Hệ thống tưới nước tự động

- Port 1 là một port xuất nhập 8bit có các điện trở kéo lên bên trong.khi các logic 1 được đặt lên các chân của port 1, các chân này được kéo lên mức cao bởi các điện trở kéo lên bên tro

P 0 0 A D 0 )

P 0 1 ( A D 1 )

p 0 2 A D 2 )

p 0 3 A D 3 )

p 0 4 A D 4 )

p 0 5 A D 5 )

p 0 6 A D 6 )

p 0 7 A D 7 )

E A / V P P

A L E / P R O G

P S E N

p 2 7 ( A 1 5 )

p 2 6 ( A 1 4 )

p 2 - 5 A 1 3 )

p 2 4 A 1 2 )

p 2 3 A 1 1 )

P 2 2 A 1 0 )

p 2 1 A 9 )

p 2 0 )

vcc<

P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 PÍL7/AD7 P3.0/RXD EA/VPP

P3.1/TXD ALE/PROG

P3.2/INT0 PSEN

P3.3/INT1 P2.7/A15

P3.4/T0 P2.6/A14

P3.5/T1 P2.5/A13

P3.6/VVR P2.4/A12

P3.7/RD P2.3/A11

>XTAL2 P2.2/A10

>XTAL1 P2.1/A9

P2.0/A8

P3.0 RxD BOH Chân nhận dữ liệu của port nối tiếp

P3.1 TxD B1H Chân phát dữ liệu của port nối tiếp

S1 RESET ~

ị

i C3

R1

D1

84K ^ 1N4148

I MỤC ĐÍCH YÊU CẦU:

1 Giói thiệu đề tài:

Lâu nay bà con nông dân vẫn dùng nhiều phuơng pháp tuới nước nhu’ dùng gàu vẫy tát nước cho cây hoặ tưới cây bằng xăng dầu, motor điện với ống chuyến nu'ớc dần dần cách này không phát huy hiệu quả vì còn mang tính thủ công, tổn nhiều công sức, chi phí cao, chua đáp ứng nhu cầu của tiến trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa nông nghiệp nông thôn

Phát sinh từ nhu cầu thực tế đó, nhóm chúng em bắt tay vào nghiên cúu đề tài: Máy tuới nước tự động thích hợp đế tưới nước cho cây ở vườn nhà hoặc hoa kiểng

ở các công viên với ưu điểm giảm được nhân công, nhanh, không tốn nhiên liệu, rút ngắn thời gian, tiết kiệm cho người tiêu dùng

Đe tài này bao gồm 2 phần co bản:

❖ Nội dung: Nêu khái quát phần lí thuyết cơ bản liên quan

❖ Thi công: Sơ đồ nguyên lý, quá trình thi công mạch, nguyên lý hoạt động mạch

2 Hạn chế đề tài :

Đe tài này được ứng dụng khá rộng rãi nhưng trong phạm vi cho phép chúng em chỉ có thể thực hiện hệ thống tưới nước tự động ở mức độ đơn giản, phần vì thời gian nghiên cúu không nhiều cũng như kinh phí đầu tư cho đề tài

3 Phưong pháp nghiên cứu:

❖ Sự hướng dẫn của giáo viên

❖ Thu thập tài liệu có liên quan đến đề tài

❖ ứng dụng về các kiến thức vi xử lí và điện tử số đã được học

II NỘI DƯNG:

1 Lí thuyết CO' bán:

1.1 Vi điều khiển AT89C51

AT89C51 là phiên bản 8051 có ROM trên chip là bộ nhớ Flash Phiên bản này rất thích hợp cho các ứng dụng nhanh vì bộ nhớ FLASH có thế được xoá trong vài giây Tất nhiên là đế dùng AT89C51 cần phải có thiết bị lập trình PROM

hổ trợ bộ nhớ Flash nhưng không cần đến thiết bị xoá ROM vì bộ nhớ Flash được xoá bằng thiết bị lập trình PROM Đe tiện cho việc sử dụng, hiện nay hãng Atmel đang nghiên cứu một phiên bản của AT89C51 cò thế lập trình qua cổng COM của máy tính PC và như vậy sẽ không cần đến thiết bị lập trình PROM

a Mỏt số nét dăc trưng:

- Tương thích với sản phấm MCS-51

- Bộ nhớ chương trình bên trong: 4KB (ROM)

- Bộ nhớ dữ liệu bên trong: 128 KB (RAM)

- Port xuất nhập (I/O port) :32

- 2 bộ định thời 16 bit

- Ngắt :6

- Nguồn cấp :Vcc =5V

- 3 vị trí khoá bộ nhớ chương trình

- Mạch giao tiếp nối tiếp

- Hoạt động tĩnh: từ 0 Hz đến 24 MHz

- Chạy không nguồn thấp và chế độ giảm nguồn

- Số chân IC :40

b Sơ dồ khối của chip AT89C51

c Sơ đồ chân và chức năng các chân của vi điều khiển AT89C51

U1

P 1 0

p 1 1

p 1 2

P 1 3

p 1 4

P 1 5

P 1 7

R S T ( R X D ) p 3 0 ( T X D ) p

3 1 ( I N T O ) p

3 2 (ĨNTT) p 3 3 ( T O ) p 3 4 ( T I ) p 3 5 ( w R ) p 3 6 (RU) p 3 7

X T A L 2

X T A L 1

G N D

AT89C51

10

12 13 14 15 16 17 18 19 20

40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21

chức năng:

> Vcc:nguồn cấp (chân số 40)

> GND: Nối đất (chân số 20 )

> Port 0:

- Port 0 (PO.O - P0.7) có số chân từ 32- 39

- Port 0 là port xuất nhập 8bit 2 chiều Port 0 đuợc định hình làm bus địa chỉ (byte thấp) và làm bus dữ liệu đa hợp trong khi truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài và bộ nhớ chương trình ngoài Port 0 nhận các byte mã trong khi lập trình cho Flash và xuất các byte mã trong khi kiếm tra chương trình

> Port 1 :

- Port 1 (Pl.o - P1.7) có số chân từ 1 - 8

- Port 1 là một port xuất nhập 8bit có các điện trở kéo lên bên trong.khi các logic 1 được đặt lên các chân của port 1, các chân này được kéo lên mức cao bởi các điện trở kéo lên bên trong và có thế được sử dụng như là các ngõ vào Khi thực hiện là các port nhập, các chân của port 1 được kéo xuống mức thấp do tác động bên ngoài sẽ cấp dòng cho các điện trở kéo lên bên trong

> Port 2 :

- Port 2 (P2.0 - P2.7) có số chân từ 21-28

- Port 2 là port xuất nhập 8bit 2 chiều có các điện trở kéo lên bên trong Khi các logic 1 được đặt lên các chân của port 2, các chân này được sử dụng như là các ngõ vào Khi thực hiện chức năng port nhập, các chân port 2 được kéo xuống mức thấp do tác động bên ngoài sẽ cấp dòng do có các

điện trở kéo lên bên trong Port 2 tạo ra byte cao của bus địa chỉ trong thòi gian tìm nạp lệnh từ bộ nhớchương trình ngoài và trong thời gian truy xuất

bộ nhó' dữ liệu ngoài sử dụng các địa chỉ 16 bit

> Port 3 :

- Port 3 (P3.0 - P3.7) có số chân từ 10 - 17

- Port 3 là port xuất nhập 8 bit 2 chiều có các điện trở kéo lên bên trong Khi các ĩogic 1 được đặt lên các chân của port 3 các chân này được đưa lê mức cao bởi các điện trở kéo lên bên trong và có thể được sử dụng như là các ngõ vào Khi làm chức năng port nhập, các chân port 3 được kéo xuống mức thấp do tác động bên ngoài cấp dòng do có các điện trở kéo lên bên trong Port 3 còn được sử dụnglàm các chức năng khác của AT89C51

Chức năng của các chân được mô tả qna bảng sau :

