1.Tên đề tài: Thiết kế và thi công mạch giám sát nước thải trong thành phố.2.Nhiệm vụ đề tài: LCD tại trung tâm giám sát để hiển thị thông tin. Đo mực nước bên trong và ngoài cống để điều khiển hoạt động của máy bơm. Giao tiếp máy tính để đưa dữ liệu từ máy tính vào bộ nhớ. Cảm biến nồng độ.
THỰC TẬP CƠNG NHÂN GVHD:LÊ HỒNG NAM LỜI MỞ ĐẦU Với phát triển khơng ngừng khoa học kỹ thuật, đặc biệt ngành điện tử ứng dụng nhiều cơng nghiệp Trong lĩnh vực điều khiển, từ cơng nghệ chế tạo loại vi mạch lập trình phát triển đem đến kỹ thuật điều khiển đại có nhiều ưu điểm so với việc sử dụng mạch điều khiển lắp ráp linh kiện rời kích thước nhỏ, giá thành rẻ, độ làm việc tin cậy, cơng suất tiêu thụ nhỏ Ngày nay, lĩnh vực điều khiển ứng dụng rộng rãi thiết bị, sản phẩm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt hàng ngày người máy giặt, đồng hồ báo giờ… giúp cho đời sống cuả ngày đại tiện nghi Chúng em chân thành cảm ơn Thầy Lê Hồng Nam tận tình hướng dẫn nhóm q trình làm thực tập , tạo điều kiện cho chúng em thực đề tài tốt Đề tài “Giám sát nước thải thành phố” đa dạng phong phú, có nhiều loại hình khác dựa vào cơng dụng độ phức tạp Do tài liệu tham khảo Tiếng Việt hạn chế, trình độ có hạn kinh nghiệm thực tế non kém, nên đề tài chắn nhiều thiếu sót Vì mong nhận ý kiến đóng góp, giúp đỡ chân thành thầy bạn sinh viên để giúp nhóm làm tốt đề tài sau Trang THỰC TẬP CƠNG NHÂN GVHD:LÊ HỒNG NAM CHƯƠNG I :GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.Tên đề tài: Thiết kế thi cơng mạch giám sát nước thải thành phố 2.Nhiệm vụ đề tài: LCD trung tâm giám sát để hiển thị thơng tin Đo mực nước bên ngồi cống để điều khiển hoạt động máy bơm Giao tiếp máy tính để đưa liệu từ máy tính vào nhớ Cảm biến nồng độ 3.Sơ đồ khối Khối nguồn 5v/2A Khối giao tiếp PC Khối hiển thị LCD Khối vi xử lý trung tâm Khối giao tiếp với trạm Khối đo mực nước Khối cảm biến nồng độ Khối cảnh báo Khối giao tiếp với trạm Khối xử lý trạm Khối điều khiển máy bơm Khối xử lý trạm Khối điều khiển máy bơm Trang Khối đo mực nước Khối cảm biến nồng độ THỰC TẬP CƠNG NHÂN GVHD:LÊ HỒNG NAM 4.Nhiệm vụ khối: 4.1 Khối nguồn: Nhiệm vụ khối: - Gồm khối nguồn nhỏ : nguồn hệ thống trung tâm, nguồn 2trạm - Biến đổi điện áp 220v ac thành điện áp 5vdc/2A, 12vdc - Cung cấp dòng điện cho tồn hệ thống Sơ đồ mạch khối: a Khối nguồn trung tâm: • Ngun lí hoạt động mạch: - Điện áp xoay chiều qua khối chỉnh lưu gồm cầu diode với tụ lọc nguồn tạo - điện áp chiều cung cấp cho IC ổn áp Sau qua IC LM7805, LM7809, LM12 tạo điện áp ổn đình 5V, 9V, 12V Để nâng dòng ra, ta dung BJT B688 để gánh dòng ( dòng tăng, BJT B688 dẫn, gánh dòng qua tải) Trang THỰC TẬP CƠNG NHÂN GVHD:LÊ HỒNG NAM - Khối bảo vệ q áp : Khi áp lớn 5v, điện áp đưa vào opamp :V(+) >V(-) - ( điện áp chuẩn để so sánh) Vout opamp mức kích BJT ( thiết kế hoạt chế độ khóa ) dẫn, nên kích rơ le bảo vệ mạch Khối bảo vệ q dòng :Khi dòng lớn 2A, điện áp visai đưa vào opamp tăng lên, qua mạch khếch đại khếch đại điện áp vi sai đưa vào opamp để so sánh : Điện áp vi sai khếch đại V+ lớn điện áp so sánh V-, Vout so sánh mức kích SCR, nên kích rơ le, bảo vệ mạch b Khối nguồn trạm: 4.2 Khối giao tiếp PC: Nhiệm vụ khối: Giao tiếp với máy tính qua IC PL2303hx Trên máy tính có phần mềm giao tiếp, ta thị thơng số trạng , điều khiển hoạt động trạm Sơ đồ mạch khối: 4.3 Khối xử lý trung tâm Trang THỰC TẬP CƠNG NHÂN GVHD:LÊ HỒNG NAM Nhiệm vụ khơi: Sử dụng vi điều khiển 89S52 thực hiên việc điều khiển xử lý tín hiệu gửi trạm để hiển thị LCD, cảnh báo, giao tiếp với máy tính Sơ đồ mạch khối: Ngun lý làm việc khối: • MT8880: + Ngun lý nhận DTMF: Điện áp ngõ vào ST/GT gọi điện VC Ban đầu, cặp tần số mã tone qua lọc tần số (dial tone filter) Bộ tách tín hiệu thành nhóm Một nhóm tần số thấp, nhóm tần số cao Việc thực nhờ lọc thông dãy bậc Nhóm thứ lọc thông dãy tần số từ 697 Hz đến 941 Hz nhóm thứ hai lọc thông dãy tần số từ 1209 Hz đến 1633 Hz Hai nhóm tín hiệu biến đổi thành xung vuông dò Zero crossing Sau có xung vuông, xung xác đònh tần số kiểm tra chúng có tương ứng với cặp tần số chuẩn DTMF hay không Nhờ thuật toán trung bình phức hợp (complex averaging) Nhờ kỹ thuật mà mạch bảo vệ tone gây từ tín hiệu bên mà tín hiệu làm cho sai lệch tần số nhỏ Khi dò nhận đủ có tone thích hợp ngõ EST lên mức cao EST lên mức cao làm cho VC tăng đến ngưỡng mà lớn VTST tác Trang THỰC TẬP CƠNG NHÂN GVHD:LÊ HỒNG NAM động vào ngõ ST/GT làm cặp tone ghi nhận Lúc điện VC tiếp tục tăng lên Sau thời gian trễ đònh, ngõ IRQ chuyển xuống mức cao Lúc này, cặp tone ghi nhận sẵn sàng truy xuất ngõ ngõ 2 mức tích cực cao bit mã giải mã truy xuất bên Sau thời gian chuyển trạng thái xuống mức thấp, ngõ IRQ chuyển lên mức cao VC giảm xuống, VC < VTST ¬ điều khiển ghi dò cặp tone Như xuất cặp tần số tone đường dây, qua tụ C10 đưa vào ngõ vào IN- ngõ xuất dạng nhò phân bit tương ứng + Ngun lý phát DTMF: Bộ phát DTMF MT 8880 có khả tạo tất 16 cặp tone DTMF chuẩn tối thiểu độ xác cao Tất tần số lấy từ dao động thạch anh 3,579545 MHz mắc Để phát tín hiệu DTMF liệu tương ứng dạng mã nhò phân 4bit đưa đến D0, D1, D2 , D3 IC MT 8880 Dữ liệu viết vào ghi nhận liệu, sau đưa đến phận chia hàng cột lập trình Sau đưa đến biến đổi D/A biến dung Sau qua biến đổi D/A biến dung tone hàng cột trộn lại lọc đề cho tín hiệu DTMF với hài độ xác cao Tín hiệu DTMF đưa chân số IC MT 8880 khuyếch phát đến thuê bao nhận Điều kiện làm việc: - Vdd = 5V - Có thạch anh tạo dao động 3,5795MHz - Các giá trị C2, R3, C4, R4, R7, C5, R8,R9, C6 mắc có giá trị datasheet C2 =100nF R3 =100k C4 =10nF R4 =100k C5 =100nF R7 =10k C6 =100nF R8 =374k\ Đo kiểm tra: -Vdd =4.95V -Đo dao động thạch anh: time/Div =0.2us, chu kỳ 1.4 => f= 1/(0.2u*1.4) = 3.57143MHz -Đo tín hiệu DTMF: ta thu dạng sóng nhấp nhơ thể dạng sóng có hai tần số Trang THỰC TẬP CƠNG NHÂN GVHD:LÊ HỒNG NAM -Đo kiểm tra tụ liên lạc C2: Dùng máy sóng cấp tín hiệu có tần số 600Hz-> tín hiệu khơng thay đổi biên độ , tăng tần số dần đến 2kHz -> tín hiệu có biên độ khơng thay đổi - Kiểm tra tín hiệu giải mã: 4.4 Khối xử lý trạm: Nhiệm vụ khối: Sử dụng vi điều khiển họ 8051 để điều khiển hoạt động mạch Sơ đồ mạch khối: Ngun lý làm việc : Cấp điện áp Vi=7,71V thuộc khoảng (5V-20V), qua IC7805 tạo điện áp Vo=4,92V thuộc khoảng (4,85-5,25) cấp áp cho tồn mạch động IC74HC14 Trang THỰC TẬP CƠNG NHÂN GVHD:LÊ HỒNG NAM cấp nguốn Vcc=4,92V, tụ C nạp thơng qua điện trở R, mạch nạp đến giá trị VUTP, sau tụ xã