Простой цифровой термометр/гигрометр на AM2302 (DHT22), ATtiny13 и MAX7219

Цифровой датчик температуры и влажности AM2302 (DHT22) достаточно популярен в сегменте DIY, так как при невысокой стоимости (если рассматривать реплики, сделанные в Китае) он обеспечивает неплохую точность измерений и весьма прост в подключении (три провода, включая питание). Однако, большинство примеров использования этого датчика рассчитаны на Arduino и написаны на языке программирования С/С++. Это прекрасно подойдет, если вы хотите ознакомиться с функционалом датчика или «по-быстрому» прикрутить термометр к уже существующему устройству. Но если же вы хотите собрать именно термометр/гигрометр и только его, использование целой платы Arduino (или просто большого МК с парой десятков выводов) вполне справедливо может показаться излишним.

В данной статье пойдет речь о простом термометре/гигрометре (далее – просто термометре), выполненном на одном из самых «маленьких» микроконтроллеров — ATtiny13 с весьма скромными характеристиками – 1Кб программной памяти, 64 байтами ОЗУ и 5-ю (6-ю, если отключить вывод сброса) интерфейсными выводами. В статье предполагается, что читатель уже немного знаком с микроконтроллерами AVR и их программированием, но статья, в основном, ориентирована на новичков в этой области. Кстати, о языке программирования – программа термометра полностью написана на ассемблере.

Итак, начнем. Для отображения информации о температуре и влажности был выбран 8-разрядный 7-сегментный светодиодный индикатор, позволяющий отображать оба параметра сразу без необходимости переключения между ними. Такой индикатор имеет 16 выводов (8 сегментов + 8 разрядов), что явно «не под силу» небольшому контроллеру ATtiny13. К счастью, фирма Maxim выпускает микросхему MAX7219, специально предназначенную для таких случаев – внутри микросхемы содержится весь функционал динамической индикации на 8 разрядов плюс последовательный интерфейс, совместимый с SPI. Таким образом, с этой микросхемой весь наш индикатор можно подключить к МК с помощью всего трех проводов (не считая землю и питание). Вот это уже вполне подходит для контроллера с 5-ю интерфейсными выводами. К слову, стоимость одного комплекта из индикатора, микросхемы и печатной платы в сборе составила всего $1.3 на aliexpress.

В качестве датчика температуры и влажности используется, как было сказано выше, AM2302. Он подключается к МК с помощью только одного провода. Таким образом, из имеющихся в наличии 5-ти интерфейсных выводов МК используются только 4, и на оставшийся 5-й можно «повесить» какую-либо дополнительную функцию. Также, если у вас в наличии есть HVSP-программатор, можно отключить вывод сброса и использовать его как 6-й интерфейсный вывод, но это несколько затруднит обновление прошивки МК.

Итак, вся схема термометра представлена на рисунке ниже:

Поскольку все интерфейсы для работы с внешними устройствами МК реализованы программно, то выбор выводов (пинов), к которым подключается тот или иной сигнал – чисто произвольный и сделан, скорее всего, по принципу «куда было удобнее вставить этот проводок на макетной плате». Так что смело можно выбирать и другие выводы, надо будет только в коде поправить их номер. Единственное ограничение – не стоит подключать датчик температуры к одному из выводов, используемых для программирования МК через SPI – это может создать конфликт, т.к. выходы двух устройств окажутся соединенными вместе, что недопустимо с электрической точки зрения.

Теперь, когда с подключением датчика и индикатора все ясно, приступаем к написанию непосредственно кода. И тут нас ожидает новый «вызов» — ATtiny13 не имеет на борту никаких последовательных интерфейсов, т.е. всю их логику придется реализовывать программно. К счастью, реализация SPI для MAX7219 не составляет особого труда, т.к. протокол синхронный, микросхема работает на частоте до 10Мгц, да и интерфейс в нашей схеме работает только на вывод. А вот общение с АМ2302 будет более сложной задачей, потому что он подключается только одним проводом, данные по которому передаются в обе стороны и скорость передачи полностью определяется самим датчиком. Тут следует сказать, что большинство библиотек для работы с АМ2302 идут по «простому пути» — запрещают прерывания и считывают всю информацию с датчика одним вызовом функции. Это простое и надежное решение, но оно вряд ли подойдет, если на МК возложены какие-либо другие функции реального времени (например, динамическая индикация или непрерывный анализ данных из других источников), потому как весь цикл чтения информации о температуре и влажности занимает от 4-х до 6-ти миллисекунд (в зависимости от передаваемых данных). Не смотря на то, что в данном термометре никаких других функций реального времени нет, было принято решение написать универсальный код, который бы считывал информацию с датчика «в фоновом режиме», т.е. на прерываниях.

