(TIỂU LUẬN) báo cáo TIỂU LUẬN CUỐI kì môn học hệ THỐNG NHÚNG điện tử thiết kế một mạch đo nhiệt độ, độ ẩm từ việc sử dụng LPC 2103

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA KHOA HỌC CƠ BẢN BÁO CÁO TIỂU LUẬN CUỐI KÌ MƠN HỌC: HỆ THỐNG NHÚNG-ĐIỆN TỬ Lớp học phần: 420300343301 Nhóm: GVHD: NGUYỄN MINH NGỌC Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2022 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA KHOA HỌC CƠ BẢN MƠN HỌC: HỆ THỐNG NHÚNG-ĐIỆN TỬ Lớp học phần: 420300343301 Nhóm: STT HỌ VÀ TÊN MSSV LỚP NGUYỄN VĂN PHONG 19504191 DHDTVT15A NGUYỄN NHÂN HẬU 19518601 DHDTVT15A NGUYỄN ĐỖ NHẬT HUY 19517741 DHDTVT15A LÊ CƠNG HỒNG 19514341 DHDTVT15A TRƯƠNG VĂN THOẠI 19475531 DHDTVT15A NGUYỄN TẤN LỘC 19484511 DHDTVT15A NGUYỄN TRƯƠNG QUANG NHẬT 19504091 DHDTVT15A Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2022 MỤC LỤC A.Tổng quan, đặt vấn đề 1.1 Đặt vấn đề .4 1.2 Mục tiêu đề tài, chủ đề 1.3 Mục tiêu B.Thiết kế sơ đồ đặc tả Tên đề tài Các bước đặc tả sản phẩm .6 C Chủ đề D Cơ sở lý thuyết LPC2103 1.1 Thông số kỹ thuật .8 1.2 Sơ đồ chân LPC2103 1.3: Chức chân liên quan Linh kiện đề tài 10 2.1 Thông số kỹ thuật 11 2.2 Sơ đồ kết nối chân 12 Phần mềm sử dụng .13 3.1 Proteus 14 3.2 Keil C 14 E THIẾT KẾ CÁC ỨNG DỤNG……………………………………………………… ỨNG DỤNG_BÀI TẬP 1…………………………………………………… ỨNG DỤNG_BÀI TẬP 2…………………………………………………… F ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ……………………………………………………………… A TỔNG QUAN, ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ: Cuộc sống ngày nay, công nghệ đời sống đơi với nhau, đóng vai trị nhiều yếu tố tác động đến trình sản xuất người Trong nhiệt độ, độ ẩm khơng phải ngoại lệ, đề cập nhiều nên mạch đo nhiệt độ, độ ẩm đời tất yếu Với phát triển công nghệ việc sản xuất mạch đo nhiệt độ, độ ẩm đơn giản mà độ xác cao để áp dụng thực tế đóng vai trị ảnh hưởng đến sống người, sản xuất cách thuận tiện Cho nên hầu hết nhà máy sản xuất, hàng hóa, bảo quản sử dụng nhiều Trong y tế sử dụng rộng rãi phòng điều trị cho bệnh nhân, áp dụng hấu hết giai đoạn dây chuyền sản xuất Đề tài thiết kế hệ thống nhúng dùng đo lường môi trường (nhiệt độ, độ ẩm) phát triển mang tính hiệu thực tế sống hàng ngày 1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI, CHỦ ĐỀ: Nhiệt độ, độ ẩm tín hiệu vật lí mà ta thường xuyên gặp sống sinh hoạt ngày kĩ thuật công nghiệp Việc đo đạc nhằm xác định xác giá trị nhiệt độ, độ ẩm theo thang đo từ lâu vấn đề mà nhà khoa học nhiều lĩnh vực quan tâm Do phương pháp đo đạc ngày nhiều xác Hiện nay, việc sử dụng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm khối ngành công nghiệp dân dụng ngày phổ biến mang lại hiệu cao Ngày việc sử dụng thiết bị điện tử phục vụ đời sống ngày phổ biến Trong ta kể đến thiết bị cảm ứng hiển thị thông số môi trường phục vụ nhiều mục đích khác nhằm tạo tiện lợi sinh hoạt ngày Bắt nguồn từ mục đích đó, nhóm chúng em thiết kế mạch đo nhiệt độ, độ ẩm từ việc sử dụng LPC 2103 để thực đề tài 1.