báo cáo đồ án đề tài đo và điều khiển nhiệt độ

Ta đo nhiệt độ môi trường hiển thị lên LCD,nhiệt độ đo được sẽ so sánh với nhiệt độ LCD.Nếu quá mức cho phép thì quạt sẽ bật, khi nhiệt độ ổn dịnh thì quạt dừng.. HƯỚNG NGHIÊN CỨU I.Đặt

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN - -

BÁO CÁO ĐỒ ÁN I

Đề tài: Đo và điều khiển nhiệt độ

Giảng viên hướng dẫn: TS.Nguyễn Quốc Cường

Sinh viên:Nhóm V

MỤC LỤC

Trang

Phần I.Giới thiệu về đề tài……… …………3

Phần II.Hướng nghiên cứu……… ……3

I.Đặt vấn đề……… ……… 3

II.Chức năng của mạch……… ………… 3

III.Sơ đồ tổng quan……… … …… 4

Phần III.Phần thiết kế……… ………4

I.Khối nguồn……… ……… …………4

II.Khối cảm biến……… ……… ………… 5

III.Khối thòi gian thực……… 6

IV.Khối hiển thị……… 7

V.Khối làm mát……… ………… 9

VI.Khối bàn phím……….……… 10

VII.CPU……… 10

VIII.Giải thuật chương trình……… ……….12

Phần IV Kết luận……… 13

Tài liệu tham khảo ………14

PHẦN I GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

Đề tài:Đo và điều khiển nhiệt độ

Ta đo nhiệt độ môi trường hiển thị lên LCD,nhiệt độ đo được sẽ so sánh với nhiệt độ

LCD.Nếu quá mức cho phép thì quạt sẽ bật, khi nhiệt độ ổn dịnh thì quạt dừng

PHẦN II HƯỚNG NGHIÊN CỨU

I.Đặt vấn đề

Sự phát sinh nhiệt trong các thiết bị và môi trường là điều không mong muốn,khi nhiệt độ tăng lên đến một giới hạn chịu đựng nhất định thì các thiết bị này hoạt động không ổn định, có thể dẫn đến làm dừng hệ thống và hỏng hóc.Ta sử dụng quạt làm mát

để làm mát cho hệ thống

II.Chức năng của mạch

 Đo nhiệt độ

 Hiển thị nhiệt độ

 Điều khiển quạt làm mát

 Bàn phím điều khiển,nhập số liệu

 Hiển thị thời gian thực

III Sơ đồ tổng quan

Hình 2.1: Sơ đồ tổng quan phần thiết kế

PHẦN III.PHẦN THIẾT KẾ

I.Khối nguồn

Mạch sử dụng nguồn điện từ lưới qua biến áp và chỉnh lưu + IC 7805 để tạo nguồn 1 chiều +5V DC

Mạch nguồn tạo điện áp 5V DC, 1A nuôi cho các khối vi điều khiển, cảm biến, LCD Mạch gồm:

 1 chỉnh lưu cầu

 1 tụ hóa 1000uF/50V, 1 tụ hóa 4.7uF/50V, tụ gốm 104

 1 IC nguồn 7805

 1 biến áp lạo 220/9VAC-1A

Hình 3.1: Sơ đồ mạch nguồn 5V-DC

II.Khối cảm biến

1.Cảm biến nhiệt độ LM35

Hình 3.2: Cảm biến LM35

LM35 là một cảm biến nhiệt độ analog , nhiệt độ được xác định bằng cách xác định bằng cách đo hiệu điện thế ngõ ra cả LM35

 Đơn vị nhiệt độ : đô C

 Có mức điện áp thay đổi trực tiếp theo độ C(10mV/ °C)

 Có hiệu năng cao, công suất tiêu thụ là 60uA

 Sản phẩm không cần phả chỉnh nhiệt độ khi sử dụng

 Độ chính xác thực tế : ¼ °C ở nhiệt độ phòng và 3/4°C ngoài khoảng -55°C tới 150°C

 Chân +Vs là chân cung cấp điện áp cho LM35DZ hoạt động (4-20V)

 Chân Vout là chân điện áp ngõ ra chủa LM35 được đưa và chân analog của

bộ ADC

 Chân GND là chân nối mass

Hình 3.3: Sơ đồ mô phỏng cảm biến LM35

2.Nguyên lý tính toán

Vi điều khiển ta sử dụng làm PIC16F877A có ADC 10 bit  max=1023,

ADC_Vin=5V  ADC_value=1023

ADC_Vin=2.73  ADC_value=(1023/5)*2.73=558.58(tương ứng 0 độ C)

 Công thức tính: Read_ADC=(ADC_value-558.6)/(4.887/10)

III.Khối thời gian thực

1.IC thời gian thực

Hình 3.4: IC DS1307

DS1307 là chip đồng hồ thời gian thực (RTC : Real-time clock), khái niệm thời gian thực ở đây được dùng với ý nghĩa thời gian tuyệt đối mà con người đang sử dụng, tình bằng giây, phút, giờ… IC này có 7 thanh ghi 8-bit chứa thời gian là: giây, phút, giờ, thứ (trong tuần), ngày, tháng, năm Ngoài ra DS1307 còn có 1 thanh ghi điều khiển ngõ ra phụ và 56 thanh ghi trống có thể dùng như RAM