Для максимального упрощения схемы ATtiny13 тактируется от встроенного RC-генератора, выдающего около 9.6Мгц. Это позволяет, вызывая прерывание каждые 128 тактов процессора, получить частоту опроса АМ2302 75КГц или 13.33 микросекунды между соседними опросами. По спецификации АМ2302 минимальная длительность импульса на его выходе составляет 26 микросекунд, что практически в два раза превышает интервал опроса и гарантирует стабильное чтение данных. Конечно, 128 тактов между двумя прерываниями не очень-то много для реализации алгоритма опроса, но AVR выполняет большинство команд за 1 такт, поэтому написать работающую программу при таких условиях вполне возможно, еще и останется время для выполнения основной программы.

АМ2302 по спецификации можно опрашивать не чаще, чем один раз в две секунды. Однако практика показывает, что он вполне способен отдавать результат и чаще – до нескольких раз в секунду, при условии, что после включения питания ему дадут 1-2 секунды (по спецификации – 2) на инициализацию. В данном термометре датчик опрашивается один раз в секунду, однако интервал опроса легко изменить на любое другое значение.

К сожалению, АМ2302 (возможно, тут сказывается его китайское происхождение) имеет достаточно большую погрешность результата – два последовательных запроса температуры могут вернуть разницу в 0.5 или даже более градусов, поэтому было решено программно усреднять данные последних 8-ми измерений, чтобы показания термометра не прыгали.

Теперь перейдем непосредственно к коду. Исходный asm и результирующий hex-файл размещен в приложении в конце статьи, здесь же я поясню основные моменты. Будет удобно открыть исходный код программы в другом окне и смотреть туда в процессе чтения статьи.

В начале программы идет два важных определения:

#define SKIPNEXT1W (PC + 2) #define DS(var) Y + var - _dataStart 

Первое позволяет осуществлять условный переход через следующую команду размером 16бит (1 слово, большинство команд AVR), т.е. пропускать ее без введения дополнительной метки, например:

	inc	R16 	cpi	R16, 5 	brne	SKIPNEXT1W 	dec	R16 	... 

Второе позволяет обращаться к первым 64-м байтам оперативной памяти МК с помощью 16-битных команд. Здесь расскажу подробнее – обычно для чтения или записи в ОЗУ МК применяются команды lds/sts, которые занимают 2 слова (32 бита) и выполняются за 2 такта. Они позволяют адресовать до 64Кб (без расширений) ОЗУ. К сожалению, размер в 32 бита (4 байта) – это уже весьма много для МК с объемом программной памяти всего 1Кб. Поэтому, для экономии программной памяти в регистр Y МК при старте помещается адрес начала ОЗУ (0x60 для ATtiny13), больше в процессе работы программы этот регистр никто не меняет, а доступ к первым 64 байтам ОЗУ выполняется с помощью косвенной адресации со смещением по регистру Y, например:

	ldd	R16, Y + 6 

Команды ldd/std также выполняются за 2 такта, но занимают только 16 бит (2 байта), т.е. по сравнению с командами lds/sts такой вид адресации позволяет экономить половину объема программной памяти. Для того, чтобы не высчитывать в каждой команде смещение какой-либо переменной вручную, в самом начале сегмента данных ставится метка _dataStart:

.dseg _dataStart: ... testVar:		.byte	1 

А в команде используется макрос DS (сокращение от Data Segment):

	ldd	R16, DS (testVar) 

Компилятор преобразует это в строку:

	ldd	R16, Y + testVar - _dataStart 

Автоматически высчитывая нужное смещение. Следует отметить, что такой вид адресации ограничен возможностями самой команды ldd, а это первые 64 байта относительно базового регистра. Но, в случае с ATtiny13, которая имеет как раз 64 байта ОЗУ на борту, он позволяет адресовать всю память. Тем не менее, в других МК, имеющих больший объем ОЗУ, также возможно применять данный способ, размещая наиболее часто адресуемые переменные в первых 64-х байтах сегмента данных. Расплата за такой способ адресации – регистр Y (два 8-битных регистра R28 и R29), значение которого нельзя менять ни в какой точке программы.

Далее в программе определяются номера битов порта В (именно битов внутри байта, не физических выводов микросхемы), к которым подключены внешние устройства. Поскольку все протоколы взаимодействия с устройствами программные, номера битов можно менять без каких-либо ограничений.

Особенностью МК AVR является то, что первые 16 регистров R0 – R15 являются «неполноценными», с ними не работают команды, содержащие внутри себя операнд – например, ldi или subi. Т.е. чтобы даже загрузить значение, отличное от 0 в один из этих регистров, надо использовать дополнительный регистр:

	ldi	R16, 32 	mov	R0, R16 

Поэтому, часто такие регистры используются как «переменные с быстрым доступом». Для этого компилятор имеет директиву .def, позволяющую присвоить регистру дополнительное символьное имя, например:

.def	R_TS = R0 

В программе термометра регистр R0 всегда хранит состояние приемника данных АМ2302, регистр R1 используется для подсчета времени приема сигнала, R2 содержит принимаемые данные, R3 используется как счетчик таймера, увеличивающегося с частотой 100Гц, а R4 и R5 – как обратный счетчик таймера 75КГц, считающего от 749 до 0.

