thiết kế và thi công mạch đo áp suất đồ án hệ thống nhúng kĩ thuật điều khiển và tự động hóa

V6 Hoang Duy Sinh vién: Neuyén Trung Kién... TRUONG DAI HOC TON DUC THANG CONG HOA XA HOI CHU NGHIA VIET NAM KHOA ĐIỆN -ĐIỆN TỬ Độc lập — Tự do — Hạnh phúc LICH TRINH LAM DO AN TOT NGHIE

Trang 1

TRUONG DAI HOC TON DUC THANG KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ

NGUYÊN TRUNG KIÊN

THIET KE VA THI CONG MACH BO AP SUAT

DO AN HE THONG NHUNG

ki THUAT DIEU KHIEN VA TU DONG HOA

THANH PHO HO CHi MINH, NAM 2022

Trang 2

TONG LIEN DOAN LAO DONG VIET NAM

TRUONG DAI HOC TON DUC THANG KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ

ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

TON DUC THANG UNIVERSITY

NGUYEN TRUNG KIÊN - 41900444

THIET KE VA THI CONG MACH BO AP SUAT

DO AN HE THONG NHUNG

KĨ THUẬT DIEU KHIEN VA TU DONG HOA Người hướng dan

TS Võ Hoàng Duy

THANH PHO HO CHi MINH, NAM 2022

GVHD: TS V6 Hoang Duy Sinh vién: Neuyén Trung Kién

Trang 3

LOI CAM ON

Tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo TS Võ Hoàng Duy, Th.s Nguyễn Thành Quang đã trực tiếp giúp đỡ, hướng dẫn em hoàn thành đồ án lần này

Em xin trân thành cảm ơn!

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm

Tác giả

ŒGVHD: TS Võ Hoàng Duy Sinh viên: Nguyễn Trung Kiên

Trang 4

TAI TRUONG DAI HOC TON DUC THANG

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và được sự hướng dẫn khoa học của TS.Võ Hoàng Duy Các nội đung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây Những số liệu trong các bảng biéu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được chính tác giả thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phan tai liệu tham khảo

Ngoài ra, trong Đồ án hệ thống nhúng còn sử đụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số liệu của các tác giả khác, cơ quan tô chức khác đều có trích dan va chi thích nguồn gốc

Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung Đồ án hệ thống nhúng Trường Đại học Tôn Đức Thắng không liên quan đến những vi phạm tác quyền, bản quyền đo tôi gây ra trong quá trình thực hiện

(nếu có)

TP Hồ Chí Minh ngày tháng năm Tác giả

(ký tên và ghi rõ họ tên)

Trang 5

TRUONG DAI HOC TON DUC THANG CONG HOA XA HOI CHU NGHIA VIET NAM KHOA ĐIỆN -ĐIỆN TỬ Độc lập — Tự do — Hạnh phúc

LICH TRINH LAM DO AN TOT NGHIEP

Họ tên sinh viên: Nguyễn Trung Kiên

Lớp : 19040302 HH nhớ, MSSV: 41900444 ke Tên đề tải: Do áp suất không khí sử dụng pic16f877a

lượng Tuan/N gay

Đã thực hiện tục thực hiện

tra giữa ky | Đánh giá ¡ lượng hoàn thành %

được tiếp tục/không tiếp tục thực hiện ĐATN

Trang 6

Nộp Đồ án tốt nghiệp Đã hoàn thanh % Đô án tốt nghiệp được bảo vệ/không được bảo vệ ĐATN

