(Đồ án hcmute) thiết kế mô hình điều khiển thông minh thiết bị điện dân dụng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN THƠNG MINH THIẾT BỊ ĐIỆN DÂN DỤNG GVHD: ThS LÊ TRỌNG NGHĨA SVTH: HỒ XUÂN THĂNG MSSV: 11142201 SVTH: ĐỖ XUÂN LIM MSSV: 11142184 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2015 an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬTTP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH THIẾT BỊ ĐIỆN DÂN DỤNG SVTH: HỒ XUÂN THĂNG MSSV: 11142201 SVTH ĐỖ XUÂN LIM MSSV: 11142184 NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ GVHD: ThS LÊ TRỌNG NGHĨA Tp.Hồ Chí Minh, 7/2015 an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tƣ̣ – Hạnh phúc *** -Tp Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng năm 2015 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Đỗ Xuân Lim Hồ Xuân Thăng Ngành: CNKT Điện – Điện Tử MSSV: 11142184 MSSV: 11142201 Lớp: 11142CLC Giảng viên hƣớng dẫn: ThS Lê Trọng Nghĩa Ngày nhận đề tài: 2/3/2015 Ngày nộp đề tài: 25/7/2015 Tên đề tài: Điều khiển thông minh thiết bị điện dân dụng Nội dung thƣ̣c đềtài: Thiết kế thi công vận hành mơ hình điều khiển thiết bịđiện thơng minh Sản phẩm: Mơ hình điều khiển thiết bị thơng minh TRƢỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN i an CỘNGHOÀ XÃ HỘICHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độclập– Tự – HạnhPhúc ****** PHIẾUNHẬNXÉTCỦAGIÁOVIÊNHƢỚNGDẪN Họ vàtên Sinh viên:Đỗ Xuân Lim MSSV: 11142184 Hồ Xuân Thăng MSSV: 11142201 Ngành: CNKT Điện – Điện Tử Tên đềtài:Điều khiển thông minh thiết bị điện dân dụng Họ vàtên Giáo viên hƣớngdẫn:ThS Lê Trọng Nghĩa NHẬNXÉT 1.Vềnội dungđềtài&khối lƣợngthƣ̣chiện: 2.Ƣu điểm: 3.Khuyết điểm: 4.Đềnghị cho bảo vệhaykhông? 5.Đánhgiá loại: 6.Điểm:……………….(Bằngchữ: .) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2015 Giáo viên hƣớngdẫn (Ký&ghi rõ họ tên) ii an CỘNGHOÀ XÃ HỘICHỦNGHĨAVIỆT NAM Độclập– Tự – HạnhPhúc ******* PHIẾUNHẬNXÉTCỦAGIÁOVIÊNPHẢNBIỆN Họ vàtên Sinh viên:Đỗ Xuân Lim MSSV: 11142184 Hồ Xuân Thăng MSSV: 11142201 Ngành: CNKT Điện – Điện Tử Tên đềtài:Điều khiển thông minh thiết bị điện dân dụng Họ vàtên Giáo viên phản biện: TS.Lê Mỹ Hà NHẬNXÉT 1.Vềnội dungđềtài&khối lƣợngthƣ̣chiện: Ƣu điểm: Khuyết điểm: Đềnghị cho bảo vệhaykhông? Đánhgiá loại: 6.Điểm:………………(Bằngchữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2015 iii an LỜI CẢM ƠN Trong suố t khoá ho ̣c (2011-2015) Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Ky ̃ Thuâ ̣t TP.HCM, chúng em đã nhâ ̣n đƣơ ̣c sƣ̣ tâ ̣n tình da ̣y dỗ của quý Thầ y Cô về kiế n thƣ́c chuyên môn cũng nhƣ nhƣ̃ng kiế n thƣ́c cuô ̣c số ng Tƣ̀ nhƣ̃ng kiế n thƣ́c đó đã giúp chúng em hoàn thành Đồ Án Tốt Nghiệp thời gian cho phép Chúng em xin chân thành cảm ơn các Thầ y Cô Khoa Chất Lƣợng Cao đã giảng da ̣y chúng em nhƣ̃ng kiế n thƣ́c về chuyên môn và giúp chúng em đinh ̣ hƣớng theo sƣ̣ hiể u biế t và khả để chúng em thƣ̣c hiê ̣n tố t đề tài “ Thiết Kế Mơ Hình Điều Khiển Thơng Minh Thiết Bị Điện Dân Dụng” tạo điều kiện thuận lơ ̣i cho chúng em hoàn tấ t