Đồ án tốt nghiệp công nghệ kỹ thuật điện mô hình điều khiển máy bơm nước bằng sóng wifi và sóng điện thoại

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU Viện CNTT - Điện - Điện Tử  un -V ia r Ba ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP au gt TÊN ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN MÁY BƠM BẰNG SÓNG WIFI VÀ U ve ni SÓNG ĐIỆN THOẠI : Đại học quy Ngành : Cơng Nghệ Kỹ Thuật Điện - Điện Tử Chuyên ngành : Kỹ Thuật Điện - Điện Tử Giảng viên hƣớng dẫn :ThS Phạm Chí Hiếu Sinh viên thực : Ngơ Văn Hồng MSSV : 13030128 Lớp : DH13DD rs Trình độ đào tạo ity Bà Rịa - Vũng Tàu 7/2017 Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐH-BRVT TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự - Hạnh phúc o0o - PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Đính kèm Quy định việc tổ chức, quản lý hình thức tốt nghiệp ĐH, CĐ ban hành kèm theo Quyết định số 585/QĐ-ĐHBRVT ngày 16/7/2013 Hiệu trưởng Trường Đại học BR-VT) Họ tên sinh viên: Ngơ Văn Hồng Ngày sinh: 26/09/1995 Lớp: DH13DD : 13030128 E-mail : sadprincebrvt95@gmail.com r Ba MSSV Trình độ đào tạo ia : Chính quy -V Hệ đào tạo : Đại học : Công nghệ kỹ thuật điện-điện tử Chuyên ngành : Kỹ thuật điện-điện tử gt un Ngành au Tên đề tài: Mơ hình điều khiển máy bơm nước sóng wifi sóng điện U thoại ve ni Giảng viên hƣớng dẫn: Th.S Phạm Chí Hiếu Ngày giao đề tài: rs Ngày hồn thành đồ án/ khố luận tốt nghiệp: 2/07/2017 GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) ity Bà Rịa-Vũng Tàu, ngày tháng năm 2017 SINH VIÊN THỰC HIỆN (Ký ghi rõ họ tên) TRƢỞNG BỘ MÔN TRƢỞNG KHOA (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) SV: Ngơ Văn Hồng Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐH-BRVT LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đồ án tổng quát lại kết q trình nghiên cứu tơi Các số liệu, hình ảnh, thơng tin đồ án trung thực, tơi tìm hiểu, tham khảo từ nhiều nguồn tƣ liệu Đồ án không chép đồ án có từ trƣớc Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách r Ba nhiệm nội dung đề tài Trƣờng đại học BÀ RỊA-VŨNG TÀU -V ia không liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền tơi gây q trình thực (nếu có) au gt un ve ni U rs Vũng Tàu, ngày … tháng 07 năm 2017 ity Ngƣời cam đoan: Ngô Văn Hồng SV: Ngơ Văn Hồng Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐH-BRVT NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN r Ba ia -V un gt au U ni ve rs ity Vũng Tàu, ngày … tháng 07 năm 2017 Giáo viên hƣớng dẫn PHẠM CHÍ HIẾU SV: Ngơ Văn Hồng Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐH-BRVT NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN r Ba -V ia un gt au ni U ve rs ity Vũng Tàu, ngày …tháng 07 năm 2017 Giáo viên phản biện SV: Ngô Văn Hồng Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐH-BRVT LỜI NĨI ĐẦU Ngày nay, phát triển mạnh mẽ khoa học cơng nghệ, sống ngƣời có thay đổi ngày tốt hơn, với trang thiết bị đại phục vụ công công nghiệp hoá, đại hoá đất nƣớc Đặc biệt r Ba góp phần vào phát triển ngành kĩ thuật điện tử góp phần khơng nhỏ nghiệp xây dựng phát triển đất nƣớc Những thiết bị điện,điện tử ia -V đƣợc phát triển mạnh mẽ đƣợc ứng dụng rỗng rãi đời sống nhƣ un sản suất Từ thời gian đầu phát triển vi xử lý cho thấy ƣu việt gt ngày tính ƣu việt ngày đƣợc khẳng định thêm au Những thành tựu biến đƣợc tƣởng chừng nhƣ không ve