Trong thời buổi khoa học công nghệ phát triển không ngừng với sức sáng tạo không giới hạn của con người đã làm ra nhứng cuộc cách mạng vĩ đại về công nghệ. Ngành điện tử cũng là một ngành khoa học nên cũng không nằm ngoài sứ phát triển đó. Các thiết bị điện tử không còn qua xa với với con người mà nó ngày càng được sử dụng vào các nhu cầu của con người. Chúng ta sẽ không cần trực tiếp phải điều khiển các thiết bị một cách trực tiếp mà có thể điều khiển chúng gián tiếp thông qua các cảm biến và bộ điều khiển do chúng ta lập trình. Để tìm hiểu về cách điều khiển các thiết tự gián tiếp chúng ta sẽ đi tìm hiểu về các thiết bị dân dụng thường được sử dụng như quạt hay điều hòa.
Trang 1ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN
KHOA ĐIỆN TỬ
-🙞🙞🙞🙞🙞 -BÀI TIỂU LUẬN CUỐI KỲ
MÔN HỌC: HỆ THỐNG NHÚNG
ĐỀ TÀI: ĐỌC TÍN HIỆU TỪ CẢM BIẾN ĐỘ ẨM VÀ NHIỆT ĐỘ ĐỂ
ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KTCN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
Trang 2MỤC LỤC
CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN TRONG TƯƠNG LAI 15
Trang 3DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1 1 : Thiết bị quạt và điều hòa được mô phỏng là 2 động cơ 1
Hình 1 2 : Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm 2
Hình 2 1 : Sơ đồ khối của hệ thống trên Visio 3
Hình 2 2 : Giao diện chính của Proteus 8.9 4
Hình 2 3 : Tap Pick Diviecs 5
Hình 2 4 : Các linh kiện cần sử dụng 5
Hình 2 5 : Hệ thống sau khi được đấu nối hoàn chỉnh 8
Hình 2 6 Giao diện chính phần mềm CCS 8
Hình 2 7 Tạo project mới cho CCS 9
Hình 2 8 Lựa chọn VĐK sử dụng và chọn tần số thạnh anh 9
Hình 2 9 Khai báo chân LCD và khởi tạo LCD 10
Hình 2 10 Chương trình con của biến đếm. 10
Hình 2 11 Chương trình chính của đề tài 10
Hình 2 12 Hiển thị độ ẩm thực lên LCD 11
Hình 2 13 Hiển thị độ ẩm đặt 11
Hình 2 14 Nút bấm tăng biến đếm 11
Hình 2 15 Nút bấm giảm biến đếm 12
Hình 2 16 Hiển thị nhiệt độ đặt T1 và T2 12
Hình 2 17 Hiển thị độ ẩm đặt H1 và H2 12
Hình 2 18 Hàm if để điều khiển role đóng ngắt 13
Hình 2 19 Nạp file hex và chọn tần số thạnh anh cho hệ thống 13
Hình 2 20 Hệ thống sau khi được mô phỏng 14
Trang 4CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1 Tổng quan hệ thống
Trong thời buổi khoa học công nghệ phát triển không ngừng với sức sáng tạo không giới hạn của con người đã làm ra nhứng cuộc cách mạng vĩ đại về công nghệ Ngành điện tử cũng là một ngành khoa học nên cũng không nằm ngoài sứ phát triển đó Các thiết bị điện tử không còn qua xa với với con người mà nó ngày càng được sử dụng vào các nhu cầu của con người Chúng ta sẽ không cần trực tiếp phải điều khiển các thiết bị một cách trực tiếp mà có thể điều khiển chúng gián tiếp thông qua các cảm biến và bộ điều khiển do chúng ta lập trình
Để tìm hiểu về cách điều khiển các thiết tự gián tiếp chúng ta sẽ đi tìm hiểu về các thiết bị dân dụng thường được sử dụng như quạt hay điều hòa
Hình 1 1 : Thiết bị quạt và điều hòa được mô phỏng là 2 động cơ
Các thiết bị cảm biến nhiệt độ và cảm biến độ ẩm được mô phỏng
Hình 1 2 : Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm
Trang 5❖ Ý tưởng : Sử dụng nút bấm cấp tín hiệu cho Vi điều khiển để cài đặt giới hạn nhiệt
độ cho phép, thông qua đó cấp tín hiệu cho relay để đóng/mở động cơ Sử dụng các phép toán chuyển đổi từ tín hiệu điện áp qua giá trị nhiệt độ và độ ẩm
❖ Sử dụng ADC của Pic để giao tiếp với các tín hiệu tương tự nhận từ cảm biến: Công thức tính giá trị ADC từ tín hiệu vào :
Trong đó :
VIN : Điện áp vào cần chuyển đổi
VREF: Điện áp chuẩn lấy mẫu
Bit_ADC : Số bit của ADC
ValueADC : Giá trị ADC ( làm tròn đến số nguyên)
