Thiết kế mạch đo nhiệt độ, độ ẩm gửi kết quả đo ra màn hình máy tính và LCD

Thiết kế mạch đo nhiệt độ, độ ẩm gửi kết quả đo ra màn hình máy tính và LCD Thiết kế mạch đo nhiệt độ, độ ẩm gửi kết quả đo ra màn hình máy tính và LCD Thiết kế mạch đo nhiệt độ, độ ẩm gửi kết quả đo ra màn hình máy tính và LCD Thiết kế mạch đo nhiệt độ, độ ẩm gửi kết quả đo ra màn hình máy tính và LCD Thiết kế mạch đo nhiệt độ, độ ẩm gửi kết quả đo ra màn hình máy tính và LCD

Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Điện Báo cáo môn học Đồ án I Đề tài:Thiết kế mạch đo nhiệt độ, độ ẩm gửi kết đo hình máy tính LCD Giảng viên hướng dẫn: Th.S Lê Thị Thanh Hà Th.S Lê Khánh Thành Hà Nội, tháng năm 2021 MỤC LỤC A: ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ NHIỆM VỤ ………………………………………Trang B: NỘI DUNG………………………………………… …………………Trang I: Tổng quan……………………………………………… …………………Trang Giới thiệu chung hệ thống đo Trang Sơ lược phương pháp đo nhiệt độ, độ ẩm Trang Lựa chọn phương pháp đo, cảm biến .Trang II: Lựa chọn thiết bị phần cứng…………………………………… Trang Sơ đồ tổng quan hệ thống……………………………………….Trang Khối cảm biến……………………………………………………….…Trang Khối vi điều khiển………………………………………………… Trang10 a Sơ đồ chức chân……………………………… Trang10 b Bộ Counter/Timer( đếm/ định thời)…………………… Trang13 c Các ngắt vi điều khiển ………………………………… Trang17 Khối hiển thị………………………………………………………… Trang 19 a Hiển thị LCD………………………………………………… Trang 19 b Vi điều khiển giao tiếp với máy tinh hiển thị…………… Trang 21 III: CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM………………………… …… Trang22 Sơ đồ nguyên lí mạch vẽ proteus………………………… Trang22 Lưu đồ thuật tốn…………………………………………………… Trang23 Chương trình C viết KeilC 5………………………………… Trang24 C: KẾT QUẢ THU ĐƯỢC VÀ PHƯƠNG HƯỚNG HOÀN THIỆN Trang33 I Kết thu được………………………………………………… Trang 33 II Phương hướng hoàn thiện…………………………………….….Trang 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………… Trang34 A ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ NHIỆM VỤ Trong ứng dụng hàng ngày, nhu cầu theo dõi nhiệt độ độ ẩm ngày trở nên phổ biến thiết thực sử dụng trong: Sản xuất chế biến nông nghiệp Hiển thị thực thi điều khiển (quạt gió, máy sấy, điều hịa, hay báo động) Datalog liệu môi trường khu vực Theo dõi môi trường, chế độ làm việc số dây chuyền, thiết bị có yêu cầu cao Khái niệm đo nhiệt độ độ ẩm có từ lâu, tất đại lượng vật lý nhiệt độ độ ẩm quan tâm nhiều Nhiệt độ độ ẩm yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất vật chất mơi trường sống Trong công nghiệp sản xuất lĩnh vực đo lường điều khiển, q trình đo xử lí nhiệt độ, độ ẩm giữ vai trò quan trọng Trong thiết bị có thiết bị địi hỏi cảm biến đo điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm khơng khí điều hịa, chng báo cháy, lị vi sóng… Do ta thấy tầm quan trọng tính thực tế việc đo điều chỉnh nhiệt độ độ ẩm thiết bị tự động hóa đời sống hàng ngày Ở đồ án này, chúng em nhận đề tài thiết kế “Mạch đo nhiệt độ độ ẩm cho môi trường, dùng cảm biến đoDHT11” Đây đề tài sát với thực tế, mang tính ứng dụng thực tiễn cao Điều tạo động lực cảm hứng cho sinh viên tìm tịi nghiên cứu Để thực đồ án tốt chúng em phân cơng cơng việc cho thành viên sau: Công việc Tổng hợp báo cáo Nghiên cứu viết code Nghiên cứu, tìm hiểu phương thức hoạt động linh kiện Phụ trách làm mạch thật B NỘI DUNG I Tổng quan 1.Giới thiệu chung hệ thống đo Để thực phép đo đại lượng tùy thuộc vào đặc tính