Đo lượng độ nóng độ bụi DH mô phỏng là một phần của học phần Độ lượng độ nóng độ bụi. Nó bao gồm các khái niệm cơ bản về độ lượng độ nóng độ bựi, các yếu tố ảnh hưởng đến độ lượng độ nóng độ bựi, các phương pháp đo lường độ lượng độ nóng độ bựi, các phương pháp điều trị độ lượng độ nóng độ bựi và các phương pháp phân tích độ lượng độ nóng độ bựi. Để hoàn thành đoạn môn này, sinh viên sẽ được học các khái niệm cơ bản về độ lượng độ nóng độ bựi, các yếu tố
machj TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ====o0o==== BÁO CÁO DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH ĐO NỒNG ĐỘ BỤI Nhóm: 13 – ĐTAK59 GVHD: ThS Tống Ngọc Anh Hà Nội, 12/2017 TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ====o0o==== Mạch đo nồng độ bụi 2017 BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH ĐO NỒNG ĐỘ BỤI Nhóm: 13 – ĐTAK59 GVHD: ThS Tống Ngọc Anh Hà Nội, 10/2017 NHÓM 13 – DDT59A Thành viên (#1 trưởng nhóm): ST T Họ Tên MSSV Đinh Quang Điệu 1421060073 Điểm Nhóm 13 Mạch đo nồng độ bụi Nguyễn Văn Đàm 1421060063 Nguyễn Thế Phong 1421040471 2017 Nhận xét (phần GVHD ghi): Nhóm 13 Mạch đo nồng độ bụi 2017 MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Yêu cầu chức đề tài .8 1.3 Kế hoạch thực phân chia công việc .8 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG Chương2 2.1 Thiết kế phần cứng .9 2.1.1 Sơ đồ khối hệ thống 2.1.2 Khối mạch vào 2.1.3 Khối biến đổi 2.1.4 Khối hiển thị 2.2 Thiết kế phần mềm .9 2.3 Hình ảnh thật sản phẩm CHƯƠNG 3: KÊT LUẬN .10 TÀI LIỆU THAM KHẢO .11 PHỤ LỤC A: ĐÓNG GÓP CÁC THÀNH VIÊN 12 PHỤ LỤC B: SOFTWARE CODE 13 Nhóm 13 Mạch đo nồng độ bụi 2017 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nhu cầu đo thông số , số liệu thiết bị đại lượng môi trường xung quanh ta ngày tăng số lượng chất lượng đo Ví dụ đo nhiệt độ , độ ẩm , điện áp … Và với có nhiều phương pháp đo trực tiếp , đo gián tiếp qua cảm biến , qua giá trị có liên quan Trong điều kiện khơng khí nhiễm ngày gia tăng thành lớn Hà Nội việc biết nồng độ bụi khơng khí điều cần thiết Và để đo nồng độ bụi có nhiều nhiều phương pháp đo số dùng cảm biến bụi : cảm biến đo nồng độ bụi GP2Y1010AUOF, hay dòng cảm biếnGP2Y1014AU0F … Nhưng hơm sử dụng cảm biến GP2Y1010AU0F để nồng độ bụi… Tuy nhiên kiến thức chun mơn cịn hạn chế, tài liệu tham khảo có giới hạn nên cịn xảy nhiều sai sót Chúng em mong mong thầy bạn góp ý bổ sung để đồ án chúng em hoàn thiện giúp chúng em hiểu biết trình học tập cảm ơn bạn ý đọc ! Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm 13 Mạch đo nồng độ bụi 2017 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Lý chọn đề tài: Lí nhóm 13 chúng em chọn đề tài “ Thiết kế mạch đo nồng độ bụi “ chúng em nhận thấy nhu cầu biết chất lượng bầu khơng khí người dân ngày tăng Và việc biết nồng độ bụi khơng khí ngưỡng để người dân quan chức biết có biện pháp xử lí để đảm bảo mơi trường sống Chính lí nên nhó e định chọn