VI XỬ LÝ VÀ VI ĐIỀU KHIỂN TRONG ĐO LƯỜNG TỰ ĐỘNG

MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI....................................................................... 1 1.1.ĐẶT VẤN ĐỀ ...................................................................................................... 1 1.2.GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ ....................................................................................... 2 CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ LINH KIỆN ...................................................... 3 2.1. GIỚI THIỆU ARDUINO ................................................................................... 3 2.1.1. Arduino là gì? ........................................................................................... 3 2.1.2. Cấu tạo của Arduino ................................................................................ 3 2.1.3. Thông số cơ bản của Arduino Uno R3 ................................................... 4 2.1.4. Các loại Board Arduino phổ biến ........................................................... 4 2.1.5. Ứng dụng Arduino ................................................................................... 6 2.2. PHẦN MỀM LẬP TRÌNH ARDUINO IDE .................................................... 6 2.2.1. Giao diện phần mềm IDE ........................................................................ 8 2.2.2. Cấu trúc một chương trình trong phần mềm IDE .............................. 10 2.3. GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO NANO .............................................................. 13 2.4. GIỚI THIỆU VỀ LCD I2C ............................................................................... 19 2.4.1. Giới thiệu LCD 16x2 ............................................................................... 19 2.4.2. Thông số kỹ thuật LCD 16x2 ................................................................. 19 2.4.3. Module LCD I2C .................................................................................... 21 2.5. GIỚI THIỆU IC THỜI GIAN THỰC DS1307 ................................................ 23 2.6. GIAO TIẾP ARDUINO VỚI IC THỜI GIAN THỰC DS1307 ...................... 25 2.7. GIAO TIẾP ARDUINO VỚI CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM DHT11 ..... 25 CHƯƠNG 3. THI CÔNG VÀ THIẾT KẾ MẠCH ............................................. 27 3.1. QUÁ TRÌNH ĐO NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM, ĐỌC GIÁ TRỊ THỜI GIAN ......... 27 3.2. SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MẠCH ............................................................................. 27 Trang3.3. LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN ................................................................................ 28 3.4. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ (MÔ PHỎNG TRÊN PROTEUS) ............................... 28 3.5. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TRÊN PROTEUS .................................................... 29 3.6. KẾT QUẢ TRÊN MẠCH THỰC TẾ ............................................................... 29 CHƯƠNG 4. ĐIỀU KHIỂN MOTOR, SERVO VÀ LED PHẦN MỀM VISUAL STUDIO .................................................................................................. 30 4.1. YÊU CẦU KIẾN THỨC CẦN NẮM KHI LẬP TRÌNH .............................. 