Đồ án thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát nhiệt độ lò ấp trứng gia cầm

NGUYỄN TRỌNG HẬU BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CNKT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ LÒ ẤP TRỨNG GIA CẦM CBHD: ThS Lê Thị Trang Sinh viên: Nguyễn Trọng Hậu Mã sinh viên: 2018607458 Hà Nội – Năm 2022 Tieu luan Tieu luan MỤC LỤC DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT .iii DANH MỤC HÌNH ẢNH .iv DANH MỤC BẢNG BIỂU vi LỜI CAM ĐOAN vii LỜI CẢM ƠN viii LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LÒ ẤP TRỨNG GIA CẦM .3 1.1 Giới thiệu lò ấp trứng [1] 1.2 Các khâu lò ấp trứng 1.3 Cấu tạo máy ấp trứng 1.3.1 Vỏ máy 1.3.2 Ruột máy .5 1.3.3 Giá khay trứng 1.4 Phân loại lò ấp trứng 1.4.1 Lị ấp trứng thủ cơng .6 1.4.2 Lò ấp trứng bán thủ công 1.4.3 Lị ấp trứng cơng nghiệp .8 1.5 Giới thiệu số lò ấp trứng tự động [2] 1.5.1 Máy ấp trứng MT100G 1.5.2 Máy ấp trứng GC – 1000 .10 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT .12 2.1 STM32F103C8T6 12 2.1.1 Khái quát STM32F103C8T6 [2] 12 2.1.2 Các thông số STM32F103C8T6 13 2.1.3 Sơ đồ chân STM32F103C8T6 [4] .14 2.2 Cảm biến nhiệt độ & độ ẩm DHT11 [3] .15 2.3 Màn hình hiển thị LCD 1602 [6] 17 2.4 OPTO MOC3021 [8] 19 Tieu luan 2.5 TRIAC BT136 [7] 20 2.6 RELAY 5V 22 2.7 Kết luận chương 23 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LÒ ẤP TRỨNG GIA CẦM 24 3.1 Yêu cầu lựa chọn thiết kế 24 3.2 Sơ đồ khối hệ thống 25 3.2.1 Khối xử lý trung tâm 27 3.2.2 Khối hiển thị 27 3.2.3 Khối nút nhấn 28 3.2.4 Khối đầu 29 3.2.5 Khối nguồn 30 3.2.6 Khối cảm biến .30 3.3 Thiết kế mạch in 31 3.4 Thiết kế phần mềm .33 3.4.1 Yêu cầu thiết kế 33 3.4.2 Lưu đồ thuật toán 33 3.5 Kết luận chương 36 3.6 Kết đề tài .36 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 42 Kết luận .42 Hướng phát triển đề tài 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO .44 PHỤ LỤC 46 Tieu luan DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT Viết tắt ADC Tiếng Anh Analo Digital Converter Tiếng việt Chuyển đổi tương tự - số BRG Baud Rate Generator Tốc độ Baud DAC Digital Analog Converter Chuyển đổi số – tương tự DSP EEPROM Digital Signal Processing Electrically Erasable Programmable ROM Enhanced Universal EUSART Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter RISC Reduced Instructions Set Computer Tieu luan Xử lý tín hiệu số Bộ nhớ ROM lập trình xố điện Truyền nhận đồng / bất đồng Tập lệnh máy tính rút gọn DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Lị ấp trứng thủ công Hình 1.2 Lị ấp trứng bán thủ cơng Hình 1.3 Lò ấp trứng công nghiệp 10 Hình 1.4 Máy ấp trứng MT100G 12 Hình 1.5 Máy ấp trứng GC-1000 13 Hình 2.1 STM32F103C8T6 14 Hình 2.2 Sơ đồ chân STM32F103C8T6 .16 Hình 2.3 Sơ đồ chân DHT11 17 Hình 2.4 Sơ đồ kết nối DHT11 .19 Hình 2.5 Hình dạng thực LCD 1602 19 Hình 2.6 Sơ đồ chân LCD 20 Hình 2.7 Sơ đồ chân MOC3021 .21 Hình 2.8 Sơ đồ chân BT136 23 Hình 2.9 Sơ đồ chân Relay 5V .24 Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống .27 Hình 3.2 Sơ đồ ngun lí tồn mạch .28 Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lí khối xử lý trung tâm .29 Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lí khối hiển thị 30 Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lí khối nút nhấn .30 Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lí khối đầu 31 Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lí khối nguồn 32 Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lí khối cảm biến .33 Hình 3.9 Sơ đồ mạch in 2D 33 Hình 3.10 Sơ đồ mạch in 3D 34 Hình 3.11 Lưu đồ thuật tốn chương trình 35 Hình 3.12 Lưu đồ thuật tốn chương trình chế độ tự động 36 Hình 3.13 Lưu đồ thuật tốn chương trình chế độ thủ cơng 37 Hình 3.14 Hình ảnh mặt sau mạch thực tế 38 Tieu luan Hình 3.15 Hình ảnh mặt trước mạch thực tế 39 Hình 3.16 Mơ hình thực tế 40 Hình 3.17 Kết thực nghiệm chế độ tự động 41 Hình 3.18 Kết thực nghiệm chế độ thủ công 42 Tieu luan DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Thời gian, nhiệt độ ấp loại trứng .6 Bảng 2.1 Chức chân STM32F103C8T6 16 Bảng 2.2 Bảng thông số kỹ thuật DHT11 .18 Bảng 2.3 Bảng thông số kỹ thuật MOC3021 22 Bảng 2.4 Bảng thông số kỹ thuật BT136 23 Bảng 2.5 Bảng chức chân Relay 5V 24 Bảng 3.1 Bảng thông số kỹ thuật LM2596 32 Tieu luan vii LỜI CAM ĐOAN Để hoàn thành đề tài em có tham khảo số tài liệu liên quan đến hệ thống thiết kế hệ thống điều khiển giám sát nhiệt độ lò ấp trứng gia cầm Em xin cam đoan đồ án em thực hiện, số liệu kết nghiên cứu đề tài trung thực Mọi giúp đỡ cho báo cáo cảm ơn thơng tin trích dẫn báo cáo ghi nguồn gốc rõ ràng Hà Nội, tháng 12 năm 2022 Sinh viên thực Nguyễn Trọng Hậu Tieu luan viii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, lời em xin cảm ơn chân thành đến tồn thể thầy trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội thầy cô khoa Điện Tử, người tận tình hướng dẫn, dạy dỗ trang bị cho em kiến thức bổ ích bốn năm vừa qua Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Th.S Lê Thị Trang hướng dẫn cho em kiến thức, kỹ cần có để hồn thành đề tài nghiên cứu Sau em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè động viên, cổ vũ đóng góp ý kiến trình học tập, nghiên cứu trình làm đồ án tốt nghiệp Tuy nhiên trình nghiên cứu đề tài, kiến thức chun ngành cịn hạn chế nên em cịn nhiều thiếu sót tìm hiểu, đánh giá trình bày đề tài Rất mong nhận quan tâm, góp ý thầy cô giảng viên môn để đề tài em dầy đủ hoàn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn! Nguyễn Trọng Hậu Tieu luan 47 PHỤ LỤC PHỤ LỤC TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ LÒ ẤP TRỨNG GIA CẦM Người hướng dẫn vận hành: Nguyễn Trọng Hậu Tieu luan 48 Mục lục Tổng quan mơ hình Các bước sử dụng mơ hình Những ý sử dụng Thông tin liên hệ Tieu luan 49 Tổng quan mơ hình Mặt trước sản phẩm mặt sản phẩm Mặt trước sản phẩm có hình hiển thị nút nhấn Màn hình LCD hiển thị cảnh báo nồng độ PM 2.5 Các nút nhấn ứng với chức sau: Tieu luan 50 Nút 1: Đặt lại hình thông số đo Nút 2: Bật/ tắt quạt số (Quạt hút nhiệt nhiệt độ lớn mức cài đặt) Nút 3: Bật/ tắt quạt số 1(Quạt tản nhiệt khu vực ấp) Nút 4: Bật/ tắt đèn sợi đốt Nút 5: Chuyển đổi chế độ tự động sang chế độ tay ngược lại Các bước sử dụng mơ hình - Để cấp nguồn cho mơ hình hoạt động ta cần cấp nguồn lớn 7VDC Adapter qua Jack DC mô hình: - Sau cấp nguồn cho hệ thống hình thị họ tên, mã sinh viên người thực Tieu luan 51 - Nếu khơng có nút nhấn nhấn hệ thống hoạt động theo chế độ tự động Màn hình LCD thị “Chế độ tự động” hàng thứ thông số nhiệt độ thứ 2” Hệ thống tự động điều khiển thiết bị dựa vào thông số nhiệt độ cài đặt code chương trình: + Khi nhiệt độ mơi trường nhỏ nhiệt độ cài đặt code đèn sợi đốt bật để làm tăng nhiệt độ quạt bật để làm thống khí nhiệt độ lan máy ấp + Khi nhiệt độ tăng lên lớn nhiệt độ cài đặt đèn sợi đốt quạt tắt, đồng thời bật quạt tản nhiệt để hút bớt nhiệt khỏi máy ấp trứng Tieu luan 52 - Nếu nhấn nút chuyển mode hệ thống chuyển sang chế độ chế độ thủ cơng Màn hình LCD thị “Chế độ thủ công” hàng thứ thông số nhiệt độ, độ ẩm hàng thứ Hệ thống điều khiển thiết bị dựa vào nút nhấn chức nhấn Những ý sử dụng - Không cấp nguồn lớn 12 VDC cho sản phẩm tránh gây hỏng mạch - Không chạm vào mạch tay ướt - Đặt sản phẩm nơi khơ ráo, tránh mơi trường có chứa hóa chất ăn mịn nơi có nhiệt độ q cao Thông tin liên hệ Họ tên: Nguyễn Trọng Hậu Số điện thoại: 0969989630 Email: tronghautkt@gmail.com Tieu luan 53 PHỤ LỤC