Đồ án tốt nghiệp cơ điện tử Hệ Thống Tưới Cây Tự Động theo độ ẩm

Đồ án tốt nghiệp điện tử Hệ Thống Tưới Cây Tự Động theo độ ẩm i TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY š&› ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG TƯỚI CÂY TỰ ĐỘNG Sinh viên thực : Hoàng Thiện Phúc Lớp : Cơ điện tử K51 Giáo viên hướng dẫn: TS Lê Lăng Vân HÀ NỘI 05 - 2014 ii LỜI NÓI ĐẦU Trong thời gian thực đề tài với nội dung nghiên cứu,thiết kế chế tạo hệ thống tưới tự động, em cố gắng vận dụng kiến thức học trường, thực tế Cùng với giúp đỡ thầy Lê Lăng Vân hoàn thành yêu cầu đề tài Đó nghiên cứu, thiết kế thực thi chế tạo mạch điều khiển hệ thống tưới tự động đạt độ xác hoạt động tốt Em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Lăng Vân tận tình bảo giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Do kiến thức hạn chế trình thực đồ án em không tránh khỏi sai xót kính mong quý thầy cô hội đồng thi dẫn, bỏ qua giúp đỡ em.Em mong đóng góp thầy cô bạn để nội dung đề tài ngày hoàn thiện Sinh viên thực Hoàng Thiện Phúc iii MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH VẼ v MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết đề tài Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Kết cấu Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI CÂY TỰ ĐỘNG 1.1 Khái niệm hệ thống tự động 1.2.Vai trò tự động hóa trình sản xuất 1.3 Ứng dụng tự động hóa tưới tiêu cho trồng 1.4 Các nghiên cứu nước 1.5.Các nghiên cứu nước 1.6 Các vấn đề cần nghiên cứu bổ sung CHƯƠNG CÁC PHẦN TỬ CỦA MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TƯỚI CÂY THEO ĐỘ ẨM 10 2.1 Vi điều khiển Pic 16F877A 11 2.1.1 Sơ đồ chân sơ đồ nguyên lý PIC16F877A 11 2.1.2 Cấu trúc vi điều khiển PIC16F877A 12 2.1.3 Các timer 16F877A 17 2.2 Cảm biến DHT11 18 2.3 Màn hình LCD dòng 16 kí tự Error! Bookmark not defined 2.4 Rơle đóng ngắt thiết bị 21 2.5 Tụ điện 21 2.6.Điot 22 2.7 Điện trở 22 2.8 Thời gian thực DS1307 22 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI CÂY 25 3.1 Xây dựng toán cho hệ thống 25 3.2 Thiết kế phần 26 3.2.1 Xác định lần tưới nhu cầu nước/lần tưới khả cung cấp nước 26 iv 3.2.2 Phân chia khu tưới 27 3.2.3 Tính toán đường ống 27 3.2.4 Tính toán đường ống nhánh, đường ống thứ cấp 29 3.2.5 Chọn phương pháp tưới 30 3.2.6 Vật liệu sử dụng xây dựng hệ thống tưới 31 3.3.Thiết kế mạch điều khiển 33 3.3.1 Thiết kế phần cứng 33 3.3.2.Mạch in thực tế sau thiết kế (sử dụng phần mềm atium) 33 3.3.3 Thiết kế phần mềm 34 3.3.4 Thuật toán điều khiển 38 3.3.5 Mạch thực tế sau thiết kế chạy thử 40 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 41 4.1 Đánh giá kết 41 4.2 Hạn chế đề tài 41 4.3 Hướng phát triển đề tài 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 PHỤ LỤC 43 v DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.Bộ hẹn van điều khiển Hình Sơ đồ khối mạch 10 Hình 2.Sơ đồ chân PIC 16F877A 11 Hình Sơ đồ nguyên lý 12 Hình 4.Cảm biến DHT11 18 Hình Sơ đồ kết nối với VĐK 19 Hình Sơ đồ nguyên lý kết nối LCD1602 mạch điện 20 Hình Relay 5V sơ đồ chân 21 Hình Điot 22 Hình Sơ đồ chân DS1307 23 Hình Sơ đồ mạch nguyên lý 33 Hình 2.Mạch in sau thiết kế 34 Hình 3 