(Tiểu luận) báo cáo đồ án cdio 2 thiết kế mạch cảm biến nhiệt độxuất ra lcd j

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ  BÁO CÁO ĐỒ ÁN CDIO THIẾT KẾ MẠCH CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ XUẤT RA LCD Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực : Võ Tuấn : Phạm Anh Tài Nguyễn Xuân Hậu Đà Nẵng, tháng 10 năm 2022 ẵ há 10 ă 2022 K26 EDK K26 EDK LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, đại hóa cơng nghiệp hóa bùng nổ mạnh mẽ Trong lĩnh vực điện tử ngày phát triển với tốc độ chóng mặt với tiến vượt bậc qua năm Các sản phẩm điện tử đại có nhiều ưu mạnh độ đại, tin cậy sử dụng giá thành rẻ, chúng xuất ngày nhiều từ cơng trình, nhà máy đến dân dụng Trong lĩnh vực điều khiển công nghệ chế tạo vi mạch lập trình phát triển đem đến kỹ thuật điều khiển đại có nhiều ưu điểm so với việc sử dụng mạch lắp ráp Các loại máy tự động đèn cảnh báo tự động, thiết bị báo cháy tự động, ứng dụng rộng rãi khắp xung quanh ta Em xin chọn đề tài mạch cảm biến nhiệt độ xuất LCD sử dụng vi điều khiến MSP430G2553 để thực đề tài đồ án CDIO nhóm chúng em Báo cáo gồm chương: Chương 1: GIỚI THIỆU + Lý để chọn đề tài + Mô tả đề tài + Yêu cầu chức + Yêu cầu kiến thức + Hạn chế đề tài + Phân chia công việc Chương 2: LÝ THUYẾT VỀ PHẦN CỨNG + Giới thiệu hệ thóng nhúng + Vi điều khiển MSP430G2553 + Các thiết bị ngoại vi khác trog mạch Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG + Sơ đồ khối + Sơ đồ ngun lí, sơ đồ thuật tốn Chương 4: PHẦN MỀM + Sử dụng phần hỗ trợ làm mạch viết báo cáo Chương 5: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN + Thuận lợi + Khó khăn + Hướng phát triển Do kiến thức nhiều hạn chế nên dễ xảy sai sót, mong thầy góp ý bổ sung để nhóm em hồn thiện kiến thức Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy! CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU 1.1 Lý chọn đề tài : Các thiết bị điện tử xuất nhiều từ cơng trình, nhà máy, xí nghiệp, khu nghỉ dưỡng đến dân dụng nhà Mỗi thiết bị có mức cơng suất hoạt động định hoạt động tải cần thiết bị tích hợp để ngắt dịng giúp bảo vệ động chống tải 1.2 Mô tả đề tài :  Hệ thống tích hợp vào hệ thống phát tình trạng nhiệt tự động ngắt dòng điện  Dùng LCD để hiển thị mức nhiệt độ động 1.3 Yêu cầu chức :  Mạch tự động nhận giá trị nhiệt độ cố định lưu làm cột mốc  Khi nhiệt độ hệ thống tăng cao làm cho mạch tự động ngắt dòng điện  Màn hình led LCD ln ln cập nhật hiển thị số nhiệt độ theo thời gian thực hệ thống 1.4 Yêu cầu kiến thức :  Em xin thực đề tài với kiến thức có sẵn vi điều khiển MSP430  Kết cần đạt được: Xây dựng mơ hình mạch cảm biến nhiệt độ cho phép người dùng kiểm soát nhiệt độ động chốg tải  Để thực kết trên, cần phải tìm hiểu nội dung sau:  Lý thuyết vi điều khiển MSP430G2553  