30 4.2. THIẾT BỊ VÀ PHẦN MỀM CẦN THIẾT...................................................... 30 4.3. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT ............................................................................ 30 4.3.1. Led đơn ................................................................................................... 30 4.3.2. Kỹ thuật điều chế độ rộng xung .......................................................... 31 4.3.3. Giới thiệu về động cơ DC ..................................................................... 31 4.3.4. Giới thiệu về động cơ bước SERVO ...................................................... 32 4.4. THIẾT KẾ VÀ LẬP TRÌNH GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN LED – MOTOR ... 34 4.4.1. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển LED – MOTOR – SERVO ............. 34 4.4.2. Giao diện điều khiển LED – MOTOR – SERVO bằng C# ................... 35 4.5. KẾT QUẢ .......................................................................................................... 35 CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN ...................................................................................... 35 PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢM PHIẾU ĐÁNH GIÁ TIỂU LUẬNDANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. Thế kỷ XXI – Thời đại của khoa học công nghệ ............................................... 1 Hình 2. Cấu tạo của Arduino Uno ............................................................................... 3 Hình 3. Minh họa giao diện lập trình Arduino IDE ...................................................... 8 Hình 4. Minh họa vùng Toolbar trên giao diện Arduino IDE ....................................... 8 Hình 5. Minh họa chọn board Arduino và cổng COM giao tiếp phù hợp .................... 9 Hình 6. Minh họa vùng viết chương trình................................................................... 10 Hình 7. Tổng quan quá trình xử lý chương trình Arduino .......................................... 10 Hình 8. Arduino Nano ................................................................................................ 14 Hình 9. Sơ đồ chân Arduino Nano ............................................................................. 15 Hình 10. ICSP............................................................................................................ 16 Hình 11. Màn hình LCD 16x2 .................................................................................... 19 Hình 12. Module LCD I2C ......................................................................................... 21 Hình 13. Sơ đồ đấu nối giao tiếp IC2 với LCD 16×2. ................................................ 22 Hình 14. Module DS1307 .......................................................................................... 23 Hình 15. Sơ đồ chân DS1307 ..................................................................................... 23 Hình 16. Sơ đồ nguyên lý DS1307 với Arduino .......................................................... 25 Hình 17. Module DHT11 .......................................................................................... 25 Hình 18. Sơ đồ nguyên lý DHT11 với Arduino ........................................................... 26 Hình 19. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TOÀN MẠCH ............................................................ 28 Hình 20. Kết quả mô phỏng trên phần mềm proteus .................................................. 29 Hình 21. Minh họa kết quả thực nghiệm .................................................................... 29 Hình 22. Minh họa phần trăm điều chế xung PWM .................................................... 31 Hình 23. Minh họa cấu tạo động cơ điện một chiều ................................................... 32 Hình 24. Minh họa động cơ bước và sơ đồ nguyên lý bên trong động cơ ................... 32 Hình 25. Phương pháp điều khiển bước đủ. ............................................................... 33 Hình 26. Minh họa mạch điều khiển LED – MOTOR – SERVO ................................. 34 Hình 27. Giao diện điều khiển LED – MOTOR – SERVO .......................................... 35 Hình 28. Kết quả mô phỏng ....................................................................................... 35 TrangDANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. Thông số cơ bản của Arduino Uno R3 ............................................................ 4 Bảng 2. Một số ký hiệu và câu lệnh thường gặp......................................................... 12 Bảng 3. Đặc điểm kỹ thuật Arduino Nano.................................................................. 14 Bảng 4. Chức năng các chân Arduino Nano .............................................................. 15 Bảng 5. Chân ICSP.................................................................................................... 17 Bảng 6. Chức năng của các chân LCD ...................................................................... 20 Bảng 7. Giao tiếp I2C LCD Arduino.......................................................................... 22 Bảng 8. Sơ đồ chân Module thời gian thực DS1307................................................... 23

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA ĐIỆN, ĐIỆN TỬ VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU SỐ PHÁCH:……………… CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ HIỂN THỊ LÊN MÀN HÌNH LCD VÀ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ QUẠT TRONG PHÒNG NGỦ VI XỬ LÝ VÀ VI ĐIỀU KHIỂN TRONG ĐO LƯỜNG TỰ ĐỘNG - DTV3182 DTV3022 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: THS NGUYỄN ĐỨC NHẬT QUANG HUẾ, THÁNG 12 NĂM 2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA ĐIỆN, ĐIỆN TỬ VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU SỐ PHÁCH:……………… CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ HIỂN THỊ LÊN MÀN HÌNH LCD VÀ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ QUẠT TRONG PHÒNG NGỦ VI XỬ LÝ VÀ VI ĐIỀU KHIỂN TRONG ĐO LƯỜNG TỰ ĐỘNG - DTV3022 DTV3182 Giảng viên hướng dẫn : ThS Nguyễn Đức Nhật Quang Sinh viên thực : Hồ Văn Nhật Mã sinh viên : 19T1051013 HUẾ, THÁNG 12 NĂM 2021 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1.ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2.GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ LINH KIỆN 2.1 GIỚI THIỆU ARDUINO 2.1.1 Arduino gì? 2.1.2 Cấu tạo Arduino 2.1.3 Thông số Arduino Uno R3 2.1.4 Các loại Board Arduino phổ biến 2.1.5 Ứng dụng Arduino 2.2 PHẦN MỀM LẬP TRÌNH ARDUINO IDE 2.2.1 Giao diện phần mềm IDE 2.2.2 Cấu trúc chương trình phần mềm IDE 10 2.3 GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO NANO 13 2.4 GIỚI THIỆU VỀ LCD I2C 19 2.4.1 Giới thiệu LCD 16x2 19 2.4.2 Thông số kỹ thuật LCD 16x2 19 2.4.3 Module LCD I2C 21 2.5 GIỚI THIỆU IC THỜI GIAN THỰC DS1307 23 2.6 GIAO TIẾP ARDUINO VỚI IC THỜI GIAN THỰC DS1307 25 2.7 GIAO TIẾP ARDUINO VỚI CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM DHT11 25 CHƯƠNG THI CÔNG VÀ THIẾT KẾ MẠCH 27 3.1 QUÁ TRÌNH ĐO NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM, ĐỌC GIÁ TRỊ THỜI GIAN 27 3.2 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MẠCH 27 3.3 LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN 28 3.4 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ (MÔ PHỎNG TRÊN PROTEUS) 28 3.5 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TRÊN PROTEUS 29 3.6 KẾT QUẢ TRÊN MẠCH THỰC TẾ 29 CHƯƠNG ĐIỀU KHIỂN MOTOR, SERVO VÀ LED PHẦN MỀM VISUAL STUDIO 30 4.1 YÊU CẦU KIẾN THỨC CẦN NẮM KHI LẬP TRÌNH 30 4.2 THIẾT BỊ VÀ PHẦN MỀM CẦN THIẾT 30 4.3 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 30 4.3.1 Led đơn 30 4.3.2 Kỹ thuật điều chế độ rộng xung 31 4.3.3 Giới thiệu động DC 31 4.3.4 Giới thiệu động bước SERVO 32 4.4 THIẾT KẾ VÀ LẬP TRÌNH GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN LED – MOTOR 34 4.4.1 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển LED – MOTOR – SERVO 34 4.4.2 Giao diện điều khiển LED – MOTOR – SERVO C# 35 4.5 KẾT QUẢ 35 CHƯƠNG KẾT LUẬN 35 PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢM PHIẾU ĐÁNH GIÁ TIỂU LUẬN DANH MỤC HÌNH ẢNH Trang Hình Thế kỷ XXI – Thời đại khoa học công nghệ Hình Cấu tạo Arduino Uno Hình Minh họa giao diện lập trình Arduino IDE Hình Minh họa vùng Toolbar giao diện Arduino IDE Hình Minh họa chọn board Arduino cổng COM giao tiếp phù hợp Hình Minh họa vùng viết chương trình 10 Hình Tổng quan trình xử lý chương trình Arduino 10 Hình Arduino Nano 14 Hình Sơ đồ chân Arduino Nano 15 Hình 10 ICSP 16 Hình 11 Màn hình LCD 16x2 19 Hình 12 Module LCD I2C 21 Hình 13 Sơ đồ đấu nối giao tiếp IC2 với LCD 16×2 22 Hình 14 Module DS1307 23 Hình 15 Sơ đồ chân DS1307 23 Hình 16 Sơ đồ nguyên lý DS1307 với Arduino 25 Hình 17 Module DHT11 25 Hình 18 Sơ đồ nguyên lý DHT11 với Arduino 26 Hình 19 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TOÀN MẠCH 28 Hình 20 Kết mơ phần mềm proteus 29 Hình 21 Minh họa kết thực nghiệm 29 Hình 22 Minh họa phần trăm điều chế xung PWM 31 Hình 23 Minh họa cấu tạo động điện chiều 32 Hình 24 Minh họa động bước sơ đồ nguyên lý bên động 32 Hình 25 Phương pháp điều khiển bước đủ 33 Hình 26 Minh họa mạch điều khiển LED – MOTOR – SERVO 34 Hình 27 Giao diện điều khiển LED – MOTOR – SERVO 35 Hình 28 Kết mô 35 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Thông số Arduino Uno R3 Bảng Một số ký hiệu câu lệnh thường gặp 12 Bảng Đặc điểm kỹ thuật Arduino Nano 14 Bảng Chức chân Arduino Nano 15 Bảng Chân ICSP 17 Bảng Chức chân LCD 20 Bảng Giao tiếp I2C LCD Arduino 22 Bảng Sơ đồ chân Module thời gian thực DS1307 23 CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Thế giới XXI – Thời đại khoa học công nghệ, thời đại chip, vi mạch, thiết bị đột phá tương lai Kéo theo phát triển vượt bậc khoa học kỹ thuật cho đời nhiều sản phẩm mang tính đột phá có sức mạnh vượt trội Các sản phẩm ngày hoàn thiện sử dụng rộng rãi đời sống Kể từ thời đại tự động hóa, thiết bị số dần thống trị sống cách mạng khoa học kỹ thuật Hình Thế kỷ XXI – Thời đại khoa học công nghệ Được biết