BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN, Môn KỸ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN, VÀ ỨNG DỤNG ,Nghiên cứu thiết kế hệ thống, giám sát môi trường
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THƠNG BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Mơn học: KỸ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ ỨNG DỤNG Đề tài: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống giám sát môi trường Sinh viên thực : Dương Văn Huy Đinh Hoang Thượng Nguyễn Thành Nam Trần Văn Cương Nguyễn Cao Mạnh Lớp :KTĐ-ĐT K14B Giáo viên hướng dẫn: Th.S Mai Thị Kim Anh LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần giới với phát triển mạnh mẽ ngành công nghiệp chế tạo linh kiện bán dẫn vi mạch tổng hợp, hướng phát triển vi xử lý hình thành vi điều khiển Với nhiều ưu điểm, vi điều khiển sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khác Bằng cách áp dụng vi điều khiển vào trình sản xuất xử lý, vi điều khiển thực thể ưu so với thiết bị điều khiển thơng thường Vì nhiều lý trên, trường Đại Học, Cao Đẳng, vi xử lý thực trở thành môn học quan trọng, board mạch Arduino gần mơn học sử dụng để trang bị cho kiến thức vi xử lý, từ mở rộng loại vi xử lý khác có cấu trúc phức tạp 8051,AVR, … Qua đề tài này, giúp em hình dung thực tế vi xử lý áp dụng sống đại, cụ thể thiết bị cảnh báo an ninh dùng board mạch Arduino Nano Bài tập gồm chương: Chương 1: Tổng quan hệ thống giám sát mơi trường , thành phần hệ thống giám sát môi trường, thành phần hệ thống sám sát mơi trường ,ngun lí hoạt động ngơn ngữ sủa dụng phần mền mô Chương 2: Khảo sát board mạch Arduino Nano Chương 3: Thiết kế phần cứng phần mềm Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, bảo tận tình thầy Phạm Đức Long suốt thời gian chúng em thực đề tài MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU: CHƯƠNG 1: : Tổng quan hệ thống giám sát môi trường , thành phần hệ thống giám sát mơi trường, thành phần hệ thống sám sát môi trường ,nguyên lí hoạt động ngơn ngữ sủa dụng phần mền mơ phỏng.1.1: Phân tích u cầu tốn 1.2: Tổng quan hệ thống giám sát môi trường…………………………………… 1.2.1: Sơ đồ khối …………………………… 1.3: Lựa chọn linh kiện 1.3.1 Tổng quan đặc tính kỹ thuật linh kiện sử dụng 1.4: Ngôn ngữ sử dụng phần mềm mô ……………………………… CHƯƠNG 2: Thiết kế thực thi 2.1: Thiết kế phần cứng 2.1.1 Mạch nguyên lý……………………… ………………………………… 2.1.2: Mạch in mạch thật……………………… 2.2: Thiết kế phần mềm…………………………………………………… 2.2.1: Lưu đồ thuật toán …………………………… 2.2.2: Mã nguồn chương trình……………………………………………… 2.3 Một số ảnh sản phẩm CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT MÔI TRƯỜNG, CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG GIÁM SÁT MÔI TRƯỜNG, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG, NGÔN NGỬ SỬ DỤNG VÀ PHẦN MỀM MƠ PHỎNG 1.1: Phân tích u cầu toán Yêu cầu toán:: Nghiên cứu, xây dựng, thiết kê hệ thống giám sát môi trường để biết nhiệt độ, độ ẩm, thời gian thực để lựa chọn cơng việc