THIẾT KẾ VÀ THỊ CÔNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIÊN NHIỆT ĐỘ, ÁNH SÁNG NHÀ KÍNH SỬ DỤNG TRONG NÔNG NGHIỆP

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN TỬ TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN (KHĨA LUẬN) TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ, ÁNH SÁNG NHÀ KÍNH SỬ DỤNG TRONG NÔNG NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn : Ts HUỲNH THÁI HỒNG Sinh viên thực hiện: TẠ XN BÌNH Lớp : 08DD3N Khố : 08 TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2009 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn thầy Huỳnh Thái Hồng tận tình hướng dẫn em suốt thời gian thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn Quý thầy cô khoa điện bạn sinh viên đóng góp ý kiến giúp đỡ em thực luận văn Tạ Xuân Bình NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU CHUNG VỀ NHÀ KÍNH trang 1.1Giới thiệu chung nhà kính trang 1.2 Hiệu ứng nhà kính trang 1.3 Các trình sinh lý thực vật trang 1.4 Hiệu số nhiệt ngày đêm trang 1.5 Hạ nhiệt độ trang 1.6 Sự trổ hoa phát triển hoa trang CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU LINH KIỆN trang 2.1 LM 35 trang 2.1.1 Tổng quan trang 2.1.2 Thông số kỹ thuật trang 2.1.3 Đặc tính điện trang 2.2 OPAMP trang 2.2.1 Tổng quát trang 2.2.2 Kí hiệu đặc tính OPAMP trang 10 2.3 ỔN ÁP 78XX trang 11 2.3.1 Tổng quát trang 11 2.3.2 Sơ đồ thiết kế trang 11 2.4 OPTO trang 12 2.4.1 Nguyên lý hoạt động trang 12 2.4.2 Phân loại cách sử dụng trang 12 2.5 TRIAC trang 13 2.5.1 Giới thiệu trang 13 2.5.2 Đặc tính V-A trang 13 2.5.3 Ứng dụng trang 14 2.6 IC 555 trang 14 2.6.1 Giới thiệu trang 14 2.6.2 CT tính độ rộng xung trang 16 2.7 IC74LS393 trang 16 2.7.1 Mô tả chung trang 16 2.7.2 Đặc điểm trang 17 2.7.3 Sơ đồ kết nối trang 17 2.7.4 Bảng chức trang 17 2.8 IC74HTC4094 trang 18 2.8.1 Miêu tả chung trang 18 2.8.1 Ứng dụng trang 18 2.9 IC74HC245 trang 19 2.9.1 Mô tả chung trang 19 2.9.2 Đặc điểm trang 19 2.10 ADC0809 trang 20 2.10.1 Các đặc điểm trang 21 2.10.2 Nguyên lý hoạt động trang 21 2.11 IC 8951 trang 23 2.11.1 Tóm tắt phần cứng trang 23 2.11.2 Tóm tắt sơ chân trang 24 2.11.3 Các ghi chức đặc biệt trang 26 2.11.4 Tổ chức nhớ trang 28 2.11.5 Bộ nhớ trang 29 2.11.6 Hoạt động RESET trang 30 2.11.7 Tóm tắt tập lệnh trang 31 2.11.8 Định địa ghi trang 32 2.11.9 Định địa trực tiếp trang 32 2.11.10 Định địa gián tiếp trang 32 2.11.11 Định địa tức thời trang 33 2.11.12 Định địa tương đối trang 33 2.11.13 Định địa tuyệt đối trang 33 2.11.14 Định địa dài trang 33 2.11.15 Định địa số trang 34 2.11.16 Các loại lệnh trang 34 2.12 IC MAX 232 trang 41 2.13 IC MAX 485 trang 42 2.14 Cấu trúc cổng nối tiếp trang 43 2.14.1 Sơ đồ chân trang 45 2.14.2 Truyền thông nút trang 46 2.15 Chuẩn RS 232 trang 47 2.16 Chuẩn RS 485 trang 48 2.16.1 Một số vấn đề liên