CẢNH BÁO NGƯỠNG ÁNH SÁNG TRÊN LED MATRIX HỆ THỐNG NHÚNG( LẤY CODE PIC+ MÔ PHỎNG PROTEUS + VIDEO THUYẾT MINH LIÊN HỆ ZALO 0327697318)

CẢNH BÁO NGƯỠNG ÁNH SÁNG TRÊN LED MATRIX HỆ THỐNG NHÚNG( LẤY CODE PIC+ MÔ PHỎNG PROTEUS + VIDEO THUYẾT MINH LIÊN HỆ ZALO 0327697318)CẢNH BÁO NGƯỠNG ÁNH SÁNG TRÊN LED MATRIX HỆ THỐNG NHÚNG( LẤY CODE PIC+ MÔ PHỎNG PROTEUS + VIDEO THUYẾT MINH LIÊN HỆ ZALO 0327697318)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐẠO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

 KHOA CƠ KHÍ…



BÀI TIỂU LUẬN

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : THS TĂNG CẨM NHUNG

SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN VĂN SÁNG

MSSV : K1755202114111

LỚP HỌC PHẦN : 53CĐT.02

Thái nguyên – 2021

TIỂU LUẬN CUỐI KỲ MÔN HỌC: HỆ THỐNG NHÚNG BỘ MÔN: TIN HỌC CÔNG NGHIỆP

Sinh viên: Nguyễn Văn Sáng Mã số sinh viên: K175520114111 Lớp: K53CĐT.02 Chuyên ngành: Cơ điện tử

Gi o viên hướng d n: Th.S Tăng Cẩm Nhung

1 Tên tiểu luận: CẢNH BÁO NGƯỠNG ÁNH SÁNG TRÊN LED MATRIX

2 Nội dung:

- Chương I: Tổng quan về đề tài

- Chương II: Khảo s t sơ đồ khối

- Chương III: Thiết kế và lập trình

- Chương IV: Đ nh gi , kết luận và hướng ph t triển trong tương lai

3 C c hình ảnh, chương trình:

- Hình ảnh trên c c phần mềm PicC, Proteous, Visio

- Hình ảnh minh họa trong c c chương

Gi o viên hướng d n

(ký và ghi rõ họ tên)

Sinh viên thực hiện

(ký và ghi rõ họ tên)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KTCN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

MỤC LỤC

MỤC LỤC 3

LỜI NÓI ĐẦU……… 4

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 5

1.1 Tổng quan về hệ thống 5

1.2 Mô tả hoạt động của hệ thống 5

1.3 Yêu cầu đối với hệ thống 6

CHƯƠNG II: KHẢO SÁT SƠ ĐỒ KHỐI 7

2.1 Xây dựng sơ đồ khối cho hệ thống 7

2.2 Phân tích chức năng của từng khối 7

2.3 Chọn linh kiện cho từng khối chức năng 7

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ LẬP TRÌNH 9

3.1 Thiết kế chương trình mô phỏng trên phần mềm Proteus 9

3.2 Chọn linh kiện cần dùng trong hệ thống 9

3.3 Đấu nối và hiệu chỉnh c c linh kiện cho hệ thống 11

3.4 Nạp chương trình vào Pic để chạy mô phỏng 16

CHƯƠNG IV: ĐÁNH GIÁ, KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN TRONG TƯƠNG LAI 18

4.1 Đ nh gi và kết luận 18

4.2 Hướng phát triển trong tương lai………17

Tài liệu tham khảo 20

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay,c c bộ vi điều khiển đang có ứng dụng ngày càng rộng rãi,thâm nhập ngày càng nhiều vào trong c c lĩnh vực của kĩ thuật cũng như đời sống xã hội.Hầu hết

c c thiết bị từ đơn giản như c c thiết bị trong gia đình cho đến c c thiết bị tinh vi như

m y tính hay m y công nghiệp đều có sự xuất hiện của c c bộ vi điều khiển.Động cơ điện

là loại động cơ được sử dụng rất phổ biến trong c c ứng dụng thông thường cũng như c c ứng dụng phức tạp.Để một động cơ làm việc một c ch hiệu quả thì đòi hỏi phải có c ch điều khiển tốt.Xuất ph t từ thực tế đó chúng em đã tập chung nghiên cứu về ứng dụng