đại lượng cần đo, điều kiện đó, độ xác theo u cầu phép đo mà ta thực đo nhiều cách khác sở hệ thống đo lường khác Sơ đồ khối hệ thống đo lường tổng quát: Khối chuyển đổi: làm nhiệm vụ nhận trực tiếp đại lượng vật lí đặc trưng cho đối tượng cần đo, biến đổi đại lượng thành đại lượng vật lí thống (dòng điện điện áp) để thuận lợi cho việc tính tốn Mạch đo: có nhiệm vụ tính tốn biến đổi tín hiệu nhận từ chuyển đổi cho phù hợp với yêu cầu thể kết đo thị Khối thị: làm nhiệm vụ biến đổi tín hiệu điện nhận từ mạch đo để thể kết đo Sơ lược phương pháp đo nhiệt độ, độ ẩm 2.1 Sơ lược phương pháp đo nhiệt độ Nhiệt độ đại lượng đo gián tiếp sở tính chất vật phụ thuộc nhiệt độ Hiện có nhiều nguyên lý cảm biến khác để chế tạo cảm biến nhiệt độ như: nhiệt điện trở, cặp nhiệt ngẫu, phương pháp quan dùa phân bố xạ nhiệt, phương pháp dùa dãn nở vật rắn, lỏng, khí dùa tốc độ âm… có hai phương pháp Ở dải nhiệt độ thấp trung bình phương pháp đo phương pháp tiếp xúc, nghiã chuyển đổi lắp đặt trực tiếp môi trường đo Thiết bị đo như: nhiệt điện trở, cặp nhiệt, bán dẫn Ở dải nhiệt độ cao phương pháp đo khơng tiếp xúc (cơng cụ đặt ngồi mơi trường đo) Các thiết bị đo như: cảm biến quang, hỏa quang kế (Hỏa quang kế phát xạ, hỏa quang kế cường độ sáng, hỏa quang kế màu sắc)… 2.2 Sơ lược phương pháp đo độ ẩm Độ ẩm yếu tố có vai trị quan trọng sống người, từ sức khỏe, sinh hoạt, học tập, lao động sản xuất đến tầm quan trọng hàng hóa, vật dụng, sinh vật, máy móc Xác định độ ẩm trở thành cơng việc khơng thể thiếu để đảm bảo môi trường sống bảo quản tốt mà đó, độ ẩm ln giữ mức cân thích hợp Các phương pháp đo độ ẩm phổ biến có: +Phương pháp sấy khơ: Dùng sức nóng làm bay hết nước mẫu Cân trọng lượng mẫu trước sau sấy khơ, từ tính phần trăm nước có mẫu + Phương pháp chưng cất kín với dung mơi hữu cơ: Khi đun sôi dung môi hữu trộn lẫm với mẫu, dung môi bốc kéo theo nước mẫu Dung môi nước gặp lạnh ngưng tụ ống đo có vạch chia làm hai lớp riêng biệt Đọc thể tích nước lắng phía dưới, từ tính phần trăm nước có mẫu + Phương pháp Karl Fischer: Dựa độ màu iot Ở nhiệt độ thường, iot kết hợp với nước SO2 thành HI không màu, theo phản ứng: I2 + SO2 + 2H2O ↔ 2HI + H2SO4 Từ màu dung dịch iot, ta tính phần trăm lượng nước có mẫu Phản ứng phản ứng thuận nghịch, muốn cho phản ứng theo chiều, Fischer cho thực phản ứng môi trường có piridin Phương pháp phát tới vết nước (lượng nước nhỏ) sử dụng máy đo tự động xác định đọ ẩm hàng loạt công nghiệp + Phương pháp sử dụng khúc xạ kế: Khi từ môi trường (khơng khí) vào mơi trường khác (chất lỏng) tia sáng bị lệch (khúc xạ) Nếu chất lỏng dung dịch chất hòa tan (dung dịch đường, muối, …) dựa độ lệch tia sáng, ta tính nồng độ chất hịa tan từ tính phần trăm nước có thực phẩn Phương pháp chủ yếu để xác định hàm lượng chất khô thực phẩm lỏng hòa tan nước + Phương pháp đo độ ẩm cảm biến: Nguyên lý hoạt động: ẩm kế điện trở dùng điện trở hút ẩm( dùng chất hút ẩm phủ lên) sau điện trở nối tới cầu Wheatons có bù nhiệt Điện trở cảm biến thay đổi tỷ lệ với độ ẩm chuyển thành tín hiệu điện tương ứng Lựa chọn phương pháp đo, cảm biến Từ yêu cầu thực tiễn trên, nhóm chúng em giao đề tài: “Thiết kế mạch đo nhiệt độ, độ ẩm gửi kết đo hình máy tính LCD” để làm đề tài mơn học Vận dụng kiến thức học chúng em nghiên cứu, dựa vào thực tế kinh tế phù hợp chúng em lựa chọn thiết bị cảm biến DHT11 đo đồng thời nhiệt độ độ ẩm, vi xử lí 8051,… để hồn