ni cho ngƣời U thể thành có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất tinh thần Để góp phần làm sáng tỏ hiệu ứng dụng thực tế rs môn vi xử lý, sau thời gian học tập đƣợc thầy cô khoa giảng dạy ity kiến thức chuyên ngành, đồng thời đƣợc giúp đỡ nhiệt tình thầy cô khoa Điện-Điện tử, với lỗ lực thân, em “thiết kế chế tạo mơ hình điều khiển máy bơm nước song wifi sóng điện thoại“ nhƣng thời gian, kiến thức kinh nghiệm em cịn có hạn nên khơng thể tránh khỏi sai sót Em mong đƣợc giúp đỡ tham khảo ý kiến thầy bạn nhằm đóng góp phát triển thêm đề tài SV: Ngơ Văn Hồng Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐH-BRVT LỜI CẢM ƠN Trƣớc bắt đầu đồ án tốt nghiệp, với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin cám ơn quý thầy Khoa Điện- Điện tử tận tình truyền đạt kiến thức nhƣ giúp đỡ em trình học tập trƣờng Đặc biệt, em xin ghi nhớ nhiệt tình thầy Phạm Chí Hiếu, ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn giúp em hoàn thành đồ án r Ba Bên cạnh đó, em xin chuyển lời cám ơn đến thầy giảng dạy môn ia vi xử lý nhiệt tình giúp đỡ em việc thu thập tài liệu, trao đổi thông tin -V gt un tạo điều kiện thuận lợi q trình xây dựng mơ hình au Sau cùng, tơi xin cám ơn ngƣời bạn đóng góp ý kiến hỗ trợ thơng tin để hồn thiện đồ án tốt nghiệp rs ve ni U ity Vũng Tàu, ngày tháng 07 năm 2017 Sinh viên thực Ngơ Văn Hồng SV: Ngơ Văn Hồng Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐH-BRVT MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN MỤC LỤC CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN Nhu cầu tự động hóa Việt Nam 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Tính tối ƣu đề tài r Ba 1.1 2.1 -V ia CHƢƠNG 2: THIẾT BỊ VÀ CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ Giới thiệu Mạch Arduino UNO R3 un Đặc tính bật 15 2.2.2 Thông số kỹ thuật 16 au gt 2.2.1 Module SIM900A 17 2.4 Giới thiệu hình LCD 16x2: 20 2.5 Module chuyển đổi I2C cho LCD10602 39 ve ni U 2.3 Chƣơng 3: THIẾT KẾ MẠCH VÀ CHƢƠNG TRÌNH 41 rs Thiết kế mạch Proteus: 41 3.2 Sơ đồ mạch in: 41 3.3 Phần viết chƣơng trình: 42 ity 3.1 Chƣơng 4: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 49 4.1 Kết Luận: 49 4.1.1 Ƣu điểm đề tài: 49 4.1.2 Nhƣợc điểm đề tài: 49 4.2 Hƣớng phát triển: 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 SV: Ngơ Văn Hồng Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐH-BRVT CHƢƠNG 1:TỔNG QUAN Nhu cầu tự động hóa Việt Nam 1.1 Tự động hóa lĩnh vực công nghệ quan trọng phát triển quốc gia Khi ngành phát triển đƣợc ứng dụng rộng rãi góp phần cải thiện đáng kể suất chất lƣợng sản phẩm Nhƣng nƣớc ta ngành cịn thiếu yếu quy mơ lẫn lực làm chủ cơng nghệ Điều điều hạn chế lớn cản trở phát triển mặt đất nƣớc Nhƣng nhìn mặt tích cực hội để ngành khai thác nhu cầu lớn từ sản xuất lạc hậu r Ba nƣớc ta -V ia Và nghành tự động hóa nơng nghiệp nƣớc ta lại thiếu yếu nhiều, đòi hỏi nhành phải sâu vào giải nhiều vấn đề để un nâng cao chất lƣợng nhƣ số lƣợng sản xuất nông nghiệp nƣớc gt ta au ni Nghiên cứu mơ hình điều khiển máy bơm nƣớc sử dụng sóng wifi Nghiên cứu sở lý thuyết để xây dựng mơ hình dựa kiến thức học lập trình - ity - rs sóng điện thoại ve - U Mục tiêu đề tài 1.2 Ứng dụng công nghệ gần gũi với sống ngƣời để xây dựng lên hệ thống điều khiển từ xa Tính tối ƣu đề tài 1.3 - Tạo tính tƣ cho sinh viên q trình nghiên cứu - Có tính linh