quan đến RS 485 trang 49 2.16.1.1 Truyền dẫn cân trang 49 2.16.1.2 Mức tín hiệu trang 49 2.16.1.3 Cặp dây xoắn trang 50 2.16.1.4 Trở kháng đặc tính cặp dây xoắn trang 50 2.16.1.5 Điện áp kiểu chung trang 50 2.16.1.6 Vấn đề nối đất trang 51 2.16.1.7 Điện trở đầu cuối trang 51 2.16.1.8 Phân cực đường truyền trang 52 2.16.2 Các kiểu truyền nhận RS 485 trang 53 2.16.2.1 Một phát, nhận trang 53 2.16.2.2 Một phát, nhiều nhận trang 53 2.16.2.4 Đoạn dây rẽ nhánh trang 54 CHƯƠNG SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ trang 56 3.1 Mạch nguồn trang 56 3.2 Mạch cảm biến nhiệt trang 56 3.3 Mạch cảm biến ánh sáng trang 57 3.4 Mạch điều khiển nhiệt,ánh sáng trang 58 3.5 Mạch phát Zero trang 58 3.6 Mạch điều khiển động cửa trang 59 3.7 Mạch thu phát hồng ngoại trang 60 3.8 Mạch vi xử lý điều khiển ánh sáng trang 61 3.9 Mạch vi xử lý điều khiển nhiệt độ cửa trang 62 CHƯƠNG 4:LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ CHƯƠNG TRÌNH trang 64 4.1 Lưu đồ giải thuật trang 64 4.2 Giao diện điều khiển trang 66 4.3 Chương trình trang 68 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay,cùng với phát triển mạnh mẽ đất nước tốc độ đô thị hóa địa phương.Nước ta ngày có nhiều nhà cao tầng,nhiều khu công nghiệp mọc lên.Nhưng có mặt trái nó,diện tích đất trồng trọt ngày bị thu hẹp lại.Trong đó,dân số ngày tăng,nhu cầu dinh dưỡng người ngày cao.Do đó,u cầu tìm giống trồng cho suất cao trở nên cấp thiết.Trước nhu cầu đó,các kĩ sư thiết kế nhà kính để phục vụ cho nhu cầu nghiên cứu giống trồng Khoa học kĩ thuật ngày phát triển giúp nhà nghiên cứu điều chỉnh nhiệt độ,độ ẩm,ánh sáng nhà kính cách thuận tiện từ máy vi tính thiết lập chế độ tự động hiệu chỉnh,những nhà kính gọi nhà kính thơng minh.Nhà kính thơng minh có từ lâu chưa phổ biến nước ta.Giờ đây,trước phát triển mạnh mẽ đất nước,nhu cầu nhà kính thơng minh trở nên cần thiết.Vì lý đó,em xây dựng lại mơ hình nhà kính thơng minh nhằm mục đích tìm hiểu,học hỏi kinh nghiệm từ người trước với hi vọng sau góp ích cho xã hội Một nhà kính có trao đổi vật chất chủ yếu với môi trường chung quanh sau: LVTN: Điều khiển nhiệt độ, ánh sáng nhà kính GVHD:Ts Huỳnh Thái Hồng Trong chế độ điều khiển tự động, ánh sáng trời thay đổi làm thay đổi điện áp ngõ OPAMP, điện áp ngõ OPAMP đưa vào chân INT0 ADC, ADC biến đổi điện áp thành tín hiệu số đưa vào vi xử lý, vi xử lý so sánh tín hiệu nhận từ ADC với tín hiệu đặt để điều chỉnh độ sáng hợp lý cách thay đổi thời gian Ton/Toff kích vào chân điều khiển ánh sáng (P0.4) Cường độ sáng đèn hiển thị Led đoạn Trong chế độ điều khiển tay, điện áp ngõ biến trở đưa vào chân INT1 ADC,ADC biến đối điện áp thành tín hiệu số đưa vào vi xử lý, vi xử lý dựa vào tín hiệu để điều chỉnh cường độ sáng đèn Cường độ sáng đèn hiển thị Led đoạn 3.9 Mạch vi xử lý điều khiển nhiệt độ,cửa