Thiết kế và thi công mô hình

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: PHAN DUY ANH A THIẾT KẾ & THI CÔNG MÔ HÌNH Mục đích : Để điều khiển giám sát thiết bị điện I Thiết kế: - Đèn Huỳnh Quang 1&2 : loại đèn nhỏ dài khoảng 35cm Có màu trắng, ánh sáng phát màu trắng Điện áp 220VAC,công suất 9W - Đèn kiểu: loại bóng đèn tròn sợi tóc nhỏ (thường gọi bóng đèn Cà Na) Điện áp 240VAC, công suất 10W - Quạt: loại quạt gần giống quạt máy tính dung nguồn xoay chiều điện áp 220VAC-240VAC, tần số 50-60Hz, 0.1A - Cảm biến: cảm biến nhiệt độ sử dụng loại LM35DZ cố định lên sàn keo silicon, đảm bảo chống nhiễu biến áp,motor quạt thông gió hoạt động - Quạt thông gió: motor loại nhỏ, có cấp độ hoạt động Điện áp 220VAC,công suất 25W - Bình nước nóng lạnh: mô hình Bình nóng lạnh thể bóng đèn loại nhỏ công suất 10W/240VAC - Đèn hành lang: loại đèn màu, dùng điện áp chiều 12VDC,10mA - Mạch điều khiển: gán mô hình nơi nhận lệnh từ máy tính xuất tín hiệu điều khiển thiết bị điện SVTH : Lê Cao Thượng – Trần Thành Nghĩa Trang 71 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: PHAN DUY ANH II.Thi công : Hình mặt mô hình SVTH : Lê Cao Thượng – Trần Thành Nghĩa Trang 72 Đồ Án Tốt Nghiệp SVTH : Lê Cao Thượng – Trần Thành Nghĩa GVHD: PHAN DUY ANH Trang 73 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: PHAN DUY ANH B THIẾT KẾ GIAO DIỆN PHẦN MỀM: I.Giao Diện Các Group điều khiển thiết bị:  Group điều khiển đèn Huỳnh Quang 1: Có nút nhấn cho phép tắt mở thiết bị Ngoài có nhãn trạng thái cho phép ta biết thiết bị trạng thái tắt hay mở  Group Điều Khiển: cho phép tắt mở tất thiết bị điện  Tương tự ta có Group điều khiển khác như: đèn Huỳnh Quang 2, đèn Kiểu, đèn Hành Lang, Bình Nước Nóng Lạnh, Quạt, Thông Gió SVTH : Lê Cao Thượng – Trần Thành Nghĩa Trang 74 Đồ Án Tốt Nghiệp  GVHD: PHAN DUY ANH Group Thông Gió điều khiển thông qua cảm biến nhiệt độ tác động người sử dụng Khi người sử dụng cho phép hoạt động (nút “Mở” nhấn) Quạt Thông Gió hoạt động cấp độ 1, nhiệt độ phòng 35 độ C Quạt Thông Gió chạy cấp độ Hay ngắt hoạt động (nhấn nút “Tắt”) không muốn sử dụng Group Nhiệt Độ: Có nhiệm vụ hiển thị giá trị nhiệt độ với thời gian thực cho phép người điều khiển giám sát nhiệt độ phòng làm việc để có biện pháp xử lí kịp thời hệ thống tự động xảy cố ý muốn Ở Group Nhiệt Độ, hình hiển thị màu xanh báo hiệu nhiệt độ 35 độ C, từ 35 độ trở lên hình hiển thị màu đỏ Group Kết Nối Cổng COM:  Khi chưa kết nối (chưa nhấn nút “Mở COM”) hay nhấn nút “Đóng COM” Group Kết Nối Cổng COM hiển thị:  Khi cổng COM kết nối (đã nhấn nút “Mở COM”) Group Kết Nối Cổng COM hiển thị: SVTH : Lê Cao Thượng – Trần Thành Nghĩa Trang 75 Đồ Án Tốt Nghiệp  GVHD: PHAN DUY ANH Lỗi không kết nối cổng COM: Lỗi xảy cổng COM sử dụng chương trình (hay phần mềm) Chúng ta cần đóng chương trình lại nhấn nút “Mở COM” mở cổng COM sử dụng chương trình Group Hướng Dẫn:  Nút Giúp Đỡ hướng dẫn cách sử dụng chương trình SVTH : Lê Cao Thượng – Trần Thành Nghĩa Trang 76 Đồ Án Tốt Nghiệp  GVHD: PHAN DUY ANH Nút Thông Tin cho biết thông tin chương trình mà sử dụng Ngoài số biểu lỗi sau:  Ở nhãn trạng thái không hiển thị trạng thái thiết bị Lí lỗi quên gắn thiết bị vào modun điều khiển Hay chưa gắn cổng kết nối vào cổng COM máy tính II.GIẢI THUẬT CHƯƠNG TRÌNH  PHƯƠNG THỨC KẾT NỐI : (1) PC gữi đến PIC byte có giá trị “17” để yêu cầu mở cổng COM kết nối với PIC (kiểm tra trạng thái thiết bị ) (2) PIC gửi chuỗi liệu đến PC với chuỗi sau : A, B, C, D, E, F, G Tuỳ vào trạng thái cụ thể mà chuỗi A1 hay A0, B1 hay B0, …G1 hay G0 PC nhận chuỗi hiển thị hình theo chuỗi mà PIC gữi lên SVTH : Lê Cao Thượng – Trần Thành Nghĩa Trang 77 Đồ Án Tốt Nghiệp  GVHD: PHAN DUY ANH PHƯƠNG THỨC TRUYỀN DỮ LIỆU : (1) PC gữi đến PIC byte mã có giá trị “1” Khi PIC nhận mã tìm đến mã tương ứng có sẵn chương trình để xử lí sau PIC thực thi xong lệnh đưa xuống trả lại chuỗi liệu A1 cho PC PC nhận xử lí chuỗi liệu này, cuối xuất hình thông báo cho người sử dụng biết trạng thái thiết bị (2) Tương tự với mã khác truyền nhận liệu mã “1”  PHƯƠNG THỨC TRUYỀN DỮ LIỆU NHIỆT ĐỘ: PIC gửi thông số nhiệt độ liên tục lên PC từ nhấn nút “Mở COM” PIC so sánh giá trị nhiệt độ đo với giá trị nhiệt độ đặt trước, vượt ngưỡng PIC xuất mức cao chân B6 chuyển chế độ hoạt động Quạt Thông Gió lên cấp độ PC xuất hình hiển thị báo cho người sử dụng biết (ở ô Nhiệt Độ hình chuyển từ màu Xanh sang màu Đỏ) SVTH : Lê Cao Thượng – Trần Thành Nghĩa Trang 78 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: PHAN DUY ANH C.THIẾT KẾ MẠCH: I.Khối đo nhiệt độ : LM35DZ IC cảm biến nhiệt độ có độ biến thiên theo nhiệt độ 10 mV / oC  Điện áp nguồn -0.6 V đến 35 V  Tầm đo từ -100 oC  Dòng làm việc 0.4 mA đến mA  Áp -1 V đến +6 V - Bộ ADC 10 Bit Vi điều khiển so sánh điện áp với Vref = V cho tương ứng = 4.88 mV = đơn vị ADC Suy 10mV/ oC =2 đơn vị