KIỂM SOÁT NHIỆT ĐỘ HIỂN THỊ TRÊN LCD

Điều hòa nhiệt độ trong phòng làm việc, trong nhà máy, xí nghiệp, trong công ty đã và đang là nhu cầu của mọi người trong giai đoạn hiện nay. Bên cạnh đó quản lí nhiệt độ trong lò ấp trứng, báo cháy cũng là một nhu cầu cấp thiết. Nếu bạn có lòng đam mê, bạn muốn tìm hiểu để tạo ra một ứng dụng phục vụ cuộc sống, tạo ra sản phẩm cho công ty. Xin mời vào đây, chúng ta cùng khám phá

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN KIỂM SOÁT NHIỆT ĐỘ HIỂN THỊ TRÊN LCD Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử Truyền Thông Sinh viên: ĐẶNG VĂN THUẬN MSSV: 12141223 GVHD: Th.S ĐẶNG PHƯỚC HẢI TRANG TP HỒ CHÍ MINH – 6/2015 LỜI CẢM ƠN Đồ án môn học hoàn thành khoa Điện – Điện Tử trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh Có đề tài dựa ý tưởng hướng dẫn bảo tận tình Thầy Th.s Đặng Phước Hải Trang Do khoảng thời gian kiến thức hạn hẹp, cố gắng hoàn thành đồ án môn học thời hạn Nhưng không tránh khỏi thiếu xót mong Quý thầy cô thông cảm Tôi mong nhận ý kiến đóng góp tận tình quý thầy cô bạn Cuối Tôi xin gửi lời chân thành cảm ơn đến Thầy Th.s Đặng Phước Hải Trang hướng dẫn Thầy (cô) khoa Điện - Điện Tử tạo điều kiện cho thực hoàn thành đề tài MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN……………………………………………………1 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI……………………1 1.2 PHẠM VI GIỚI HẠN ĐỀ TÀI………………………………………… …1 1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN……………………………………… CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT……………………………………………3 2.1 TÌM HIỂU VỀ CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ LM35…………………………… 2.2 TÌM HIỂU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F887……………………….…… 2.3 TÌM HIỂU VỀ LCD…………………………………………………… ….7 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠCH…………………………………………… 10 3.1 SƠ ĐỒ KHỐI………………………………………………………………10 3.2 KHỐI THU THẬP DỮ LIỆU ……………………….…………….…… 10 3.2.1 Chọn giới thiệu linh kiện………………………………………10 3.2.2 Sơ đồ nguyên lý………………………………………………… 10 3.2.3 Phân tích hoạt động……………………………………………….11 3.2.4 Độ phân giải LM35………………………………………… 11 3.3 KHỐI HỆ THỐNG XỬ LÍ…………………………… …………………11 3.3.1 Chọn giới thiệu linh kiện………………………………………11 3.3.2 Sơ đồ chân…….………………………………………………… 12 3.3.3 Phân tích hoạt động……………………………………………….12 3.4 KHỐI HIỂN THỊ ………………………………………… …… … 13 3.4.1 Chọn giới thiệu linh kiện………………………………………13 3.4.2 Sơ đồ nguyên lý………………………………………………… 13 3.4.3 Phân tích hoạt động……………………………………………….13 3.5 KHỐI NGUỒN….………………………………………… …… … …14 3.6 SƠ ĐỒ MẠCH NGUYÊN LÝ HOÀN CHỈNH……………………………14 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM…………… ….……………… 15 3.1 PHẦN MỀM ……………………………………………………………… 15 3.1.1 Phần mềm protues 7.8……………………………… ………… 15 3.1.2 Phần mềm CCS 4.114……………………………… ……………16 3.1.3 Phần mềm PICKIT V2.61……………………………… …… 17 3.2 THI CÔNG PHẦN CỨNG …………………………………………………18 3.2.1 Mạch in……………………………… .………………… 18 3.2.2 Kết thi công……………………………… ………………….19 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN…….…… ……………………………………… 21 PHỤ LỤC A THƯ VIỆN 16F887.H………………………………………… 22 PHỤ LỤC B THƯ VIỆN LCD.C………………………………………… …37 PHỤ LỤC C MÃ NGUỒN CHƯƠNG TRÌNH………………………………51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI Ngày ngành kỹ thuật điện tử truyền thông nói chung điện tử công nghiệp nói riêng có vai trò quan trọng sống người Các hệ thống điện tử ngày đa dạng thay dần công việc hàng ngày người từ công việc đơn giản đến phức tạp Khoa học – Kỹ thuật ngày phát triển mạnh mẽ, với phát triển không ngừng ngành kỹ thuật nói chung kỹ thuật - điện tử nói riêng Chúng sâu vào mặc đời sống hàng ngày người dân Đặc biệt sử dụng vi điều khiển để điều khiển thiết bị dân dụng thiết bị công nghiệp Nắm tầm quan trọng đó, chọn đề tài: “Kiểm soát nhiệt độ hiển thị LCD” để làm đồ án môn học cho mình, vừa để tạo sản phẩm có khả ứng dụng thực tế 1.2 PHẠM VI GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Đề tài thực với mong muốn kiểm soát nhiệt độ phòng thí nghiệm, lò ấp trứng phòng làm việc quan, xí nghiệp, nhà máy…Với phạm vi giới hạn: - Cảm biến nhiệt độ chọn để thực đề tài LM35 - Kiểm soát nhiệt độ khoảng từ 32℃ đến 999℃ - Loại LCD chọn để thực để tài LCD 16  1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN Thực đề tài  Phân tích đề tài thiết kế, tìm hiểu nguyên lý hoạt động, liệt kê, định hướng lựa chọn linh kiện cần thiết  Vận dụng kiến thức học vi xử lí, điện tử bản, môn học có liên quan để thiết kế mạch  Nội dung chính:  Chương 1: Tổng quan  Chương 2: Cơ sở lý thuyết  Chương 3: Thiết kế mạch  Chương 4: Kết thực nghiệm  Chương 5: Kết luận CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 TÌM HIỂU VỀ CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ LM35 2.1.1 Sơ đồ chân chức chân Hình 2.1: Cảm biến nhiệt độ LM35 Chân 1: Chân nguồn Vcc Chân 2: Đầu Vout Chân 3: GND Một số thông số LM35: - Cảm biến LM35 cảm biến nhiệt mạch tích hợp xác cao mà điện áp đầu tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ C(Celsius) Đặc điểm cảm biến LM35: + Điện áp đầu vào từ 4V đến 30V + Độ phân giải điện áp đầu 10mV/℃ + Độ xác cao 25℃ 0.5 + Trở kháng đầu thấp 0.1Ω cho dòng 1mA - Dải nhiệt độ đo LM35 từ -55℃ đến 150℃ với mức điện áp khác Xét số mức điện áp sau : + Nhiệt độ -55℃ điện áp đầu -550mV + Nhiệt độ 25℃ điện áp đầu 250mV + Nhiệt độ 150℃ điện áp đầu 1500mV 2.1.2 Nguyên lí hoạt động - Việc đo nhiệt độ sử dụng LM35 thông thường sử dụng cách: LM35 → ADC → Vi điều khiển 2.2 TÌM HIỂU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN 16F887 2.2.1 Giới thiệu chung vi điều khiển Ngày nay, vi điều khiển có ứng dụng ngày rộng rãi lĩnh vực kỹ thuật đời sống xã hội, đặc biệt kỹ thuật tự động hoá điều khiển từ xa Cùng với phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật, nghệ chế tạo vi mạch tích hợp thay đổi ngày đáp ứng yêu cầu sản xuất công nghiệp tính chuyên dụng hoá, tối ưu (thời gian, không gian, giá thành), bảo mật, tính chủ động công việc ngày đòi hỏi khắt khe Việc đưa công nghệ lĩnh vực chế tạo mạch điện tử để đáp ứng yêu cầu hoàn toàn cấp thiết mang tính thực tế cao Vậy vi điều khiển gì? Vi điều khiển máy tính tích hợp chíp, thường sử dụng để điều khiển thiết bị điện tử Vi điều khiển, thực chất, hệ thống bao gồm vi xử lý có hiệu suất đủ dùng giá thành thấp (khác với vi xử lý đa dùng máy tính) kết hợp với khối ngoại vi nhớ, mô đun vào/ra, mô đun biến đổi số sang tương tự tương tự sang số, Ở máy tính mô đun thường xây dựng chíp mạch Vi điều khiển thường dùng để xây dựng hệ thống nhúng Nó xuất nhiều dụng cụ điện tử, thiết bị điện, máy giặt, lò vi sóng, điện thoại, đầu đọc DVD, thiết bị đa phương tiện, dây chuyền tự động, v.v Hầu hết vi điều khiển ngày xây dựng dựa kiến trúc Harvard, kiến trúc định nghĩa bốn thành phần cần thiết hệ thống nhúng Những thành phần lõi CPU, nhớ chương trình (thông thường ROM nhớ Flash), nhớ liệu(RAM), vài định thời cổng vào/ra để giao tiếp với thiết bị ngoại vi môi trường bên Tất khối thiết kế vi mạch tích hợp Vi điều khiển khác với vi xử lý đa chỗ hoạt động với vài vi mạch hỗ trợ bên 2.2.2 Vi điều khiển 16F887 - Sơ đồ chân chức chân: Hình 2.2: Sơ đồ chân PIC 16F887 Vi điều khiển PIC 16F887 loại 40 chân, chân tích hợp nhiều chức năng, chức chân khảo sát theo port  Chức chân RB7 port B:  Chân RB7/ICSPDAT (40): có chức năng:  RB7: xuất nhập số  ICSPDAT: ngõ xuất nhập liệu lập trình nối tiếp  Chức chân port D:  Chân RD0 (19): có chức :  RD0: xuất/nhập số - bit thứ port D  Chân RD1 (20): có chức năng:  RD1: xuất/nhập số - bit thứ port D  Chân RD2 (21): có chức năng:  RD2: xuất/nhập số - bit thứ port D  Chân RD3 (22): có chức năng:  RD3: xuất/nhập số - bit thứ port D  Chân RD4 (27): có chức năng:  RD4: xuất/nhập số - bit thứ port D  Chân RD5/P1B (28): có chức năng:  RD5: xuất/nhập số - bit thứ port D  P1B: ngõ PWM  Chân RD6/PIC (29): có chức năng:  RD6: xuất/nhập số - bit thứ port D  PIC: ngõ PWM  Chân RD7/PID (30): có chức năng:  RD7: xuất/nhập số - bit thứ port D  PID: ngõ tăng cường CPP1  Chức chân RE0, RE1 port E:  Chân RE0/AN5 (8): có chức năng:  RE0: xuất/nhập số  AN5: ngõ vào tương tự kênh số  Chân RE1/AN6 (9): có chức năng:  RE1: xuất/nhập số  AN6: ngõ vào tương tự kênh số  Chân VDD (11), (32):  Nguồn cung cấp dương từ 2V đến 5V  Chân VSS (12), (31):  Nguồn cung cấp 0V //// #define LCD_DATA6 PIN_D6 //// //// #define LCD_DATA7 PIN_D7 //// //// //// /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //// (C) Copyright 1996,2010 Custom Computer Services //// //// This source code may only be used by licensed users of the CCS C //// //// compiler This source code may only be distributed to other //// //// licensed users of the CCS C compiler No other use, reproduction //// //// or distribution is permitted without written permission //// //// Derivative programs created using this software in object code //// form are not restricted in any way //// //// /////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // define the pinout // only required if port access is being used typedef struct { // This structure is overlayed BOOLEAN enable; BOOLEAN rs; // access to the LCD pins BOOLEAN rw; // The bits are allocated from BOOLEAN unused; int data : 4; // on to an I/O port to gain // low order up ENABLE will // be LSB pin of that port #if defined( PCD ) // The port used will be LCD_DATA_PORT int reserved: 8; #endif } LCD_PIN_MAP; // this is to improve compatability with previous LCD drivers that accepted // a define labeled 'use_portb_lcd' that configured the LCD onto port B #if ((defined(use_portb_lcd)) && (use_portb_lcd==TRUE)) 39 #define LCD_DATA_PORT getenv("SFR:PORTB") #endif #if defined( PCB ) // these definitions only need to be modified for baseline PICs // all other PICs use LCD_PIN_MAP or individual LCD_xxx pin definitions /* EN, RS, RW, UNUSED, DATA */ const LCD_PIN_MAP LCD_OUTPUT_MAP = {0, 0, const LCD_PIN_MAP LCD_INPUT_MAP = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}; 0xF}; #endif ////////////////////// END CONFIGURATION /////////////////////////////////// #ifndef LCD_ENABLE_PIN #define lcd_output_enable(x) lcdlat.enable=x #define lcd_enable_tris() lcdtris.enable=0 #else #define lcd_output_enable(x) output_bit(LCD_ENABLE_PIN, x) #define lcd_enable_tris() output_drive(LCD_ENABLE_PIN) #endif #ifndef LCD_RS_PIN #define lcd_output_rs(x) lcdlat.rs=x #define lcd_rs_tris() lcdtris.rs=0 #else #define lcd_output_rs(x) output_bit(LCD_RS_PIN, x) #define lcd_rs_tris() output_drive(LCD_RS_PIN) #endif #ifndef LCD_RW_PIN 40 #define lcd_output_rw(x) lcdlat.rw=x #define lcd_rw_tris() lcdtris.rw=0 #else #define lcd_output_rw(x) output_bit(LCD_RW_PIN, x) #define lcd_rw_tris() output_drive(LCD_RW_PIN) #endif // original version of this library incorrectly labeled LCD_DATA0 as LCD_DATA4, // LCD_DATA1 as LCD_DATA5, and so on this block of code makes the driver // compatible with any code written for the original library #if (defined(LCD_DATA0) && defined(LCD_DATA1) && defined(LCD_DATA2) && defined(LCD_DATA3) && !defined(LCD_DATA4) && !defined(LCD_DATA5) && !defined(LCD_DATA6) && !defined(LCD_DATA7)) #define LCD_DATA4 LCD_DATA0 #define LCD_DATA5 LCD_DATA1 #define LCD_DATA6 LCD_DATA2 #define LCD_DATA7 LCD_DATA3 #endif #ifndef LCD_DATA4 #ifndef LCD_DATA_PORT #if defined( PCB ) #define LCD_DATA_PORT 0x06 //portb #define set_tris_lcd(x) set_tris_b(x) #else #if defined(PIN_D0) #define LCD_DATA_PORT getenv("SFR:PORTD") 41 //portd #else #define LCD_DATA_PORT getenv("SFR:PORTB") #endif #endif #endif #if defined( PCB ) LCD_PIN_MAP lcd, lcdlat; #byte lcd = LCD_DATA_PORT #byte lcdlat = LCD_DATA_PORT #elif defined( PCM ) LCD_PIN_MAP lcd, lcdlat, lcdtris; #byte lcd = LCD_DATA_PORT #byte lcdlat = LCD_DATA_PORT #byte lcdtris = LCD_DATA_PORT+0x80 #elif defined( PCH ) LCD_PIN_MAP lcd, lcdlat, lcdtris; #byte lcd = LCD_DATA_PORT #byte lcdlat = LCD_DATA_PORT+9 #byte lcdtris = LCD_DATA_PORT+0x12 #elif defined( PCD ) LCD_PIN_MAP lcd, lcdlat, lcdtris; #word lcd = LCD_DATA_PORT #word lcdlat = LCD_DATA_PORT+2 #word lcdtris = LCD_DATA_PORT-0x02 #endif #endif //LCD_DATA4 not defined #ifndef LCD_TYPE #define LCD_TYPE // 0=5x7, 1=5x10, 2=2 lines 42 //portb #endif #ifndef LCD_LINE_TWO #define LCD_LINE_TWO 0x40 // LCD RAM address for the second line #endif #ifndef LCD_LINE_LENGTH #define LCD_LINE_LENGTH 20 #endif BYTE const LCD_INIT_STRING[4] = {0x20 | (LCD_TYPE [...]... nhiệt độ môi trường (T) < nhiệt độ ngưỡng ( Tmax ) thì tắt led, buzzer không phát ra tiếng kêu, LCD hiển thị và cập nhật nhiệt độ môi trường (T) hiển thị ở dòng 1 và nhiệt độ ngưỡng ( Tmax ) hiển thị ở dòng 2 13  Khi nhiệt độ môi trường (T) ≥ nhiệt độ ngưỡng ( Tmax ) thì led nhấp nháy, buzzer báo động, LCD hiển thị và cập nhật nhiệt độ môi trường (T) hiển thị ở dòng 1 và nhiệt độ ngưỡng ( Tmax ) hiển. .. báo ra LCD, đồng thời điểu khiển Buzzer kêu và led sáng (tại chân RB7) và khi nhiệt độ môi trường (T) nhỏ hơn nhiệt độ ngưỡng ( Tmax ) thì ngược lại 12 3.4 KHỐI HIỂN THỊ 3.2.1 Chọn và giới thiệu linh kiện Hiện nay để kiểm soát nhiệt độ thường thì được hiển thị trên Led 7 đoạn nhưng trong đề tài này tôi muốn hiển thị trên LCD 16×2 Bởi gì trên led 7 đoạn thường hiển thị hạn chế các kí tự, mặc khác LCD 16×2... khi nhiệt độ môi trường (T) < nhiệt độ ngưỡng( Tmax ) 19 Hình 4.7: Mạch hoàn chỉnh khi nhiệt độ môi trường(T) > nhiệt độ ngưỡng( Tmax ) 20 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN Kiểm soát nhiệt độ hiển thị trên LCD là một trong những vấn đề mà xã hội đã và đang quan tâm trong thời đại ngày nay Vì vậy cho nên nó được sử dụng khá nhiều trong thực tế Có rất nhiều phương pháp kiểm soát nhiệt độ được thiết kế và thực hiện... cố và chỉnh sửa mạch khi mạch bị lỗi của bản thân mình  Các hướng phát triển đề tài:  Kiểm soát nhiệt độ trong phòng làm việc kết hợp với việc mở tắt máy điều hòa nhiệt độ khi cần thiết  Kiểm soát nhiệt độ kết hợp với báo cháy trong cơ quan, xí nghiệp, công ty  Kiểm soát nhiệt độ kết hợp với điều chỉnh nhiệt độ trong lò ấp trứng  Có thể thay thế PIC16F887 bằng PIC18F4550, MSP430F169, hoặc PIC16F877... tiện dụng và được sử dụng phổ biến Khối này dùng LCD 16×2 để hiển thị nhiệt độ cập nhật được đồng thời kết hợp với led đơn, transistor, điện trở, buzzer để cảnh báo 3.2.2 Sơ đồ nguyên lý Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lí khối hiển thị 3.2.3 Phân tích hoạt động Khối này dùng LCD 16×2 để cập nhật nhiệt độ môi trường (T) và nhiệt độ ngưỡng ( Tmax ) thông