Tìm hiểu nguyên lý hoạt động hình led LCD 16x2  Tìm hiểu ngơn ngữ lập trình vi điều khiển 1.5 Hạn chế đề tài :  Đề tài vi điều khiển MSP430G2553 cần có kit msp430 launchpad để nạp code đại lí Đà Nẵng mạng hết hàng nên khơng thể đặt mua  Cảm biến có chất lượng mức tạm nên sai số nhiều 1.6 Phân chia công việc : Phạm Anh Tài: Soạn thảo code, vẽ sơ đồ nguyên lí   Nguyễn Xuân Hậu : Thiết kế mạch nguyên lý, sơ đồ khối, viết báo cáo CHƯƠNG II: LÝ THUYẾT VỀ PHẦN CỨNG 2.1 Hệ thống nhúng gì?  Hệ thống nhúng thường thiết kế để thực chức chuyên biệt Một hệ thống nhúng thực một vài chức định, thường kèm với yêu cầu cụ thể bao gồm số thiết bị máy móc phần cứng chun dụng mà ta khơng tìm thấy máy tính đa nói  Các hệ thống nhúng thực một vài chức định khơng có chức xử lý máy tính Các hệ thống nhúng bắt buộc phải có phần cứng thiết kế riêng kèm hoạt động với chức Các hệ thống nhúng thường thiết kế tối ưu kích thước giá thành; hệ thống nhúng thường sản xuất với số lượng lớn  Phần mềm hệ thống lưu trữ chip nhớ ROM nhớ flash Phần mềm thường chạy với số tài nguyên phần cứng hạn chế Các hệ thống nhúng sau sử dụng hoạt động độc lập, không cần điều khiển người Hệ thống hoạt động ổn định thời gian lâu không xảy lỗi, cố  Các hệ thống nhúng thường gặp thực tế như: mạch điều khiển máy giặt, tivi, điện thoại… 2.2 Vi điều khiển MSP430G2553 :  Thông số kỹ thuật :  Đặc tính Bộ điều khiển MSP430G2553:  Kiến trúc CPU: Kiến trúc RISC 16-bit  Tần suất hoạt động: Lên đến 16MHz  Bộ nhớ flash: 16KBytes  Bộ nhớ RAM: 512Bytes  Các chân I/O lập trình: 16  ADC: kênh độ phân giải 10 bit  Bộ so sánh: đầu vào  Timer: x 16 bit  Giao điện cảm ứng điện dung: Có  Cảm biến nhiệt độ bên trong: Có  Timer watchdog: Có Giải thích sơ lược chân: - Chân số chân cấp nguồn Vcc( ký hiệu chip DVcc ), nguồn cho chip cấp mức 3,3V, cấp nguồn cao q mức chip hoạt động sai hay chảy chip - Chân 20 chân nối cực âm (OV), chân khơng có đặc biệt - Chân reset : Chính chân số 16 RST, bạn học PIC thấy chân reset có ký hiệu MCLR, bạn để ý thấy gạch ngang có nghĩa chân tích cực mức thấp Mục đích việc reset nhằm cho chương trình chạy lại từ đầu - Cổng I / O: - Port : có chân từ P1.0 đến P1.7 tương ứng với chân từ 2-7 14, 15 - Port : gồm có chân P2.0 – P2.7 ứng với chân – 13, 18,19 - Trong chế độ nhập (input) thi port có mạch điều khiển điện trở kéo dương — gọi PULL UP giá trị điện trở lớn khoảng Document continues below Discover more from:đức Đạo công việc DTE 201 Trường Đại Học… 199 documents Go to course DTE 201 BG Thi PTU 70 2122- tài liệu tham… Đạo đức côn… 100% (9) Sức khỏe môi trường 10 10 Đạo đức côn… 100% (7) ĐÁP ÁN ÔN TẬP PHÁP LUẬT ĐẠI… Đạo đức cơn… 100% (6) TIỂU LUẬN VĂN HĨA 28 TỔ CHỨC Đạo đức côn… 100% (4) Tài nguyên du lịch 18 zzzzz Đạo đức côn… 100% (4) BÁOkhiển