Code phần mềm Keil C: #include "main.h" #include "tim.h" #include "gpio.h" #include "DHT.h" void SystemClock_Config(void); DHT_DataTypedef DHT11_Data; uint8_t i=0; uint8_t dem=0; //uint8_t tt=0; uint8_t nhietdo ; uint8_t doam; uint8_t DaoTrung =0; //extern uint8_t pres = 50; float dienap; uint8_t tam1 = 0; uint8_t tam2 = 0; uint8_t tam3 = 0; uint8_t tam4 = 0; void Lcd_Cauhinh(void);//KHOI TAO LCD void Lcd_Ghi_Lenh(char lenh);//GHI LENH void Lcd_Ghi_Dulieu(char data);//GHI DATA void LCD_DATA(unsigned char data) { HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_3, data&0x01 ? (data>>1)&0x01 ? GPIO_PIN_SET: GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET: GPIO_PIN_RESET); Tieu luan 54 HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_5, (data>>2)&0x01 ? (data>>3)&0x01 ? (data>>4)&0x01 ? (data>>5)&0x01 ? (data>>6)&0x01 ? (data>>7)&0x01 ? GPIO_PIN_SET: GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_SET: GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_SET: GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET: GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_SET: GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_10, GPIO_PIN_SET: GPIO_PIN_RESET); } void Lcd_Cauhinh (void) { //HAL_Delay(500); Lcd_Ghi_Lenh(0x03); // // tro tro ve dong dau tien Lcd_Ghi_Lenh(0x38); // Giao tiep voi VDK bang chan Lcd_Ghi_Lenh(0x06); // Hien thi dich Lcd_Ghi_Lenh(0x0c); //Bat hien thi, tat tro Lcd_Ghi_Lenh(0x01); //xoa tro } void Lcd_Ghi_Lenh (char lenh) { HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_11,GPIO_PIN_RESET);//RS=0 HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_RESET);//LCD_R W=0; Tieu luan 55 LCD_DATA(lenh); HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_SET);//LCD_EN= 1; HAL_Delay(1); HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_RESET);//LCD_EN = 0; HAL_Delay(1); //DWT_Delay_us(300); //10ms } void Lcd_Ghi_Dulieu (char data) { HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_11,GPIO_PIN_SET);//RS=1 HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_RESET);//LCD_R W=0; HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_SET);// LCD_EN=1; LCD_DATA(data); HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_SET);//LCD_EN= 1; HAL_Delay(1); HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_RESET);//LCD_EN = 0; HAL_Delay(1); Tieu luan 56 //DWT_Delay_us(10); //10us } void Lcd_Clear() { Lcd_Ghi_Lenh(0x01); HAL_Delay(10); } void Lcd_Ghi_Chuoi (char *str) { while(*str) { Lcd_Ghi_Dulieu(*str); str++; } } char M[32]; void Auto_mode(void)//che tu dong { Lcd_Ghi_Lenh(0x80); sprintf(&M[0]," Che Do Tu Dong "); Lcd_Ghi_Chuoi(&M[0]); Lcd_Ghi_Lenh(0xC0); sprintf(&M[0]," Tem:%2d",nhietdo); Lcd_Ghi_Chuoi(&M[0]); Lcd_Ghi_Lenh(0xC8); sprintf(&M[0],"Hum:%2d",doam); Lcd_Ghi_Chuoi(&M[0]); if(nhietdo 9) dem=0; HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_0); } void Error_Handler(void) { disable_irq(); while (1) { } } #ifdef USE_FULL_ASSERT void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line) { } #endif Tieu luan ... nhiệt độ lị ấp trứng quan trọng Vì em lựa chọn đề tài ? ?Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát nhiệt độ lò ấp trứng gia cầm? ?? Với đề tài ? ?Thiết kế mơ hình hệ thống điều khiển giám sát nhiệt độ lò. .. tài thiết kế hệ thống điều khiển giám sát nhiệt độ lò ấp trứng gia cầm sâu vào vấn đề sau đây: Ứng dụng, cấu tạo, nguyên lí hoạt động lò ấp trứng gia cầm Các thiết bị hệ thống điều khiển giám sát. .. tạo hệ thống tự động áp dụng chăn ni Đó đề tài ? ?Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát nhiệt độ lò ấp trứng gia cầm? ?? Người ta thường cho trứng ấp nhiệt độ cố định cho phép Tuy nhiên nhiệt độ lò