của vi điều khiển và c ch điều khiển động cơ điện một chiều thông qua đề tài “ Cảnh báo ngưỡng sáng trên led matrix ”.Với đề tài được giao,chúng em đã vận dụng kiến

thức của mình để tìm hiểu và nghiên cứu lý thuyết.Qua đó em có thể tìm hiểu sâu hơn và tìm hiểu được c ch tiếp cận và giải quyết c c vấn đề của môn học.Đồng thời qua làm tiểu luận cũng hình thành thêm c c kĩ năng làm việc,lập kế hoạch,viết b o c o…Rất có ích cho sau này

Dưới sự hướng d n chỉ bảo nhiệt tình của cô Tăng Cẩm Nhung cùng với sự cố

gắng nỗ lực của c c thành viên trong nhóm chúng em đã hoàn thành xong tiểu luận của mình.Tuy nhiên do tình hình dịch bệnh COVID-19 phức tạp và thời gian về kiến thức còn hạn chế nên không tr nh khỏi thiếu sót khi thực hiện tiểu luận này.Vì vậy chúng em rất mong sẽ nhận được nhiều kiến đ nh gi ,đóng góp của thầy cô gi o để đề tài được hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày 19 tháng 7 năm 2021

Sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Sáng

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Tổng quan về hệ thống

Ngày nay, cùng với sự ph t triển của khoa học kỹ thuật, xã hội ngày càng văn minh, hiện đại Nhu cầu về điều khiển tự động c c thiết bị như đèn đường và đèn ngủ,… trở nên cần thiết để

có thể sử dụng tự động phù hợp với mức s ng trong phòng cũng như ngoài trời mà không cần dùng tới c c thiết bị thủ công

Nhận ra từ nhu cầu thực tế trên, em đã có ý tưởng thiết kế hệ thống cảnh b o ngưỡng s ng trên led matrix Hệ thống hoạt động dựa trên nguyên tắc điều khiển có tín hiệu phản hồi (cường độ s ng sẽ được đo từ cảm biến), nếu cường độ s ng thấp thì bật led màu xanh, cường

độ s ng vừa thì bật led màu cam và cường độ s ng mạnh thì bật led màu đỏ

Hình 1.1 Hệ thống cảnh báo ngưỡng sáng trên led matrix mô phỏng bằng phần mềm proteus

 Hệ thống chia là 03 phần chính:

+ Bộ phận thu nhận cường độ từ bên ngoài môi trường

+ Bộ phận chuyển đổi và xử lý

+ Bộ phận hiển thị

1.2 Mô tả hoạt động của hệ thống

Khi ta cấp nguồn cho hệ thống, cảm biến nh s ng thu thập từ môi trường bên ngoài vào ,tiến hành đo và xuất ra tín hiệu điện p tương đương với nguồn nh s ng đó Từ đó ta tiến hành đọc nh s ng thu được và hiển thị mức độ s ng tương ứng lên 3 led matrix Nếu

cảm biến nh s ng đọc được ngưỡng nh s ng từ 0 đến 40 là mức nh s ng yếu thì bật led matrix màu xanh Nếu cảm biến nh s ng đọc được ngưỡng nh s ng từ 41 đến 70 là mức ánh sáng vừa thì bật led matrix màu cam Còn lại nếu cảm biến nh s ng đọc được ngưỡng ánh sáng nằm trong khoảng từ 71 đến 100 là mức nh s ng mạnh thì bật led matrix màu đỏ

Qu trình này sẽ được lặp đi lặp lại trong suốt qu trình hoạt động, không cần lập trình lại, điều này có khiến hệ thống trở nên linh hoạt và phù hợp với nhiều nơi

1.3 Yêu cầu đối với hệ thống

Để ứng dụng hiệu quả trong thực tế, hệ thống cần đảm bảo những yêu cầu:

- X c định chính x c mức cường độ s ng

- Hoạt động bền bỉ, ổn định, hạn chế nhiễu và ảnh hưởng của môi trường xung quanh

- Thời gian qu t lấy m u phải hợp lý để có thể liên tục x c định nhiệt độ và đưa ra phương n điều chỉnh phù hợp