Trang 7

ĐO AP SUAAT KHONG KHIS._ UW UG PICI6F877A TOM TAT

Đồ án sử dụng cảm biến áp suất không khí BMPI80 và vi điều khiếu

PICI6F877A hiển thị LCD giúp ta để đàng quản lí, phân tích đữ liệu l cách nhanh chóng

vi

Trang 8

MEASURE AIR PRESSURE USING PIC16F877A ABSTRACT

The project uses air pressure sensor BMP180 and microcontroller PIC16F877A LCD display to help us easilt manage and analyze data quickly

vii

Trang 9

CHUONG 1 TONG QUAN DE TAI

1.1 Gidi thidu dé taille ccc ecseceessesessssesseessesreseesssissesessteesestteesnseseeeess 1

1.2 Mục đích nghiên cứu - 1 c1 2121112101 112111121 1111110111111 1111120 k1 á 1 1.3 DOi twong nghién CU cecccceccsseesesessesecsessesessesevsesecsesessesevsevevevecseseseveveres l 1.4 = Pham vi nghién Cte ccc ccc 2211122111211 111 111112111811 1111711111118 1111 vá 1 15 Dự kiến kết QUẢ ccc 2 002010 020101201 110111131 11111 1111111111111 1 1111111111111 11111111111 1 ra 1

2.1 Sơ đồ khối hé thong ccc cece ceeesessesesesecsesessesessessssessesessesiseseeseten 2 2.1.1 Khối cảm biến S1 22211212 1212121211222 112gr re 2

2.1.3 Khối hiến thị 2111 1221121122 212212 re 5 2.1.4 Khối nguồn St TT HE H21 EH 1 1n H HH ung 6

2.1.5 Khối cấp xung c c n1 E1 HH HH 1212212 ruag 7 2.2 Sơ đồ nguyên lí tổng quát -.5c St t2 112111111121111211 11 101111 rờn 9

2.3 Thiết kế mô hỉnh - 2 + 22 12191111211 1121151211111 1212121121111 rg 9

3.1 Hoạt động của hệ thống ¬ 10

3.2 Lưu đồ giải thuật trên vi điều khiễn - - c1 E111 111121111 1151 1T re 10

4.1 Tiến trình thực nghiệm - 2c 2 1020111201 11311101 1111111111 1111 1111111111 1111 111k 11 42 Kết quả thực nghiệm - 2 2221222212231 1123 11121115511 1511 11811122111 1811 11112 11

4.3 Két ludn thie nghidm ence ccc cccesesscseseeseesesevseseeseserseseesessesessesssssseseten 12 CHUONG 5 KET LUAN vcccsscssssssssssssesssessesscssesssessssasssessseesseaesessseesceacesccaseencacenses 12 SN 12

5.2 Nhược điểm 2Q 2Q TS T121 111111111111 re 12

viii

Trang 10

HÌNH 2 4: PICI6FÑ77A - á- 1 121211 11211211112111121111111211112111111121 111211111102 xe 4

HÌNH 2 5: PIC16F877A TRONG MÔ PHỎNG - 5 S121 111211111151112121215x1 25252 5 HÌNH 2 6: LCDI6X2 5 S121 112112151151211111111121121211211112111111121111211111111211 2112 7 HÌNH 2 7: LCD I6X2 TRONG MÔ PHỎNG 55 S1 2111 111111151511111111221252x 552 § HÌNH 2 8: LM7805 S1 111 2111111121111211111111111111 111111 111121111211 2111121212112112 xe 9 HÌNH 2 9: LM7805 TRONG MÔ PHỎNG 5 S1 221151211 11211212111111155111 1x1 se2 9

HÌNH 2 I0: THẠCH ANH 5 s2 11211211112111121111111211112111111111211111121211 211 re 10

HÌNH 2 I1: THẠCH ANH TRONG MÔ PHỎNG - 5 S111 21151511511112122221 25565 II HÌNH 2 12: MẠCH NGUYÊN LÍ 5 2 1 2111151511 1121121111212111111212111111 21121011 xe II

YHINH 3 1: LUU DO GIAI THUAT oe eeccccceccccsessesscsessesessesecsesessestscseevsnsntesevsnsnees 13Y HÌNH 4 1: MAT TRUGC MO HINH o ec cecccccccccccceccceesecsessesecsnseesessesessesesetscecevsnseees 14 i00: 20 v/v8708Ẻ/9:0 7 .aaddaaiiIIIA.Ầ 15 HÌNH 4 3: KẾT QUÁ THỰC NGHIỆM 2s 1122112121112 222 re 15

ix

Trang 11

CHUONG 1 TONG QUAN DE TAI

1.1 Gidi thiéu dé tai

Mach su dung vi điều khiến PIC16F877A đóng vai trò điêu khiên và xuât nhập dữ liệu Cảm biến BMPI80 được giao tiếp với vi điều khiến và xuất nhập dữ liệu đọc nhiệt độ và áp suất từ cảm biến sau đó giao tiếp với LCD hiền thị kết quả ra mản hình

