Thông tin tài liệu
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ LÒ SẤY TỰ ĐỘNG Sinh viên thực Nguyễn Thanh Hiền Đào Vĩnh Thuận Phạm Minh Tiến 1091025 1091071 1090978 Cần Thơ, 25/11/2011 Cán hướng dẫn Ths Trần Hữu Danh NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN - MỤC LỤC 1.GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI .4 1.1 Yêu cầu, ý tưởng giới hạn đề tài 1.2 Mục đích đề tài 2.GIẢI QUYẾT ĐỀ TÀI 2.1 Vi điều khiển MSP430G2553 Hình: sơ đồ chân MSP430G2553 Hình: Cấu trúc bên MSP430G2553 2.2 Bộ ADC MSP430G2553 2.4 Cảm biến độ ẩm giả lập: 12 Hình: Cấu trúc bên ghi dịch 74LS95 13 2.6 Thiết kế phần cứng 13 1.GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Yêu cầu, ý tưởng giới hạn đề tài Yêu cầu đặt đề tài thiết kế mơ hình lò sấy tự động dựa vào cảm biến nhiệt độ độ ẩm từ nông sản đem sấy, mơ hình thiết kế chủ yếu dung để sấy lúa Do độ ẩm đạt tiêu chuẩn lúa thấp 13% Khi độ ẩm lúa cao 13% động kích hoạt, lúc đèn đốt nóng quạt đối lưu bật lên Khi nhiệt độ q trình đốt nóng q lớn đèn tạm thời bị tắt quạt hoạt động với tốc độ cao Khi độ ẩm nhỏ 13% hệ thống tắt Sản phẩm sấy đạt yêu cầu Giới hạn đề tài: - Hệ thống mang tính chất mơ hình - Khơng hiển thị số lẻ nhiệt độ độ ẩm - Cảm biến độ ẩm giả lập khó khăn tìm kiếm linh kiện giá thành đắt 1.2 Mục đích đề tài Một số mục tiêu cần đạt thực đề tài: - Hiểu cấu tạo vi điều khiển MSP430G2553 - Bộ biến đổi ADC MSP430G2553 - Tìm hiểu loại cảm biến: nhiệt độ, độ ẩm - Cách lập trình ngơn ngữ C sử dụng phần mềm IAR để lập trình cho vi điều khiển MSP430G2553 2.GIẢI QUYẾT ĐỀ TÀI 2.1 Vi điều khiển MSP430G2553 MSP430G2553 vi điều khiển Texas Instruments sản xuất có kiến trúc kiểu RISC 16 bit, có số đặc điểm sau: – Có chế độ hoạt động – Nguồn sử dụng: 1.8 V đến 3.6 V – Tần số dao động lên đến 16Mhz – Chế độ chờ: 0.5 µA – Siêu tiết kiệm điện – Tích hợp dao động nội từ 0.8MHz đến 1.1MHz – Bộ ADC 10 bit – Có 20 chân kiểu PDIP – Có 16 ghi đa dụng – Các thơng tin khác tham khảo wedside www.ti.com Hình: sơ đồ chân MSP430G2553 Hình: Cấu trúc bên MSP430G2553 2.2 Bộ ADC MSP430G2553 Đặc điểm chính: - Có kênh ngõ vào đơn - Có thể thay đổi điện tham chiếu, tính chống nhiễu cho ADC - Chế độ hoạt động tự hay chuyển đổi kênh đơn tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng - Chế độ ngắt hồn tất chuyển đổi ADC… Đề tài sử dụng chuyển đổi kênh đơn Đối với trình chuyển đổi nguồn đơn: Với: Vin: điện tương tự ngõ vào Vfs: điện tham chiếu Thông thường biến đổi ADC cần nguồn xung 800Khz để hoạt động tới độ phân giải tối đa Sơ lược số ghi: 2.2.1 ADC10CTL0, ADC10 control register - Lựa chọn tham chiếu: SREFx - Thời gian giữ lấy mẫu: ADC10SHTx - Tốc độ lấy mẫu: ADC10SR - Ngã qui chiếu: REFOUT - Điều khiển tham chiếu: REFON 2.2.2 - Điều khiển ADC10 : ADC10ON - Cho phép biến đổi A-D : ENC - Cho phép ngắt ADC10: ADC10IE ADC10CTL1, ADC10 control register - Lựa chọn kênh ngã vào: INCHx 0000 A0 0001 A1 0010 A2 0011 A3 0100 A4 0101 A5 0110 A6 0111 A7 1000 VeERF+ 1001 VERF-/VeERF1010 Cảm biến nhiệt độ Chip 1011 ( Vcc - Vss)/2 1100 ( Vcc - Vss)/2, A12 MSP430x22xx 1101 ( Vcc - Vss)/2, A13 MSP430x22xx 1110 ( Vcc - Vss)/2 , A14 MSP430x22xx - Bộ chia : ADC10DIVx - Lựa chọn