Đồ án tốt nghiệp điều khiển thiết bị điện qua mạng lan CHUONG 3

ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG LAN GVHD: HUỲNH NGUYỄN ĐĂNG KHOA- Khối cảm biến :sử dụng cảm biến LM35 để đo nhiệt độ môi trường.. - Khối công suất : thực hiện các yêu cầu điều khiển như bậ

Trang 1

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 3.1 Sơ đồ khối của hệ thống:

Hình 3.1: Xây dựng sơ đồ tổng quát của hệ thống

SWITCH

KHỐI GIAO TIẾP MẠNG (ENC 28J60)

WEB

KHỐI VI XỬ LÝ (PIC 18F4680)

KHỐI HIỂN THỊ LCD

KHỐI CÔNG SUẤT (CÁC THIẾT

Trang 2

ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG LAN GVHD: HUỲNH NGUYỄN ĐĂNG KHOA

- Khối cảm biến :sử dụng cảm biến LM35 để đo nhiệt độ môi trường

- Khối ENC28J60 :là khối giao tiếp mạng

- Khối nguồn : dùng để cấp nguồn cho Pic ,ENC va khối công suất

- Khối công suất : thực hiện các yêu cầu điều khiển như bật tắt đèn ,quạt, còi vàcác thiết bị khác cho việc ứng dụng cao hơn

- Web :được ứng dụng cho việc điều khiển

Với sự liên kết trên ta sẽ bước đầu hình dung ra cách thức hoạt động của các thànhphần điều khiển và ứng dụng

3.2 Thi công phần cứng:

3.2.1 Mạch nguồn:

Sơ đồ mạch :

- Do mạch cung cấp không đòi hỏi về công suất quá cao nên ta chọn nguồn được

lấy từ adaptor với ngõ vào input là 220V/240V, 50/60Hz và output là 12V 1000mAsau đó điều chỉnh thành nguồn 5V và 3.3V như mong muốn

- Nguồn 5V được sử dụng để cung cấp cho hầu hết các linh kiện của mạch điện:

Là nguồn nuôi cho bộ vi xử lý, mạch công suất

Nguồn 3.3V dùng để cấp nguồn cho khối giao tiếp với mạng

Trang 3

Thiết kế:

Ta chọn IC 7805 với các thông số tương đối phù hợp:

- Để phục vụ cho khối công suất ta chọn IC ASM1117 với những tính chất như7805:

- Dòng ra khoảng 10mA

- Điện áp ngõ vào của LM7805 và AMS1117 tối thiểu phải cao hơn điện áp ngõ

ra 2V để mạch hoạt động tốt Trong đó C1, C2 dùng để lọc (nguồn DC chưa ổnđịnh) để ổn định điện áp ngõ vào, C3 dùng để lọc nhiễu, C4 làm cho áp được phẳnghơn

3.2.2 Khối xử lý trung tâm:

P I C 1 8 F 4 6 8 0

1 4

3 5 4

2

2 6 3

1 9

3 4

8 9

Trang 4

- Khối xử lý sử dụng Pic để điều khiển Pic 18F4680 có nhiệm vụ nhận dữ liệu từkhối Ethenet sau đó xử lý dữ liệu ,truyền đến cơ cấu chấp hành thực hiện

- Chân 1 của Pic nối đến mạch Reset

Khi tín hiệu này được đưa lên mức cao tối thiểu hai chu kì máy thì các thanh ghitrong PIC 18F4680 được tải các giá trị để khởi động hệ thống Chân Reset đượcthiết kế Reset bằng tay qua một nút nhấn

3.2.3 Khối công suất:

- Chọn Relay 1 ,Relay 2 , Relay 3, Relay 4 là Relay 5V, dòng đóng ngắt Relaykhoảng 100mA~150mA

- Dòng ra chân Pic khoảng 5mA – 25mA, điện trở R7, R8,R9 và R10 dùng đểhạn dòng vào cực B của Q1, Q2 và Q3,Q4 Chọn Q1, Q2 và Q3 ,Q4 là transistor

thiểu 5mA để tính toán

Trang 5

R E L A Y 2

R E L A Y 5 V

5 2 1

Trang 6

Hình 3.5: Hình thực tế của khối công suất

3.2.4 Khối hiển thị LCD:

3 2

Trang 7

Chân 4,5,6 được nối với E2,E1,E0 của vi điều khiển Pic.