2 Mục đích của đề tài
⮚ Giúp sinh viên hiểu rõ về cách sử dụng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm để điều khiển
các thiết thị và cách lập trình PIC
⮚ Tăng khả năng tự tìm hiểu nghiên cứu học tập tự lập
⮚ Tiếp cận gần hơn với công nghệ điện tử trong đời sống
⮚ Vận dụng những kiến thức đã có đồng thời tìm tòi những kiến thức mới để hiểu sâu sắc hơn trong lĩnh vực này
Để thiết kế đề tài như đã nêu ở trên thì nhóm chúng em phải nắm vững kiến thức chuyên ngành điện tử, tìm hiểu qua sách vở, tài liệu nước ngoài, phần mềm để viết chương trình…
3 Giới hạn đề tài
Các thông số giới hạn của đề tài:
⮚ Linh kiện chính sử dụng: Pic16f877a
⮚ Phần hiển thị: Sử dụng màn hình LCD 16x2
⮚ Đầu vào: 8 button sử dụng thay đổi nhiệt độ và độ ẩm
⮚ Nội dung hiển thị gồm nhiệt độ, độ ẩm bao nhiều trên LCD
Trang 6CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1.Khảo sát sơ đồ khối của hệ thống
Theo yêu cầu của đề tài thì nhóm chúng em tiến hành thiết kế sơ đồ khối của hệ thống trên như sau
Hình 2 1 : Sơ đồ khối của hệ thống trên Visio
Từ ý tưởng đã nêu trên, chúng ta dễ dàng xác định được sơ đồ khối cho hệ thống,
từ sơ đồ khối này chúng ta có thể phân chia nhiệm vụ, chọn linh kiện cho từng khối chức năng
❖ Chức năng từng khối:
⮚ Khối nguồn : Cung cấp nguồn cho hệ thống làm việc
⮚ Pic 16f877a: có chức năng xử lý các yêu cầu đầu vào để cho ra đầu ra như
đã lập trình
⮚ Khối nút bấm: Cung cấp tín hiệu đầu vào do người dùng cài đặt
⮚ LM35 : Cảm biến nhiệt độ tiếp nhận và đưa tín hiệu giá trị nhiệt độ về Pic
⮚ POT HG: Cảm biến độ ẩm tiếp nhận va đưa tín hiệu giá trị độ ẩm về Pic
⮚ RELAY : Nhận tín hiệu điều khiển từ Pic để đóng ngắt điều khiển động cơ
⮚ Khối hiển thị: LCD 16x2 hiển thị giá trị về nhiệt độ,độ ẩm
Trang 7Khi hoạt động thực tế, các khối chức năng phối hợp với nhau theo một quy luật nhất định, bất kỳ khối nào xảy ra lỗi đều khiến hệ thống hoạt động không chính xác
❖ Linh kiện sử dụng cho các khối
2.2 Mô phỏng hệ thống
Nhóm em đã sử dụng phần mềm Proteus để vẽ mạch và mô phỏng hệ thống Đây
là công cụ hữu ích cho các bạn sinh viên có thể tiếp cận, làm quen với các vi xử lý, vi điều khiển, trước khi làm sản phẩm thật
Hình 2 2 : Giao diện chính của Proteus 8.9
❖ Quá trình vẽ mô phỏng tên Proteus
⮚ Lựa chọn linh kiện cần dùng
⮚ Đấu nối các linh kiện vừa chọn với nhau
⮚ Hiệu chỉnh, bố trí mạch cho phù hợp
Trang 8⮚ Nạp chương trình cho Vi điều khiển và tiến hành mô phỏng
2.2.1 Lựa chọn các linh kiện cần sử dụng
Tất cả các linh kiện được chọn đều phổ biến và tìm hiểu dễ dàng
Hình 2 3 : Tap Pick Diviecs
Để có thể tìm chính xác linh kiện cần sử dụng thì ta nên cài đầy đủ thư viện của linh kiện đó
Hình 2 4 : Các linh kiện cần sử dụng
Trang 9❖ Danh sách linh kiện đã chọn:
⮚ Tiến hành tìm hiểu các linh kiện và đấu nối sao cho chính xác
1 Pic 16f877a : Vi điều khiển
Pic 40 chân, mang vai trò là
khối xử lý và điều khiển
các thiết bị điện tử
2 BUTTON : Nút bấm tiếp
điểm thường mở
3 LM35 : Cảm biến nhiệt độ
tiếp nhận và gửi tín hiệu về
Vi điều khiển
4 POT HG: Cảm biến độ ẩm
tiếp nhận và gửi tín hiệu về
Vi điều khiển
Trang 105 LM016L: LCD 16x2 hiển
thị giá trị độ ẩm và nhiệt độ
6 RELAY : Nhận tín hiệu,
đóng/ngắt điều khiển motor
7 MOTOR : Động cơ 1 chiều
mô phỏng quạt làm mát của
hệ thống
8 RES : Điện trở
9 NPN : Transistor
2.2.2 Đấu nối các linh kiện và hiệu chỉnh
Trang 11Hình 2 5 : Hệ thống sau khi được đấu nối hoàn chỉnh
Khi đấu nối trong Proteus ta có thể đánh nhãn cho dây dẫn để cho mạch nhìn gọn gàng hơn Bố trí các linh kiện sao cho phù hợp và đẹp mắt nhất có thể Sau khi hoàn thành mô phỏng ta tiến hành lập trình cho hệ thống trên phần mềm CCS.