vào thời điểm cho thích hợp 1.2: Tổng quan hệ thống giám sát môi trường Hiện biến đổi khí hậu nên thời tiết mơi trường biến đổi cách thất thường ảnh hưởng lớn đến sức khỏe người.Sức khỏe người quan trọng cần tạo hệ thống để biết nhiệt độ ,độ ẩm mơi trường để người chăm sóc sức khỏe thân cách tốt Một vấn đề mơi trường ảnh hưởng trực tiếp đến công việc người đặc biệt công việc người nông dân phụ thuộc nhiều vào môi trường.Vậy tạo hệ thống giám sát môi trường thực cần thiết Động đề tài: - Do người thời tiết mơi trường hơm mà làm công việc phù hợp khiến thể mệt mỏi ốm sốt cảm cúm - Về nơng nghiệp khơng biết mơi trường hơm môi trường khắc nghiệt ảnh hưởng đến mùa màng ( ví dụ : ngày deo hạt, ngày trồng làm hỏng hạt , chết) Vì em nảy sinh ý tưởng thiết kế hệ thống giám sát môi trường để phục vụ đời sống cho người Trong đề tài thiết kế hệ thống sử dụng cảm biến DHT11 để đo nhiệt độ,độ ẩm mơi trường, module DS1307 để kiểm sốt thời gian thực hiển thị lên hình LCD 1.2.1 Sơ đồ khối Cảm biến Module VĐK LCD Nguồn Chức khối Khối Vi Điều Khiển: nhận tín hiệu từ cảm biến xử lý tín hiệu theo u cầu lập trình viên đưa tín hiệu hình hiển thị LCD Khối cảm biến Module: đo nhiệt độ , độ ẩm, thời gian từ ngồi mơi trường sau qt xong đưa tới khối VĐK Khối LCD: chịu trách nhiệm hiển thị theo yêu cầu lập trình theo hệ thống Khối nguồn: có nhiệm vụ cấp nguồn cho khối khác 1.3 Lựa chọn Linh kiện - Adruino NANO (sử dụng chíp ATM 328P) - Cảm biến nhiệt độ,độ ẩm DHT11 - Module DS1307 - Màn hình hiển thị LCD - Một số phụ kiện khác (biến trở 10k, điện trở 10k, điện trở 220) 1.3.1 Tổng quan board mạch adruino + Giới thiệu Môi trường Arduino thiết kế đơn giản cho người bắt đầu sử dụng Arduino sử dụng để tạo nhiều dự án tuyệt vời nhạc cụ, robot, điêu khắc ánh sáng, trò chơi, đồ nội thất tương tác … Arduino sử dụng nhiều chương trình giáo dục toàn giới, đặc biệt nhà thiết kế nghệ sĩ người muốn tạo độc đáo mà khơng có am hiểu sâu vấn đề kỹ thuật Bởi Arduino thiết kế sử dụng cho người không am hiểu kỹ thuật , phần mềm Arduino có nhiều ví dụ cung cấp nhà phát triển nên dễ dàng để tiếp cận sử dụng Mặc dù dễ dàng sử dụng Arduino có phần cứng thiết kế tinh tế nên kỹ sư dễ dàng nhúng vào ứng dụng nhúng Những người sử dụng phát triển ứng dụng nhúng vi điều khiển bị thu hút Arduino khả phần cứng tốt phần mềm tiện dụng dễ dàng cho việc giải ý tưởng Phần cứng Arduino : board Arduino nơi thực thi chương trình lập trình Các board điều khiển đáp trả tín hiệu điện, thành phần ghép trực tiếp vào để tương tác với giới thực để cảm nhận truyền thơng Ví dụ cảm biến bao gồm thiết bị hiển thị Hầu hết board Arduino sử dụng kết nối kiểu USB dùng để cấp nguồn upload liệu cho board Arduino Arduino biết nhiều phần cứng nó, phải có phần mềm để lập trình phần cứng Cả phần cứng phần mềm gọi chung “Arduino” Các phần mềm miễn phí, mã nguồn mở Ngồi ra, có số hoạt động liên quan tới Arduino giải đáp diễn đàn Arduino toàn giới Wikimedia gọi chung sân chơi Arduino Phần