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:  Tìm tài liệu diễn đàn tiếng anh  Search youtube phần external Interrupt để hỗ trợ cho việc mục lục tìm kiếm dễ dàng, proteus  Tìm tịi qua mạng facebook trang web có liên quan đến học Interrupt B THIẾT KẾ HỒ SƠ ĐẶC TẢ: TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MỘT HỆ THỐNG NHÚNG DÙNG TRONG ĐO LƯỜNG VÀ PHÁT TÍN HIỆU CHUẨN ( VỀ MƠI TRƯỜNG ) CÁC BƯỚC ĐẶC TẢ SẢN PHẨM ST T Specification Describe  Đo thông số từ môi trường ( nhiệt độ, độ ẩm ) Product  Nhận thông số thông qua thiết bị cảm biến Specification  Cảnh báo thông số vượt mức cho phép  Ứng dụng đa dạng nhà thông minh, trồng trọt,…  Input : Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm Engineering  Output : Hiển thị nhiệt độ, độ ẩm Specification  Interface user : Màn hình LCD, Oscilloscope - Vi điều khiển LPC 2103 16bit/32bit ARM7TDMI-S, cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11, LCD - Vi điều khiển đọc giá trị cảm biến hiển thị sóng lên Oscilloscope hiển thị số LCD 3 Hardware Specification GSM  Giao tiếp vi điều khiển LPC2103 Software  Hệ thống tự động đo xuất liệu LCD Specification Oscilloscope  Đọc giao diện bàn phím  Đọc cảm biến nhiệt độ, độ ẩm,…  Cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm,…  Qua trình thử nghiệm: + Đo thông số nhiệt độ, độ ẩm Test Specification + Xuất tín hiệu chuẩn Oscilloscope + Hiển thị thông số cụ thể LCD + Kiểm tra LCD C CHỦ ĐỀ: Cảm biến đo thông (nhiệt độ, độ ẩm) truyền LPC2103 sau từ chân P0.0 đến P0.5 xuất tín hiệu số LCD, từ chân P0.8 P0.9 xuất kênh Oscilloscope D CƠ SỞ LÝ THUYẾT LPC2103: 1.1 THÔNG SỐ KỸ THUẬT: Bộ vi điều khiển 16 bit / 32bit ARM7TDMI-S kB / kB / 8kB RAM tĩnh chip kB / 16kB / 32kB nhớ flash chip Xung nhịp tối đa 70 MHz ISP/IAP sử dụng chế độ bootloader Có thể xóa sector tồn chip thời gian 1ms, lập trình 256 bytes thời gian 1ms EmbeddedICE RT cung cấp tính gỡ lỗi thời gian thực với phần mềm RealMonitor chip Bộ chuyển đổi A/D với đầu vào Analog Bộ timer 32 bit/ đếm kiện với Capture so sánh kênh Bộ timer 16 bit/bộ đếm kiện với Capture so sánh kênh Đồng hồ thời gian thực (Real Time Clock) nguồn độc lập clock vào 32 kHz Đa giao tiếp kết nối bao gồm UARTs (16C550), I2C bus (400kbit/s), SPI SSP với khả đệm độ dài liệu thay đổi Vector ngắt có địa truy cập mức ưu tiên Đến 32 chân xuất nhập mức điện áp 5V Có 13 chân ngắt ngồi theo mức cạnh Bộ dao động tích hợp chip hoạt động với dao động thạch anh bên tần số từ MHz đến 25 MHz Các chế độ tiết kiệm lượng bao gồm chế độ chờ, chế độ ngắt nguồn với RTC hoạt động chế độ tắt nguồn Đánh thức xử lý chế độ tắt nguồn thông qua ngắt bên RTC Bật/ tắt chức ngoại vi việc tính tốn clock ngoại bi cho việc tối ưu hóa nguồn