Thiết kế và triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (smart fan)

Thiết kế và triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (smart fan)

Thiết kế triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN Trưởng nhóm :Đỗ Văn Tân –SHSV 20092332 Đặng Trung Kiên –SHSV 20091500 Nguyễn Hữu Toàn – SHSV 20092764 Đặng Thị Hằng – SHSV 20091009 Giảng Viên hướng dẫn:Tiến sĩ PHẠM NGỌC NAM LỜI NÓI ĐẦU Lời chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy giáo Phạm Ngọc Nam anh Vũ Hữu Tiệp – SV lớp KSTN DTVT–K52 hướng dẫn chúng em hoàn thành đề tài Trong bối cảnh công nghiệp hóa, đại hóa nay,các hệ thống máy móc ngày phải hoạt động với công suất lớn thời gian vận hành dài, điều làm nảy sinh ý tưởng hệ thống làm mát có tác dụng giúp hệ thống tránh xa mối nguy hại nhiệt độ cao tạo nên Từ kiến thức giảng dạy ,sự mày mò tìm hiểu với giúp đỡ nhiệt tình từ phía thầy giáo ,chúng em sâu vào thực đề tài “Thiết kế triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh” (Smart Fan),mặc dù đề tài nhỏ tiền thân cho hệ thống làm mát đại sử dụng tương lai Trong trình thực đề tài,dù cố gắng song tránh khỏi thiếu sót định.Rất mong nhận đóng góp chân thành từ phía thầy cô giáo bạn để sản phẩm chúng em hoàn thành cách xuất sắc Chúng em xin chân thành cảm ơn Page Thiết kế triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) CHƯƠNG MÔ TẢ TỔNG QUAN HỆ THỐNG SMART FAN 1.1 Giới thiệu chung ‘Quạt thông minh’ thiết kế với mục đích làm mát cho hệ thống làm việc với cường độ cao,lâu dài Trong thực tế ‘Quạt thông minh’ ứng dụng rộng rãi áp dụng cho hệ thống : •Hệ thống máy móc công nghiệp •Hệ thống máy tính •Động ô tô •Các lò phản ứng hạt nhân •Hệ thống làm mát tòa nhà cao tầng ………… Hệ thống cần đảm bảo số yêu cầu chức điều khiển quạt bản, tốc độ quạt phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường, có chức đặt thời gian biểu cho quạt hoạt động 1.2 Các yêu cầu thực 1.2.1 Yêu cầu chức 1.2.1.1 Điều khiển quạt - Hệ thống có chức đo nhiệt độ đặt lịch làm việc Khi nhiệt độ hệ thống cao mức cho phép (mức cho phép khoảng từ 40 đến 60) đến hoạt động theo thời gian biểu , mạch điều khiển điều khiển bật quạt - Tốc độ quạt hệ thống quay nhanh hay chậm tùy thuộc vào môi trường xung quanh.Quạt quay nhanh nhiệt độ tăng, cụ thể: quạt hoạt động theo mức ( từ thấp đến cao): • Mức 1: Khi quạt bắt đầu quay • Mức 2: Khi nhiệt độ hệ thống lớn nhiệt độ cho phép 15 (ví dụ mức cho phép khoảng 40 đến 60 nhiệt độ 75 quạt bắt đầu chạy mức 2) Page Thiết kế triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) • Mức 3: Khi nhiệt độ hệ thống lớn nhiệt độ cho phép 25 Sau hệ thống đạt nhiệt độ lý tưởng (nhiệt độ lúc vào khoảng 50, quạt tự động ngắt - Khi điện, thông số điều khiển lưu để có điện, hệ thống hoạt động bình thường 1.2.1.2 Đo nhiệt độ hệ thống: - Smart fan có khả đo nhiệt độ hệ thống.Nhiệt độ hệ thống đo khoảng đến 99 với sai số không 1.2.1.3 Hiển thị - Hệ thống cần LCD 16 để hiển thị thông tin để người dùng thay đổi thông số - Nhiệt độ hiển thị led có giá trị khoảng từ 00 đến 99 để người dùng quan sát hệ thống từ xa - Khi hệ thống trạng thái nhiệt độ vượt mức cho phép , mạch điều khiển bật led báo hiệu lúc quạt bắt đầu chạy 1.2.1.4 Điều chỉnh thông số hệ thống - Giao diện LCD điều chỉnh qua nút bấm : mode, up, ok, set, reset Thông số điều chỉnh hiển thị hình LCD dạng text đồng thời hình LCD phát sáng - Trong trình hoạt động, hình LCD phát sáng, để chọn thông số cần điều chỉnh ta ấn mode để chuyển đến thông số liền kề Các thông số xếp lần lượt: Giây=>Phút=>Giờ=>Ngày=>Tháng=>Năm Khi ta muốn điều chỉnh thông số ta dừng hình thông số dùng nút up thay đổi thông số theo mong muốn Khi điều chỉnh xong thông số này,ta bấm nút ok để lưu thông số Bên cạnh đó,cũng bấm nút reset để thay đổi giá trị thông số giá trị mặc định ban đầu - Các thông số điều chỉnh theo kiểu quay vòng: thông số có khoảng định từ nhỏ đến cao nhất, chỉnh đến giá Page Thiết kế triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) trị cao mà người dùng nhấn nút up lần thông số quay giá trị nhỏ Các khoảng giá trị thông số: • Khoảng điều chỉnh giờ:00 đến 23 • Khoảng điều chỉnh phút:00 đến 59 • Khoảng điều chỉnh giây:00 đến 59 • Khoảng điều chỉnh ngày :00 đến 31 • Khoảng điều chỉnh tháng:00 đến 12 • Khoản điều chỉnh năm:00 đến 99 1.2.2 Các yêu cầu phi chức năng: - Sản phẩm thiết kế có chi phí không vượt 600 000 VND - Thời gian trễ để hiển thị nhiệt độ không vượt giây - Thời gian hoàn thành sản phẩm: chậm tuần 15 - Kích thước mạch không vượt - Công suất tiêu thụ quạt không vượt 40W - Yêu cầu phần mềm: • Chương trình biên dịch dùng đề tài: MPLAB IDE v8.10 trở lên Microchip, CCS C Compilers v4.1 CCS • Phần mềm nạp kèm mạch nạp: Pickit2 cho mạch nạp USB, WinPic cho mạch nạp qua cổng com • Chương trình mô dùng đề tài: Proteus v7.6 trở lên • Chương trình vẽ mạch layout dùng đề tài: Orcad v9.2 - Yêu cầu phần cứng : • Vi điều khiển dùng cho đề tài vi điều khiển PIC16F877A, dùng thạch anh có tần số 20Mhz • LCD dùng đề tài loại LCD 1602 có đèn hình • LED đơn dùng đề tài loại 3.5 mm suốt • LED dùng đề tài loại có chiều cao 0.56 • Mạch nguồn mạch điều khiển thiết kế bo mạch Đầu vào mạch nguồn dùng connector 6.5mm dành cho Adapter thông dụng Trên mạch nguồn cần có led báo có điện chuyển mạch đóng ngắt điện • Adapter dùng cấp điện loại 12V DC- 1.5A Có vỏ nhựa bảo vệ bên Page Thiết kế triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) 1.3 Sơ đồ khối tổng quan Kế hoạch thực hiện: • Tuần 1: Nhóm xây dựng sơ đồ tổng quan hệ thống bao gồm đặc tả chức hoạt động hệ thống,ước lượng vể chi phí thực ,thời gian hoàn thành rủi ro xảy • Tuần 2,3,4,5:Nghiên cứu datasheet pic 16f877a,học cách sử dụng phần mềm proteus,orcad,pic C complier thông qua tập cá nhân giao • Tuần 6,7 :Tìm hiểu cách hiển thị nhiệt độ từ cảm biến led thanh,cách hiển thị thời gian thực LCD 1602 điều chỉnh thời gian sử dụng nút bấm • Tuần 8: Vẽ schemactic orcad khối thực thi để phục vụ cho việc vẽ layout • Tuần 9: Lựa chọn linh kiện tối ưu đồng thời sửa lại sơ đồ khối có phát sinh thay đổi Page Thiết kế triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) • Tuần 10:Vẽ layout hoàn chỉnh sản phẩm để phục vụ cho việc đặt mạch in • Tuần 11: Đi đặt mạch theo layout vẽ công ty Đức Việt Hà,kiểm tra lại đường dây sau nhận lại mạch • Tuần 12:Mua linh kiện đồng thời tiến hành lắp ráp thử bo mạch trắng, tập hàn linh kiện trước gắn vào mạch thật • Tuần 13:Tiến hành hàn linh kiện mạch thật,theo dõi kiểm tra lỗi CHƯƠNG CẤU TẠO VÀ CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG 2.1 Sơ đồ khối tổng quan 5V VBAT VCC 5V C1 C2 C3 C4 104 104 U LM 35 LED 5V VS+ R1 1k ADC VOUT D2 GND J1 GND SCL D1 R3 k - BT1 3V VO u F /5 V SDA SDA S Q W /O U T 5V LM 7805 VI X1 X2 U1 0 u F /5 V SCL D S1307 + R4 k U4 GND Y k 5V THOI GIAN THUC CAM BIEN NHIET DO NGUON 5V VSS VDD VEE RS RW E D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A K LCD C0 C1 CCP1 SCL SDA OK IN C MOD 10 11 12 13 14 15 16 5V D D D D VEE 5V VEE RS RW E R6 R5 330 C 33p 5V 15 16 17 18 23 24 25 26 13 M C L R */V P P R R R R R R A A A A A A /A N /A N /A N /V R E F -/C V R E F /A N /V R E F + /T C K I/C O U T /A N /S S * /C O U T R R R R R R R R C C C C C C C C /T O S O /T C K I /T O S I/C C P 2 /C C P /S C K /S C L /S D I/S D A /S D O /T X/C K /R X/D T O S C /C L K IN C 33p LCD 14 12 31 O S C /C L K O U T 5V 5V MODE IN C OK DEC RESET MOD IN C OK B7 RESET R8 k R7 k 0 R9 k NUT BAM 0 19 20 21 22 27 28 29 30 E RS RW D4 D5 D6 D7 10 E0 E1 E2 11 32 C0 R 13 Q2 560 2N 3904 C1 R 14 Q1 560 2N 3904 R 11 330 B B B B B B B U 11 a b c d e 10 f g p R 12 330 B B B B B B B U 12 a b c d e 10 f g p LED 7SEG LED 7SEG LED THANH 5V LED BAO HIEU Page LED R 17 560 M O TO R D C D5 LE D R 15 560 E2 D4 LED P P P P P P P P E1 D3 R 10 k S S S S S S S S VDD VDD 5V R2 k 0/P 1/P 2/P 3/P 4/P 5/P 6/P 7/P P IC F 7 A E0 5V D D D D D D D D VSS VSS 5V R R R R R R R R R E /R D */A N R E /W R */A N R E /C S * /A N Y R B /IN T RB1 RB2 R B /P G M RB4 RB5 R B /P G C R B /P G D B B B B B B B B 33 34 35 36 37 38 39 40 A* ANODE ADC U3 LC D A* ANODE U 10 RESET R 18 560 J3 Q3 CCP1 IR F R 16 10k nguon cho dong co 0 DONG CO Thiết kế triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) Hệ thống quạt thiết kế gồm có 10 khối : • Khối 1: khối điều khiển • Khối 2: khối nguồn • Khối 3: khối cảm biến nhiệt độ • Khối 4: khối đồng hồ thời gian thực • Khối 5: khối thị nhiệt độ led • Khối 6: khối hiển thị thời gian thực LCD • Khối 7: khối nút bấm điều khiển chức • Khối 8: led báo hiệu • Khối 9: khối động • Khối 10:khối mạch nạp 2.2 Phân tích khối 2.2.1 Khối điều khiển 2.2.1.2 Sơ đồ nguyên lý Page Thiết kế triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) C R ESET AD C C C C C P1 SC L SD A O K IN C MO D 15 16 17 18 23 24 25 26 33p 13 U M C L R * /V P P R R R R R R A A A A A A R R R R R R R R C C C C C C C C /T1 O S O /T1 C K I /T O S I/C C P 2 /C C P /S C K /S C L /S D I/S D A /S D O /T X /C K /R X/D T /A N /A N /A N /V R E F -/C V R E F /A N /V R E F + /T C K I/C O U T /A N /S S * /C O U T 33p 14 12 31 R R R R R R R R D D D D D D D D /P /P /P /P /P /P /P /P S S S S S S S S P P P P P P P P O S C /C L K IN Y C R B /IN T R B1 R B2 R B /P G M R B4 R B5 R B /P G C R B /P G D O S C /C L K O U T R E /R D * /A N R E /W R */A N R E /C S */A N VSS VSS VD D VD D 33 34 35 36 37 38 39 40 B B B B B B B B 19 20 21 22 27 28 29 30 E R S R W D D D D 10 E0 E1 E2 11 32 7 5V P IC F 7 A -Vi điều khiển chọn pic16f877a loại pic phổ biến dễ tiếp cận người học pic,hơn loại pic nằm yêu cầu bắt buộc đề tài 2.2.1.2 Cấu tạo: - PIC 16F877A dòng PIC phổ biến (đủ mạnh tính năng, 40 chân, nhớ đủ cho hầu hết ứng dụng thông thường) Cấu trúc tổng quát PIC 16F877A sau: - K Flash ROM - 368 Bytes RAM - 256 Bytes EEPROM - ports (A, B, C, D, E) vào với tín hiệu điều khiển độc lập - định thời bits (Timer Timer 2) - Một định thời 