vào Led thu hồng ngoại biến đổi ánh sáng thành điện áp,bình thường vi xử lý nhận điện áp ổn định từ Led thu, có người bước qua Led thu thứ nhất,ánh sáng từ Led thu nhận từ Led phát thay đổi dẫn đến điện áp đưa vào vi xử lý thay đổi, vi xử lý điều khiển mở cửa, có người bước qua Led thu thứ hai, vi xử lý điều khiển đóng cửa Khi nhiệt độ xuống thấp, điện áp từ OPAMP đưa ADC thấp, điện áp ADC biến đổi thành tín hiệu số đưa vào vi xử lý ,vi xử lý điều khiển bật dây maixo cung cấp nhiệt cho nhà kính, nhiệt độ lên cao, điện áp từ OPAMP đưa ADC cao, điện áp ADC biến đổi thành tín hiệu số đưa vào vi xử lý ,vi xử lý điều khiển mở cửa bật quạt hút tạo lưu thông khơng khí Ngồi ta điều chỉnh dây maixo cách chỉnh biến trở.Nhiệt độ hiể thị Led đoạn SVTH:Tạ Xuân Bình Tháng năm 2009 Trang:62 LVTN: Điều khiển nhiệt độ, ánh sáng nhà kính GVHD:Ts Huỳnh Thái Hồng VCC_12V VCC-5v L1 +12V 220uH J9 VCC-5v VCC-5v D28 GND MANUAL_MODE 32 33 34 35 36 37 38 39 RESISTOR 4K7 INVER_DIRECT_MOTOR C22 U2_2 20 19 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 18 17 16 15 14 13 12 11 SELECT_ADC NHIET BOM_NUOC QUAT DIRECT_MOTOR MOTOR U6 QS1 QS2 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 OE VCC 15 16 STR D GND 15 16 CLK OE VCC GND 10 14 13 12 11 10 U7 QS1 QS2 14 13 12 11 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 D CLK STR OE VCC GND 15 16 CLK D STR Q9 TIP122 CON2 U8 QS1 QS2 4K7 10 14 13 12 11 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 SW_HANHTRINH_1 MOTOR_QUAT R45 J10 DIODE A1015 Q7 4K7 21 U1_2 P2.0_ADC P2.1_ADC 10 G DIR U2_1 74HC245 J10 D22 R44 P1.7 104 U14 VCC_12V QUAT P1.5 8.2k VCC-5v R4 VCC VCC-5v 21 21 2 AUTO_MODE RESET_IN R2 VCC-5v 30 29 CM CM P P0.7/AD7 P0.6/AD6 P0.5/AD5 P0.4/AD4 P0.3/AD3 P0.2/AD2 P0.1/AD1 P0.0/AD0 C3 33p QD ALE/PROG PSEN A B C D E F G XTAL2 SW5 10 XTAL1 C1 10U/16V SW3 DE/RE CLK STR DATA_LED 18 ZERO_DETECH CM CM P 19 Y1 SW2 INT0_ADC A B C D E F G 11.0592 SW1 RXD TXD 10 11 12 13 14 15 16 17 10 33p C2 P1.5 P1.6 P1.7 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD P2.1_ADC P2.0_ADC P1.6 SELECT_ADC R22 330 R1 MOSI MISO SCK CM CM P 22 PC_MODE R15 330 10 25 24 23 VCC-5v SW_HANHTRINH_1 SW_HANHTRINH_2 20 C18 START ALE P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 CAP NP CLR VCC GND CLK QC QB QA OE EOC P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 14 74LS393 U10A CLK 21 22 23 24 25 26 27 28 VCC A0 A1 A2 REF+ REF- 17 14 15 18 19 20 21 13 VCC-5v D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 GND 10 CAP NP 11 12 16 INT0_ADC GND VCC-5v VCC C4 104 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 D27 MANUAL R14 330 31 C19 ADC0809 26 27 28 D26 AUTO R47 1K R11 1k 104 RST U3 R12 R23 U1 AT89S51 40 R3 VCC-5v VCC-5v 1 C7 104 RESISTOR 4K7 VCC 5K- VAR -12v VCC-5v C21 2 RESISTOR SIP VCC-5v R48 100 3 VCC-5v