bài tập lớn vi xử lý đọc cảm biến quang trở sử dụng adc và bật tắt bóng đèn 220v xoay chiều

Do thế nhóm em quyết định thực hiện để tài tự động bật/tắt bóng đèn, từ đề tài này chúng em muốn nêu lên lợi ích của tự động hóa trong sử dụng các thiết bị điện sẽ giúp việc sử dụng năn

BO GIAO DUC VA DAO TAO

TRUONG DAI HOC GIAO THONG VAN TAI

KHOA DIEN - ĐIỆN TỬ

BÀI TẬP LỚN VI XỬ LÝ Đọc cảm biến quang trở sử dụng ADC và bật /

tat bóng đèn 220V xoay chiêu

Giảng viên hướng dẫn : VÕ THIỆN LĨNH

Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 13 LÂMNGỌC MẠNH MSSV: 6251030059 PHAN TRÍ CHƯƠNG MSSV: 6251030002 NGUYÊN THÀNHAN MSSV: 6251030027 ĐẶNG TUẦN SANG MSSV: 6251030020 Lớp : CQ.62.TĐHĐK

Khoa : K62

TPHCM, thang 05 nam 2023

BO GIAO DUC VA DAO TAO

TRUONG DAI HOC GIAO THONG VAN TAI

KHOA DIEN - ĐIỆN TỬ

BÀI TẬP LỚN VI XỬ LÝ Đọc cảm biến quang trở sử dụng ADC và bật /

tat bóng đèn 220V xoay chiêu

Giảng viên hướng dẫn : VÕ THIỆN LĨNH

Nhóm Sinh viên thực hiện: Nhóm 13 LÂMNGỌC MẠNH MSSV: 6251030059 PHAN TRÍ CHƯƠNG MSSV: 6251030002 NGUYÊN THÀNHAN MSSV: 6251030027 ĐẶNG TUẦN SANG MSSV: 6251030020 Lớp : CQ.62.TĐHĐK

Khoa : K62

TPHCM, thang 05 nam 2023

MO DAU Ngày nay, nền kinh tế của nước ta đang trên đà phát triển mạnh mẽ, đời sống của người dân ngày càng nâng cao Nhu cầu sử dụng điện năng trong đời sống sinh hoạt cũng như trong các nghành công nghiệp,nông nghiệp và dịch vụ là tăng không ngừng Đây là cơ hội nhưng cũng là thách thức cho ngành điện với việc phát triển điện năng, phục vụ nhu cầu của xã hội Một yêu cầu thiết yếu đặt ra đó chính là việc cung cấp điện một cách liên tục cho những hoạt động thiết yếu trong đời sống cũng như phát triển kinh tế Tuy vậy việc khai thác và sử dụng điện cần hợp lý, tránh sự lãng phí,

phân bô hợp lý điện trong mọi lĩnh vực Do thế nhóm em quyết định thực hiện để tài tự

động bật/tắt bóng đèn, từ đề tài này chúng em muốn nêu lên lợi ích của tự động hóa trong sử dụng các thiết bị điện sẽ giúp việc sử dụng năng lượng hợp lý tránh lãng phí

Phạm vi ứng dụng của đề tài trong cuộc sống hằng ngày (sử đụng bóng đèn cảm biến trong gia đình) và trong công nghiệp Những khu công nghiệp lớn làm việc xuyên ngày đêm việc ứng dụng cảm biến đề giúp quá trình bật/tắt những thiết bị cung cấp ánh sáng là vô cùng cần thiết, tiết kiệm được nhân lực và giảm hao phí trong quá trình sản xuât

Nhóm sẽ tìm hiểu và thiết kế mạch đọc cảm biến quang trở sử dụng ADC và

bật/tắt bóng đèn 220V sử dụng PIC16F877A.

DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Bóng đèn thông minh

Hinh 1.2: TORCH LDR( cam bién nguGng sang trong proteus)

Hinh 1.3 Hé théng cam bién

Hình 2.1 Sơ đề của hệ thống trên visio

Hình 2.2: Hình ảnh thực tế của vi điều khiên PIC 16F877A Hình 2.3: Sơ đỗ chân của PIC 16F877A

Hình 2.4 Cảm bién LDR

Hinh 2.5 LDR trong proteus

Hinh 2.6 Céng thire tinh dién ap cua cam bién LDR Hinh2.9 Hinh mé ta chan LCD

Hinh 2.10 Nguén té ong Sv-10A Hình 2.11 Sơ đồ nguyên lí

Hình 2.12 Giao diện proteus

Hình 2.13 Giao diện viết chương trình Hình2.14 Lưu đồ

CHUONG 1 1.1 1.2 1.3 1.4 CHƯƠNG 2 2.1

2.1.1 2.1.2 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5 2.3 2.3.1 2.3.2 2.4 2.5 CHƯƠNG 3 3.1

3.2

MUC LUC

GIỚI THIỆU YÊU CẢU-GIỚI HẠN CỦA ĐÈ TÀI 1

THIET KE HỆ THÓNG 2 Ss222E12E11112112127111 71 111 re 4

Chức năng từng khối: ST T122 2E1 2121221 1211 gi 4 Linh kiện sử dụng cho các khối 5 2 cETE 12 12g rrrrrye 4

MBLAB 12

Code chương trình và giải thích 13

KET QUÁ THỰC HIỆN VÀ KÉT LUẬN - sec 15

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU YÊU CAU-GIOI HAN CUA DE TAI 1.1 Giới thiệu tổng quan

CHƯƠNG 2 Xu huớng sử dụng đèn

cảm ứng ánh sáng đã và đang du nhập vào thị trường tiêu dùng Việt Nam trong 2 năm gần đây Trào lưu sử dụng những chiếc bóng đèn được trang bị các cảm biến hiện đại để có thê tự động bật tắt điên theo ý muốn của gia chủ đang tao cơn sốt cho thị trường các sản phẩm

này Vậy đèn cảm biến ánh sáng hay

còn gọi là cảm ứng ánh sáng là thiết bị gì? và nó hoạt động như thế nào? đem lại lợi ích gì? Mời bạn đọc cùng tìm hiểu trong bài viê này

CHƯƠNG3 — Đèn cảm ứng ánh sáng

là một sản phâm trong dòng đèn thông minh, đây là một chiếc bóng đèn có

nhiệm vụ chiếu sáng, điểm khác biệt

lớn nhất của nó với các thiết bị chiếu sáng thông thường đó là nó được trang bị vào đó một bộ cảm biến ánh sang dé có thê điều khiến bật hoặc tắt đèn theo cường độ ánh sáng của môi trường Hệ thống đền cảm biến ánh sáng ở nước ngoài đã được áp dụng rất rộng rãi tại rất nhiều địa điểm như: công viên, đèn đường, khu vui chơi Còn tại Việt Nam hệ thống bóng đèn cảm biến này mới đang được người tiêu dùng thử nghiệm trong hệ thống đèn chiếu sáng của gia đình

CHUONG 4

CHUONG 5

CHUONG 6 Hinh 1.1 : bong dén théng minh

CHUONG 7 Cơ chế hoạt động của đèn cảm ứng ánh sáng như sau: bộ cảm biến ánh sáng sẽ tiếp cận với ánh sáng môi trường bên ngoài, nó liên

tục phi lại mức độ thay đổi cường độ

ánh sáng đề phân tích và đưa ra được câu lệnh bật tắt đèn phủ hợp cho bộ phận chiếu sang Để test được trực tiếp khả năng này, chúng ta hay đưa bóng đèn vào vị trí tối hoặc che nó, lúc nào bóng đèn sẽ tự động sáng lên, và sẽ tắt đi nếu ánh sáng môi trường tăng lên

CHƯƠNG 8.