điện 1.2 SƠ ĐỒ CHÂN CỦA LPC2103: Hình Sơ đồ chân LPC2103 48 chân 1.3 CHỨC NĂNG CỦA CÁC CHÂN LIÊN QUAN: Kí hiệu Chân Loại Mơ tả P0.0/TXD0/ 13 I/O P0.0 chân kỹ thuật số đầu vào / đầu MAT 3.1 P0.1/RXD0/ mục đích chung 14 O TXD0 đầu phát cho UART0 O MAT3.1 PWM cho Timer I/O MAT3.2 P0.2/SCL0/ P0.1 chân kỹ thuật số đầu vào / đầu mục đích chung 18 I RXD0 Đầu vào nhận cho UART0 O MAT3.2 PWM cho TIMER I/O CAP0.0 P0.2 Chân số đầu vào / đầu mục đích chung Đầu cổng mở I/O SCL0 Đồng hồ IC Đầu vào / đầu Ngõ hở (để tuân thủ I2C-bus) I CAP0.0 Capture đầu vào Timer 0, kênh P0.3/SDA0/ 21 I/O MAT0.0 Chân số đầu vào / đầu mục đích chung P0.3 Đầu cổng mở I/O SDA0 Nhập / xuất liệu I2C0 Ngõ hở (đối với I2C - tuân thủ bus) O Ngõ MAT0.0 PWM cho đầu TIMER 0, kênh Là ngõ hở P0.4/SCK0/ 22 I/O CAP0.1 P0.4 chân kỹ thuật số đầu vào / đầu mục đích chung I/O Đồng hồ nối tiếp SCK0 cho SPI0 Đồng hồ SPI đầu từ chủ đầu vào phụ I Đầu vào CApture CAP0.1 cho kênh TIMER P0.5/MISO0/ 23 I/O MAT0.1 P0.5 chân kỹ thuật số đầu vào / đầu mục đích chung I/O MISO0 Chủ đầu cho SPI0 Đầu liệu từ SPI liệu đầu vào SPI phụ O Đầu MAT0.1 PWM cho TIMER kênh P0.8/TXD1/ 29 I/O MAT2.1 P0.8 chân kỹ thuật số đầu vào / đầu mục đích chung O Đầu máy phát TXD1 cho UART1 O Đầu MAT2.1 PWM cho TIMER kênh P0.9/RXD1/ 30 I/O MAT2.1 P0.9 chân kỹ thuật số đầu vào / đầu mục đích chung I Đầu vào thu RXD1 cho UART1 O Đầu MAT2.2 PWM cho TIMER kênh RTCX1 20 I Đầu vào cho mạch dao động RTC RTCX2 25 O Đầu từ mạch dao động RTC XTAL1 11 I Đầu vào cho mạch dao động mạch tạo xung nhịp bên XTAL2 12 O Đầu từ khuếch đại dao động DBGSEL 27 I Debug select: LOW, phận hoạt động bình thường Khi HIGH, chế độ gỡ lỗi nhập Nhập kéo xuống bên RST I Đầu vào đặt lại bên ngoài: A LOW chân đặt lại thiết bị, khiến cổng I / O thiết bị ngoại vi chuyển sang trạng thái mặc định chúng trình thực thi xử lý bắt đầu địa / TTL với độ trễ, dung sai 5V Vss 7,19,43 I Ground: tham chiếu 0V VssA 31 I Analog Ground: tham chiếu 0V Đây phải điện áp danh định giống Vss phải cách ly để giảm thiểu tiếng ồn lỗi VDDA 42 I Analog power 3.3V supply: danh nghĩa, nguồn phải có điện áp với Vdd (3v3) nên cách ly để giảm thiểu nhiễu lỗi Mức chân cung cấp mức tham chiếu điện áp cho ADC VDD(1V8) 5I Nguồn cấp lõi 1.8V: điện áp cấp nguồn cho mạch bên PLL chip VDD(3V3) 17,40 I Nguồn điện đệm 3.3V: điện áp cấp nguồn cho cổng I / O LINH KIỆN TRONG ĐỀ TÀI: LCD 2.1 THÔNG SỐ KỸ THUẬT: LCD 16×2 sử dụng để hiển thị trạng thái thơng số LCD 16×2 có 16 chân chân liệu (D0 – D7) chân điều khiển (RS, RW, EN) chân lại dùng để cấp nguồn đèn cho LCD 16×2 Các chân điều khiển giúp ta dễ dàng cấu hình LCD chế độ lệnh chế độ liệu Chúng cịn giúp ta cấu hình chế độ đọc ghi LCD 16×2 sử dụng chế độ bit bit tùy theo ứng dụng ta làm 2.2 SƠ ĐỒ KẾT NỐI CHÂN: Chân Vss (chân nối đất cho LCD) Chân VDD (chân cấp nguồn cho LCD) Chân