mềm Arduino :được gọi sketches, tạo máy tính có tính hợp môi trường phát triển (IDE) IDE cho phép viết , chỉnh sửa code truyền đổi cho phần cứng hiểu IDE dùng để biên dịch nạp vào Arduino ( trình xử lý gọi UPLOAD) Arduino board mạch vi xử lý, nhằm xây dựng ứng dụng tương tác với với môi trường thuận lợi Một board mạch Arduino bao gồm vi điều khiển AVR với nhiều linh kiện bổ sung giúp dễ dàng lập trình mở rộng với mạch khác Một khía cạnh quan trọng Arduino kết nối tiêu chuẩn nó, cho phép người dùng kết nối với CPU board với module thêm vào dễ dàng chuyển đổi, gọi shield Vài shield truyền thông với board Arduino trực tiếp thông qua chân khách nhau, nhiều shield định địa thơng qua serial bus I²C-nhiều shield xếp chồng sử dụng dạng song song Arduino thức thường sử dụng dòng chip megaAVR, đặc biệt ATmega8, ATmega168, ATmega328, ATmega1280, ATmega2560 Một vài vi xử lý khác sử dụng mạch Aquino tương thích Hầu hết mạch gồm điều chỉnh tuyến tính 5V thạch anh dao động 16 MHz (hoặc cộng hưởng ceramic vài biến thể), vài thiết kế LilyPad chạy MHz bỏ qua điều chỉnh điện áp onboard hạn chế kích cỡ thiết bị Một vi điều khiển Arduino lập trình sẵn với boot loader cho phép đơn giản upload chương trình vào nhớ flash on-chip, so với thiết bị khác thường phải cần nạp bên Điều giúp cho việc sử dụng Arduino trực tiếp cách cho phép sử dụng máy tính gốc nạp chương trình Theo nguyên tắc, sử dụng ngăn xếp phần mềm Arduino, tất board lập trình thơng qua kết nối RS-232, cách thức thực lại tùy thuộc vào đời phần cứng Các board Serial Arduino có chứa mạch chuyển đổi RS232 sang TTL Các board Arduino lập trình thơng qua cổng USB, thực thông qua chip chuyển đổi USB-to-serial FTDI FT232 Vài biến thể, Arduino Mini Boarduino khơng thức, sử dụng board adapter cáp nối USB-to-serial tháo rời được, Bluetooth phương thức khác (Khi sử dụng cơng cụ lập trình vi điều khiển truyền thống thay ArduinoIDE, cơng cụ lập trình AVR ISP tiêu chuẩn sử dụng.) Board Arduino đưa hầu hết chân I/O vi điều khiển để sử dụng cho mạch Diecimila, Duemilanove, Uno đưa 14 chân I/O kỹ thuật số, số tạo xung PWM (điều chế độ rộng xung) chân input analog, sử dụng chân I/O số Những chân thiết kế nằm phía mặt board, thơng qua header 0.10-inch (2.5 mm) Nhiều shield ứng dụng plug-in thương mại hóa Các board Arduino Nano, Arduino-compatible Bare Bones Board Boarduino cung cấp chân header đực mặt board dùng để cắm vào breadboard Có nhiều biến thể Arduino-compatible Arduino-derived Một vài số có chức tương đương với Arduino sử dụng để thay qua lại Nhiều mở rộng cho Arduino thực thiện cách thêm vào driver đầu ra, thường sử dụng trường học để đơn giản hóa cấu trúc 'con rệp' robot nhỏ Những board khác thường tương đương điện có thay đổi hình dạng-đơi trì độ tương thích với shield, đơi khơng Vài biến thể sử dụng vi xử lý hoàn tồn khác biệt, với mức độ tương thích khác 1.3.3 Lịch sử phát triển loại vi xử lý, vi điều khiển Vi xử lý chế tạo từ tranzito tích hợp vi mạch tích hợp