Thiết Kế Chế Tạo Mạch Đo Nhiệt Độ Và Độ Ẩm Trong Lò Nhiệt Hiển Thị Trên LCD

Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: CƠSỞLÝ THUYẾT .4 1.1 Giơi thiêu vê LCD 16TC2A 1.1.1: Sơ đồ chân của LCD 16TC2A: .4 1.1.2.Chức và nhiệm vụ của các chân 1.1.3 Giá trị điện áp 1.2.Giơí thiêu vê PIC 16F877 1.2.1 Sơ đồ chân và sơ đồ nguyên lí của PIC16F877A 1.2.2 Nhận xét 1.2.3 Khái quát chức của các port vi điều khiển PIC16F877A 1.3 Giơi thiêu vê cam biên nhiêt đô LM 35 12 1.4 Giơi thiêu vê cam biên đô ẩm DHT11 13 1.5 Giơí thiêu vê phần tử bán dẫn Triac 17 1.5.1 Cấu tạo và ký hiệu 17 1.5.2 Đặc tuyến V-A .19 1.6 Các linh kiên điên tử thụ đông 19 1.6.1 Điện trở 19 1.6.2 Biến trở 20 1.6.3 Tụ điện 21 1.6.4 Diode .23 1.7 Linh kiên điên tử tích cực 25 1.7.1 Giới thiệu vi mạch TCA 785 .25 CHƯƠNG 2: TÍNH CHỌN LINH KIỆN 35 2.1 Mạch đo đô ẩm nhiêt đô 35 2.1.1 Đo nhiệt đô 35 2.2.1.Chọn Triac và Cầu chì bảo vệ 36 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠCH 37 Hinh 8: Sơ đô khôi cua mạch 38 3.1.2 Khối nguồn nuôi 38 3.1.3 Sơ đồ nguyên lý mạch đo đô ẩm và nhiệt đô 39 Đồ án tích hợp Page Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử 3.2.1 Sơ đô khôi 42 3.2.3 Sơ đô mạch điêu khiển 43 43 3.4 Chương trinh điêu khiển kêt nôi PIC16F877A vơi LM35 DHT11 50 CHƯƠNG 4: KẾT LUÂN 59 Ưu điểm: 59 Tài Liêu Tham Khao .60 Đồ án tích hợp Page Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần đây, kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ nhanh chóng, để đạt kết có đóng góp lớn ngành kĩ thuật điện tử, kĩ thuật vi xử lý Với phát triển vũ bão kỹ thuật điện tử, kĩ thuật vi xử lý xâm nhập vào tất ngành khoa học – kỹ thuật khác đáp ứng hầu hết nhu cầu người dân Sự đời vi mạch điều khiển với giá thành giảm nhanh, khả lập trình ngày cao mang lại thay đổi sâu sắc ngành kỹ thuật điện tử Việc ứng dụng kỹ thuật vào thực tế giúp ích nhiều cho người Để góp phần nhỏ vào việc chúng em thực đề tài “Thiết kế chế tạo mạch đo nhiệt độ và độ ẩm lò nhiệt hiển thị LCD ” Thông qua đề tài chúng em có điều kiện tốt để học hỏi, tích lũy kinh nghiệm quý báu, bổ xung thêm vào hành trang đường chọn tương lai Trong thời gian nghiên cứu làm đồ án dựa vào kiến thức học trường, qua số sách, tài liệu có liên quan với giúp đỡ tận tình thầy cô giáo,các bạn đặc biệt với hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Viết Ngư chúng em hoàn thành đồ án môn học lần Mặc dù cố gắng hoàn thành với kinh nghiệm khả hạn chế nên chúng em tránh khỏi sai sót nhầm lẫn, chúng em mong thầy, cô giáo bạn đóng góp ý kiến quý báu để đồ án môn học chúng em hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! Đồ án tích hợp Page Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Giới thiệu về LCD 16TC2A • LCD (Liquid Crytal Direct) TC16C2 hình hiển thị thể lỏng gồm có: + LCD +Bộ Driver (Mạch điều khiển ) Màn hình LCD Driver thiết kế tích hợp sẵn với nhà sản xuất, sử dụng chỉ cần giao tiếp với Driver qua chân LCD TC16C2 Là loại hình hiển thị 16 