- Có thể linh hoạt thay đổi để phù hợp với từng điều kiện thực tế

- Thuật to n phải tối ưu, hạn chế lỗi trong qu trình hoạt động Hệ thống sử dụng cảm biến LDR bởi vì:

- Gi thành rẻ

- Nhiều kích cỡ và hình dạng LDR thực tế có sẵn trong nhiều kích cỡ và kiểu gói, kích thước phổ biến nhất có đường kính mặt khoảng 10 mm

- Năng lượng và điện p hoạt động của nó rất nhỏ

 Với những yêu cầu đặt ra như trên, nhóm chúng em lựa chọn vi điều khiển PIC 16F877A

Bởi vì:

- Vi điều khiển PIC 16F8777A có chân đọc Analog rất phù hợp để thu nhận tín hiệu từ cảm biến LDR

- Tốc độ xử lý cao

- Hoạt động ổn định

- Phổ biến, dễ lập trình

- Tính khả dụng và gi thành rẻ

CHƯƠNG II: KHẢO SÁT SƠ ĐỒ KHỐI

2.1 Xây dựng sơ đồ khối cho hệ thống

Hình 2.1 Sơ đồ khối của hệ thống

 Từ nguyên lý hoạt động đã nêu trên, chúng ta dễ dàng x c 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

2.2 Phân tích chức năng của từng khối

- Khối cảm biến: có chức năng thu nhận cường độ của môi trường bên ngoài, gửi về pic dưới dạng Analog

- Khối xử lý tín hiệu: tín hiệu dạng Analog trả về từ cảm biến được xử lý, chuyển đổi sang dạng tín hiệu số

- Khối hiển thị: hiển thị kết quả ra led matrix

- Khi hoạt động thực tế, c c 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 sai

2.3 Chọn linh kiện cho từng khối chức năng

- Khối nguồn: Sử dụng nguồn DC 5V

- Khối cảm biến: Sử dụng 01 cảm biến LDR

- Khối xử lý, khối giải mã, so s nh: Sử dụng 01 vi điều khiển PIC 16F877A

- Khối hiển thị: sử dụng 3 led matrix 8*8 xanh, cam và đỏ

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ LẬP TRÌNH

3.1 Thiết kế chương trình mô phỏng trên phần mềm Proteus

Do điều kiện thực tế không cho ph p nhóm em làm mạch thật, cho nên nhóm em đã sử dụng phần mềm Proteus để vẽ mạch và mô phỏng hệ thống Đây là công cụ hữu ích cho c c bạn sinh viên có thể tiếp cận, làm quen với c c vi xử lý, vi điều khiển, trước khi làm sản phẩm thật

Hình 3.1 Giao diện phần mềm vẽ mạch Proteus 8.12

 Quá trình thực hiện vẽ mạch mô phỏng trên phần mềm Proteus trải qua 04

bước

 Bước 1: Lấy linh kiện

 Bước 2: Đấu nối c c linh kiện, thành phần với nhau

 Bước 3: Hiệu chỉnh, bố trí lại mạch

 Bước 4: Nạp chương trình vào cho VĐK và chạy mô phỏng

3.2 Chọn linh kiện cần dùng trong hệ thống

Hình 3.2 Giao diện Pick devices trong Proteus

Hình 3.3 Danh sách các linh kiện đã chọn

 Danh s ch linh kiện sử dụng trong hệ thống:

 Tụ điện (Cap-Pol/Cap)

 Thạch anh (Crystal)

 Led matrix 8*8 xanh, cam, đỏ

 Cảm biến LDR

 Biến trở (Minres/Res)

 Vi điều khiển (PIC 16F877A)

 Biến trở (Pot-Hg)

3.3 Đấu nối và hiệu chỉnh các linh kiện cho hệ thống

Hình 3.4 Hệ thống sau khi đấu nối và bố trí lại mạch

Khi đấu nối trong phần mềm Proteus, chúng ta có thể đặt tên cho đầu dây để mạch đƣợc gọn gàng hơn Bố trí c c phần tử trong phần mềm sao cho hợp lý, đẹp mắt nhất có thể