Giao diện phần mềm lập trình 35 Hình PG2C mạch nạp PIC qua cổng COM 36 Hình Giao diện phần mềm nạp pickit2 37 Hình Lưu đồ thuật toán điều khiển 39 Hình Mạch thực tế sau thiết kế chạy thử 40 MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết đề tài Nền nông nghiệp nước ta nông nghiệp lạc hậu chưa có nhiều ứng dụng khoa học kĩ thuật áp dụng vào thực tế Rất nhiều quy trình kĩ thuật trồng trọt, chăm sóc tiến hành cách chủ quan không đảm bảo yêu cầu Có thể nói nông học kĩ thuật trồng trọt, chăm sóc tưới nước khâu quan trọng trồng trọt, để đảm bảo sinh trưởng phát triển bình thường, tưới tưới đủ theo yêu cầu nông học trồng không sinh sâu bệnh, hạn chế thuốc trừ sâu cho sản phẩm an toàn, đạt suất, hiệu cao Ngoài tuyến phố khu vực trung tâm thành phố bắt gặp hình ảnh xe bồn chở nước tưới dọc đường gây ùn tắc, an toàn giao thông Mặt khác nước ta giai đoạn công nghiệp hóa, đại hóa thiết bị máy móc tự động đưa vào phục vụ thay sức lao động người Vì thiết bị tưới nghiên cứu, thiết kế, chế tạo đưa vào thực tiễn ngày áp dụng nhiều Thiết bị tưới đa dạng chủng loại (vòi phun mưa, phun sương, vòi nhỏ giọt bù áp, vòi không bù áp, dây tưới nhỏ giọt ) có thông số khác phục vụ cho loại khác chế tạo từ nhiều nước Israel, Hàn Quốc, Đài Loan, Trung Quốc , thuận tiện cho người sử dụng lựa chọn phù hợp với nhu cầu sử dụng Việc tính toán để lựa chọn thiết bị hệ thống tưới đáp ứng nhu cầu tưới theo nông học trồng phù hợp điều kiện kinh tế, kỹ thuật cho hiệu cao việc cần thiết cho việc phát triển diện rộng hệ thống tưới Hệ thống tưới phun đáp ứng độ ẩm gốc, độ ẩm không khí cho trồng phát triển tốt, hệ thống tiết kiệm nước tạo điều kiện cho trồng hấp thu dinh dưỡng không gây rửa trôi, thoái hóa đất, không gây ô nhiễm môi trường Hệ thống tưới nước tự động kết hợp với bón phân, phun thuốc hóa học Hơn nữa, với việc thiết kế hệ thống tưới tự động giúp cho người tưới cây, tốn chi phí nhân công tưới nước giám sát thời gian tưới Với hệ thống này, việc tưới tự động tùy theo nhiệt độ thời tiết nắng hay mưa, độ ẩm cao hay thấp, mùa năm… Tất điều kiện đưa vào hệ thống tính toán đưa thời gian xác để bơm nước Người lao động không cần phải quan tâm đến việc tưới cây, sinh trưởng phát triển tốt nhờ việc tưới phù hợp xác Lý chọn đề tài Hệ thống tưới tự động (tưới nhỏ giọt, phun sương …) hệ thống thiết bị tưới tốt đáp ứng theo yêu cầu sinh trưởng trồng ứng dụng rộng nước phát triển Hệ thống tưới nước tự động hình thức tưới nước hợp lý, tiết kiệm sức lao động chi phí nhân công Vốn phổ biến từ nhiều nước giới Tuy nhiên Việt Nam vài ba năm trở lại việc vận dụng hệ thống trở thành xu hướng Hệ thống tưới nước tự động trở nên phổ biến với người nông dân nông thôn với trình đại hóa nông nghiệp nông thôn người dân mạnh dạn đưa vào xử dụng chi phí đầu tư cao Mặt khác khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ làm thay đổi sống người, làm cho sống người ngày trở nên tiện nghi đại Kỹ thuật điện tử phát triển người tạo thiết bị máy móc đại thay cho người công việc nặng nhọc đòi hỏi xác cao Kỹ thuật điện tử phát triển nhanh chóng ứng dụng vào nhiều lĩnh vực: công nghiệp, giao thông vận tải, hàng không vũ trụ Các