

C. Caracte ristici în regim static:

– rezoluție;
– sensibilitate;
– caracteristica statică histerezis;
– repetabilitate;
– prag de sensibilitate.

D. Caracteristici în regim dinamic:

– timp de răspuns;
– frecvența de rezonanță;
– caracteristica de frecvență.

E. Caracteristici funcționale (dimensiune, greutate și cost)
F. Caracteristici de flexibilitate și siguranță în funcționa re:

– timp de funcționare;
– grad de protecție electrică;
– protecție la condiții de climă.

2.2.1. Monitorizarea temperaturii
Temperatura este o mărimea neelectrică ce caracterizează gradul de încălzire al
corpurilor. În automatizări există o varietate de senzori folosiți datorită gamei largi de
temperatură care se măsoară. Scalarea și indicarea se face în °C, °F, °K. Senzorii deduc
temperatura din schimbări într -o caracteristică fizică, de regulă neliniară.[ Spechea ]
Eroarea de măsură se datorează în primul rând defectelor de schimb de căldură între
senzor și mediu. Evaluarea erorii de masurare se face prin calculul raspunsului senzorului,
această eroare fiind cu atât mai mică cu cât conducția termică senzor -corp este mai mare. O altă
sursă de eroare poate să apară datorită curentului propriu care trece prin senzor (mai ales în cazul
traductoarelor parametrice) acesta ducând la încălzirea senzorului.[Spechea]
Efectele produse de temperatură asupra diferitelor corpuri cu care vin în contact direct
sau indirect sunt: dilatarea corpurilor, creșterea presiunii unui gaz (la volum constant), creșterea
volumului (la presiune constantă), modificarea proprietăților magnetice în cazul unor materiale
magnetizabile, apariția și variația unei tensiuni electromotoare (pentru senzori activi), variația
intensității și a spectrului radi ației emise de corp, precum și modificarea frecvenței de rezonanță
a materialului.[ Spechea ]

Există două metode de măsurare a temperaturii :

– măsurarea fară contact – se face cu un instrument optic prin care se vizează zona de
măsurat. Energia pe care obi ectul vizat o radiază este captată de aparat.

– măsurare cu contact – se face cu ajutorul unui captator detector sau sondă. Acesta se
plasează în locul unde urmează să se măsoare temperatura.

Măsurarea temperaturii aerului se face cu ajutorul termometrul ui meteorologic sau cu
ajutorul unor senzori. Termometrul funcționează pe baza unor proprietăți ale corpurilor lichide
sau solide de a -și mări sau micșora volumul în raport cu variațiile temice.
Există o largă varietate de senzori de temperatură pe piață în zilele actuale, inclusiv termocuple,
detector rezistiv de temperatură (RTD – Resistance Temperature Detector), termistori, infraroșu
și senzori semiconductori.
Detectorul rezistiv de temperatură sau RTD este un dispozitiv de detectare a temperaturii
a cărei rezistență se schimbă cu temperatura. În mod obișnuit este construit din platină, deși
dispozitivele fabricate din nichel sau cupru sunt mai puțin frecvente, el poate avea mai multe

forme diferite. Pentru a măsura un RTD, se aplică un curent constant , se măsoară tensiunea
rezultată și se determină rezistența.

Figura 6. Resitance Temperature Detector (RTD)

Similar cu RTD, termistorul este un dispozitiv de detectare a temperaturii a cărei
rezistență se modifica odată cu temperatura. Cu toate ace stea, termistoarele sunt realizate din
materiale semiconductoare. Rezistența se determină în același mod ca și la RTD, dar termistorii
produc o caracteristică de rezistență foarte neliniară față de curba de temperatură. Astfel, după
ani de funcționare a te rmistoru lui, în domeniul său de lucru v om avea o schimbare mare de
rezistență la o schimbare foarte mică a temperaturii. Acest lucru face să fie un dispozitiv extrem
de sensibil.