2.3 Lập trình cho hệ thống
Với việc sử dụng Vi điều khiển PIC cho hệ thống nên phần mềm lập trình sẽ là phần mềm CCS
Hình 2 6 Giao diện chính phần mềm CCS
Trang 12❖ Các bước để lập trình cho PIC
1 Tạo một Project Wizard mới
2 Viết chương trình
3 Build (kiểm tra lỗi) ⮚ Compile để tạo file hex
Hình 2 7 Tạo project mới cho CCS
Hình 2 8 Lựa chọn VĐK sử dụng và chọn tần số thạnh anh
Trang 13Hình 2 9 Khai báo chân LCD và khởi tạo LCD
Hình 2 10 Chương trình con của biến đếm.
Hình 2 11 Chương trình chính của đề tài
Trang 14Hình 2 12 Hiển thị độ ẩm thực lên LCD
Hình 2 13 Hiển thị độ ẩm đặt
Hình 2 14 Nút bấm tăng biến đếm
Trang 15Hình 2 15 Nút bấm giảm biến đếm
Hình 2 16 Hiển thị nhiệt độ đặt T1 và T2
Hình 2 17 Hiển thị độ ẩm đặt H1 và H2
Trang 16Hình 2 18 Hàm if để điều khiển role đóng ngắt
2.4 Mô phỏng
Sau khi Compile thành công bằng phần mềm CCS, đồng thời phần mềm cũng tự xuất file hex, ta quay lại phần mềm Proteus để mô phỏng chương trình
Hình 2 19 Nạp file hex và chọn tần số thạnh anh cho hệ thống
Chọn file hex đã tạo từ CCS vì PIC chỉ nhận file hex
Trang 17Hình 2 20 Hệ thống sau khi được mô phỏng
Sau khi chạy mô phỏng ta kiểm tra hết tất cả các yêu cầu đề tài đề ra, hệ thống hoạt động chính xác 🙞 hoàn thành đề tài
Trang 18CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN TRONG
TƯƠNG LAI
3.1 Kết luận
Đề tài: “Sử dụng cảm biến nhiệt độ và độ ẩm điều khiển thiết bị” đã trình bày
được nguyên tắc hoạt động cơ bản của cảm biến nhiệt độ và độ ẩm giao tiếp với button
để điều khiển với thiết bị
Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô cùng các bạn sinh viên, đã đóng góp rất nhiều ý kiến, công sức quý báu trong quá trình nhóm thực hiện đề tài này
Đặc biệt, chúng em xin cảm ơn cô Tăng Cẩm Nhung đã nhiệt tình hướng dẫn,
chỉ bảo những kinh nghiệm, kiến thức thực tế để đề tài được hoàn thành đúng thời gian quy định
Tuy nhiên, do còn hạn chế về thời gian và trình độ nên đề tài không tránh khỏi nhiều sai sót, nhóm rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến chân tình của quý thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn chỉnh hơn
3.2 Hướng phát triển trong tương lai
Kinh tế đất nước ngày một phát triển, rất nhiều người lựa chọn việc kinh doanh để trở nên thành công trong cuộc sống, theo đó từ đề tài này chúng ta có thể phát triển cao hơn như những ngôi nhà thông minh, hệ thống lái xe tự động
❖ Sử dụng giao tiếp, RS232, USB để thay thế cho bàn phím
❖ Sử dụng các module có thể phát vô tuyến Chương trình điều khiển trên máy tính có thể giám sát -liên lạc ( mail, điện thoại )…
TÀI LIỆU THAM KHẢO
o Giáo trình Hệ thống nhúng – TNUT
o Giáo trình vi điều khiển PIC ( https://dientuviet.com/giao-trinh-vi-dieu-khien-pic/)
o https://dientu360.com/
o Datasheet Pic 16F877A/ LM35