> RST : Thiết lập lại ( chân 9) Mức cao trên chân này trong 2 chu kì máy

trong khi bộ dao động đang hoạt động sẽ Reset AT89C51

+5V

Mạch Reset tự động khi khởi động máy

Ớ đây chúng ta thực hiện Reset bằng cách nối chân 9 của 8951 với nguồn 5V

> Chân ALE (Address Latch Enable) / PROG : chân số 3

Là một xung ngõ ra cho phép chốt địa chỉ, cho phép chốt byte thấp của địa chỉ trong thời gian truy xuất bộ nhớ ngoài Chân này cũng được dùng làm ngõ vào

xung lập trình (PROG) trong thời gian lập trình cho Flash.

Khi hoạt động bình thường, xung của ngõ ra ALE luôn luôn có tần số bằng 1/6 tần số của mạchdao động trên chip, có thể được sử dụng cho các mục đích định thời từ bên ngoài và tạo xung Clock Tuy nhiên cần luu ý là một xung ALE

sẽ bị bở qua trong mồi chu kì truy xuất của bộ nhớ dữ liệu ngoài Khi cần hoạt động cho phép chốt byte thấp của địa chỉ sẽ được vô hiệu hoá bằng cách set bit 0 của thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR) có địa chỉ byte là 8EH Khi bit này được set, ALE chỉ tích cực trong thời gian thực hiện lệnh MOVX hoặc MOVC Ngược lại chân này sẽ được đưa lên mức cao Việc set bit không cho phép hoạt động chốt byte thấp của địa chỉ sẽ không có tác dụng nếu bộ điều khiến đang ở chế độ thực thi chương trình ngoài

> Chân PSEN (Program Store Enable):cho phép đọc bộ nhớ chương trình,

chân sổ 29

Khi 8951 thực thi mã từ bộ nhớ chương trình ngoài, PSEN được hoạt động

2 lần trong mỗi chu kỳ máy ngoại trừ hoạt của PSEN được bỏ qua trong mồi bộ

nhớ dữ liệu ngoài

> Chân EA / Vpp (External Access): truy xuất ngoài, chân số 31

EA phải đươc nối với GND cho phép xuất mã tù’ vị trí bộ nhớ chương trình

ngoài bắt đầu tại 0000H đến FFFFH

Chú ý:cho dù thế nào, nếu khoá bit 1 được lập trình, EA sẽ được chốt bên trong

lúc Reset

EA nổi Vcc đế thực hiện chương trình bên trong.

Chân này nhận điện áp cho phép lập trình là 12V (Vpp) trong khi lập trình Flash

> Chân XTAL 1 (Crysral), hân 18)

Ngõ vào mạch khuếch đại đảo của mạch dao động và ngõ vào mạch tạo xung Clock bên trong chip

> Chân XTAL 2(chân 19)

Ngõ ra mạch khuếch đại đảo của mạch dao động

Để tạo dao động cho vi điều khiến AT89C51 hoạt động, chúng em chọn mạch dao động như hình vẽ sau với các giá trị của linh kiện: Cl= C2=3pF Thạch anh dao động có tần số 12MHz

RD CLK R

3

—►c

WR CLK IN

5

«—c

11

* 12

*13

* 14 V| N (+)

*15 N (-)

* 16 AGND

‘17

RE p/2

* 18

DGND

1.2 Cảm biến nhiệt LM 35

LM35 là họ cảm biến nhiệt, mạch tích họp chính xác cao có điện áp đầu ra

tỉ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius Họ cảm biến này không yêu cầu cân chỉnh ngoài vì vốn nó đâ được cân chỉnh, có thể hoạt động đến 150°c tương ứng với nhiệt độ 0° K , LM35 cho ra điện áp ov Cứ tăng 10° c ,điện áp ra tăng lOmV Như vậy với 0° c thì điện áp là 2.73V

Ý nghĩa các chân (TO92):

Chân 1 :V+ Chân 2:Vout Chân 3:GND

z

T092

(Plastic Package

D S08

TO-92 Plastic Package

BOTTOM VIEW

SO-8 Small Outline Molded Package

Một số tỉnh chất cơ bản của LM35:

LM35 có độ biến thiên theo nhiệt độ: lOmV / l°c.

