HỆ THỐNG diều khiển và giám sát đo mực nước CLD

HỆ THỐNG ĐO MỰC NƯỚC HIỂN THỊ LCD 1

HỆ THỐNG ĐO MỰC NƯỚC HIỂN THỊ LCD Chương Tổng quan đề tài 1.1 Giới thiệu đề tài Theo thống kê Tổng cục Thủy lợi nước có 46380 cơng trình quản lý, khai thác 105 công ty 16328 tổ chức hợp tác Cùng với nhu cầu quan trắc trở nên quan góp phần vào quy trình phục vụ sản xuất, đời sống phòng chống thiên tai Tuy việc thu thập liệu biện pháp thủ công lại nhiều bất tiện dễ gặp sai số điều kiện khác Vì vậy, với mong muốn khắc phục vấn đề em tạo mơ hình ứng dụng Hệ thống nhúng – Hệ thống đo mực nước hiển thị LCD Đây mơ hình thu thập liệu chiều cao mực nước hiển thị lên LCD hoạt động dựa vào việc thu phát sóng siêu âm để tính tốn thơng số liệu chiều cao mực nước Hệ thống giúp người việc có nhìn trực quan xác việc thu thập liệu mực nước 1.2 Mục đích nghiên cứu Tìm hiểu nguyên lý làm việc cảm biến Srf05 cách lập trình giúp PIC 16f877a làm việc xử lý tín hiệu hiển thị lên LCD 1.3 Đối tượng nghiên cứu  Vi điều khiển 16F877A  Cảm biến siêu âm SRF05  LCD 1602 1.4 Phạm vi nghiên cứu Hệ thống ứng dụng rộng rãi hộ gia đình sản xuất với độ xác 0.5 cm Khoảng cách đo khoảng từ cm đến 450 cm với góc cảm biến nhỏ 15o 1.5 Dự kiến kết Mơ hình đo chiều cao mực nước hiển thị lên hình LCD giá trị đo Chương Thiết kế thi công PIC SRF05 LCD1602 16F87 a 2.1 Sơ đồ khối hệ thống Hình 2.1: Hình sơ đồ khối hệ thống 2.1.1 SRF05 Chức năng: cảm biến dùng cho việc đo khoảng cách, chiều cao chất lỏng, ứng dụng làm robot dò đường cảm biến vật cản Thông số SRF05:      Chân Vcc: điện áp 5V Chân trig: kích phát sóng âm Chân Echo: phát tín hiệu sóng âm dội lại Chân OUT: báo phát vật Chân GND: nguồn GND Hình 2.1.1.1: SRF05 Nguyên lí làm việc: phát xung ngắn từ chân Trig Cảm biến tạo xung HIGH chân ECHO xung phản xạ chân Thời gian sóng siêu âm quay trở lại cảm biến với xung (vkhơng khí = 344m/s) Với thơng số ta tính khoảng cách tích vkhơng khí khoảng thời gian sóng âm (thời gian đo bao gồm thời gian quãng đường về) Hình 2.1.1.2: Biểu đồ thời gian SRF05 Hinh 2.1.1.3: Cơng thức tính khoảng cách SRF05 2.1.2 PIC 16F877A Là loại vi điều khiển tầm trung hãng microchip Có kiến trúc Havard sử dụng tập lệnh RISC (Reduced Instruction Set Computer) với 35 lệnh thực chu kì trừ lệnh rẽ nhánh - Cấu trúc tổng quát: - 8K x14 words Flash ROM - 368 X8 Bytes RAM - 256 x Bytes EEPROM - Port xuất/ nhâp (A, B, C, D, E) tương ứng 33 chân - định thời bit Timer - định thời 16 bit Timer 1, hoạt động với chế độ SLEEP MODE từ nguồn xung clock - CCP Capture/Compare/PWM - chuyển đổi Analog sang Digital có 10 bit ngõ vào - Giao tiếp song song bit (PSP) - Giao tiếp nối tiếp (MSSP, USART) - 15 nguồn ngắt (Interrupt) - Chế độ sleep giúp hạn chế tiêu hao lượng (Sleep Mode) - Nạp chương trình cổng nối tiếp (ICSPTM) - Tần số hoạt động tối đa 20MHZ Hình 2.2.1: Sơ đồ chân PIC 16F877A (dạng PDIP) Hình 2.2.2: Cấu hình vi điều khiển 2.1.3 LCD 1602 Còn gọi Liquid Crystal Display sử dụng nhiều úng dụng vi điều khiển với khả hiển thị đa dạng kết nối dễ dàng, tiêu tốn tài ngun giá thành lại rẻ… Thơng số:      Điện áp MAX: 7V Điện áp Min: -0.3V Hoạt động ổn định từ 2.7-5.5V Dòng điện cấp nguồn 50Ua-600Ua Nhiệt độ hoạt động: 30-75oC Hình 2.2.3: LCD 1602 xanh Chức chân LCD 1602: - Chân