Utilizarea și construcția termocuplurilor se face pe baza unor legi:

– Legea circuitului omogen : într -un circuit omogen (conductoare de aceeași natură) nu
apare tensiune electromotoare, indiferent de diferența de temperatură dintre diferite
puncte. Aceasta permite utilizarea unor conductoare de legătură. [ Cristi baa ]
– Legea metale lor intermediare: într-un circuit izoterm (T = ct) nu se generează tensiune
termoelectromotoare indiferent de natura elementelor care formează circuitul. Aceasta
permite ca lipirea conductoarelor să se facă cu un alt material, respectiv ca joncțiunea
rece să fie formată și din circuitul de măsurare, cu condiția ca elementele să fie la aceeași
temperatură. [ Cristi baa ]
– Legea metalelor succesive: tensiunea termoelectromotoare generată de un termocuplu
format din conductoarele A și B este egală cu diferența t ensiunilor termoelectromotoare
generate de termocuplele formate din conductoarele A și C respectiv C și B, cu condiția
ca diferența de temperatură a joncțiunilor să fie aceeași. Pe baza acestei legi se face
etalonarea termocuplurilor.

– Legea temperaturilor intermediare: tensiunea termoelectromotoare obținută pentru
diferenta de temperatură T2 – T1 este egală cu suma tensiunilor termoelectromotoare
obținute pentru diferențele de temperatură T2 – T3 și T3 – T1. Aceasta permite realizarea
corecțiilor la schimb area temperaturilor de referință. T2 – T1 = (T2 – T3) + (T3 – T1).
[Cristi baa ]

2.2.2. Monitorizarea presiunii atmosferice

Presiunea atmosferică se definește ca fiind forța exercitată de aerul atmosferic pe unitatea
de suprafață și reprezintă unul din parametrii fundamentali în meteorologie.
Presiunea se măsoară cu barometrul și valoarea ei poate fi exprimată în unități de măsură
precum: milimetri coloană de mercur, kiloPascali sau atmosfere. Presiunea atmosferică la
nivelul mării este de cca. 760 m m coloană de mercur .

Fig. Presiunea atmosferică optimă

La măsurarea presiunii sunt întâlnite mai multe situații:

– măsurarea presiunii în raport cu vidul absolut din care rezultă presiunea absolută
– măsurarea diferenței de presiune față de cea atmos ferică din care rezulta presiunea
relativă
– măsurarea diferenței de presiune față de o valoare re referință convențională aleasa de
utilizator, din care rezulta presiunea diferențială.

Traductoare de presiune integrate

Senzorul și adaptorul sunt int egrate într -un singur ansamblu. Avantajele acestora sunt:
domenii de presiune mari, precizie sub 1%, sensibilitate sub 0,5%, eroare de neliniaritate <0,1%,
alimentare cu tensiune continua, bandă largă de frecvențe, imunitate la șocuri și vibrațîî
mecanice, dimensiuni reduse, instalare și exploatare simplă, cuplare ușoară cu alte sisteme de
măsurare. [2]

Traductoare de presiune cu senzori elastici

Acestea conțin elemente elastice care convertesc presiunea în deformație elastică a unor
corpuri de formă s pecială. Senzorii utilizați sunt: tub simplu curbat, tubul spiral, membrana
simplă sau dublă și tip burduf.
Membranele sunt plăci elastice de grosime mică, de formă circulară, încastrate la
extremitate pe un contur. Sub acțiunea presiunii aplicate pe o fa ță se produc deformații
măsurabile. Membranele spot măsura presiuni de la cățiva mm de apă până la sute de atmosfere.
După forma constructivă, membranele sunt plane și sferice.
2.2.3. Măsurarea umidității

Umezeala sau umiditatea aerului este definită pri n conținutul de vapori de apă existenți la
un moment dat în atmosferă. Este o însușire importantă a aerului atât din punct de vedere
meteorologic cât și bioclimatic.
Gradul de umiditate are o mare importanță din punct de vedre meteorologic, deoarece
vapor ii de apă influențează bilanțul radiativ -caloric al aerului, prin absorbția radiațiilor de undă
lungă iar prin condensare generează norii, ceața, precipitațiile lichide și solide.
Cantitatea de vapori de apă din atmosferă se exprimă prin diferiți parametr i sau mărimi
fizice, cum sunt:

a) Tensiunea vaporilor de apă sau forța elastică reprezintă presiunea parțială ce revine
vaporilor de apă dintr -un volum de apă. Ea se exprimă în milimetri coloană de mercur sau
în milibari (hectopascali).

b) Umezeala absolută reprezintă cantitatea de vapori de apă pe care o conține 1m³ de aer la
o anumită temperatură. Referindu -ne la unitatea de volum, umezeala absolută este în
realitate densitatea vaporilor.

c) Umezeala specifică reprezintă cantitatea de vapori de apă pe care o conține 1 kg de aer
umed, exprimată în g/kg.