kí tự x2 dòng, bao gồm tất kí tự chuẩn số kí tự đặc biệt kí tự có dấu tiếng Việt 1.1.1: Sơ đồ chân LCD 16TC2A: Hình 1: Sơ đồ chân LCD 16TC2A Đồ án tích hợp Page Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử 1.1.2.Chức và nhiệm vụ của các chân STT chân Kí hiệu Chức chân Vss Chân nối đất cho LCD, thiết kế mạch ta nối chân với GND mạch điều khiển Vdd Chân cấp nguồn cho LCD, thiết kế mạch ta nối chân với VCC=5V mạch điều khiển Vee RS Lựa chọn độ tương phản hình Chân chọn ghi (Register select) Nối chân RS với logic “0” (GND) logic “1” (VCC) để chọn ghi + Logic “0”: Bus DB0-DB7 nối với ghi lệnh IR LCD (ở chế độ “ghi” - write) nối với đếm địa chỉ LCD (ở chế độ “đọc” - read) + Logic “1”: Bus DB0-DB7 nối với ghi liệu DR bên LCD R/w Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write) Nối chân R/W với logic “0” để LCD hoạt động chế độ ghi, nối với logic “1” để LCD chế độ đọc E Chân cho phép (Enable) Sau tín hiệu đặt lên bus DB0-DB7, lệnh chỉ chấp nhận có xung cho phép chân E + Ở chế độ ghi: Dữ liệu bus LCD chuyển vào(chấp nhận) ghi bên phát xung (high-to-low transition) tín hiệu chân E Đồ án tích hợp Page Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử + Ở chế độ đọc: Dữ liệu LCD xuất DB0DB7 phát cạnh lên (low-to-high transition) chân E LCD giữ bus đến chân E xuống mức thấp D0 D1 D2 10 D3 thông tin với MPU Có chế độ sử dụng đường 11 D4 bus : 12 D5 13 D6 14 D7 15 Vdd Nguồn dương cho đèn 16 Vss GND cho đèn 1.1.3 Giá trị điện áp Kí Hiệu Điện áp vào Đồ án tích hợp Vdd Tám đường bus liệu dùng để trao đổi + Chế độ bit : Dữ liệu truyền đường, với bit MSB bit DB7 + Chế độ bit : Dữ liệu truyền đường từ DB4 tới DB7, bit MSB DB7 Điều Giá trị chuẩn Đơn Min Typ Max Vdd = +5v 4,7 5,3 Vdd= +3v 2,7 5,3 kiện vị V Page Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử Dòng cung cấp thời Điện áp nhiệt độ bình Idd Vdd= 5V Vo 1,2 - mA -200C - - 00C 4.2 4.8 5.1 250C 3,8 4,2 4,6 500C 3,6 4,0 4,4 700C - - - 4,2 4,6 Vdd - - V thường Điện áp led hình VF 250C - V LCD Bảng giá trị điện áp hình LCD 1.2.Giơí thiệu về PIC 16F877 1.2.1 Sơ đồ chân và sơ đồ nguyên lí của PIC16F877A Sơ đồ chân: Đồ án tích hợp Page Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử Hình 2: Sơ đồ chân PIC Sơ đồ nguyên lý: Đồ án tích hợp Page Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử 1.2.2 Nhận xét Từ sơ đồ chân sơ đồ nguyên lý trên, ta rút nhận xét ban đầu sau: - PIC16F877A có tất 40 chân - 40 chân chia thành PORT, chân cấp nguồn, chân GND, chân thạch anh chân dùng để RESET vi điều khiển - port PIC16F877A bao gồm : + PORTA: chân + PORTB: chân + PORTD: chân + PORTC: chân + PORT E: chân 1.2.3 Khái quát về chức của các port vi điều khiển PIC16F877A PORTA Đồ án tích hợp Page Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử PORTA gồm có chân Các chân PortA, ta lập trình để thực chức “hai chiều”: xuất liệu từ vi điều khiển ngoại vi nhập liệu từ ngoại vi vào vi điều khiển Việc xuất nhập liệu PIC16F877A khác với họ 8051 