đề tài lần 1.2 Yêu cầu chức đề tài: - Mạch đo xác nồng độ bụi có khơng khí vị trí đo - Mạch đo làm việc ổn định lien tục Màn hình hiển thị thông số cần đo rõ ràng 1.3 Kế hoạch thực phân chia công việc : Kết Quả sau: - Thành viên Điệu phụ trách phần code Thành viên Phong phụ trách phần cứng mô Thành viên Đàm phụ trách chung kiêm phần báo cáo Ngày 21/12/2017 thành viên mua linh kiện làm mạch in Ngày 21/12/2017 hoàn thiện mạch in Ngày 22/12/2017 nạp code hoàn thiện sản phẩm CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1 Thiết kế phần cứng: 2.1.1 Sơ đồ khối hệ thống : Nhóm 13 Mạch đo nồng độ bụi 2017 Khối nguồn Khối điều khiển trung tâm Khối hiển thị Tạo xung dao động Khố cảm Biến ADC Chức nhiệm vụ khối : - Khối nguồn có chức cung cấp nguồn nuôi 5v cho mạch hoạt động Khối tạo xung dao động có chức tạo xung dao động cho vi điều khiển hoạt - động Khối điều khiển trung tâm có chức thu nhận tín hiệu từ cảm biến thục - chuyển đổi thông tin chuyển thông tin cần hiển thị tới hình hiển thị Khối hiển thị hình có chức hiển thị thơng tin cần thiết từ vi điều khiển - để người sử dụng quan sát thơng tin cần Khối cảm biến ADC có nhiệm vụ nhận biết thay đổi đại lượng cần đo chuyển đổi thành thay đổi tín hiệu điện áp Mạch đo có nhiệm vụ thu thập thông tin thay đổi nồng độ bụi từ mơi trường , xử lí thơng tin hiển thị để người quan sát nhận biết thông tin cần thiết 2.1.2 Khối mạch vào : Khối mạch vào gồm khối tạo xung khối cảm biến ADC Chức : - Khối tạo xung : Nhóm 13 Mạch đo nồng độ bụi 2017 Đây dao động thạch anh có tác dụng tạo xung nhịp với tần số 20MHz cho VĐK hoạt động Hai đầu nối vào chân OSC1 OSC2 VĐK - Khối cảm biến ADC : Cảm biến bụi GP2Y0101AU0F a.Thông số kỹ thuật : - Độ nhạy: 0.5V / (100 mg / m3) - Nguồn cung cấp: 2.5V ~ 5.5V - Dòng hoạt động: 20mA (tối đa) - Nhiệt độ hoạt động: -10 ℃ ~ 65 ℃ - Nhiệt độ bảo quản: -20 ℃ ~ 80 ℃ Nhóm 13 Mạch đo nồng độ bụi 2017 - Thời gian sử dụng: năm - Kích thước: 63.2mm × 41.3mm × 21.1mm - Kích thước lỗ khí: 9.0mm b.Sơ đồ kết nối chân b Nguyên lý hoạt động : - Kích hoạt diot hồng ngoại cách thiết lập pin LED mức HIGH - Chờ 0.28ms, sau bắt đầu để lấy mẫu điện áp từ pin Aout module Ghi tín hiệu đầu 0.28ms để đạt trạng thái ổn định sau diot hồng ngoại kích hoạt - Chu kì lấy mẫu 0.004ms Khi hoàn tất, thiết lập pin LED LOW để vơ hiệu hóa diot hồng ngoại - Tính nồng độ bụi theo mối quan hệ điện áp đầu nồng độ bụi Nhóm 13 Mạch đo nồng độ bụi 2017 Bảng quan hệ giá trị điện áp nồng độ bụi Nhiệm vụ đo thay đổi nồng độ bụi khơng khí chuyển thay đổi đại lượng đo thành thay đổi điện áp 2.1.3 Khối biến đổi : Vi điều khiển PIC16F883 Nhóm 13 10 Mạch đo nồng độ bụi 2017 Sơ đồ pinout mơ-đun LCD 16 × đưa đây: Như bạn thấy, có 16 chân mơ-đun Thật dễ nhớ Có chân cịn lại (EN, RS, RW) sử dụng để điều khiển hoạt động Những chân là: Register Chọn (RS) : LCD chọn lệnh đăng ký pin thấp Điều có nghĩa liệu chân liệu coi lệnh Khi