Сегмент данных МК поделен на 4 части – блок принятых с АМ2302 данных (5 байт), буфер для десятичной печати числа (4 байта), буфер для усреднения показаний термометра и гигрометра на 8 значений (8*2*2 = 32 байта) и стек МК (ему отделена вся оставшаяся память, т.е. 23 байта). В действительности, конечно, стек занимает меньше, и в памяти можно еще найти несколько байт для дополнительных функций, но увлекаться уже не стоит.

Теперь перейдем непосредственно к сегменту кода. Он традиционно начинается с таблицы прерываний, для ATtiny13 это 10 векторов, включая вектор сброса. Неиспользуемые прерывания сразу же содержат команду reti, используемые (а их два) – команду перехода на обработчик. Термометр использует два прерывания, обслуживаемые одним обработчиком – это прерывание по переполнению таймера и прерывание по равенству таймера значению OCRA. Можно было бы обойтись одним, однако такой метод на 2 команды короче (не надо изменять режим работы таймера с обычного на СТС).

Сразу после векторов прерываний идет таблица перевода цифр в коды для зажигания 7-сегментных индикаторов. Можно было бы воспользоваться встроенной в MAX7219 функцией декодирования, однако тогда было бы сложнее выводить на индикатор строковые сообщения.
За таблицей начинается программа инициализации термометра, выполняемая сразу после сброса МК. Она выполняет начальную установку указателя стека МК, сторожевого таймера watchdog (устанавливается на 4 секунды), занесение начальных значений в регистры МК, а также инициализацию портов ввода-вывода, MAX7219 и основного таймера МК. После этого программа ждет 2 секунды, пока инициализируется АМ2302 (демонстрируя простую анимацию из гаснущих знаков «минус» на дисплее) и переходит в свой основной цикл.

Основной цикл начинается с инициации запроса к АМ2302 посредством изменения состояния приемника данных в регистре R_TS (R0). Ближайшее прерывание таймера определит изменение состояния и начнет цикл опроса датчика. По его завершению в биты состояния регистра R_TS будет помещено значение TMS_NONE, а до этого момента основная программа может выполнять любые действия. В данном случае выполнять нечего, поэтому программа просто переводит МК в режим сна (sleep) и ждет окончания цикла опроса.

После завершения опроса бит 3 регистра состояния определяет, были ли данные получены успешно (значение 1) или же произошла ошибка (значение 0). В случае успешного получения данных программа проверяет их контрольную сумму и, по необходимости, передает управление обработчику ошибки. Обработчик ошибки считает количество ошибок, идущих подряд, и как только это значение станет равным трем, выводит на дисплей сообщение «Sn Error», сигнализирующее о неисправности сенсора или соединительной линии. Как только данные о температуре и влажности будут получены успешно, счетчик ошибок сбрасывается. Такой механизм позволяет игнорировать одиночные ошибки сенсора, которые время от времени имеют место в реальной жизни.

В случае успешного получения данных, предыдущие измерения, находящиеся в буфере усреднения данных, сдвигаются вверх, и новые данные добавляются в его начало. Параллельно вычисляются средние значения, которые будут показаны на дисплее. Тут следует отметить, что АМ2302 выдает отрицательную температуру не в дополнительном коде, привычном для обработки процессорами, а в виде абсолютного значения температуры и отдельного бита её знака. Для того чтобы складывать такие числа и вычислять их средние значения, используя обычные команды МК, данные надо перевести в дополнительный код.

Поскольку изначально буфер усреднения не инициализируется, средние значения температуры и влажности отображаются только после проведения восьми успешных измерений. До этого момента на дисплей выводятся текущие значения. На практике это означает, что в первые 8 секунд после включения термометра значения температуры и влажности могут прыгать в пределах градуса, после чего показания стабилизируются. Следует сказать, что усреднение из 8-ми последних значений очень благотворно влияет на показания термометра – теперь они в основном изменяются не более чем на 0.1 градуса в секунду.

Температура выводится на дисплей в формате « х.х», « хх.х», «ххх.х», «- х.х» или «-хх.х» в зависимости от ее значения. Влажность выводится в формате « х.х» или « хх.х». Для преобразования двоичного числа, находящегося в регистре Х в десятичную форму (в соответствии с кодами для 7-сегментного индикатора), применяется функция printDecX. Поскольку МК не имеет команды деления, функция основана на последовательном вычитании из исходного числа значений 1000, 100 и 10. Максимальное число, которое может вывести функция – 9999, если при её вызове в регистре Х окажется число больше, функция вернет ошибку переполнения, установив флаг переноса.