nguồn xung Clock ADC10: ADC10SSELx - Lựa chọn chế độ biến đổi A-D: CONSEQx 2.2.3 ADC10AE0, Analog enable control register ADC10AE0x: Không cho phép tín hiệu vào tương tự Cho phép tín hiệu vào tương tự 2.2.4 ADC10MEM Thanh ghi lưu trử kết biến đổi A-D định dạng nhị phân Bit 10 đến 15 2.3 Cảm biến nhiệt độ DS18B20 Hình 1.2: Chống nhiễu cho chân AVCC Các đặc điểm kỹ thuật cảm biến DS1820 kể cách tóm tắt sau: • • Sử dụng giao diện dây nên cần có chân để truyền thơng Độ phân giải đo nhiệt độ bit Dải đo nhiệt độ -55oC đến 125oC, bậc 0,5oC, đạt độ xác đến 0,1oC việc hiệu chỉnh qua phần mềm • Rất thích hợp với ứng dụng đo lường đa điểm nhiều đầu đo nối bus, bus gọi bus dây (1-wire bus) trình bày chi tiết số tạp chí tới • Khơng cần thêm linh kiện bên ngồi • Điện áp nguồn ni thay đổi khoảng rộng, từ 3,0 V đến 5,5 V chiều cấp thơng qua đường dẫn liệu • Dòng tiêu thụ chế độ nghỉ cực nhỏ • Thời gian lấy mẫu biến đổi thành số tương đối nhanh, khơng q 200 ms • Mỗi cảm biến có mã định danh 64 bit chứa nhớ ROM chip (on chip), giá trị nhị phân khắc tia laze Để truy cập lên cảm biến dây DS1820 ta phải sử dụng hai nhóm lệnh: lệnh ROM lệnh chức (function commands) nhớ, lệnh mô tả ngắn gọn sau: Lệnh ROM - READ ROM (33h) Cho phép đọc byte mã khắc laser ROM, bao gồm: bit mã định tên linh kiện (10h), 48 bit số xuất xưởng, bit kiểm tra CRC Lệnh dùng bus có cảm biến DS1820, không xảy xung đột bus tất thiết bị tớ đáp ứng - MATCH ROM (55h) Lệnh gửi với 64 bit ROM tiếp theo, cho phép điều khiển bus chọn cảm biến DS1820 cụ thể bus có nhiều cảm biến DS1820 nối vào Chỉ có DS1820 có 64 bit ROM trung khớp với chuỗi 64 bit vừa gửi tới đáp ứng lại lệnh nhớ Còn cảm biến DS1820 có 64 bit ROM khơng trùng khớp tiếp tục chờ xung reset Lệnh sử dụng trường hợp có cảm biến dây, trường hợp có nhiều cảm biến dây - SKIP ROM (CCh) 10 Lệnh cho phép thiết bị điều khiển truy nhập thẳng đến lệnh nhớ DS1820 mà không cần gửi chuỗi mã 64 bit ROM Như tiết kiệm thời gian chờ đợi mang hiệu bus có cảm biến - SEARCH ROM (F0h) Lệnh cho phép điều khiển bus dò tìm số lượng thành viên tớ đấu vào bus giá trị cụ thể 64 bit ROM chúng chu trình dò tìm - ALARM SEARCH (ECh) Tiến trình lệnh giống hệt lệnh Search ROM, cảm biến DS1820 đáp ứng lệnh xuất điều kiện cảnh báo phép đo nhiệt độ cuối Điều kiện cảnh báo định nghĩa giá trị nhiệt độ đo lớn giá trị TH nhỏ giá trị TL hai giá trị nhiệt độ cao nhiệt độ thấp đặt ghi nhớ cảm biến Lệnh chức nhớ Sau thiết bị chủ (thường vi điều khiển) sử dụng lệnh ROM để định địa cho cảm biến dây đấu vào bus, thiết bị chủ đưa lệnh chức DS1820 Bằng lệnh chức thiết bị chủ đọc ghi vào nhớ nháp (scratchpath) cảm biến DS1820 khởi tạo trình chuyển đổi giá trị nhiệt độ đo xác định chế độ cung cấp điện áp nguồn Các lệnh chức mơ tả ngắn gọn sau: - WRITE SCRATCHPAD (4Eh) Lệnh cho phép ghi byte liệu vào nhớ nháp DS1820 Byte ghi vào ghi TH (byte nhớ nháp) byte thứ hai ghi vào ghi TL (byte nhớ nháp) Dữ liệu truyền theo trình tự bit có ý nghĩa bit có ý nghĩa giảm dần Cả hai byte phải ghi trước thiết bị chủ xuất xung reset có liệu khác xuất - READ SCRATCHPAD (BEh) Lệnh cho phép thiết bị chủ đọc nội dung nhớ nháp Quá trình đọc bit có ý nghĩa byte tiếp tục byte thứ (byte - CRC) Thiết bị chủ xuất xung reset để làm dừng trình đọc lúc có phần liệu nhớ nháp cần đọc - COPYSCRATCHPAD (48h) Lệnh copy nội dung hai ghi TH TL (byte byte 3) vào nhớ EEPROM Nếu cảm biến sử dụng chế dộ cấp nguồn l bắt đầu việc đo - CONVERT T (44h) Lệnh khởi động trình đo chuyển đổi giá trị nhiệt độ thành số (nhị phân) Sau chuyển đổi giá trị kết đo nhiệt độ lưu trữ ghi nhiệt độ byte nhớ nháp Thời gian chuyển đổi không 200 ms, thời gian chuyển đổi thực lệnh đọc giá trị đọc 11 - READ POWER SUPPLY (B4h) Một lệnh đọc tiếp sau lệnh cho biết DS1820 sử dụng chế độ cấp nguồn nào, giá trị đọc cấp nguồn đường dẫn liệu cấp nguồn qua đường dẫn riêng 2.4 Cảm biến độ ẩm giả lập: Sử dụng biến trở thay cảm biến độ ẩm dựa nguyên tắc thay đổi mức điện ngõ vào tương ứng với mức thay đổi độ ẩm, kết hợp với ADC nội MSP430G2553 2.5 Mở rộng port với 74LS595 - IC 74LS595 IC ghi dịch có ngõ vào nối tiếp ngõ song song: Hình: Sơ đồ chân 74LS95 Quy tắc dịch 74LS595 dịch BIT theo xung Clk, đủ bit chốt lại xuất Lưu ý, muốn cho 74LS595 lng cho phép hoạt động chân MR nối nguồn chân OE nối mass 12 Hình: Cấu trúc bên ghi dịch 74LS95 2.6 Thiết kế phần cứng 2.6.1 Sơ đồ khối hệ thống CẢM BIẾN HIỂN THỊ ĐỘ ẨM NHIỆT ĐỘ ĐỘ ẨM MSP430 CẢM BIẾN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ HỆ THỐNG 2.6.2 Sơ đồ chi tiết 13 Hình : sơ đồ tồn hệ thống +5V CCT004 5V +5V RELAY 30%-100% U2 +3.3V VCC DQ GND 27.0 DIEU_KHIEN DS18B20 R2 MSP430G2553 4K7 2K7 NPN 1K ON_OFF Q4 NPN +3.3V +3.3V R1 R4 +3.3V VCC GND NC P1.0 P2.6 19 P1.1 P2.7 18 P1.2 TEST 17 P1.3 RST 16 P1.4 P1.7 15 10k 100R V_ADC D1 LED Q1 R3 2.7K NPN 20 GND P1.6 P1.5 P2.0 P2.5 13 P2.1 P2.4 12 33K 10 P2.2 P2.3 PHIM_START 33K PHIM_RESET U3 SCAN_LED1 SCAN_LED2 14 R5 +3.3V ST_CP SH_CP DS SH_CP DS ST_CP ST_CP SH_CP DS 11 CCT003 MR OE Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q7' 33Rx8 NC DOT G F E D C B A 74HC595 LED_BAO(do am 2.3 #define CLOCK BIT4 // SH_CP -> 2.4 #define LATCH BIT5 // ST_CP -> 2.5 unsigned int a,f,m; unsigned long chuc2,donvi2,p; unsigned int chuc1,donvi1; unsigned char tlsb,tmsb; unsigned char i; unsigned int led7[10]={0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10};//anode chung void pinWrite( unsigned int bit, unsigned char val ) { if (val) { P2OUT |= bit; } else { P2OUT &=~bit; } } void pulseClock( void ) 15 { P2OUT |= CLOCK; P2OUT ^= CLOCK; } void shiftOut(unsigned char val) { P2OUT &= ~LATCH; unsigned int i; for (i = 0; i < 8; i++) { pinWrite(DATA, (val & (1>=1; P1DIR |=BIT2; P1OUT &=~BIT2; _NOP(); _NOP(); P1DIR &=~BIT2; if(P1IN&BIT2)value|=0x80; delay(8); } return(value); } void write_byte(char val) { unsigned char i; P1DIR |=BIT2; for (i=8; i>0; i ) { P1OUT &=~BIT2; _NOP(); if(val&0x01)P1OUT |=BIT2; else P1OUT &=~BIT2; 17 delay(12); P1OUT |=BIT2; val>>=1; } delay(10); } // unsigned int nhietdo() { unsigned int t; union { unsigned int c[2]; int x; } t0; P1OUT |=BIT2; ow_reset(); write_byte(0xCC); //Skip ROM write_byte(0x44); // bat dau chuyen doi ow_reset(); write_byte(0xCC); // Skip ROM write_byte(0xBE); // Read Scratch Pad t0.c[0]=read_byte(); t0.c[1]=read_byte(); P1OUT &=~ BIT2; tlsb=t0.c[0]>>4; tmsb=t0.c[1]
Ngày đăng: 26/12/2017, 13:40
Xem thêm:
