BÁO CÁO MÔN HỌC VI ĐIỀU KHIỂN: ĐỀ TÀI THIẾT KẾ BỘ PHUN SƯƠNG SỬ DỤNG IC DS18b20 HIỂN THỊ THÔNG TIN LÊN LCD

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 SVTH: GVHD: BÙI THẾ NAM NGUYỄN HỒNG LONG NGUYỄN DUY MẠNH Th.S NGƠ KIM LONG ĐỒNG NAI, 2021 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Phạm vi nghiên cứu 1.4 Kết đạt CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Sơ đồ khối hệ thống 2.2 Nguyên lí hoạt động 2.3 lý chọn thiết bị .4 2.4 Phần cứng 2.4.1 Vi xử lí : STM32F407 2.4.2 Cảm biến nhiệt độ DS18B20 2.4.3 Module relay 2.4.4 LCD 16x2 xanh dương chữ trắng 5v 2.4.5 Nút nhấn 10 2.4.6 Động 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 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 thuật toán 27 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 28 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài Ngày nay, với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật, đặc biệt thành công của cách mạng kĩ thuật 4.0 làm cho giới ngày thay đổi, sống trở nên văn minh, đại Cùng với phát triển việc vận dụng vi điều kiển để hỗ trợ phục vụ cho nhu cầu đời sống điều tất yếu Trong đời sống việc thay đổi điều chỉnh nhiệt độ cần thiết, dựa vào nhu cầu chúng em lựa chọn nghiên cứu mô hình đo nhiệt độ hiển thị LCD để giúp điều chỉnh nhiệt độ mà người sử dụng mong muốn 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu 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 thị trường - Thiết kế PCB tầng moden - Xử lí vấn đề phần cứng phát sinh ( nhiễu ) - Sử dụng phần cứng IC DS18b20, Led LCD o Phần mềm - Nghiên cứu, đưu giải pháp lập trình code phần mềm Keil uVision5 1.4 Kết đạt o Người dùng tự điều chỉnh giới hạn nhiệt độ o Thiết bị tự động điều chỉnh phun sương thông qua giá trị cài đặt o Người dùng giám sát nhiệt độ qua hình LCD CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Sơ đồ khối hệ thống Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống 2.2 Nguyên lí hoạt động Nguyên lí hoạt động sơ đồ khối: Khi cho điện áp qua khối nguồn cho vi điều khiển, chương trình vi điều khiển làm việc, đồng thời tạo xung dao động tạo xung nhịp với tần số 12MHz cho VĐK hoạt động Khi nhiệt độ đến ngưỡng định khối cảm biến hoạt động truyền thông tin qua khối diều khiển trung tâm, từ khối điều khiển trung tâm thông tin hiển thị qua khối hiển thị đồng thời lúc khối xử lý hoạt động để xử lý thông tin cung cấp ngược cho khối điều khiển trung tâm để điểu khiển máy bơm phun sương hoạt động 2.3 lý chọn thiết bị - STM32F4 phần cứng trình học, chọn thiết bị học lựa chọn đắn vừa giúp nhóm bổ xung kiến thức thực tế vừa đảm bảo kiến thức cũ học thực hành trực tiếp thiết bị - DS18b20 thiết bị cảm ứng nhiệt độ có mức xác gần tuyệt đối, việc lập trình với vận hành tương đối dễ với sinh viên, thiết bị dùng đến nhiều thi cơng mơ hình sử dụng cảm biến nhiệt độ - Led LCD nhóm định chọn thiết bị thiết bị có sẵn thư viện để trực tiếp thi cơng, q trình học nhóm tiếp xúc với nhiều thiết bị tương tự nên vận hành dễ dàng tương đối nhanh, tiết kiệm nhiều thời gian để hoàn thành báo cáo 2.4 Phần cứng Với đề tài đo nhiệt độ phần cứng bao gồm : - Kit STM 32F407 – DISCOVERY - DS18B20 - Module relay - LCD 2004 xanh chữ trắng 5v kèm I2C - Nút nhấn - Động phun sương 12v - Hệ thống ống phun sương 2.4.1 Vi xử lí : STM32F407VET6 - Kit STM32F407VET6 loại kit sử dụng nhiều trường đại học giảng dạy vi điều khiển ARM, so sánh ngoại vi sức mạnh STM32 so với dòng ARM hãng khác tầm giá, ARM ST vượt trội cấu hình ngoại vi nhiều - Vi điều khiển chính: STM32F407VET6 microcontroller featuring 32-bit ARM Cotex-M4F core, 1MB Flash , 192 KB RAM in an LQFP100 package - Tích hợp sẵn mạch nạp debug STLINK/V2 - Nguồn cấp từ cổng usb mini qua ic nguồn chuyển thành 3.3V để cấp co MCU - Có sẵn chân nguồn: 3V 5V - Có cảm biến gia tốc: LIS302DL, ST MEMS