> tiết kiếm thời gian, công sức và độ chính xác cao

> dễ dàng lắp đặt > không phải động tay vào công tắc, mọi thứ hoàn toàn tự động theo ánh sáng môi trường

10.2 Phạm vi nghiên cứu

Linh kién chinh str dung: Pic! 6f877a, TORCH LDR, LED,LCD

Phan hién thi: Sw dung lcd dé hiện thị thông số của biến trở

Đầu vào: l cảm biến ngưỡng sáng(TORCH_LDR)

10.3 Nguyên lí hoạt động CHƯƠNG II Cảm biến ánh sáng thực chất là một vật liệu bán dẫn có điện trở cao gọi

là tế bao cadmium sulfide, rất nhạy với ánh sáng CHUONG 12

> Trường hợp cảm biến đủ độ sáng các đèn tự động tắt , lcd sẽ hiền thị giá trị của cảm biến và hiện thị đèn đang tắt

CHUONG 21

22.1 Thiết kế sơ đồ khối

CHƯƠNG 23 Theo yêu cầu của đề tài

thì nhóm chúng em tiến hành thiết kế sơ đồ khối của hệ thống trên phần mềm Visio

CHUONG 24

So đồ của hệ thống trên visio

CHƯƠNG 26 Từ ý tưởng đã nêu trên,

chúng ta dễ dàng xác định được sơ dé

khối cho hệ thống, từ sơ đỗ khối này

chúng ta có thế phân chia nhiệm vụ,

chọn linh kiện cho từng khối chức năng 26.1.1 Chức năng từng khối:

> Bộ xử lý trung tâm: có chức năng xử lý các yêu cầu đầu vào đề cho ra đầu ra như đã lập trình

> Khối cảm biến: thu thập tín hiệu và gửi về bộ xứ lí chung tâm

> Khéi nguồn: cấp nguồn điện cho hệ thống

> Kh6i hién thi: hién thi gia tri của cảm biến > Khối led : sáng tắt theo chương trình CHƯƠNG 27

CHƯƠNG 28 Khi hoạt động thực tế, các khối chức năng phối hợp với nhau theo một quy luật nhất định, bất kỳ khối nào xảy ra lỗi đều khiến hệ thống hoạt động không chính xác

CHƯƠNG 29

29.1.1 Linh kiện sử dụng cho các khối

> Khối nguồn: sử dụng nguồn DC 5V > Bộ xử lý : sử dụng Pic 16f877a

> — Khoi hién thi: led > Khdi dau vao: cam bién LORCH LDR

CHUONG 30

31.1 CHUONG 31 Thiét ké mach nguyén li

31.1.1 Khéi vi xir ly

CHUONG 32 Khối vi xử lý giao tiếp với các module ngoại vi, nhận và

xử lý tín hiệu từ khối điều khiến ngoại vi, tính toán, xử lý, xuất tín hiệu điều khiến

đê đưa ra hiên thị CHUONG 33 Hiện nay trên thị trường có rất nhiều dong vi diéu khién khac nhau nhw: PIC, AVR, 8051, Raspberry, Arduino Nhom quyết định sử dụng

dong PIC 16F877A đề làm mạch xử lý trung tâm nhằm áp dụng những kiến thức đã

học trong môn hệ thông nhúng cũng như đề tiết kiệm thời gian, chí phí trong quá

trình làm đề tải CHƯƠNG 34 PIC16F877A la mét Vi điều khiến PIC 40 chân và

được sử đụng hầu hết trong các dự án và ứng đụng nhúng Nó có năm công bắt đầu

từ công A đến công E Nó có ba bộ định thời trong đó có 2 bộ định thời 8 bit va |

bộ định thời là 16 Bit No hé tro nhiéu giao thức giao tiếp như giao thức nối tiếp, giao thức song song, giao thức I2C PICI6F877A hỗ trợ cả ngắt chân phần cứng và ngắt bộ định thời