Các chân của DS1307 được mô tả như sau:

 X1 và X2: là 2 ngõ kết nối với 1 thạch anh 32.768KHz làm nguồn tạo dao động cho chip

 GND: chân mass chung cho cả pin 3V và Vcc

 Vcc: nguồn cho giao diện I2C, thường là 5V và dùng chung với vi điều khiển

 SQW/OUT: một ngõ phụ tạo xung vuông (Square Wave / Output Driver), tần số của xung được tạo có thể được lập trình

 SCL và SDA là 2 đường giao xung nhịp và dữ liệu của giao diện I2C

2.Chức năng khối thời gian thực

 Hiển thị thòi gian thực và hệ thống thời gain ngày tháng năm Ngày cuối tháng sẽ

đc tự động điều chỉnh với các tháng nhỏ hơn 31 ngày bao gồm cả tự động nhảy năm

 Người dùng có thể cài đặt thời gain để hẹn giờ bật quạt, tắt quạt…

IV.Khối hiển thị

1.LCD 16x2

Hình 3.5: LCD loại 16x2

LCD là một thiết bị ngoại vi dùng để giao tiếp với người dùng, hiển thị được tất cả các

kí tự mã ASCII

 Chức năng các chân của LCD

1=Nhập dữ liệu

1=Đọc dữ liệu

 Mã lệnh LCD

80 Đưa con trỏ về đầu dòng thứ nhất

Trong đồ án LCD có chức năng hiển thị thời gian,ngày giờ,giao diện cài đặt cho người dùng sử dụng

2.LED 7 thanh

Led trong mạch ta sử dụng 2 led 7 thanh anot chung để hiển thị nhiệt độ đo được

Để hiển thi liên tục nhiệ độ ta sử dụng IC dịch 74HC595: Là ic ghi dịch 8bit kết hợp chốt dữ liệu , đầu vào nối tiếp đầu ra song song Chức năng: Thường dùng trong các mạch quét led 7 , led matrix …để tiết kiệm số chân VDK tối đa (3 chân)

Hình 3.6: LED 7 thanh+IC 74HC595

V.Khối làm mát

Ta sử dụng quạt làm mát để làm mát ,giảm nhiệt độ

 Tác dụng làm mát cho quạt

 Thông số

Nguồn DC 12V

Dòng điện 0.14A

 Dùng 1 MOSFET để kích dòng cho quạt

VI.Khối bàn phím

 Tác dụng : dùng để nhập nhiệt độ cài đặt, chỉnh sửa thời gian

 Ta sử dụng những phím bấm cơ học ,có tụ điện để chống nhiễu

Gồm các phím: menu,tăng giảm,select,và reset

Hình 3.8: Khối bàn phím

VII.CPU(PIC16F877A)

Có chức năng đọc nhiệt độ, xử lý hiển thị điều khiển quạt…

Hình 3.9: Vi điều khiển PIC16F877A

 Thông số cơ bản của PIC

 8 K Flash ROM

 368 bytes RAM

 256 bytes EEPROM

 5 Port I/O (A, B, C, D, E), ngõ vào/ra với tín hiệu điều khiển độc lập

 2 bộ định thời 8 bit Timer 0 và Timer 2

 1 bộ định thời 16 bit Timer 1, có thể hoạt động trong cả chế độ tiết kiệm năng lượng (Sleep Mode) với nguồn xung clock ngoài

 2 bộ CCP, Capture/Compare/PWM - tạm gọi là: Bắt giữ / So sánh / Điều Biến xung

 1 bộ biến đổi tương tự - số (ADC) 10 bit, 8 ngõ vào

 2 bộ so sánh tương tự (Comparator)

 1 bộ định thời giám sát (WDT - Watch Dog Timer)

 1 cổng song song ( Parallel Port ) 8 bit với các tín hiệu điều khiển

 1 cổng nối tiếp ( Serial Port )

 15 nguồn ngắt (Interrupt)

 Chế độ tiết kiệm năng lượng (Sleep Mode)

(In-Circuit Serial Programing)

 Nguồn dao động lập trình được tạo bằng công nghệ CMOS

 35 tập lệnh có độ dài 14 bit

 Tần số hoạt động tối đa là 20 MHz

VIII.Giải thuật chương trình

Hình 3.10: Giải thuật chương trình

 Sơ đồ mô phỏng

Hình 3.11: sơ đồ tổng quan

PHẦN IV KẾT LUẬN

1.Các kết quả thu được

- Về phần cứng : tìm hiểu được vi điều khiển PIC

- Tìm hiểu được thuật toán điều khiển

- Tìm hiểu được cảm biến LM35

- Các vấn đề về xử lý mạch

- Tìm hiểu IC dich,IC thời gian thực

2.Những hạn chế

- Kết quả thu được không đúng với lý thuyết(sai số chưa chỉnh sửa được)

- Còn hạn chế trong thuật toán và thiết kế

-o0o -

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1.Các diễn đàn về vi điều khiển: picvietnam.vn, dientuvietnam.net…

2.Datasheet của PIC16F877A, ….các loại dùng trong mạch……