R13 D25 21 CON4 220uH POWER_LED_5V L2 VCC-5v 1 C6 104 LM358 R9 75 dieu nhiet bang tay A B C D E F G - 12 21 C5 1u/16V CAP NP U11A + EA/VPP VOUT RESET_IN LM35/TO VS+ 1 GND U2 C20 +12v CLK C15 STR C103 C16 C103 1 CLK C14 STR C103 DATA_LED CLK STR 2 J12 SW_HANHTRINH_2 CON2 VCC_12V VCC_12V NHIET ISO1 - 21 Q11 NPN BCE 1 C24 CAP NP VCC-5v C227 C225 10u/16-Led_IR R217 47 VCC-5v J168 PHOTODIODE DS21 D229 R333 120 DE/RE U211 LM555 THR 22 R213 18k CV TXD RXD GND DI RO DE RE R20 R332 100 R334 1k2 C224 CAP NP J1 R8 10K RS458-3PIN - 3 CON3 DIEU KHIEN- NHIET- DAY MAYSO SVTH:Tạ Xuân Bình Tháng năm 2009 100 C228 100nF_Tu IR_RXD LAMP Q211 c1815 ZERO_DETECH LM393 A B Q DIS 103 MAX485 U35 21 GNDVCC R331 1k2 J31 21 R6 10K VCC-5v C23 U9A CAP NP + 10K 2 12V-AC 1 + TR R216 4k7 21 D24 R5 - DIODE BRIDGE VCC C315 VCC-5v R VCC 220v 1 21 J2 CAM_BIEN_1 R13 18k 104 Q88 TRIAC MOC3021 21 100 C28 100nF_Tu IR_RXD LAMP THR U11 LM555 C108 0.1/600V 4k7 Q 22 CV R16 NHIET TR DIS R18 1 J158 R158 1K/0.5W VCC-5v DS1 VCC-5v R17 47 PHOTODIODE Q6 TIP122 Uu Tien: Neu nhiet cao, cua se luon duoc mo( opened) có nguoi vào/ nguoi - - Cua chi tu dong dong/mo cua se tu dong mo- sau kh co nguoi co vao khi: cua se dong lai Nhiet khong vuot qua nhiet cao 220V-INPUT C25 10u/16-Led_IR D29 R19 R889 330 + Q8 A1015 2 21 MOTOR SERVO R R100 MOTOR C27 104 M1 RELAY 12VDC D20 DIODE ROLE_BOM J6 VCC-5v VCC-5v R168 220/0.5W RELAY 12VDC J4 CON2 A J3 CON2 K2 DIODE VCC_12V D21 Q3 C1815 2 J5 VCC R7 4K7 GND Q1 A1015 Q10 C1815 1 2 R 2 R46 4K7 1 DIRECT_MOTOR K2 A1015 R9 DIODE Q12 D23 4K7 21 2 VCC-5v VCC-5v R50 BOM_NUOC Trang:63 CAM_BIEN_2 LVTN: Điều khiển nhiệt độ, ánh sáng nhà kính GVHD:Ts Huỳnh Thái Hồng CHƯƠNG 4: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT CHƯƠNG TRÌNH 4.1.LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT SVTH:Tạ Xuân Bình Tháng năm 2009 Trang:64 LVTN: Điều khiển nhiệt độ, ánh sáng nhà kính SVTH:Tạ Xn Bình Tháng năm 2009 GVHD:Ts Huỳnh Thái Hoàng Trang:65 LVTN: Điều khiển nhiệt độ, ánh sáng nhà kính GVHD:Ts Huỳnh Thái Hồng 4.2 GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN SVTH:Tạ Xn Bình Tháng năm 2009 Trang:66 LVTN: Điều khiển nhiệt độ, ánh sáng nhà kính SVTH:Tạ Xn Bình Tháng năm 2009 GVHD:Ts Huỳnh Thái Hoàng Trang:67 LVTN: Điều khiển nhiệt độ, ánh sáng nhà kính GVHD:Ts Huỳnh Thái Hồng 4.3 CHƯƠNG TRÌNH #include // -// dinh nghia chan ngoai vi #define DOOR_IN P1_6 #define DOOR_OUT P1_7 #define SW_OPEN P1_0 #define SW_CLOSE P1_1 #define CLK #define STR #define DATA P3_5 P3_6 P3_7 #define MOTOR #define DIRECT_MOTOR P0_1 #define FAN #define PUMP #define TEMP #define CHANNEL_ADC #define START_ADC #define ALE_ADC #define OE_ADC P0_0 P0_2 P0_3 P0_4 P0_5 P0_6 P0_7 P3_2 // dinh nghia gia tri hang so cho bo dieu khien #define HIGH_TEMP 40 // -// khai bao bien toan cuc bit f_period=0; bit