CÁO THUỘC 47K nên gọi WEAK PULL UP RESISTAN Việc điều PULL UP tiến hành thông qua lập trình tác động lên thanhNHĨM ghi PxREN đượcĐức… đề -sẽĐạo cập chương sau - Điều giống việc thiết lập input port BĐạo vi điều khiển PIC, đức 100% (2) port B có điện trở kéo lên, người lập trình phải thao tác qua cơn… ghi OPTION_REG 2.3 Các linh kiện khác mạch *Launchpad MSP430: Launchpad MSP430 công cụ phát triển phần cứng cho dòng vi điều khiển MSP430 Value Line người u thích sử dụng phổ biến có chi phí thấp tính Đây cách tiếp cận dễ dàng để phát triển MCU MSP430, với tính mơ bo mạch lập trình gỡ lỗi với nút nhấn đèn LED Tên chân Chân Chức Chân GPIO P1.0 đến P1.7 P2.0 đến P2.5 Đây chân I/O vi điều khiển đưa bảng mạch để giao tiếp Nút nhấn P1.3 Sử dụng kích tín hiệu chức q trình hoạt động Đèn LED P1.0 & P1.6 RESET Đã kết nối với chân Sử dụng báo trạng thái trình hoạt động Nếu nhấn, vi điều khiển reset RESET vi điều khiển Nguồn Ba giắc cắm bên Kết nối nguồn điện sau lập trình Bộ dao Mối hàn liền kề với vi Để cấp nguồn xung nhịp xác động thạch điều khiển anh Đầu nối chân đầu nối eZ430 Cung cấp cầu nối bảng mạch mô bảng mạch Vi điều khiển Có thể ngắt kết nối để cách lý hai phần Cổng lập trình Đầu nối USB Được kết nối với PC (Để lập trình cấp nguồn) cổng Tính thơng số kỉ thuật:  Có ổ cắm chân dễ dàng cắm tháo vi điều khiển  Công nghệ kiểm hoát lượng để tiêu thụ điện cực thấp  Có nút nhấn hai đèn LED để tương tác với người dùng  Có giao diện lập trình gỡ lỗi USB lắp đặt không cần điều khiển  Giao tiếp nối tiếp UART khả dụng tốc độ lên đến 9600 Baud  Nút reset phần cứng có sẵn bo mạch  Dải điện áp hoạt động: 5V Đặc tính Bộ điều khiển MSP430G2553 Bộ điều khiển MSP430G2452 Kiến trúc CPU Kiến trúc RISC 16-bit Kiến trúc RISC 16-bit Tần suất hoạt động Lên đến 16MHz Lên đến 16MHz Bộ nhớ flash 16KBytes 8KBytes Bộ nhớ RAM 512Bytes 256Bytes 1x I2C Giao thức 1x SPI 1x I2C 1x SPI 1x UART Các chân I/O lập trình ADC Bộ so sánh Timer Giao điện cảm ứng điện dung Cảm biến nhiệt độ bên Timer watchdog 16 kênh độ phân giải 10 bit đầu vào x 16 bit 16 Kênh độ phân giải 10 bit đầu vào x 16 bit Có Có Có Có Có Có *Cảm biến nhiệt độ LM35  Thông số kỹ thuât :  Điện áp hoạt động: 4~20VDC  Công suất tiêu thụ: khoảng 60uA  Khoảng đo: -55°C đến 150°C  Điện áp tuyến tính theo nhiệt độ: 10mV/°C  Sai số: 0.25°C  Kiểu chân: TO92  Kích thước: 4.3 × 4.3mm Chức : LM35 cảm biến nhiệt độ sử dụng rộng rãi Nó hiển thị giá trị dạng điện áp đầu thay độ C LM35 hiển thị giá trị điện áp cao cặp nhiệt điện khơng cần khuếch đại điện áp đầu Điện áp đầu LM35 tỷ lệ với nhiệt độ C Hệ số thang đo 0,01 V / ° C Một đặc điểm quan trọng lấy 60 micromps từ nguồn có khả tự gia nhiệt thấp LM35 IC cảm biến nhiệt độ có điện áp đầu thay đổi, dựa nhiệt độ xung quanh Nó vi