Độ chính xác cao, tính năng cảm biến nhiệt độ rất nhạy, ở nhiệt độ 25°c nó

có sai số không quá 1% Với tầm đo từ 0°c - 128°c, tín hiệu ngõ ra tuyến tính liên tục với những thay đối của tín hiệu ngõ vào

Thông số kỹ thuật:

■ Tiêu tán công suất thấp

■ Dòng làm việc từ 400pA - 5mA

■ Dòng ngược 15mA

■ Dòng thuận 1 OmA

■ Độ chính xác: khi làm việc ở nhiệt độ 25°c với dòng làm việc lmA thì điện

áp ngõ ra từ 2,94V - 3,04V

- Đặc tính điện:

Theo thông số của nhà sản xuất LM35, quan hệ giữa nhiệt độ và điện áp ngõ ra như sau:

Vout= 0,01 xT°K

= 2,73 +0,01T°C

Vậy ứng với tầm hoạt động từ 0°c - 100°c ta có sự biến thiên điện áp ngõ ra là:

ơ 0°c thì điện áp ngõ ra Vout = 2,73 (V)

Ở 5°c thì điện áp ngõ ra Vout = 2,78 (V)

Ở 100°c thì điện áp ngõ ra Vout = 3,73 (V)

Tầm biến thiên điện áp tương ứng với nhiệt độ từ 0°c - 100°c là IV

1 3 Bộ chuyển đổi ADC 0804

ADC0804 là bộ chuyến đối tương tụ1 số thuộc họ ADC0800, chip này có nguồn nuôi +5V và độ phân giải 8bit Ngoài độ phân giải thì thời gian chuyến đổi cũng là tham số quan trọng khi đánh giá bộ ADC Thời gian chuyến đối được định nghĩa là thời gian mà bộ ADC cần đế chuyển một đầu vào tương tự thành một số nhị phân Đối với ADC0804 thời gian chuyển đổi phụ thuộc vào tần số đòng hồ

được cấp tới chân CLK và CLK IN và không bé hơn 1 \ 0ụs

ANY L.PROCESSO R o

™ CLKR^WrrHI—I

Enable Direction

DIR

Operation

H X

B Data to A Bus

A Data to B Bus Isolation

1 DIFF J INPUTS"

10 J_

/7Í77

8-BIT RESOLUTION • OVER ANY DESIRED

T O P VIEW

20] v+ OR V REF

ịU CLK R

ĨU DB 0 (LSB)

Các chân có chức năng như sau:

Đầu vào tích cực mức thấp được sử dụng đẻ kích hoạt ADC0804

> RD (Read) - đọc

Đây là tín hiệu vào, tích cực mức thấp Các bộ ADC chuyển đổi đầu vào tương

tự thành sô nhị phân và giữ nó ở một thanh ghi trong RD được sử dụng đê có dữ liệu đã được chuyến đối tới đầu ra của ADC0804 Khi cs =0 nếu có 1 xung cao

xuống thấp đến chân RD thì dữ liệu ra dạng số 8 bit được đưa tới các chân dữ liệu

DO -D7 Chân RD còn được xem là cho phép đầu ra

> WR (Write) - Ghi

Là chân tích cực mức thấp được dùng đế báo cho ADC0804 bắt đầu chuyển đôi Neu cs = 0 khi WR tạo ra xung cao xuống thấp thì bộ ADC0804 bắt đầu tiến hành chuyển đổi giá trị đầu vào tương tự Vin về số nhị phân 8bit Lượng thời gian cần thiết để chuyển đổi thay đổi phụ thuộc vào tần số đưa đến chân CLK IN và CLK R Khi việc chuyến đối dữ liệu được hoàn tất thì chân INTR ở mức thấp

> CLKIN v à C L K R

CLK IN là chân vào nối tới đòng hồ ngoài khi đồng hồ ngoài sử dụng để tạo thời gian Đe dùng đồng hồ riêng thì các chân CLK IN và CLK R được nối với 1

tụ điện và 1 điện trở như hình vẽ:

> NgắtlNTR

Ngắt ( kết thúc chuyến đổi), đây là chân ra tích cực mức thấp Bình thường chân này ở mức cao và khi việc chuyến đôi hoàn tất thì nó xuống thấp khi đó đặt

cs = 0 và gửi 1 xung cao xuống thấp tới chân RD đế đưa dữ liệu ra

Vin(+) và Ỵin(-)

Là 2 đầu vào tương tự vi sai, Vin = Vin(+) - Vin(-) Vin(-) nối mass, Vin(+) dùng làm đầu vào tương tự và sẽ được chuyển đổi về dạng số

> Vcc

Nguồn +5V, dùng làm điện áp tham chiếu khi đầu vàoVref/2 (chân 9) hở

> Vrcf/2 Chân 9 là điện áp đầu vào dùng làm điện áp tham chiếu

> DO - D7

Là các chân ra dữ liệu (D7 là bit cao nhất MSB, DO là bit thấp nhất LSB) Các chân này được đệm 3 trạng thái và dữ liệu đã được chuyến đối chỉ được truy cập khi chân cs =0 và RD mức thấp

> Chân đất tương tự và chân đất số A GND, D GND

Là những chân đầu vào cấp đất chung cho cả tín hiệu số và tương tự

1.4 Bộ đệm không đảo 74LS245

Là thiết bị cho phép chuyển giao dữ liệu tù’ bus A đến bus B hoặc bus B đến bus A phụ thuộc vào mức ĩogic ngõ vào điều khiển trực tiếp (DIR), ngõ vào

cho phép (G) dùng để không cho phép thiết bị hoạt động để cách li các đường bus

hiệu quả

Đặc điếm:

V Có 20 chân

V 3 trạng thái nõ ra điều khiển trực tiếp đường bus

V Ngõ vào PNP giảm tải DC trên đường bus

s Hiện tượng trễ ở bus ngõ vào nhằm cải thiện mép nhiễu

V Loại truyền thời gian delay port đến port 8ns

S Loại thời gian cho phép/ không cho phép 17 ns

IQH = -15 m A

ENABLE Vcc G BI B2 83 B4 B5 86 B7 B8

Function Table

H = HIGH Level

L = LOW

2 Nguyên K hoat đông :

Dùng cảm biến nhiệt độ kết hợp thời gian đế điều khiến hệ thống tưới nước Mạch hoạt động theo nguyên tắc sau:

- Buổi sáng : 5g- 6g + t>20°c -ỳ tụ' động tưới

- Buổi chiều : 17g-l 8g + t>20°c -ỳ tự động tưới

GIO EQU

BIT P3.0

L JMP

SR:

CT_CHINH

MOV THO,#HIGH(-10000)

MOV TL0,#LOW(-10000)

INC PTRAM_GIAY

MOV R0,PTRAM_GIAY

MOV PTRAM GIAY,#00H

INCGIAY

MOVRO,GIAY

MOVGIAY,# 00H

INCPHUT

MOVRO,PHUT

c

MOVPHUT,#00H

INCGIO

MOVRO,GIO

c

JNE

RO,#24,THOAT MOVGIO,#0 0H

RE

TI

THOAT:

RETI

NHIETDO:

CLRWRITE

JBINTR,$

MOVA, P1

MOVDPTR,#BANGSO

MOVB, #10

DIV

MOV25H, A

MOV26H, B

MOV27H,25H

MOV28H,26H

MOVA, 28H

MOVP2, A

ACALL DELAY

MOVP0,#0FFH

MOVA, 27H

MOVP2, A

ACALL DELAY

MOVP0,#0FFH

RET

3 Lun đồ giái thuât

BẮT ĐẦU

KHỞI TẠO TMOD

KHỞI TẠO IE

— Nhiệt độ:Nhập dữ liệu từ ADC giải

mã hiến thị nhiệt độ

— Hiển thị: Giải mã và hiển thị đồng hồ

— Tăng giá trị Led: Tăng giờ, phút, giây

— Điều khiển :Kiểm tra nhiệt độ và thời gian đế điều khiến động cơ

BUỘC NGẮT TO

4 Chương trình

$M0D51

MAIN:

CLR cs

CLR READ MOV IE,#82H MOV GIAY,#00H MOV PHUT, #0OH MOV GIO,#0 OH MOV PTRAM_GIAY,#00H CLR P3.7

MOV RI,#10 MOV TMOD,# 01H SETB TF0

SETB TRO CT_CHINH:

ACALL SOSANH1

TACHSO:

MOV B,#10 DIV AB

Hệ thống tưới nước tự động GVHD: Thâỳ Trần Nguyên Bảo Trân

MOV 4 0H,A

MOV 41H, B

RET

DISPLAY:

ACALL GAN1

ACALL LED1

ACALL LED2

ACALL LED3

ACALL LED4

ACALL LED5

ACALL LED6

RET

GAN1 :

MOV DPTR,#BANGSO

MOV 3 6 H,41H

RET

LED1:

SETB PO.0

MOV A, 34H

MOV P2, A

ACALL DELAY

MOV PO,# 0FFH

RET

LED2 :

SETB P0.0

SETB P0.7

MOV A, 35H

Hệ thống tưới nước tự động GVHD: Thâỳ Trần Nguyên Bảo Trân

ACALL DELAY

MOV PO,# 0FFH

RET

LED3 :

SETB P0.0

SETB P0.7

MOV A, 36H

MOV P2, A

ACALL DELAY

MOV P0,# 0FFH

RET

LED4 :

SETB P0.0

SETB P0.7

MOV A, 37H

MOV P2, A

ACALL DELAY

MOV P0,# 0FFH

RET

LED5 :

SETB P0.0

SETB P0.7

MOV A, 38H

MOV P2, A

ACALL DELAY

MOV P0,# 0FFH

RET

LED6 :

SETB P0.0

MOV A, 39H

JNB P3.5,A_GIO

JNB P3.4,THOAT2

P3.6,ADJ_PHUT

PHUT1

MOV B, #30

INC

RET

A GIO:

ADJ GIO:

6,ADJ GIO ADJ GIOI :

MOV B, #50

INC R7

MOV A, R7

DIV AB

MOV A, B

cJNE A,

INC GIO

MOV A, GIO

cJNE A, #24, ADJ GI02

MOV GIO,

ADJ GI02 :

MOVA, GIAY

c

JNEA, #00,THOAT3

MOVA, P1

c

JNEA, #20,$ + 3

JCTHOAT3

SETBP3.7

RET

SOSANH1:

MOVA, GIO

c

JNEA, #06,THOAT3

MOV PO,# 0FFH

MOV PO,# 0FFH RET

NN1:

DJNZ RI,TAT_LED1

RET NN2 :

DJNZ RI,TAT_LED1

RET NN3 :

DJNZ RI,TAT_LED1

RET CHINH_GIAY:

JB P3.4,THOAT1 A_GIAY:

ADJ_GIAY:

MOV R7 , # 0

ADJ_GIAY1:

MOV B, #30

MOV A, R7

MOV A, B cJNE A,#0,ADJ_GIAY2

ADJ_GIAY2:

RET THOAT1:

RET A_PHUT:

ADJ_PHUT:

MOV R7 , # 0

ADJ PHUT2:

RET TH0AT2:

RET SOSANH:

cJNE A,#05,THOAT3

c

JNEA,#00,THOAT3

MOVA, GIAY

CJNEA, #00,THOAT3

CLRP3.7

RET

THOAT3:

RET

DELAY_NUT

AGAIN1:

D

JNZR5, $

RET BANGSO:

DB OCOH,0F9H,0A4H,OBOH,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H RET

DELAY:

PUSH 00H PUSH 01H MOV RI,

#5 LOOP:

DJNZ RO,$

Hệ thống tưới nước tự động GVHD: Thâỳ Trần Nguyên Bảo Trân

5 Sơ đồ mach In