ADC Vậy nhiệt độ 1024 tăng lên oC ADC cho giá trị tăng lên = đơn vị - Với tầm đo - 100 oC giá trị ADC biến thiên – 200 đơn vị thang đo 0- 1024 ADC 10 bit II.Khối giao tiếp RS232 : Khi ghép cổng COM máy tính với vi điều khiển hay mạch TTL cần phải có mạch chuyển mức TTL sang 232 ngược lại Các vi mạch thường dùng MC1488, MC1489, MAX232, DS275…Loại MAX232 thông dụng cần nguồn 5v, nguồn +10VAC –10VAC mạch giao động 16Khz bên cung cấp SVTH : Lê Cao Thượng – Trần Thành Nghĩa Trang 79 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: PHAN DUY ANH P1 PIC_16F877A U1 MAX232 TxD_PIC TX-PIC 11 26 RxD_PIC RX-PIC 12 16 C1 10uF 10 Nguoàn 5V C2 C3 10uF 10uF T1OUT R1OUT VCC C1+ C2+ R2OUT T2IN C2C1V+ R1IN GND R2IN T2OUT T1IN 14 RX-PC 13 TX-PC 15 Công COM V- 25 C4 1uF III Khối nguồn: III.1 Khối nguồn 32V : 32V Bien Ap +12V D1 D2 D3 D4 J1 -12V 220VAC R10 2.2k F1 D5 FUSE C1 2200u C2 LED 1u 0 Các diode D1, D2, D3, D4 có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp xoay chiều sang chiều Điện áp sau qua cầu diode tính gần theo công thức tính điện áp ngưỡng đặt lên cầu diode: Vout  VIM  2VIM  * 24  32V Các tụ C1,C2 làm nhiệm vụ lọc phẳng điện áp ngõ R10 hạn dòng cho led D5 III.2 Khối nguồn 5-12V : SVTH : Lê Cao Thượng – Trần Thành Nghĩa Trang 80 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: PHAN DUY ANH LM7805 VIN GND IC1 VOUT +5V C3 C7 104 33Ou 32V 0 LM7812 VIN GND IC2 VOUT +12V C5 C8 104 330u 0 Nguồn 32V cung cấp cho IC ổn áp LM7805 LM7812 , tạo nguồn nuôi 5V cho vi điều khiển 12V dùng cho đèn Hành Lang Tụ C3,C5 dùng để bù áp Tụ C7, C8 để khử nhiễu IV Khối thiết bị: L L N 32V N 32V 32V 220VAC 220VAC D3 4007 D2 4007 CAP THIET BI DIEN D3 4007 CAP MOTOR AC PIN_B6 PIN PIN THIET BI DIEN PIN_B0: DEN KIEU PIN_B1: QUAT PIN_B2: DEN HUYNH QUANG PIN_B3: BINH NUOC NONG LANH PIN_B4: DEN HANH LANG PIN_B5: DEN HUYNH QUANG R 330 PIN_B7 R 330 R 330 ISO2 ISO2 ISO2 817 817 817 0 0 Các PIN_B0, B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7 chân vi xử lí ( Port B ) Khi chân Port B có tín hiệu kích Opto hoạt động làm cuộn dây có điện dẫn đến tiếp điểm thường hở đóng lại, đồng thời tiếp điểm thường đóng hở Ứng dụng tính để gắn thiết bị phù hợp tuỳ theo mục đích người sử dụng SVTH : Lê Cao Thượng – Trần Thành Nghĩa Trang 81 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: PHAN DUY ANH V Khối điều khiển: +5V R1 4.7k SW1 RESET PVN1 PIN_2 LM35DZ +5V 15 16 17 18 23 24 25 26 