CHƯƠNG 35

CHUONG 36

CHƯƠNG 37 Hình 2.2: Hình ảnh thực tế của vi điều khiển PIC 16F877A

CHƯƠNG 38 Ta có sơ đồ chân của

PIC 16F877A nhu sau:

CHUONG 39

RE3/MCTR/VPP ———>[ | 1

RA0/AN0/ULPWU/C12IN0- ~———>[ ] 2 RA1/AN1/C12IN1- ~——> L]| 3

RA2/AN2/VnEFr-/CVREF/C2lN+ =——>[] 4 RA3/AN3/VREF+/C1lN+ =———>[] 5

RA7/OSC1/CLKIN « -( 13 RAG/OSC2/CLKOUT +—+[] 14 RC0/T1OSO/T1CKI ~——>[] 15 RC1/T1OSI/CCP2 ~———>[ ] 16 RC2/P1A/CCP1 ~———~>[ ] 17 RC3/SCK/SCL < ~(] 18 RDO «—- O19 RD1 ~———>[] 20

CHƯƠNG 40 Hình 2.3: Sơ đồ chân

cua PIC 16F877A

CHUONG 41 Tô chức bộ nhớ: Có 3 khối bộ nhớ trong PIC 16F877A:

bộ nhớ chương trình, bộ nhớ dữ liệu và

khối bộ nhớ EEPROMI Bộ nhớ chương

trinh và bộ nhớ dữ liệu có đường bus

riêng vì vậy có thể truy cập vào từng bộ

nhớ một cách riêng rẽ

CHƯƠNG 42 Port A: có 6 bít

(tương ứng với 6 chân RA0+R A5) các chân của công A có tích hợp một số chức năng ngoại vị, nếu một thiết bị ngoại vi được enable thì công này sẽ không hoạt động như một công vào ra Binh thường Port A sẽ là một công vào

ra 2 chiều Thanh ghi xác đính chiều

tương ứng của các chân Port A là thanh

ghi TrisA Cac bit 6 thanh ghi TrisA bang 1 sẽ xác định các chân ở Port A là đầu vào ngược lại sẽ là đầu ra

CHUONG 45 Port D: réng 8 bit

(RDO+RD7), no cé thé 1a cong vao hoặc công ra Port D có thê được cấu hình như một công vi xử lý rộng 8 bít (công slave song song) băng cách thiết

lap bit điều khiến PSPSTATUS (TrisE.4) Ở chế độ này thì đầu vào là

tín hiệu TT

CHƯƠNG 46 Port E: rộng 3

bit(RE0+RE2), được câu hình là đầu ra hoặc đầu vào Port E có thê là đầu vào

điều khiển I/O khi bit PSPSTATUS

(TrisE.4) được thiết lập

CHUONG 47 Từ hình vẽ ta có thê thấy, PICI6F877A có 2 chân Vcc và 2 chân GND, đề PIC có thê hoạt động

được ta phải cấp nguồn cho tất cả các chân này

CHUONG 48 Ngoài cấp nguồn

cung cấp ta phải cấp nguồn xung đao

động đề cho vi điều khiển hoạt động, ta sẽ dùng một thạch anh 20MHz dé cap xung đao động Nguồn dao động được

cấp thông qua 2 chân 13 và 14 của PIC

một thiết bị thụ động chuyền đôi “năng lượng ánh sáng” này cho đủ có thể nhìn thấy hoặc trong các phần hồng ngoại của quang phô thành tín hiệu điện Cảm biến ánh sáng thường được gọi là “Thiết bị quang điện” hoặc “Cảm biến ảnh” bởi vì năng lượng ánh sáng chuyển đổi (photon) thành điện (electron)

năng lượng Lượng năng lượng mà các photon phụ thuộc vào tần số ánh sáng và tần số cảng cao, năng lượng cảng nhiều thì các photon chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện

CHƯƠNG 55 Các tế bào dẫn điện

anh — Các photodevices này thay đôi điện trở của chúng khi chịu anh sáng Photoconductivity kết quả từ ánh sáng đánh một vật liệu bán dẫn mà kiêm soát dòng chảy hiện tại thông qua nó Do đó, nhiều ánh sáng tăng dòng điện cho một điện áp áp dụng đã cho Vật liệu quang dẫn phổ biến nhất là Cadmrum Sulphide được sử dụng trong quang điện LDR

CHƯƠNG 56 Các tế bảo quang điện -

Cac photodevices nay tạo ra một emf tương ứng với năng lượng ánh sáng bức xạ nhận được và tương tự có hiệu lực với quang điện Năng lượng ánh sáng rơi vào hai vật liệu bán dẫn kẹp lại với nhau tạo ra điện áp xấp xỉ 0.5V Vật liệu quang điện phổ biến nhất là Selen được sử dụng trong các tế bảo năng lượng mặt trời

oo ac go 2a

CHƯƠNG 58 Hinh 2.5 LDR trong proteus

Ve

>_ dòng điện thông qua một chuỗi mạch là phô biến và khi LDR thay đổi

giá trị điện trở của nó do cường độ ánh sáng, điện áp có mặt tại V our sẽ được xác định bằng công thức chia điện áp Độ bền của LDR, R ¡ạ có thê thay đổi từ khoảng 100Q trong ánh sáng mặt trời, đến hơn 10MO trong bóng tối tuyệt đối với biến thể kháng được chuyên đổi thành biến thê điện áp tại V our như được hiển thị

CHUONG 61

> nêu điện trở thu được càng cao thì điện áp thu được cảng giảm và ngược lại

> Suy ra, tông dòng và áp có thê cấp cho mạch hoạt động: > 1=12+0.16+0.7=12.86A

>» U=5V

CHUONG 67 CHUONG 68 Hinh 2.10 nguồn tô ong 5v-10A

CHƯƠNG 69.

69.1.1 Sơ đồ nguyên lí cho toàn mạch

71.1 Phền mềm vẽ mạch và viết code 71.1.1 Proteus8.9

CHUONG 73

328% 8#®44ữ83ì= n0 0 m=> +a xa eine x £

wc

9

+ ä :Dm ==

£ Bomat

CHƯƠNG 76 _ Hình 2.13 giao diện viết chương trình

76.1 Lưu đồ

CHƯƠNG 77

begin

Send PIC 16f1517 configuration

CHUONG 81 _ #include

"LCD_lib.c" //call LCD Functions

CHUONG 82 #pragma config FOSC =

HS // Oscillator Selection bits (HS oscillator)

CHUONG 83 #pragma config WDTE

= OFF // Watchdog Timer Enable bit (WDT disabled) #pragma config PWRIE = OFF // Power-up Timer Enable bit (PWRT disabled) #pragma config BOREN = ON // Brown-out Reset Enable bit (BOR enabled)

CHUONG 84 _ #pragma config LVP =

OFF // Low-Voltage (Single-Supply) In-Circuit Serial Programming Enable bit (RB3 is digital I/O, HV on MCLR must be used for programming)

CHUONG 85 _ #pragma config CPD =

OFF // Data EEPROM Memory Code Protection bit (Data EEPROM code protection off)

CHUONG 86 _ #pragma config WRT =

OFF // Flash Program Memory Write Enable bits (Write protection off; all program memory may be written to by EECON control)

CHUONG 87 _ #pragma config CP =

OFF // Flash Program Memory Code Protection bit (Code protection off)

CHUONG 88 _ unsigned int giatri; CHUONG 89 void ADC _Init()

{ TRISA = Oxff; //*set as input port*/

CHUONG 90 ADCONI = 0b11110000;

CHƯƠNG 91 //Ripht Justify, FRC

Clock , All pins as Analog Input and setting Reference Voltages