mạch nhỏ rẻ, sử dụng để đo nhiệt độ đâu khoảng từ -55 ° C đến 150 ° C  Pin dự phịng Redmi 20000mah  Thơng số :  - Redmi 20.000 18W ( Phiên 2022)  Tích hợp cổng sạc, kèm cáp Usb A to Micro Usb  - Đầu vào (Micro-USB & Type-C): 5V/2.1A, 9V/2.1A, 12V/1.5A ( Yêu cầu dùng cóc sạc nhanh tối thiểu 5V-2.1A)  - Đầu (USB-A x 2):  + Ra Cổng : 5.1V/2.4A, 9V/2A, 12V/1.5A Max (18W)  + Ra Cổng : 5.1V/3.6A  - Lõi Pin Li-ion polymer  - Sạc nhanh 18W  - Chế độ sạc nhỏ giọt  - Tích hợp bảo vệ mạch thông minh  - Dung lượng: 74Wh 3.7V 20000mAh  - Công suất chuyển đổi: 12000mAh (5V/3.6A)  - Thời gian sạc vào pin: Khoảng 6,7 (bộ sạc 9V/2A) Khoảng 10 (bộ sạc 5V/2A)  Chức : cho phép sạc đến 10000 lần mà khơng giảm chất lượng pin dự phịng redmi 20000mah trang bị lúc hai cổng giao tiếp micro-USB USB Type-C, tạo điều kiện sạc pin thuận tiện Ngoài ra, với hai đầu USB cho phép thiết bị sạc đồng thời hai thiết bị, cấp nguồn cho mạch hoạt động cách dễ dàng 10  LCD 16x02 Hình : LCD 16x02  Thông số kỹ thuật :  Điện áp hoạt động : – 7VDC  Dòng điện cấp nguồn : 350uA – 600uA  Kích thước : 80 x 36 x 12.5mm  Nền hình : xanh xanh dương  Khoảng cách chân : 0.1in  Đèn led : có  Nhiệt độ hoạt động : -30 – 75℃  Chức : sử dụng nhiều ứng dụng vi điều khiển Khả hiển thị kí tự đa dạng(kí tự đồ họa, chữ, số), đưa vào mạch ứng dụng với nhiều giao thức giao tiếp khác Có khả hiển thị dịng với dịng 16 kí tự 11 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN CỨNG 3.1 Sơ đồ khối *Sơ đồ khối cấu tạo mạch cảm biến nhiệt độ xuất LCD *Nguyên lí hoạt động: -Sử dụng vi điều khiển MSP430G2553 cảm biến nhiệt độ LM35 để giám sát nhiệt độ hoạt động động Mạch hiển thị nhiệt độ đặt trước led Khi nhiệt độ vượt nhiệt độ đặt trước mạch cảnh báo tắt mở động 12 3.2 Sơ đồ nguyên lý 3.3 Sơ đồ thuật toán: 13 CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN MỀM 4.1 Phần mềm sử dụng 14  Phần mềm IAR : lập trình cho MSP430G2553  Micorsoft Powerpoint : vẽ sơ đồ khối  Proteus professional : vẽ sơ đồ nguyên lý, thiết kế mạch mô  Microsoft Word : thực viết báo cáo 4.2 Code hồn chỉnh  Chương trình cho đề tài #include #include #include //#include #define DR P1OUT = P1OUT | BIT4 // define RS high #define CWR P1OUT = P1OUT &(~BIT4)// define RS low #define READ P1OUT = P1OUT | BIT5 // define Read signal R/W = for reading #define WRITE P1OUT = P1OUT &(~BIT5)// define Write signal R/W = for writing #define ENABLE_HIGH P1OUT = P1OUT | BIT6 // define Enable high signal 15 #define ENABLE_LOW P1OUT = P1OUT &(~BIT6)// define Enable Low signal unsigned int i; unsigned int j; void delay(unsigned int k) { for(j=0;j4) & 0x0F); data_write(); // give enable trigger P2OUT = (P2OUT & 0xF0)|(cmd & 0x0F); // send lower nibble data_write(); // give enable trigger 16 } void send_data(unsigned