động mở rộng cho sinh viên thiết kế mô hình dựa sỡ thực tế - Mơ hình đơn giản nhƣng hữu ích SV: Ngơ Văn Hồng Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐH-BRVT CHƢƠNG 2:THIẾT BỊ VÀ CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ 2.1 Giới thiệu Mạch Arduino UNO R3 Mạch Arduino Uno dòng mạch Arduino phổ biến, bắt đầu làm quen, lập trình với Arduino mạch Arduino thƣờng nói tới dòng Arduino UNO Hiện dòng mạch phát triển tới hệ thứ (Mạch Arduino Uno R3) Arduino Uno R3 dòng bản, linh hoạt, thƣờng đƣợc sử dụng cho ngƣời r Ba bắt đầu Bạn sử dụng dịng Arduino khác nhƣ: Arduino Mega, Arduino Nano, Arduino Micro… Nhƣng với ứng dụng mạch ia au gt un -V Arduino Uno lựa chọn phù hợp rs ve ni U ity Hình 2.1: Board mạch Arduino Hình 2.2: Chip Atmega 328 SV: Ngơ Văn Hồng Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐH-BRVT Hình 2.19 Khởi tạo LCD: Khởi tạo việc thiết lập thông số làm việc ban đầu Đối với LCD, khởi tạo giúp ta thiết lập giao thức làm việc LCD MPU Việc khởi tạo đƣợc thực lần đầu chƣơng trình điều khiển LCD bao gồm thiết lập sau : r Ba • Display clear : Xóa/khơng xóa tồn nội dung hiển thị trƣớc ia • Function set : Kiểu giao tiếp 8bit/4bit, số hàng hiển thị 1hàng/2hàng, un -V kiểu kí tự 5x8/5x10 • Display on/off control: Hiển thị/tắt hình, hiển thị/tắt trỏ, nhấp au gt nháy/không nhấp nháy • Entry mode set : thiết lập kiểu nhập kí tự nhƣ: Dịch/khơng dịch, tự Mạch khởi tạo bên chíp HD44780: ve ni U tăng/giảm (Increment) rs Mỗi đƣợc cấp nguồn, mạch khởi tạo bên LCD tự động khởi tạo ity cho Và thời gian khởi tạo cờ BF bật lên 1, đến việc khởi tạo hồn tất cờ BF cịn giữ khoảng 10ms sau Vcc đạt đến 4.5V (vì 2.7V LCD hoạt động) Mạch khởi tạo nội thiết lập thông số làm việc LCD nhƣ sau: • Display clear : Xóa tồn nội dung hiển thị trƣớc • Function set: DL=1 : 8bit; N=0 : hàng; F=0 : 5x8 • Display on/off control: D=0 : Display off; C=0 : Cursor off; B=0 : Blinking off • Entry mode set: I/D =1 : Tăng; S=0 : Không dịch Nhƣ sau mở nguồn, bạn thấy hình LCD giống nhƣ chƣa mở nguồn toàn hiển thị tắt Do đó, ta phải khởi tạo LCD lệnh SV: Ngơ Văn Hồng 36 Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐH-BRVT Khởi tạo lệnh: (chuỗi lệnh) Việc khởi tạo lệnh phải tuân theo lƣu đồ sau nhà sản xuất : au gt un -V ia r Ba Hình 2.20 Hình chuỗi lệnh rs ve ni U ity Hình 2.21 Chuỗi lệnh SV: Ngơ Văn Hồng 37 Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐH-BRVT Nhƣ đề cập trên, chế độ giao tiếp mặc định LCD 8bit (tự khởi tạo lúc bật điện lên) Và kết nối mạch theo giao thức 4bit, bit thấp từ DB0-DB3 không đƣợc kết nối đến LCD, nên lệnh khởi tạo ban đầu (lệnh chọn giao thức giao tiếp – function set 0010****) phải giao chế độ bit (chỉ gởi bit cao lần, bỏ qua bit thấp) Từ lệnh sau trở đi, phải gởi/nhận lệnh theo nibble Lƣu ý sau thiết lập function set, bạn thay đổi function set ngoại trừ thay đổi giao thức giao tiếp (4bit/8bit) au gt un -V ia r Ba rs ve ni U ity SV: Ngơ Văn Hồng 38 Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐH-BRVT Module chuyển đổi I2C cho LCD10602 2.5 Hình 2.22 Module I2C I2C sử dụng hai đƣờng truyền tín hiệu: r Ba  Một đƣờng xung nhịp đồng hồ(SCL) Master phát ( thông ia Một đƣờng liệu(SDA) theo hƣớng gt un  -V thƣờng 100kHz 400kHz Mức cao 1Mhz 3.4MHz) Có nhiều thiết bị đƣợc kết nối vào bus I2C, nhiên au không xảy chuyện nhầm lẫn thiết bị, thiết bị đƣợc nhận ni U bởỉ địa với quan hệ chủ/tớ tồn suốt thời gian ve kết nối Mỗi thiết bị hoạt động nhƣ thiết bị nhận truyền liệu ity việc thiết bị chủ (master) tớ (slave) rs hay vừa truyền vừa nhận Hoạt động truyền hay nhận tùy thuộc vào Một thiết bị hay IC kết nối với bus I2C, địa (duy nhất) để phân biệt, cịn đƣợc cấu hình thiết bị chủ hay tớ.Tại lại có phân biệt ? Đó bus I2C quyền điều khiển thuộc thiết bị chủ Thiết bị chủ nắm vai trò tạo xung đồng hồ cho toàn hệ thống, hai thiết bị chủ-tớ giao tiếp thiết bị chủ có nhiệm vụ tạo xung đồng hồ quản lý địa thiết bị tớ suốt trình giao tiếp Thiết bị chủ giữ vai trò chủ động, thiết bị tớ giữ vai trò bị động việc giao tiếp Về lý thuyết lẫn thực tế I2C sử dụng bit để định địa chỉ, bus có tới 2^7 địa tƣơng ứng với 128 thiết bị kết nối, nhƣng có SV: Ngơ Văn Hồng 39 Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐH-BRVT 112 , 16 địa lại đƣợc sử dụng vào mục đích riêng Bit cịn lại quy định việc đọc hay ghi liệu (1 write, read) Điểm mạnh I2C hiệu suất đơn giản nó: khối điều khiển trung tâm điều khiển mạng thiết bị mà cần hai lối điều khiển Ngoài I2C cịn có chế độ 10bit địa tƣơng đƣơng với 1024 địa chỉ, tƣơng tự nhƣ bit, có 1008 thiết bị kết nối, cịn lại 16 địa dùng để sử dụng mục đích riêng au gt un -V ia r Ba Hình 2.23 Chế độ bit rs ve ni U ity SV: Ngơ Văn Hồng 40 Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐH-BRVT Chƣơng 3: THIẾT KẾ MẠCH VÀ CHƢƠNG TRÌNH 3.1 r Ba 3.2 Thiết kế mạch Proteus: Hình 3.1 Sơ đồ mạch nguyên lí Sơ đồ mạch in: au gt un -V ia U rs ve ni Hình 3.2 Sơ đồ mạch in ity Hình 3.3 Mạch in SV: Ngơ Văn Hoàng 41 Đồ án tốt nghiệp 3.3 Trƣờng ĐH-BRVT Phần viết chƣơng trình: #include "SIM900.h" #include #include "sms.h" #include "call.h" #include LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F,16,2); CallGSM call; SMSGSM sms; char number[20]; r Ba byte stat = 0; int trangthai = 0; ity int Dowm = 9; rs int Up = 10; ve int mode = 11; ni int button2 = 5; U int cambien = 6; au int loa = 8; gt int dongco = 7; un int button1 = 4; -V ia char value_str[5]; int x=0; int y=0; int z=0; int dem=0; int modeState; int lastmodeState; int UpState; int DowmState; int lastUpState; SV: Ngơ Văn Hồng 42 Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐH-BRVT int lastDowmState; int button1Status; int button2Status; int cambienStatus; void setup() { lcd.init(); lcd.backlight(); pinMode(7, OUTPUT); r Ba pinMode(button1, INPUT); //Cài đặt chân a0 trạng thái đọc liệu ia pinMode(dongco,OUTPUT); -V pinMode(cambien, INPUT); pinMode(loa,OUTPUT); pinMode(mode, INPUT); Serial.begin(9600); Serial.println("GSM Shield testing."); rs Serial.println("\nstatus=READY"); ity if (gsm.begin(2400)) ve ni U pinMode(Up, INPUT); au gt un pinMode(button2, INPUT); else Serial.println("\nstatus=IDLE"); } void setmode() { UpState = digitalRead(Up); if ((UpState != lastUpState)&(UpState ==1)) { digitalWrite(loa,1); SV: Ngô Văn Hoàng 43 Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐH-BRVT delay(50); digitalWrite(loa,0); y=y+1; lcd.clear(); lcd.setCursor(3, 1); lcd.print(y); lcd.setCursor(5, 1); lcd.print("Phut"); } lastUpState = UpState; r Ba DowmState = digitalRead(Dowm); ia if ((DowmState != lastDowmState)&(DowmState ==1)) -V { delay(50); au gt un digitalWrite(loa,1); digitalWrite(loa,0); lcd.clear(); ity lcd.print(y); rs lcd.setCursor(3, 1); ve ni if (y