 Lập trình cho hệ thống bằng phần mềm CCS

Hình 3.5 Giao diện phần mềm CCS

Dùng phần mềm CCS để lập trình và biên dịch chương trình cho vi điều khiển Pic 16F877A

 C c bước để viết hoàn chỉnh một chương trình cho vi điều khiển Pic

 Bước 1: Tạo 1 Project sử dụng Pic Wizard

 Bước 2: Viết chương trình

 Bước 3: Kiểm tra lỗi, biên dịch (Compile) để tạo file hex

 Dưới đây là c c bước để viết cũng như tạo một chương trình hoàn chỉnh cho Pic bằng việc sử dụng phần mềm CCS

Hình 3.6 Tạo Project Wizard

Hình 3.7 Chọn vi điều khiển, tốc độ nguồn dao dộng

Hình 3.8 Giao diện CCS sau khi tạo project và khai báo vi điều khiển

Hình 3.9 Lập trình phần khai báo và khởi tạo các chân

Hình 3.10 Lập trình cho tín hiệu anlog

Hình 3.11 Lập trình cho chương trình chính

Hình 3.12 Lập trình cho chương trình con với 3 mức cường độ sáng

3.4 Nạp chương trình vào Pic để chạy mô phỏng

Chọn file hex đã tạo từ trước, Vi điều khiển Pic 16F877A chỉ nhận file hex

Hình 3.14 Hệ thống khi hoàn thiện và chạy mô phỏng

( chữ Y thể hiện mức sáng yếu)

CHƯƠNG IV: ĐÁNH GIÁ, KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT

TRIỂN TRONG TƯƠNG LAI

4.1 Đánh giá và kết luận

Sau thời gian nỗ lực không ngừng trong học tập cũng như sự nhiệt tình chỉ bảo của cô

Tăng Cẩm Nhung cũng như c c thầy, cô trong bộ môn, nhóm chúng em đã hoàn thành được

đề tài: “THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẢNH BÁO NGƯỠNG SÁNG TRÊN LED MATRIX ”, trong quá trình thực hiện đề tài chúng em đã đúc kết được nhiều kinh nghiệm quý b u cho bản thân để phục vụ cho chúng em trong qu trình học tập sau này

 Đề tài của chúng em có những ưu nhược điểm sau.:

- Ưu điểm

+ Có thể p dụng mạch này vào thực tế một c ch dễ dàng và thay đổi được c c ngưỡng nhiệt

độ sao cho phù hợp với từng nhu cầu và điều kiện cụ thể

+ Hệ thống hoạt động ổn định, ít bị ảnh hưởng bởi c c yếu tổ bên ngoài

+ Việc thiết kế mạch đơn giản và tốn ít chi phí

- Nhược điểm

+ Thuật to n chưa tối ưu

+ Cảm biến LDR chưa chính x c với thời gian phản hồi khoảng hàng chục hoặc hàng trăm mili giây

Với những kết quả đạt được như trên, hệ thống rất hữu ích khi ứng dụng trong nghiên cứu l n sử dụng thực tế

4.2 Hướng phát triển trong tương lai

Ngày nay với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, việc tích hợp sẵn c c hệ thống đo và ổn định nhiệt độ vào c c căn nhà ngày càng tăng Để đ p ứng nhu cầu đó, nhóm bọn em sẽ tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện hệ thống hơn nữa

Đầu tiên, em sẽ tìm c ch tối ưu hóa thuật to n để chương trình hoạt động ổn định hơn nữa,

không gặp phải những lỗi vặt

Thứ hai, em sẽ tìm hiểu những dòng cảm biến nhiệt độ kh c để thay thế cho cảm biến LDR

Thứ ba, hệ thống sẽ đƣợc tích hợp c c modun điều khiển từ xa (Wifi hoặc bluetooth, ) để có

thể chủ động điều khiển hệ thống từ xa, tích hợp c c modun này sẽ đem lại cảm gi c rất tốt khi sử dụng

Tài liệu tham khảo

[1] Giáo trình Hệ thống nhúng-Khoa Cơ Khí- Trường Đại học Kĩ thuật Công Nghiệp – Đại học Th i Nguyên

[2] Hệ thống nhúng – Wikipedia

[3] Gi o trình lập trình C – Codegym.vn

[4] Datasheet Pic 16F877A/ LDR