bDetectZero=0; unsigned int time_trigger_triac=0; unsigned char GetTemp=0; unsigned char SetTemp=0; SVTH:Tạ Xuân Bình Tháng năm 2009 Trang:68 LVTN: Điều khiển nhiệt độ, ánh sáng nhà kính GVHD:Ts Huỳnh Thái Hồng unsigned int time_open_door=0; unsigned char rx[10]; unsigned char len_rx=0; unsigned char tx[10]; unsigned char len_tx=0; unsigned char cnt_tx=0; code unsigned char val_to_7_seg[]={0x02,0x9e,0x24,0x0c,0x98,0x48,0x40,0x1e,0x00,0x08}; // -// khai bao ham toan cuc void init(void); unsigned char get_adc(unsigned char channel); void DisplayLed(int val); void ReadADC(void); void ControlTemp(void); void DoorOperation(void); // -// ham chinh void main(void) { init(); while(1) { if(f_period) { f_period=0; ReadADC(); ControlTemp(); DoorOperation(); } } } SVTH:Tạ Xuân Bình Tháng năm 2009 Trang:69 LVTN: Điều khiển nhiệt độ, ánh sáng nhà kính GVHD:Ts Huỳnh Thái Hồng // -void init(void) { // timer mode (autoreload bit)tao pwm, tao vong quet 10ms = 250us * 40 TMOD=TMOD|0x02; TH0=256 - 250; TR0=1; ET0=1; // timer tao uart SCON = 0x52; //UART in bit mode TMOD = TMOD|0x20; //Timer configured for 8-bit auto-reload timer mode, Timer unchanged TH1 = 0xfd; //TH1 value for a baud rate 9600bps TR1 = 1; //Timer is turned ON TI=0; ES=1; // timer tao ngat de kich triac CP_RL2=1; C_T2=0; //RCAP2L=0x00; //RCAP2H=0xdc; //TR2=1; //ET2=1; // interrupt detect zero from grid line IT1=1; EX1=1; //EA=1; // enable interrupt global } SVTH:Tạ Xuân Bình Tháng năm 2009 Trang:70 LVTN: Điều khiển nhiệt độ, ánh sáng nhà kính GVHD:Ts Huỳnh Thái Hoàng // -void ControlTemp(void) { if(SetTemp>GetTemp) { if(time_trigger_triac>0) time_trigger_triac ; } else if(SetTemp500) // sau 5s se dong cua lai { time_open_door=0; if(SW_CLOSE) { DIRECT_MOTOR=1; MOTOR=0; } else { MOTOR=1; } } } } } // -void ReadADC(void) { } SVTH:Tạ Xuân Bình Tháng năm 2009 Trang:72 LVTN: Điều khiển nhiệt độ, ánh sáng nhà kính GVHD:Ts Huỳnh Thái Hồng // -unsigned char get_adc(unsigned char channel) { OE_ADC=0; CHANNEL_ADC=(bit)channel; START_ADC=1; START_ADC=0; ALE_ADC=1; ALE_ADC=0; OE_ADC=1; //while(EOC_ADC); return P0; } // -void DisplayLed(int val) { unsigned char i,j; unsigned char temp; unsigned char led[4]; led[3]=val_to_7_seg[val/1000]; led[2]=val_to_7_seg[(val%1000)/100]; led[1]=val_to_7_seg[(val%100)/10]; led[0]=val_to_7_seg[val%10]; for(i=0;i=1; } } STR=0; STR=1; } //============================================================ =========================================== // chuong trinh phuc vu ngat // -void int_timer0(void) interrupt TF0_VECTOR { static unsigned char count_timer0=0; if(++count_timer0>40) { count_timer0=0; f_period=1; } } // -void int_serial(void) interrupt SIO_VECTOR { if(RI) { RI=0; rx[len_rx++]=SBUF; } if(TI) { TI=0; if(cnt_tx>8; TR2=1; ET2=1; } SVTH:Tạ Xuân Bình Tháng năm 2009 Trang:76