pin cao, LCD chọn đăng ký liệu Nó có nghĩa liệu chân liệu coi liệu Đọc / ghi (RW) : Khi pin cao, liệu đọc ghi pin thấp, liệu ghi mô đun Bật (EN) : Kích hoạt mã pin cho phép luồng liệu vào chân liệu Cần có xung cao đến thấp để kích hoạt luồng liệu Về Nhóm 13 13 Mạch đo nồng độ bụi 2017 bản, xung cao đến thấp pin EN kích hoạt LCD để xử lý liệu CÁC HOẠT ĐỘNG CỦA CHÂN ĐƯỢC ĐƯA RA TRONG MỘT BẢNG DƯỚI ĐÂYPin Chức Mặt đất (0V) Cung câp hiệu điện thê; 5V (4.7V - 5.3V) Tên Đất VCC Điều chỉnh tương phản; thông qua rôostat (0V cho độ tương phản tối đa, 5v độ tương phản tối thiểu) V EE Chọn đăng ký lệnh (để lưu trữ liệu lệnh) thấp, đăng ký hiển thị (để lưu Đăng trữ liệu hiển thị) cao Chọn (RS) ký Thấp để ghi vào sổ đăng ký; Cao để đọc từ đăng ký Đọc / ghi (RW) Gửi liệu đến chân liệu xung cao đến thấp đưa Bật (EN) Chân liệu 8-bit DB0 DB1 DB2 Nhóm 13 14 Mạch đo nồng độ bụi 2017 10 DB3 11 DB4 12 DB5 13 DB6 14 DB7 15 Đèn V CC (5V) -Đối với hình LCD Led + Đèn Ground (0V) - Mặt đất để 16 Backlight LCD Led- Chức : nhận thông tin từ khối điều khiển trung tâm hiển thị thơng tin lên hình dạng kí tự mà người quan sát hiểu 2.1.5 Khối nguồn Nhóm 13 15 Mạch đo nồng độ bụi 2017 Đây mạch dùng để tạo nguồn điện áp chuẩn +5V cấp cho khối điều khiển trung tâm sử dụng PIC16F887 Đầu vào điện áp xoay chiều sau biến đổi qua máy biến thế, đưa vào Diode dòng điện chiều ( lúc điện áp nằm khoảng từ 7-10V) Sau qua IC ổn áp 7805 tạo nguồn điện áp chuẩn +5V cung cấp cho mạch IC ổn áp 7805: đầu vào > 7V đầu 5V, 500 mA Mạch ổn áp: cần cho vi điều khiển nguồn cho vi điều khiển khơng ổn định treo VĐK, không chạy reset liên tục chí chết chip 2.1.6 Sơ đồ nguyên lý: Mạch mô phần mềm mô proteus 8.4 Nhóm 13 16 Mạch đo nồng độ bụi 2017 Sơ đồ layout Nhóm 13 17 Mạch đo nồng độ bụi 2017 2.2 Thiết kế phần mềm - Lưu đồ thuật tốn: - Cách tính tốn chuyển đổi từ giá trị điện áp sang nồng độ bụi theo ly thuyet ta co cu 5v > 1023 adc vay x < GiaTriADC => x = (5000*GiaTriADC)/1023 mat khac theo datasheet thi: cu 0,5v > 0,01 ug/l vay (5*GiaTriADC)/1023 > y => y = ((5*GiaTriADC)/1023)/0,05 2.3 Hình ảnh thật sản phẩm : Nhóm 13 18 Mạch đo nồng độ bụi 2017 CHƯƠNG 3: KÊT LUẬN Các kết đạt được,: Mạch đo nồng độ bụi kết hợp với vi xử lý PIC16F833 c ảm bi ến bụi GP2Y0101AU0F biết tương đối lượng bụi bửn khơng khí - Mạch hoạt động tốt Ưu điểm: - Mạch đơn giản , nhỏ gọn, dễ dàng sử dụng Nhược điểm: - Độ nhạy cảm biến hạn chế Giá thành sản phẩm cao Chỉ đo vùng hạn chế Nhóm 13 19 Mạch đo nồng độ bụi 2017 Hướng phát triển sản phẩm: Sản phẩm tích hợp them nhiều đo đo nhiệt độ, độ ẩm, hiển thị ngày , lưu thông số đo theo ngày, tuần theo năm TÀI LIỆU THAM KHẢO Tham khảo tài liệu lập trình CCS ,Datasheet cảm biến bụi GP2Y1010AU0F Datasheet vi điều khiển PIC16F883 Lời Kết : Mạch đo nồng độ bụi kết hợp với vi xử lý PIC16F833 biết tương đối lượng bụi bửn khơng khí Mạch nh ỏ gọn dễ làm d ễ s dụng Qua ta thấy bước làm