1.2 Mục đích nghiên cứu

Trong cuộc sống hiện nay có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản suất và con người Trong đó áp suất cũng là yếu tô được đề cập tới rất nhiều, vì vậy sự ra đời của mạch đo áp suất là sự tất yếu Việc áp dụng trong thực tế càng phổ biến hơn khi áp suất đóng vai trò lớn ảnh hưởng tới con người, hàng hóa, máy móc 1.3 Đối tượng nghiên cứu

Đồ án tiễn hành tìm hiểu :

+ Vi điều khiển PICI6F877A

+ Cảm biến áp suất bmp180 + Ngôn ngữ CCS

1.4 Pham vi nghiên cứu

Phạm vi đồ án chỉ đo áp suất trong giải 300hPa tới 1100hPa 1.5 Dự kiến kết quả

Thiết bị đo áp suất cỡ nhỏ

CHƯƠNG 2 THIET KE VA THI CONG

Trang 12

2.1 Sơ đồ khối hệ thống

KHÓI NGUỎN

KHÓI CÁP XUNG

Trang 13

M

set —— SDA

Công suất tiêu thụ 0.5uA tai 1Hz Giao tiép chuân 2C

Tốc độ xử lí I2C tôi đa 3.5MHz

Khôi lượng I.18ø

Kích thước 18mm x 21mm

Trang 14

2.1.2 Khối điều khiển

Chức năng: Xử lí tín hiệu Linh kiện chính : PICI6F877A

HINH 2 4: PICI6F877A

Trang 15

HINH 2 5: PICI6F877A TRONG MO PHONG

Thong số kĩ thuật: xử lí tâm

tric vi nhớ của

ROM/HEE

T chan vi Toc dé xt li toi đa Chon chan ngoai vi

tao dao bén SỐ bộ so sánh 5

Sô kênh

1 ADC toi da với tính toán Sô bộ ¡ kĩ thuật

ŒGVHD: TS Võ Hoàng Duy Sinh viên: Nguyễn Trụns Kiên

Trang 16

Độ phân giải DAC tối đa 0

Tham chiếu điện áp nội bộ Có

Zero Cross Detect Không

B6 dinh thoi do tin hiéu 0

Bộ định thời giới hạn phân cứng 0

Độ phân giải PWM tôi đa 10

Bộ định thời góc Không Bộ tăng tộc toán học Không S6 module UART 1 S6 module SPI 1 S6 module I2C 1 Sô module USB 0 Bộ định thời giám sát có cửa số (WWDT) [Khong

Bộ tạo dao động được điêu khiên băng số |0 Cap Touch Channels II LCD phân đoạn 0

Mức nhiệt hoạt động min -40 ĐỘ C

Mức nhiệt hoạt động max 125 ĐỘ C Mức điện áp hoạt động min 2V Mức điện áp hoạt động max 55V Điện áp cao có thé Không

2.1.3 Khối hiến thi

Chức năng : Hiễn thị kết quả đo lường Linh kiện chính : LCDI6X2

6

Trang 18

max 7V

i 2.7-5.5V ra mức max 2.4 ra mức min 0.4V Dải | 350uA - 600uA Dai nhi | - 30 - 75 độ C

Trang 19

điện tĩnh khá 8mA 2.1.5 Khối cấp xung

Chức năng : Cung cấp xung nhịp ( tạo tần số ) cho vi điều khiến

Linh kiện chính : Thạch anh

ŒGVHD: TS Võ Hoàng Duy Sinh viên: Nguyễn Trụns Kiên

Trang 21

2.1.2 Sơ đồ nguyên lí tông quát

PHI E :

