Đồ Án vi xử lý trong Đo lường Đk thiết kế hệ thống báo chuông tiết học sử dụng vi Điều khiển

BỘ CÔNG THƯƠNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ TRONG ĐO LƯỜNG ĐK THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÁO CHUÔNG TIẾT HỌC SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN Giảng viên hướng dẫn: TS

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ TRONG ĐO LƯỜNG ĐK

THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÁO CHUÔNG TIẾT HỌC SỬ

DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN

Giảng viên hướng dẫn: TS Chu Đức Toàn

Sinh viên thực hiện: Đinh Trọng Đạt

Ngô Minh Quân

Trần Quang Huy

Mã sinh viên: 21810440410

21810440430

21810440477

Ngành: Công Nghệ Kĩ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa

Chuyên ngành:Tin Học Cho Điều Khiển Và Tự Động Hóa

KHOA ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ

ĐỘNG HÓA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ TRONG ĐO LƯỜNG ĐK

1 Trần Quang Huy 218104404

77

DI6THDK&TDH1

Tin học trong Điềukhiển và Tự động hóa

2 Đinh Trọng Đạt 218104404

10

DI6THDK&TDH1

Tin học trong Điềukhiển và Tự động hóa

3 Ngô Minh Quân 218104404

30

DI6THDK&TDH1

Tin học trong Điềukhiển và Tự động hóa

1 Tên đề tài đồ án: Thiết kế hệ thống bào chuông tiết học sử dụng vi điều khiển

2 Đề tài thuộc diện:(nếu có)

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

a Phần chung:

1 Trần Quang Huy Lời mở đầu

Chương 1: Tổng quanChương 2: Xây dựng lưu đồ thuật toán và lựa chọn thành phần của mạch

Chương 3: Cơ sở lý thuyết và codeChương 4: Mô phỏng trên Proteus và mô hình thậtChương 5: Kết luận

2 Đinh Trọng Đạt Arduin Uno R3, chuông, nút bấm

5 Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):

a Phần chung:

TT Họ tên sinh viên Nội dung

1 Trần Quang Huy Cùng mô phỏng trên Proteus và lắp mạch thật

2 Đinh Trọng Đạt Arduin Uno R3, chuông, nút bấm

6 Họ tên người hướng dẫn: Phần/ Nội dung:

Chương 1: Tổng quanChương 2: Xây dựng lưu đồ thuật toán

và lựa chọn thành phần của mạchChương 3: Cơ sở lý thuyết và codeChương 4: Mô phỏng trên Proteus và

mô hình thậtChương 5: Kết luận

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 14/08/2024

8 Ngày hoàn thành đồ án: 04/11/2024

Hà Nội, ngày 14 tháng 08 năm 2024

Khoa Điều khiển và Tự động hóa Người hướng dẫn

TS Chu Đức Toàn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ

ĐỘNG HÓA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Hà Nội, ngày 14 tháng 08 năm 2024

ĐỀ CƯƠNG ĐỀ TÀI

ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ TRONG ĐO LƯỜNG ĐK

Họ và tên sinh viên: Đinh Trọng Đạt Mã SV: 21810440410

Ngô Minh Quân 21810440430Lớp: DI6THDK&TDH1 Khóa: D16

Ngành: Công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hoá

Chuyên ngành: Tin học cho điều khiển và tự động hóa

1 Tên đề tài đồ án: Thiết kế hệ thống báo chuông tiết học sử dụng vi điều khiển

2 Lý do chọn đề tài:

Em lựa chọn Đề tài "Thiết kế hệ thống báo chuông tiết học sử dụng vi điều khiển" được vì có tính thực tiễn cao trong việc cải thiện hiệu quả quản lý thời gian tại các cơ sở giáo dục Hệ thống này không chỉ nâng cao độ tin cậy và tính chính xác so với phương pháp truyền thống mà còn ứng dụng công nghệ hiện đại, tính ứng dụng trong thực tiễn cao Việc sử dụng vi điều khiển mang lại nhiều lợi ích, bao gồm tiết kiệm chi phí, năng lượng và tăng khả năng mở rộng, tùy biến theo nhu cầu cụ thể Thực hiện đề tài này cũng giúp nâng cao kiến thức và kỹ năng trong lĩnh vực vi điều khiển, lập trình nhúng và thiết kế hệ thống điện tử, đồng thời

mở ra cơ hội ứng dụng rộng rãi không chỉ trong giáo dục mà còn trong nhiều lĩnh vực khác

3 Nội dung, nhiệm vụ nghiên cứu

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Xây dựng lưu đồ thuật toán và lựa chọn thành phần của mạch

Chương 3: Cơ sở lý thuyết và code

Chương 4: Mô phỏng trên Proteus và mô hình thật

Chương 5: Kết luận

4 Tài liệu tham khảo

5 Ngày giao đề tài: Ngày 14 tháng 08 năm 2024

Ngày nộp quyển: Ngày 04 tháng 11 năm 2024

Trưởng khoa Giảng viên hướng dẫn

TS Chu Đức Toàn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỘNG HÓA

Hà Nội, ngày… tháng …năm 2024

PHIẾU CHẤM ĐỒ ÁN

I Thông tin chung:

Họ tên sinh viên: Đinh Trọng Đạt Ngày sinh: 10/08/2003

Mã sinh viên: 21810440410 Lớp: D16TH&TĐH1

Tên đề tài: Thiết kế hệ thống báo chuông tiết học sử dụng vi điều khiển

Họ và tên giảng viên hướng dẫn: TS Chu Đức Toàn

II Kết quả đánh giá

1 Quá trình báo cáo

- Phương pháp và kỹ thuật trình bày

tóm tắt

- Hình thức bảng biểu, minh họa rõ

ràng, hợp lý

- Thời lượng trình bày đảm bảo

2 Nội dung đề tài

- Cấu trúc, bố cục, tổng quan

- Phương pháp nghiên cứu phù hợp,

đảm bảo độ tin cậy

- Nội dung thực hiện, kết quả của đề

tài đảm bảo tính khoa học, trình bày

đẹp rõ ràng

- Kết luận phù hợp với mục tiêu, nội

dung nghiên cứu

- Giá trị thực tiễn của đề tài

3 Trả lời các câu hỏi

- Trả lời thông suốt 100% câu hỏi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ

ĐỘNG HÓA

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Hà Nội, ngày… tháng……năm 2024

PHIẾU CHẤM ĐỒ ÁN CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM III Thông tin chung:

Họ tên sinh viên: Đinh Trọng Đạt Ngày sinh: 10/08/2003

Mã sinh viên: 21810440410 Lớp: D16TH&TĐH1

Tên đề tài: Thiết kế hệ thống báo chuông tiết học sử dụng vi điều khiển

Họ và tên giảng viên hướng dẫn: TS Chu Đức Toàn

IV Kết quả đánh giá

1 Quá trình báo cáo

- Phương pháp và kỹ thuật trình bày

tóm tắt

- Hình thức bảng biểu, minh họa rõ

ràng, hợp lý

- Thời lượng trình bày đảm bảo

2 Nội dung đề tài

- Cấu trúc, bố cục, tổng quan

- Phương pháp nghiên cứu phù hợp,

đảm bảo độ tin cậy

- Nội dung thực hiện, kết quả của đề tài

đảm bảo tính khoa học, trình bày đẹp

rõ ràng

- Kết luận phù hợp với mục tiêu, nội

dung nghiên cứu

- Giá trị thực tiễn của đề tài

3 Trả lời các câu hỏi

- Trả lời thông suốt 100% câu hỏi

TÓM TẮT

Tên đề tài: Thiết kế hệ thống báo chuông tiết học sử dụng vi điều khiển

Sinh viên thực hiện: Đinh Trọng Đạt

MÃ SV: 21810440410 Lớp: DI6THDK&TDH1

Dự án này thiết kế một hệ thống chuông báo giờ học sử dụng vi xử lý, hoạt động theo cơ chế chuông reo trong 5 giây vào đầu và cuối mỗi tiết học Hệ thống được trang bị một nút bấm để dừng hoạt động trong các ngày nghỉ dài, giúp tiết kiệm năng lượng và tránh làm phiền Một màn hình LCD sẽ hiển thị thời gian thực,được lấy từ module DS3231, đảm bảo độ chính xác cao trong việc quản lý thời gian Hệ thống này mang lại sự tiện lợi, chính xác và hiệu quả trong việc quản lý thời gian giảng dạy tại các cơ sở giáo dục

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành điện tử ngày càng phát triển đã dần thay thế các thiết bị thô sơ,bằng các thiết bị điện tử có độ tự động rất cao,tiết kiệm công sức cho con người Hiện

nay với sự phát triển của vi điều khiển thì chỉ cần động tác nhẹ nhàng các thiết bị

đã được điều khiển một cách nhanh chống

Người ta thường nói : “Học đi đôi với hành”, vì thế để tạo nền tảng, tăng thêm hiểubiết cũng như đi vào thực tế em đã lựa chọn đề tài “Chuông Báo Tiết Học”

Trong quá trình thực hiện đề tài này, Chúng em đã rất cố gắng nhưng có lẽ do vốn kiến thức cũng như những nguyên nhân chủ quan khác mà đề tài chắc chắn sẽ không tránh khỏi thiếu sót Chúng em rất mong sự đóng góp ý kiến, phê bình và hướng dẫn thêm của thầy cô và các bạn đọc

Sinh viên thực hiện:

Đinh Trọng Đạt Ngô Minh Quân Trần Quang Huy

LỜI CẢM ƠN

Hoàn thành đồ án này, trước tiên chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Chu Đức Toàn, người đã không ngừng động viên, khuyến khích và đồng hành

cùng chúng em từ những bước đầu tiên đến khi hoàn thiện Sự hướng dẫn tận tình, những lời khuyên quý báu và những kiến thức mà thầy/cô đã truyền đạt không chỉ giúp chúng em vượt qua những khó khăn trong quá trình thực hiện đồ án mà còn

mở rộng tầm nhìn của chúng em trong lĩnh vực công nghệ vi xử lý và tự động hóa

Chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban giám hiệu và các thầy cô trong khoa Công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hoá, những người đã luôn tạođiều kiện thuận lợi nhất về cơ sở vật chất, tài liệu học tập và môi trường nghiên cứu Sự hỗ trợ từ phía nhà trường đã giúp chúng em có được một môi trường học tập, nghiên cứu thuận lợi, giúp chúng em tập trung hoàn toàn vào việc nghiên cứu

và thực hiện đồ án này

Ngoài ra, chúng em không thể không nhắc đến sự giúp đỡ từ các anh chị khóa trước, những người đã chia sẻ kinh nghiệm quý báu và cung cấp những tư liệu, kiến thức cần thiết để chúng em có thể tham khảo và học hỏi trong quá trình làm

đồ án

Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, những người đã luôn bên cạnh, động viên và hỗ trợ chúng em về mọi mặt Sự quan tâm, chia sẻ và hy sinh của gia đình là nguồn động lực to lớn giúp chúng em vượt qua những khó khăn và hoàn thành đồ án này

Cuối cùng, chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các bạn bè, những người

đã cùng chúng em trao đổi, thảo luận và hỗ trợ lẫn nhau trong suốt quá trình học tập và thực hiện đồ án Tất cả những đóng góp và động viên từ mọi người đã giúp chúng em hoàn thành đồ án này một cách tốt nhất

Nhờ có sự giúp đỡ, chỉ bảo và đồng hành của tất cả mọi người, chúng em mới có thể hoàn thành đồ án này Chúng em hy vọng rằng, sản phẩm của mình sẽ đóng

góp một phần nhỏ vào việc phát triển công nghệ giáo dục, mang lại những lợi ích thiết thực cho các trường học và cơ sở giáo dục

Sinh viên thực hiện:

Trần Quang Huy Đinh Trọng Đạt Ngô Minh Quân

Mục lục

A PHẦN MỞ ĐẦU 15

1 Đặt vấn đề 16

2 Lý do chọn đề tài 16

3 Giới hạn của đề tài 16

3.1 Phân tích 16

3.2 Xây dựng phương án 17

B NỘI DUNG 17

CHƯƠNG I : SƠ ĐỒ KHỐI 17

1 Sơ đồ tổng quát 17

- Sơ đồ khối tổng quát 17

17

Hình 1: Sơ đồ khối tổng quát 18

2 Chức năng các khối 18

2.1 Khối nguồn 18

-Cung cấp nguồn nuôi tất cả linh kiện trong mạch 18

2.2 Chức năng của khối RTC 18

2.3 Chức năng của khối điều chỉnh 18

- Chức năng của khối này là sử dụng ngắt của ATMega328P để yêu cầu việc điều chỉnh time theo ý của người sử dụng , cài đặt time ban đầu cho đồng hồ thời gian thực RTC.Tác động bởi các phím bấm (BUTTON) 18

2.4 Khối âm thanh 18

- Khối này gồm có transistor thông dòng cho loa kêu khi có mức điện áp thay đổi liên tục ở chân ra của vi điều khiển và 1 buzzer 18

2.5 Khối hiển thị 18

- Khối này thực chất là LCD 16x2 để hiển thị time và các thông tin mà lập trình viên cần hiển thị 18

2.6 Khối xử lý (vi điều khiển ATMega328P) 18

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 19

1 Sơ đồ callgraph 19

19

Hình 2: Sơ đồ Callgraph 20

2 Sơ đồ đặc tả 20

20

C. 21

A PHẦN MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

- Hiện nay với sự phát triển của vi điều khiển Các hệ thống cần thiết đều

được hoạt động một cách tự động Đơn giản như hệ thống chuông hẹn giờ, hệ thống báo động,báo giờ trường học, báo giờ công sở

Vấn đề báo tiết học là vấn đề cần thiết ở bất cứ trường học nào,giúp thầy cô điềuchỉnh được thời gian dạy học của mình Sẽ mất thời gian khi ta phải canh thời giancho tiết học Chính vì thế chúng em thiết kế mạch chuông báo tiết hoc tự động chocác trường học

2 Lý do chọn đề tài

- Đây là vấn đề thực tế, được ứng dụng nhiều trong các trường học Nhằm đểcủng cố kiến tức lập trình vi xử lý vừa mới học và rèn luyện khả học hỏi nên em đãchọn đề tài này

3 Giới hạn của đề tài

3.1 Phân tích

- Trước tiên chúng ta phải xác định rõ mục đích và yêu cầu của bài toán

Mục đích:

-Hệ thống báo chuông tại các thời điểm vào, ra của tiết học của trường

- Hệ thống có khả năng chỉnh lại giờ

- Lựa chọn được thời gian báo mỗi giờ, chọn chế độ báo cuối tuần hay không

- Hệ thống chuông được dùng đi dây điện đồng bộ 220V

Yêu cầu:

- Hệ thống làm việc ổn định

- Có khả năng đưa vào ứng dụng trong thực tế

Với thực tế bài toán này chúng ta phải thiết kế 2 thành phần cơ bản:

- Hệ thống điều khiển và đồng hồ số

- Mạch đi dây và chuông báo

3.2 Xây dựng phương án

Sau khi nghiên cứu thực tế các thời điểm vào ra của các tiết học trường học, chúng

ta có những nhận xét sau

- Mỗi ngày có 2 buổi học mỗi buổi kéo dài 6 tiết Thời gian của mỗi tiết là 45 phút.Thời gian nghỉ giải lao là 5 phút.Sau tiết thứ 3 của mỗi buổi nghỉ giải lao 10 phút từ đó ta xây dựng được thời khóa biểu như sau:

- Thời gian báo:

+ Thời gian báo được lựa chọn số giây

- Cách báo : sử dụng chuông điện 220V

- Phạm vi báo: Tất cả khu vực trong trường bằng cách xây dựng hệ thống chuông đếntừng khu nhà, từng giảng đường

CHƯƠNG I : SƠ ĐỒ KHỐI

1 Sơ đồ tổng quát

- Sơ đồ khối tổng quát

Hình 1: Sơ đồ khối tổng quát

alar m

Khối nguồn

Thời Gian Thực DS3231

Nút nhấn Vi XỬ LÝ LCD 16x2 Hiển Thị

ATMega328P

2 Chức năng các khối

2.1 Khối nguồn

-Cung cấp nguồn nuôi tất cả linh kiện trong mạch

2.2 Chức năng của khối RTC

-Khối này thực chất là một chíp thời gian thực(Real Time Clock), được sửdụng với ý nghĩa thời gian tuyệt đối mà con người đang sử dụng.Nó có pin cấp riêng ,như vậy nếu như mất nguồn điện thì RTC vẫn có thể hoạt động bình thường và chínhxác theo thời gian đã được thiết lập ban đầu Trong sơ đồ này nó sẽ đảm nhiệm chứcnăng cấp time chính xác cho vi điều khiển xử lý các công việc mà người sử dụng yêucầu

2.3 Chức năng của khối điều chỉnh

- Chức năng của khối này là sử dụng ngắt của ATMega328P để yêu cầu việc điều

chỉnh time theo ý của người sử dụng , cài đặt time ban đầu cho đồng hồ thời gian thực RTC.Tác động bởi các phím bấm (BUTTON)

2.4 Khối âm thanh

- Khối này gồm có transistor thông dòng cho loa kêu khi có mức điện áp thay đổi liên tục ở chân ra của vi điều khiển và 1 buzzer

2.5 Khối hiển thị

- Khối này thực chất là LCD 16x2 để hiển thị time và các thông tin mà lập trình viên cần hiển thị

2.6 Khối xử lý (vi điều khiển ATMega328P)

- Vi điều khiển ATMega328P là trung tâm xử lý các thông tin của mạch

Cụ thể là :

- ATATMega328P đảm nhiệm việc đọc thời gian từ DS3231, chuyển đổi dữ liệu qualại giữa RTC với LCD để có thể hiển thị lên LCD , đông thời cập nhật time từDS3231

- Điều khiển LCD

- Kiểm tra phím bấm

- Điều khiển loa

- Nói tóm lại là, VĐK làm nhiệm vụ đọc time trên DS3231 sau đó nó kiểm tra xemngắt được tác động hay không? nếu có thì điều chỉnh time, hiển thị time lên LCD ,kiểm tra xem giờ hiện tại có bằng giờ báo chuông hay không ? nếu có thì gọi chươngtrình điều khiển chuông kêu !

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG

1 Sơ đồ callgraph

Hiển Thị

Chấp Hành Nút Ấn

Module xử

lý chương trình

Module

Xử Lý Điều Chỉnh

Chương Trình Điều Khiển

Hình 2: Sơ đồ Callgraph

2 Sơ đồ đặc tả

Kiểm Tra

Điều Chỉnh

Bật/Tắt Chuông Hiển Thị

THỜI GIAN

D NỘI DUNG