Tài liệu Đề tài: Đo và điều khiển nhiệt độ phòng pot

Đồ án môn: Đo lường và điều khiển bằng máy tính Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơ Khí Đồ án môn : Đo Lường Và Điều Khiển Bằng Máy Tính Đề tài : Đo Và Điều Khiển Nhiệt Độ Phòng Giáo viên hướng dẫn : ĐỖ DUY PHÚ Nhóm sinh viên thực hiện : TRẦN THỊ HẠNH NGUYỄN VĂN HIỂN PHẠM VĂN NAM TRẦN VĂN TÙNG Lớp : ĐH Cơ Điện Tử 1-K4 Hà Nội 09/2012 Đo và điều khiển nhiệt độ phòng Page 1 Đồ án môn: Đo lường và điều khiển bằng máy tính LỜI MỞ ĐẦU . Ngày nay, khi công nghiệp tự động hóa ngày càng phát triển thì việc sử dụng máy tính để điều khiển các hệ thống tự động đã trở nên rất phổ biến. V ới một chiếc máy tính và một số thao tác chúng ta có thể điều khiển được cả m ột dây truyền sản xuất tự động, các hệ thống đèn điện… Máy tính có thể giao tiếp với các thiết bị ngoài thông qua cổng RS23 2 ( cổng nối tiếp), cổng LPT ( cổng song song ), qua các khe cắm mở rộng ISA … Trong công nghiệp thông dụng nhất hiện nay là sử dụng RS232 và LPT để má y tính giao tiếp với mạch ngoài. Ngôn ngữ lập trình được sử dụng có thể là Visual Basic, Turbo Pascan, hay ngôn ngữ lập trình C… Với kiến thức được học trên lớp và qua quá trình tìm tòi học hỏi chún g em đã thực hiện đồ án “ Thiết kế mô hình đo và điều khiển nhiệt độ phòng sử dụng cổng nối tiếp ”Trong quá trình thiết kế chắc không thể tránh được nhữn g thiếu sót, vì vậy chúng em rất mong nhận được sự nhận xét và đóng góp của thầy cô giáo. Chúng em xin chân thàn h cảm ơn! NHÓM SINH VIÊ N Trần Thị Hạnh Nguyễn Văn Hiển Phạm Văn Nam Trần Văn Tùng Đo và điều khiển nhiệt độ phòng Page 2 Đồ án môn: Đo lường và điều khiển bằng máy tính Mục lục CHƯƠNG I:GIỚI THIỆU I.Đề tài. II.Sơ đồ khối III.Chức năng các khối. CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT I. Giao tiếp cổng nối tiếp của máy tính . 1.Giới thiêu cổng nối tiếp của máy tính 2.Giới thiệu vi mạch Max232 II. Giao tiếp cổng nối tiếp của vi điều khiển AT89S52. 1.Sơ đồ và chức năng chip AT89S52 2.Chíp ADC0804 3.Cảm biến nhiệt độ LM35 III Phần mềm lập trình Visual basic 6.0. 1.Truyền thông nối tiếp của Visual basic. 2. Sự kiện OnComm. CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỆ THỐNG I Sơ đồ nguyên lí của hệ thống 1.Mạch in 2.Mạch nguyên lý II. Chương trình điều khiển. 1.Lưu đồ thuật toán 2.Chương trình VB trên máy tính. 3.Chương trình trong vi điều khiển AT89S52. CHƯƠNGIV : KẾT LUẬN *Ưu điểm: *Nhược điểm: Đo và điều khiển nhiệt độ phòng Page 3 Đồ án môn: Đo lường và điều khiển bằng máy tính CHƯƠNG I:GIỚI THIỆU I. Đề tài. Thiết kế mô hình đo và điều khiển nhiệt độ phòng Chức năng của hệ thống: + Hệ thống thực hiện đo và điều khiển giám sát nhiệt độ phòng . + Máy tính cho phép đặt và hiển thị nhiệt độ trong phòng . II. Sơ đồ khối Đo và điều khiển nhiệt độ phòng Page 4 Đồ án môn: Đo lường và điều khiển bằng máy tính III. Chức năng các khối. - Máy tính: Phần mềm điều khiển và giám sát được thiết kế trên máy tín h có chức năng gửi các tín hiệu điều khiển qua cổng nối tiếp của máy tính đến mạch điều khiển, đồng thời nhận các tín hiệu về trạng thái hoạt động của các th iết bị và hiển thị trên giao diện của phần mềm. MÁYTÍNH KHỐI CHUYỂN ĐỔI: MAX232 KHỐI XỬ LÍ TRUNG TÂM (IC 89S52 ) KHỐI CHYỂN ĐỔI (ADC0804) KHỐI THIẾT BỊ ỨNG DỤNG ( ĐIỀU HÒA, QUẠT…) NHIỆT ĐỘ MÔI TRƯỜNG KHỐI CẢM BIẾN (LM35) - Khối xử lí trung tâm: Có nhiệm vụ đọc tín hiệu điều khiển từ máy tính rồi điều khiển các thiết bị ứng dụng(điều hòa, quạt…), đồng thời gửi các tín hiệu về trạng thái hoạt động của thiết bị lên máy tính. - Các thiết bị ứng dụng: được hoạt động dựa trên việc điều khiển các khối trên. - Khối cảm biến(LM35): Sử dụng để biến đổi đại lượng vật lí (nhiệt độ) thành tín điện để đưa tới bộ xử lí trung tâm. - Khối chuyển đổi ADC0804: dùng để chuyển đổi tín hiệu tương tự lấy ra từ khối cảm biến thành tín hiệu số để đưa vào bộ vi điều khiển. - Khối chuyển đổi Max232: Dùng để chuyển đối dữ liệu song song sang dữ liệu nối tiếp và ngược lại, để tương thích với dữ liệu trên máy tính và vi điều khiển Đo và điều khiển nhiệt độ phòng Page 5 Đồ án môn: Đo lường và điều khiển bằng máy tính CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT I. Giao tiếp cổng nối tiếp của máy tính 1. Giới thiệu cổng nối tiếp của máy tính Cổng nối tiếp RS- 232 của máy tính là một giao diện phổ biến rộng rãi. Cổng này còn được gọi là cổng COM (COM1,COM2…) hoặc cổng RS232. Chuẩn RS232 chỉ cho phép sử dụng đường truyền ngắn với tốc độ bít thấp. Các tiêu chuẩn truyền thông ra đời sau như RS-422, RS-449 hay RS- 485 cho phép truyền với khoảng cách dài và tốc độ bít rất cao. Giống như cổng máy in cổng nối tiếp được sử dụng khá rộng rãi và thuận tiện cho việc ghép nối máy tính với các thiết bị ngoại vi khác. Khoảng cách truyền ở cổng nối tiếp được cải thiện hơn so với cổng song song vì điện áp chênh lệch Đồ án môn: Đo lường và điều khiển bằng máy tính Bảng 1: Chức năng các chân tín hiệu ở cổng nối tiếp Chân Kí hiệu Ý nghĩa 1 2 3 4 5 6 7 8 9 DCD RXD TXD DTR GND DSR RTS CTS RI Data carrier detect- Phát hiện tín hiệu mang dữ liệu Receive data- Nhận dữ liệu Transmit data – Truyền dữ liệu Data terminal- Dữ liệu đầu cuôi sẵn sang Signal ground- Nối đất Data set ready- Dữ liệu sẵn sang được nhận Request to send – Tín hiệu yêu cầu gửi Clear to send- Tín hiệu yêu cầu xóa để gửi tiếp Ring indicator- Báo chuông RS232 sử dụng phương thức truyền thông không đối xứng, tức là sử dụng tín hiệu điện áp chênh lệch giữa một dây dẫn và đất. Do đó ngay từ đầu tiên ra đời nó đã mang vẻ lỗi thời của chuẩn TTL, nó vấn sử dụng các mức điện áp tương thích TTL để mô tả các mức logic 0 và 1. Ngoài mức điện áp tiêu chuẩn cũng cố định các giá trị trở kháng tải được đấu vào bus của bộ phận và các trở kháng ra của bộ phát. Mức điện áp của tiêu chuẩn RS232C ( chuẩn thường dùng bây giờ) được mô tả như sau: + Mức logic 0 : +3V , +12V + Mức logic 1 : -12V, -3V T ham số chính đặc trưng cho quá trình truyền dữ liệu qua cổng nối tiếp RS232 là tốc độ truyền nhận dữ liệu hay còn gọi là tốc độ bit. Tốc độ bit được định nghĩa là số bit truyền được trong thời gian 1 giây hay số bit truyền được trong thời gian 1 giây. Tốc độ bit này phải được thiết lập ở bên phát và bên nhận đều phải có tốc độ như nhau ( Tốc độ giữa vi điều khiển và máy tính phải chung nhau 1 tốc độ truyền bit). Ngoài tốc độ bit còn một tham số để mô tả tốc độ truyền là tốc độ Baud. Tốc độ Baud liên