đồ án i thiết kế mạch đo nhiệt độ sử dụng vi điều khiển cảm biến tương tự adc

Một trong những thay đổi đáng kể là Việt Nam đã gia nhập WTO ,một bước ngoặt quan trọng thay đổi đất nước,để chúng ta - con người Việt có cơ hội nắm bắt nhiều thành tựu vĩ đại của thế ới

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

==0==

ĐỒ ÁN I

ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ MẠCH ĐO NHIỆT ĐỘ SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN, CẢM BIẾN TƯƠNG TỰ, ADC

NGÀNH KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HÓA

Giáo viên hướng dẫn : Lê Thị Thanh Hà Viện : Điện

: Lương Văn Kiên 20202426 : Trần Nhật Khánh 20202646

2

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn tất cả ầy cô Trường Đại họth c Bách Khoa Hà Nội đã giúp đỡ nhiệt tình trong suốt thời gian học môn học

Chúng em xin chân thành cảm ơn cô "Lê Thị Thanh Hà" đã

tận tình hướng dẫn chúng em trong thời gian làm đồ án Do kiến thức còn hạn hẹp nên trong quá trình thực hiện Đồ Án của chúng em không thể tránh khỏi sai sót, mong quý thầy cô trong hội đồng khảo thi bỏ qua và có hướng giúp đỡ để chúng em có thể hoàn chỉnh đồ án của mình được hoàn chỉnh hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

LỜI MỞ ĐẦU

Việt Nam ta ngày một phát triển và giàu mạnh Một trong những thay đổi đáng kể là Việt Nam đã gia nhập WTO ,một bước ngoặt quan trọng thay đổi đất nước,để chúng ta - con người Việt có cơ hội nắm bắt nhiều thành tựu vĩ đại của thế ới, đặc biệt là về các lĩnh vực khoa học kĩ thuật nói gi

chung và ngành Điện Tử nói riêng

Thế hệ trẻ chúng ta không tự mình phấn đấu học hỏi không ngừng thì chúng ta sẽ sớm lạc hậu và nhanh chóng thụt lùi

Nhìn ra được điều đó Trường “Đại Học Bách Khoa Hà Nội”

đã sớm chủ trương hình thức đào tạo sâu rộng, từ thấp đến cao Để tăng chất lượng học tập của sinh viên nhà

trường nói chung và khoa Điện - ện TửĐi nói riêng đã tổ chức cho sinh viên làm các Đồ Án Môn Học nhằm tạo nên tảng vững chắc cho sinh viên khi ra trường, đáp ứng nhu cầu tuyển dụng việc làm

Ngày nay lĩnh vực điều khiển đã đượ ứng dụng rộng c rãi trong các thiết bị, sản phẩm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt hằng ngày của con người như máy giặt, đồng hồ điện tử, ti vi nhằm giúp cho đời sống ngày càng hiện đại và tiện lợi hơn

4 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Giảng viên

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 Nguyên lý hoạt động của mạch 6

1.1 M c tiêu c a mụ ủ ạch1.2 Nguyên lý hoạt động của mạch CHƯƠNG 2.các linh kiện sử dụng trong hệ thống 7

2.1 Giới thiệu các linh kiện 2.1.1Aduino UNOR3 7

3.3 Mô phỏng trên Proteus 15

3.4 ạy mạch thật và rút ra kếCh t luận 16

TÀI LIỆU THAM KHẢO 18

Cảm ến LM35 bi hoạt độ bằ cách cho một giá ị ng ng ra trđiện ất đị tại chân Váp nh nh OUT (chân giữa) ng ứ với mỗi mức nhiệt độ Như vậy, bằ cách đưa vào chân bên trái ngcủa cảm ến LM35 ện 5V, chân ải nối đấ ệu bi đi áp ph t, đo hiđiện ế ở chân th giữa, bạn sẽ ợc có đư nhiệt độ -100ºC) (0tương ứ với ện ng đi áp đo được Vì ện ngõ đi áp ra của cảm ến tương đối ỏ nên thông thườ trong bi nh ng cácmạch ứng dụng ực tế, chúng thườ th ta ng dùng Op-Amp để khuế đại ện ngõ nàych đi áp ra .

CHƯƠNG 2

CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG

2.1 ới thiệu các linh Gi kiện

2.1.1 Giới thiệ vi điều khiể Arduino UNO R3u n

- Arduino Uno R3 (Dip) có chân digital 14 dùng để đọc hoặc ất xu tín hi u.ệ Chúng ỉ 2 mức ện ch có đi áp là 0V và 5Vvới dòng vào/ra tối trên mỗi chân đa là 40mA Ở mỗi chân đều có các đi ện ở pull- từ ợc tr up đư cài đặt ngay trong viđiều khiển ATmega328 ặc đị thì (m nh các đi ện trở này không ợc kết nối).đư Arduino Uno R3 là một bả mạ ng chvi điều khiển nguồn mở dựa trên ều khiển Microchip vi điATmega328 được phát triển bởi Arduino.cc Bảng mạ chđược trang bị các bộ chân đầu vào/ đầu Digital ra vàAnalog ể giao tiếp với có th các bảng mạ mở rộ khác ch ngnhau Mạ Arduino Uno thích hợp cho ch những bạn mới tiếp cận đam và mê về ện tử, lập trình…Dựa trên nền đitảng mở Arduino.cc cung cấp các bạn dễ dàng xây dodựng cho mình một dự nhanh ất ( lập trình Robot, án nhxe tự hành, ều khiển bật tắt led…).đi

8 + Chức năng của Arduino UNO R3:

- 2 chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX): dùng để gửi

(transmit – TX) và nhận (receive – RX) dữ liệu TTL Serial Arduino Uno có thể giao tiếp với thiết bị khác thông qua 2 chân này Kết nối bluetooth thường thấynói nôm na chính là kết nối Serial không dây Nếukhông cần giao tiếp Serial, bạn không nên sử dụng 2 chân này nếu không cần thiết

- Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép bạnxuất xung PWM ra với độ phân giải 8bit (giá từ 0 trị→ 2 -1 8 tương ứng với 0V 5V) → bằng hàm

analogWrite() Nói một cách đơn giản, bạn có thể điều chỉnh được điện áp ra ởchân này từ mức 0V đến5V thay vì chỉ cố định ở mức 0V và 5V như nhữngchân khác

- Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK) Ngoài các chức năng thông

thường, 4 chân này còn dùng để truyền phát dữ liệubằng giao thức SPIvớicácthiết bị khác

- LED 13: trên Arduino UNO có đèn 1 led màu cam(kí hiệu chữ L) Khi bấm nút Reset, bạn sẽ thấy đèn này nhấp nháy báo để hiệu Nó được nối với chân số13 Khi chân này được người dùng sử dụng, LED sẽ sáng

- Arduino Uno R3 6 có chân analog (A0 → A5) cung cấp phân độ giải tín hiệu 10bit (0 → 2 -1) 10 để đọc giá trị điện trong áp khoảng 0V 5V → Với

chânAREF trên board, bạncóthể để đưa vào điện áptham chiếu khi sử dụng các chân analog Tức là nếu bạn cấp điện 2.5V vào áp chân này thìbạn có thể dùng các chân analog để đo điện áp trong khoảng từ 0V 2.5V → với độ phân giải vẫn là 10bit Đặc biệt,Arduino UNO 2 có chânA4 (SDA) và A5 (SCL) hỗtrợ giao tiếp I2C/TWI với các thiết bị khác

2.1.2 Giới thiệu về LM35 A.Giới thiệu

LM35 có dải từ 0 Độ đến 150 độ LM35 đo C là cảm ến bitiêu hao ện năng ấp sử dụ ện 5V Cảm ến đi th ng đi áp bigồm 3 chân, 2 chân nguồ 1 chân ệu dạ có n, tín hi ra ngAnalog Chân dữ ệu củali IC cảm ến LM35bi là chân ngõ

▪ Điện áp tuyến tính theo nhiệt độ: 10mV/°C▪ Sai số: 0.25°C

▪ Kiểu chân: TO92 ▪ Kích thước: 4.3 × 4.3mm

LM35 ể có th đo nhiệt độ trong ạm từ -ph vi 55oC đến 150oC Độ chính xác ực tế của cảm th bi n:ế ±1/4°C ở nhiệt độ phòng ±3/4°C trong ạm và ph vi nhiệt độ từ -55°C đến 150°C ệc chuyển đổi ện đầu sang C cũng dễ Vi đi áp ra odàng ực tiếvà tr p Trở kháng đầu ỏ, đầu tuyến tính ra nh ravà ệu chuẩn chính xác hi là những đặc tính vốn của cóLM35, giúp tạo giao tiếp để đọc ặc ều khiển mạ rất ho đi chdễ dàng Điện cung cấp cho cảm ến LM35 ạt độ áp bi ho ngcó ể từ V đến tiêu ụ dòng ện khoả th +4 30 V Nó th đi ng60μA LM35 có nhiều họ LM35A, LM35CA, LM35D, làLM135, LM135A, LM235, LM335 Tất cả các thành viên

trong họ LM35 đều ạt độ theo nguyên tắc ho ng giốngnhau nhưng ả năng kh đo nhiệt độ khác nhau chúng vàcũng có nhiều ểu chân khác nhauki

2.1.3 LCD16x2 kết nối với Aduino bằ đc ngmodern I2C

12

▪ Tên các chân ợc ghi ở mặt sau của màn hình đưLCD hổ trợ ệc kết nố dây vi i, đi điện

▪ Có đèn led nề ể n, có th dùng biến ở ặc PWM tr hođiều chình độ sáng để sử dụ ng ít ện năng hơn.đi▪ Có ể ợc ều khiển với 6 dây th đư đi tín hiệu ▪ Có bộ tự ký được xây dự hổ ng trợ tiế Anh ng và

tiếng Nh t, xem thêm HD44780 datasheet để ết ậ bithêm chi tiết

2.2 Tính Toán giao tiếp

Việc đo nhiệt độ sử dụng LM35 thông thường chúng ta thực hiện bằng cách

Như vậy ta có:

Trong đó:

Vậy mỗi bước thay đổi của LM35 sẽ là n = 5/(210) = 5/1024

Giá trị ADC đo được từ điện áp đầu vào của LM35 là

14

Chương 3 : Chế tạo mạch thực tế

3.1 Sơ đồ khối

3.2 Sơ đồ mạch

3.3 Mô phỏng trên Proteus

Giải thích :

hình LCD16×2 được kết nối trực tiếp với Arduino trong

arduino Cảm biến nhiệt độ LM35 cũng được kết nối với chân Analog A0 của Arduino, tạo ra nhiệt độ 1 độ C trên

16 Ưu đi m:

- Phần cứng được thiết kế nhỏ gọn và được lắp ráp theo kiểu module nên dễ dàng thay thế cũng như kiểm tra các linh kiển trong mạch

- Phần mềm chạy khá ổn định,sai lệch nhiệt độ trong khoảng cho php

- Có thế ứng dụng trong thực tế

Nhưc đim:

- Phần cứng thiết kế chưa được đẹp

TÀI LIỆU THAM KHẢO

18 https://viblo.asia/p/huong-dan-lap-trinh-arduino- -coban-4P856n4a5Y3

http://arduino.vn/reference/howto