đến board mạch nhỏ gọn, tiện lợi đầy sức mạnh ARDUINO NANO sản phẩm đột phá công nghệ vi mạch điện tử Đặc biệt ứng dụng hệ thống tự động hóa, sản phẩm mã nguồn mở nên ARDUINO dễ dàng tương tác thân thiện với người sử dụng Bất học nó, vận hành cách trơn tru Chúng ta cảm thấy thật thú vị sản phẩm tạo ra, đơn giản hiệu thiết thực Chỉ cần cú click điện thoại dễ dàng điều khiển thiết bị nhà, hay robot tự động, máy đo nhiệt độ cầm tay…Tất khơng khơng thể với Quả điều tuyệt vời! Các nhà nghiên cứu mang đến cho quà, sản phẩm công nghệ giá rẻ đầy sức mạnh thân thiện với người sử dụng Trang Hiện việc đo nhiệt độ, đọc thời gian thực điều khiển thiết bị tự động yêu cầu cần thiết quan trọng Điều tối ưu để hệ thống hoạt động tốt sử dụng vi điều khiển tính tốn xác hoạt động tin cậy, cảm biến nhạy với thay đổi nhiệt độ, độ ẩm Vậy hệ thống gì? Cấu tạo hoạt động nào? Và làm để thiết kế hệ thống tìm hiểu tiểu luận 1.2 GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Để đáp ứng nhu cầu đo nhiệt độ, độ ẩm, hiển thị thời gian thực tự động có nhiều phương pháp để thực hiện, nghiên cứu khảo sát board mạch ARDUINO NANO em nhận thấy rằng: ứng dụng ARDUINO việc đo lường tự động phương pháp tối ưu Em tiến hành thực đề tài “MẠCH ARDUINO ĐO VÀ HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM, THỜI GIAN THỰC LÊN LCD – ĐIỀU KHIỂN MOTOR, SERVO VÀ LED BẰNG PHẦN MỀM VISUAL STUDIO” Với đề tài em thực tìm hiểu vấn đề sau:  Tìm hiểu linh kiện  Tìm hiểu board mạch ARDUINO NANO  Tìm hiểu cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11  Tìm hiểu cảm biến thời gian thực DS1307  Tìm hiểu LED đơn, động điện DC, động SERVO  Tìm hiểu module LCD I2C  Tìm hiểu sơ đồ khối hệ thống nguyên lí hoạt động mạch  Tìm hiểu lưu đồ thuật tốn  Lập trình mơ  Thi công thiết kế hệ thống  Thiết kế mạch nguyên lí  Thiết kế giao diện giao tiếp với PC  Hoàn thiện hệ thống Trang CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ LINH KIỆN 2.1 GIỚI THIỆU ARDUINO 2.1.1 Arduino gì? Arduino bo mạch vi điều khiển nhóm giáo sư sinh viên nước Ý thiết kế đưa vào năm 2005 Mạch Arduino sử dụng để cảm nhận điều khiển nhiều đối tượng khác Nó thực nhiều nhiệm vụ lấy tín hiệu từ cảm biến đến điều khiển đèn, động cơ, nhiều đối tượng khác Ngồi mạch cịn có khả liên kết với nhiều module khác module đọc thẻ từ, ethernet shield, sim900A,… để tăng khả ứng dụng mạch Phần cứng bao gồm board mạch nguồn mở thiết kế tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, ARM, Atmel 32-bit,… Hiện phần cứng Arduino có tất phiên bản, Tuy nhiên phiên thường sử dụng nhiều Arduino Uno Arduino Mega Phần mềm để lập trình cho mạch Arduino phần mềm IDE 2.1.2 Cấu tạo Arduino Hình Cấu tạo Arduino Uno Trang 2.1.3 Thông số Arduino Uno R3 Bảng Thông số Arduino Uno R3 Vi điều khiển Atmega 328 (họ bit) Điện áp hoạt động 5V – DC (cấp qua cổng USB) Tần số hoạt động 16 MHz Dòng tiêu thụ 30mA Điện áp vào khuyên dùng – 12V – DC Điện áp vào giới hạn – 20V – DC Số chân Digital I/O 14 chân (6 chân PWM) Số chân Analog (độ phân giải 10 bit) Dòng tối đa chân I/O 30mA Dòng tối đa (5V) 500mA Dòng tối đa (3.3V) 50mA Bộ nhớ flash 32 KB (Atmega328) với 0.5KB dùng bootloader SRAM 2KB (Atmega328) EEPROM 1KB (Atmega328) 2.1.4 Các loại Board Arduino phổ biến Khơng giống hầu hết board mạch lập trình trước đó, Arduino khơng u cầu phần cứng riêng để lập trình mã lên board mà bạn cần sử dụng cáp USB Đồng thời, phần mềm Arduino IDE sử dụng phiên C ++, giúp việc học chương trình trở nên đơn giản Chúng ta tổng hợp số loại Arduino phổ biến sau:  Arduino Uno: Đây loại board đơn giản nên phù hợp với người bắt đầu tìm hiểu lĩnh vực Dữ liệu số bao gồm 14 chân, đầu vào gồm chân 5V, khả phân giải 1024 mức, tốc độ 16MHz, điện áp từ 7V đến 12V Kích thước Board 5,5x7cm  Arduino Micro: Bao gồm có đến 20 chân, có chân phát PWM Loại có thiết kế nhỏ gọn, kích thước 5x2cm Trang 2.6 GIAO TIẾP ARDUINO VỚI IC THỜI GIAN THỰC DS1307 Hình 16 Sơ đồ nguyên lý DS1307 với Arduino 2.7 GIAO TIẾP ARDUINO VỚI CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM DHT11 Cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT11 đời sau sử dụng thay cho dòng SHT1x nơi khơng cần độ xác cao nhiệt độ độ ẩm Cảm biến sử dụng giao tiếp số theo chuẩn dây Hình 17 Module DHT11 ỨNG DỤNG: - Dùng để đo nhiệt độ , độ ẩm - Các ứng dụng đo nhiệt độ , độ ẩm khác Trang 25 THÔNG SỐ KỸ THUẬT - Nguồn: -> VDC - Dòng sử dụng: 2.5mA max (khi truyền liệu) - Đo tốt độ ẩm 20-80%RH với sai số 5% - Đo tốt nhiệt độ to 50°C sai số ±2°C - Tần số lấy mẫu tối đa 1Hz (1 giây lần) - Kích thước 15mm x 12mm x 5.5mm - chân, khoảng cách chân 0.1mm SƠ ĐỒ KẾT NỐI Hình 18 Sơ đồ nguyên lý DHT11 với Arduino Trang 26 CHƯƠNG THI CƠNG VÀ THIẾT KẾ MẠCH 3.1 Q TRÌNH ĐO NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM, ĐỌC GIÁ TRỊ THỜI GIAN Quy trình đo: 3.2 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MẠCH Nguyển lý hoạt động chung mạch: Khối nguồn có nhiện vụ cấp nguồn 5V chung cho toàn mạch hoạt đông Cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm DHT11 với tín hiệu vào nhiệt độ, độ ẩm, tín hiệu tín hiệu tương tự chuyển cho khối vi điều khiển Arduino Nano Khối vi diều khiển gồm Arduino Nano có nhiệm vụ chuyển tín hiệu tương tự nhận sang tín hiệu số, đọc giá trị thời gian thực Module DS1307 hiển thị LCD Trang 27 3.3 LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN 3.4 SƠ ĐỒ NGUN LÝ (MƠ PHỎNG TRÊN PROTEUS) Hình 19 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TOÀN MẠCH Trang 28 3.5 KẾT QUẢ MƠ PHỎNG TRÊN PROTEUS Hình 20 Kết mơ phần mềm proteus 3.6 KẾT QUẢ TRÊN MẠCH THỰC TẾ Hình 21 Minh họa kết thực nghiệm Trang 29 CHƯƠNG ĐIỀU KHIỂN MOTOR, SERVO VÀ LED BẰNG PHẦN MỀM VISUAL STUDIO 4.1 YÊU CẦU KIẾN THỨC CẦN NẮM KHI LẬP TRÌNH - Kiến thức cấu trúc máy tính PC - Kiến thức cấu trúc vi điều khiển (VĐK) Arduino - Kiến thức cấu trúc LED, động điện DC động SERVO - Lập trình giao diện PC phần mềm Visual studio - Mô hoạt động giao tiếp VĐK PC phần mềm Proteus ISIS Professional 4.2 THIẾT BỊ VÀ PHẦN MỀM CẦN THIẾT - Máy tính laptop - Phần mềm Proteus ISIS Professional - Trình biên dịch Arduino IDE - Trình thiết kế giao tiếp Visual C# - Phân mềm Configure Virtual Serial Port Driver tạo cổng COM ảo giao tiếp với Proteus 4.3 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 4.3.1 Led đơn LED đơn linh kiện phát quang dựa tượng tái hợp lỗ trống/eletron chân bán dẫn Ngõ LED gồm hai chân Anode Cathode có màu sắc hồn tồn khác tùy vào phương pháp chế tạo Bằng cách ghép tổ hợp LED nối tiếp hay song song tạo mạch điện phát màu sắc ý LED phát sáng điện áp đầu Anode cao Cathode với giá trị hoàn toàn xác định tùy theo loại Trang 30 4.3.2 Kỹ thuật điều chế độ rộng xung Kỹ thuật điều chế độ rộng xung(PWM - Pulse Width Modulation) kỹ thuật cho phép điều chỉnh điện áp tải hay nói cách khác phương pháp điều chế dựa