Điện tử đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ.Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với sự chính xác cao, tốc độ nhanh và gọn nhẹ.Và kỹ thuật vi điều khiển là một trong những ngành then chốt của ngành kỹ thuật điện tử mà chúng ta có thể thấy những ứng dụng của nó trong đời sống hằng ngày.Chẳng hạn như: ti vi, máy tính, laptop, điện thoại hay thậm chí là những dây chuyền sản xuất trong các nhà máy, xí nghiệp. Chính vì vây, với mong muốn có thể bắt kịp thời đại, và ứng dụng cho chính gia đình mình và xã hội nên em đã lựa chọn đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG MỞ CỬA TỰ ĐỘNG BẰNG MÃ VÀ BLUETOOTH sử dụng ARDUINO hiển thị thông báo và cả nhiệt độ phòng trên LCD.
I.TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Ngày nay, với ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến, giới thay đổi ngày, ngày văn minh đại hơn.Sự phát triển khoa học kỹ thuật đưa đến với thời đại mới, thời đại công nghiệp hóa đại hóa Điện tử trở thành ngành khoa học đa nhiệm vụ.Sự phát triển kỹ thuật điện tử tạo hàng loạt thiết bị với xác cao, tốc độ nhanh gọn nhẹ.Và kỹ thuật vi điều khiển ngành then chốt ngành kỹ thuật điện tử mà thấy ứng dụng đời sống ngày.Chẳng hạn như: ti vi, máy tính, laptop, điện thoại hay chí dây chuyền sản xuất nhà máy, xí nghiệp Chính vây, với mong muốn bắt kịp thời đại, ứng dụng cho gia đình xã hội nên em lựa chọn đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG MỞ CỬA TỰ ĐỘNG BẰNG MÃ VÀ BLUETOOTH sử dụng ARDUINO hiển thị thông báo nhiệt độ phòng LCD II.THIẾT BỊ PHẦN CỨNG VÀ PHẦN MỀM 2.1 THIẾT BỊ PHẦN CỨNG 1.BOARD ARDUINO UNO R3 a) CẤU TRÚC: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ ARDUINO R3 Một vài thông số Arduino UNO R3 Vi điều khiển ATmega328 họ 8bit Điện áp hoạt động 5V DC (chỉ cấp qua cổng USB) Tần số hoạt động 16 MHz Dòng tiêu thụ khoảng 30mA Điện áp vào khuyên dùng 7-12V DC Điện áp vào giới hạn 6-20V DC Số chân Digital I/O 14 (6 chân hardware PWM) Số chân Analog (độ phân giải 10bit) Dòng tối đa chân I/O 40 mA Dòng tối đa (5V) 500 mA Dòng tối đa (3.3V) 50 mA Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bootloader SRAM KB (ATmega328) EEPROM KB (ATmega328) Arduino UNO sử dụng vi điều khiển họ 8bit AVR ATmega8, ATmega168, ATmega328 Bộ vi điiều khiển xử lí tác vụ đơn giản điều khiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm trạm đo nhiệt độ - độ ẩm hiển thị lên hình LCD,… b) NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG • • • • • GND (Ground): cực âm nguồn điện cấp cho Arduino UNO Khi dùng thiết bị sử dụng nguồn điện riêng biệt chân phải nối với 5V: cấp điện áp 5V đầu Imax = 500mA 3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu Imax = 500mA Vin (Voltage Input): để cấp nguồn cho Arduino UNO, nối cực dương nguồn với chân cực âm nguồn với chân GND IOREF: điện áp tham chiếu vi điều khiển Arduino UNO đo chân này(luôn 5V) Mặc dù không lấy nguồn 5V từ chân để sử dụng chức cấp nguồn RESET: việc nhấn nút Reset board để reset vi điều khiển tương đương với việc chân RESET nối với GND qua điện trở 10KΩ Dùng kết nối với chân reset Shield Một số chân digital có chức đặc biệt sau: • • • • chân Serial: (RX) (TX): dùng để gửi (transmit – TX) nhận (receive – RX) liệu TTL Serial Arduino Uno giao tiếp với thiết bị khác thông qua chân Kết nối bluetooth thường thấy nói nôm na kết nối Serial không dây Nếu không cần giao tiếp Serial, bạn không nên sử dụng chân không cần thiết Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, 11: cho phép xuất xung PWM với độ phân giải 8bit (giá trị từ → 28-1 tương ứng với 0V → 5V) hàm analogWrite() Nói cách đơn giản, điều chỉnh điện áp chân từ mức 0V đến 5V thay cố định mức 0V 5V chân khác Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK) Ngoài chức thông thường, chân dùng để truyền phát liệu giao thức SPI với thiết bị khác LED 13: Arduino UNO có đèn led màu cam (kí hiệu chữ L) Khi bấm nút Reset, thấy đèn nhấp nháy để báo hiệu Nó nối với chân số 13 Khi chân người dùng sử dụng, LED sáng Arduino UNO có chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu 10bit (0 → 210-1) để đọc giá trị điện áp khoảng 0V → 5V Với chân AREF board,chúng ta để đưa vào điện áp tham chiếu sử dụng chân analog Tức cấp điện áp 2.5V vào chân dùng chân analog để đo điện áp khoảng từ 0V → 2.5V với độ phân giải 10bit Đặc biệt, Arduino UNO có chân A4 (SDA) A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI với thiết bị khác 2.MA TRẬN PHÍM a) CẤU TRÚC: _Về ma trận phím dựa ma trânh hàng cột.Sự kiện phím nhấn thả ghi lại cách điều khiển đọc trạng thái hàng cột ma trận phím b) NGUYÊN LÝ QUÉT PHÍM: _Thuật toán quét phím sử dụng tìm hàng tìm cột ( ngược lại ).Khi tìm hàng, hàng đặt làm đầu vào, cột đặt làm đầu mức thấp Sau kiểm tra hàng xem có hàng mức thấp hay không( có phím bấm, gây nối cột với cột hay không?) Sau xác định hàng đặt cột làm đầu vào, hàng vừa tìm làm đầu mức thấp.Việc kiểm tra tiến hành với cột.Sau xác định hàng cột suy phím bấm Ta hiểu đơn giản sau: +) Đầu tiên cho hàng mức cột mức +) Kiểm tra xem hàng nhấn (khi nút nhấn) tức nhận tín hiệu từ cột +) Nếu có hàng nhấn, sau ta lại chuyển giá trị vào hàng nhấn giá trị vào cột.Khí cột lại nhận nhiệm vụ làm tín hiệu vào.Nếu mà cột nhấn( nút nhấn) trường hợp thi cho giá trị tương ứng SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MA TRẬN PHÍM 4X4 3.MÀN HÌNH LCD * Giới thiệu : Ngày nay, thiết bị hiển thị LCD (Liquid Crystal Display) sử dụng nhiều ứng dụng VĐK LCD có nhiều ưu điểm so với dạng hiển thị khác: Nó có khả hiển thị kí tự đa dạng, trực quan (chữ, số kí tự đồ họa), dễ dàng đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau, tốn tài nguyên hệ thống giá thành rẽ … Tổng Quát Về LCD HD44780 1) Hình dáng kích thước: Có nhiều loại LCD với nhiều hình dáng kích thước khác nhau, hình loại LCD thông dụng Hình : Hình dáng loại LCD thông dụng Khi sản xuất LCD, nhà sản xuất tích hợp chíp điều khiển (HD44780) bên lớp vỏ đưa chân giao tiếp cần thiết Các chân đánh số thứ tự đặt tên hình : Hình : Sơ đồ chân LCD * Chức chân : Chân Ký hiệu Mô tả Vss VDD VEE RS R/W E - 14 DB0 DB7 15 - Chân nối đất cho LCD, thiết kế mạch ta nối chân với GND mạch điều khiển Chân cấp nguồn cho LCD, thiết kế mạch ta nối chân với VCC=5V mạch điều khiển Điều chỉnh độ tương phản LCD 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 LCD (ở chế độ “đọc” - read) + Logic “1”: Bus DB0-DB7 nối với ghi liệu DR bên LCD 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 Chân cho phép (Enable) Sau tín hiệu đặt lên bus DB0DB7, lệnh 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 + Ở chế độ đọc: Dữ liệu LCD xuất DB0-DB7 phát cạnh lên (low-to-high transition) chân E LCD giữ bus đến chân E xuống mức thấp Tám đường bus liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU Có chế độ sử dụng đường bus : + 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 Nguồn dương cho đèn 16 - GND cho đèn Bảng : Chức chân LCD * Ghi : Ở chế độ “đọc”, nghĩa MPU đọc thông tin từ LCD thông qua chân DBx Còn chế độ “ghi”, nghĩa MPU xuất thông tin điều khiển cho LCD thông qua chân DBx Nguyên lý hoạt động LCD16X2 LCD16x2 hình hiển thị bao gồm nhiều ma trận nhỏ, hoạt động LCD 16x2 hiển thị kí tự bảng mã ASCII Vi điều khiển gửi tín hiệu khởi tạo cho LCD16X2, sau hiển thị kí tự lên hình hiển thị * Trình tự giao tiếp Text LCD Trình tự giao tiếp với LCD trình bày flowchart hình Hình Trình tự giao tiếp với Text LCD Để sử dụng LCD cần khởi động LCD, sau khởi động LCD sẵn sàng để hiển thị Quá trình khởi động cần thực lần đầu chương trình Trong này, trình khởi động viết chương trình tên int_LCD, khởi động LCD thường bao gồm xác lập cách giao tiếp, kích thước font, số dòng LCD (funcstion set), cho phép hiển thị LCD, sursor…(Display control), chế độ hiển thị tăng/giảm, shift (Entry mode set) Các thủ tục khác xóa LCD, viết ký tự lên LCD, di chuyển trỏ…được sử dụng liên tục trình hiển thị LCD trình bày đoạn chương trình riêng 3) Sơ đồ khối HD44780: Hình : Sơ đồ khối HD44780 4.Động Servo Servo dạng động điện đặc biệt Không giống động thông thường cắm điện vào quay liên tục, servo quay điều khiển (bằng xung PPM) với góc quay nằm khoảng từ 0o - 180o Mỗi loại servo có kích thước, khối lượng cấu tạo khác Có loại nặng 9g (chủ yếu dùng máy bay mô hình), có loại sở hữu momen lực (vài chục Newton/m), có loại khỏe nhông sắc chắn Trong đề tài em sử dụng Tower Pro Micro Servo 9g Thông số kỹ thuật: Điện áp cung cấp: 4.8 ~ 6V Torque: 1.8kg/cm cho 4.8V, 2.2kg/cm cho 6V Dải nhiệt độ hoạt động: - 30 đến 60oC Góc quay: 180o Khối lượng: 13.4g Kích thước: 22 x 12 x 29mm Dây kết nối dài 150mm Hình 4.1: Động servo Mạch bluetooth a)Cấu trúc: Điện hoạt động: 3.3 v – 5v Dải tần số hoạt động: 2.4Ghz Baud định mức : 9600 Pin code :123 Bit liệu :8 Số chân: ( STATE , RXD, TXD, GND , VCC, KEY) Đ Đ Đ LCD: HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ ClearScreen LCD : ENTER YOUR PASS Đ NHẤN B J[...]... lcd.print(" 8 "); delay (10 00); lcd.setCursor(6 ,1) ; lcd.print(" 7 "); delay (10 00); lcd.setCursor(6 ,1) ; lcd.print(" 6 "); delay (10 00); lcd.setCursor(6 ,1) ; lcd.print(" 5 "); delay (10 00); lcd.setCursor(6 ,1) ; lcd.print(" 4 "); delay (10 00); lcd.setCursor(6 ,1) ; lcd.print(" 3 "); delay (10 00); lcd.setCursor(6 ,1) ; lcd.print(" 2 "); delay (10 00); lcd.setCursor(6 ,1) ; lcd.print(" 1 "); delay (10 00); a=0; } } } void... colPins[COLS] = {10 , 11 , 12 , 13 }; Keypad myKeypad = Keypad( makeKeymap(Keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS); LiquidCrystal lcd(4,5,A1,A2 ,2, A3); void setup() { Serial.begin(9600); lcd.begin (16 ,2) ; displayLCD(); myservo.write(0); myservo.attach(3); for(int j=0;j