Đang tải... (xem toàn văn)
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN 2 CHƯƠNG 1. TÌM HIỂU VỀ MẠCH CẢM BIẾN ĐỘ ẨM DÙNG VI XỬ LÝ 4 1.1 Giới thiệu đề tài 4 1.1.1 Định hướng đề tài 5 CHƯƠNG 2.CÁC LINH KIỆN CẦN DÙNG 6 2.1 VI XỬ LÝ ARDUINO UNO R3 6 2.1.1 Giới thiệu vi xử lý arduino 6 2.1.2 Cấu tạo arduino 6 2.2 CẢM BIẾN DHT11 11 2.2.1 Giới thiệu 11 2.2.2 Nguyên lý hoạt động 12 2.3 MÀN HÌNH LCD 16×2 12 2.3.1 Giới thiệu 12 2.3.2 Sơ đồ kết nối với MCU 14 2.4.Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750 16 CHƯƠNG 3. TIẾN TRÌNH THIẾT KẾ MẠCH 18 3.1THIẾT KẾ MẠCH 18 3.1.1 Lưu đồ thuật toán 18 3.1.2 Sơ đồ mô phỏng mạch 19 Hình 3.3: BH1750 Kết nối với Arduino 20 3.1.3 Chức năng của linh kiện 20 3.1.4 Nguyên lý hoạt động 20 3.2.Hoàn thiện sản phẩm 21 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 24 KẾT LUẬN: 24 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO 25 PHỤ LỤC 26 Code cho chương trình: 26 CHƯƠNG 1. TÌM HIỂU VỀ MẠCH CẢM BIẾN ĐỘ ẨM DÙNG VI XỬ LÝ 1.1 Giới thiệu đề tài Môi trường sống của con người ngày nay do bị tác động bởi nhiều lý do( nhiệt độ, độ ẩm.......), nên hay thay đổi một cách bất thường gây nên nhiều hậu quả không mong muốn cho đời sống của con người. Do đó các mạch cảm biến đã ra đời nhằm nắm bắt được sự thay đổi của môi trương từ đó đưa ra các giải pháp hợp lý. Mạch cảm biến độ ẩm dùng vi xử lý arduino la một trong những mạch vi xử lý đơn giản để đo độ ẩm của môi trường và có thể báo động cho con người một cách nhanh chóng khi độ ẩm tăng cao, nhằm đưa ra các giải pháp hợp lý. Các mạch này có thể dùng trong nhà hay phục vụ một phần trong công nghệ trồng cây trong nhà kính...... Các mạch cảm biến độ ẩm thường gặp Hình 1.1: Các mạch cảm biến độ ẩm thường gặp Mạch cảm biến độ ẩm dùng vi xử lý hiện nay giá thành tương đối rẻ, và hoạt động khá hiệu quả để đo độ ầm của môi trường. Mạch đo độ ẩm đất dùng để tưới cây và mạch đo nhiệt độ, độ ẩm trong các bo mạch như led điện tử cũng được sử dụng phổ biến. 1.1.1 Định hướng đề tài Mạch sử dụng một vi xử lý trung tâm là arduino, cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT11, cảm biến cường độ ánh sáng BH1750, màn hình LCD, Cảm biến DHT11, BH1750 sẽ ghi nhận độ ẩm của môi trường và truyền dữ liệu đến arduino để xử lý và xuất kết quả ra màn hình LCD.
Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Khoa: Điện- điện tử ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Đề tài: “Thiết kế chế tạo mạch đo nhiệt độ ,độ ẩm ,cường độ ánh sáng hiển thị LCD sử dụng arduino” Hưng Yên, năm 2022 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN CHƯƠNG TÌM HIỂU VỀ MẠCH CẢM BIẾN ĐỘ ẨM DÙNG VI XỬ LÝ 1.1 Giới thiệu đề tài 1.1.1 Định hướng đề tài CHƯƠNG 2.CÁC LINH KIỆN CẦN DÙNG .6 2.1 VI XỬ LÝ ARDUINO UNO R3 .6 2.1.1 Giới thiệu vi xử lý arduino .6 2.1.2 Cấu tạo arduino .6 2.2 CẢM BIẾN DHT11 11 2.2.1 Giới thiệu 11 2.2.2 Nguyên lý hoạt động .12 2.3 MÀN HÌNH LCD 16×2 12 2.3.1 Giới thiệu 12 2.3.2 Sơ đồ kết nối với MCU 14 2.4.Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750 16 CHƯƠNG TIẾN TRÌNH THIẾT KẾ MẠCH 18 3.1THIẾT KẾ MẠCH 18 3.1.1 Lưu đồ thuật toán 18 3.1.2 Sơ đồ mô mạch 19 Hình 3.3: BH1750 Kết nối với Arduino 20 3.1.3 Chức linh kiện 20 3.1.4 Nguyên lý hoạt động 20 3.2.Hoàn thiện sản phẩm .21 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 24 KẾT LUẬN: 24 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO 25 PHỤ LỤC .26 Code cho chương trình: 26 CHƯƠNG TÌM HIỂU VỀ MẠCH CẢM BIẾN ĐỘ ẨM DÙNG VI XỬ LÝ 1.1 Giới thiệu đề tài - Môi trường sống người ngày bị tác động nhiều lý do( nhiệt độ, độ ẩm .), nên hay thay đổi cách bất thường gây nên nhiều hậu không mong muốn cho đời sống người Do mạch cảm biến đời nhằm nắm bắt thay đổi mơi trương từ đưa giải pháp hợp lý Mạch cảm biến độ ẩm dùng vi xử lý arduino la mạch vi xử lý đơn giản để đo độ ẩm mơi trường báo động cho người cách nhanh chóng độ ẩm tăng cao, nhằm đưa giải pháp hợp lý Các mạch dùng nhà hay phục vụ phần cơng nghệ trồng nhà kính Các mạch cảm biến độ ẩm thường gặp Hình 1.1: Các mạch cảm biến độ ẩm thường gặp Mạch cảm biến độ ẩm dùng vi xử lý giá thành tương đối rẻ, hoạt động hiệu để đo độ ầm môi trường Mạch đo độ ẩm đất dùng để tưới mạch đo nhiệt độ, độ ẩm bo mạch led điện tử sử dụng phổ biến 1.1.1 Định hướng đề tài - Mạch sử dụng vi xử lý trung tâm arduino, cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT11, cảm biến cường độ ánh sáng BH1750, hình LCD, Cảm biến DHT11, BH1750 ghi nhận độ ẩm môi trường truyền liệu đến arduino để xử lý xuất kết hình LCD DHT11,BH1750 CODE ARDUINO Hình 1.2: sơ đồ khối tổng quát LCD CHƯƠNG 2.CÁC LINH KIỆN CẦN DÙNG 2.1 VI XỬ LÝ ARDUINO UNO R3 2.1.1 Giới thiệu vi xử lý arduino Arduino board mạch vi xử lý, nhằm xây dựng ứng dụng tương tác với với môi trường thuận lợi Gồm board mạch nguồn mở thiết kế tảng vi xử lý AVR Atmel bit Gồm cổng giao tiếp USB, chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khác 2.1.2 Cấu tạo arduino Hình 2.1: ARDUINO UNO R3 1.Cáp USB Đây cáp thường bán kèm theo bo, dây cáp dùng để nạp chương trình cho board dây đồng thời lấy nguồn từ usb máy tính để board hoạt động Ngồi cáp USB cịn dùng để chuyển liệu từ Arduino lên máy tính Dây cáp có hai đầu Đầu dùng để cắm vào cổng USB board Arduino, đầu 1b dùng để cắm vào cổng USB máy tính 2.IC Atmega 16U2 - IC lập trình chuyển đổi USB - to – Serial dùng để giao tiếp với máy tính thơng qua giao thức Serial ( dùng cổng COM ) 3.Cổng nguồn - Cổng nguồn nhằm sử dụng nguồn điện bên pin, bình ác quy hay adapter cho board Arduino hoạt động Nguồn điện cấp vào cổng nguồn DC có hiệu điện từ 6V đến 20V, nhiên hiệu điện tốt mà nhà sản xuất khuyên dùng từ 7V đế 12V 4.Cổng USB - Cổng USB board Arduino dùng để kết nối với cáp USB 5.Nút reset - Nút reset dùng để reset lại chương trình chạy Đơi chương trình chạy gặp lỗi, người dùng reset lại chương trình 6.ICSP Atmega 16U2 - ICSP chữ viết tắt In – Circuit Serial Programming Đây chân giao tiếp SPI chip Atmega 16U2 Các chân thường sử dụng dự án Arduino 7.Chân xuất tín hiệu - Có tất 14 chân xuất tín hiệu Arduino Uno, chân có dấu ~ chân băm xung ( PWM ), tức điều khiển tốc độ động độ sáng đèn 8.IC Atmega 328 - IC Atmega 328 linh hồn board mạch Arduino Uno, IC sử dụng việc thu thập liệu từ cảm biến, xử lý liệu, xuất tín hiệu ra, 9.Chân ICSP Atmega 328 - Các chân ICSP Atmega 328 sử dụng cho giao tiếp SPI ( Serial Peripheral Interface ), số ứng dụng Arduino có sử dụng chân này, ví dụ sử dụng module RFID, RC522 với Arduino hay Ethernet Shield với Arduino 10.Chân lấy tín hiệu Analog - Các chân lấy tín hiệu Analog ( tín hiệu tương tự ) từ cảm biến để IC Atmega 328 xử lý Có tất chân lấy tín hiệu Analog, từ A0 đến A5 11.Chân cấp nguồn cho cảm biến - Các chân dùng để cấp nguồn cho thiết bị bên rơle, cảm biến, RC servo, khu vực có sẵn chân GND ( chân nối đất, chân âm ), chân 5V, chân 3.3V Nhờ chân mà người sử dụng không cần thiết bị biến đổi điện cấp