ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CƠ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ---BÁO CÁO MÔN HỌC VI ĐIỀU KHIỂN ĐỀ TÀI THIẾT KẾ BỘ PHUN SƯƠNG SỬ DỤNG IC DS18b20 HIỂN THỊ THÔNG TIN LÊN LCD... Trong đời sống việcthay đổi điều c
Trang 1ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CƠ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
-BÁO CÁO MÔN HỌC VI ĐIỀU KHIỂN
ĐỀ TÀI THIẾT KẾ BỘ PHUN SƯƠNG SỬ DỤNG IC DS18b20 HIỂN
THỊ THÔNG TIN LÊN LCD
Trang 2MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 3
1.1 Lý do chọn đề tài 3
1.2 Mục tiêu nghiên cứu 3
1.3 Phạm vi nghiên cứu 3
1.4 Kết quả đạt được 3
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4
2.1 Sơ đồ khối hệ thống 4
2.2 Nguyên lí hoạt động 4
2.3 lý do chọn thiết bị 4
2.4 Phần cứng 5
2.4.1 Vi xử lí : STM32F407 5
2.4.2 Cảm biến nhiệt độ DS18B20 6
2.4.3 Module relay 8
2.4.4 LCD 16x2 nền xanh dương chữ trắng 5v 9
2.4.5 Nút nhấn 10
2.4.6 Động cơ phun sương 12v 11
2.4.7 Hệ thống ống phun sương 12
2.5 Phần mềm hỗ trợ lập trình 13
2.5.1 STM32cubeMX: 13
2.5.2 KeilC V5 : 13
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ THI CÔNG 14
3.1 Bài toán đặt ra 14
3.2 Thống kê I/O 14
3.3 Cấu hình CubeMX 14
3.4 Sơ đồ giải thuật 16
3.5 Viết code cho hệ thống 17
3.6 Mạch thực tế 26
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ 27
4.1 Kết quả thuật toán 27
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 28
Trang 3CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU1.1 Lý do chọn đề tài
Ngày nay, với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, đặc biệt
là thành công của của cuộc cách mạng kĩ thuật 4.0 làm cho thế giới chúng tangày càng thay đổi, cuộc sống trở nên văn minh, hiện đại hơn
Cùng với sự phát triển đó thì việc vận dụng các vi điều kiển để hỗ trợ vàphục vụ cho các nhu cầu về đời sống hằng là điều tất yếu Trong đời sống việcthay đổi điều chỉnh nhiệt độ rất cần thiết, dựa vào nhu cầu trên chúng em đã lựachọn nghiên cứu mô hình đo nhiệt độ và hiển thị ra LCD để giúp điều chỉnhnhiệt độ mà người sử dụng mong muốn
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu của bộ sản phẩm:
o Sử dụng để đo nhiệt độ
o Người sử dụng tùy chỉnh phun sương
1.3 Phạm vi nghiên cứu
o Phần cứng
- Mua PCB có sẵn trên thị trường
- Thiết kế PCB trên các tầng moden
o Người dùng có thể tự điều chỉnh được giới hạn nhiệt độ
o Thiết bị sẽ tự động điều chỉnh bộ phun sương thông qua giá trị càiđặt
Trang 4CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT2.1 Sơ đồ khối hệ thống
Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống 2.2 Nguyên lí hoạt động
Nguyên lí hoạt động của sơ đồ khối: Khi cho điện áp qua khối nguồn cho viđiều khiển, khi đó chương trình trong vi điều khiển sẽ làm việc, đồng thời bộ tạoxung dao động tạo xung nhịp với tần số 12MHz cho VĐK hoạt động Khi nhiệt
độ đến ngưỡng nhất định thì khối cảm biến sẽ hoạt động truyền thông tin quakhối diều khiển trung tâm, từ khối điều khiển trung tâm thông tin sẽ được hiểnthị qua khối hiển thị đồng thời lúc này khối xử lý cũng sẽ hoạt động để xử lýthông tin và cung cấp ngược cho khối điều khiển trung tâm để điểu khiển máybơm phun sương hoạt động
2.3 lý do chọn thiết bị
