Thiết kế và thi công mô hình

- Cảm biến: cảm biến nhiệt độ được sử dụng là loại LM35DZ được cố định lên sàn bằng keo silicon, và được đảm bảo chống nhiễu khi biến áp,motor quạt và thông gió hoạt động.. THIẾT KẾ GIAO

A THIẾT KẾ & THI CÔNG MÔ HÌNH

Mục đích : Để điều khiển và giám sát thiết bị điện

I Thiết kế:

- Đèn Huỳnh Quang 1&2 : là loại đèn nhỏ dài khoảng 35cm Có màu trắng, ánh sáng phát ra

là màu trắng Điện áp 220VAC,công suất 9W

- Đèn kiểu: là loại bóng đèn tròn sợi tóc nhỏ (thường gọi là bóng đèn Cà Na) Điện áp 240VAC, công suất 10W

- Quạt: là loại quạt gần giống như quạt máy tính nhưng dung nguồn xoay chiều điện áp 220VAC-240VAC, tần số 50-60Hz, 0.1A

- Cảm biến: cảm biến nhiệt độ được sử dụng là loại LM35DZ được cố định lên sàn bằng keo silicon, và được đảm bảo chống nhiễu khi biến áp,motor quạt và thông gió hoạt động

- Quạt thông gió: là motor loại nhỏ, có 2 cấp độ hoạt động Điện áp 220VAC,công suất 25W

- Bình nước nóng lạnh: trong mô hình Bình nóng lạnh được thể hiện bằng bóng đèn loại nhỏ công suất 10W/240VAC

- Đèn hành lang: là loại đèn 7 màu, dùng điện áp 1 chiều 12VDC,10mA

- Mạch điều khiển: được gán dưới mô hình là nơi nhận lệnh từ máy tính và xuất ra tín hiệu điều khiển các thiết bị điện

II.Thi công :

Hình mặt trên và dưới của mô hình

B THIẾT KẾ GIAO DIỆN PHẦN MỀM:

I.Giao Diện

Các Group điều khiển thiết bị:

 Group điều khiển đèn Huỳnh Quang 1:

Có các nút nhấn cho phép chúng ta tắt mở thiết bị Ngoài ra còn có nhãn trạng thái cho phép

ta biết được thiết bị đang ở trạng thái tắt hay mở

 Group Điều Khiển: cho phép chúng ta tắt và mở tất cả các thiết bị điện

 Tương tự ta có các Group điều khiển khác như: đèn Huỳnh Quang 2, đèn Kiểu, đèn Hành Lang, Bình Nước Nóng Lạnh, Quạt, Thông Gió

 Group Thông Gió được điều khiển thông qua cảm biến nhiệt độ và tác động của người

sử dụng

Khi được người sử dụng cho phép hoạt động (nút “Mở” được nhấn) thì Quạt Thông Gió

sẽ hoạt động ở cấp độ 1, khi nhiệt độ trong phòng quá 35 độ C thì Quạt Thông Gió sẽ chạy ở cấp độ 2 Hay ngắt hoạt động (nhấn nút “Tắt”) khi không muốn sử dụng

Group Nhiệt Độ:

Có nhiệm vụ hiển thị giá trị nhiệt độ với thời gian thực cho phép người điều khiển giám sát được nhiệt độ trong phòng làm việc để có biện pháp xử lí kịp thời khi hệ thống tự động xảy ra sự cố ngoài ý muốn

Ở Group Nhiệt Độ, hình nền sẽ hiển thị màu xanh lá cây là báo hiệu nhiệt độ dưới 35

độ C, từ 35 độ trở lên thì hình nền sẽ hiển thị màu đỏ

Group Kết Nối Cổng COM:

 Khi chưa kết nối (chưa nhấn nút “Mở

COM”) hay nhấn nút “Đóng COM” thì

Group Kết Nối Cổng COM sẽ hiển thị:

 Khi cổng COM được kết nối (đã nhấn

nút “Mở COM”) thì Group Kết Nối

Cổng COM sẽ hiển thị:

 Lỗi khi không kết nối được cổng COM:

Lỗi này xảy ra khi cổng COM đã được sử dụng

bởi một chương trình (hay phần mềm) nào đó

Chúng ta chỉ cần đóng chương trình đó lại và

nhấn nút “Mở COM” là có thể mở được cổng

COM và sử dụng chương trình

Group Hướng Dẫn:

 Nút Giúp Đỡ hướng dẫn cách sử dụng chương trình

 Nút Thông Tin cho biết thông tin về chương trình mà mình sử dụng

Ngoài ra còn một số biểu hiện lỗi sau:

 Ở nhãn trạng thái không hiển thị được trạng thái của thiết bị

Lí do của lỗi này là quên gắn thiết bị vào modun điều khiển Hay

chưa gắn cổng kết nối vào cổng COM của máy tính

II.GIẢI THUẬT CHƯƠNG TRÌNH

 PHƯƠNG THỨC KẾT NỐI :