đơn Xuất lần vào năm đầu thập kỷ 70 kỷ 20 Sử dụng mã BCD bit Các vi xử lý bit bit sử dụng thiết bị đầu cuối, máy in, hệ thống tự động Đến năm 1970 lần vi xử lý bit với 16 bit địa sử dụng máy tính đa mục đích Các hãng sản xuất vi xử lý thời điểm Intel, Texas Instruments Garrett AiResearch với ba dòng chip tương ứng: Intel 4004, TMS 1000 Central Air Data Computer Đây vi xử lý bit Sau đời vi xử lý bit hãng cho đời dòng bit, 12 bit, 16 bit, 32 bit, 64 bit Intel 8008 vi xử lý bit giới sản xuất năm 1972 Tiếp sau thành công 8008 phiên 8080 (1974), Zilog Z80 (1976) Các vi xử lý Motorola 6800 phát hành tháng năm 1974 MOS technology đời năm 1975 Intersil 6100 vi xử lý 12 bit, từ sản xuất cơng ty Harris biết đến với tên HM-6100 sử dụng quân đội suốt thập niên 1980 Vi xử lý 16 bit giới thiệu hãng National Semiconductor IMP-16 vào năm 1973 vi xử lý đa chip Đến năm 1975 hãng giới thiệp vi xử lý đơn chip Hãng Texas Instruments đời vi xử lý 16 bit đơn chip TI-990 sử dụng máy tính mini Intel cho đời dòng vi xử lý 16 bit lấy tên 8086 Vi xử lý 16 bit xuất thị trường thời gian ngắn dòng 32 bit bắt đầu xuất MC6800 vi xử lý 32 bit hãng Motorola, họ 68k có 32 bit ghi sử dụng đường dẫn liệu 16 bit bên 16 bit liệu bên để giảm số lượng pin, hỗ trợ 24 bit địa Motorola thường biết đến vi xử lý 16 bit có cấu trúc 32 bit Vi xử lý 32 bit đầy đủ AT&T Bell Labs BELLMAC-32A với mẫu vào năm 1980 sản xuất năm 1982 Vi xử lý 32 bit Intel dòng iAPX 432 giới thiệu năm 1981 không thu thành công Vi xử lý ARM đời năm 1985 với thiết kế RISC viết tắt reduced instruction set computer máy tính có tập lệnh rút gọn, vi xử lý ARM sử dụng chủ yếu điện thoại di động Vi xử lý 64 bit thiết kế cho máy tính cá nhân Nó thiết kế vào đầu năm 1990 đến đầu năm 2000 chứng kiến vi xử lý 64 bit nhằm vào thị trường máy tính Vi xử lý AMD 64 bit tương thích ngược với x86, x86-64 gọi AMD64 tháng năm 2003, tiếp sau thành công Intel64 Kỷ nguyên máy tính 64 bit bắt đầu Vi điều khiển máy tính tích hợp chíp, thường sử dụng để điều khiển thiết bị điện tử Vi điều khiển thực chất gồm vi xử lý có hiệu suất đủ cao giá thành thấp (so với vi xử lý đa dùng máy tính) kết hợp với thiết bị ngoại vi nhớ, mô đun vào/ra, mô đun biến đổi từ số sang tương tự từ tương tự sang số, mô đun điều chế độ rộng xung (PWM) Vi điều khiển thường dùng để xây dựng hệ thống nhúng Nó xuất nhiều dụng cụ điện tử, thiết bị điện, máy giặt, lò vi sóng, điện thoại, dây truyền tự động Hầu hết loại vi điều khiển có cấu trúc Harvard loại cấu trúc mà nhớ chương trình nhớ liệu phân biệt riêng Cấu trúc vi điều khiển gồm CPU, nhớ chương trình (thường nhớ ROM nhớ Flash), nhớ liệu (RAM), định thời, cổng vào/ra để giao tiếp với thiết bị bên ngoài, tất khối tích hợp vi mạch Các loại vi điều khiển thị trường nay: Freescale 68HC11 (8-bit) Intel 8051 STMicroelectronics STM8S (8-bit), ST10 (16-bit) STM32 (32-bit) Atmel AVR (8-bit), AVR32 (32-bit), AT91SAM (32-bit) Freescale ColdFire (32-bit) S08 (8-bit) Hitachi H8 (8-bit), Hitachi SuperH (32-bit) MIPS (32-bit PIC32) PIC (8-bit PIC16, PIC18, 16-bit dsPIC33 / PIC24) PowerPC ISE PSoC (Programmable System-on-Chip) Texas Instruments Microcontrollers MSP430 (16-bit), C2000 (32-bit), Stellaris (32-bit) Toshiba TLCS-870 (8-bit/16-bit) Zilog eZ8 (16-bit), eZ80 (8-bit) Philips Semiconductors LPC2000, LPC900, LPC700 1.3.4: Adruino NANO + Cấu trúc bên Arduino Nano Arduino Nano hội đồng quản trị nhỏ, hồn chỉnh có bề dày bảng dựa ATmega328 (Arduino Nano 3.0) ATmega168 (Arduino Nano 2.x) Nó có nhiều chức tương tự Arduino Duemilanove, gói khác Nó thiếu jack cắm nguồn DC, hoạt động với cáp USB Mini-B thay cổng USB tiêu chuẩn Nano thiết kế sản xuất Gravitech Adruino NANO (chíp ATM 328p) Thông số kỹ thuật: Vi điều khiển Atmel ATmega168 ATmega328 Điện áp hoạt động: (mức logic) V Điện áp đầu vào: (đề nghị) 7-12 V Điện áp đầu vào: (giới hạn) 6-20 V Số I / O Pins kỹ thuật số: 14 (trong cung cấp đầu PWM) Ngõ vào Analog: Dòng điện chiều cho I / O Pin: 40 mA Bộ nhớ Flash: 16 KB (ATmega168) 32 KB (ATmega328) KB sử dụng trình nạp khởi động SRAM: KB (ATmega168) KB (ATmega328) EEPROM: 512 byte (ATmega168) KB (ATmega328) Tốc độ đồng hồ: 16 MHz Kích thước: 0,73 "x 1,70" Arduino Nano cung cấp qua kết nối USB Mini-B, nguồn điện bên ngồi khơng kiểm sốt 6-20V (pin 30) nguồn điện bên điều chỉnh 5V (chân 27) Nguồn điện tự động chọn vào nguồn điện áp cao Các FTDI FT232RL chip Nano cung cấp bảng cung cấp USB Do đó, chạy nguồn ngồi (không USB), sản lượng 3.3V (được cung cấp chip FTDI) khơng có sẵn đèn RX TX LED nhấp nháy chân kỹ thuật số cao ATmega168 có 16 KB nhớ flash để lưu trữ mã (trong KB sử dụng cho tải khởi động); ATmega328 có 32 KB, (cũng với KB sử dụng cho nạp khởi động) ATmega168 có KB SRAM 512 byte EEPROM (có thể đọc ghi thư viện EEPROM); ATmega328 có KB SRAM KB EEPROM Mỗi số 14 chân kỹ thuật số Nano sử dụng đầu vào đầu ra, sử dụng chức pinMode (), digitalWrite () digitalRead (), hoạt động volts Mỗi pin cung cấp nhận tối đa 40 mA có điện trở kéo lên bên (bị ngắt kết nối theo mặc định) 20-50 kOhms Ngồi ra, số chân có chức chuyên biệt: Serial: (RX) (TX) Được sử dụng để nhận liệu nối tiếp TTL (RX) truyền (TX) Các chân kết nối với chân tương ứng chip FTDI USB-to-TTL Serial Ngắt ngoài: Những chân cấu hình để kích hoạt ngắt giá trị thấp, cạnh tăng giảm, thay đổi giá trị PWM: 3, 5, 6, 9, 10, 11 Cung cấp đầu PWM 8-bit với chức analogWrite () SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK) Những chân hỗ trợ truyền thông SPI, cung cấp phần cứng bản, ngơn ngữ Arduino LED: 13 Có đèn LED gắn sẵn kết nối với chân số 13 Khi pin có giá trị CAO, đèn LED bật, pin LOW, tắt Nano có đầu vào analog, cung cấp 10 bit độ phân giải (tức 1024 giá trị khác nhau) Theo mặc định chúng đo từ mặt đất đến volts, nhiên thay đổi phần dải cách sử dụng hàm analogReference () Ngoài ra, số chân có chức đặc biệt: I2C: (SDA) (SCL) Hỗ trợ giao tiếp I2C (TWI) cách sử dụng thư viện Wire (tài liệu trang web Wiring) Có vài chân