Chân 1,16 được nối với mass, chân 2,15 được nối với nguồn

3.2.5 Khối giao tiếp mạng :

1 0

2 6 3

Trang 8

Hình 3.8 : Hình thực tế của khối nguồn,khối giao tiếp mạng, khối điều khiển

Trang 9

3.3 Lưu đồ thuật toán và giao diện điều khiển:

3.3.1 Mô hình của hệ thống:

- Trong mô hình, bộ điều khiển được đặt trong một mạng LAN (và coi nhưmột phần tử trong mạng) trong mạng gồm 1 SWITCH, 1 DHCP Server và bao gồmnhiều máy trạm (các máy PC) có cài chương trình duyệt WEB, các phần mềmduyệt web phổ biến là IE (Internet Explorer), FireFox,

- Bộ điều khiển này đóng vai trò như một Mini Web Server, tất cả các máy trongmạng có yêu cầu Web đến địa chỉ IP của bộ điều khiển đều được trả về dưới dạng 1trang WEB Như vậy, tất cả các máy trong mạng, dù bất kỳ ở đâu cũng đều nhậnđược thông tin và điều khiển được nhờ một trình duyệt web sẵn có

Hình 3.9: Mô hình hệ thống điều khiển thông qua mạng LAN

Trang 10

Hình 3.10: Sản phẩm hoàn thành

Trang 11

3.3.2 Giao diện điều khiển:

Hình 3.11: Giao diện đăng nhập

Hình 3.12: Giao diện điều khiển chính

Trang 12

3.3.3 Lưu đồ giải thuật:

IP TỰ ĐỘNG

YÊU CẦU IP

TỪ DHCP

KHỞI TẠO WED,ĐỌC ADC

TRUYỀN NHIỆT ĐỘ,TRẠNG THÁI THIẾT BỊ LÊN WEB

YÊU CẦU NGƯỜI DÙNG

BẬT TẮT THIẾT BỊ

HIỂN THỊ CẢNH BÁO BẬT THIẾT BỊ

LM 35

SO SÁNH NHIỆT ĐỘ ĐỌC VỀ VỚI NHIỆT

BỊ

Trang 13

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Sau 1 thời gian tìm hiểu và thực hiện với sự hướng dẫn của cô Lê Thị Kiều Nga.

Đề tài: “ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN QUA MẠNG

LAN” đã hoàn thành đúng thời gian quy định Đề tài đã thỏa mãn được các yêu cầu

đạt ra như sau :

- Điều khiển tắt ,mở và giám sát các thiết bị như: Đèn, Quạt …

- Giám sát nhiệt độ, đọc nhiệt độ và hiển thị lên Web máy tính và LCD

Mặc dù đã đạt được những kết quả nhất định, tuy nhiên do kiến thức có hạn và thờigian tìm hiểu ngắn nên không tránh khỏi những thiếu xót, mong được sự góp ý củathầy cô và các bạn để đề tài ngày càng hoàn thiện và đạt được nhiều thành công hơnnữa

Hạn chế của đề tài:

- Việc sử dụng và làm chủ chưa được hoàn toàn.

- Ứng dụng của đồ án mới dừng lại ở mức đơn giản về thiết kế do điều kiện thờigian và cơ sở vật chất còn hạn chế

Hướng phát triển đề tài :

- Mở rộng quy mô điều khiển để có thể điều khiển được nhiều thiết bị hơn nữa

- Cải tiến cách điều khiển : từ việc điều khiển tắt/mở thiết bị đến việc điều khiểnthiết bị làm việc với nhiều mức độ công suất khác nhau

- Việc tiếp tục phát triển đồ án với những ứng dụng lớn hơn là rất cần thiết nhưứng dụng vào phòng điều khiển giám sát tốc độ động cơ, Camera của phòng điềukhiển…

Một lần nữa nhóm xin chân thành cảm ơn nhà trường, quý thầy cô và các bạn đã tạo điều kiện và giúp đỡ cho nhóm hoàn thành đề tài này đúng thời gian quy định

Trang 14

PHỤ LỤC 1

- Chương trình điều khiển được viết bởi phần mềm CCS

- Một số thư viện ,hàm phục vụ cho việc lập trình được lấy từ trang Wed chính thứccủa hãng Microchip Để xem bộ thư viện xin hãy tham khảo bản soft copy trên đĩa

#define STACK_USE_PICDEM_LCD TRUE

#define STACK_USE_DHCP TRUE

#define STACK_USE_ARP TRUE

#define STACK_USE_UDP TRUE

#define STACK_USE_ANNOUNCE TRUE

#define STACK_USE_MCPENC TRUE

#define STACK_USE_ICMP TRUE

#define STACK_USE_TCP TRUE

#define STACK_USE_HTTP TRUE

#include "tcpip/stacktsk.c"

#include "ccshelper.c"

Trang 15

#include "ccshelperui.c"

const char HTML_INDEX_PAGE[]=

"<html><title>DO AN TOT NGHIEP</title>

<head>

function varify(){

var youracct = \"admin\"; //define your username here

var yourpw = \"123\"; //define your password here

Trang 16

</body></center>

</html>";

const char HTML_MAIN_PAGE[]=

"<html><title>ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP</title>

function showtime ()

{

var now = new Date();

var hours = now.getHours();

var minutes = now.getMinutes();

var timeValue = hours;

timeValue += ((minutes < 10) ? \":0\" : \":\") + minutes

Trang 17

</b></font><font color=\"#FFFFFF\"><b><img src=\"file:///c:/main.gif\" alt=\"x\"width=\"762\" height=\"94\"></b></font></p>