16 bits (Timer 1) hoạt động chế độ tiết kiệm lượng (SLEEP MODE) với nguồn xung Clock - bô CCP( Capture / Compare/ PWM) - biến đổi AD 10 bits, ngõ vào - so sánh tương tự (Compartor) - định thời giám sát (WatchDog Timer) - Một cổng song song bits với tín hiệu điều khiển Page Thiết kế triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) - Một cổng nối tiếp - 15 nguồn ngắt - Có chế độ tiết kiệm lượng - Nạp chương trình cổng nối tiếp ICSP(In-Circuit Serial Programming) - Được chế tạo công nghệ CMOS - 35 tập lệnh có độ dài 14 bits - Tần số hoạt động tối đa 20MHz 2.2.1.3 Chức năng: - Điều khiển tất hoạt động hệ thống 2.2.2 Khối nguồn 2.2.2.1 Sơ đồ nguyên lý U LM 7805 VI VO 5V G N D D 2 C 2 C 104 C C 104 LED R 1k - 0 u F /5 V J1 u F /5 V + D NGUON - Để đảm bảo điện áp cấp cho pic 5v, ta sử dụng mạch nguồn 12v-5v 2.2.2.2 Cấu tạo Page Thiết kế triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) Gồm khối nhỏ: • Mạch chỉnh lưu cầu:Có tác dụng chỉnh lưu dòng xoay chiều thành dòng chiều • Mạch lọc nguồn:giúp cho điện áp lọc tương đối phẳng • Ổn áp LM7805:Tạo điện áp cố định 5V đầu • Mạch bảo vệ 2.2.2.3 Chức năng: - Cấp nguồn chiều 5v cho pic 16F877A,đầu khối nối vào chân VDD PIC 2.2.3 Khối cảm biến nhiệt 2.2.3.1 Sơ đồ nguyên lý V S + V O U T A D C 5V LM 35 G N D U CAM BIEN NHIET DO - Cảm biến chọn cảm biến LM35 : • Giá thành rẻ,dễ chế tạo,tính chống nhiễu tốt,mạch xử lý đơn giản • Có thể đo nhiệt độ với thang đo nhiệt bách phân • Khả đo nhiệt độ khoảng -55 đến 150 độ C Page 10 Thiết kế triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) • Nguồn áp hoạt động từ 4V – 30V • Điện áp đầu từ -1V đến 6V phù hợp với PIC 2.2.3.3 Cấu tạo - LM35 họ IC sản xuất theo công nghệ bán dẫn dựa bán dẫn dễ bị tác động bới thay đổi nhiệt độ.LM35 có chân:2 chân cấp nguồn chân xuất điện áp tỉ lệ với nhiệt độ mà đặt môi trường cần đo,cứ nhiệt độ tăng 1C điện áp xuất chân out LM35 tăng 10mV 2.2.3.2 Chức - Cung cấp tín hiệu điện áp vào chân ADC pic,sau ADC pic thực chuyển đổi tương tự thành tín hiệu số để đưa led đoạn 2.2.4 Khối đồng hồ thời gian thực 5V k U SC L 5V SD A S Q W /O U T SC L VBAT VC C SD A R k 5V BT1 3V D S1307 X1 X2 G N D Y R 4 k 0 THOI GIAN THUC - Chip sử dụng loại DS1307 phổ biến giá thành rẻ 2.2.4.1 Cấu tạo Page 11 Thiết kế triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) -Chip có ghi là:giây ,phút,giờ,ngày ,tháng,năm.Ngoài DS1307 có ghi điều khiển ngõ phụ 56 ghi trống dùng Ram.DS1307 đọc ghi thông qua giao diện nối tiếp I2C -Các chân DS1307 mô tả sau: • X1 X2 ngõ kết nối với thạch anh 32.768k làm xung dao động cho chip • Vbat :Cực dương nguồn 3V nuôi chip • GND:chân Mass chung cho pin 3V VCC • VCC:nguồn cho giao diện I2C,thường 5V dùng chung với vi điều khiển • SQW/OUT:1 ngõ tạo xung vuông • SCL SDA đường giao xung nhịp liệu giao diện I2C nối với chân tương ứng PIC - DS1307 IC thời gian thực với nguồn cung cấp nhỏ,dùng để cập nhật thời gian ngày tháng với 56 bytes RAM.Địa liệu truyền nối tiếp qua đường bus chiều.Nó cung cấp thông tin giờ,phút ,giây,thứ,ngày ,tháng,năm.Ngày cuối tháng điều chỉnh với tháng nhỏ 31 ngày,bao gồm việc tự động nhảy năm.