Для работы с MAX7219 применяется функция maxWriteWord, которая записывает значение из регистра XL МК в регистр MAX, номер которого задан в регистре XH. После вывода значений текущей температуры и влажности на дисплей, программа делает задержку в 1 секунду и повторяет основной цикл заново. Для реализации задержки используется функция wait100Hz, которая выполняет задержку на время R16*0.01c с использованием счетчика R_TICK100, увеличение которого происходит по прерыванию таймера.

Получение данных с датчика температуры выполняется с помощью функции am2302proc, которая вызывается из обработчика прерывания таймера. Функция представляет собой конечный автомат, состояние которого хранится в регистре R_TS (R0) МК. В зависимости от состояния функция ждет определенного уровня сигнала от датчика, инициируя передачу и последовательно получая все 40 бит передаваемой информации. Синхронизация происходит на каждом изменении уровня входного сигнала, поэтому особой точности от частоты прерываний таймера не требуется (что позволяет МК работать от встроенного генератора). Функция состоит из быстрого обработчика состояния простоя (TMS_NONE), позволяющего минимизировать нагрузку на процессор МК в то время, когда обмена данными с датчиком не происходит, обработчика таймаута, предназначенного для сброса автомата в исходное состояние, если ожидаемый сигнал не приходит длительное время (около 3 мс), и обработчиков каждого отдельного состояния автомата. Следует отметить, что данная функция не обладает помехозащищенностью – если даже импульсная помеха изменит уровень линии данных на короткий промежуток времени, но именно он попадет на операцию чтения из порта, функция прочитает неверные данные. Для компенсации этого в основной программе происходит проверка контрольной суммы прочитанных данных, поэтому отображение неверной информации практически исключено. Однако такая реализация может оказаться не самой лучшей, если вы захотите вынести датчик за пределы термометра и подключить его к МК соединительной линией большой длины.

На данный момент термометр собран на макетной плате и выглядит следующим образом:

В будущем планируется поместить термометр внутрь корпуса существующих электронных часов, организовав его питание от БП часов.

Текущая программа занимает около 75% программной памяти МК. Что можно добавить в программу? Возможно, кому-то пригодится изменение яркости свечения дисплея (это реализовано непосредственно в драйвере MAX7219) по внешней кнопке или датчику освещенности (используя встроенный в МК АЦП и свободный интерфейсный вывод), кому-то может пригодиться запоминание и отображение минимальной и максимальной температуры. Для небольших доработок место еще есть. Более крупные доработки могут потребовать смену МК на другой, имеющий на борту больше программной и оперативной памяти. Что касается интерфейсных выводов – на данный момент у МК есть один полностью незадействованный вывод и еще один можно получить, отключив RESET. Также два вывода из интерфейса SPI (DATA и CLK) можно использовать для других функций, т.к. пока на выводе CS не будет низкого уровня (конкретно для МАХ7219 важен переход с низкого уровня на высокий) сигналы на этих выводах значения не имеют. Т.е., в принципе, заменив МК на более мощный, например, ATtiny85, можно подключить к термометру Real Time Clock (RTC) и до четырех кнопок.

Моей же целью было именно создание простого термометра/гигрометра, поэтому, скорее всего, я оставлю его себе в таком виде.