khoá ho ̣c Nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn đến Thầy Lê Trọng Nghĩa, ngƣời hƣớng dẫn, giúp đỡ chúng em tận tình tạo điều kiện tốt cho chúng em thực Đồ Án Tốt Nghiệp Ngồi ra, nhóm hết lịng biết ơn Gia Đình, Bạn Bè hết lịng giúp đỡ, động viên, ủng hộ đóng góp ý kiến cho chúng em suốt thời gian thực Đồ Án Tốt Nghiệp Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn! TP HCM, ngày 25 tháng 07 năm 2015 Nhóm sinh viên thực Đỗ Xuân Lim Hồ Xuân Thăng iv an MỤC LỤC NHIỆMVỤĐỒÁNTỐTNGHIỆP .i PHIẾUNHẬNXÉTCỦAGIÁOVIÊNHƢỚNGDẪN ii PHIẾUNHẬNXÉTCỦAGIÁOVIÊNPHẢNBIỆN iii LỜI CẢM ƠN iv MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ix DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH x LỜI MỞ ĐẦU xiii CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐỀ TÀI 1.3 NỘI DUNG ĐỀ TÀI 1.4 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 1.5 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 1.6 PHƢƠNG THỨC THỰC HIỆN 1.6.1 HÌNH THÀNH Ý TƢỞNG 1.6.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG 1.6.3 THI CÔNG HỆ THỐNG 1.6.4 VẬN HÀNH VÀ KIỂM TRA CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1 CƠ SỞ DỮ LIỆU THIẾT KẾ 2.1.1 VI ĐIỀU KHIỂN PIC 2.1.1.1 TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN 2.1.1.2 VI ĐIỀU KHIỂN PIC18F4550 2.1.1.3 VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F877A 2.1.2 CẢM BIẾN CHUYỂN ĐỘNG PIR 12 2.1.3 MÀN HÌNH LCD 16X2, CẢM BIẾN LM35 12 2.1.3.1 TEXT LCD 12 2.1.3.2 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ LM35 13 v an 2.1.4 BỘ THU PHÁT SÓNG RF 14 2.1.4.1 MẠCH PHÁT SÓNG RF 14 2.1.4.2 MẠCH THU SÓNG RF 16 2.1.5 TÌM HIỂU MẠNG ENTHERNET, GIAO THỨC TCP/IP, SÓNG WI-FI 16 2.1.5.1 MẠNG ENTHERNET 16 2.1.5.2 GIAO THỨC TCP/IP 18 2.1.5.3 SÓNG WIFI 19 2.1.6 MODULE ENC28J60 VÀ KẾT NỐI GIỮA ENC28J60 VỚI PIC18F4550 20 2.1.6.1 ENC28J60 20 2.1.6.2 SƠ ĐỒ GHÉP NỐI VI ĐIỀU KHIỂN VỚI ENC28J60 22 2.1.6.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MODULE ETHERNET 22 2.1.6.4 MODULE ETHERNET 23 2.1.6.5 CHUẨN TRUYỀN THÔNG SPI 23 2.1.7 TRÌNH BIÊN DỊCH CCS 27 2.1.8 ADOBE DREAMWEAVER CS5 28 2.2 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 30 2.2.1 SƠ ĐỒ KHỐI ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 30 2.2.2 SƠ ĐỒ KHỐI ĐIỀU KHIỂN TỪ XA 32 2.2.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA 33 2.3 THIẾT KẾ PHẦN MỀM 34 2.3.1 MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN QUA SĨNG WIFI 34 2.3.2 LƢU ĐỒ ĐIỀU KHIỂN QUA SÓNG WI-FI 36 2.3.3 MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN BẰNG SĨNG CAO TẦN 37 2.3.4 TIẾN TRÌNH MƠ PHỎNG 42 CHƢƠNG 3: THI CÔNG HỆ THỐNG 46 3.1 TÍNH TỐN LỰA CHỌN THIẾT BỊ 46 3.1.1 MẠCH ĐỘNG LỰC 46 3.1.2 MẠCH ĐIỀU KHIỂN 50 3.1.2.1 SƠ ĐỒ ĐẤU NỐI MẠCH ĐIỀU KHIỂN 50 3.1.2.2 LỰA CHỌN LINH KIỆN 50 3.2 CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ 55 CHƢƠNG 4: VẬN HÀNH HỆ THỐNG 61 vi an 4.1 MƠ HÌNH SAU KHI ĐÃ THI CÔNG 61 4.2 VẬN HÀNH 62 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 67 5.1 KẾT LUẬN 67 5.2 HƢỚNG PHÁT TRIỂN 67 vii an DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT PIR: Passive InfraRed sensor RF: Remote Frequency PC: Personal Computer CB: Sensor viii an Hình 3.15: Module ENC28J60 3.2 CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ  Khai báo thƣ viện, định cấu hình cho vi điều khiển, khai báo biến, định nghĩa hàm: #INCLUDE (Báo cho trình biên dịch biết chƣơng trình dùng thành phần vi điều khiển có file “16F887.h”) #DEVICE ADC=10 (Khai báo số bít ADC) #FUSES NOWDT,PUT,HS,NOPROTECT,NOLVP #USE DELAY(CLOCK=20M) ngõ vào xung có tần số 20 MHz #INCLUDE #DEFINE TANG PIN_B1 #DEFINE GIAM PIN_B2 UNSIGNED CHAR I; UNSIGNED INT16 J,KQADC, DAT; CONST UNSIGNED CHAR HANG1[16] = {"NHIET DO: "}; CONST UNSIGNED CHAR HANG2[16] = {"NHIET DO DAT: "}; SIGNED INT8 TAM,BDT,T0;  Các hàm con, chƣơng trình con: -Chƣơng trình ngắt timerT1: VOID INTERRUPT_TIMER1() { SET_TIMER1(3036); BDT++; } - Chƣơng trình thị LCD: Hiện thị hàng 1, thị hàng LCD VOID LCD_HIENTHI() { LCD_COMMAND(0X8E); DELAY_US(10); Trang 55 an LCD_DATA((KQADC/10%10)+0X30); LCD_DATA((KQADC%10)+0X30); LCD_COMMAND(0XCE); DELAY_US(10); LCD_DATA((DAT/10%10)+0X30); LCD_DATA((DAT%10)+0X30); } - Chƣơng trình tính tốn ADC: chạy vịng lặp 200 lần đo, kết cộng dồn vào biến KQADC, sau 200 lần đo chia cho 200 lần để đƣợc kết đô trung bình chia cho hệ sơ 2.046 để có kết đúng hệ số độ phân giải, sau tiến hành giải mã thị VOID TT_ADC() { FOR(J=0;J=DAT)&(INPUT(PIN_B0)==1)) { OUTPUT_HIGH(PIN_C3); } if(KQADC=10) { BDT=0; TAM++; } IF(TAM>=5){OUTPUT_LOW(PIN_C4);OUTPUT_LOW(PIN_C3);} } - Chƣơng trình chống dội cho nút nhấn tăng: sau nhấn nút se chờ thời gian xử lý tăng biến đếm DAT kiểm tra buông phím VOID CHONGDOI_TANG() { IF(!INPUT(TANG)) { DELAY_MS(20); IF(!INPUT(TANG)) {{ DAT=DAT+1; TT_ADC();} DO{} WHILE(!INPUT(TANG)); } } } - Chƣơng trình chống dội cho nút nhấn giảm: Tƣơng tự nhƣ nút nhân tăng nhƣng lệnh thực ngƣợc với nút tăng VOID CHONGDOI_GIAM() { IF(!INPUT(GIAM)) Trang 57 an { DELAY_MS(20); IF(!INPUT(GIAM)) {{ DAT=DAT-1; TT_ADC();} DO{} WHILE(!INPUT(GIAM)); } } }  Chƣơng trình Các lệnh SET_TRIS_X (value); có chức định hƣớng cho Port I/O vào hay Mỗi bit tƣơng ứng chân, mức chân tƣơng ứng ngõ vào, mức ngõ Lệnh SETUP_ADC (Value) lệnh định cấu hình cho ADC Lệnh SETUP_ADC_PORTS(SAN0) lệnh thiết lập chân A0 ADC tƣơng tự Lệnh SET_ADC_CHANNEL(0) thứ tự kênh cần chuyển đổi Lệnh ENABLE_INTERRUPTS(INT_TIMER1) lệnh cho phép timer T1 ngắt Ý nghĩa hàm void main: sau định nghĩa Port, chân, khai báo biến tam, định cấu hình cho ADC vịng lặp “While(true)” gọi hàm xử lí lệnh đƣợc viết hàm VOID MAIN() { SET_TRIS_E(0X00); SET_TRIS_D(0X00); SET_TRIS_B(0XFF); SET_TRIS_C(0X00); SET_TRIS_A(0X01); OUTPUT_C(0X80); SETUP_ADC(ADC_CLOCK_INTERNAL); SETUP_ADC_PORTS(SAN0); SET_ADC_CHANNEL(0); SETUP_TIMER_0(T0_EXT_L_TO_H|T0_DIV_1); SET_TIMER0(0); ENABLE_INTERRUPTS(GLOBAL); Trang 58 an ENABLE_INTERRUPTS(INT_TIMER1); SETUP_TIMER_1(T1_INTERNAL|T1_DIV_BY_8); SET_TIMER1(3036); DAT = 26; BDT=0;TAM=0; LCD_SETUP(); LCD_COMMAND(0X0C); LCD_COMMAND(ADDR_LINE1); DELAY_US(10); FOR(I=0;I