VEE (chân điều chỉnh độ tương phản LCD) Chân RS (Chân chọn ghi) Chân RS nối với logic “0” GND: Bus DB0-DB7 nối với ghi IR (Write) nối với đếm địa (Read) Chân RS nối với logic “1” VCC: Bus DB0-DB7 nối với ghi liệu DR Chân R/W chân chọn đế độ đọc ghi 0: LCD hoạt động chế độ ghi 1: LCD hoạt động chế độ đọc 10 Chân E: Chân cho phép hoạt động Chân 7-14 DB0-DB7: Chế độ bit: liệu truyền đường từ Tám đường DB4 đến DB7, bit MSB DB7 Bus truyền liệu Chế độ bit: Dữ liệu truyền đường, bit MSB bit DB7 Chân 15 Nguồn dương cho đèn Chân 16 GND cho đèn PHẦN MỀM SỬ DỤNG: 3.1 PROTUES Proteus phần mềm cho phép mô hoạt động mạch điện tử bao gồm phần thiết kế mạch viết chương trình điều khiển cho họ vi điều khiển MCS-51, PIC, AVR, … Proteus phần mềm mô mạch điện tử Labcenter Electronics, mô cho hầu hết linh kiện điện tử thông dụng, đặc biệt hỗ trợ cho MCU PIC, 8051, AVR, Motorola Phần mềm bao gồm chương trình: ISIS (Intelligent Schematic Input System) cho phép mô mạch ARES (Advanced Routing and Editing Software) dùng để vẽ mạch in 11 3.2 KEIL C Keil C chương trình hỗ trợ đầy đủ việc lập trình cho vi điều khiển họ 8051 việc biên dịch ngơn ngữ C bạn biên dịch dạng ASM Đây cách để tìm hiểu thêm ngơn ngữ ASM tốt TRÌNH BÀY VẤN ĐỀ LIÊN QUAN CONSTRAINTS: - Độ xác cao - Độ bền tốt, tuổi thọ cao > năm - Giá thành sản xuất vừa phải, phạm vi cho phép - Chịu thời tiết, nhiệt độ ngồi trời - Sử dụng pin, có cổng sạc USB FUNCTION: - Hệ thống có cảm biến nhiệt độ, độ ẩm - Lưu trữ thông tin - Đọc liệu gửi smartphone - Có hệ thống đèn cảnh báo gần hết pin REAL-TIME SYSTEM: - Độ xác tương đối - Hệ thống tự động ngắt không sử dụng - Hệ thống không yêu cầu xử lý thời gian thực khắt khe CONCURRENT SYSTEM: - Hệ thống đồng thời quản lý nguồn pin điều khiển chức đo hệ thống REACTIVE SYSTEM: - Hệ thống hoạt động không liên tục, tùy thuộc vào dung lượng pin - Hệ thống cần có chế độ reset - Khi gần hết pin hệ thống cảnh báo 12 E Thiết kế ứng dụng Bài tập a) Sơ đồ nguyên lý b) Project cho tập 13 c) Code #include unsigned char UARTdata1; unsigned char UARTdata[2] = "OK"; int i = 0; void initUART0(void) { VPBDIV = 0x02; PINSEL0 = 0x00000005; U0LCR = 0x00000083 ;// Line Control Register (LCR) bits, no Parity, Stop bit | DLAB set to U0DLL = 0xC3; // Lower 8bit for bud rate gen U0DLM = 0x00; // Higher 8bit for baud rate gen U0LCR = 0x00000003; // Set DLAB=0 to lock MULVAL and DIVADDVAL //BaudRate is now ~9600 and we are ready for UART communication! // U0FCR = 0x01; // U0FCR = 0x02; // U0FCR = 0x04; // U0FCR &= 0x3F; } unsigned char receiveserial (void) { unsigned char mydata; while ((U0LSR & 0x01) == 0); 14 mydata = U0RBR; return mydata; } void sendserial (unsigned char serdata) { U0THR = serdata; while ((U0LSR & 0x20) == 0); } void delay_ms(unsigned int dly) { unsigned int i; for(;dly>0;dly ) //1 cycle { for(i=0;i