- STM32F4 là phần cứng đang trong quá trình học, chọn thiết bị đang học làlựa chọn đúng đắn vừa giúp nhóm bổ xung kiến thức thực tế mới vừa đảm bảokiến thức cũ được học và được thực hành trực tiếp trên thiết bị này
- DS18b20 là thiết bị cảm ứng nhiệt độ có mức chính xác gần như tuyệt đối,
Trang 5- Led LCD nhóm quyết định chọn thiết bị này vì thiết bị có sẵn thư viện đểtrực tiếp thi công, trong quá trình học nhóm được tiếp xúc với nhiều thiết bịtương tự nên vận hành khá dễ dàng và tương đối nhanh, tiết kiệm nhiều thời gian
để hoàn thành báo cáo
- Vi điều khiển chính: STM32F407VET6 microcontroller featuring 32-bitARM Cotex-M4F core, 1MB Flash , 192 KB RAM in an LQFP100package
- Tích hợp sẵn mạch nạp và debug STLINK/V2
- Nguồn cấp từ cổng usb mini qua các ic nguồn chuyển thành 3.3V để cấp
co MCU
Trang 6- Có các cảm biến gia tốc: LIS302DL, ST MEMS motion senser, 3- axits
- Có 2 led
- Có led thông báo trạng thái nguồn
- Tích hợp nút nhấn cho người sử dụng và nút reset
- Giá bán dao động từ 400-500 ngàn đồng
Hình 2.2 Kit STM 32F407VET6
2.4.2 Cảm biến nhiệt độ DS18B20
Cảm biến nhiệt độ DS18B20 1-Wire Digital Temperature Sensor IC được
sử dụng để đo nhiệt độ môi trường với chuẩn giao tiếp 1-Wire (1 chân Data duynhất) rất dễ kết nối và lập trình, cảm biến có chất lượng tốt, độ bền cao
Trang 7- Khoảng nhiệt độ đo được: -55~125°C
- Độ chính xác (sai số): ±0.5°C
- Độ phân giải: 9~12 bit (có thể thiết đặt)
- Thời gian phản hồi < 750ms
- Kiểu chân: TO-92
- Datasheets của DS18B20
Hình 2.3.a Cảm biến DS18B20 Hình 2.3.b Module cảm biến DS18B20
Trang 82.4.3 Module relay.
Mạch 1 Relay Opto chọn mức kích High/Low (12VDC) được sử dụng đểbật, tắt thiết bị AC/DC qua Relay, mạch có thể tùy chọn kích bằng mức cao hoặcthấp (High/Low) qua Jumper, ngoài ra mạch còn bổ sung thêm Opto cách ly cho
độ an toàn và chống nhiễu vượt trội (một số mạch trên thị trường không có Opto),thích hợp với các ứng dụng bật tắt, điều khiển thiết bị qua Relay
Thông số kỹ Thuật
- Điện áp sử dụng: có ba loại 12VDC
- Dòng tiêu thụ: khoảng 200mA /1Relay
- Tín hiệu kích: Tùy chọn mức cao High (12VDC theo loại Relay)hoặc thấp Low (0VDC) qua Jumper
- Tiếp điểm đóng ngắt Relay trên mạch: Max 250VAC-10A hoặc30VDC-10A (Đểan toàn nên dùng cho tải có công suất <100W)
- Kích thước: 1.97 in x 1.02 in x 0.75 in (5.0 cm x 2.6 cm x 1.9 cm)
Hình 2.4: Mạch 1 Relay Opto Chọn Mức Kích High/Low (12VDC).
Trang 92.4.4 LCD 16x2 nền xanh dương kèm I2C 5v
Màn hình text LCD 16x2 xanh dương, có khả năng hiển thị 2 dòng với mỗidòng 20 ký tự, màn hình có độ bền cao, rất phổ biến, nhiều code mẫu và dễ sửdụng thích hợp cho những người mới học và làm dự án
- Có thể được điều khiển với 6 dây tín hiệu
- Có bộ ký tự được xây dựng hổ trợ tiếng Anh và tiếng Nhật
Bảng 2.1 Mô tả các chân của I2C
Trang 10Hình 2.5 Màng hình LCD 16x2 kèm I2C
2.4.5 Nút nhấn
o Điện áp hoạt động của nút nhấn 5V
o Hình thức tiếp xúc: SPDT Loại tiếp xúc: 1 NO + 1 NC.
o Loại cơ cấu: Tạm thời/Tự giữ (tùy chọn).
o Màu đèn LED (màu nút bấm): Đỏ / Xanh lá / Xanh dương / Vàng / Trắng (tùy chọn)
o Đặc trưng: Không thấm nước
o Vật liệu tiếp xúc: Hợp kim bạc.
o Loại cơ cấu:
- Tạm thời: Ấn và giữ để BẬT, thả sang TẮT.
- Tự giữ (duy trì): Ấn để BẬT và KHÓA, ấn một lần nữa để đặt lại.
Trang 11Hình 2.6 nút nhấn 2.4.6 Động cơ phun sương 12v.
