ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC VI XỬ LÝ VÀ VI ĐIỀU KHIỂN ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG BẬT ĐÈN CẢNH BÁO KHI CÓ ÂM THANH (Project 1) Giáo viên hướng dẫn[.]
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC: VI XỬ LÝ VÀ VI ĐIỀU KHIỂN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG BẬT ĐÈN CẢNH BÁO KHI CÓ ÂM THANH (Project 1) Giáo viên hướng dẫn: Th.s Nguyễn Bình Nam Sinh viên thực hiện: Lưu Quang Thái Bùi Đình Trọng Hồng Văn Thái Tuấn Lớp HP: 20.33 Đà Nẵng,2023 Contents CHƯƠNG 1.1 :NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG VI ĐIỀU KHIỂN Xây dựng mục tiêu sơ đồ khối hệ thống dùng vi điều khiển Pic: 1.1.1 Mục tiêu: 1.1.2 Xây dựng sơ đồ khối hệ thống: 1.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống: CHƯƠNG 2.1 Tính chọn linh kiện sử dụng hệ thống Giới thiệu linh kiện hệ thống 2.1.1 Vi điều khiển PIC16F877A .4 2.1.2 Cảm biến âm KY 037 .7 2.1.3 Led đoạn 2.1.4 Led cảnh báo 2.1.5 Điện trở: 2.1.6 Transistor: .9 2.1.7 Tụ điện : 10 2.1.8 Thạch anh: 10 2.2 Tính tốn linh kiện hệ thống 10 2.2.1 Tính điện trở: 10 2.2.2 Tính chọn transistor 11 2.2.3 Tính chọn tụ điện 11 2.2.4 Mạch nguồn 11 CHƯƠNG 3.1 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 13 THIẾT KẾ MẠCH NGUYÊN LÍ 13 3.1.1 Nguồn nguồn nuôi 13 3.1.2 Khối xử lý 13 3.1.3 Khối cảm biến .14 3.1.4 Khối chấp hành .15 3.1.5 Khối hiển thị 15 3.1.6 Sơ đồ nguyên lí hệ thống 17 3.2 LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH .18 3.3 CHẠY MƠ PHỎNG CHƯƠNG TRÌNH BẰNG PHẦN MỀM ỨNG DỤNG PROTEUS: 19 CHƯƠNG :NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG VI ĐIỀU KHIỂN 1.1 Xây dựng mục tiêu sơ đồ khối hệ thống dùng vi điều khiển Pic: 1.1.1 Mục tiêu: - Hiểu nguyên lý cấu tạo hoạt động vđk Pic16f877a - Hiểu cách lập trình vi điều khiển Pic16f877a - Thiết kế hệ thống cảnh báo âm theo mức đèn xanh, vàng,đỏ số lần cảnh báo hiển thị led đoạn 1.1.2 Xây dựng sơ đồ khối hệ thống: âm từ mơi trường Chương trình đk Đèn báo (xanh,vàng,đỏ) Cảm biến âm KY037 Vi điều khiển Pic16f877a Hiển thị led đoạn 1.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống: Cảm biến âm KY 037 chuyển đổi trực tiếp âm từ môi trường điện áp ,ta đưa vào vi diều khiển Pic16f877a.Trong vi điều khiển tích hợp sẵn chuyển đổi tương tự số ADC quy đổi tín hiệu điện áp dạng nhị phân Qua q trình xử lí xuất thơng tin u cầu led đoạn cảnh báo đèn ( xanh,vàng,đỏ ) CHƯƠNG Tính chọn linh kiện sử dụng hệ thống 2.1 Giới thiệu linh kiện hệ thống 2.1.1 Vi điều khiển PIC16F877A Hình 2-1 PIC16F877A Vi điều khiển PIC16F877A có cổng,bắt đầu từ cổng A đến cổng E Nó có ba định thời có định thời bit định thời 16 Bit Nó hỗ trợ nhiều giao thức giao tiếp giao thức nối tiếp, giao thức song song, giao thức I2C PIC16F877A hỗ trợ ngắt chân phần cứng ngắt định thời Hình 2-2 Sơ đồ chân PIC16F877A Những đặc tính ngoại vi : TIMER: gồm Timer Timer0: 8-bit định thời/đếm với 8-bit prescaler Timer1: 16-bit định thời/đếm với presacler, tang lên suốt chế độ sleep qua thạch anh/xung clock bên Timer2: 8-bit định thời/đếm