1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BỘMÔN VI ĐIỀU KHIỂN ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐO KHOẢNG CÁCH SỬ DỤNG PIC16F887 VÀ THIẾT BỊ CẢM BIẾN SÓNG SIÊU Â[.]
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG BỘ MÔN VI ĐIỀU KHIỂN ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐO KHOẢNG CÁCH SỬ DỤNG PIC16F887 VÀ THIẾT BỊ CẢM BIẾN SÓNG SIÊU ÂM HC-SR05 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: LÊ TRUNG KHANH Mà SỐ SINH VIÊN - SINH VIÊN THỰC HIỆN: 20200180 - NGUYỄN PHÚC DUY 20200134 - DƯƠNG GIA BẢO 20200151 - VÕ HOÀNG HUY CƯỜNG TP.HỒ CHÍ MINH, 23 THÁNG 07 NĂM 2022 TĨM TẮT ĐỒ ÁN Đồ án trình bày cách thức đo khoảng cách sử dụng vi điều khiển PIC16F887 thiết bị cảm biến sóng siêu âm HC-SR05 Dựa lý thuyết, cảm biến đo khoảng cách từ 2cm đến 400cm với độ xác 3mm, thực tế đo khoảng 2cm đến 120cm DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05 MỤC LỤC GIỚI THIỆU .4 1.1 Tổng quan 1.2 Nhiệm vụ đề tài 1.3 Phân chia công việc LÝ THUYẾT THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN CỨNG KẾT QUẢ THỰC HIỆN TÀI LIỆU THAM KHẢO 10 DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05 DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05 GIỚI THIỆU 1.1 Tổng quan Hiện nay, Cơng nghiệp hóa - Hiện đại hóa đóng vai trị chủ chốt trình nâng cao suất lao động Việc đo đạc khoảng cách dần trở thành mối lo ngại nhiều nguyên nhân khách quan kích cỡ, an toàn đo đạc cách thủ cơng,… Vì yếu tố trên, sinh viên thuộc khoa Điện tử - Viễn thông, chúng em chọn đề tài “Đo khoảng cách sử dụng PIC16F887 thiết bị cảm biến sóng siêu âm HC-SR05” để nghiên cứu học hỏi nâng tầm hiểu biết 1.2 Nhiệm vụ đề tài Nội dung 1: Tìm hiểu nguyên lý hoạt động HC-SR05 Nội dung 2: Tìm hiểu cách thức hoạt động LCD Nội dung 3: Tìm hiểu lý thuyết PIC16F887 Nội dung 4: Tìm hiểu phần mềm, code thiết kế mạch Nội dung 5: Thiết kế, lắp ráp mạch Nội dung 6: Trình bày nội dung thực dạng báo cáo 1.3 Phân chia công việc Nội dung 1,2: Võ Hoàng Huy Cường Nội dung 3,4: Dương Gia Bảo Nội dung 5,6: Nguyễn Phúc Duy Quy định: Mổi tuần có 2-3 gặp mặt để trao đổi thơng tin tìm DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05 DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05 LÝ THUYẾT Cách thức hoạt động thiết bị cảm biến sóng siêu âm HC-SR05 Đầu tiên, ta kích hoạt chân kích hoạt cảm biến siêu âm cách cung cấp cho xung ngắn (10µS) Sau đó, cảm biến phát sóng siêu âm truyền khơng khí chạm vào thứ phản xạ trở lại cảm biến chạm vào vật thể Điều xác định khoảng thời gian sóng âm truyền qua lại Cảm biến siêu âm gửi sóng siêu âm tính tốn khoảng thời gian sóng để chạm mục tiêu quay trở lại nguồn Sau đó, cảm biến xuất tiếng vọng có khoảng thời gian tương tự để ta đọc Sau tính tốn độ rộng xung này, ta tìm khoảng cách cảm biến vật thể công thức sau ��ℎ����� �������� = ∗ ���������� Với: + ��ℎ����� : thời gian sóng âm di chuyển qua lại cảm biến đối tượng + ���������� : vận tốc âm (340m/s) • Các bước thực đo khoảng cách từ vật thể đến cảm biến Gửi tín hiệu kích hoạt Chờ tiếng vọng phát từ cảm biến Khi tín hiệu tiếng vọng đến, khởi động timer module (TMR1ON = 1) Khi tín hiệu tiếng vang điều khiển trở lại mức thấp, sau dừng timer (TMR1ON = 0) Chuyển đổi số thời gian đọc thành khoảng thời gian thực sau thành khoảng cách tính cm Kiểm tra tính hợp lệ khoảng cách tính • Các cơng thức tính tốn 1/ Tính thời gian sóng siêu âm chạm mục tiêu quay trở lại nguồn ∗ ��������� ���� = ���1 ∗ ���� 2/ Tính khoảng cách �������� = ���������� ∗ ���� 3/ Đổi khoảng cách vừa tính sang cm �������� = ���1/58 DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05 DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05 THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN CỨNG Yêu cầu phần cứng - Vi điều khiển PIC16F887 - Thiết bị cảm biến sóng siêu âm HC-SR05 - Màn hình LCD 16x2 - Biến trở 10K - Nguồn 5V - PCB - Loa buzzer Sơ đồ khối Bắt đầu Đọc khoảng thời gian từ lúc sóng siêu âm phát đến quay lại nguồn cảm biến Tính khoảng cách dựa khoảng thời gian đọc Hiển thị kết tính (LCD,Loa) Kết thúc DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05 DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05 Sơ đồ nguyên lí KHỐI ĐO KHOẢNG CÁCH KHỐI TRUNG TÂM KHỐI HIỂN THỊ - Khối đo khoảng cách: thực chức đo khoảng cách từ vật thể đến cảm biến - Khối trung tâm: thực chức nhận liệu từ khối đo khoảng cách tiến hành tính tốn khoảng cách dựa liệu nhận - Khối hiển thị: thực chức hiển thị kết tính từ khối trung tâm Sơ đồ mạch DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05 DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05 KẾT QUẢ THỰC HIỆN Cách thức đo đạc - Thiết bị phần cứng: + PICKIT + Bo mạch PCB - Phần mềm sử dụng: + PIC C Compiler + MPLAB X IDE - Các bước thực hiện: 1/ Viết phần mềm 2/ Nạp phần mềm vào PIC thông qua PICKIT 3/ Tiến hành thực nghiệm Kết thu 1/ Mặt sau PCB DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05 DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05 2/ Khi vật thể nằm khoảng cho phép hình hiển thị khoảng cách vật thể cảm biến 3/ Khi vật thể nằm ngồi khoảng cho phép hình hiển thị “Va chạm” khoảng cách vật thể cảm biến nhỏ 5cm DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05 DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05 DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05DO.an.mon.hoc.do.KHOANG.CACH.su.DUNG.PIC16F887.va.THIET.bi.CAMBIENSONG.SIEU.am.HC.SR05