nguồn cho cảm biến, roowle, rc servo, Ngoài khu vực cịn có chân Vin chân reset, chân IOREF Tuy nhiên chân thường sử dụng Các linh kiện khác board Arduino Uno - Ngoài linh kiện liệt kê trên, Arduino Uno số linh kiện đáng ý khác Trên board có tất đèn led, bao gồm led nguồn ( led ON nhằm cho biết loa cấp nguồn ), led Tx Rx, led L Các led Tx Rx nhấp nháy có liệu truyền từ board lên máy tính ngược lại thơng qua cổng USB Led L kết nối với chân số 13 Led gọi led on board ( tức led board ), led giúp người dùng thực hành đơn giản mà không cần dùng thêm led - Trong 14 chân board cịn có châ truyền nhận liệu nối tiếp TTL Có số ứng dụng đến tính này, ví dụ ứng dụng điều khiển mạch Arduino Uno qua điện thoại sử dụng bluetooth HC05 - Thêm vào đó, chân sử dụng cho lập trình ngắt ( interrupt ), đồng thời cịn vài chân khác sử dụng cho chức khác Hình 2.2: Tên chân Arduino Uno R3 - D0 – D7: chân liệu, chân có giá trị HIGH LOW chế độ đọc ( read mode ) nhận giá trị HIGH LOW chế độ ghi ( write mode ) - Backlight ( Back Anode (+) Backlight Cathode (-)): Tắt bật hình LCD 2.3.3 Nguyên lý hoạt động - Khi sản xuất LCD, nhà sản xuất tích hợp chip điểu khiển ( HD44780 ) bên lớp vỏ địa chân giao tiếp cần thiết Các chân đánh số thứ tự hình Hình 2.7: Hoạt động nạp xả transistor - Chip HD44780 có hai ghi bit quan trọng: Thanh ghi lệnh IR ( Instructor Register ) ghi liệu DR ( Data Register ) - Thanh ghi IR: Để điều khiển LCD, người dung phải lệnh thông qua tám đường bus DB0 – DB7 Mỗi lệnh nhà sản xuất LCD đánh địa rõ rang Người dung việc cung cấp địa lệnh bảng mã lệnh mà IR cung cấp thực lệnh - Thanh ghi DR: Thanh ghi dung để chứa liệu bit để ghi vào vùng RAM DDRAM CGRAM ( chế độ ghi ) dùng để chứa liệu từ hai vùng RAM gửi cho MPU ( chế độ đọc ) Nghĩa là, MPU ghi thông tin DR, mạch nội bên chip tự động ghi thông tin vào DDRAM CGRAM Hoặc thông tin địa ghi vào IR, liệu địa vùng RAM nội HD44780 chuyển DR đê truyền cho MPU 2.4.Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750 Hình 2.8.BH1750 Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750 Digital Light Sensor sử dụng để đo cường độ ánh sáng theo đơn vị lux, càm biến có ADC nội tiền xử lý nên giá trị trả giá trị trực tiếp cường độ ánh sáng lux mà qua xử lý hay tính tốn thơng qua giao tiếp I2C Thông số: Nguồn: 3~5VDC Điện áp giao tiếp: TTL 3.3~5VDC Chuẩn giao tiếp: I2C Khoảng đo: -> 65535 lux Kích cỡ: 21*16*3.3mm Một số ví dụ độ rọi ánh sáng: Vào buổi tối : 0.001 - 0.02 Lux Ánh trăng : 0.02 - 0.3 lux Trời nhiều mây nhà : - 50 lux Trời nhiều mây trời : 50 - 500 lux Trời nắng nhà : 100 - 1000 lux Ánh sáng cần thiết để đọc sách: 50 - 60 lux CHƯƠNG TIẾN TRÌNH THIẾT KẾ MẠCH 3.1THIẾT KẾ MẠCH 3.1.1 Lưu đồ thuật toán Bắt đầu MCU đọc cảm biến Xuất LCD Kết thúc Hình 3.1: Lưu đồ thuật tốn 3.1.2 Sơ đồ mơ mạch Hình 3.2: Hỉnh ảnh mơ ... gặp Mạch cảm biến độ ẩm dùng vi xử lý giá thành tương đối rẻ, hoạt động hiệu để đo độ ầm môi trường Mạch đo độ ẩm đất dùng để tưới mạch đo nhiệt độ, độ ẩm bo mạch led điện tử sử dụng phổ biến 1.1.1... tài - Mạch sử dụng vi xử lý trung tâm arduino, cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT11, cảm biến cường độ ánh sáng BH1750, hình LCD, Cảm biến DHT11, BH1750 ghi nhận độ ẩm môi trường truyền liệu đến arduino. .. 2-2:Chức chân LCD Chân Ký hiệu Mô tả Vss Chân nối đất cho LCD, thiết kế mạch ta nối chân với GND VDD mạch điều khiển Chân cấp nguồn cho LCD, thiết kế mạch ta nối chân với VCC=5V mạch điều khiển VEE