“¬- RÐ4IPSP+ |-Z;—<†> 24

Trang 22

CHUONG 3 GIAI THUAT VA DIEU KHIEN

3.1 Hoạt động của hệ thống

Khi có nguồn nuôi mạch ›Mạch hoạt động->Cảm biên gửi tín hiệu tới vị xử lí > Vi

xử lí tiến hành xử lí và mã hóa tín hiệu hiến thị LCD-› xuất kết quả thu được ra màn hình LCD

3.2 Lưu đồ giải thuật trên vi điều khiến

biendem=0 while

| =

Nhietdo_F = Nhietdo_C+ 32.0 Apsuat_mmHg = (0.750062) * Apsuat_mBar

Nhietdo_C = BMPTEMP

Apsuat_mBar = BMPPRESS biendem++

sai cã The sai A

=10<biendem<20 >————<< biendem>20 SN ơi ee |

/ xuat ra man hinh / xuất ramản hình / / |

NhietdoC | Í ` NhedoF / | vein: |

Ỉ Apsuat_mBar / / Apsuat_mmHg / / /

|

HINH 3 1: LƯU ĐỎ GIẢI THUẬT

- _ Cho biến đếm chạy từ 0

Trang 23

o_ So sánh biến đếm với các giá trỊ:

{Gan gia trị biến đếm =0, bắt đầu lặp vô hạn.}

CHUONG 4 THUC NGHIEM 4.1 Tiến trình thực nghiệm

Bước lÏ : Cấp điện cho nguồn

Bước 2 : Bật công tắc nguồn + nhắn nút button tạo xung cho pic 4.2 Kết quả thực nghiệm

Sau khi cấp nguồn, LCD sáng, mạch hoạt động bình thường

Trang 24

DE TAIL THIET KE VA THI CONG MACH DO ÁP SUAT

Trang 25

CHUONG 5 KET LUAN

5.1 Ưu điểm + Nhỏ gọn

+ Mạch không quá phức tạp + Kết quả đo khá chính xác 5.2 Nhược điểm

Do do thời gian và kiên thức hạn chê nên đô án còn nhiều thiêu sót

15

Trang 26

TAI LIEU THAM KHAO

Trang 27

{

led _init(); // KHOI TAO LCD

Ied_ gotoxy(1,1); // DUA LCD VE DONG | COT 1 printf(led_putc,"DONG HO AP SUAT "); Ied_ gotoxy(1,2); // DUA LCD VE DONG | COT 2

printRlcd putc," | KHONG KHI"); // HIEN THI KHOANG CACH LEN LCD

17

Trang 28

Nhietdo C = BMP180Temperature(); tt= get_timer0();

Apsuat_mBar = BMP180Pressure(false); tp = get_timer0() - tt;

Nhietdo F = 1.8*Nhietdo_C + 32; Apsuat_ mmHg = 0.750062 * Apsuat_mBar; delay_ms(500);

biendem+~; f(biendem<10)

{

Ied_gotoxy(1,1); // DUA LCD VE DONG 1 COT 1

pmntfled putc,"NHIET(C): %.lpg ", Nhietdo C);

Ied_ gotoxy(1,2); // DUA LCD VE DONG | COT 2

printf(lcd pute," AP (mBar):%0.22 ", Apsuat_mBar); // HIEN THI KHOANG CACH LEN LCD

}

else

Ied_ gotoxy(1,1); // DUA LCD VE DONG | COT 1 printf(led_pute,"NHIET(F): %.1g ", Nhietdo E); Ied_ gotoxy(1,2); // DUA LCD VE DONG | COT 2

printflcd pute," AP (mmHg):%0.22 ", Apsuat_mmHg); // HIEN THI KHOANG CACH LEN LCD

Trang 29

19

Tiêu đề	Thiết kế và thi công mạch đo áp suất
Tác giả	Nguyễn Trung Kiên
Người hướng dẫn	TS. Võ Hoàng Duy
Trường học	Trường Đại học Tôn Đức Thắng
Chuyên ngành	Kĩ thuật điều khiển và tự động hóa
Thể loại	Đồ án hệ thống nhúng
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Thành phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	29
Dung lượng	4,38 MB