Kĩ thuật mạch Điện tử tên Đề tài thiết kế mạch Đo nhiệt Độ và Độ ẩm

Mạch đo nhiệt độ và độ ẩm đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp thông tin chính xác về điều kiện môi trường, giúp người dùng thực hiện quản lý hiệu quả và đưa ra các quyết định dựa

TRUONG ĐẠI HOC CONG NGHE THONG TIN &

TRUYEN THONG VIET HAN KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH VÀ ĐIỆN TỬ

TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH ĐO NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ ẨM

Tên thành viên: Trần Hà Giang-22CE027

Hoàng Thanh Đức-22CE024

Nguyễn Vũ Duy-18CE007 Nguyễn Đình Hân-21IT133 Trần Đình Chiến-21IT534

Mai Văn Hải-

Giáo viên hướng dẫn: TS DƯƠNG HỮU ÁI

TRUONG ĐẠI HOC CONG NGHE THONG TIN &

TRUYEN THONG VIET HAN KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH VÀ ĐIỆN TỬ

TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH ĐO NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ ẨM

Tên thành viên: Trần Hà Giang-22CE027

Hoàng Thanh Đức-22CE024 Nguyễn Vũ Duy-18CE007

Nguyễn Đình Hân-21IT133 Trần Đình Chiến-21IT534

Mai Van Hai-22CE030

Giáo viên hướng dẫn: TS DƯƠNG HỮU ÁI

Đà Nẵng, 1 tháng1 năm 2024

LOI CAM ON

Trước hết, em xin gửi tới toàn thể các thầy, cô giáo trong Khoa Kỹ Thuật Máy Tính và Điện Tử cùng thầy cô trong trường lời cảm ơn chân

thành nhất Đặc biệt, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy

Dương Hữu Ái đã giúp đỡ chúng em trong việc hoàn thiện đề tài Nhờ

sự tư vấn nhiệt tình của thầy mà chúng em có thể hoàn thiện đồ án được tốt nhất

Với điều kiện thời gian cũng như kinh nghiệm còn hạn chế của những sinh viên năm nhất, trong quá trình hoàn thiện đồ án vẫn còn có một số thiếu sót và những vấn đề chưa được giải quyết Nhóm chúng

em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô để nhóm có điều kiện bổ sung, nâng cao kiến thức của mình, khắc phục được những kỹ năng cần thiết trong quá trình làm việc nhóm để có thể

áp dụng tốt những kỹ năng ấy vào học tập cũng như công việc sau này

Cuối cùng chúng em xin kính chúc quý thầy cô nhiều sức khỏe và thành công trong sự nghiệp cao quý Xin gửi lời cảm ơn đến tất cả bạn

bè, những người đã giúp chúng em trong suốt quá trình hoàn thiện đồ

án

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

NHAN XET

( Của giảng viên hướng dẫn)

Da Nang, ngay 23 thang 12 nam 2023

Giảng viên hướng dẫn

Dương Hữu Ai

MUC LUC

8270 0 6

2 Mục tÌÊU cccQQ Tnhh nh nhe TT ren 6

3 Nội dung kế hoạch và thực hiện 7 3.1 Nội dung dự án: nh Hee 7 3.2 Kế hoạch thực hiện: -QQQ Q2 nhi 8

4 Bố cục báo cáo - L2 HT n TH HH Hy 9

CHUONG 1 TONG QUAN VỀ ĐỀ TÀI - - acc 10

1.1 Tổng quan - L 00 20212 n* vn HH nhu 10

1.1.1 Lí do chọn đề tài Ăn nọ Hs nh nh se 10 1.1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên CỨU 11 1,1,3 Phương pháp nghiên CỨU c ch nho 11

1.1.4 Dự kiến kết quả TS 222 SSS SE ve ey 12

1.1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn (chen 13

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU LINH KIỆN - - - « « «<< «<< < << <5 15

2.1 Phần cứng cần thiết Q0 hree 15 2.2 Thông số chỉ tiết các linh kiện òò22 15

CHƯƠNG 3 MÔ TẢ HỆ THỐNG - cSccnnnnneeeseerer 23

1 Tương tácC: cnnnnnnnnnn nh nh nh nh nhu 23

2 Chức năng: nh nh nh HH khe se 23

2.1 Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm: - c e tees 23 2.2 Vi điều khiển (Arduino): cc nen 23 2.3 Màn hình hiển thị (Tùy chọn): co eeiec 23

2.4 Giao tiếp với máy tính hoặc thiết bị khác: 24

3 Tính năng tương lai (Tùy chọn): cc co 24

4 Ứng dụng: -L- nọ ng HH Hàn HH rệt 24

CHƯƠNG 4 KẾT QUÁ VÀ ĐÁNH GIÁ cccccc sec ense 25

4.1 Sơ đồ mạch L0 Q00 Q.2 HH HH HH khen hay 25

4.4 Đánh giá độ hài lòng của mạch coi 28 4.4.1 Những tồn tại và hạn chế cần khắc phục: 28 4.4.2 Hướng phát trIỂT: HH HT HH nh sa 29

4.4.3 Đề Xuất Giải Pháp Khắc Phục cà ẶcS Sen rea 31 KẾT LUẬN - LE E 1S Ki cvvk 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO - - GB ng ng rrrre 36

1 Giới thiệu

Trong thời đại ngày nay, việc giám sát và kiểm soát các yếu tố môi trường như nhiệt độ và độ ẩm là rất quan trọng, đặc biệt là trong các lĩnh vực như công nghiệp, nông nghiệp, y tế và nhà thông minh Mạch đo nhiệt độ và độ ẩm đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp thông tin chính xác về điều kiện môi trường, giúp người dùng thực hiện quản lý hiệu quả và đưa ra các quyết định dựa trên dữ liệu thu thập được Sự bùng nổ của công nghệ ngành điện tử ngày càng phát triển một cách mạnh mẽ Những ứng dụng của nó giúp con người ngày càng có cuộc sống nâng cao Sự khảo sát về nhiệt độ ,độ ẩm môi trường với con người trước kia luôn gặp khó khăn do phải đo đạc và tính toán một cách khá phức tạp Do đó chúng em đã lựa chọn đề tài đo nhiệt độ độ

ẩm môi trường để ứng dụng vào nhiều công việc khác nhau

Đề tài giúp học được cách đo nhiệt độ - độ ẩm từ cảm biến và xuất ra màn hình LCD Hiểu được Arduino tạo cho người dùng một

sự đơn giản và tiện lợi đến mức nào

2 Mục tiêu

- Đề tài về mạch đo nhiệt độ và độ ẩm có thể nhắm tới nhiều mục tiêu khác nhau, tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể và yêu cầu của người nghiên cứu Dưới đây là một số mục tiêu phổ biến mà đề tài này có thể đạt được:

*Theo đõi và kiểm soát môi trường:

- Đo lường nhiệt độ và độ ẩm để theo dõi và duy trì điều kiện môi trường ổn định trong các ứng dụng như kho lạnh, phòng chăm sóc y tế, phòng server, và các môi trường quan trọng khác

*Quản lý nông nghiệp thông minh:

- Áp dụng mạch đo nhiệt độ và độ ẩm để giám sát điều kiện môi trường trong các trang trại hoặc nhà kính, từ đó tối ưu hóa quản

lý nước, thức ăn và điều kiện sống cho cây trồng hoặc động vật

*Kiểm soát tự động trong nhà thông minh:

- Sử dụng mạch đo để tự động điều khiển hệ thống làm mát, sưởi ấm, hoặc hệ thống thông gió trong nhà thông minh dựa trên

dữ liệu nhiệt độ và độ ẩm

*Nghiên cứu khoa học:

- Thực hiện nghiên cứu về biến động của nhiệt độ và độ ẩm trong môi trường cụ thể để hiểu rõ hơn về ảnh hưởng của chúng đối với sinh học, hóa học, hoặc các quy trình vật lý khác

*Phòng tránh thiệt hại:*

- Xây dựng mạch đo để cảnh báo và phòng tránh thiệt hại do điều kiện thời tiết đặc biệt, chẳng hạn như cảnh báo độ ẩm cao

có thể dẫn đến sự hình thành nấm mốc

*Kiểm soát chất lượng sản phẩm:*

- Trong quy trình sản xuất, đo nhiệt độ và độ ẩm có thể giúp kiểm soát chất lượng của sản phẩm, chẳng hạn như trong quy trình sản xuất thực phẩm, y học, hay công nghiệp khác

- Những mục tiêu trên chỉ là một số ý tưởng và có thể được điều chỉnh tùy thuộc vào nhu cầu cụ thể của dự án và ngành công nghiệp mà bạn quan tâm

3 Nội dung kế hoạch và thực hiện

3.1 Nội dung dự án:

*Tổng quan về mạch đo:

- Mô tả vấn đề: Tăng cường giám sát môi trường để duy trì điều kiện ổn định trong phòng máy tính

- Mục tiêu: Xây dựng mạch đo nhiệt độ và độ ẩm để kiểm soát tự động hệ thống làm mát

- Nguyên lý hoạt động: Sử dụng cảm biến nhiệt độ và độ ẩm để

đọc dữ liệu

- Các thành phần: Cảm biến nhiệt độ, cảm biến độ ẩm, vi điều khiển Arduino, mạch kết nối

*Công nghệ và thiết bị:

- Lựa chọn cảm biến chất lượng cao có độ chính xác cao

- Sử dụng vi điều khiển Arduino với khả năng kết nối và lập trình linh hoạt

*Kết nối và giao tiếp:

- Kết nối cảm biến với Arduino qua giao thức I2C

- Giao tiếp dữ liệu với máy tính thông qua cổng USB

- Tích hợp mạch đo vào hệ thống làm mát phòng server

- Lập trình để tự động điều chỉnh tốc độ quạt và các thiết bị làm mát khác

- Viết mã để đọc dữ liệu từ cảm biến nhiệt độ và độ ẩm

- Thực hiện kiểm thử và hiệu chuẩn cảm biến

*Kết hợp với vi điều khiển hoặc máy tính:

- Xây dựng giao tiếp giữa mạch đo và Arduino

- Lập trình để xử lý dữ liệu và điều khiển hệ thống làm mát

*Tích hợp và kiểm thử hệ thống:

- Kết hợp tất cả các thành phần và kiểm thử hoạt động của hệ thống

- Xử lý lỗi và tối ưu hóa hiệu suất

*Tài liệu và báo cáo:

- Viết báo cáo chỉ tiết về dự án

- Tạo hướng dẫn sử dụng và lắp đặt

*Triển khai và đánh giá:

- Triển khai hệ thống trong phòng server thực tế

- Thu thập phản hồi từ người sử dụng và điều chỉnh cần thiết

4 Bố cục báo cáo

Chương 1 tổng quan về đề tài

Chương 2 giới thiệu về linh kiện

Chương 3 mô tả hệ thống

Chương 4 kết quả và đánh giá

CHUONG 1 TONG QUAN VE DE TAI

1.1 Tổng quan

Hiện nay, việc đo lường nhiệt độ và độ ẩm là một phần quan trọng

của việc hiểu rõ và kiểm soát môi trường xung quanh chúng ta Đối

với các lĩnh vực như y tế, nông nghiệp, công nghiệp, và quản lý môi trường, thông tin này không chỉ là dữ liệu cơ bản mà còn là yếu tố chính để đảm bảo sự an toàn, hiệu quả, và bền vững của các quy trình và hệ thống Do đó đề tài "Thiết kế mạch đo nhiệt độ và

độ ẩm" đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực công nghệ và môi trường, nhấn mạnh sự cần thiết của việc đo lường và giám sát hai yếu tố quan trọng là nhiệt độ và độ ẩm trong môi trường xung quanh Đây không chỉ là một thách thức kỹ thuật, mà còn là một nguồn động viên lớn để tạo ra các giải pháp linh hoạt và thông minh đáp ứng đúng nhu cầu của nhiều lĩnh vực khác nhau Sự tích hợp linh hoạt của các giải pháp này không chỉ tạo ra những thiết bị nhỏ gọn mà còn mang lại khả năng ứng dụng rộng rãi từ môi trường nông nghiệp thông minh cho đến các hệ thống thông tin y tế Bằng cách nghiên cứu và thiết kế sáng tạo, đề tài này không chỉ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về môi trường sống mà còn mở ra tiềm năng lớn để tạo ra những thay đổi tích cực trong xã hội và môi trường 1.1.1 Lí do chọn đề tài

Trong ngữ cảnh hiện nay, khi mà sự thay đổi khí hậu ngày càng diễn ra phức tạp và ô nhiễm môi trường đang trở thành một vấn

đề nghiêm trọng Không khí bị ô nhiễm bởi các chất độc hại như khí nhà kính, hạt bụi, khói xe, và các chất gây ô nhiễm khác từ các nguồn khác nhau như công nghiệp và hoạt động nông nghiệp

Ảnh hưởng của ô nhiễm không khí không chỉ giới hạn trong việc gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng như bệnh hô hấp, tim mạch, và ung thư, mà còn ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống

và hiệu suất lao động Vì vậy việc đo lường và giám sát nhiệt độ,

độ ẩm trở nên càng quan trọng để đưa ra các giải pháp hiệu quả Nhận thức được điều này chúng em đã chọn đề tài “ Thiết kế mạch đo nhiệt độ và độ ẩm” Đây chính là công cụ quan trọng

để giám sát và đánh giá chất lượng không khí và môi trường xung quanh Việc này không chỉ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về biến động của thời tiết và môi trường, mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc dự đoán và ứng phó với các tình huống khẩn cấp như thảm họa thiên nhiên hay sự cố trong các hệ thống công nghiệp Đồng thời hỗ trợ trong việc xây dựng chiến lược và giải pháp nhằm giảm thiểu ảnh hưởng tiêu cực lên sức khỏe cộng đồng và

thế giới

1.1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng cụ thể trong đồ án nghiên cứu lần này là Trang trại Nấm Tốt Trang trại đang áp dụng quy trình nông nghiệp thông minh cho lứa nấm trong quý 1 đầu năm 2023

- Đồ án tập trung nghiên cứu về hệ thống đo đạc và điều khiển thông

số nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng trong nhà kính nhằm điều chỉnh nhiệt độ,

độ ẩm tạo môi trường thích hợp cho cây cối, hoa màu phát triển và giảm sự ảnh hưởng của thời tiết xấu

1.1.3 Phương pháp nghiên cứu

- Khảo sát thư viện: Tiến hành khảo sát thư viện để tìm hiểu về các công nghệ cảm biến, vi xử lý, và các mạch đo nhiệt độ và độ ẩm hiện đại Điều này giúp xác định các tiêu chuẩn, xu hướng, và tiến bộ trong [lĩnh vực nghiên cứu

- Phỏng vấn chuyên gia: Phỏng vấn chuyên gia trong lĩnh vực điện tử, cảm biến, và thiết kế mạch để thu thập thông tin chuyên sâu về các thách thức, cơ hội, và xu hướng trong việc thiết kế mạch đo nhiệt độ và

độ ẩm

- Quan sát thực tế: Tiến hành quan sát thực tế của các hệ thống đo nhiệt độ và độ ẩm đang hoạt động trong môi trường thực tế Điều này giúp hiểu rõ hơn về điều kiện môi trường và cách mà các thiết bị tương tác với chúng

- Phân tích số liệu: Phân tích số liệu từ các nghiên cứu trước đây, bao gồm dữ liệu về hiệu suất cảm biến, tiêu thụ năng lượng, và các vấn đề

an toàn và bảo mật liên quan đến mạch đo nhiệt độ và độ ẩm

- Thử nghiệm năng lực cảm biến: Thực hiện các thử nghiệm đo lường chính xác và độ nhạy của cảm biến nhiệt độ và độ ẩm trong các điều kiện khác nhau, bao gồm cảm biến ở nhiệt độ và độ ẩm cao, thấp, và biến động

- Thử nghiệm hệ thống toàn bộ: Xây dựng và thử nghiệm hệ thống mạch đo nhiệt độ và độ ẩm trong các điều kiện môi trường thực tế Điều này bao gồm việc đánh giá tính ổn định, hiệu suất kết nối, và độ chính xác của dữ liệu đo được

- Thử nghiệm sử dụng thực tế: Triển khai hệ thống vào các ứng dụng cụ thể như quản lý môi trường, nông nghiệp, hay y tế và thu thập dữ liệu thực tế Phản hồi từ người sử dụng có thể được sử dụng để cải thiện thiết kế và hiệu suất

- Phân tích dữ liệu thu thập: Sử dụng phương pháp phân tích dữ liệu thống kê và kỹ thuật máy học để đánh giá độ chính xác của mạch đo,

phát hiện xu hướng, và dự báo các biến động trong điều kiện môi trường

1.1.4 Dự kiến kết quả

Mạch thiết kế đo nhiệt độ và độ ẩm của chúng em không chỉ là một sản phẩm công nghệ tiên tiến mà còn là một công cụ mang lại hiệu quả cao cho nhiều ứng dụng khác nhau Tích hợp các công nghệ cảm biến tiên tiến và vi xử lý mạnh mẽ, mạch đo của chúng em đáp ứng đầy đủ các yêu cầu và mong đợi của người sử dụng Dưới đây là những điểm nổi bật về hiệu quả sử dụng của mạch thiết kế:

- Chính xác và độ ổn định: Mạch đo chúng tôi đảm bảo cung cấp dữ liệu

đo nhiệt độ và độ ẩm với độ chính xác cao, giúp người sử dụng có cái nhìn chính xác và đáng tin cậy về điều kiện môi trường xung quanh

- Tính linh hoạt và tích hợp: Với khả năng linh hoạt và khả năng tích hợp đa dạng, mạch đo của chúng tôi không chỉ giúp người sử dụng giám sát môi trường mà còn phù hợp cho nhiều ứng dụng từ y tế đến nông nghiệp tự động

1.1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

*Y nghĩa khoa học

- Nghiên cứu khí hậu và môi trường: Mạch đo nhiệt độ và độ ẩm đóng vai trò quan trọng trong việc thu thập dữ liệu về khí hậu và môi trường Các dữ liệu này cung cấp thông tin chỉ tiết về biến động nhiệt độ và độ

ẩm trong không khí, đóng góp vào nghiên cứu về biến đổi khí hậu và hiệu ứng môi trường

- Nông nghiệp thông minh và quản lý nước: Trong lĩnh vực nông nghiệp, việc đo nhiệt độ và độ ẩm giúp quản lý tưới tiêu và sử dụng nước hiệu quả Thông tin này có thể giúp đưa ra quyết định về thời

điểm tưới tiêu và lượng nước cần thiết, đồng thời hỗ trợ trong việc dự báo mùa vụ nông sản

- Y tế và dự báo dịch bệnh: Trong lĩnh vực y tế, việc đo nhiệt độ và độ

ẩm có thể cung cấp thông tin quan trọng về môi trường sống và sức khỏe của con người Đối với các khu vực có nguy cơ dịch bệnh, dữ liệu này có thể được sử dụng để dự báo và quản lý dịch bệnh

- Quản lý môi trường tự nhiên: Mạch đo giúp quản lý môi trường tự nhiên bằng cách thu thập dữ liệu về nhiệt độ và độ ẩm của đất, không khí, và nước Điều này hỗ trợ trong việc theo dõi sự biến động của hệ sinh thái và bảo vệ đa dạng sinh học

*Ý nghĩa thực tiễn:

- Quản lý môi trường trong nhà: Mạch đo giúp người dùng quản lý môi trường sống và làm việc của họ bằng cách đo lường và hiển thị nhiệt

độ và độ ẩm Điều này có ứng dụng quan trọng trong các khu vực như

văn phòng, nhà ở, và các không gian làm việc để đảm bảo mức độ

thoải mái và lành mạnh cho người sử dụng

- Tự động hóa nông nghiệp: Trong nông nghiệp, mạch đo nhiệt độ và

độ ẩm được tích hợp vào hệ thống tự động hóa để giúp quản lý tưới tiêu, kiểm soát môi trường trong nhà kính, và theo dõi điều kiện cho các loại cây trồng cụ thể

- Y tế và chăm sóc sức khỏe: Trong y tế, mạch đo có thể được tích hợp vào các thiết bị y tế để giám sát môi trường cho bệnh nhân, đặc biệt là trong các phòng mổ hoặc khu vực chăm sóc đặc biệt

- Quản lý dữ liệu trong nhà máy và cơ sở sản xuất: Trong môi trường công nghiệp, mạch đo giúp quản lý nhiệt độ và độ ẩm trong nhà máy,

nhà xưởng sản xuất, giúp duy trì điều kiện lý tưởng cho quy trình sản xuất và bảo quản sản phẩm

- Quản lý môi trường nước: Trong lĩnh vực quản lý môi trường nước, mạch đo có thể được sử dụng để đo lường nhiệt độ và độ ẩm của nước, đặc biệt là trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản và quản lý nguồn

nước

- Dự báo thời tiết và nghiên cứu khí hậu: Dữ liệu từ mạch đo cũng đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp thông tin cho các dự báo thời

tiết và nghiên cứu khí hậu Điều này hỗ trợ cảnh báo sớm về thay đổi

thời tiết và biến động khí hậu.

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU LINH KIỆN

-LCD 16x2 được sử dụng để hiển thị trạng thái hoặc các thông số

@LCD 16x2 có 16 chân trong đó 8 chân dữ liệu (DO - D7) và 3 chân

điều khiển (RS, RW, EN)

@®5 chân còn lại dùng để cấp nguồn và đèn nền cho LCD 16x2

@Các chân điều khiển giúp ta dễ dàng cấu hình LCD ở chế độ lệnh hoặc chế độ dữ liệu

@Chúng còn giúp ta cấu hình ở chế độ đọc hoặc ghi

-LCD 16x2 có thể sử dụng ở chế độ 4 bit hoặc 8 bit tùy theo ứng dụng

-Module I2C LCD ra đời và giải quyết vấn để này

-Thay vì phải mất 6 chân vi điều khiển để kết nối với LCD 16x2 (RS,

EN, D7, D6, D5 và D4) thì module IC2 bạn chỉ cần tốn 2 chân (SCL,