d) Umezeala relativă este mărimea care reprezintă cel mai bine gradul de saturație a aerului
cu vapori de apă. Ea indică în procente, cât din cantitatea vaporilor de apă necesară
condensării există la un moment da t în atmosferă. În funcție de valoarea umidității
relative, aerul se caracterizează din punct de vedere higrometric astfel:

>100% – suprasaturat;
100% – saturat;
91-99% – foarte umed;
81-90% – umed;
51-80% – normal;
31-50% – uscat;
<30% – foarte uscat.

e) Temperatura punctului de rouă reprezintă temperatura la care vaporii de apă ajung să
satureze aerul. După atingerea stării de saturație, orice scădere de temperatură va fi
însoțită de condensarea vaporilor de apă, care fiind în exces se vor depune sub formă de
rouă. Se exprimă în grade Celsius.

f) Deficitul de saturație reprezintă diferența dintre tensiunea maximă a vaporilor de apă și
tensiunea reală la un moment dat.

g) Deficitul psihrometric reprezintă diferența dintre temperatura indicată de termom etrul
uscat și cea indicată de termometrul umezit al unui psihrometru.

h) Starea higrometrică reprezintă raportul dintre greutatea vaporilor de apă și greutatea
aerului uscat dintr -un metru cub de aer.

2.2.4. Instrumente de măsurare a umidității aerului

a) Senzori capacitivi de umiditate

Acest tip de senzori au aplicabilitate mare în industrie și funcționează pe baza modificării
capacității unui condensator, care are ca dielectric materialul a cărei umiditate este măsurată.
Senzorii capacitivi de umidit ate se folosesc la măsurarea umidității relative, caracterizându -se
prin:
– stabilitate bună în timp;
– precizie bună;
– rezistență foarte bun ă la agenți chimici și la praf.

b) Senzorii de umiditate cu microunde

Senzorii de umiditate cu microunde funcționea ză pe baza variației gradului de atenuare a
microundelor aflate în materialele umede. Pe domeniul lungimilor de undă din intervalul 1mm și
1m, fenomenul de absorbție a microundelor în materialele umede este mai accentuat.
Senzorul conține un emițător de î naltă frecvență și un receptor. Între emițător si receptor se pune
materialul de măsurat iar receptorul determină gradul de atenuare a microundelor, iar acesta
depinde de gradul de umiditate al materialului studiat.
Pentru măsurarea gradului de umiditate a gazelor se folosesc higrometre, care se realizează cu
traductoare rezistive și funcționează pe baza modificării rezistivității gazului.

c) Senzori rezistivi de umiditate

Senzorii rezistivi de umiditate sunt utilizati pentru măsurarea umidității rela tive.
Măsurarea acestor senzori se bazează pe micșorarea rezistenței materialului odata cu creșterea de
apă (umiditate) conținută. Acești senzori sunt formați din doi electrozi între care se află
rezistența de masurat.
Comportamentul senzorilor rezistivi este influențat de temperatura ambiantă și necesită
un factor de corecție. Aceștia au o stabilitate bună în timp și au un cost redus. Senzorii de
umiditate cu microunde funcționează pe baza variației gradului de atenuare a microundelor aflate
în materiale le umede. Pe domeniul lungimilor de undă din intervalul 1mm și 1m, fenomenul de
absorbție a microundelor în materialele umede este mai accentuat.

Senzorul conține un emițător de înaltă frecvență și un receptor. Între emițător si receptor
se pune materialu l de măsurat iar receptorul determină gradul de atenuare a microundelor, iar
acesta depinde de gradul de umiditate al materialului studiat.
Pentru măsurarea gradului de umiditate a gazelor se folosesc higrometre, care se
realizează cu traductoare rezistiv e și funcționează pe baza modificării rezistivității gazului.

2.3. MICROCONTROLLERE

Microcontrolerul este un microcircuit care incorporează o unitate centrală (CPU17) și o
memorie împreună cu resurse care -i permit interacțiunea cu mediul exterior. În zil ele noastre
microcontrollerele au devenit indispensabile deoarece le întâlnim î n orice echipament electronic ;
acestea sunt utilizate în produse și dispozitive controlate automat cum ar fi : sculele și uneltele
electrice, jucăriile, sistemele integrate , ma șinile de birou, sisteme de control ale automobilelor ,
dispozitive medicale , etc. Datorit ă costurilor si dimensiunilor reduse în comparație cu un
dispozitiv care utilizeaz ă un microprocesor cu memorie și dispozitive de intrare / ieșire,
microcontrollerele sunt dispozitivele cele mai bune din punct de vedere și economic și digital.