mạch vi điều khi ển đ ể đo đại lượng cần trải qua bước sau : - Xác định đề tài cần thực - Chọn cảm biến đo thích hợp với đề tài - Chọn linh kiện để xử lý toán cần giải quy ết - Mô phương pháp đo phần mềm mô (thường dùng Proteus 8.4) - Viết chương trình vi điều khiển mã code - Nạp code cho vi điều khiển - Lắp mạch hoàn chỉnh đo thử nghiệm Nhóm 13 xin cảm ơn đọc! Nhóm 13 20 Mạch đo nồng độ bụi 2017 PHỤ LỤC A: ĐÓNG GÓP CÁC THÀNH VIÊN Đinh Quang Điệu phụ trách phần code Nguyễn Thế Phong phụ trách phần cứng mô Nguyễn Văn Đàm phụ trách chung viết báo cáo PHỤ LỤC B: SOFTWARE CODE Nội dung Code sản phẩm: #include #device 16f883*16ADC=10 #use delay(clock=12000000) #define LCD_EN PIN_B5 #define LCD_RS PIN_B7 #define LCD_RW PIN_B6 #define LCD_D4 PIN_B3 #define LCD_D5 PIN_B2 #define LCD_D6 PIN_B1 #define LCD_D7 PIN_B0 #define sAN0 PIN_A0 #define LED PIN_A4 float x,y; void LCD_Enable(void) Nhóm 13 21 Mạch đo nồng độ bụi 2017 { output_high(LCD_EN); delay_us(3); output_low(LCD_EN); delay_us(50); } //Ham Gui Bit Du Lieu Ra LCD void LCD_Send4Bit( unsigned char Data ) { output_bit(LCD_D4,Data&0x01); output_bit(LCD_D5,(Data>>1)&1); output_bit(LCD_D6,(Data>>2)&1); output_bit(LCD_D7,(Data>>3)&1); } // Ham Gui Lenh Cho LCD void LCD_SendCommand (unsigned char command ) { LCD_Send4Bit ( command >>4 );/* Gui bit cao */ LCD_Enable () ; LCD_Send4Bit ( command ); /* Gui bit thap*/ LCD_Enable () ; Nhóm 13 22 Mạch đo nồng độ bụi 2017 } // Ham Khoi Tao LCD void LCD_Init ( void ) { output_drive(LCD_D4); output_drive(LCD_D5); output_drive(LCD_D6); output_drive(LCD_D7); output_drive(LCD_EN); output_drive(LCD_RS); output_drive(LCD_RW); LCD_Send4Bit(0x00); delay_ms(20); output_low(LCD_RS); output_low(LCD_RW); LCD_Send4Bit(0x03); LCD_Enable(); delay_ms(5); LCD_Enable(); delay_us(100); LCD_Enable(); Nhóm 13 23 Mạch đo nồng độ bụi 2017 LCD_Send4Bit(0x02); LCD_Enable(); LCD_SendCommand( 0x28 ); // giao thuc bit, hien thi hang, ki tu 5x8 LCD_SendCommand( 0x0c); // cho phep hien thi man hinh LCD_SendCommand( 0x06 ); // tang ID, khong dich khung hinh LCD_SendCommand( 0x01 ); // xoa toan bo khung hinh } void LCD_Gotoxy(unsigned char x, unsigned char y) { unsigned char address; if(!y) address = (0x80+x); else address = (0xC0+x); delay_us(1000); LCD_SendCommand(address); delay_us(50); } // Ham Xoa Man Hinh LCD void LCD_Clear() { Nhóm 13 24 Mạch đo nồng độ bụi 2017 LCD_SendCommand(0x01); delay_ms(10); } // Ham Gui Ki Tu Len LCD void LCD_PutChar ( unsigned char Data ) { output_high(LCD_RS); LCD_SendCommand( Data ); output_low(LCD_RS); } //Ham Gui Chuoi Ky Tu Len LCD void LCD_Puts (char *s) { while (*s) { LCD_PutChar(*s); s++; } } void docADC() { Nhóm 13 25 Mạch đo nồng độ bụi 2017 setup_ADC(ADC_clock_internal); setup_ADC_ports(sAN0); set_ADC_channel(0); //!delay_ms(100); } void main() { LCD_Init(); while(true) { docADC(); output_high(LED); x=read_ADC()*5.f/1023; delay_us(280); if(x