thay đổi độ rộng chuỗi xung vuông dẫn đến thay đổi điện áp trung bình Các xung PWM biến đổi có tần số khác độ rộng sườn dương hay sườn âm Đồ thị dạng song ứng với tỷ lệ phần trăm điều chế Cụ thể PWM phương pháp thực theo nguyên tắc đóng ngắt nguồn tải cách có chu kì theo luật điều chỉnh thời gian đóng cắt Hình 22 Minh họa phần trăm điều chế xung PWM Với đặc điểm trên, PWM ứng dụng nhiều điều khiển hoạt động thiết bị Ứng dụng điển hình điều khiển tốc độ động xung áp, điều áp Ở cách điều khiển xung PWM thích hợp hồn tồn thực phối màu LED RGB cách túy ý 4.3.3 Giới thiệu động DC Động điện chiều DC gồm hai phần chính: - Stato (phần đứng yên) với cực từ nam châm vĩnh cửu nam châm điện - Roto (phần chuyển động) với cuộn dây quấn, cổ góp chổi điện Trang 31 Chức chổi than – vành góp để đưa điện áp chiều vào cuộn dây phần ứng đổi chiều dòng điện chiều cuộn dây phần ứng Số lượng chổi than số lượng cực từ (một nửa có cực tính dương nửa có cực tính âm) Hình 23 Minh họa cấu tạo động điện chiều 4.3.4 Giới thiệu động bước SERVO Động bước phân loại gồm động nam châm vĩnh cửu, động từ trở biến thiên động hỗn hợp Động bước có nhiều loại góc quay phân biệt từ 90 độ đến 0.72 độ nhỏ Động nam châm vĩnh cửu có cấu trúc gồm cuộn dây quấn roto, stato nam châm vĩnh cửu Loại có cấu trúc gần giống với động AC đồng Hình 24 Minh họa động bước sơ đồ nguyên lý bên động Động có từ trở biến thiên có cấu trúc roto làm sắt nhẹ, số cực roto số cực stato, cuộn dây quấn hai cực stato đối diện Loại gọi động phản kháng, động phản kháng có góc quay giới hạn từ 1.80 đến 300 chế độ điều khiển bước đủ, Trang 32 moment hãm từ đến 50Ncm, tần số khởi động lớn Khz tần số làm việc lớn điều kiện không tải 20Khz Động bước hỗn hợp: Đây loại động cảm ứng, có góc bước thay đổi khoảng 0.36 độ đến 15 độ chế độ moment đủ, moment hãm từ đến 1000Ncm, tần số khởi động lớn 40Khz Đây loại động sử dụng nhiều kết hợp ưu điểm hai loại động nam châm vĩnh cửu động biến từ trở Phương pháp điều khiển động bước gồm điều khiển ba đối tượng: Góc quay, chiều quay tốc độ quay Điều khiển góc quay: Động bước điều khiển góc quay cách xác, góc quay nhỏ mà động bước quay hiểu bước Có hai phương pháp điều khiển phổ biến: phương pháp điều khiển đủ bước phương pháp điều khiển nửa bước Điều khiển bước đủ phương pháp điều khiển mà số bước tối đa chu kỳ số cặp cực Phương pháp thực cách kích dẫn lúc hai cực đối xứng tạo moment quay chiều Hình 25 Phương pháp điều khiển bước đủ Phương pháp nửa bước phương pháp điều khiển mà số bước tối đa chu kỳ nhỏ số cặp cực Cách thức đơn giản phương pháp kích dẫn cực từ stator Khi số bước quay Trang 33 với số cực stator Ngồi ra, ta kích dẫn hai cực liên tiếp để tạo thành bước nhỏ Như sử dụng mạch điều khiển tự động, ta cần xuất chuỗi xung đưa đến cuộn dây động cơ, với tần số hợp lý động quay với tốc độ hợp lý theo yêu cầu thiết kế Qua ta xác định tốc độ thực động Thông qua việc điều khiển dãy xung đưa đến cuộn dây động ta hồn tồn điều khiển cho động quay góc ý muốn dựng lại vị trí mong muốn Điều khiển chiều quay: Việc cấp chuỗi xung vào cực động bước giúp động quay góc xác định Để đổi chiều quay động ta việc đảo thứ tự bit xung cấp vào cực từ động bước Điều khiển tốc độ quay: Điều khiển tốc độ quay động bước cách tăng giảm thời gian cách lần cấp xung, hay nói cách khác thay đổi tần số cấp xung điện cho cực từ động bước 4.4 THIẾT KẾ VÀ LẬP TRÌNH GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN LED – MOTOR 4.4.1 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển LED – MOTOR – SERVO Hình 26 Minh họa mạch điều khiển LED – MOTOR – SERVO Trang 34 4.4.2 Giao diện điều khiển LED – MOTOR – SERVO C# Hình 27 Giao diện điều khiển LED – MOTOR – SERVO 4.5 KẾT QUẢ Hình 28 Kết mơ Trang 35 CHƯƠNG KẾT LUẬN Ưu điểm: - Phần cứng thiết kế nhỏ gọn lắp ráp theo kiểu module nên dễ dàng thay kiểm tra linh kiển mạch - Phần mềm chạy ổn định,sai lệch nhiệt độ khoảng cho phép - Có ứng dụng thực tế Nhược điểm: - Phần cứng thiết kế chưa đươc đẹp - Sai số mạch cịn lớn Như em trình bày đề tài tiểu luận môn học : “MẠCH ARDUINO ĐO VÀ HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM, THỜI GIAN THỰC LÊN LCD – ĐIỀU KHIỂN MOTOR, SERVO VÀ LED BẰNG PHẦN MỀM VISUAL STUDIO” Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu thực đề tài em hoàn thành Em nỗ lực cố gắng để hoàn thành đề tài giao Trong trình thực em nhận giúp đỡ nhiệt tình bạn bè lớp đặc biệt hướng dẫn nhiệt tình thầy" Nguyễn Đức Nhật Quang" giúp em thực đề tài tiểu luận giao Em xin chân thành cảm ơn Tuy vậy, kiến thức cịn hạn chế, em khơng tránh khỏi gặp sai sót, em mong đóng góp bảo thầy bạn giúp cho đề tài em thêm hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Hồ Văn Nhật Trang 36 PHỤ LỤC THƯ VIỆN LCD I2C Link tải thư viện: https://bom.to/L1LWf7 THƯ VIỆN ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC Link tải thư viện: https://bom.to/I4gU1w THƯ VIỆN CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM Link tải thư viện: https://bom.to/LVe8Nz CODE ARDUINO ĐỌC NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM, THỜI GIAN THỰC Link tải: https://bom.to/svZpOx CODE ARDUINO ĐIỀU KHIỂN LED – MOTOR – SERVO Link tải: https://bom.so/rfAZ2V VIDEO ĐIỀU KHIỂN LED – MOTOR – SERVO BẰNG PHẦN MỀM C# Link tải: https://bom.so/9hNXrg LINK TẢI GIAO DIỆN: https://bom.so/dWNC8y TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt: Ngô Diên Tập, “Đo lường điều khiển máy tính”, NXB Khoa học kỹ thuật, năm 1999 Trần Quang Vinh, “Cấu trúc máy vi tính”, NXB Giáo dục, năm 1996 Trần Quang Vinh, “Nguyên lý phần cứng kỹ thuật ghép nối máy tính”, NXB Giáo dục, năm 2003 Hướng dẫn sử dụng Arduino https://bom.to/4KnvFj Truy cập ngày 18/11/2021 Tiếng Anh Beginning Arduino - Mike McRoberts Arduino cookbook – Michael Margolis TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA ĐIỆN, ĐIỆN TỬ & CNVL CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc PHIẾU ĐÁNH GIÁ TIỂU LUẬN Học kỳ Năm học 2021 – 2022 Cán chấm thi Cán chấm thi Nhận xét: Nhận xét: Điểm đánh giá CBChT1: Điểm đánh giá CBChT2: Bằng số: Bằng số: Bằng chữ: Bằng chữ: Điểm kết luận: Bằng số Bằng chữ: Thừa Thiên Huế, ngày …… tháng …… năm 20… CBChT1 (Ký ghi rõ họ tên) CBChT2 (Ký ghi rõ họ tên) ... khơng có cổng nối USB dùng lập trình Được thiết kế chip nhỏ điều khiển Kết nối qua COM ảo kết nối với chuột bàn phím  Arduino LilyPad: Board mạch Lily Pad Arduino công nghệ dệt điện tử đeo được... chọn ghi (Register select) Nối chân RS với logic “0” (GND) logic “1” (VCC) để chọn ghi  Logic “0”: bus DB0-DB7 nối với ghi lệnh IR LCD (ở chế độ “ghi” - write) nối với đếm địa RS LCD (ở chế độ... read)  Logic “1”: bus DB0-DB7 nối với ghi liệu DR bên LCD Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write) Nối chân R/W với R/W logic “0” để LCD hoạt động chế độ ghi, nối với logic “1” để LCD chế độ đọc