số - VSS : chân nối đất - Chân số - VDD : cấp nguồn cho LCD, nối với VCC=5V mạch - Chân số - VE : giúp chỉnh mức độ tương phản hình LCD - Chân số - RS : chân chọn ghi, nối với logic "0" logic "1": + Logic “0”: Bus DB0 - DB7 nối với ghi lệnh IR LCD (chế độ “ghi” write) nối với đếm địa LCD (chế độ “đọc” - read) + Logic “1”: Bus DB0 - DB7 nối với ghi liệu DR bên LCD - Chân số - R/W : chọn hai chế độ đọc ghi, nối chọn mức logic “0” để ghi mức logic “1” đọc - Chân số - E : cho phép (Enable) Các tín hiệu đặt lên bus DB0 đến DB7, chấp nhận có xung cho phép chân 2.2 Sơ đồ nguyên lý tổng quát Khởi động Bật Pic phát tin hiệu cho SRF05 SRF05 phát thu xung sóng âm Truyền tín hiệu pic Pic xử lí tín hiệu Hiển thị giá trị mực nước lên LCD 2.3 Thiết kế mơ hình Hình 2.3.1: Sơ đồ nối dây 2.4 Thiết kế giao diện Hình 2.4.1: Giao diện khởi động Hình 2.4.2: Giao diện làm việc 10 Hình 2.4.4: Mơ hình thực tế 12 Hình 2.4.5: Mơ hình thực tế 13 Hình 2.4.6: Mơ hình thực tế 14 Hình 2.4.7: Mơ hình thực tế 15 Chương Giải thuật điều khiển 3.1 Hoạt động hệ thống  Cấp nguồn VDC cho mạch hoạt động  Vi điều khiển kích tín hiệu cho cảm biến SRF05 hoạt động  SRF05 đo mực nước gửi liệu vi điều khiển xử lí 3.2 Lưu đồ giải thuật vi điều khiển  Vi điều khiển kích cho cảm biến làm việc thu phát sóng âm sau truyền tín hiệu cho vi điều khiển xử lý hiển thị lên LCD Chương Thực nghiệm 4.1 Tiến trình thực nghiệm  Bước 1: cấp nguồn cho hệ thống tiến hành làm đo mực nước  Bước 2: đặt cảm biến vị trí phía khu vực cần đo với thông số chiều cao mực nước thực lập trình sẵn – từ cảm biến đáy khu vực mà ta muốn đo  Bước 3: quan sát hình LCD để thu thập kết khảo sát  Bước 4: nhấn nút tắt hệ thống để kết thúc việc đo mực nước 4.2 Kết thực nghiệm Dễ dàng thu thập liệu mực nước việc quan sát thơng số hiển thị LCD 16 Hình 4.2.1: Thơng số LCD - 17 Hình 4.2.2: Thơng số thực tế - 18 Hình 4.2.5: Thơng số LCD – 19 Hình 4.2.6: Thơng số thực tế - 20 Hình 4.2.7: Thơng số LCD – 21 Hình 4.2.8: Thơng số thực tế - 22 Hình 4.2.9: Thơng số LCD – 23 Hình 4.2.11: Thơng số thực tế - 24 Đo LCD (cm) Đo thực tế (cm) Lần 3.58 Lần 8.37 7.3 Lần 5.94 5.3 Lần 3.58 3.4 Bảng thông số liệu đo 4.3 Kết luận thực nghiệm Khi đo liệu số chiều cao mực nước đo nhờ cảm biến dễ dàng, ngồi cịn có độ xác cao so với bất tiện đo phương pháp thủ công Tuy nhiên hệ thống sai số nhỏ (khoảng từ 0.1 – 0.5 mm) Ta cải thiện độ xác nhờ vào việc sử dụng cảm biến tốt có giá thành cao Chương Kết luận 5.1 Ưu điểm      Hệ thống đơn giản, độ bền tương đối tốt Dễ thiết kế Chi phí thiết kế thấp Dữ liệu thu thập cách nhanh chóng có độ xác cao Dễ dàng việc sử dụng, thông số dễ dàng quan sát cách rõ ràng 25 ... mong muốn khắc phục vấn đề em tạo mơ hình ứng dụng Hệ thống nhúng – Hệ thống đo mực nước hiển thị LCD Đây mơ hình thu thập liệu chiều cao mực nước hiển thị lên LCD hoạt động dựa vào việc thu phát... nguồn cho hệ thống tiến hành làm đo mực nước  Bước 2: đặt cảm biến vị trí phía khu vực cần đo với thông số chiều cao mực nước thực lập trình sẵn – từ cảm biến đáy khu vực mà ta muốn đo  Bước... hình LCD để thu thập kết khảo sát  Bước 4: nhấn nút tắt hệ thống để kết thúc việc đo mực nước 4.2 Kết thực nghiệm Dễ dàng thu thập liệu mực nước việc quan sát thông số hiển thị LCD 16 Hình 4.2.1: