Mạch cảm biến nhiệt độ độ ẩm giành cho quạt điện, để giao tiếp với PC ( cổng COM ) hay laptop ( cổng USB) thông qua chuẩn giao tiếp UART

Mạch cảm biến nhiệt độ độ ẩm giành cho quạt điện, để giao tiếp với PC ( cổng COM ) hay laptop ( cổng USB) thôngq ua chuẩn giao tiếp UART

Em cũng xin được gửi lời cám ơn sâu sắc đến Công ty TNHH Công nghệ ứngdụng Bách Khoa (Bach Khoa Applications Technology Co., Ltd.) đã tạo điều kiện tốtnhất cho em thực tập

Cũng xin được gửi lời cám ơn nồng nhiệt đến các thành viên trong lớp D4DTVT, trường Đại Học Điện Lực đã hỗ trợ, giúp đỡ để tôi hoàn thành tốt công việcđược giao phó

Và một lời cảm ơn chân thành tới tất cả quý thầy cô trong khoa Điện Tử ViễnThông, trường Đại Học Điện Lực đã truyền cho em kiến thức từ những ngày đầu sinhviên, để có được nền tảng như hiện nay

Hà Nội, ngày 12/10/2013

Sinh viên

NHẬN XÉT

(Của cơ quan thực tập)

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

NHẬN XÉT

(Của giảng viên hướng dẫn)

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

NHẬN XÉT

(Của giảng viên phản biện)

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT i

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ii

LỜI MỞ ĐẦU ii

PHẦN I: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY THỰC TẬP 2

1.1 Giới thiệu chung 2

1.2 Cơ cấu tổ chức 3

1.2.1 Cơ cấu nhân sự: 3

1.2.2 Phương tiện thiết bị 4

1.3 Các lĩnh vực hoạt động kinh doanh 4

1.4 Những thành tựu, sản phẩm của côngty đã đạt được trong những năm hoạt động5 1.5 Giải thưởng 6

PHẦN II: Nội dung đề tài 8

2.1 Sơ đồ khối hệ thống 8

2.2 Sơ đồ nguyên lý chức năng các khối 9

2.2.1 Khối nguồn 9

2.2.2 Khối điều khiển bằng tay 10

2.2.3 Khối role 10

2.2.4 Khối Xử Lý trung tâm và Hiển Thị 11

2.2.5 Khối cảm biến 12

2.2.6 Khối giao tiếp với laptop qua chuẩn UART 12

2.3.1 IC AT89S52 13

2.3.2 Màn hình LCD 18

2.3.4 Cảm biến DTH 11 20

2.3.5 Giao tiếp UART 21

2.3.6 Role 5V 21

2.3.8 Hình ảnh mạch sau khi hoàn thiện 23

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC HÌNH Ả

Hình 1.2: Cơ cấu tổ chức của Công ty TNHH Công nghệ Ứng dụng Bách Khoa… 3Y

Hình1.4.1: Các thành tựu, sản phẩm của công ty 5

Hình 1.4.2: Thiết bị tiết kiệm điện cho hệ thống đèn tuýp 6

Hình 1.5.1: Giải sáng tạo Nhân Tài Đất Việt 2008 6

Hình 1.5.2: Giải Nhất cuộc thi “ Ý tưởngxanh 2010” 7

Hình 1.5.3: Giải thưởng “Hội thi sáng tạo trẻ toàn quốc lần thứ 11” 7

Hình 0.2.1: Sơ đồ khối hệ thống 8

Hình 2.2.1: Khối nguồn 9

Hình 2.2.2: Khối điều khiển bằng tay 10

Hình 2.2.3: Khối Role 10

Hình 2.2.4.1: Sơ đồ khối hiển thị 11

Hình 2.2.4.2: Sơ đồ khối xử lý trung tâm 11

Hình 2.2.5: Sơ đồ khối cảm biến nhiệt độ, độ ẩm 12

Hình 2.2.6: Khối giao tiếp với máy tính 12

Hình 2.3.1: IC AT89S52 13

Hình 2.3.1.1: Khối reset 17

Hình 2.3.1.2: Bộ tạo dao động bên trong 89S52 18

Hình 2.3.2:Màn hình LCD 18

Hình 2.3.5.1: Thiêt bị cảm biến DTH 11 20

Hình 2.3.5.2: Sơ đồ kết nối với vi xử lý 21

Hình 2.3.6: Thiết bị Role 5V 21

Hình 2.3.7: Sơ đồ mạch in 22

Hình 2.3.8: Sản phẩm hoàn thiện 23

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay, khi trình độ khoa học phát triển, đời sống người dân nâng cao thì cácsản phẩm điện tử phục vụ cho cuộc sống đã trở nên phổ biến như : PC, laptop, quạtđiện, mobile…vv Các sản phẩm điện tử có thể liên kết được với nhau qua nhữngchuẩn giao tiếp riêng biệt, qua đó, giúp người dùng tối ưu hóa hệ thống, tiết kiệm đượcthời gian, tận dụng thêm được những tiện ích của sản phẩm điện tử

Vì vậy, nên em quyết định lựa chọn đề tài:” Mạch cảm biến nhiệt độ độ ẩm” –giành cho quạt điện, để giao tiếp với PC ( cổng COM ) hay laptop ( cổng USB) thôngqua chuẩn giao tiếp UART Đây là một đề tài có tính mở cao, tạo tiền đề để phát triểnlên với các chuẩn giao tiếp khác cao cấp hơn, tiện lợi hơn

Báo cáo của em gồm 3 phần chính:

- Phần 1: Giới thiệu về công ty thực tập

- Phần 2: Nội dung đề tài

Tên Công ty: Công ty TNHH Công nghệ ứng dụng BáchKhoa (BKAT Co.,Ltd.)

Logo:

Địa chỉ :28 Trần Nhân Tông, Bùi Thị Xuân, Hai Bà Trưng, Hà nội

Liên hệ :Tel: 04-3944 8938 Website: bkat.com.vn Email:contact@bkat.com.vn

Công ty đã kế thừa và tiếp tục phát triển các dòng sản phẩm mà các thành viênchính của công ty đã nghiên cứu phát triển từ những năm 2003 dưới danh nghĩa nhómĐiện tử Y sinh Việt Nam (VBEG)

Trong quá trình nghiên cứu và phát triển đến nay, công ty đã có hơn 22 dòngsản phẩm khác nhau đã được đem ứng dụng trong thực tế trong nhiều lĩnh vực khácnhau, đáp ứng các yêu cầu đòi hỏi cấp thiết của xã hội.Công ty gồm có: 01 phòngnghiên cứu và phát triển, 02 xưởng sản xuất, 01 khu đào tạo kỹ thuật cho sinh viênchuyên ngành Điện- Điện tử- Viễn thông- Tự động hóa

Hiện nay, Công ty đã trở thành đối tác quan trọng của Công ty Viễn thông Điệnlực 1,trực thuộc Tập Đoàn Điện lực Việt Nam

1.2 Cơ cấu tổ chức

Hình 1.2: Cơ cấu tổ chức của Công ty TNHH Công nghệ Ứng dụng Bách Khoa.

1.2.1 Cơ cấu nhân sự:

- 01 giám đốc phụ trách chung toàn bộ các hoạt động của công ty, chịutrách nhiệm trước pháp luật

- Khối hành chính tổng hợp/ kế toán: 03 nhânviên

- Phòng nghiên cứu và phát triển: 05 nhân viên chính thức bao gồm 01Tiến sĩ, 01 thạc sĩ, 03 kỹ sư chính

- Phòng kinh doanh: 23 nhân viên trong đó 01 trưởng phòng kinh doanh,01phó trưởng phòng kinh doanh và 20 nhân viên kinh doanh

- Xưởng sản xuất 1: chức năng sản xuất, lắp ráp và hoàn thiện các hệthống thiết bị bao gồm 11 nhân viên trong đó 01 trưởng bộ phận sản xuất chịutrách nhiệm chung, 01 nhân viên kiểm tra chất lượng sản phẩm

- Xưởng sản xuất 2: Chế mẫu và thực hiện các thiết kế theo mẫu củaphòng nghiên cứu phát triển gồm có 03 nhânviên

1.2.2 Phương tiện thiết bị

- Tổng diện tích sử dụng cho trụ sở: 120m2

- Máy tính để bàn: 20 chiếc

- Máy chiếu: 01 chiếc

- Máy in laser: 01 chiếc

- Máy in màu: 01 chiếc

- Máy ảnh kỹ thuật số: 04 chiếc

- Máy quay video: 01 chiếc

- Osciloscope: 03 chiếc

- Đồng hồ đo các loại: 30 chiếc

- Thiết bị đo cường độ bức xạ từ trường: 01 chiếc

- Máy phát sóng: 02 chiếc

- Máy đếm tần: 01 chiếc

- Máy phân tích phổ: 01 chiếc

- Máy phân tích số: 01 chiếc

1.3 Các lĩnh vực hoạt động kinh doanh

Lĩnh vực kinh doanh chính của công ty:

- Nghiên cứu và phát triển các sản phẩm theo yêu cầu nghiên cứu của các doanh nghiệp

- Cung cấp các sản phẩm bảng quảng cáo điện tử LED do công ty nghiên cứu phát triển ra thị trường

- Cung cấp các trang thiết bị phục vụ đào tạo cho chuyên ngành Điện- Điện

tử-Tự động hóa cho cáctrường

- Cung cấp các thiết bị máy lắc do công ty nghiên cứu phát triển và sản xuất

- Tư vấn, cung cấp các giải pháp kỹ thuật cho các doanh nghiệp sản xuất, thiết

kế và chế tạo các dây chuyền tự động cho các doanh nghiệp

- Cung cấp linh kiện điện tử

- Sản xuất, cung cấp các sản phẩm tiết kiệm năng lượng và năng lượng sạch

- Tư vấn các giải pháp tiết kiệm năng lượng cho các doanh nghiệp sản xuất.

1.4 Những thành tựu, sản phẩm của côngty đã đạt được trong những năm hoạt động

• Giải thưởng cho cụm sản phẩm ngành Điện tử Y sinh tại Techmart2003

• Giải nhất cuộc thi MCU toànquốc 2007- do NXP tổ chức cho sản phẩm mạchđiều khiển bảng LED

• Giải sáng tạo Nhân Tài Đất Việt 2008 cho sản phẩm Cộng đồng khoa học trựctuyến

• Giải Nhất cuộc thi “ Ý tưởng xanh 2010”- do Bộ giáo dục và đào tạo kết hợpvới Tổng cục môi trường, Văn phòng tiết kiệm năng lượng Bộ Công thương, Công tyToyota Việt Nam tổ chức cho sản phẩm Thiết bị tiết kiệm điện cho hệ thống đèn huỳnhquang TKD-NXX

Hình 1.5.2: Giải Nhất cuộc thi “ Ý tưởngxanh 2010”

• Giải thưởng “Hội thi sáng tạo trẻ toàn quốc lần thứ11”- Giải thưởngVIFOTEC lần thứ11 Được trao giải vào 6/5/2012 cho hệ thống tiết kiệm điện thôngminh BKAT

- Có 2 chế độ điều khiển chính : trực tiếp qua bấm nút, và gián tiếp qua laptop.

- Khi bấm nút hay kích chuột trên laptop, sẽ có xung truyền lệnh tới IC AT89S52

để xử lý, sau đó IC này sẽ truyền lệnh tới các role để role thực hiện lệnh

dòng lớn đi qua 7805 Chọn dòng qua 7805 khoảng 0,3A, ta xác định điện trở RR= Ueb /I7805 =0,7/0,3=2,33Ω

2.2.2 Khối điều khiển bằng tay

Hình 2.2.2: Khối điều khiển bằng tay

Có tác dụng điều khiển trực tiếp role bằng tay Tạo và phát mã ứng với từng nútđược nhấn

- Chọn mã người dùng C1=C2=C3=1

- Mạch phát có 5 nút điều khiển

2.2.3 Khối role

11 Khối này có chức năng điều khiển các chế độ nhanh chậm của quạt, quay của quạt Thiết lập :

- Role số 1 thì quạt chạy tốc độ số 1

- Role số 2 thì quạt chạy tốc độ số 2

- Role số 3 thì quạt chạy tốc độ số 3

- Role số 4 thì quạt quay

2.2.4 Khối Xử Lý trung tâm và Hiển Thị

Phần hiển thị là 1 màn hình LCD 16x2 Có tác dụng hiển thị toàn bộ thông tin

mà IC truyền lên.

Hình 2.2.4.1: Sơ đồ khối hiển thị

12 Khối xử lý trung tâm sử dụng IC AT89S52 nó tiếp nhận các thiết lập tín hiệu đầu vào để xuất ra tín hiệu tương ứng trong code lập trình Nhiệm vụ chính bao gồm:

- Nhận thông tin từ cảm biến DTH11 về nhiệt độ, độ ẩm sau đó truyền lệnh lênmàn hình LCD để hiển thị

- Nhận bit từ khối điều khiển bằng tay để điều khiển role tương ứng

- Nhận lệnh từ laptop thông qua giao tiếp UART, để truyền thông tin về nhiệt độ

độ ẩm, trạng thái bật tắt của các role rồi hiển thị ra màn hình laptop các thông số

đó

- Nhận lệnh từ laptop để điều khiển role

2.2.5 Khối cảm biến

Hình 2.2.5: Sơ đồ khối cảm biến nhiệt độ, độ ẩm

Sử dụng một con cảm biến DTH 11 Có nhiệm vụ cảm biến nhiệt độ độ ẩm xung quanh rồi sau đó truyền về AT89S52 khi có lệnh.

2.2.6 Khối giao tiếp với laptop qua chuẩn UART

13 Đây là khối trung gian giữa AT89S52 với laptop Sử dụng chuẩn giao tiếp UART (Universal Asynchronous serial Reveiver and Transmitter ) Nó tiếp nhận lệnh

từ laptop sau đó truyền lên IC để IC xử lý, sau đó tùy theo yêu cầu từ laptop mà IC sẽ gửi các thông số nhiệt độ độ ẩm, trạng thái role hoặc là sẽ điều khiển role bật tắt.

2.3 Linh kiện sử dụng

2.3.1 IC AT89S52

Hình 2.3.1: IC AT89S52 Đây là một vi điều khiển 8bit với 8k bite trong hệ thống lập trình flash Các thông số cơ bản:

- 32 đường dẫn I/O

- 3 Bộ đếm / Bộ định thời 16 bit

- 8 nguồn ngắt

- Kênh nối tiếp UART song công

- Chế độ giảm điện áp và nghỉ ngơi điện áp thấp

- Phục hồi ngắt ở chế độ giảm điện áp

mẽ mà cung cấp một giải pháp rất linh hoạt và hiệu quả chi phí cho nhiều ứng dụngđiều khiển nhúng

Ngoài ra, AT89S52 được thiết kế với logic tĩnh cho hoạt động tần số xuốngkhông và hỗ trợ hai phần mềm lựa chọn chế độ tiết kiệm năng lượng Chế độ nhàn rỗicho dừng CPU trong khi cho phép bộ nhớ RAM, bộ đếm/ bộ định thời, cổng nối tiếp và

hệ thống ngắt để tiếp tục hoạt động Chế độ giảm điện áp thì giữ lại nội dung bộ nhớRAM nhưng đóng bang bộ tạo dao động, vô hiệu hóa tất cả các chức năng khác của

chip cho đến lần ngắt tiếp theo hoặc là thiết lập lại hệ thống.

 Chức năng cơ bản của các chân.

Cổng 0: từ chân 32 đến chân 39 (P0.0 _P0.7) là cổng I/O 2 mở 2 chiều 8 bit Cổng

0 có 2 chức năng: trong các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chứcnăng như các đường IO, đối với thiết kế lớn có bộ nhớ mở rộng nó được kết hợp giữabus địa chỉ và bus dữ liệu

Cổng 0 cũng được byte mã trong khi lập trình flash và kết quả đầu ra các byte mãtrong khi xác minh chương trình Trở pullups bên ngoài được yêu cầu trong quá trìnhxác minh chương trình

Cổng 1 :từ chân 1 đến chân 9 (P1.0 _ P1.7) là cổng I/O 8 bit 2 hướng với trởpullups ở bên trong, Cổng 1 dùng cho giao tiếp với thiết bị bên ngoài nếu cần

Cổng 1 cũng nhận các byet địa chỉ mức thấp trong khi xác minh chương trình

Bảng 1: Chức năng các chân của 89S52

đồng hồ.

khiển hướng )

Cổng 2:từ chân 21 đến chân 28 (P2.0 _P2.7) và là cổng I/O 8 bit 2 hướng với trởpullups ở bên trong Cổng 2 có tác dụng kép dùng như các đường xuất/nhập hoặc làbyte cao của bus địa chỉ đối với các thiết bị dùng bộ nhớ mở rộng

Cổng 2 cũng nhận các bit địa chỉ mức cao và 1 số tín hiệu điều khiển trong khi

Cổng 3:từ chân 10 đến chân 17 (P3.0 _ P3.7) và là cổng I/O 8 bit 2 hướng vớitrở pullups ở bên trong Cổng 3 có tác dụng kép Các chân của cổng này có nhiều chứcnăng, có công dụng chuyển đổi có liên hệ đến các đặc tính đặc biệt của 89S52 như ởbảng sau:

Cổng vào dữ liệu nối tiếp.

Cổng xuất dữ liệu nối tiếp.

Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài.

Cổng 3 cũng nhận 1 vài tín hiệu điều khiển cho lập trình Flash và xác minh.PSEN (Program store enable):

mã lệnh.

PSEN ở mức thấp trong thời gian 89S52 lấy lệnh Các mã lệnh của chương trình được đọc từ Eprom qua bus dữ liệu, được chốt vào thanh ghi lệnh bên trong 89S52 để giải mã lệnh Khi 89S52 thi hành chương trình trong ROM nội, PSEN ở mức cao.

ALE (Address Latch Enable):

Khi 89S52 truy xuất bộ nhớ bên ngoài, Port 0 có chức năng là bus địa chỉ và dữliệu do đó phải tách các đường dữ liệu và địa chỉ Tín hiệu ra ALE ở chân thứ 30 dùnglàm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và dữ liệu khi kết nối chúngvới IC chốt

Tín hiệu ở chân ALE là một xung trong khoảng thời gian port 0 đóng vai trò làđịa chỉ thấp nên chốt địa chỉ hoàn toàn tự động

EA (External Access):Tín hiệu vào EA (chân 31) thường được mắc lên mức 1hoặc mức 0 Nếu ở mức 1, 89S52 thi hành chương trình từ ROM nội Nếu ở mức 0,89S52 thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng Chân EA được lấy làm chân cấpnguồn 21V khi lập trình cho Eprom trong 89S52

RST (Reset):Khi ngõ vào tín hiệu này đưa

lên mức cao ít nhất 2 chu kỳ máy, các thanh ghi

bên trong được nạp những giá trị thích hợp để khởi

động hệ thống Khi cấp điện mạch phải tự động

reset

Các giá trị tụ và điện trở được chọn là:

Hình 2.3.1.1: Khối reset

R1=10, R2=220, C=10 F

Bộ tạo dao động được tích hợp bên trong 89S52 Khi sử dụng 89S52, người ta chỉcần nối thêm thạch anh và các tụ Tần số thạch anh tùy thuộc vào mục đích của người

sử dụng, giá trị tụ thường được chọn là 33p.

Hình 2.3.1.2: Bộ tạo dao động bên trong 89S52

2.3.2 Màn hình LCD

Hình 2.3.2:Màn hình LCD LCD viết tắt của từ Liquid Crytal Dislay – màn hình tinh thể lỏng Có ưu điểm

là hiển thị được tất cả các kí tự trong bảng mã ASCCI, tuy nhiên giá thành cao và khoảng cách nhìn gần LCD16x2 là loại LCD phổ biến trên thị trường, 16x2 tương ứng là 16 cột 2 hàng.

Tính năng của LCD 16x2:

- Tích hợp bộ điều khiển (KS 0066 hoặc tương đương)

- Nguồn cấp +5V ( cũng có sẵn cho loại 3V)

- 1/16 chu kỳ

- B/L được chạy bởi chân 1, 2, 15,16 hoặc A.K (LED)

- Tùy chọn N.V cho nguồn cấp 3V

Bảng 3: Mô tả chân của LCD 16x2

là sự lựa chọn tốt nhất cho các ứng dụng khác nhau.

Hình 2.3.5.2: Sơ đồ kết nối với vi xử lý

2.3.5 Giao tiếp UART

UART : Universal Asynchronous Serial Reveiver and Transmitter - bộ truyềnnhận nối tiếp không đồng bộ

Nó thường kết hợp với các chuẩn giao tiếp (communication standards) như

RS-232 để truyền nhận dữ liệu nối tiếp giữa chip vi điều khiển với 1 thiết bị khác, chẳnghạn như máy tính các nhân PC

Trên máy tính, cổng dùng để giao tiếp RS-232 là cổng DB9 (male), hay cònđược gọi là cổng COM Tuy nhiên hiện tại chỉ còn PC là vẫn có cổng COM, trong khi

đó thì Laptop đã gần như loại bỏ hoàn toàn cổng COM mà thay thế bằng USB Nên khimuốn kết nối với laptop thì người dùng phải sử dụng thêm các chip chuyển đổi UART

=> USB VD: PL2303, CP2101/2102, PT232

2.3.6 Role 5V