(1) PC gữi đến PIC byte có giá trị là “17” để yêu cầu mở cổng COM và kết nối với PIC (kiểm tra trạng thái các thiết bị )

(2) PIC gửi chuỗi dữ liệu của nó đến PC với các chuỗi sau : A, B, C, D, E, F, G Tuỳ vào từng trạng thái cụ thể mà là chuỗi A1 hay A0, B1 hay B0, …G1 hay G0

PC nhận chuỗi này và hiển thị ra màn hình theo đúng các chuỗi mà PIC gữi lên

 PHƯƠNG THỨC TRUYỀN DỮ LIỆU :

(1) PC gữi đến PIC byte mã có giá trị là “1” Khi PIC nhận được mã này thì sẽ tìm đến mã tương ứng có sẵn trong chương trình để xử lí và sau khi PIC thực thi xong lệnh đưa xuống thì nó sẽ trả lại chuỗi dữ liệu A1 cho PC PC sẽ nhận và xử lí chuỗi dữ liệu này, cuối cùng xuất ra màn hình thông báo cho người sử dụng biết được trạng thái của thiết

bị

(2) Tương tự với các mã khác cũng truyền và nhận dữ liệu như mã “1”

 PHƯƠNG THỨC TRUYỀN DỮ LIỆU NHIỆT ĐỘ:

PIC sẽ gửi thông số nhiệt độ liên tục lên PC từ khi nhấn nút “Mở COM” PIC sẽ so sánh giá trị nhiệt độ đo được với giá trị nhiệt độ đặt trước, nếu vượt quá ngưỡng thì PIC sẽ xuất

mức cao ở chân B6 chuyển chế độ hoạt động của Quạt Thông Gió lên cấp độ 2 và PC sẽ xuất

ra màn hình hiển thị báo cho người sử dụng biết (ở ô Nhiệt Độ hình nền sẽ chuyển từ màu Xanh sang màu Đỏ)

C.THIẾT KẾ MẠCH:

I.Khối đo nhiệt độ :

LM35DZ là IC cảm biến nhiệt độ có độ biến thiên theo nhiệt độ

10 mV / oC

 Điện áp nguồn -0.6 V đến 35 V

 Tầm đo từ 0 -100 oC

 Dòng làm việc 0.4 mA đến 5 mA

 Áp ra -1 V đến +6 V

- Bộ ADC 10 Bit của Vi điều khiển sẽ so sánh điện áp đó với Vref = 5 V và sẽ cho ra tương

ứng mỗi

1024

5

= 4.88 mV = 1 đơn vị ADC Suy ra 10mV/ oC =2 đơn vị ADC Vậy nhiệt độ

tăng lên 1 oC thì ADC cho ra giá trị tăng lên = 2 đơn vị

- Với tầm đo 0 - 100 oC giá trị ADC sẽ biến thiên 0 – 200 đơn vị trong thang đo 0- 1024 của ADC 10 bit

II.Khối giao tiếp RS232 :

Khi ghép cổng COM máy tính với vi điều khiển hay mạch TTL cần phải có mạch chuyển mức TTL sang 232 và ngược lại Các vi mạch thường dùng là MC1488, MC1489, MAX232, DS275…Loại MAX232 là thông dụng hơn cả vì chỉ cần nguồn 5v, các nguồn +10VAC và –10VAC do mạch giao động 16Khz bên trong cung cấp

Nguoàn 5V

1 2

C4 1uF

Công COM

0

PIC_16F877A

25 26

U1 MAX232

1

3

4

5

16

15

2

12

9 11

10

13

8 14

7 C1+

C1-C2+

C2-VCC

GND

R1OUT

R2OUT T1IN

T2IN

R1IN

R2IN T1OUT

T2OUT

P1

5 9 4 8 3 7 2 6 1

C1 10uF

0

C3 10uF

RX-PC TX-PC

TX-PIC TxD_PIC

C2 10uF

III Khối nguồn:

III.1 Khối nguồn 32V :

0

Bien Ap

F1 FUSE

D1

C2 1u

0

J1

220VAC

1 2

32V

D2

-12V +12V

0

R10 2.2k

D5 LED

0

C1 2200u

Các diode D1, D2, D3, D4 có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp xoay chiều sang một chiều Điện áp ra sau khi đi qua cầu diode được tính gần đúng theo công thức tính điện áp ngưỡng đặt lên cầu diode:V out V IM  2V IM  2*2432V

Các tụ C1,C2 làm nhiệm vụ lọc phẳng điện áp ngõ ra R10 hạn dòng cho led D5

III.2 Khối nguồn 5-12V :

0

0

C5 330u

+5V

0

32V

C7 104

0

C8 104

0

1

3 VIN

D VOUT

0

1

3 VIN

D VOUT

C3 33Ou

Nguồn 32V cung cấp cho 2 IC ổn áp LM7805 và LM7812 , tạo ra nguồn nuôi 5V cho

vi điều khiển và 12V dùng cho đèn Hành Lang

Tụ C3,C5 dùng để bù áp Tụ C7, C8 để khử nhiễu

IV Khối thiết bị:

R 330

D3 4007

220VAC

D3 4007

THIET BI DIEN

1 2

0

ISO2

817

0

N

R 330 L

0

PIN_B6

ISO2

817

32V

PIN THIET BI DIEN

PIN_B0: DEN KIEU

PIN_B1: QUAT

PIN_B2: DEN HUYNH QUANG 1

PIN_B3: BINH NUOC NONG LANH

PIN_B4: DEN HANH LANG

PIN_B5: DEN HUYNH QUANG 2

0

CAP 1

0

ISO2

817

N

MOTOR AC

D2 4007

220VAC

0

R 330

L

CAP 2

Các PIN_B0, B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7 là các chân của vi xử lí ( Port B ) Khi các chân của Port B có tín hiệu thì sẽ kích các Opto hoạt động làm cuộn dây có điện dẫn đến các

V Khối điều khiển:

RxD_PIC

R1 4.7k

MAX232

11

12

PIN_B0

0

PIN_2 LM35DZ

PVN1

PIC16F877A

2 3 4 5 6 7

33 34 35 36 37 38 39 40 15

16 17 18 23 24 25 26

19 20 21 22 27 28 29 30 13

14

32 11 31

12

1

8 9 10

RA0/AN0 RA1/AN1 RA2/AN2/VREF-/CVREF RA3/AN3/VREF+

RA4/T0CKI/C1OUT RA5/AN4/SS*/C2OUT

RB0/INT RB1 RB2 RB3/PGM RB4 RB5 RB6/PGC RB7/PGD RC0/T1OSO/T1CKI

RC1/T1OSI/CCP2 RC2/CCP1 RC3/SCK/SCL RC4/SDI/SDA RC5/SDO RC6/TX/CK RC7/RX/DT

RD0/PSP0 RD1/PSP1 RD2/PSP2 RD3/PSP3 RD4/PSP4 RD5/PSP5 RD6/PSP6 RD7/PSP7 OSC1/CLKIN

OSC2/CLKOUT

VDD VDD VSS

VSS

MCLR*/VPP

RE0/RD*/AN5 RE1/WR*/AN6 RE2/CS*/AN7

PIN_B5

0

PIN_B6 PIN_B4

C2 33pF

PIN_B3

PIN_B7

C1 33pF

+5V

0

PIN_B2 +5V

PIN_B1

Y 1 12Mhz

SW1

RESET

TxD_PIC

+5V

- Trong mạch dùng thạch anh 12MHz tạo xung dao động Tuy nhiên các xung dao động do thạch anh tạo ra cũng không thực sự ổn định một cách tuyệt đối, và cách khắc phục là gắn thêm các tụ lọc vào thạch anh Theo datasheet PIC16F87xA do Microchip cung cấp ra Trang 145, hình 4.1 hướng dẫn cách gắn các tụ C1, C2 vào thạch anh, và trang 146, bảng 14-2 hướng dẫn cách chọn giá trị cho tụ

 Cách chọn tụ lọc cho thạch anh:

 Cách gắn tụ

Với thạch anh 12 MHz (nằm trong khoảng 8-20MHz) nên tụ C1 và C2 sẽ có giá trị 15pF- 33pF Do chất lượng thạch anh tại thị trường Việt Nam không thực sự tốt, cho nên để tăng sự ổn định, ta sẽ dùng tụ 33 pF

- Nguồn cung cấp cho PIC: chúng ta phải cung cấp đủ nguồn cho PIC hoạt động với 2 chân nguồn VDD (pin 11,32) và 2 chân mass VSS (pin 12,31)

- Mạch reset cho vi điều khiển sử dụng chế độ reset từ chân MCLR của vi điều khiển (chân số 1) Ta đã biết vi điều khiển sẽ được reset khi chân MCLR chuyển từ mức logic 1 xuống mức logic 0 và ta sử dụng một công tắc cơ khí để thực hiện viêc chuyển đổi đó, như vậy ta mới có thể tác động cho vi điều khiển reset bằng tay Bình thường công tắc hở, chân MCLR của vi điều khiển mang mức logic 1 (vì được nối với nguồn qua điện trở hạn dòng R1) Điện trở R1 phải có giá trị nhỏ hơn 40K để bảo đảm điện áp cung cấp cho vi điều khiển (ở trong mạch R1 được chọn bằng 4,7k) Khi ấn công tắc, chân MCLR được nối với GND nên mang mức logic 0, khi đó vi điều khiển sẽ được reset

Sơ đồ khối :

Sơ đồ nguyên lý :

C 3

2

GN

C 1

2 4 6

3 3 3 3

1 1 2 2

1 2 2 2

1 1

8 1

G R5

D L

C 1

F FS

C 1

1 4 5 3

6

1 9

1 8

2

GN

C 3

C 1

C 1

Sơ đồ mạch in :

LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH :

`