thiết bị điều khiển tự động giữ vai trò quan trọng góp phần lớn cho tiến không ngừng lĩnh vực Ngành nông nghiệp nước ta phụ thuộc nhiều vào khí hậu tự nhiên, với phương pháp sản xuất canh tác truyền thống không mang lại suất cao Khi kinh tế xã hội phát triển nhu cầu người nâng cao, đòi hỏi chất lượng nâng cao Do cần đến thiết bị kỹ thuật tiên tiến có khả đo đạc điều khiển thông số môi trường :nhiệt độ, độ ẩm không khí, chất dinh dưỡng cung cấp phù hợp với giai đoạn phát triển trồng Xuất phát từ vấn đề thực tiễn em nghiên cứu tiến hành thiết kế : “Hệ Thống Tưới Cây Tự Động theo độ ẩm’’ Mục đích nghiên cứu Vận dụng kiến thức học để nghiên cứu thiết kế chế tạo mô hình hệ thống tưới tự động, từ đưa vào ứng dụng thực tiễn Giúp cho việc tưới tiêu trồng nước ta có phương án đạt hiệu cao Kết cấu - Tổng quan đề tài - Giới thiệu linh kiện sử dụng mạch điều khiển - Thiết kế hệ thống tưới tự động - Kết định hướng phát triển Phương pháp nghiên cứu Để thực nội dung đề tài nghiên cứu, em tiến hành phương pháp nghiên cứu sau: • Các kết nghiên cứu kế thừa - Kế thừa công trình nghiên cứu hệ trước sở lý thuyết phần mềm lập trình mô - Kế thừa nghiên cứu có thực tiễn • Định hướng nghiên cứu - Nghiên cứu phần mềm lập trình mô máy tính - Tìm phương pháp lập trình đơn giản, dễ sử dụng, hiệu • Kiểm chứng - Chạy thử mô hình nhiều lần, kiểm tra phát lỗi từ hoàn thiện hệ thống CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI CÂY TỰ ĐỘNG 1.1 Khái niệm hệ thống tự động Hệ thống điều khiển tự động hệ thống bao gồm phần tử tự động nhằm điều khiển trình xảy thiên nhiên, sống mà tham gia trực tiếp người Hệ thống điều khiển tự động: tập hợp thành phần vật lý có mối liên quan tác động qua lại lẫn để huy, tự hiệu chỉnh điều khiển hệ thống khác Hệ thống điều khiển tự động xuất ngày phổ biến - Hệ thống điều hoà không khí - Hệ thống điều chỉnh độ ẩm - Hệ thống tự động báo cháy v.v Trong môi trường sản xuất: - Các máy tự động - Các đường dây sản xuất, lắp ráp tự động - Các máy điều khiển theo chương trình, Máy tính, Robot v.v 1.2.Vai trò tự động hóa trình sản xuất Lịch sử hoàn thiện công cụ, phương tiện sản xuất phát triển sở giới hóa điện khí hóa Khi có đột phá lĩnh vực công nghệ vật liệu điện tử tin học công nghệ tự động có hội phát triển mạnh mẽ, đem lại muôn vàn lợi ích thiết thực cho xã hội Đó mấu chốt suất, chất lượng, giá thành Trong thực tiễn áp dụng tự động hóa vào sản xuất mang lại hiệu không nhỏ cho phép giảm giá thành nâng cao suất lao động, cải thiện điều kiện sản xuất, đáp ứng cường độ cao sản xuất đại, thực chuyên môn hóa hoán đổi sản xuất Từ tăng khả cạnh tranh, đáp ứng yêu cầu sản xuất Trong tương lai gần tự động hóa đóng vai trò vô quan trọng thiếu, không ứng dụng sản xuất mà ứng dụng phục vụ đời sống người Trong sản xuất thay người công việc bắp nặng nhọc, công việc nguy hiểm, độc hại,công việc tinh vi đại đời sống người công nghệ ứng dụng phục vụ nhu cầu sống Nó phương tiện thiếu đời sống 1.3 Ứng dụng tự động hóa tưới tiêu cho trồng Công trường thực vật địa sản xuất nông nghiệp đại hóa Toàn trình điều khiển tự động để giảm bớt sức người, nâng cao sản lượng… Mặc dù tự động hóa ứng dụng