theo chiều ngược lại xuống mass trở cực âm tụ C, tụ xã đến giá trị VLTP Mạch loại chuyển mạch smitrigger, tức chuyển trạng thái vượt ngưỡng cho phép nên đầu đão, mạch tạo sóng vng với tần số f=545kHz thuộc khoảng (10kHz1280kHz) sau có cạnh xuống xung START ADC0809 hoạt động chuyển đổi từ tín hiệu tương tự sang số ngõ vào lựa chọn Từ ngõ vào tương tự chuyển đổi thành bit tín hiệu số đưa vào PORT0 vi điều khiển AT89S52 Khi vi điều khiển cấp nguồn Vcc=4,92V thuộc khoảng (4V-5,5V) nhờ thạch anh ngồi 12MHz thuộc khoảng (2MHz33MHz) vi điều khiển hoạt động Vi điều khiển giải mã bit số để thực điều khiển hoạt động khối khác Ngun lý làm việc khối • Mạch tạo xung: Điều kiện làm việc : Vcc: 2V-6V Nhiệt độ : -55*C – 125*C Ngun lý làm việc : _ cấp nguồn , mạch nạp từ tụ C1 thơng qua điện trở R1, nạp đến giá trị VUTP tụ xã theo chiều ngược lại xuống mass cực âm tụ IC74HC14 hoạt động chuyển mạch smitrigger chuyển trạng thái vượt ngưỡng cho phép, mạch tạo ngõ có dạng sóng vng Đo kiếm tra : F=5,45kHz Mạch chuyển đổi ADC Trang THỰC TẬP CƠNG NHÂN GVHD:LÊ HỒNG NAM Điều kiện làm việc : Vcc : 4,5V – 6V Nhiệt độ : -40*C – 85*C Clk : 10kHz – 1280kHz Ngun lý làm việc : ADC0809 có ngõ vào tương tự, ngõ bit chọn ngõ vào để thực chuyển đổi sang bit số ALE : để chốt địa START : băt đầu chuyển đổi có canh xuống OE : chốt địa xong tích cực mức Mạch điều khiển : Điều kiện làm việc : Vcc: 4V – 5,5V F : 2MHz – 33MHz Nhiệt độ : -40*C – 85*C Ngun lý làm việc : AT89S52 cần thạch anh tạo dao động có chương trình để hoạt động Trang THỰC TẬP CƠNG NHÂN GVHD:LÊ HỒNG NAM 4.5 Khối đo mực nước+ khối cảm biến nồng độ: Nhiệm vụ khối: • Sử dụng biến trở điện trở thả xuống nước theo mức, nước chạm mức, giá trị áp thay đổi Giá trị thơng qua ADC đưa vào vi điều khiển • Cảm biến nồng độ đưa giá trị áp qua ADC đưa vào vi điều khiển Sơ đồ mạch khối: Ngun lý làm việc: • Nguồn cung cấp đưa vào lm7805 cho nguồn 5V ổn định cung cấp cho tồn mạch • Khi mực nước chưa dâng cao, chưa chạm đến dây trở thả lơ lửng, lúc tín hiệu qua khuếch đại đệm tín hiệu giữ ngun sau khuếch đại đưa qua lọc Trang 10 THỰC TẬP CƠNG NHÂN GVHD:LÊ HỒNG NAM using System.IO; using System.Threading.Tasks; using System.IO.Ports; using Microsoft.Office.Interop.Excel; namespace WindowsFormsApplication1 { public partial class Form2 : Form { byte[] Data = new byte[1]; int[] Temp = new int[10]; int i; int m = 0; public Form2() { InitializeComponent(); } // quet tat ca cong com may tinh private void Form2_Load(object sender, EventArgs e) { string[] ports = SerialPort.GetPortNames(); foreach (string port in ports) { cmbBoxPort.Items.Add(port); } } Trang 54 THỰC TẬP CƠNG NHÂN GVHD:LÊ HỒNG NAM // xu li nut ket noi private void button1_Click(object sender, EventArgs e) { if (cmbBoxPort.Text == "") { MessageBox.Show("Vui lòng chọn cổng com", "Thơng báo", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error); return; } if (port.IsOpen) { port.Close(); button1.Text = "Kết nối"; cmbBoxPort.Enabled = true; labelthoigian.Enabled = false; groupBox2.Enabled = false; groupBox3.Enabled = false; groupBox4.Enabled = false; // groupBox5.Enabled = false; groupBox6.Enabled = false; groupBox8.Enabled = false; toolStripStatusLabel1.ForeColor = Color.Red; toolStripStatusLabel1.Text = " Trạng thái cổng Com : Chưa kết nối"; } else { Trang 55 THỰC TẬP CƠNG NHÂN GVHD:LÊ HỒNG NAM try { if ((set == 0)&&(set2 ==0)) { MessageBox.Show("Vui lòng thiết lập nhiệt độ", "Thơng báo", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error); return; } else { port.PortName = cmbBoxPort.Text; port.Open(); button1.Text = "Ngắt kết nối"; labelthoigian.Enabled = true; labelthoigian.ForeColor = Color.Red; cmbBoxPort.Enabled = false; groupBox2.Enabled = true; groupBox3.Enabled = true; groupBox4.Enabled = true; // groupBox5.Enabled = true; groupBox6.Enabled = true; groupBox8.Enabled = true; groupBox9.Enabled = true; groupBox10.Enabled = true; groupBox11.Enabled = true; toolStripStatusLabel1.ForeColor = Color.Blue; Trang 56 THỰC TẬP CƠNG NHÂN GVHD:LÊ HỒNG NAM toolStripStatusLabel1.Text = "Đang kết nối với :" + port.PortName; MessageBox.Show("Bạn chọn : " + port.PortName + " ? ", " Note :"); } } catch { MessageBox.Show("Khơng thể mở cổng " + port.PortName, "Lỗi", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error); } } } private void Form2_FormClosing(object sender, FormClosingEventArgs e) { if (port.IsOpen) { port.Close(); } } // viet cho button back private void buttonback_Click(object sender, EventArgs e) { DialogResult kq = MessageBox.Show("Bạn thực muốn trở lại ", "Thơng báo", MessageBoxButtons.YesNo, MessageBoxIcon.Question); if (kq == DialogResult.Yes) { port.Close(); Trang 57 THỰC TẬP CƠNG NHÂN GVHD:LÊ HỒNG NAM Form1 frmK = new Form1(); frmK.Show(); this.Hide(); // an form chinh } } public int set, set2; // button set private void buttonSet_Click(object sender, EventArgs e) { if (txtnhietdothietlap.Text != "") { set = int.Parse(txtnhietdothietlap.Text.ToString()); } } private void button3_Click(object sender, EventArgs e) { if (nhietdothietlapmaybom2.Text != "") { set2 = int.Parse(nhietdothietlapmaybom2.Text.ToString()); } } //button clear private void buttonClear_Click(object sender, EventArgs e) { Trang 58 THỰC TẬP CƠNG NHÂN GVHD:LÊ HỒNG NAM set = 0; txtnhietdothietlap.Text = ""; } private void button2_Click(object sender, EventArgs e) { set2 = 0; nhietdothietlapmaybom2.Text = ""; } // chi cho nhap vao so cua texbox nhap nhiet private void txtnhietdothietlap_KeyPress(object sender, KeyPressEventArgs e) { if (!Char.IsDigit(e.KeyChar) && !Char.IsControl(e.KeyChar)) e.Handled = true; } private void nhietdothietlapmaybom2_KeyPress(object sender, KeyPressEventArgs e) { if (!Char.IsDigit(e.KeyChar) && !Char.IsControl(e.KeyChar)) e.Handled = true; } private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e) { labelthoigian.Text = DateTime.Now.ToString("'Date:'dd'/'MM'/'yyyy',''Time:' hh:mm:ss"); } // nhan du lieu Trang 59 THỰC TẬP CƠNG NHÂN GVHD:LÊ HỒNG NAM string[] nongdoarray = new string[4000]; string[] mangThoiGian = new string[4000]; string[] statusmaybomarray = new string[4000]; string[] statuscuacongarray = new string[4000]; string[] nhietdomaybomarrray = new string[4000]; string[] nhietdothietlaparray = new string[4000]; string[] nongdoarray2 = new string[4000]; string[] mangThoiGian2 = new string[4000]; string[] statusmaybomarray2 = new string[4000]; string[] statuscuacongarray2 = new string[4000]; string[] nhietdomaybomarrray2 = new string[4000]; string[] nhietdothietlaparray2 = new string[4000]; private void port_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e) { if (!port.IsOpen) return; port.Read(Data, 0, 1); this.Invoke(new EventHandler(SetText)); } private void SetText(object sender, EventArgs e) { if (Data[0] == 0xFF) i = 0; Trang 60 THỰC TẬP CƠNG NHÂN GVHD:LÊ HỒNG NAM else if (Data[0] == 0x00) { UpdateData(); m++; } else { Temp[i] = (int)Data[0]; i++; } } private void UpdateData() { { mangThoiGian[m] = DateTime.Now.ToString("'Date:'dd'/'MM'/'yyyy',''Time:' hh:mm:ss"); // thong so cua tram nhietdothietlaparray[m] = txtnhietdothietlap.Text; txtnongdo.Text = Temp[0].ToString(); nongdoarray[m] = txtnongdo.Text; txtnhietdohientai.Text = Temp[1].ToString(); nhietdomaybomarrray[m] = txtnhietdohientai.Text; if (Temp[1] > set) { port.Write("0"); } Trang 61 THỰC TẬP CƠNG NHÂN GVHD:LÊ HỒNG NAM if (Temp[2] == 1) { labelmaybom.Text = "ON"; labelmaybom.ForeColor = Color.Green; } else if (Temp[2] == 2) { labelmaybom.Text = "OFF"; labelmaybom.ForeColor = Color.Red; } statusmaybomarray[m] = labelmaybom.Text; if (Temp[3] == 3) { lablecuacong.Text = "ON"; lablecuacong.ForeColor = Color.Green; } else if (Temp[3] == 4) { lablecuacong.Text = "OFF"; lablecuacong.ForeColor = Color.Red; } statuscuacongarray[m] = lablecuacong.Text; // thong so tram nhietdothietlaparray2[m] = nhietdothietlapmaybom2.Text; textBoxnongdotram2.Text = Temp[4].ToString(); nongdoarray2[m] = textBoxnongdotram2.Text; Trang 62 THỰC TẬP CƠNG NHÂN GVHD:LÊ HỒNG NAM nhietdomaybomhientai2.Text = Temp[5].ToString(); nhietdomaybomarrray2[m] = nhietdomaybomhientai2.Text; if (Temp[5] > set2) { port.Write("0"); } if (Temp[6] == 1) { trangthaimaybom2.Text = "ON"; trangthaimaybom2.ForeColor = Color.Green; } else if (Temp[6] == 2) { trangthaimaybom2.Text = "OFF"; trangthaimaybom2.ForeColor = Color.Red; } statusmaybomarray2[m] = trangthaimaybom2.Text; if (Temp[7] == 3) { trangthaicuacong2.Text = "ON"; trangthaicuacong2.ForeColor = Color.Green; } else if (Temp[7] == 4) { trangthaicuacong2.Text = "OFF"; trangthaicuacong2.ForeColor = Color.Red; } Trang 63 THỰC TẬP CƠNG NHÂN GVHD:LÊ HỒNG NAM statuscuacongarray2[m] = trangthaicuacong2.Text; } } // truyen du lieu private void buttonmaybom_Click(object sender, EventArgs e) { port.WriteLine("0"); } private void buttoncua_Click(object sender, EventArgs e) { port.WriteLine("1"); } private void button5_Click(object sender, EventArgs e) { port.Write("2"); } private void button4_Click(object sender, EventArgs e) { port.Write("3"); } Trang 64 THỰC TẬP CƠNG NHÂN GVHD:LÊ HỒNG NAM // xuat file private void buttonxuatfile_Click(object sender, EventArgs e) { DialogResult kq = MessageBox.Show("Bạn muốn xuất liệu", "Thơng báo", MessageBoxButtons.YesNo, MessageBoxIcon.Question); if (kq == DialogResult.Yes) { if (port.IsOpen) { if (m > 0) { MessageBox.Show("Dữ liệu cập nhật sau giây", "Thơng báo"); Microsoft.Office.Interop.Excel.Application xla = new Microsoft.Office.Interop.Excel.Application(); Workbook wb = xla.Workbooks.Add(XlSheetType.xlWorksheet); Worksheet ws = (Worksheet)xla.ActiveSheet; for (int x = 1; x