Đồng hồ hoạt động dạng 24h 12h với thị AM/PM.DS1307 có mạch cảm biến điện áp tự động đo điện áp lỗi tự động ngắt với nguồn cung cấp - DS1307 hoạt động với vai trò slave đường bus nối tiếp.Việc truy cập thi hành với thị START mã thiết bị định cung cấp địa ghi, ghi.Tiếp theo ghi truy cập liên tục đến thị STOP thực thi SƠ ĐỒ KHỐI DS1307 Page 12 Thiết kế triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) Sơ đồ địa RAM RTC: • Thông tin thời gian ngày tháng lấy cách đọc byte ghi thích hợp,thời gian ngày Page 13 Thiết kế triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) tháng thiết lập thông qua byte ghi cách viết vào giá trị thích hợp,nội dung ghi dạng mã BCD.Bit ghi seconds bit clock halt(CH),khi bit thiết lập dao động disable,khi xóa dao động enable.Chú ý phải enable suốt trình cấu hình thiết lập (CH=0).Thanh ghi thời gian thực mô tả sau • DS1307 chạy chế độ 24h 12h.Bit thứ ghi hours bit chọn chế độ 12h 24h.Khi bit mức cao chế độ 12h chọn.Ở chế độ 12h bit bit AM/PM với mức cao PM.Ở chế độ 24h bit bit 20h(từ 20h đến 23h) • Trong trình truy nhập liệu,khi thị start thực thi dòng thời gian truyển đến ghi thứ 2,trong thời gian đọc từ ghi thứ cấp này, đồng hồ tiếp tục chạy Page 14 Thiết kế triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) - Trong DS1307 có ghi điều khiển để điều khiển hoạt động chân SQW/OUT • OUT(output control):bit điều khiển mức chân SQL/OUT đầu xung vuông disable.Nếu SQWE = mức logic chân SQW/OUT OUT =1 OUT = • SQWE(square wave enable):bit thiết lập enable đầu tạo dao động.Tần số đầu sóng xung vuông phụ thuộc vào giá trị RS1 RS0 2.2.4.2 Chức - Cung cấp tín hiệu thời gian cho pic xử lý để hiển thị LCD 2.2.5 Khối hiển thị nhiệt độ LED Page 15 Thiết kế triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) 5V Q 560 2N 3904 C R 14 Q 560 2N 3904 U 11 a b c d e f 10 g p A* AN O D E B B B B B B B R 12 330 R 11 330 B B B B B B B LED 7SEG U 12 a b c d e f g p R 13 A* AN O D E C LED 7SEG HIEN THI NHIET DO -Led đơn lựa chọn loại 3.5mm loại suốt theo yêu cầu đề tài 2.2.5.1 Cấu tạo Page 16 Thiết kế triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) - Led đoạn có cấu tạo bao gồm led đơn có dạng xếp theo hình có thêm led đơn hình tròn nhỏ thể dấu chấm tròn góc dưới, bên phải led đoạn - led đơn led đoạn có Anode(cực +) nối chung với vào điểm, đưa chân để kết nối với mạch điện cực lại led đơn đưa thành chân riêng, đưa để kết nối với mạch điện Led đoạn có Anode(cực +) chung, đầu chung nối với +Vcc, chân lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt led đơn, led sáng tín hiệu đặt vào chân mức Các điện trở 330Ω điện trở bên kết nối để giới hạn dòng điện qua led led đoạn nối với nguồn 5V Page 17 Thiết kế triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) - Chân nhận tín hiệu a điều khiển led a sáng tắt, ngõ vào b để điều khiển led b Tương tự với chân led lại.Ngõ nhận tín hiệu điều khiển led đoạn có đường, dùng Port Vi điều khiển để điều khiển led đoạn(ở ta dùng port B Pic).Do trình thiết kế,nhiệt độ hiển thị cần dạng số nguyên nên led thứ 8(led p) không cần dùng đến Bảng mã hiển thị led đoạn dành cho led đoạn có Anode chung (các led đơn sáng mức 0): Page 18 Thiết kế triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) Số hiển thị Mã hiển thị led đoạn Mã hiển thị led đoạn led đoạn dạng nhị phân dạng thập lục phân hgfedcba 11000000 C0 11111001 F9 10100100 A4 10110000 B0 10011001 99 10010010 92 11000010 