qua vi điều khiển Pic 16F887, đồng thời dùng transistor để... nó trên thực tế 11 3.3.2 Sơ đồ chân Hình 3.3: Sơ đồ chân khối hệ thống xử lí 3.3.3 Phân tích hoạt động Khối này dùng vi điều khiển 16F887 để chuyển đổi tín hiệu tương tự adc lấy từ ngõ vào là cảm biến nhiệt độ LM35 (tại chân RE0/AN5) và biến trở RV2 (tại chân RE1/AN5) để xuất ra LCD 16×2 (sử dụng port D) và so sánh nhiệt độ Khi nhiệt độ môi trường (T) lớn hơn nhiệt độ ngưỡng ( Tmax ) thì vi điều khiển... Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý mạch kiểm soát nhiệt độ hiển thị trên LCD 14 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 4.1 PHẦN MỀM 4.1.1 Phần mềm protues 7.8 - Phần mềm protues 7.8 được sử dụng để mô phỏng mạch - Giao diện mô phỏng: Hình 4.1: Kết quả mô phỏng khi nhiệt độ môi trường(T) < nhiệt độ ngưỡng( Tmax ) 15 Hình 4.2: Kết quả mô phỏng khi nhiệt độ môi trường(T) ≥ nhiệt độ ngưỡng( Tmax ) 4.1.2 PHẦN MỀM CCS 4.114 -... tôi chọn cảm biến nhiệt độ LM35 dùng để đo nhiệt độ từ môi trường vì nó gần gũi và dễ sử dụng và biến trở để điều chỉnh nhiệt độ giới hạn hay còn gọi là nhiệt độ ngưỡng 3.2.2 Sơ đồ nguyên lý Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lí khối thu thập dữ liệu 10 3.2.3 Phân tích hoạt động Khối thu thập dữ liệu dùng để cập nhật nhiệt độ môi trường (T) lấy từ cảm biến LM35 và nhiệt độ ngưỡng ( Tmax ) được điều chỉnh từ biến... với độ phân giải LM35 bằng 10mV, tỉ lệ chênh lệch là: 10mV = 2,046 4,887 mV Để có kết quả hiển thị đúng thì lấy kết quả chuyển đổi chia cho tỉ lệ chênh lệch Như vậy, dùng cảm biến Lm35 để đo nhiệt độ chính xác thì ngõ ra phải chia cho độ phân giải là 2,046 thì nhiệt độ cập nhật mới đúng 3.3 KHỐI HỆ THỐNG XỬ LÍ 3.3.1 Chọn và giới thiệu linh kiện Khối này sử dụng vi điều khiển để xử lí, hiện nay trên thị. .. Logic “0”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi lệnh IR của LCD (ở chế độ “ghi” - write) hoặc nối với bộ đếm địa chỉ của LCD (ở chế độ “đọc” - read) + Logic “1”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR bên trong LCD 5 R/W Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write) Nối chân R/W với logic “0” để LCD hoạt động ở chế độ ghi, hoặc nối với logic “1” để LCD ở chế độ đọc 6 E Chân cho phép (Enable) Sau khi các tín hiệu ... 13  Khi nhiệt độ môi trường (T) ≥ nhiệt độ ngưỡng ( Tmax ) led nhấp nháy, buzzer báo động, LCD hiển thị cập nhật nhiệt độ môi trường (T) hiển thị dòng nhiệt độ ngưỡng ( Tmax ) hiển thị dòng...  Khi nhiệt độ môi trường (T) < nhiệt độ ngưỡng ( Tmax ) tắt led, buzzer không phát tiếng kêu, LCD hiển thị cập nhật nhiệt độ môi trường (T) hiển thị dòng nhiệt độ ngưỡng ( Tmax ) hiển thị dòng... chỉnh nhiệt độ môi trường (T) < nhiệt độ ngưỡng( Tmax ) 19 Hình 4.7: Mạch hoàn chỉnh nhiệt độ môi trường(T) > nhiệt độ ngưỡng( Tmax ) 20 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN Kiểm soát nhiệt độ hiển thị LCD vấn