 // ********************************************* // *** Simple digital thermometer/hygrometer *** // ********************************************* // ***         (c) SD, 14.03.2016            *** // *********************************************  // Based on ATtiny13, AM2303 and MAX7219  // ************** // *** Clocks *** // **************  // MCU clock frequency is 9.6MHz (internal oscillator) // Timer frequency is 75KHz = 9.6MHz/128 // (13.3 us between interrupts)  #define SKIPNEXT1W (PC + 2) #define DS(var) Y + var - _dataStart  // ************ // *** Pins *** // ************  // MAX7219 output pins .equ	MAX_DIN = 0 .equ	MAX_CS = 1 .equ	MAX_CLK = 4  // AM2302 input pin .equ	AM2302_PIN = 3  // MAX7219 registers .equ	MAX_DECODE = 0x09 .equ	MAX_INTENSITY = 0x0A .equ	MAX_SCANLIMIT = 0x0B .equ	MAX_SHUTDOWN = 0x0C .equ	MAX_DISPTEST = 0x0F  // Temperature measurement state register // Bits 0 - 2 define the byte number being received // Bit 3 is set when there are valid data received // Bits 4 - 7 define the current receiver state .def	R_TS = R0  // Temperature measurement tick .def	R_TT = R1  // Temperature data register .def	R_TD = R2  // Temperature measurement states .equ	TMS_NONE =			0x00	// TMS_NONE - do nothing an wait until 									// somebody changes the state .equ	TMS_START =			0x10	// Start of the measurement cycle .equ	TMS_ST_LOW =		0x20	// Initial low signal is being sent 									// (1 ms = 75 timer ticks) .equ	TMS_WRSP_LOW =		0x30	// Initial low signal has been sent, 									// waiting for the response low signal .equ	TMS_WRSP_HIGH =		0x40	// Response low signal has been received, 									// waiting for the response high signal .equ	TMS_W1ST_BIT_LOW =	0x50	// Waiting for the first bit low signal .equ	TMS_WBIT_HIGH =		0x60	// Waiting for the bit high signal .equ	TMS_WBIT_LOW =		0x70	// Waiting for the bit low signal .equ	TMS_WHIGH =			0x80	// Waiting for the final high signal  // Timer 100Hz tick counter // (counts upwards from 0 to 255) .def	R_TICK100 = R3  // Timer 16bit 75KHz tick counter // (counts downwords from 749 to 0) .def	R_TICKL = R4 .def	R_TICKH = R5  // ************ // *** Data *** // ************  .dseg _dataStart:							// Data start label  tempData:			.byte	5		// Data, received from the AM2302 sensor displayData:		.byte	4		// Decimal printing result  .equ	DATA_BUF_SIZE =		8		// AM2302 data buffer size in samples 									// (each sample is 4 bytes)  dataBuffer:			.byte	DATA_BUF_SIZE*4  .cseg .org	0  	// *** Interrupts ***  	// Reset Handler 	rjmp	start  	// IRQ0 Handler 	reti 	 	// PCINT0 Handler 	reti  	// Timer0 Overflow Handler 	rjmp	timerOvfl  	// EEPROM Ready Handler 	reti 	 	// Analog Comparator Handler 	reti  	// Timer0 CompareA Handler 	rjmp	timerCompA  	// Timer0 CompareB Handler 	reti  	// Watchdog Interrupt Handler 	reti  	// ADC Conversion Handler 	reti  // Table to convert decimal digit into 7-segment code hexTable: 	.db		0b01111110, 0b00110000, 0b01101101, 0b01111001 	.db		0b00110011, 0b01011011, 0b01011111, 0b01110010 	.db		0b01111111, 0b01111011  start: 	cli 	ldi		R16, RAMEND 	out		(SPL), R16  	// Init watchdog (4s interval) 	wdr 	ldi		R16, (1 << WDCE) | (1 << WDE) 	out		(WDTCR), R16 	ldi		R16, (1 << WDE) | (1 << WDP3) 	out		(WDTCR), R16  	// Init registers 	ldi		YL, low (_dataStart) 	ldi		YH, high (_dataStart) 	clr		R_TS 	clr		R_TT 	clr		R_TICKL 	clr		R_TICKH 	clr		R_TICK100  	// Init ports 	out		(PORTB), R_TS 	ldi		R16, (1 << MAX_DIN) | (1 << MAX_CS) | (1 << MAX_CLK) 	out		(DDRB), R16  	// Init LED driver 	// Set all digits to "-" 	ldi		XL, 0b00000001 	ldi		XH, 1 init1: 	rcall	maxWriteWord 	cpi		XH, 9 	brne	init1  	// Set control registers 	ldi		XL, 0					// Decode 	rcall	maxWriteWord 	ldi		XL, 4					// Intensity 	rcall	maxWriteWord 	ldi		XL, 7					// Scan limit 	rcall	maxWriteWord 	ldi		XL, 1					// Shutdown 	rcall	maxWriteWord 	ldi		XH, 0x0F 	ldi		XL, 0					// Display test 	rcall	maxWriteWord  	// Init timer for 1 interrupt each 128 CPU cycles 	ldi		R16, 127 	out		(OCR0A), R16 	ldi		R16, 0b00000110 	out		(TIMSK0), R16 	ldi		R16, 0b00000001 	out		(TCCR0B), R16  	// First part of the initialization is done. 	// Enable interrupts 	sei  	// Wait 2 sec (while AM2302 initialize itself) 	// with little animation 	ldi		XH, 1 	ldi		XL, 0 init2: 	ldi		R16, 25 	rcall	wait100Hz 	rcall	maxWriteWord 	cpi		XH, 9 	brne	init2  	// R6 will contain the number of 	// measurement values received 	clr		R6  	// R7 will contain the number of 	// continious errors 	clr		R7  loop: 	// Reset watchdog timer 	wdr  	// Initiate measurement 	ldi		R16, TMS_START 	mov		R_TS, R16  loop1: 	// Wait for the TMS_NONE state 	// which indicates that the measurement 	// is done 	sleep  	mov		R16, R_TS 	andi	R16, 0xF0 	brne	loop1  	// Do we have the valid data? 	sbrs	R_TS, 3 loop_error1: 	rjmp	loop_error  	// Check control sum of the received data 	ldd		R16, DS (tempData) 	ldd		ZL, DS (tempData + 1) 	add		R16, ZL 	ldd		ZL, DS (tempData + 2) 	add		R16, ZL 	ldd		ZL, DS (tempData + 3) 	add		R16, ZL 	ldd		ZL, DS (tempData + 4) 	cp		R16, ZL 	brne	loop_error1  	// We have valid new measurement data, 	// reset error count 	clr		R7  	// Move up data in the buffer 	// and count the sum at the same time. 	// R12:R13 will contain the humidity value and 	// R14:R15 the temperature value 	clr		R12 	clr		R13 	clr		R14 	clr		R15 	ldi		ZL, low (dataBuffer + (DATA_BUF_SIZE - 2)*4) 	ldi		ZH, 0 buf1: 	ldd		R16, Z + 0 	ldd		R17, Z + 1 	std		Z + 4, R16 	std		Z + 5, R17 	add		R12, R16 	adc		R13, R17  	ldd		R16, Z + 2 	ldd		R17, Z + 3 	std		Z + 6, R16 	std		Z + 7, R17 	add		R14, R16 	adc		R15, R17  	subi	ZL, 4 	cpi		ZL, low (dataBuffer - 4) 	brne	buf1  	// Add new humidity value to the buffer 	// and to the sum 	ldd		R16, DS (tempData + 1) 	ldd		R17, DS (tempData) 	std		DS (dataBuffer + 0), R16 	std		DS (dataBuffer + 1), R17 	add		R12, R16 	adc		R13, R17  	// Add new temperature value to the buffer 	// and to the sum 	ldd		R16, DS (tempData + 3) 	ldd		R17, DS (tempData + 2) 	 	// Check for a negative value 	and		R17, R17 	brpl	buf2  	// Convert negative temperature to the 2's 	// complement form 	clr		ZL 	andi	R17, 0x7F 	neg		R16 	sbc		ZL, R17 	mov		R17, ZL  buf2: 	std		DS (dataBuffer + 2), R16 	std		DS (dataBuffer + 3), R17 	add		R14, R16 	adc		R15, R17  	// Divide the humidity and temperature 	// sum values by 8 (by shifting them right 	// three times) 	ldi		R16, 3 buf3: 	asr		R15 	ror		R14 	asr		R13 	ror		R12 	dec		R16 	brne	buf3  	// Do we have 8 full measurements? 	mov		R16, R6 	cpi		R16, 7 	 	// If so, use the average values from 	// the buffer 	breq	buf4  	// Otherwise use the latest measurement 	ldd		R12, DS (dataBuffer + 0) 	ldd		R13, DS (dataBuffer + 1) 	ldd		R14, DS (dataBuffer + 2) 	ldd		R15, DS (dataBuffer + 3) 	inc		R6  buf4: 	// Print out values  	// *** Humidity *** 	movw	X, R12 	rcall	printDecX  	ldi		XH, 1 	ldd		XL, DS (displayData + 3) 	rcall	maxWriteWord  	ldd		XL, DS (displayData + 2) 	ori		XL, 0x80 	rcall	maxWriteWord  	ldd		XL, DS (displayData + 1) 	rcall	maxWriteWord  	ldd		XL, DS (displayData) 	rcall	maxWriteWord  	// *** Temperature *** 	movw	X, R14  	// Check for a negative value 	and		XH, XH 	brpl	buf5  	// Calculate the absolute value 	clr		ZL 	neg		XL 	sbc		ZL, XH 	mov		XH, ZL  buf5: 	rcall	printDecX  	ldi		XH, 5 	ldd		XL, DS (displayData + 3) 	rcall	maxWriteWord  	ldd		XL, DS (displayData + 2) 	ori		XL, 0x80 	rcall	maxWriteWord  	ldd		XL, DS (displayData + 1) 	rcall	maxWriteWord  	// If temperature is negative 	// write the minus sign to the first digit 	// (temperatures of -100.0 and below 	// are not supported anyway) 	ldd		XL, DS (displayData) 	and		R15, R15 	brpl	SKIPNEXT1W 	ldi		XL, 1 	rcall	maxWriteWord  loop2: 	// Wait for 1 sec 	ldi		R16, 100 	rcall	wait100Hz  	// And repeat 	rjmp	loop  loop_error: 	// An error had occured. 	// Increment error count 	inc		R7  	// Do we have 3 or more errors in a row? 	mov		R16, R7 	cpi		R16, 3  	// No? Just do nothing 	brne	loop2  	// Prevent error count from growing 	dec		R7  	// Display error 	ldi		ZL, low (errText*2) 	ldi		ZH, high (errText*2) 	rcall	maxWrite8Bytes 	rjmp	loop2  errText: 	// "Sn Error" 	.db		0b00000101, 0b00011101, 0b00000101, 0b00000101 	.db		0b01001111, 0b00000000, 0b00010101, 0b01011011  // ********** // Waits given number (R16) of 100Hz ticks // Uses: Z wait100Hz: 	// Enable sleep 	ldi		ZL, 0b00100000 	out		(MCUCR), ZL 	 	mov		ZL, R_TICK100 w100: 	sleep 	mov		ZH, R_TICK100 	sub		ZH, ZL 	cp		ZH, R16 	brcs	w100 	ret  // Timer interrupt  timerOvfl: timerCompA: 	push	R16 	in		R16, (SREG) 	push	R16 	push	ZL 	push	ZH  	// Receive AM2303 data 	rcall	am2302proc  	// Decrement current 75KHz tick 	ldi		R16, 1 	sub		R_TICKL, R16 	brcc	timerRet 	sub		R_TICKH, R16 	brcc	timerRet  	// Initialize 75KHz tick value 	ldi		ZL, low (750 - 1) 	ldi		ZH, high (750 - 1) 	movw	R_TICKL, Z  	// Increment current 100Hz tick 	inc		R_TICK100  timerRet: 	pop		ZH 	pop		ZL 	pop		R16 	out		(SREG), R16 	pop		R16 	reti  // ************** // *** AM2302 *** // **************  amStart: 	// Send the start low signal. 	// Switch corresponding PORTB pin to output 	// (there is already 0 in the PORTB register) 	sbi		(DDRB), AM2302_PIN 	ldi		R16, TMS_ST_LOW 	rjmp	amSetState  amStartLow: 	// Initial start low signal is being sent. 	// Wait for 75 ticks 	cpi		R16, 75 	brne	amNone  	// Switch PORTB pin back to input 	cbi		(DDRB), AM2302_PIN 	ldi		R16, TMS_WRSP_LOW  	// Do not check AM2303 input pin at this tick 	// since it's possible that it has not recovered 	// from the low state yet. 	rjmp	amSetState  amWRespLow: 	// Waiting for the response low signal 	sbrc	ZH, AM2302_PIN 	ret  	ldi		R16, TMS_WRSP_HIGH 	rjmp	amSetState  amWRespHigh: 	// Waiting for the response high signal 	sbrs	ZH, AM2302_PIN 	ret  	ldi		R16, TMS_W1ST_BIT_LOW 	rjmp	amSetState  amW1StBitLow: 	// Waiting for the first bit low signal 	sbrc	ZH, AM2302_PIN 	ret  	// Get ready to receive the first bit 	ldi		R16, 1 	mov		R_TD, R16  	// Set new state and reset the byte counter 	ldi		ZL, TMS_WBIT_HIGH 	rjmp	amSetState2  amBitHigh: 	sbrs	ZH, AM2302_PIN 	ret  	// If the bit low signal was there too long 	// (longer than 5 ticks (5*13.3 = 66.5us) 	// something went wrong) 	cpi		R16, 6 	brcc	amResetState  	ldi		R16, TMS_WBIT_LOW 	rjmp	amSetState  am2302proc: 	// First, check for the TMS_NONE state. 	// In this case just do nothing to 	// not waste MCU cycles. 	mov		ZL, R_TS 	andi	ZL, 0xF0  	cpi		ZL, TMS_NONE 	breq	amNone  	// Increment receiver tick 	inc		R_TT  	// If we are waiting for too long, 	// something went wrong, reset the state 	breq	amResetState  	// Save the current tick into a more 	// convenient register 	mov		R16, R_TT  	// Get input signal 	in		ZH, (PINB)  	// Branch depending on the current state. 	// Check for TMS_WBIT_LOW first since it 	// has the longest service routine 	cpi		ZL, TMS_WBIT_LOW 	breq	amBitLow  	cpi		ZL, TMS_START 	breq	amStart  	cpi		ZL, TMS_ST_LOW 	breq	amStartLow  	cpi		ZL, TMS_WRSP_LOW 	breq	amWRespLow  	cpi		ZL, TMS_WRSP_HIGH 	breq	amWRespHigh  	cpi		ZL, TMS_W1ST_BIT_LOW 	breq	amW1StBitLow  	cpi		ZL, TMS_WBIT_HIGH 	breq	amBitHigh  	cpi		ZL, TMS_WHIGH 	breq	amWHigh  amResetState: 	// In case of an error, reset state to 	// the default TMS_NONE 	ldi		R16, TMS_NONE  amSetState: 	// Preserve the current byte number 	mov		ZL, R_TS 	andi	ZL, 0x07 	or		ZL, R16  amSetState2: 	mov		R_TS, ZL 	 	// Clear receiver tick counter 	clr		R_TT  amNone: 	ret	  amBitLow: 	sbrc	ZH, AM2302_PIN 	ret  	// The high bit signal was too long? 	cpi		R16, 8 	brcc	amResetState  	// Store input bit (inverted, since cpi produces 	// inverted result in the carry flag) 	cpi		R16, 4 	rol		R_TD  	// Initally we set R_TD to 1, so when all 8 	// bits are received, the carry flag will be set 	// indicating that a full byte has been received. 	// Otherwise, receive the next bit 	ldi		R16, TMS_WBIT_HIGH 	brcc	amSetState  	// We have the full byte. Invert it 	com		R_TD  	// Save it 	mov		ZL, R_TS 	andi	ZL, 0x07 	subi	ZL, low (-tempData) 	ldi		ZH, high (tempData) 	st		Z+, R_TD  	// Did we receive all 5 bytes? 	cpi		ZL, low (tempData + 5) 	ldi		R16, TMS_WHIGH 	breq	amSetState  	// OK, receive the next byte. 	// Increment the byte counter 	inc		R_TS  	// Initialize R_TD 	ldi		R16, 1 	mov		R_TD, R16  	ldi		R16, TMS_WBIT_HIGH 	rjmp	amSetState  amWHigh: 	sbrs	ZH, AM2302_PIN 	ret  	cpi		R16, 6 	brcc	amResetState  	// We received everything. Set 	// the state to TMS_NONE and set 	// the data validity bit 	ldi		R16, 0x08 	mov		R_TS, R16 	ret  // *********  /* // Write data from Z // Uses R16 - R19, X, Z maxWriteData: 	lpm		XH, Z+ 	tst		XH 	brne	SKIPNEXT1W 	ret 	lpm		XL, Z+ 	rcall	maxWriteWord 	rjmp	maxWriteData  maxInit: 	.db		MAX_DECODE, 0 	.db		MAX_INTENSITY, 4 	.db		MAX_SCANLIMIT, 7 	.db		MAX_SHUTDOWN, 1 	.db		MAX_DISPTEST, 0 	.db		0, 0  maxTest: 	.db		0, 0b00011101, 0b00010101, 0b00010000, 0b00011100, 0b00111101, 0b00000101, 0b01110111 */  // Writes 8 bytes from (Z) (program memory) // to MAX7219 // Uses R16 - R19, X, Z maxWrite8Bytes: 	ldi		XH, 0x01  mw8b1: 	lpm		XL, Z+ 	rcall	maxWriteWord 	cpi		XH, 9 	brne	mw8b1 	ret  // Write word X (XL = data, XH = address) to MAX2719 // Uses R16 - R19, X maxWriteWord: 	// Set all pins to zero 	in		R17, (PORTB) 	andi	R17, ~((1 << MAX_DIN) | (1 << MAX_CS) | (1 << MAX_CLK)) 	out		(PORTB), R17  	ldi		R19, (1 << MAX_CLK)  	mov		R16, XH 	rcall	mww1  	mov		R16, XL 	rcall	mww1  	// Set LOAD(CS) to high thus writing all 16 bits into 	// MAX register 	sbi		(PORTB), MAX_CS 	 	// Increment MAX register number 	inc		XH 	ret  mww1: 	ldi		R18, 8  mww2: 	bst		R16, 7 	bld		R17, MAX_DIN 	out		(PORTB), R17  	lsl		R16 	dec		R18  	// Create clock impulse by toggling clock output twice 	out		(PINB), R19 	out		(PINB), R19  	brne	mww2 	ret  // *********  printDecX: 	ldi		ZH, low (1000) 	ldi		R16, high (1000) 	rcall	pdx  	// Change zero digit to empty space 	cpi		ZL, 0b01111110 	brne	SKIPNEXT1W 	ldi		ZL, 0 	std		DS (displayData), ZL  	ldi		ZH, 100 	ldi		R16, 0 	rcall	pdx  	// If this digit is zero and the first 	// digit is empty (i.e. it was zero too) 	// change this digit to empty space 	ldi		R16, 0b01111110 	eor		R16, ZL 	ldd		ZH, DS (displayData) 	or		R16, ZH 	brne	SKIPNEXT1W 	ldi		ZL, 0 	std		DS (displayData + 1), ZL  	ldi		ZH, 10 	ldi		R16, 0 	rcall	pdx 	std		DS (displayData + 2), ZL  	mov		ZL, XL 	rcall	pdx3 	std		DS (displayData + 3), ZL 	 	// Clear carry flag to indicate that 	// no error occurred 	clc 	ret  pdx: 	ldi		ZL, 0 pdx1: 	sub		XL, ZH 	sbc		XH, R16 	brcs	pdx2  	cpi		ZL, 9 	breq	pdxOverflow 	inc		ZL 	rjmp	pdx1  pdx2: 	add		XL, ZH 	adc		XH, R16  pdx3: 	subi	ZL, -low (hexTable << 1) 	ldi		ZH, high (hexTable << 1) 	lpm		ZL, Z 	ret  pdxOverflow: 	// Set carry flag to indicate error 	sec  	// Pop return address out of the stack 	// so we can return to the caller of printDecX 	pop		R16 	pop		R16 	ret 

ссылка на оригинал статьи https://geektimes.ru/post/273028/