từ lâu cho việc tưới tiêu, song phát triển số nước phát triển, nước chậm phát triển nông nghiệp chiếm tỉ lệ lớn việc ứng dụng tự động hóa cho việc tưới chậm Hiện nay, trợ giúp nước nước phát triển đưa dần tự động hóa vào đời sống sản xuất, đặc biệt nước đông nam có Việt Nam Ngày với phát triển mạnh mẽ công nghệ chế tạo thiết bị tự động hóa, kết hợp với thành tựu công nghệ vi điện tử công nghệ thông tin, cho phép tạo nên giải pháp tự động hóa lĩnh vực Có thể nói tự động hóa trở thành xu hướng tất yếu cho lĩnh vực cho quốc gia, vùng lãnh thổ 1.4 Các nghiên cứu nước Ở nước có nhiều nghiên cứu ứng dụng hệ thống tưới tự động: Đầu năm 80, Liên Xô ( cũ ) chế tạo loại máy tự động ứng dụng nông nghiệp Khi làm việc loại máy quan sát độ ẩm thổ nhưỡng, nhiệt độ không khí, sức gió… Nó xác định phương pháp tưới tiến hành tưới cho trồng, nhờ loại máy làm mưa nhân tạo khác Hãng robot Droplet giới thiệu robot tưới tích hợp công nghệ tự động nhất, điện toán đám mây số dịch vụ kết nối khác cho phép Droplet có khả tự động ngắm hướng vòi phun, lượng nước tần suất tưới để tự động tưới nước cho theo lịch trình tự tính toán dựa phân tích liệu đầu vào Droplet vòi phun tự động có khả tự điều chỉnh hướng dòng nước phun từ ống đến thân bán kính 9,14 mét Trước robot tự động vận hành, người dùng cần khai báo tên loại có mặt vườn thông qua điện thoại, máy tính bảng, kết nối không dây với robot Dựa thông tin tên loại cây, Droplet tự tra cứu thông tin mạng nhằm xác định lượng nước tần số tưới cho phù hợp với loại Bên cạnh đó, Droplet tự tra cứu liệu tình hình thời tiết địa điểm làm việc để xác định mưa/nắng nhằm đưa lịch làm việc thích hợp Bộ điều khiển tưới tự động Israel dễ dàng lập trình theo yêu cầu tưới người sử dụng Chỉ cần vài thao tác lập trình, cung cấp cho hệ thống nguồn nước đầu vào dẫn đầu tưới đến vị trí cần tưới hoàn tất việc lắp đặt hệ thống tưới tự động theo công nghệ tưới tiên tiến Có loại điều khiển: Điều khiển theo tưới điều khiển theo chu kỳ • Điều khiển theo tưới: Hệ thống hoạt động theo thời gian đồng hồ yêu cầu • Điều khiển theo chu kì tưới: Hệ thống hoạt động theo vòng lặp thời gian *Bộ điều khiển thời gian van điện từ - Bộ điều khiển tự động: dùng để cài đặt thời gian tưới tự động, hoạt động, thời gian hoạt động, thời gian dừng hay chuyển đổi vị trí tưới Bộ cảm biến mưa tự động ngừng tưới có mưa hay độ ẩm cao - Van điện từ: thiết bị nhận truyền tín hiệu từ điều khiển đến đầu tưới, để đầu tưới hoạt động Hình 1.Bộ hẹn van điều khiển * Hoạt động hệ thống tưới: Hệ thống mặc định tưới, đến hoạt động điều khiển tự động truyền tín hiệu đến van điện từ, van tự động mở cung cấp nước cho đầu phun Thời gian tưới cài đặt sẵn theo ý muốn người sử dụng 1.5.Các nghiên cứu nước Ở nước ta có nhiều nghiên cứu ứng dụng hệ thống tự động vào sống Người dân sáng tạo hệ thống bán tự động giúp tiết kiệm sức lao động, hiệu mang lại cao so với tưới thủ công Tuy nhiên hệ thống nhiều nhược điểm cần khắc phục để mang lại hiệu cao Ở trường đại học chuyên ngành kĩ thuật có nhiều đề tài hệ thống tưới nước tự động sinh viên thực Tuy nhiên nhiều mặt hạn chế cần khắc phục Hệ thống tưới phun tự động đa năng- công