82 11111000 F8 10000000 80 10010000 90 A 10001000 88 B 10000011 83 C 11000110 C6 D 10100001 A1 Page 19 Thiết kế triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) E 10000110 86 F 10001110 8E - 10111111 BF 2.2.5.2 Phương pháp thực -Nếu kết nối Port Vi điều khiển với led đoạn tối đa kết nối led đoạn Mặt khác kết nối hạn chế khả thực công việc khác Vi điều khiển Cho nên cần phải kết nối, điều khiển nhiều led đoạn với số lượng chân điều khiển từ Vi điều khiển tốt Có hai giải pháp: sử dụng IC chuyên dụng cho việc thị led đoạn, hai kết nối nhiều led đoạn vào đường xuất tín hiệu hiển thị Nội phần đề cập đến cách kết nối nhiều led đoạn theo giải pháp thứ -Mắt người có đặc điểm sinh lí thu nhận 24 hình/giây để tổng hợp hình ảnh giới xung quanh Nếu tín hiệu ánh sáng có chu kì sáng tắt 24 lần giây, mắt người cảm nhận nguồn sáng liên tục -Để kết nối nhiều led đoạn vào vi điều khiển thực sau: nối tất chân nhận tín hiệu tất led đoạn (chân abcdefgh) cần sử dụng vào Port, trường hợp này, led đoạn có chân nhận tín hiệu được nối với Port B Dùng ngõ C0,C1 để điều khiển on/off cho led đoạn, ngõ điều khiển ON/OFF cho led đoạn,(ON: led đoạn cấp nguồn để hiển thị, OFF: led đoạn bị ngắt nguồn nên không hiển thị được) -Trong sơ đồ trên, led đoạn sử dụng loại có Anode chung, với tất chân nhận tín hiệu kết nối qua điện trở hạn dòng Để điều khiển ON/OFF cho led đoạn, sử dụng transitor loại PNP, transitor nhận dòng điều khiển từ ngõ Vi điều khiển, led đoạn ON tín hiệu từ vi điều khiển đến transitor mức Có thể sử transitor loại A564 2N3905 transitor PNP khác có thông số phù hợp,trong trường hợp ta chọn transitor 2N3905 Các điện trở 4.7K điện trở treo 4.7K đảm bảo Page 20 Thiết kế triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) transitor hoạt động chế độ ngắt/dẫn(đảm bảo led đoạn trạng thái OFF bị tắt hoàn toàn, không bị sáng mờ mờ) - Tại thời điểm, nên cho Vi điều khiển điều khiển cho led đoạn hoạt động, thời điểm nên có ngõ nối với transitor mức Tại thời điểm có led đoạn ON nên không xảy tình trạng tải cho tải tải cho vi điều khiển điều khiển nhiều led đoạn - Trong sơ đồ kết nối trên, chẳng hạn cần hiển thị số 45, qui ước thứ tự led đếm từ trái sang phải,như cần làm cho led đoạn thứ hiển thị số 4, led đoạn thứ hai thị số Xuất mã hiển thị led đoạn để hiển thị số 4, ON led đoạn thứ nhất, lúc dòng điện qua led đoạn thứ nhất, làm cho led đoạn thứ hiển thị số 4, thời gian ON khoảng vài chục µs(1µs=1/10-6s) Kế tiếp xuất mã hiển thị led đoạn hiển thị số 5, OFF led đoạn thứ đồng thời ON led đoạn thứ 2, lúc có led đoạn thứ hai hiển thị hiển thị số 5.Cứ lặp lại trình liên tục, thời gian ON/OFF khoảng vài chục µs, thời điểm có led đoạn thị số nó, mắt người thấy led đoạn không sáng đứt quãng, mà sáng liên tục, led hiển thị số riêng Ta thực tương tự để mở rộng số lượng led đoạn cần sử dụng 2.2.5.3 Chức - Hiển thị nhiệt độ đo từ môi trường vi xử lý xử lý từ liệu LM35 2.6 Khối hiển thị thời gian thực LCD Page 21 Thiết kế triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) U 10 LC D 10 11 12 13 14 15 16 V V V R R E D D D D D D D D A K 5V SS D D EE S W LCD D D D D VEE 5V VEE R S R W E R R 330 5V LCD -Sử dụng LCD 16.2 theo yêu cầu đề tài 2.6.1 Cấu tạo -LCD loại có dòng hiển thị tối đa 16 ký tự - VSS nối đất,VDD nối nguồn 