khác bảng: AREF Điện áp tham khảo cho đầu vào tương tự Được sử dụng với analogReference () Cài lại Mang dòng LOW để thiết lập lại vi điều khiển Thông thường sử dụng để thêm nút đặt lại để che chắn ngăn chặn bảng Arduino Nano có số sở để giao tiếp với máy tính, Arduino khác, vi điều khiển khác ATmega168 ATmega328 cung cấp giao tiếp nối tiếp UART TTL (5V), có sẵn chân số (RX) (TX) Một FTDI FT232RL bảng truyền thơng nối tiếp qua USB trình điều khiển FTDI (kèm theo phần mềm Arduino) cung cấp cổng ảo cho phần mềm máy tính Phần mềm Arduino bao gồm hình nối tiếp cho phép liệu văn đơn giản gửi đến từ bảng Arduino Các RX TX LED bảng nhấp nháy liệu truyền qua chip FTDI kết nối USB tới máy tính (nhưng khơng cho truyền thông nối tiếp chân 1) Thư viện SoftwareSerial cho phép truyền thông nối tiếp chân kỹ thuật số Nano ATmega168 ATmega328 hỗ trợ giao tiếp I2C (TWI) SPI Phần mềm Arduino bao gồm thư viện Wire để đơn giản hóa việc sử dụng bus I2C Arduino Nano lập trình phần mềm Arduino (tải về) Chọn "Arduino Diecimila, Duemilanove, Nano w / ATmega168" "Arduino Duemilanove Nano w / ATmega328" từ trình đơn Tools> Board (theo vi điều khiển bảng bạn) Để biết chi tiết, xem tài liệu tham khảo hướng dẫn ATmega168 ATmega328 Arduino Nano tích trữ sẵn với nạp khởi động cho phép bạn tải mã lên mà khơng cần sử dụng lập trình phần cứng bên ngồi Nó giao tiếp cách sử dụng giao thức STK500 gốc Bạn bỏ qua trình nạp khởi động chương trình vi điều khiển thơng qua tiêu đề ICSP (In-Circuit Serial Programming) Thay vào đó, đòi hỏi phải nhấn nút thiết lập lại trước tải lên, Arduino Nano thiết kế theo cách cho phép thiết lập lại phần mềm chạy máy tính kết nối Một dòng điều khiển dòng chảy phần cứng (DTR) FT232RL kết nối với đường đặt lại ATmega168 ATmega328 thông qua tụ điện 100 nanofarad Khi dòng khẳng định (lấy thấp), dòng thiết lập lại giọt đủ lâu để thiết lập lại chip Phần mềm Arduino sử dụng khả phép bạn tải lên mã cách nhấn nút tải lên mơi trường Arduino Điều có nghĩa trình nạp khởi động có thời gian chờ ngắn hơn, việc giảm DTR phối hợp tốt với bắt đầu tải lên Thiết lập có ý nghĩa khác Khi Nano kết nối với máy tính chạy Mac OS X Linux, reset lần kết nối từ phần mềm (thông qua USB) Trong khoảng nửa giây tiếp theo, tải khởi động chạy Nano Mặc dù chương trình lập trình để bỏ qua liệu khơng định dạng (tức thứ ngồi việc tải lên mã mới), chặn byte liệu gửi tới bảng sau kết nối mở Nếu phác thảo chạy bảng nhận cấu hình lần liệu khác bắt đầu, đảm bảo phần mềm mà giao tiếp đợi giây sau mở kết nối trước gửi liệu Tóm tắt phần cứng Arduino nano: IC chính: ATmega328P-AU IC nạp giao tiếp UART: CH340 Điện áp cấp: 5VDC cổng USB 6-9VDC chân Raw Mức điện áp giao tiếp GPIO: TTL 5VDC Dòng GPIO: 40mA Số chân Digital: 14 chân, có chân PWM Số chân Analog: chân (hơn Arduino Uno chân) Flash Memory: 32KB (2KB Bootloader) SRAM: 2KB EEPROM: 1KB Clock Speed: 16Mhz Tích hợp Led báo nguồn, led chân D13, LED RX, TX Tích hợp IC chuyển điện áp 5V LM1117 Kích thước: 