Ở tất PORT PIC16F877A, thời điểm chỉ thực chức :xuất nhập Để chuyển từ chức nhập qua chức xuất hay ngược lại, ta phải xử lý phần mềm, không 8051 tự hiểu lúc chức nhập, lúc chức xuất Trong kiến trúc phần cứng PIC16F877A, người ta sử dụng ghi TRISA địa chỉ 85H để điều khiển chức I/O Muốn xác lập chân PORTA nhập (input) ta set bit tương ứng chân ghi TRISA Ngược lại, muốn chân output ta clear bit tương ứng chân ghi TRISA Điều hoàn toàn tương tự PORT lại Ngoài ra, PORTA có chức quan trọng sau : - Ngõ vào Analog ADC : thực chức chuyển từ Analog sang Digital - Ngõ vào điện so sánh - Ngõ vào xung Clock Timer0 kiến trúc phần cứng : thực nhiệm vụ đếm xung thông qua Timer0… - Ngõ vào giao tiếp MSSP (Master Synchronous Serial Port) PORTB PORTB có chân Cũng PORTA, chân PORTB thực chức : input output Hai chức điều khiển bới ghi TRISB Khi muốn chân PORTB input ta set bit tương ứng ghi TRISB, ngược lại muốn chân output ta clear bit tương ứng TRISB Đồ án tích hợp Page 10 Trường ĐHSPKT Hưng Yên #bit PORTB1 Khoa Điện - Điện Tử = PORTB.1 #define PINB1 PORTB1 #bit PORTB0 = PORTB.0 #define PINB0 PORTB0 #bit DDRB0 = DDRB.0 #bit DDRB1 = DDRB.1 #bit DDRB2 = DDRB.2 #bit DDRB3 = DDRB.3 #bit DDRB4 = DDRB.4 #bit DDRB5 = DDRB.5 #bit DDRB6 = DDRB.6 #bit DDRB7 = DDRB.7 /*********************PORTC**********************/ #bit PORTC7 = PORTC.7 #define PINC7 PORTC7 #bit PORTC6 = PORTC.6 #define PINC6 PORTC6 #bit PORTC5 = PORTC.5 #define PINC5 PORTC5 #bit PORTC4 = PORTC.4 #define PINC4 PORTC4 #bit PORTC3 Đồ án tích hợp = PORTC.3 Page 47 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử #define PINC3 PORTC3 #bit PORTC2 = PORTC.2 #define PINC2 PORTC2 #bit PORTC1 = PORTC.1 #define PINC1 PORTC1 #bit PORTC0 = PORTC.0 #define PINC0 PORTC0 #bit DDRC0 = DDRC.0 #bit DDRC1 = DDRC.1 #bit DDRC2 = DDRC.2 #bit DDRC3 = DDRC.3 #bit DDRC4 = DDRC.4 #bit DDRC5 = DDRC.5 #bit DDRC6 = DDRC.6 #bit DDRC7 = DDRC.7 /*********************PORTD**********************/ #bit PORTD7 = PORTD.7 #define PIND7 PORTD7 #bit PORTD6 = PORTD.6 #define PIND6 PORTD6 #bit PORTD5 = PORTD.5 #define PIND5 PORTD5 Đồ án tích hợp Page 48 Trường ĐHSPKT Hưng Yên #bit PORTD4 Khoa Điện - Điện Tử = PORTD.4 #define PIND4 PORTD4 #bit PORTD3 = PORTD.3 #define PIND3 PORTD3 #bit PORTD2 = PORTD.2 #define PIND2 PORTD2 #bit PORTD1 = PORTD.1 #define PIND1 PORTD1 #bit PORTD0 = PORTD.0 #define PIND0 PORTD0 #bit DDRD0 = DDRD.0 #bit DDRD1 = DDRD.1 #bit DDRD2 = DDRD.2 #bit DDRD3 = DDRD.3 #bit DDRD4 = DDRD.4 #bit DDRD5 = DDRD.5 #bit DDRD6 = DDRD.6 #bit DDRD7 = DDRD.7 /*********************PORTE**********************/ #bit PORTE2 = PORTE.2 #define PINE2 PORTE2 #bit PORTE1 Đồ án tích hợp = PORTE.1 Page 49 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử #define PINE1 PORTE1 #bit PORTE0 = PORTE.0 #define PINE0 PORTE0 #bit DDRE0 = DDRE.0 #bit DDRE1 = DDRE.1 #bit DDRE2 = DDRE.2 /*********************PORTE**********************/ #define DDROUT #define DDRIN #endif 3.4 Chương trình điều khiển kết nối PIC16F877A với LM35 và DHT11 #include #include "DEF_16F887.h" #device adc=10 #fuses NOWDT,PUT,XT,NOPROTECT,HS,NOPUT,NODEBUG,NOBROWNOUT,NO LVP,NOCPD,NOWRT #use delay(clock=20000000) // TAN SO HOAT DONG #use fast_io(a) // CHO PHEP CAC PORT XUAT NHAP NHANH HON #use fast_io(b) #use fast_io(c) Đồ án tích hợp Page 50 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử #use fast_io(d) #use fast_io(e) #define DHT_ER #define DHT_OK #define DHT_DATA_OUT PORTC0 #define DHT_DATA_IN PINC0 #define DHT_DDR_DATA DDRC0 #include int16 adc; int16 nhiet_do; int8 dh_nhiet_do,dh_do_am; VOID chuyen_doi_adc (void) { set_adc_channel(0); delay_us (10); adc = read_adc(); nhiet_do=adc*0.4887; } int8 DHT_GetTemHumi (int *tem,int8*humi) { int8 buffer[5]={0,0,0,0,0}; int8 ii,i,checksum; Đồ án tích hợp Page 51 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử DHT_DDR_DATA=DDROUT; // set la cong DHT_DATA_OUT=1; delay_us(60); DHT_DATA_OUT=0; delay_ms(25); // it nhat 18ms DHT_DATA_OUT=1; //delay_us(40); // doi DHT dap ung vong 20us-40us DHT_DDR_DATA=DDRIN; delay_us(60); if(DHT_DATA_IN)return DHT_ER ; else while(!(DHT_DATA_IN)); //Doi DaTa len delay_us(60); if(!DHT_DATA_IN)return DHT_ER; else while((DHT_DATA_IN)); //Doi Data ve //Bat dau doc du lieu for(i=0;i[...]... 2.1.2 .Đo độ ẩm Sử dụng cảm biến DHT11 là cảm biến đo nhiệt độ và độ ẩm nhưng do giới hạn nhiệt độ đo từ 0-50 0C không phù hợp để đo nhiệt độ với yêu cầu của đề tài nên chỉ sử dụng để đo độ ẩm Lý do chọn DHT11 là vì đây là cảm biến thông dụng giá thành phù hợp và kết nối giao tiếp với MCU đơn giản Thông số kỹ thuật: o Do độ ẩm: 20%-95% o Nhiệt độ: 0-50ºC o Sai số độ ẩm ±5% o Sai số nhiệt độ: ±2ºC... Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử CHƯƠNG 2: TÍNH CHỌN LINH KIỆN 2.1 Mạch đo độ ẩm và nhiệt độ 2.1.1 Đo nhiệt độ • Sử dụng cảm biến LM35 với độ phân giải là 10 mV/ 0C,dải nhiệt độ đo được từ -550C đến 1500C • Để đọc được giá trị ADC ta dùng hàm read_adc(); • Từ giá trị ADC đọc được ta quy đổi lại nhiệt độ : Chọn chế độ ADC 10 bit ( nghĩa là ADC có giá trị từ 0 đến 1023 ) Ta có : read_adc()... được theo ý muốn Chúng có thể dược sử dụng trong các mạch điện để điều chỉnh hoạt động của mạch điện - Điện trở của thiết bị có thể được thay đổi bằng cách thay đổi chiều dài của dây dẫn điện trong thiết bị, hoặc bằng các tác động khác như nhiệt đọ thay đổi bằng cach sthay đổi chiều dài của dây dẫn điện trong thiết bị, hoặc bằng các tác động khác như nhiệt độ thay đổi, ánh sang hoặc bức xạ điện từ,…... thuật: o Do độ ẩm: 20%-95% o Nhiệt độ: 0-50ºC o Sai số độ ẩm ±5% o Sai số nhiệt độ: ±2ºC 2 Nguyên lý hoạt động: - Sơ đồ kết nối vi xử lý: - Nguyên lý hoạt động: Để có thể giao tiếp với DHT11 theo chuẩn 1 chân vi xử lý thực hiện theo 2 bước: o Gửi tin hiệu muốn đo (Start) tới DHT11, sau đó DHT11 xác nhận lại o Khi đã giao tiếp được với DHT11, Cảm biến sẽ gửi lại 5 byte dữ liệu và nhiệt độ đo được Đồ... mức điện áp cố đingj bằng giá trị ghi trên Diode Diode