quan đến tốc độ mà phần tử mã hóa dữ liệu được sử dụng để diễn tả bit được truyền còn tôc độ bit thì phản ánh tốc độ thực tế mà các bit được truyền Vì một phần tử báo hiệu sự mã hóa một bit nên khi đó hai tốc độ bit và tốc độ baud là phải đồng nhất. Một số tốc độ Baud thường dùng: 50, 75, 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 28800, 38400, 56000, 115200 … Trong thiết bị Đây là một tham số đặc trưng của RS232. Tham số này chính là đặc trưng cho quá trình truyền dữ liệu qua cổng nối họ thường dùng tốc độ là 19200 Khi sử dụng chuẩn nối tiếp RS232 thì yêu cầu khi sử dụng chuẩn là thời gian chuyển mức logic không vượt quá 4% thời gian truyền 1 bit. Do vậy, nếu tốc độ bit càng cao thì thời gian truyền 1 bit càng nhỏ thì thời gian chuyển mức logic càng phải nhỏ. Điều này làm giới hạn tốc Baud và khoảng cách truyền. Truyền dữ liệu qua cổng nối tiếp RS232 được thực hiện theo kiểu không Đồng bộ.Do vậy nên tại một thời điểm chỉ có một bit được truyền (1 kí tự) Bộ truyềngửi một bit bắt đầu (bit start) để thông báo cho bộ nhận biết một kí tự sẽ được gửi đến trong lần truyền bit tiếp theo . Bit này luôn bắt đầu bằng mức 0 Tiếp theo đó là các bit dữ liệu (bits data) được gửi dưới dạng mã ASCII( có thể là 5,6,7 hay8 bit dữ liệu) Sau đó là một Parity bit ( Kiểm tra bit chẵn, lẻ hay không) và cuối cùng là bit stop có thể là 1, 1,5 hay 2 bit dừng. 4) Các mức điện áp đường truyền 2. Giới thiệu vi mạch Max 232 Vi mạch MAX 232 của hãng MAXIM là một vi mạch chuyên dùng trong giao diện nối tiếp với máy tính. Chúng có nhiệm vụ chuyển đổi mức TTL ở lối vào thành mức +10V hoặc –10V ở phía truyền và các mức +3 => +15V hoặc -3=>-15V thành mức TTL ở phía nhận. Vi mạch MAX 232 có hai bộ đệm và hai bộ nhận. Đường dẫn điều khiển lối vào CTS, điều khiển việc xuất ra dữ liệu ở cổng nối tiếp khi cần thiết, được nối với chân 9 của vi mạch MAX 232. Còn chân RST (chân 10 của vi mạch MAX ) nối với đường dẫn bắt tay để điều khiển quá trình nhận. Thường thì các đường dẫn bắt tay được nối với cổng nối tiếp qua các cầu nối, để khi không dùng đến nữa có [...]... xuống thấp để báo cho CPU biết l à dữ liệu chuyển đổi sẵn sàng để lấy đi Sau khi INTR xuống thấp, cần đặt CS = 0 và gửi một xung cao xuống thấp tới chân RD để đ ưa dữ liệu ra  Vin (+) và Vin (-): Chân số 6 và chân số 7, đây là 2 đầu vào tương tự vi sai, trong đó V in = Vin(+) – Vin(-) Thông thường Vin(-) được nối tới đất và Vin(+) được dùng làm đầu vào tương tự và sẽ được chuyển đổi về dạng số  Vcc:... tượng này có các thuộc tính và các phương thức riêng để hoạt động 1 Truyền thông nối tiếp của Visual basic - Việc truyền thông nối tiếp trên Windows được thực hiện thông qua một ActiveX có sẵn là Microsoft Comm Control ActiveX này được lưu trữ trong file MSCOMM32.OCX Quá trình này có hai khả năng thực hiện điều khiển trao đổi thông tin: - Điều khiển sự kiện: Truyền thông điều khiển sự kiện là phương pháp... trong quá trình điều khiển việc trao đổi thông tin Quá trình điều khiển thực hiện thông qua sự kiện OnComm - Hỏi vòng: Quá trinh điều khiển bằng phương pháp hỏi vòng thực hiện thông qua kiểm tra các giá trị của thuộc tính CommEvent sau một chu kỳ nào đó để xác định xem có sự