MAX232 TxD_PIC RxD_PIC 11 12 C1 33pF 13 MCLR*/VPP RA0/AN0 RA1/AN1 RA2/AN2/VREF-/CVREF RA3/AN3/VREF+ RA4/T0CKI/C1OUT RA5/AN4/SS*/C2OUT RC0/T1OSO/T1CKI RC1/T1OSI/CCP2 RC2/CCP1 RC3/SCK/SCL RC4/SDI/SDA RC5/SDO RC6/TX/CK RC7/RX/DT RE0/RD*/AN5 RE1/WR*/AN6 RE2/CS*/AN7 12Mhz 14 12 31 RD0/PSP0 RD1/PSP1 RD2/PSP2 RD3/PSP3 RD4/PSP4 RD5/PSP5 RD6/PSP6 RD7/PSP7 OSC1/CLKIN Y1 C2 33pF RB0/INT RB1 RB2 RB3/PGM RB4 RB5 RB6/PGC RB7/PGD 33 34 35 36 37 38 39 40 PIN_B0 PIN_B1 PIN_B2 PIN_B3 PIN_B4 PIN_B5 PIN_B6 PIN_B7 19 20 21 22 27 28 29 30 10 OSC2/CLKOUT VSS VSS VDD VDD 11 32 +5V PIC16F877A - Trong mạch dùng thạch anh 12MHz tạo xung dao động Tuy nhiên xung dao động thạch anh tạo không thực ổn định cách tuyệt đối, cách khắc phục gắn thêm tụ lọc vào thạch anh Theo datasheet PIC16F87xA Microchip cung cấp Trang 145, hình 4.1 hướng dẫn cách gắn tụ C1, C2 vào thạch anh, trang 146, bảng 14-2 hướng dẫn cách chọn giá trị cho tụ  Cách chọn tụ lọc cho thạch anh: SVTH : Lê Cao Thượng – Trần Thành Nghĩa Trang 82 Đồ Án Tốt Nghiệp  GVHD: PHAN DUY ANH Cách gắn tụ Với thạch anh 12 MHz (nằm khoảng 8-20MHz) nên tụ C1 C2 có giá trị 15pF- 33pF Do chất lượng thạch anh thị trường Việt Nam không thực tốt, để tăng ổn định, ta dùng tụ 33 pF - Nguồn cung cấp cho PIC: phải cung cấp đủ nguồn cho PIC hoạt động với chân nguồn VDD (pin 11,32) chân mass VSS (pin 12,31) - Mạch reset cho vi điều khiển sử dụng chế độ reset từ chân MCLR vi điều khiển (chân số 1) Ta biết vi điều khiển reset chân MCLR chuyển từ mức logic xuống mức logic ta sử dụng công tắc khí để thực viêc chuyển đổi đó, ta tác động cho vi điều khiển reset tay Bình thường công tắc hở, chân MCLR vi điều khiển mang mức logic (vì nối với nguồn qua điện trở hạn dòng R1) Điện trở R1 phải có giá trị nhỏ 40K để bảo đảm điện áp cung cấp cho vi điều khiển (ở mạch R1 chọn 4,7k) Khi ấn công tắc, chân MCLR nối với GND nên mang mức logic 0, vi điều khiển reset Sơ đồ khối : SVTH : Lê Cao Thượng – Trần Thành Nghĩa Trang 83 LM35DZ +5V C2 33pF C1 33pF 0 10uF C3 Y1 +5V VSS VSS R2OUT T2IN C2C1V+ R1OUT VCC C1+ C2+ 1uF C4 T2OUT GND R2IN R1IN T1OUT MAX232 T1IN U1 RD0/PSP0 RD1/PSP1 RD2/PSP2 RD3/PSP3 RD4/PSP4 RD5/PSP5 RD6/PSP6 RD7/PSP7 RB0/INT RB1 RB2 RB3/PGM RB4 RB5 RB6/PGC RB7/PGD TX-PC 13 15 RX-PC 14 VDD VDD RE0/RD*/AN5 RE1/WR*/AN6 RE2/CS*/AN7 PIC16F877A OSC2/CLKOUT OSC1/CLKIN RC0/T1OSO/T1CKI RC1/T1OSI/CCP2 RC2/CCP1 RC3/SCK/SCL RC4/SDI/SDA RC5/SDO RC6/TX/CK RC7/RX/DT RA0/AN0 RA1/AN1 RA2/AN2/VREF-/CVREF RA3/AN3/VREF+ RA4/T0CKI/C1OUT RA5/AN4/SS*/C2OUT MCLR*/VPP PVN1 TX-PIC 11 12 31 14 13 15 16 17 18 23 24 25 26 R1 4.7k RX-PIC 12 16 C2 C1 10uF 10uF 10 12Mhz RESET SW1 +5V V- 11 32 10 19 20 21 22 27 28 29 30 33 34 35 36 37 38 39 40 P1 Công COM +5V PIN THIET BI DIEN 2 220VAC J1 FUSE F1 Bien Ap -12V +12V D3 D1 PIN THIET BI DIEN PIN_B0: DEN KIEU PIN_B1: QUAT PIN_B2: DEN HUYNH QUANG PIN_B3: BINH NUOC NONG LANH PIN_B4: DEN HANH LANG PIN_B5: DEN HUYNH QUANG PIN_B0 PIN_B1 PIN_B2 PIN_B3 PIN_B4 PIN_B5 PIN_B6 PIN_B7 220VAC L D4 817 0 1u C2 PIN_B6 LED D5 R10 2.2k CAP CAP 220VAC MOTOR AC D2 4007 C1 32V ISO2 2200u 32V D2 R 330 N L 1 VIN IC2 VIN IC1 R 330 VOUT LM7812 VOUT 330u C5 33Ou C3 C7 104 C8 104 +12V +5V 0 817 817 R 330 32V ISO2 D3 4007 N ISO2 PIN_B7 LM7805 32V GND GND SVTH : Lê Cao Thượng – Trần Thành Nghĩa D3 4007 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: PHAN DUY ANH Sơ đồ nguyên lý : Trang 84 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: PHAN DUY ANH Sơ đồ mạch in : SVTH : Lê Cao Thượng – Trần Thành Nghĩa Trang 85 Sai Mã 17 : kết nối Đúng Chờ nhận lệnh kết nối từ PC đưa xuống Bắt đầu SVTH : Lê Cao Thượng – Trần Thành Nghĩa Tắt thiết bị 2: B0 _( Đèn kiểu) 4: B1 _(Quạt) 6: B2 _( Hq 1) 8: B3 _(Nóng lạnh) 10: B4 _( H.Lang) 12: B5 _(Hq2) 16: B7 _( Thông gió) Sai Mã lẽ : 1, 3, 5, 7, 9, 11, 15 Chờ nhận lệnh Hiển thị trạng thái thiết bị Cập nhật nhiệt độ Bật thiết bị 1: B0 _( Đèn kiểu) 3: B1 _(Quạt) Đúng 5: B2 _( Hq 1) 7: B3 _(Nóng lạnh) 9: B4 _( H.Lang) 11: B5 _(Hq2) 15: B7 _( Thông gió) Sai Giá trị nhiệt độ >35 Đúng Bật quạt thông gió chạy cấp độ PIN-B6(mã 14) Bật quạt thông gió chạy cấp độ PIN-B6(mã 13) Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: PHAN DUY ANH LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH : ` Trang 86 ... B THI T KẾ GIAO DIỆN PHẦN MỀM: I.Giao Diện Các Group điều khiển thi t bị:  Group điều khiển đèn Huỳnh Quang 1: Có nút nhấn cho phép tắt mở thi t bị Ngoài có nhãn trạng thái cho phép ta biết thi t. .. không hiển thị trạng thái thi t bị Lí lỗi quên gắn thi t bị vào modun điều khiển Hay chưa gắn cổng kết nối vào cổng COM máy tính II.GIẢI THUẬT CHƯƠNG TRÌNH  PHƯƠNG THỨC KẾT NỐI : (1) PC gữi đến... Độ, hình hiển thị màu xanh báo hiệu nhiệt độ 35 độ C, từ 35 độ trở lên hình hiển thị màu đỏ Group Kết Nối Cổng COM:  Khi chưa kết nối (chưa nhấn nút “Mở COM”) hay nhấn nút “Đóng COM” Group Kết