Zenner 1.7 Linh kiện điện tử tích cực 1.7.1 Giới thiệu về vi mạch TCA 785 Giới thiệu chung: Vi mạch TCA 785 là vi mạch phức hợp thực hiện 4 chức năng của một mạch điều khiển: Tạo điện áp đồng bộ, tạo điện áp răng cưa, so sánh và tạo xung ra TCA 785 do hang Simen chế tạo được sử dụng để điều khiển các thiết bị chỉnh lưu, thiêt bị điều chỉnh... ẩm ±5% o Sai số nhiệt độ: ±2ºC 2.2 Mạch điều khiển lò nhiệt Mạch điều khiển lò nhiệt là một mạch điều áp xoay chiều một pha sử dụng IC tích hợp TCA785 để điều chỉnh góc mở của Triac từ đó điều chỉnh được điện áp làm thay đổi độ sáng bóng đèn sợi đốt giúp thay đổi nhiệt độ Đồ án tích hợp 1 Page 35 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử 2.2.1.Chọn Triac và Cầu chì bảo vệ Dựa vào các yếu tố... analog Bên cạnh đó PORTE còn là các chân điều khiển của chuẩn giao tiếp PSP Đồ án tích hợp 1 Page 11 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử 1.3 Giới thiệu về cảm biến nhiệt độ LM 35 Hình 3: sơ đồ chân của cảm biến nhiệt độ LM 35 LM35 là cảm biến nhiệt độ analog ,nhiệt độ được xác định bằng cách đo hiệu điện thế ngõ ra của LM 35 • Đơn vị nhiệt độ : 0C • Có mức điện áp thay đổi trực tiếp theo... Chân này này tránh hỏng cảm biến cũng như làm giảm sai số quá trình đo 1.4 Giới thiệu về cảm biến độ ẩm DHT11 Giới thiệu: - DHT11 là cảm biến nhiệt độ và độ ẩm Nó ra đời sau và được sử dụng thay thế cho dòng SHT1x ở những nơi không cần độ chính xác cao về nhiệt độ và độ ẩm Hình 4 : Sơ đồ chân Cảm biến DHT11 - DHT11 có cấu tạo 4 chân như hình Nó sử dụng giao tiếp số theo chuẩn 1 dây Đồ án... Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện Tử Ký hiệu của biến trở trong sơ đồ mạch điện có thể ở các dạng như sau: 1.6.3 Tụ điện a Khái niệm - Khái niệm: Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động được sử dụng rất rộng rãi trong các mạch điện tử, chúng được sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động - Hình ảnh tụ điện: Đồ án tích hợp 1 Page 21 Trường ĐHSPKT... trị phần nguyên của độ ẩm (RH%) § Byte 2: giá trị phần thập phân của độ ẩm (RH%) § Byte 3: giá trị phần nguyên của nhiệt độ (TC) § Byte 4 : giá trị phần thập phân của nhiệt độ (TC) § Byte 5 : kiểm tra tổng ð Nếu Byte 5 = (8 bit) (Byte1 +Byte2 +Byte3 + Byte4) thì giá trị độ ẩm và nhiệt độ là chính xác, nếu sai thì kết quả đo không có nghĩa o Đọc dữ liệu: Sau khi giao tiếp được với DHT11, DHT11 ... nhiều cho người Để góp phần nhỏ vào việc chúng em thực đề tài Thiết kế chế tạo mạch đo nhiệt độ và độ ẩm lò nhiệt hiển thị LCD ” Thông qua đề tài chúng em có điều kiện tốt để học hỏi, tích... 0,489x 0C 2.1.2 .Đo độ ẩm Sử dụng cảm biến DHT11 cảm biến đo nhiệt độ độ ẩm giới hạn nhiệt độ đo từ 0-50 0C không phù hợp để đo nhiệt độ với yêu cầu đề tài nên chỉ sử dụng để đo độ ẩm Lý chọn... hợp kết nối giao tiếp với MCU đơn giản Thông số kỹ thuật: o Do độ ẩm: 20%-95% o Nhiệt độ: 0-50ºC o Sai số độ ẩm ±5% o Sai số nhiệt độ: ±2ºC 2.2 Mạch điều khiển lò nhiệt Mạch điều khiển lò nhiệt