char data) { check_busy(); WRITE; DR; P2OUT = (P2OUT & 0xF0)|((data>>4) & 0x0F); // send higher nibble data_write(); // give enable trigger P2OUT = (P2OUT & 0xF0)|(data & 0x0F); // send lower nibble data_write(); // give enable trigger } void send_string(char *s) { while(*s) { send_data(*s); s++; } } void send_integer(int a) { unsigned char tens = a/10; send_data(0x30+tens); unsigned char units = a%10; send_data(0x30+units); } void lcd_init(void) { P2DIR |= 0xFF; P1DIR |= BIT4|BIT5|BIT6; P2OUT &= 0x00; send_command(0x33); send_command(0x32); send_command(0x28); // bit mode send_command(0x0E); // clear the screen 17 send_command(0x01); // display on cursor on send_command(0x06); // increment cursor send_command(0x80); // row column } void main() { WDTCTL = WDTPW|WDTHOLD; //Stop watchdog timer DCOCTL = CALDCO_1MHZ; BCSCTL1 = CALBC1_1MHZ; lcd_init();// Initialize the LCD ADC10CTL0 |= ADC10ON+ADC10SHT_2+SREF_1+REFON;//ADC setup ADC10CTL1 |= INCH_0;//|ADC10SSEL_2|CONSEQ_1; ADC10AE0 |= BIT0; _BIS_SR(GIE); while(1){ ADC10CTL0 |= ENC|ADC10SC; delay_cycles(30); int temp = ((ADC10MEM*150)/1024)+9; send_command(0x0C); send_command(0x80); send_string("Temperature:"); send_command(0XC0); send_integer(temp); send_data(0xDF); send_string("C"); delay_cycles(500000); } } #pragma vector = ADC10_VECTOR interrupt void ADC10_ISR(void){ bic_SR_register_on_exit(CPUOFF); } 18 CHƯƠNG V: KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Thuận lợi  Nhờ giúp đỡ thầy Võ Tuấn, nhóm chúng em hồn thành đề tài cách thuận lợi   Một số thiết bị ngoại vi dễ dàng tìm mua ngồi Cách làm chia nhiều đại trà internet 5.2 Khó khăn Vì kit nạp nạp MSP430 Đà Nẵng mạng hết hàng nên mua  Kiến thức hạn chế nên chưa tối ưu ngơn ngữ lập trình   Điều kiện kinh tế không cho phép sử dụng linh kiện chất lượng thật tốt sai số nhỏ 5.3 Kết thực  Hệ thống chạy ổn định  Vi điều khiển nhận biết xác lúc cần ngắt mạch  Khơng có tượng nhiễu 5.4 Hướng phát triển  Thay đổi mạch thủ công thành mạch công nghiệp  Sử dụng launch phiên có sẵn thị trường nhìn thẩm mĩ  Thêm tính thơng báo q nhiệt đến điện thoại smart phone sms thông báo qua app smart phone  Gia cố lại sản phẩm để đủ tính thẩm mĩ, chắn chắn để đưa thị trường 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO https://sotaydoanhtri.com/softwares/iar-embedded-workbench-11674/ https://blog.mecsu.vn/tim-hieu-launchpad-msp430/ https://bkaii.com.vn/tin-tuc/508-he-thong-nhung-la-gi-khai-niem-dac-diem-vaung-dung https://caka.vn/kit-msp430-launchpad https://shopee.vn/search?keyword=pin%20s%E1%BA%A1c%20d%E1%BB %B1%20ph%C3%B2ng%20xiaomi%2020000mah https://dientutuonglai.com/cam-bien-nhiet-dolm35.html#:~:text=LM35%20l%C3%A0%20IC%20c%E1%BA%A3m%20bi %E1%BA%BFn,C%20%C4%91%E1%BA%BFn%20150%20%C2%B0%20C 20