trình khoa học giảng viên trường Cao đẳng Công nghiệp (CĐCN) Huế: tiến sĩ Lê Văn Luận thạc sĩ Lê Đình Hiếu Các thiết bị hệ thống tưới phun đa gồm có cảm biến đo nhiệt độ cảm biến đo độ ẩm đất cài đặt nhà màng trồng hoa, hệ điều khiển lập trình PLC-S7- 1200 Khi cảm biến cho thông số độ ẩm đất nhiệt độ không khí nhà màng báo hiệu cần nước, tín hiệu đưa đến hộp điều khiển PLC Tại chức điều khiển tự động để nhận nước đưa tưới tự động tưới phun theo vòi phun lắp đặt, tự ngừng phút, cảm biến báo độ ẩm nhiệt độ đạt yêu cầu Hệ thống tưới phun tự động đa sản phẩm khoa học có ý tưởng hay, tính ứng thiết thực thử nghiệm có hiệu thực tế 1.6 Các vấn đề cần nghiên cứu bổ sung Các nghiên cứu ứng dụng từ lâu Tuy nhiên, giá thành cao nên nhiều người chưa có điều kiện để sử dụng thiết bị Vì vậy, tác giả thực nghiên cứu hệ thống tưới sử dụng cảm biến độ ẩm không khí để định thời gian tưới cho trồng Hệ thống chế tạo đơn giản, chi phí thấp dễ sửa chữa 10 CHƯƠNG CÁC PHẦN TỬ CỦA MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TƯỚI CÂY THEO ĐỘ ẨM Thiết kế mạch điều khiển có chức thực điều khiển đóng ngắt thiết bị điện tự động thông qua cảm biến DHT11 (cảm biến nhiệt độ độ ẩm) Hệ thống thiết kế gồm khối: • Khối thu gồm cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT11 • Khối xử lý trung tâm sử dụng PIC 16F877A • Khối hiển thị sử dụng LCD • Khối điều khiển thiết bị sử dụng Relay 5VDC để đóng/ cắt thiết bị • Khối thời gian thực (hẹn giờ) Sơ đồ khối mạch Hình Sơ đồ khối mạch Khối thu sử dụng cảm biến DHT11 Khối điều khiển thiết bị Khối xử lý trung tâm Khối hiển thị Khối thời gian thực 11 Chức khối: • Khối xử lý trung tâm: Vi điều khiển PIC 16F877A điều khiển toàn hoạt động mạch nhận liệu giải mã tín hiệu nhiệt độ độ ẩm Đưa hiển thị lên LCD sau đưa tín hiệu điều khiển bật /tắt (hẹn bật /tắt) thiết bị điện • Khối hiển thị: Là LCD dòng 16 kí tự để hiển thị nhiệt độ độ ẩm môi trường, thời gian • Khối nguồn nuôi: Là khối cung cấp dòng nuôi cho toàn linh kiện mạch Nó tạo điện áp ổn định thoả mãn số điện áp dòng ( Dùng sạc pin điện thoại 5V ) • Khối bật tắt thiết bị điện: Là khối sử dụng Relay VDC để đóng /ngắt mạch hoạt động thiết bị điện khối nhận tín hiệu từ VĐK PIC 16F877A 2.1 Vi điều khiển Pic 16F877A 2.1.1 Sơ đồ chân sơ đồ nguyên lý PIC16F877A Hình 2.Sơ đồ chân PIC 16F877A 12 Hình Sơ đồ nguyên lý 2.1.2 Cấu trúc vi điều khiển PIC16F877A Sơ đồ chân sơ đồ nguyên lý PIC16F877A trình bày Hình 2.3 với đặc điểm sau : - PIC16F877A có tất 40 chân Chức chân VĐK: • Chân OSC1/CLK1(13): Ngõ vào kết nối với dao động thạch anh ngõ vào nhận xung clock từ bên • Chân OSC2/CLK0(14): Ngõ dao động thạch anh ngõ cấp xung clock • Chân MCLR /Vpp(1) Có chức năng: MCLR : Ngõ vào reset tích cực mức thấp Vpp: Ngõ vào nhận điện áp lập trình lập trình cho pic • Chân RA0/AN0(2), RA1/AN1(3), RA2/AN2 có chức năng: RA0, 1, 2: Ngõ vào xuất/nhập số AN0, 1, 2: Ngõ vào tương tự kênh 0, 1, 13 • Chân RA2/AN2/VREF-/VREF+(4): xuất nhập số/ ngõ vào tương tự kênh thứ 2/ ngõ vào điện áp chuẩn thấp AD/ ngõ vào điện áp chuẩn cao AD • Chân RA3/AN3/VREF+(5): xuất nhập số/ ngõ vào kênh tương tự 3/ ngõ vào điện áp chuẩn(cao) AD • Chân