thiện đề tài Trong đồ án hẳn nhiều sai sót, chúng em mong nhận bảo, hướng dẫn thầy đóng góp bạn sinh viên để đồ án hồn thiện II: Lựa chọn thiết bị phần cứng Sơ đồ tổng quan đề tài: Khối cảm biến Sử dụng cảm biến đo nhiệt độ độ ẩm DHT11 Thông số kỹ thuật: -Nguồn: -> VDC - - Dòng sử dụng: 2.5mA max (khi truyền liệu) -Đo tốt độ ẩm 20 to 70%RH với sai số 5% -Đo tốt nhiệt độ to 50°C sai số ±2°C -Tần số lấy mẫu tối đa 1Hz (1 giây lần) -Kích thước 15mm x 12mm x 5.5mm Hình -Ngun lí hoạt động DHT11: + Nhận tín hiệu từ 8051(Request) Hình +DHT11 Gửi tín hiệu phản hồi(Response) Hình +Thực qua trình truyền 40 bit liệu -DHT11 trả giá trị nhiệt độ độ ẩm dạng byte Trong đó: § Byte 1: giá trị phần ngun độ ẩm (RH%) § Byte 2: giá trị phần thập phân độ ẩm (RH%) § Byte 3: giá trị phần nguyên nhiệt độ (TC) § Byte : giá trị phần thập phân nhiệt độ (TC) § Byte : kiểm tra tổng.(checksum) Nếu Byte = (8 bit) (Byte1 +Byte2 +Byte3 + Byte4) giá trị độ ẩm nhiệt độ xác, sai kết đo khơng có nghĩa *Nó dựa vào thời gian để xác định truyền bit bit Hình Hình -Sau tín hiệu đưa 0, ta đợi chân DATA 8051 DHT11 kéo lên Nếu chân DATA khoảng 26 – 28 us 0, cịn tồn 70 us Do lập trình ta bắt sườn lên chân Data sau delay khoảng 50 us Nếu giá trị đo ta đọc bit 0, giá trị đo ta đọc bít Cứ ta đọc bit Vi điều khiển 8051( AT89C52) a Sơ đồ chân: Hình Cấu tạo chức chân AT89C52 AT89C52 có tất 40 chân có chức đường xuất nhập Trong có 24 chân có tác dụng kép (có nghĩa chân có chức năng), mỡi đường hoạt động đường xuất nhập đường điều khiển thành phần bus liệu bus địa 10 hình, đưa trỏ đầu dịng v.v Nếu RS = ghi liệu chọn cho phép người dùng gửi liệu cần hiển thị LCD Chân W/R: Đầu vào đọc/ ghi cho phép người dùng ghi thông tin lên LCD R/W = đọc thông tin từ R/W = Chân cho phép E: Chân cho phép E sử dụng LCD để chốt thông tin hữu chân liệu Khi liệu cấp đến chân liệu xung mức cao xuống thấp phải áp đến chân để LCD chốt liệu chân liêu Xung phải rộng tối thiểu 450ns Chân D0-D7: Đây chân liệu bít, dùng để gửi thơng tin lên LCD đọc nội dung ghi LCD Để hiển thị chữ số, gửi mã ASCII chữ từ A đến z, a đến f số từ - đến chân bật RS = Cũng có mã lệnh mà gửi đến LCD để xố hình đưa trỏ đầu dòng nhấp nháy trỏ Bảng h1sau liệt kê mã lênh Chúng ta sử dụng RS = để kiểm tra bít cờ bận để xem LCD có sẵn sàne nhân thơng tin Cờ bận D7 đọc R/W = RS = sau: Nếu R/W = 1, RS = D7 = (cờ bận 1) LCD bận công việc bên không nhận bất kỳ thơng tin Khi D7 = LCD sẵn sàng nhận thông tin Lưu ý nên kiểm tra cờ bận trước ghi bất kỳ liệu lên LCD b Vi điều khiển giao tiếp với máy tinh hiển thị -Bộ UART (Universal Ansynchronous Receiver and Tranmistter) AT89C52 có chức truyền nhận nối tiếp , AT89C52 giao tiếp với cổng nối tiếp máy tính thơng qua UART, hai chân dùng cho truyền nhận liệu nối tiếp, hai chân gọi TxD RxD, phần cổng P3 (đó P3.0 - chân 10 P3.1 - chân 11) -Chuẩn giao tiếp UART khác với RS232 mức điện áp chỗ UART thể mức logic (0V) logic (3-5V), với RS232 -12V đến -3V 20 mức +3V đến +12V mức , từ -3V đến +3V vùng cấm - ko xác định nên người ta chế tạo IC MAX232 IC cho phép ta kết nối UART với RS232 Hình 8: Sơ đồ bên ICMAX232 sơ đồ nối ghép AT89C52 – ICMAX232Cổng com DB-09 III CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM Sơ đồ ngun lí mạch vẽ proteus 21 Hình Lưu đồ thuật tốn 22 Chương trình C viết KeilC 23 #include #include #include // khoi tao ham delay void delay_ms( int t) { int x,y; for(x=0;x