Bơm phun sương hay còn gọi là bơm tạo sương được kết hợp bởi những
ưu điểm của máy bơm tự mồi và bơm hóa chất Bơm được sản xuất bằng nhiềuloại vật liệu nhập khẩu có khả năng chống ăn mòn Bơm có kích thước nhỏ gọn,dòng điện tiêu thụ thấp, áp suất cao, tiếng ồn thấp, tuổi thọ dài Với khả năngchịu dầu, chịu nhiệt, kháng axit, kháng kiềm, kháng hóa chất, chống ăn mòn…Thân máy bơm được tách ra khỏi động cơ và không có bộ phận cơ học nênkhông có sự ăn mòn trong thân máy
Trang 12- Nhựa ABS, POM
- Số đầu tưới: 5 họng phun.
- Bán kính tưới: 1m
- Lưu lượng tưới: 25-35l/h
- Áp suất làm việc: 2.5-4.5 Bar
- Bộ sản phẩm gồm: cút nối gờ 5mm- ống LDPE 5mm - cục đối trọng - van chống rỉ - đầu béc phun 5 tia
Trang 132.5 Phần mềm hỗ trợ lập trình
2.5.1 STM32cubeMX:
STM32CubeMX là một công cụ hỗ trợ cấu hình và tạo code cho MCU STM32 Tất cả các công việc cấu hình, nâng cấp đều được thực hiện qua giao diện đồ họa Việc này giúp cho việc lập trình trên STM32 dễ dàng hơn, rút ngắn được thời gian nghiên cứu và phát triển.
Hình 2.9 Phần mềm STM32cube MX
2.5.2 KeilC V5 :
Hiện nay có khá nhiều trình biên dịch ngôn ngữ C cho 8051 như Mikro C, IAR,SDCC, Reads 51…µVision là môi trường phát triển tích hợp (IDE: Integrated Development Environment, trình soạn thảo ngôn ngữ C, trình biên dịch và debug) của công ty Keil Software, và thường được gọi là Keil C.
Trang 14CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ THI CÔNG3.1 Bài toán đặt ra
Đo nhiệt độ dùng IC DS18b20 hiển thị trên LCD với yêu cầu: Nếu nhiệt độnóng > t0 mong muốn, thì điều khiển mở hệ thống phun sương, thời gian phunsương mỗi lần là phút (t0 và xx phút do người dùng thiết lập bằng nút nhấn)
3.2 Thống kê I/O
Dựa vào sơ đồ nguyên lý nhóm em có thống kê về các I/O ngõ vào và ngõ ra của vi
xử lý :
Pin15
OUTPUTINPUT
3.3 Cấu hình CubeMX
Trang 15Hình 3.2 khai báo ngõ vào, ra.
Trang 163.4 Sơ đồ giải thuật
Hình 3.4 Sơ đồ giải thuật
Trang 173.5 Viết code cho hệ thống
Trang 263.6 Mạch thực tế
Trang 27CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ
4.1 Kết quả thuật toán
Hình 4.1 kết quả thuật toán
Trang 28CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN
- Đề tài “thiết kế bộ phun sương sử dụng IC DS18b20 hiển thị thông tin trênLCD”là kết quả của quá trình tổng hợp kiến thức về bộ xử lý điều khiển STM32F đượchọc tại lớp Ngoài ra, trong quá trình hoàn thành mô hình giúp thành viên trong nhóm hoàn thiện nhiều kĩ thuật và thu hoạch được nhiều kỹ năng và kiến thức bên ngoài hơn.
Rõ ràng nhất cho thấy:
+ Về phần cứng: hoàn thiện kỹ năng quan sát và đấu nối các thiết bị.
+ Về phần mềm: hoàn thiện thiếu sót trong quá trình tạo code , hiểu thêm về STM32F hoạt động như thế nào và biết thêm chức năng mới.
+ Về phần kĩ năng: hoàn thiện kỹ năng viết báo cáo, thuyết trình và cách thức hoàn thành bài báo cáo hiệu quả, nâng cao kỹ năng hoạt động nhóm.
- Đề tài là một mô hình đơn giản với chức năng phun sương dùng cảm biến nhiệt độ Ngoài ra, trong công nghiệp hay cuộc sống hàng ngày thì mô hình trên vô cùng có ích và hữu dụng.
Tài liệu tham khảo:
https://khuenguyencreator.com/lap-trinh-stm32-doc-nhiet-do-voi-ds18b20/?fbclid=IwAR3lnoadV8J2fIDflfawUMTzhqYZKsbTQW5h4lv3PzYdfFc2q_MhiYFsT4A
https://vidieukhien.xyz/2018/05/14/stm32f4-giao-tiep-voi-ds18b20/amp/?fbclid=IwAR3bNsL_0LohGt8uBfR6XQiZmOy7fOvi1NmdQ1a77YMbLwpyo7rRaSYE-t0