18.542 x 43.18mm 1.3.5 Màn hình hiển thị LCD 16x2 Khối có chức hiển thị qua hình LCD 16 cột dòng LCD dùng chíp HD44780 phổ biến thị trường,hiển thị ký tự mã Ascii LCD nhận tín hiệu vi điều khiển Đó tín hiệu điều khiển hiển thị ký tự mong muốn sau xử lý hiển thị theo ý muốn người lập trình Sơ đồ chân: Chức chân LCD 16*2 1.3.6: Cảm Biến Cảm biến gì: Cảm biến thiết bị điện tử cảm nhận trạng thái hay q trình vật lý hay hóa học mơi trường cần khảo sát, biến đổi thành tín hiệu điện để thu thập thông tin trạng thái hay q trình Thơng tin xử lý để rút tham số định tính định lượng mơi trường, phục vụ nhu cầu nghiên cứu khoa học kỹ thuật hay dân sinh gọi ngắn gọn đo đạc, phục vụ truyền xử lý thông tin, hay điều khiển trình khác Cảm biến thường đặt vỏ bảo vệ tạo thành đầu thu hay đầu dò (Test probe), có kèm mạch điện hỗ trợ, nhiều trọn lại gọi ln "cảm biến" Tuy nhiên nhiều trường hợp thuật ngữ cảm biến dùng cho vật có kích thước lớn Thuật ngữ không dùng cho số loại chi tiết, núm công tắc bật đèn mở tủ lạnh, mặt hàn lâm núm làm việc cảm biến Có nhiều loại cảm biến khác chia hai nhóm chính: Cảm biến vật lý: sóng điện từ, ánh sáng, tử ngoại, hồng ngoại, tia X, tia gamma, hạt xạ, nhiệt độ, áp suất, âm thanh, rung động, khoảng cách, chuyển động, gia tốc, từ trường, trọng trường, Cảm biến hóa học: độ ẩm, độ PH, ion, hợp chất đặc hiệu, khói, Các tượng cần cảm biến đa dạng, phương cách chế cảm biến, cảm biến liên tục phát triển Việc phân loại cảm biến phức tạp khó đưa đủ tiêu chí phân loại cho tập hợp đa dạng Cảm biến chủ động cảm biến bị động phân biệt nguồn lượng dùng cho phép biến đổi lấy từ đâu Cảm biến chủ động không sử dụng điện bổ sung để chuyển sang tín hiệu điện Điển hình cảm biến áp điện làm vật liệu gốm, chuyển áp suất thành điện tích bề mặt Các an-ten thuộc kiểu cảm biến chủ động Cảm biến bị động có sử dụng điện bổ sung để chuyển sang tín hiệu điện Điển hình photodiode có ánh sáng chiếu vào có thay đổi điện trở tiếp giáp bán dẫn p-n phân cực ngược Câc cảm biến biến trở thuộc kiểu cảm biến bị động Phân loại số cảm biến nhiệt độ kiểu lưỡng kim dường khơng thể xếp hẳn vào nhóm nào, nằm vào A Phân loại theo nguyên lý hoạt động: Cảm biến điện trở: Hoạt động dựa theo di chuyển chạy góc quay biến trở, thay đổi điện trở co giãn vật dẫn o Cảm biến cảm ứng: o Cảm biến biến áp vi phân: Cảm biến vị trí (Linear variable differential transformer, LVDT) o Cảm biến cảm ứng điện từ: antenna o Cảm biến dòng xốy: Các đầu dò máy dò khuyết tật kim loại, máy dò mìn o Cảm biến cảm ứng điện động: chuyển đổi chuyển động sang điện microphone điện động, đầu thu sóng địa chấn (Geophone) o Cảm biến điện dung: Sự thay đổi điện dung cảm biến khoảng cách hay góc đến vật thể kim loại thay đổi o Cảm biến điện trường: o Cảm biến từ giảo (magnetoelastic): dùng o Cảm biến từ trường: Cảm biến hiệu ứng Hall, cảm biến từ trường dùng vật liệu sắt từ, dùng từ kế o Cảm biến áp điện: Chuyển đổi áp suất sang điện dùng gốm áp điện titanat