RA4/TOCK1/C1OUT(6): xuất nhập số/ ngõ vào xung clock bên cho TIMER0/ ngõ so sánh • Chân RA5/AN4/ SS /C2OUT(7): xuất nhập số/ ngõ vào tương tự kênh 4/ ngõ vào lựa chọn SPI phụ/ ngõ so sánh • Chân RB0/INT(33): xuất nhập số/ ngõ vào tín hiệu ngắt • Chân RB1(34), RB2(35): xuất nhập số • Chân RB3/PGM(36): xuất nhập số/ cho phép lập trính điện áp thấp ICSP • Chân RB4(37), RB5(38): xuất nhập số • Chân RB6/PGC(39): xuất nhập số/ mạch gỡ rối xung clock lập trình ICSP • Chân RB7/PGD(40): xuất nhập số/ mạch gỡ rối liệu lập trình ICSP • Chân RC0/T1OCO/T1CKI(15): xuất nhập số/ ngõ vào dao động Timer1/ ngõ vào xung clock bên Timer1 • Chân RC1/T1OSI/CCP2(16): xuất nhập số/ ngõ vào dao động Timer1/ ngõ vào capture2, ngõ compare2, ngõ PWM2 • Chân RC2/CCP1(17): xuất nhập số/ ngõ vào Capture1, ngõ Compare1, ngõ PWN1 • Chân RC3/SCK/SCL(18): xuất nhập số/ ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ, ngõ chế độ SPI/ ngõ vào xung clock đồng bộ, ngõ chế độ I2C • Chân RC4/SDI/SDA(23): xuất nhập số/ liệu vào SPI/ xuất nhập I2C • Chân RC5/SDO(24): xuất nhập số/ liệu SPI 14 • Chân RC6/TX/CK(25): xuất nhập số/ truyền bất đồng USART/ xung đồng USART • Chân RC7/RX/DT(26): xuất nhập số/ nhận bất đồng USART • Chân RD0÷ 7/PSP0÷ 7(19÷ 30): xuất nhập số/ liệu port song song • Chân RE0/ RD /AN5(8): xuất nhập số/ điều khiển port song song/ ngõ vào tương tự kênh • Chân RE1/ WR /AN6(9): xuất nhập số/ điều khiển ghi port song song/ ngõ vào tương tự kênh • Chân RE2/ CS /AN7(10): xuất nhập số/ chân chọn lựa điều khiển port song song/ ngõ vào tương tự kênh • Chân VDD(11, 32) VSS(12, 31): chân nguồn Pic - 40 chân chia thành PORT, chân cấp nguồn, chân GND, chân thạch anh chân dùng để RESET vi điều khiển - port PIC16F877A bao gồm : + PORTB : chân + PORTD : chân + PORTC : chân + PORTA : chân + PORT E : chân 15 * Khái quát chức port vi điều khiển PIC16F877A PORTA: PORTA gồm có chân Các chân PortA, 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 thực chức năng: 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 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) 16 PORTB: PORTB có chân Cũng PORTA, chân PORTB thực chức năng: 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 Thanh ghi TRISB tích hợp điện trở kéo lên điều khiển chương trình PORTC: PORTC có chân thực chức input output điều khiển ghi TRISC tương tự hai ghi Ngoài PORTC có chức quan trọng sau: - Ngõ vào xung clock cho Timer1 kiến trúc phần cứng - Bộ PWM thực chức điều xung lập trình tần số, duty cycle: sử dụng điều khiển tốc độ vị trí động v.v… - Tích hợp giao tiếp nối tiếp I2C, SPI, SSP, USART PORTD: PORTD có chân Thanh ghi TRISD điều khiển chức input output PORTD tương tự PORTD cổng xuất liệu chuẩn giao tiếp song song PSP (Parallel Slave Port) 17 PORTE: PORTE có chân Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng TRISE Các chân PORTE có ngõ vào analog Bên cạnh PORTE chân điều khiển chuẩn giao tiếp PSP 2.1.3 Các timer 16F877A Bộ vi điều khiển PIC16F877A có Timer là: Timer0, Timer1, Timer2 * Bộ Timer 0: Là định thời đếm có ưu điểm bật sau: + bit cho timer đếm + Có khả đọc viết + Có thể dùng đồng hồ bên bên + Có thể chọn cạnh xung xung đồng hồ + Có hệ số chia cho xung đầu vào lập trình lại phần mềm + Ngắt tràn * Bộ Timer 1: Bộ Timer1 đếm định thời với ưu điểm sau: + 16 bít cho đếm định thời (gồm hai ghi MR1H:TMR1L) + Có khả đọc viết + Có thể chọn xung đồng hồ bên đồng hồ bên + Có thể ngắt tràn FFFFh 0000h Nó hoạt động chế độ sau: + Là định thời 16 bit + Là đếm có đồng 18 + Là đếm đồng * Bộ Timer 2: Bộ Timer2 có đặc tính sau đây: + bít cho định thời ( ghi TMR2 ) + bít vòng lặp ( ghi PR2 ) + Có khả đọc viết hai ghi nói + Có khả lập trình phần mềm tỷ lệ trước + Có khả lập trình phần mềm tỷ lệ sau Hoạt động Timer2: timer dùng chủ yếu phần điều chế xung CCP, ghi TMR2 có khả đọc viết, xóa việc reset lại thiết bị Đầu vào xung chọn tỷ lệ sau: 1:1, 1:4 1:16 việc chọn tỷ điều khiển bít sau T2CKPS1và bit T2CKPS0 2.2 Cảm biến DHT11 - DHT11 cảm biến nhiệt độ độ ẩm Nó đời sau sử dụng thay cho dòng SHT1x nơi không cần độ xác cao nhiệt độ độ ẩm Hình 4.Cảm biến DHT11 - DHT11 có cấu tạo chân hình Nó sử dụng giao tiếp số theo chuẩn dây 19 Hình Sơ đồ kết nối với VĐK Nguyên lý hoạt động: Để giao tiếp với DHT11 theo chuẩn chân vi xử lý thực theo bước: - Bước 1: gửi tín hiệu Start + MCU thiết lập chân DATA Output, kéo chân DATA xuống khoảng thời gian >18ms Khi DHT11 hiểu MCU muốn đo giá trị nhiệt độ độ ẩm + MCU đưa chân DATA lên 1, sau thiết lập lại chân đầu vào +Sau khoảng 20-40us, DHT11 kéo chân DATA xuống thấp Nếu >40us mà chân DATA không kéo xuống thấp nghĩa không giao tiếp với DHT11 + Chân DATA mức thấp 80us sau DHT11 kéo nên cao 80us Bằng việc giám sát chân DATA, MCU biết có giao tiếp với DHT11 ko Nếu tín hiệu đo DHT11 lên cao, hoàn thiện trình giao tiếp MCU với DHT - Bước 2: đọc giá trị DHT11 + DHT11 trả giá trị nhiệt độ độ ẩm dạng byte 20 + Đọc liệu: Sau giao tiếp với DHT11, DHT11 gửi liên tiếp 40 bit MCU, tương ứng chia thành byte kết Nhiệt độ độ ẩm Sử dụng hình tinh thể lỏng LCD loại dòng, 16 kí tự LCD1602 Màn hình LCD phổ biến thị trường việc lập trình cho đơn giản thêm vào có mặt thẩm mĩ cao Sử dụng nguồn nuôi thấp (từ 2, đến 5V) Có thể hoạt động hai chế độ bit bit Hình Sơ đồ nguyên lý kết nối LCD1602 mạch điện LCD1602 ghép nối với vi điều khiển thông qua PortD (RD0 đến RD7 Không sử dụng RD3) RD0 nối với chân E, RD1 nối với chân RS, RD2 nối với chân R/W chân đọc ghi liệu chân RD4 đến RD7 chân liệu vào Trong đó: - VSS chân nối đất - VEE chân chọn độ tương phản, chân chọn qua biến trở 5K đầu nối VCC, đầu nối mát - Chân VDD nối dương nguồn - Chân chọn ghi RS (Register Select): có hai ghi LCD Tài liệu liên quan ... tra phát lỗi từ hoàn thiện hệ thống CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI CÂY TỰ ĐỘNG 1.1 Khái niệm hệ thống tự động Hệ thống điều khiển tự động hệ thống bao gồm phần tử tự động nhằm điều khiển trình... lắp đặt hệ thống tưới tự động theo công nghệ tưới tiên tiến Có loại điều khiển: Điều khiển theo tưới điều khiển theo chu kỳ • Điều khiển theo tưới: Hệ thống hoạt động theo thời gian đồng hồ yêu... chức điều khiển tự động để nhận nước đưa tưới tự động tưới phun theo vòi phun lắp đặt, tự ngừng phút, cảm biến báo độ ẩm nhiệt độ đạt yêu cầu Hệ thống tưới phun tự động đa sản phẩm khoa học có