kiện nào xảy ra hay không Thông thường phương pháp này sử dụng cho các chương trình nhỏ - ActiveX MsComm được bổ sung vào một Visual... đầu ra của nó tỉ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius Điện áp ngõ ra thay đổi 10mv (điện áp bước) cho mỗi sự thay đổi 1C Chúng không yêu cầu cân chỉnh ngoài LM35 có 4 dạng: TO-46, SO-8, TO-92, TO-220 Nhưng thường dùng nhất là dạng TO-92 như hình dưới: Đặc điểm cơ bản của LM35: + Điện áp nguồn từ -0.2V đến +35V + Điện áp ra từ -1V đến +6V + Dải nhiệt độ đo được từ -55°C đến +150°C + Điện... đầu vào tích cực mức thấp được sử dụng để kích hoạt Chip ADC0804 Để truy cập ADC0804 th ì chân này phải ở mức thấp  RD (Read): Chân số 2, là một tín hiệu vào, tích cực ở mức thấp.Các bộ chuyển đổi đầu vào tương tự thành số nhị phân và giữ nó ở một thanhghi trong RD được sử dụng để có dữ liệu đã được chyển đổi tới đầu ra của  ADC0804 Khi CS = 0 nếu có một xung cao xuống thấp áp đến chân RD thì dữ liệu. .. D7: D0 - D7, chân số 18 – 11, là các chân ra d ữ liệu số (D7 là bit cao nhất MSB và D0 là bit thấp nhất LSB) Các chân này được đệm ba trạng thái và dữ liệu đã được chuyển đổi chỉ được truy cập khi chân CS = 0 và chân RD đưa xu ống mức thấp Để tính điện áp đầu ra ta tính theo công thức sau: Dout = Vin / Kích thước bước 3.Cảm biến LM35 Đây là cảm biến nhiệt được tích hợp chính xác cao của hãng National... chân dữ liệu (DB0 – DB7)  WR (Write): Chân số 3, đây là chân vào tích c ực mức thấp được dùng để báo cho ADC biết bắt đầu quá trình chuyển đổi Nếu CS = 0 khi WR tạo ra xung cao xuống thấp thì bộ ADC0804 bắt đầu quá trình chuyển đổi giá trị đầu vào tương tự Vin về số nhị phân 8 bit Khi việc chuyển đổi hoàn tất thì chân INTR được ADC hạ xuống thấp  CLK IN và CLK R: CLK IN (chân số 4), là chân vào nối... timer/counter1 P3.6 WR P3.7 RD Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài Xung đo c bộ nhớ dữ liệu ngoài 5 PSEN (Program Store Enable ) PSEN là chân điều khiển đo c chương trình ở bộ nhớ ngoài nó được nối với chân /OE để cho phép đo c các byte mã lệnh trên Rom ngoài PSEN sẽ ở mức thấp trong thời gian đo c mã lệnh Mã lệnh được đo c từ bộ nhớ ngoài qua bus dữ liệu thanh ghi lệnh để...thể hở mạch các cầu này Cách truyền dữ liệu đơn giản nhất là chỉ dùng ba đường dẫn TxD, RxD và GND (mass) Sơ đồ chân Max232 của vi mach II Giao tiếp cổng nối tiếp của vi điều khiển AT89S52 1 Tổng quan về IC AT89S52 1.1 Giới thiệu Họ vi điều khiển 8051(còn gọi là họ C51) là một trong những họ vi... Vcc: Chân số 20, là chân nguồn nuôi +5V Chân này còn được dùng làm điện áp tham chiếu khi đầu vào Vref/2 để hở  Vref/2: Chân số 9, là chân điện áp đầu vào được dùng làm điện áp tham chiếu Nếu chân này hở thì điện áp đầu vào tương tự cho ADC0804 nằm trong dải 0 đến +5V.Tuy nhiên, có nhiều ứng dụng mà đầu vào tương tự điện áp đến Chân Vref/2 được dùng để thực hiện các điện áp đầu ra khác 0 đến +5V Vref/2 . hình đo và điều khiển nhiệt độ phòng Chức năng của hệ thống: + Hệ thống thực hiện đo và điều khiển giám sát nhiệt độ phòng . + Máy tính cho phép đặt và. đặt và hiển thị nhiệt độ trong phòng . II. Sơ đồ khối Đo và điều khiển nhiệt độ phòng Page 4 Đồ án môn: Đo lường và điều khiển bằng máy tính