Un microcontroller conține:

– unitate central ă de procesare (CPU);
– memorie de tip ROM/PROM/EEPROM/FLASH și memorie RAM;
– porturi de intrare / ieșire;
– timere (numărătoare);
– sisteme de întreruperi;
– porturi seriale;
– ADC , etc.

Majoritate microcontrollerelor au la bază tehnologi a CMOS18. Prin această tehnologie pot fi
realizate structuri cu densitate mare de integrare, având un consum redus de material prim. Au o
logică înte rna statică ce permite micșorarea frecvenței de ceas. Aceasta tehnologie CMOS are

17 Central Processing Unit – unitate principală de procesare
18 Complementary Metal -Oxide Semiconductor

imunitate la perturbații și se realizează pentru un domeniu mare de temperatură
(Microcontrollerele militare rezistă la sute de grade Celsius). [Laurean Bogdan]

Fig. Schema bloc a arhitecturii AVR a microcontrolerului ATMEGA328P

2.3.1. Tipuri de arhitecturi

Arhitectura unui CPU este unul din cele mai importante elemente ce trebuie luate în
considerare în analiza unui sistem de calcul.
Arhitectura influențează performanțel e globale, viteza de operare și structura memoriei
disponibile a microcontroler -ului.

Arhitectur a de tip von-Neumann :

– este folosită în majoritatea microcontrollerelor;
– CPU -ul are destinat un singur spațiu de memorie în care se memorează codul are o
singură magistrală internă pentru prelucrarea instrucțiunilor și a datelor
– instrucțiunilor și datele;

Arhitectur a de tip Harvard :

– conține spațiu separat de memorie pentru program și pentru date;
– are două magistrale, una pentru adrese și una de date;
– operațiile se pot executa cvasiparalel.

2.3.2. Unitatea de memorie

Memoria este o parte a microcontrolerului ce îndeplinește funcția de înmagazinare a
datelor.

Fig. Model simplificat de unitate de memorie

Memoria constă din toate locațiile din memorie, și adresarea constă în selectarea uneia
din ele. Aceasta înseamnă că noi trebuie să selectăm locația de memorie la un capăt, și la celălalt
capăt trebuie să așteptăm conținutul acelei locații. În afară de citirea dintr -o locație de memorie,

memoria trebuie de asemenea să permită scrierea în ea. Aceasta se face prin asigurarea unei linii
adiționale numită linie de control, linie numită R/W (citește /scrie).
Linia de control este folosită în felul u rmător: dacă R/W=1, se face citirea; dacă opusul
este adevărat, se face scrierea în locația de memorie.
2.3.3. Întreruperile
Întreruperea este un mecanism hardware oferit de platforma pe care se rulează aplicația.
Tipul acesta de mecanism permite între ruperea șirului curent de execuție și rulează o altă bucată
de cod, în funcție de anumiți stimuli veniți din exterior.
Întreruperile pot fi generate de: de timere, pinul de întrerupere INT, de porturile seriale, porturile
paralele etc.

2.3.4. Porturi d e intrare / ieșire

Portul de intrare / ieșire (I/O) are rolul de a realiza legătura cu lumea exterioară
microcontroller -ului, putând să trimită și ș ă primească date și sunt accesate ca o locație de
memorie. Când starea unui pin se schimbă, o întrerupere poate fi generată.
Porturile I/O conțin un circuit open -drain destinat pinilor setați ca ieșire care poate sa se activeze
sau dezactiveze din soft și un circuit de pull -up destinat pinilor setați ca intrare, care de asemenea
poate fi activat sau dezactiva t din soft.

2.3.5. Timer -ul

Timer -ul este un numărător ce numă ră de la 0 la o valoare numerică sau de la o valoare
setată din soft până la valoarea maximă a timer -ului respectiv. După ce se ajunge la valoarea
maximă, timer -ul se resetează și trimite un semnal spre sistemul de întreruperi.
Timerul are rolul și este f olosit pentru a măsura intervale exacte de timp, pentru a genera
întreruperi cu ajutorul cărora aplicația poate fi optimizată.

2.3.6. Convertor Analog Digital (ADC)

Pentru că semnalele de la periferice sunt diferite de cele pe care le poate înțelege
microcontrolerul (zero și unu), ele trebuie convertite într -un mod înțeles de microcontroler.
Conversia este îndeplinită de un bloc analog – digital . Acest bloc este responsabil pentru
convertirea unei informații de o anumită valoar e analogică într -un numă r binar.
Convertorul analog digital generează o valoare pe un anumit număr de biți (respectiv pe
cați biți este realizat ADC -ul) folosind metoda aproximării succesive. Convertorul conține
regiștrii în care este salvat rezultatul.
La intrarea convertorului analog digital este aplicat un semnal analogic din care rezultă la ieșirea
acestuia un semnal digital (șir de numere).

2.3.7. Watchdog -ul

Watchdog -ul este un cronometru electronic, care este utilizat pentru a detecta și de a
reveni din blocaje ale pro gramului (erori, bucle infinite, etc.). În timpul funcționării normale,
microprocesorul repornește în mod regulat timer -ul watchdog pentru a preveni desincronizarea.

2.3.8. Unitatea principală de procesare

Fig. Unitate simplificată de procesare cu 3 r egiștri

Regiștrii sunt locații de memorie ce au ca rol executarea de operații matematice sau a
unor operații de date. Avem două entități independente (memoria și CPU) interconectate, și
astfel orice schimb de informații este ascuns, ca și funcționalit atea sa. Dacă, de exemplu, dorim
să adăugăm conținutul a două locații de memorie și întoarcem rezultatul înapoi în memorie, vom
avea nevoie de o conexiune între memorie și CPU. Mai simplu formulat, trebuie să avem o
anumită "cale" prin care datele circulă de la un bloc la altul.

2.3.9. Magistrala de date (BUS -ul)

Fizic, BUS -ul este un grup constituit din 8, 16, sau mai multe fire. Există două tipuri de
bus-uri:

– BUS -ul de date – este format din atâtea linii cât este cantitatea de cifre binare ce dorim s a
o trimitem (16 biți = 16+1 fire, 1 fiind masa). Acesta servește la transmiterea adreselor de
la CPU la memorie.
– BUS -ul de adresă – Lățimea lui variază cu cantitatea de date pe care vrem sa le trimitem.
Servește la conectarea tuturor blocurilor din inte riorul microcontrolerului.

2.4. Microcontroller CISC și RISC

CISC:
– instrucțiunile sunt diferite între ele.
– este întâlnit în majoritatea microcontrollerelor;
– este avantajul programării în limbajul de asamblare prin folosirea unei instrucțiuni
complex e în locul unei instrucțiuni simple;
– conține multe instrucțiuni (peste 80 de instrucțiuni);

RISC:
– microcircuitul este de o complexitate mică;
– are o arhitectura de tip Harvard modificată sau von -Neumann modificată.
– se execută rapid și eficient;
– setul de instrucțiuni sunt simetrice;

2.4.1. Tipuri de memorii

ROM

Memoriile ROM (Read Only Memory) au informația stocată în timpul procesului de
fabricație și tocmai din motivul acesta utilizatorului nu ii este permis decat să citească date le..
Avantaj ul acestor memorii este că ele sunt nevolatile, programele și datele sunt în permanență în
memoria principală, și nu este necesară încărcarea lor de pe un suport extern. Dezavantajul este
că operația de înscriere a conținutului în timpul fabricației implic ă costuri fixe mari.

PROM

Memoriile PROM (Programmable Read Only Memory) sunt asemănătoare cu memoriile
ROM. Diferenta între cele doua memorii este că la acest timp de memorie, procesul de
programare este electric, și poate fi realizat de un furnizor sa u utilizator în funcție de necesități,
după încheierea procesului de fabricație.

EPROM

Memoriile EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) sunt citite și scrise
prin metode electrice. Spre deosebire de memorile PROM, acestea pot fi programate de ma i
multe ori. Înaintea unei operații de scriere, celulele de memorie trebuie șterse prin expunerea
circuitului la o lumină ultravioletă.

EEPROM

Memoria EEPROM (E lectrically Erasable Programmable Read-Only Memory ), este un
tip de memorie folosită în calcu latoare și alte echipamente electronice pentru a stoca date ce
trebuie să persiste și după întreruperea alimentării cu curent .
Fiindcă au un număr limitat de programări/ștergeri, memoriile EEPROM sunt cel mai des
întâlnite ca memorii de stocare a datelor de configurație.

FLASH

Este un tip de memorie ce se aseamană cu memoria EEPROM, este adesea folosită în
stocarea informațiilor utilizatorului

CAPITOLUL III
PROIECTAREA UNEI STAȚII METEO
3.1. Structura hardware a stației meteo

În figura prezentată mai jos, avem următoarele blocuri funcționale:

– Microcontroller -ul ATMega328P;
– Modul RTC19 DS3231 ;
– Senzorul de temperatură și presiune atmosferică BMP180 ;
– Senzorul de umiditate DHT22 ;
– Regulatorul de tensiune LM317 ;
– Buto ane pentru meniu (Push buttons) ;
– Displ ay 20×4 ( LCD 2004A) ;
– Baterie CR2032.

Blocul ATMega328P reprezintă blocul principal al sistemului . Putem spune că este cea mai
important ă componentă deoarece toate elementele din circuit sunt dependente de acesta pentru a
comunica . Putem observa că regulatorul de tensiune reprezintă input pentru microcontr oler și are
funcția de a-i furniza alimentarea necesară pentru o func ționare optim ă. Ca și i nputuri , pe lângă
LCD, mai avem modulul dedicat DS3231 , EEPROM -ul AT24C32, senzorul de temperatură, de
umiditate și de presiune atmosferică . LCD-ul primește informații sub formă de biți, pe cele 6 fire
de la controler și le afisează sub formă de litere sau cifre pe cele 32 de celule.

19 Real Time Clock

Fig. Schema bloc

Comunicarea între microcontroller si dispozitive
Interfața

Interfața I2C este o interfața serie apărută din necesitatea de a realiza sisteme ieftine cu
microcontrollere, destinate conducerii proceselor industriale. Pot fi conectate mai multe
dispozitive, fiecare dispozitiv având câte o adresă. Sunt dispozitive care au adresă fixă, car e nu
poate fi modificată, și dispozitive a cărei adresa I2C poate fi aleasa dintr -o listă de adrese
prestabilite.
Pentru ca un sistem sa comunice prin I2C se conectează circuite integrate care au trei
linii, două linii de semnal denumite SDA – serial data și SCL – serial clock și una de masă.
Această structură este o structură multi -master, adică se pot conecta mai multe circuite
care pot avea rolul de master. Un circuit master este un circuit care inițiază un transfer de date și
care generează semnale de tact pentru a permite realizarea unui transfer de date. Circuitul adresat
de master se numește slave.
Protocolul de transfer al datelor pe magistrala I2C presupune inițierea transferului prin
aducerea magistralei într -o condiție de „start”, transferul pr opriu -zis și încheierea transferului
prin aducerea magistralei intr -o condiție de „stop”.

Conditia de „start” este definită prin trecerea liniei SDA din 1 logic în 0 logic, în timp ce
linia SCL este menținută la nivel ridicat, 1 logic.
Conditia de „stop” este definită prin trecerea liniei SDA din 0 logic în 1 logic, în timp ce
linia SCL este menținută la nivel ridicat, 1 logic.
Datele transmise trebuie să fie stabile pe durata impulsurilor de tact. Datele sunt transferate pe
magistrală sub forma unor grup uri de octeți (grupuri de 8 biți). După ce fiecare octet este
transmis, transmițătorul trebuie să verifice dacă datele recepționate de către receptor sunt bune.
Verificarea datelor transmise se face cu ajutorul biților de paritate.

SPI ( Serial Periperial Interface)

SPI este o interfață standard de mare viteză, sincronă folosită de microcontrollere pentru
comunicarea cu unul sau mai multe dispozitive periferice pe distanțe mici. Un dispozitiv este
master si celelalte dispozitive sunt slave -uri.
Comunicare a prin SPI se face utilizând patru fire de conexiune:

– MISO (Master In Slave Out) – datele se transmit de la dispozitivele slave către
dispozitivul master;

– MOSI (Master Out Slave In) – dispozitivul master transmite date către dispozitivele
slave (peri ferice);

– SCK (Serial Clock) – firul prin care este transmis semnalul de tact (clock -ul);

– SS (Slave Select/ Chip Select) – firul de pe care fiecare dispozitiv este controlat de
master (activează sau dezactivează anumite dispozitive).

SPI este un pro tocol de comunicație de tip bus, putând fi conectate mai multe dispozitive pe
acelasi bus de date, identificându -se fiecare prin canalul SS (Slave Select). Când valoarea din
acest canal este ‚low’, dispozitivul slave comunica cu master -ul, iar când valoare a din acest canal
este „high”, dispozitivul ignora comunicarea.
În acest fel, se pot conecta mai multe dispozitive pe același canal SPI, dar având condiția ca
fiecărui dispozitiv să i se atașeze un canal pentru Slave Select.