<tr><th align=left><font color=\"#009900\">Trạng thái Role

%5></td><td>ON</td>

<tr><th align=left><font color=\"#0000FF\">Trạng thái Role

%7></td><td>ON</td>

<input type=\"hidden\" name=\"msgStack\" value=\"LCD/LEDs changed!\"

><input type=\"submit\" value=\"Apply\"></form></td>

Trang 18

<b> <a href=\"/about2\"><font color=\"#800000\">Thông</font><fontcolor=\"#800000\"> tin đồ án</font></a></b></td>

const char HTML_ABOUT_PAGE[]=

"<html><title>DO AN TOT NGHIEP</title>

<br/>

</br>

<p><a href=\"/main\">Chương trình điềukhiển</a></p>

<p><a href=\"/about2\">Thông tin đồ án</a></p>

static char index[]="/";

static char about[]="/main";

static char about2[]="/about2";

if (stricmp(file_str,index)==0)

file_loc=label_address(HTML_INDEX_PAGE);

else if (stricmp(file_str,about)==0)

Trang 20

Trang 22

{

static char led1_key[]="led1";

static char led2_key[]="led2";

static char lcd_key[]="lcd";

static char msgStack_key[]="msgStack";

Trang 24

Trang 25

PHỤ LỤC 2

CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP 1

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2

Hình 2.1: Sơ đồ khối của họ PIC 18Fxxx 2

Hình 2.2 : Sơ đồ chân PIC 3

Hình 2.3 : Sơ đồ chân PIC 4

Hình 2.4: Sơ đồ khối của PIC 18F4680 5

Hình 2.5: Sơ đồ tạo dao động 6

Hình 2.6: Lựa chọn tụ theo thach anh dao động 6

Hình 2.7: Chế độ dao động RC 6

Hình 2.8: Sơ đồ chế độ Reset của PIC 18f4680 8

Hình 2.9: Sơ đồ logic của tất cả các ngắt trong vi điều khiển Pic 18F4680 10

Hình 2.10: Bộ nhớ chương trình của PIC 18F4680 11

Hình 2.11: Bộ nhớ dữ liệu Pic 18F4680 12

Hình 2.12: Chức năng của các chân Port A 16

Hình 2.13: Chức năng của các chân Port B 17

Hình 2.14: Chức năng của các chân Port C 18

Hình 2.15: Chức năng của các chân Port D 19

Hình 2.16: Chức năng của các chân Port E 20

Hình 2.17: Sơ đồ khối của bộ chuyển đổi ADC 21

Hình 2.18: Cảm biến nhiệt độ LM35 22

Hình 2.19: ENC28J60 23

Hình 2.20 : Giao diện cơ bản ENC28J60 23

Hình 2.21: Các vùng nhớ của ENC28J600 24

Hình 2.22: Vùng đệm truyền nhận của ENC28J60 25

Hình 2.23: Giao diện cơ bản của giao tiếp SPI 28

Hình 2.24: Sơ đồ nguyên lý của khối SPI tích hợp trong Vi Điều Khiển PIC 30

Hình 2.25: Thứ tự chân của IC họ 78xx 31

Hình 2.26: Hình dáng loại LCD thông dụng 31

Hình 2.27: Tên chân và chức năng LCD 32

Trang 26

Hình 2.28: Thứ tự sắp xếp các chân LCD 33

Hình 2.29: Kiến trúc giao thức TCP/IP 37

Hình 2.30: Gói dữ liệu trong lớp liên kết dữ liệu 40

Hình 2.31: Tổ chức địa chỉ IP 41

Hình 2.32: Giới thiệu một số HTML Tags và các thuộc tính của chúng 45

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 46

Hình 3.1: Xây dựng sơ đồ tổng quát của hệ thống 46

Hình 3.2: Sơ đồ mạch nguồn ổn áp 5V và 3.3 V 48

Hình 3.3: Khối xử lý pic 18F4680 49

Hình 3.4: Khối công suất 51

Hình 3.5: Hình thực tế của khối công suất 52

Hình 3.6: Khối hiển thị LCD 52

Hình 3.7: Khối giao tiếp mạng 53

Hình 3.8 : Hình thực tế của khối nguồn khối giao tiếp mạng và khối điều khiển 54

Hình 3.9: Mô hình hệ thống điều khiển thông qua mạng LAN 55

Hình 3.10: Sản phẩm hoàn thành 56

Hình 3.11: Giao diện đăng nhập 57

Hình 3.12: Giao diện điều khiển chính 57

Hình 3.13: Lưu đồ giải thuật 58

Trang 27

TÀI LIỆU THAM KHẢO[1] Nguyễn Quốc Cường, Hoàng Đức Hải : Internetworking với TCP/IP

[2] Khuất Thùy Phương : Lập trình ứng dụng Wed ,NXB Đại Học Quốc Gia

[3] Nguyễn Trường Sinh : Thiết kế Wed với Java Script, NXB Lao Động

[4] PIC18F4680, ENC28J60, LM35 datasheet

[5] Số hóa bởi trung tâm học liệu –Đại Học Thái Nguyên

Định dạng
Số trang	27
Dung lượng	1,54 MB