motion senser, 3- axits - Có led - Có led thơng báo trạng thái nguồn - Tích hợp nút nhấn cho người sử dụng 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 sử dụng để đo nhiệt độ môi trường với chuẩn giao tiếp 1-Wire (1 chân Data nhất) dễ kết nối lập trình, cảm biến có chất lượng tốt, độ bền cao cần nối chân Data cảm biến lên mức cao VCC qua điện trở kéo 4k7 Ohm 10k Ohm trước kết nối với Vi điều khiển Thông số kỹ thuật - Điện áp sử dụng: 3~5.5VDC - Dòng tiêu thụ: 1~1.5mA - Chuẩn giao tiếp: Digital TTL 1-Wire (chỉ chân Data nhất, lưu ý cần nối chân Data cảm biến lên mức cao VCC qua điện trở kéo 4k7 Ohm 10k Ohm trước kết nối với Vi điều khiển) - Khoảng nhiệt độ đo được: -55~125°C - Độ 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 DS18B20 Hình 2.3.a Cảm biến DS18B20 Hình 2.3.b Module cảm biến DS18B20 2.4.3 Module relay Mạch Relay Opto chọn mức kích High/Low (12VDC) sử dụng để bật, tắt thiết bị AC/DC qua Relay, mạch tùy chọn kích mức cao thấp (High/Low) qua Jumper, ngồi mạch cịn bổ sung thêm Opto cách ly cho độ an toàn chống nhiễu vượt trội (một số mạch thị trường khơng có Opto), thích hợp với ứng dụng bật tắt, điều khiển thiết bị qua Relay Thông số kỹ Thuật - Điện áp sử dụng: có ba loại 12VDC - Dịng tiêu thụ: khoảng 200mA /1Relay - Tín hiệu kích: Tùy chọn mức cao High (12VDC theo loại Relay) thấp Low (0VDC) qua Jumper - Tiếp điểm đóng ngắt Relay mạch: Max 250VAC-10A 30VDC-10A (Đểan toàn nên dùng cho tải có cơng suất t0 mong muốn, điều khiển mở hệ thống phun sương, thời gian phun sương lần phút (t0 xx phút người dùng thiết lập nút nhấn) 3.2 Thống kê I/O Dựa vào sơ đồ nguyên lý nhóm em có thống kê I/O ngõ vào ngõ vi xử lý : PORT PIN CẤU HÌNH GPIOA Pin 1,2,3,4,5 INPUT GPIOB Pin 14 OUTPUT Pin15 INPUT 3.3 Cấu hình CubeMX Hình 3.1 khai báo I2C 14 Hình 3.2 khai báo ngõ vào, Hình 3.3 Cài đặt tần số 15 3.4 Sơ đồ giải thuật Hình 3.4 Sơ đồ giải thuật 16 3.5 Viết code cho hệ thống 17 18 19 20 21 22 23 24 25 3.6 Mạch thực tế Hình 3.5 Mạch thực tế 26 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ 4.1 Kết thuật tốn Hình 4.1 kết thuật toán 27 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN - Đề tài “thiết kế phun sương sử dụng IC DS18b20 hiển thị thông tin LCD”là kết trình tổng hợp kiến thức xử lý điều khiển STM32F học lớp Ngoài ra, q trình hồn thành mơ hình giúp thành viên nhóm hồn thiện nhiều kĩ thuật thu hoạch nhiều kỹ kiến thức bên Rõ ràng cho thấy: + Về phần cứng: hoàn thiện kỹ quan sát đấu nối thiết bị + Về phần mềm: hồn thiện thiếu sót trình tạo code , hiểu thêm STM32F hoạt động biết thêm chức + Về phần kĩ năng: hoàn thiện kỹ viết báo cáo, thuyết trình cách thức hồn thành báo cáo hiệu quả, nâng cao kỹ hoạt động nhóm - Đề tài mơ hình đơn giản với chức phun sương dùng cảm biến nhiệt độ Ngồi ra, cơng nghiệp hay sống hàng ngày mơ hình vơ có ích hữu dụng Tài liệu tham khảo: https://khuenguyencreator.com/lap-trinh-stm32-doc-nhiet-do-voids18b20/?fbclid=IwAR3lnoadV8J2fIDflfawUMTzhqYZKsbTQW5h4lv3PzYdfFc 2q_MhiYFsT4A https://vidieukhien.xyz/2018/05/14/stm32f4-giao-tiep-voids18b20/amp/?fbclid=IwAR3bNsL_0LohGt8uBfR6XQiZmOy7fOvi1NmdQ1a77 YMbLwpyo7rRaSYE-t0 28 ... KẾT QUẢ 4.1 Kết thuật tốn Hình 4.1 kết thuật toán 27 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN - Đề tài ? ?thiết kế phun sương sử dụng IC DS18b20 hiển thị thơng tin LCD? ??là kết q trình tổng hợp kiến thức xử lý điều khiển... thông tin qua khối diều khiển trung tâm, từ khối điều khiển trung tâm thông tin hiển thị qua khối hiển thị đồng thời lúc khối xử lý hoạt động để xử lý thông tin cung cấp ngược cho khối điều khiển... CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ THI CÔNG 3.1 Bài toán đặt Đo nhiệt độ dùng IC DS18b20 hiển thị LCD với yêu cầu: Nếu nhiệt độ nóng > t0 mong muốn, điều khiển mở hệ thống phun sương, thời gian phun sương lần