với 8-bit prescaler postscaler Hai module Capture,compare,PWM có độ phân giải lớn PWM 10 bit 2.1.2 Cảm biến âm KY 037 Cảm biến âm KY-037 thiết kế gồm micro, so sánh ngõ ra: A0: Ngõ tương tự, tín hiệu điện áp ngõ micro D0: cường độ âm đạt đến ngưỡng định, đầu tín hiệu cao/ thấp Ngưỡng điều khiển qua biến trở mạch cảm biến Hình 2.4 cảm biến âm ky 037 Thơng số kĩ thuật: Mạch sử dụng điện áp 3-15VDC Độ nhạy điều chỉnh chiết áp mạch Ngõ tương tự, tín hiệu điện áp ngõ Micro Ngõ số cường độ âm đạt đến ngưỡng định, đầu tín hiệu cao /thấp.Ngưỡng điều khiển qua biến trở mạch cảm biến độ nhạy cao LED báo nguồn Lỗ bắt ốc 3mm 2.1.3 Led đoạn Hình 2.5 Hình thực tế sơ đồ chân led đoạn LED đoạn có loại: ● Chung cực dương: Mỗi đèn LED có chân (1 dương âm) Ở loại LED đoạn tất cực dương (Anode) nối chung Để làm đèn LED LED đoạn sáng cần cấp cực âm vào chân đèn Với loại LED đoạn cần điện trở để giới hạn dòng vào chân chung Chung cực âm: Tương tự ngược lại cần điện trở cho chân dương LED Thông số hoạt động cua led đoạn: -Điện áp rơi LED 2.2V -Dòng tối đa chạy qua LED 25mA -Dòng chạy bình thường: 10mA 2.1.4 Led cảnh báo Ở để hiển thị cảnh báo cho người dùng ta sủ dụng led đơn 5mm Led đơn hay gọi diode phát quát quang với thông số 2.1.5 Điện trở: Điện trở linh kiện điện tử thụ động mạch điện có tác dụng hạn chế dịng qua ● Hình 2.8 Hình thực tế kí hiệu điện trở 2.1.6 Transistor: Transistor hay tranzito loại linh kiện bán dẫn chủ động, thường sử dụng phần tử khuếch đại khóa điện tử Cũng giống điốt, transistor tạo thành từ hai chất bán dẫn điện Khi ghép bán dẫn điện âm nằm hai bán dẫn điện dương ta PNP Transistor Khi ghép bán dẫn điện dương nằm hai bán dẫn điện âm ta NPN Transistor 2.1.7 Tụ điện : Tụ điện linh kiện điện tử thụ động sử dụng rộngrãi mạch điện tử, chúng sử dụng mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động Hình 2.10 Hình thực tế tụ điện 2.1.8 Thạch anh: Tạo khối dao động, để cấp xung nhịp cho vi điều khiển Thạch anh bị ảnh hưởng nhiệt độ nên tần số dao động tạo thưởng xác ổn định thơng thường người ta hay sử dụng mạch tạo dao động thạch anh thay dùng mạch tạo dao động RC Tần số dao dộng ghi tên lưng thạch anh, tần số dao động thạch anh thường sử dụng 1MHz ,2MHz ,4MHz ,8MHz ,16MHz ,… 2.2 Tính tốn linh kiện hệ thống 2.2.1 Tính điện trở: Điện trở qua led đoạn đơi Dịng cho led modul led đoạn 10mA Dòng cho led đoạn 10x8=80mA=Ic1=Ic2 I b 1=I b = Ic =1,3 mA β R C= 52Ω Chọn R2=R3=50Ω R B= =3307Ω ChọnR1=R4=3300Ω Chọn điện trở kéo lên cho nút nhấn 10000Ω Trở led cảnh báo + Dòng điện để led báo có độ sáng phù hợp cho mắt người khoảng 20mA R= 5−1.8 =160 20 ×10−3 Chọn R= 150Ω=R5=R6=R7 2.2.2 Tính chọn transistor Ta chọn loại : Transistor 2SC1815 loại NPN Vce = 160v , I=1A P = 0,5w hFE =160 2.2.3 Tính chọn tụ điện Tụ điện cho mạch nguồn gồm tụ hóa phân cực giá trị 50V-1µF để lọc nhiễu cho nút nhấn Tụ điện cho mạch tạo dao động thạch anh Với thạch anh 20MHz chọn tụ gốm 15pF 2.2.4 Mạch nguồn Chọn modul hạ áp LM2596 có điện áp vào từ 630V, điện áp 3-30v, dòng tối đa 3A để ổn định điện áp cho hệ thống; Sử dụng diode 1N5408 jack DC để cấp nguồn nhằm chống đáu ngược nguồn bảo vệ thiết bị Module hạ áp LM259 CHƯƠNG 3.1 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THIẾT KẾ MẠCH NGUN LÍ 3.1.1 Nguồn nguồn ni Mạch nguồn cấp vào hệ thống : Chọn modul hạ áp LM2596 có điện áp vào từ 6-30V, điện áp 3-30v, dòng tối đa 3A để ổn định điện áp cho hệ thống; Sử dụng diode 1N5408 jack DC để cấp nguồn nhằm chống đáu ngược nguồn bảo vệ thiết bị 3.1.2 Khối xử lý Vi xử lý muốn hoạt động cần có nguồn tạo dao động Mặc định VXL PIC18F4520 sử dụng tạo dao động nội, ngồi sử dụng nguồn tạo dao động ngoại cách đưa vào chân OSC1/RA7 OSC2/RA6 Chọn mạch dao động thạch anh: Lựa chọn thạch anh 20MHz mắc hình vẽ với tụ C1 C2 có giá trị C1 = C2 = 15pF Thông số lựa chọn linh kiện cho mạch dao động cung cấp nhà sản xuất: Hình 3.2 Thơng số linh kiện Hình 3.3 sơ đồ mạch tao động pic 3.1.3 Khối cảm biến Hình 3.4 Sơ đồ nối dây KY037 vào PIC +Ta chọn ADC 10 bit có VEF=5V=5000mV 3.1.4 Khối chấp hành Khối chấp hành: Khối chấp hành xem thiết bị chấp hành điều khiển vi điều khiển gồm LED dùng cảnh báo mức nhiệt độ cho người dùng Hình 3.5 Led cảnh báo 3.1.5 Khối hiển thị Phương pháp quét LED: - Mắt người không phân biệt nhấp nháy hình ảnh tần suất nhấp nháy cỡ vào khoảng 24 hình/giây (thời gian hiển thị ảnh : ) -Hiển thị liệu sử dụng phương pháp quét LED phương pháp mà thời điểm liệu truyền đến LED có LED sáng, LED lại tắt bật LED - Để hình ảnh khơng bị nhấp nháy bị mờ ta cần tính tốn khoảng thời gian bật/tắt cho LED: sử dụng LED đoạn , chọn tần suất hiển thị 30 hình/giây thời gian để hiển thị số có chữ số là: Vậy thời gian sáng tắt LED =16ms Hình 3.6 Sơ đồ khối hiển thị 3.1.6 Sơ đồ nguyên lí hệ thống Hình 3.7 Sơ đồ hệ thống 3.2 LƯU ĐỒ THUẬT TỐN VÀ CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH 3.3 CHẠY MƠ PHỎNG CHƯƠNG TRÌNH BẰNG PHẦN MỀM ỨNG DỤNG PROTEUS: Code PicC #include #device ADC=10 #fuses nowdt,put,hs,noprotect,nolvp #use delay(clock=20M) #define L1 PIN_D0 #define L2 PIN_D1 unsigned int16 value; unsigned char chuc,donvi,lando,dem,ketqua; const unsigned char number[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; #int_AD void interupt_ADC() { value=value+read_adc(); lando=lando-1; } void display() { chuc=dem/10; donvi=dem%10; output_high(L1); output_B(number[chuc]); delay_ms(1); output_low(L1); output_high(L2); output_B(number[donvi]); delay_ms(1); output_low(L2); } void main() { SET_TRIS_B(0X00); ... 1.1 :NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG VI ĐIỀU KHI? ??N Xây dựng mục tiêu sơ đồ khối hệ thống dùng vi điều khi? ??n Pic: 1.1.1 Mục tiêu: 1.1.2 Xây dựng sơ đồ khối hệ thống: ... CỦA HỆ THỐNG VI ĐIỀU KHI? ??N 1.1 Xây dựng mục tiêu sơ đồ khối hệ thống dùng vi điều khi? ??n Pic: 1.1.1 Mục tiêu: - Hiểu nguyên lý cấu tạo hoạt động vđk Pic16f877a - Hiểu cách lập trình vi điều khi? ??n. .. Pic16f877a - Thiết kế hệ thống cảnh báo âm theo mức đèn xanh, vàng,đỏ số lần cảnh báo hiển thị led đoạn 1.1.2 Xây dựng sơ đồ khối hệ thống: âm từ môi trường Chương trình đk Đèn báo (xanh,vàng,đỏ)