bari, microphone thu âm, hay đầu thu sóng địa chấn nước (Hydrophone) máy Sonar o Cảm biến quang: Các cảm biến ảnh loại CMOS hay cảm biến CCD camera, photodiode vùng phổ khác dùng nhiều lĩnh vực Ví dụ đơn giản đầu dò giấy khay máy in làm photodiode Chúng nhóm đầu bảng dùng phổ biến, nhỏ gọn tin cậy cao o Cảm biến huỳnh quang, nhấp nháy: Sử dụng chất phát quang thứ cấp để phát xạ lượng cao hơn, kẽm sulfua o Cảm biến điện hóa: Các đầu dò ion, độ pH, o Cảm biến nhiệt độ: Cặp lưỡng kim, dạng linh kiện bán dẫn Precision Temperatur Sensor LM335 có hệ số 10 mV/°K B Vai trò cảm biến tự động hóa: Cảm biến có vai trò quan trọng tốn điều khiển q trình nói riêng hệ thống điều khiển tự động nói chung Là thiết bị có khả cảm nhận tín hiệu điều khiển vào, Có vai trò đo đạc giá trị Giới hạn cảm nhận với đại lượng vật lý cần đo 1.3.6.1 Cảm biến sử dụng hệ thống Cảm Biến DHT11 Cảm Biến DHT 11 cảm biến nhiệt độ,độ ẩm Cảm biến DHT11 tích hợp mạch nên dễ để kết nối với Adruino Thông số kĩ thuật Điện áp hoạt động: 3-5.5V DC Ngưỡng độ ẩm: 20 - 90% Sai số độ ẩm: ± 5% Ngưỡng nhiệt độ: - 55oC Sai số nhiệt độ: ± 2oC Cách kết nối chân DHT 11 với Adruino NaNo DHT 11 Adruino NaNo GND GND VCC 5V Signal D2 1.4: Ngôn ngữ sử dụng phần mềm mô Ngơn ngữ sử dụng lập trình tảng Arduino Phần mềm mô Proteus CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ THỰC THI 2.1: Thiết kế phần cứng 2.1.1: Mạch nguyên lý 2.1.2: Sơ đồ mạch in Mạch thật: 2.2 Thiết kế phần mềm 2.2.1: Lưu đồ thuật toán Lưu đồ thuật toán : Bắt đầu Khởi tạo CTC độ ẩm CTC nhiệt độ Hiển thị độ ẩm Hiển thị nhiệt độ 2.2.2: Mã nguồn chương trình CODE: #include #include LiquidCrystal lcd(8,9,4, 5, 6, 7);// const int DHTPIN = 2; // const int DHTTYPE = DHT11; // DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); // byte degree[8] = { // 0B01110, 0B01010, 0B01110, 0B00000, 0B00000, 0B00000, 0B00000, 0B00000 }; void setup() { lcd.begin(16, 2); // lcd.print("Nhiet DO: ");// lcd.setCursor(0,1); // lcd.print("DO AM: "); // lcd.createChar(1, degree); dht.begin(); // } void loop() { float h = dht.readHumidity(); // float t = dht.readTemperature(); // if (isnan(t) || isnan(h)) { // } else { lcd.setCursor(10,0); // lcd.print(round(t)); // lcd.print(" "); lcd.write(1); lcd.print("C"); lcd.setCursor(10,1); // lcd.print(round(h));// lcd.print(" %"); } } 2.3: Một số hình ảnh sản phẩm ... áp cao Các FTDI FT232RL chip Nano cung cấp bảng cung cấp USB Do đó, chạy nguồn ngồi (khơng USB), sản lượng 3.3V (được cung cấp chip FTDI) khơng có sẵn đèn RX TX LED nhấp nháy chân kỹ thuật số cao. .. Chúng nhóm đầu bảng dùng phổ biến, nhỏ gọn tin cậy cao o Cảm biến huỳnh quang, nhấp nháy: Sử dụng chất phát quang thứ cấp để phát xạ lượng cao hơn, kẽm sulfua o Cảm biến điện hóa: Các đầu dò... #include LiquidCrystal lcd(8,9,4, 5, 6, 7);// const int DHTPIN = 2; // const int DHTTYPE = DHT11; // DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); // byte degree[8] = { // 0B01110, 0B01010, 0B01110, 0B00000,