Thiết kế cân điện tử và hiển thị trên máy tính

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Nguyễn Đức Thành THIẾT KẾ CÂN ĐIỆN TỬ VÀ HIỂN THỊ TRÊN MÁY TÍNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: CNKT Điện tử Viễn thơng Cán hướng dẫn: ThS Nguyễn Thu Hiền TÓM TẮT Tóm tắt: Cân trọng lượng nhu cầu cần thiết thiếu đời sống xã hội, từ người nông dân đến khu chế xuất, nhà máy, xí nghiệp, Xuất phát từ nhu cầu thực tế ứng dụng công nghệ vi điều khiển nhà khoa học nghiên cứu loại cân điện tử hiển thị số cân trọng lượng từ mg đến hàng trăm mà loại cân học bình thường khơng thể thực Trên thực tế siêu thị, nơi trao đổi hàng hóa, nhà máy sản xuất muốn biết khối lượng hàng hóa, sản phẩm hay nguyên liệu cách nhanh chóng xác, kể cho lĩnh vực khác khoáng sản, bến cảng, trạm cân xe giao thông, sử dụng cân điện tử Từ khóa: Load cell, HX711, Arduino Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Xác nhận GVHD LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế cân điện tử hiển thị máy tính” cơng trình nghiên cứu riêng em, không chép người khác Các số liệu, kết đồ án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Nếu khơng nêu trên, em xin hồn toàn chịu trách nhiệm đề tài Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Người cam đoan MỤC LỤC Danh mục hình ảnh Danh mục bảng biểu MỞ ĐẦU Chương Tổng quan Cân điện tử 1.1 Tìm hiểu loại cân điện tử thường dùng 1.2 Lựa chọn phương án thi công Chương Giới thiệu linh kiện sử dụng 2.1 Cảm biến Loadcell 2.1.1 Loadcell 2.1.2 Giới thiệu Loadcell sử dụng mạch 15 2.1.3 Thành phần cấu tạo cân điện tử 16 2.1.4 Module HX711 17 2.2 LCD 18 2.2.1 Thông số kĩ thuật LCD .19 2.2.2 Bộ nhớ LCD 21 2.2.3 Các chân điều khiển LCD 23 2.3 Các linh kiện khác .24 Arduino Uno R3 24 2.3.1 Một số loại Arduino 25 2.3.2 Arduino Uno R3 29 2.3.3 Atmega328 33 2.3.4 Lập trình cho Arduino Uno .37 2.4 Giao tiếp với máy tính .45 Chương Thiết kế thi công 47 3.1 Sơ đồ khối .47 3.2 Sơ đồ nguyên lý 47 3.3 Nguyên lý hoạt động 49 Kết luận hướng phát triển đề tài 52 PHỤ LỤC 53 Chương trình 53 Lập trình cho giao diện 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 Danh mục hình ảnh Hình 1.1 Cân bàn điện tử .2 Hình 1.2 Cân sàn điện tử Hình 1.3 Cân phân tích điện tử Hình 1.4 Cân đếm vật liệu .4 Hình 1.5 Cân vàng điện tử .5 Hình 1.6 Cân khối lượng tính thành tiền Hình 1.7 Cân dùng để đo khối lượng oto Hình 1.8 Sơ đồ khối cân điện tử Hình 2.1 Loadcell kiểu điện trở Hình 2.2 Strain gauge 10 Hình 2.3 Điện trở tỉ lệ với lực tác động 11 Hình 2.4 Các strain gauge bố trí loadcell 11 Hình 2.5 Strain gauge biến dạng theo thân loadcell 12 Hình 2.6 Loadcell strain gauge 12 Hình 2.7 Cầu điện trở Wheatstone 13 Hình 2.8 Loadcell cân 14 Hình 2.9 Loadcell thay đổi 14 Hình 2.10 Loadcell dạng kéo chữ S 14 Hình 2.11 Loadcell dạng uốn .14 Hình 2.12 Loadcell dạng nén bề mặt thấp 15 Hình 2.13 Loadcell dạng nén hình 15 Hình 2.14 Module HX711 17 Hình 2.15 Sơ đồ chân Module HX711 18 Hình 2.16 Sơ đồ chân Wheatstone (loadcell) .18 Hình 2.17 LCD 1604 .19 Hình 2.18 LCD 12864 19 Hình 2.19 LCD 2004 .19 Hình 2.20 LCD 1602 .19 Hình 2.21 Màn hình LCD 1602 xanh .19 Hình 2.22 Sơ đồ chân LCD 1602 .20 Hình 2.23 Vùng nhớ DDRAM 21 Hình 2.24 Vùng nhớ CGROM 22 Hình 2.25 Hoạt động chân RS 23 Hình 2.26 Arduino Due 25 Hình 2.27 Arduino Mega 2560 R3 25 Hình 2.28 Arduino UNO R3 26 Hinh 2.29 Arduino Leonardo .26 Hình 2.30 Arduino Uno R3 SMD 27 Hình 2.31 Arduino Nano .27 Hình 2.32 Arduino Pro Micro 28 Hình 2.33 Arduino Pro Mini 28 Hình 2.34 Board USB-UART 28 Hình 2.35 Sơ đồ cấu trúc board Arduino Uno 30 Hình 2.36 Sơ đồ chân Arduino Uno .31 Hình 2.37 Các chân Analog Digital board 32 Hình 2.38 Một số linh kiện sử dụng cho board Arduino Uno 33 Hình 2.39 Atmega328 34 Hình 2.40 Sơ đồ chân Atmega328 34 Hình 2.41 Chức bit ghi SREG 36 Hình 2.42 Giao diện Arduino IDE 37 Hình 2.43 Một số ký hiệu chức Arduino IDE 38 Hình 2.44 Vùng thơng báo Arduino IDE 38 Hình 2.45 Menu File Arduino IDE .39 Hình 2.46 Kết nối Arduino Uno R3 với máy tính 41 Hình 2.47 Arduino Uno R3 kết nối với COM3 .42 Hình 2.48 Chọn board Arduino Uno IDE 42 Hình 2.49 Chọn cổng COM cho Arduino IDE 43 Hình 2.50 Xác nhận cổng COM .43 Hình 2.51 Cửa sổ thiết kế dòng lệnh 44 Hình 2.52 Nạp chương trình xuống Arduino Uno R3 44 Hình 2.53 Visual Studio .45 Hình 2.54 Ví dụ Visual Basic 45 Hình 2.55 Ví dụ Visual Basic 46 Hình 3.1 Sơ đồ khối tổng quát 47 Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý mạch .47 Hình 3.3 Mơ mạch 49 Hình 3.4 Chỉnh sửa giao diện 50 Hình 3.5 Hồn thành giao diện 50 Hình 3.6 Hồn thành thi cơng mạch .51 Danh mục bảng biểu Bảng 1.1 Thông số cân bàn điện tử Bảng 1.2 Thông số cân sàn điện tử Bảng 1.3 Thông số cân phân tích điện tử Bảng 1.4 Thông số cân đếm vật liệu Bảng 1.5 Thông số cân vàng điện tử Bảng 1.6 Thông số cân khối lượng tính tiền Bảng 1.7 Thông số cân khối lượng oto Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật Loadcell 5Kg 15 Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật module HX711 17 Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật LCD 1602 19 Bảng 2.4 Chức chân LCD .20 Bảng 2.5 Thông số kỹ thuật board Arduino Uno 29 Bảng 2.6 Thơng số Atmega328 34 Bảng 2.7 Một số câu lệnh, cấu trúc thường gặp 40 Bảng 2.8 Bảng so sánh với cân thực tế 51