5V,VEE nối với biến trở có nguồn để điều khiển độ tương phản LCD - Chân chọn ghi RS(Register Select):Có ghi LCD,chân RS dùng để chọn ghi,như sau: • Nếu RS = chế độ ghi lệnh xóa hình,bật tắt trỏ … • Nếu RS = chế độ ghi liệu hiển thị kí tự,chữ số lên hình - Chân đọc/ghi (R/W) :Đầu vào đọc/ghi cho phép người dùng ghi thông tin lên LCD R/W =0 đọc thông tin R/W = - Chân cho phép E(Enable):Chân cho phép E sử dụng LCD để chốt liệu.Khi liệu đến chân liệu cần phải có xung từ mức cao xuống mức thấp chân để LCD chốt liệu,xung phải có độ rộng xung tối thiểu 450ns - chân led A K nối với nguồn 5V đất giúp LCD sang bong tối - Các chân D0,D1,D2,D3 không sử dụng đến,dữ liệu hiển thị từ chân D4,D5,D6,D7 PIC,để hiển thị chữ số gửi mã ASCII chữ số tương ứng đến chân bật RS =1 Bảng mã lệnh LCD 16X2 Page 22 Thiết kế triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) 2.6.2 Chức -Hiển thị thời gian đưa vào liệu từ đồng hồ thời gian thực xử lý PIC 2.7 Khối nút bấm Page 23 Thiết kế triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) 5V R k 5V 5V MO D E R ESET MO D R ESET 5V IN C O K D EC IN C O K B7 R k R 7 k 5V R k R 10 k 0 DIEU KHIEN 2.7.1 Cấu tạo: Gồm nút bấm có đầu nối với nguồn 5V nối tiếp qua điện trở 4.7k, đầu nối với đất,mỗi nút bấm nối với chân vi điều khiển tương ứng 2.7.2 Chức Nút Mode:chọn thông số cần thay đổi Nút INC:Tăng trị số thông số chọn lên đơn vị Nút DEC:Giảm trị số thông số chọn đơn vị Nút OK: thiết lập trạng thái vừa thay đổi Nút Reset: Đưa hình LCD trở trạng thái chưa thay đổi thông số 2.8 Khối led báo hiệu E0 E1 D D LED D LED R 15 560 E2 LED R 17 560 R 18 560 LED BAO 2.8.1 Cấu tạo Gồm có led báo hiệu , led đầu nối với chân RE0,RE1,RE2 vi điều khiển,đầu laị nối với đất 2.8.2 Chức - Led báo hiệu vi xử lý đọc liệu - Led báo hiệu vi xử lý ghi liệu - Led tín hiệu thông báo vi xử lý hoạt động Page 24 Thiết kế triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) Page 25 [...]... chạy Page 14 Thiết kế và triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) - Trong DS1307 có một thanh ghi điều khiển để điều khiển hoạt động của chân SQW/OUT • OUT(output control):bit này điều khiển mức ra của chân SQL/OUT khi đầu ra xung vuông là disable.Nếu SQWE = 0 thì mức logic ở chân SQW/OUT sẽ là 1 nếu OUT =1 và bằng 0 nếu OUT = 0 • SQWE(square wave enable):bit này được thiết lập 1 sẽ... và triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) E 10000110 86 F 10001110 8E - 10111111 BF 2.2.5.2 Phương pháp thực hiện -Nếu kết nối mỗi một Port của Vi điều khiển với 1 led 7 đoạn thì tối đa kết nối được 3 led 7 đoạn Mặt khác nếu kết nối như trên sẽ hạn chế khả năng thực hiện các công việc khác của Vi điều khiển Cho nên cần phải kết nối, điều khiển nhiều led 7 đoạn với số lượng chân điều. .. cập được thi hành với chỉ thị START và một mã thiết bị nhất định được cung cấp bởi địa chỉ các thanh ghi, tiếp theo đó các thanh ghi.Tiếp theo đó các thanh ghi sẽ được truy cập liên tục đến khi chỉ thị STOP được thực thi SƠ ĐỒ KHỐI DS1307 Page 12 Thiết kế và triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) Sơ đồ địa chỉ RAM và RTC: • Thông tin về thời gian và ngày tháng được lấy ra bằng cách... bằng cách đọc các byte thanh ghi thích hợp,thời gian và ngày Page 13 Thiết kế và triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) tháng được thiết lập cũng thông qua các byte thanh ghi này bằng cách viết vào đó những giá trị thích hợp,nội dung của các thanh ghi dưới dạng mã BCD.Bit 7 của thanh ghi seconds là bit clock halt(CH),khi bit này được thiết lập 1 thì dao động disable,khi nó được xóa... 2.2.4.1 Cấu tạo Page 11 Thiết kế và triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) -Chip này có 7 thanh ghi là:giây ,phút,giờ,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.DS1307 được đọc và ghi thông qua giao diện nối tiếp I2C -Các chân của DS1307 được mô tả như sau: • X1 và X2 là 2 ngõ kết nối với một thạch anh 32.768k... chọn transitor 2N3905 Các điện trở 4.7K và điện trở treo 4.7K đảm bảo Page 20 Thiết kế và triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) transitor luôn hoạt động ở chế độ ngắt/dẫn(đảm bảo khi led 7 đoạn đang ở trạng thái OFF sẽ bị tắt hoàn toàn, không bị sáng mờ mờ) - Tại mỗi thời điểm, chỉ nên cho Vi điều khiển điều khiển cho 1 led 7 đoạn hoạt động, do đó tại mỗi thời điểm chỉ nên có 1 ngõ... Thiết kế và triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) Số hiển thị trên Mã hiển thị led 7 đoạn Mã hiển thị led 7 đoạn led 7 đoạn dạng nhị phân dạng thập lục phân hgfedcba 0 11000000 C0 1 11111001 F9 2 10100100 A4 3 10110000 B0 4 10011001 99 5 10010010 92 6 11000010 82 7 11111000 F8 8 10000000 80 9 10010000 90 A 10001000 88 B 10000011 83 C 11000110 C6 D 10100001 A1 Page 19 Thiết kế và. .. tài 2.2.5.1 Cấu tạo Page 16 Thiết kế và triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) - Led 7 đoạn có cấu tạo bao gồm 7 led đơn có dạng thanh xếp theo hình và có thêm một led đơn hình tròn nhỏ thể hiện dấu chấm tròn ở góc dưới, bên phải của led 7 đoạn - 8 led đơn trên led 7 đoạn có Anode(cực +) được nối chung với nhau vào một điểm, được đưa chân ra ngoài để kết nối với mạch điện 8 cực... triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) - Chân nhận tín hiệu a điều khiển led a sáng tắt, ngõ vào b để điều khiển led b Tương tự với các chân và các led còn lại.Ngõ nhận tín hiệu điều khiển của led 7 đoạn có 8 đường, vì vậy có thể dùng 1 Port nào đó của Vi điều khiển để điều khiển led 7 đoạn(ở đây ta dùng port B của Pic).Do trong quá trình thiết kế, nhiệt độ được hiển thị chỉ cần ở dạng... RS =1 Bảng mã lệnh trong LCD 16X2 Page 22 Thiết kế và triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) 2.6.2 Chức năng -Hiển thị thời gian đưa vào dữ liệu từ đồng hồ thời gian thực được xử lý tại PIC 2.7 Khối nút bấm Page 23 Thiết kế và triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) 5V R 2 4 7 k 5V 5V MO D E R ESET MO D R ESET 5V IN C O K D EC IN C O K B7 R 8 4 7 k R 7 4 7 k 0 .. .Thiết kế triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) CHƯƠNG MÔ TẢ TỔNG QUAN HỆ THỐNG SMART FAN 1.1 Giới thiệu chung Quạt thông minh thiết kế với mục đích làm mát cho hệ thống. .. 10k nguon cho dong co 0 DONG CO Thiết kế triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) Hệ thống quạt thiết kế gồm có 10 khối : • Khối 1: khối điều khiển • Khối 2: khối nguồn • Khối... chạy Page 14 Thiết kế triển khai hệ thống điều khiển quạt thông minh (Smart Fan) - Trong DS1307 có ghi điều khiển để điều khiển hoạt động chân SQW/OUT • OUT(output control):bit điều khiển mức chân