Thiết kế, chế tạo hệ thống điều hòa nhiệt độ và tưới cây tự động vườn cây trong nhà kính

Trường ĐHSPKT Hưng yên Đồ án chuyên ngành Khoa Điện-Điện tử LỜI NĨI DẦU Trong thời kỳ cơng nghiệp hóa đại hóa ngày nay, thiết bị điện tử, tự động hóa đóng vai trị quan trọng, Ngay lĩnh vực nông nghiêp,tự động hóa ứng dụng cách sâu rộng.Trong nội dung đồ án tích hợp mức này,chúng em muốn nghiên cứu việc ứng dụng tự động hóa trồng nhà kính.Áp dụng kiến thức đạt q trình học mơn Vi Điều Khiển, chúng em định chọn đề tài: Thiết Kế, Chế Tạo Hệ Thống Điều Hòa Nhiệt Độ Và Tưới Cây Tự Động Vườn Cây Trong Nhà Kính Sau thời gian thực đồ án chuyên ngành nhóm sinh viên mở rộng hiểu biết thêm thiết bị chế tạo, phát nhiều thiếu sót thân Ngồi ra, cịn giúp nhóm sinh viên tìm hiểu thêm số ứng dụng thực tế nhiều thiết bị, linh kiện thực tiễn làm cho kiến thức chúng em ngày nâng cao Qua đó, nhóm sinh viên xin chân thành cám ơn thầy Nguyễn Trung Thành nhiệt tình giúp đỡ hướng dẫn chúng em hồn thành tốt nội dung đồ án Đồ án trình bày thành 03 phần Phần Tổng quan đề tài: Xác định đối tượng nghiên cứu, mục tiêu ngiên cứu ý nghĩa đề tài Phần Cơ sở lý thuyết :Tìm hiểu qua khảo sát thực tế linh kiện, loại IC,LCD, hoạt động loại cảm biến sử dụng hệ thống Lựa chọn giải pháp: Chọn giải pháp công nghệ, giải pháp thiết kế, yêu cầu giới hạn cho hệ thống.Thiết kế nguyên lý: Sơ đồ tổng quát,lựa chọn tổng quan linh kiện.Thiết kế kỹ thuật: Module mạch điều khiển , module điều khiển, module hiển thị.Sơ đồ mạch, chương trình demo, module chương trình Phần : Kết luận.Đánh giá kết thu được, ưu điểm nhược điểm hướng phát triển đề tài Trang:1 Trường ĐHSPKT Hưng yên Đồ án chuyên ngành Khoa Điện-Điện tử Tuy nhiên kiến thức chun mơn cịn hạn chế nên cịn xảy nhiều sai sót Chúng em mong thầy bạn góp ý bổ sung để đồ án chúng em hoàn thiện Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn! Trang:2 Trường ĐHSPKT Hưng yên Đồ án chuyên ngành Khoa Điện-Điện tử Mục Lục PHẦN I:TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1.Cơ sở thực Trong thực tế trồng cung cấp đầy đủ nhiệt độ độ ẩm quan trọng cần thiết Nhưng công việc chủ yếu thực thủ công.Xuất phát từ thực tế nảy sinh nhu cầu tự động cung cấp nhiệt độ độ ẩm cho vườn đặc biệt nhà kính có ích nhằm tiết kiệm đơn giản việc chăm sóc trồng đi.Từ ý tưởng với nhu cầu từ thực tiễn nhóm đồ án chúng em định chọn đề tài: “ Thiết kế chế tạo hệ thống điều hòa nhiệt độ tưới tự động vườn nhà kính “ Nội dung đề tài sau : 1.Phần thuyết minh - Tìm kiểu nhu cầu tưới nước nhiệt độ thích hợp số loại trồng - Nghiên cứu tổng quan cách tưới điều hòa nhiệt độ - Giới thiệu linh kiện cần dùng mạch Phần thực hành - Thiết kế,chế tạo sơ đồ nguyên lý mạch - Tiến hành lắp ráp linh kiện hàn mạch - Thiết kế mơ hình nhà kính trồng 1.2 Mục tiêu nghiên cứu - Thiết kế, chế tạo mạch điều hòa nhiệt độ tưới tự động vườn nhà kính Trang:3 Trường ĐHSPKT Hưng yên Đồ án chuyên ngành Khoa Điện-Điện tử - Nắm vững kiến thức mơn vi điều khiển,vi xử lý - Có khả lập trình với độ xác cao, ứng dụng thực tế - Hồn thành mơ hình sản phẩm thực tế 1.3 Phương tiện nghiên cứu - Giáo trình liên quan đến đề tài, nguồn internet, máy vi tính - Các linh kiện điện tử để thi công mạch điện: Bộ xử lý trung tâm (Vi điều khiển Pic 16F877A), động chiều,LCD - Các phần mềm hỗ trợ : eagle 5.x, Visual Basic 6.0, Proteus 7.x, driver USB to COM 1.4 Đối tượng nghiên cứu : - Các tài liệu liên quan đên công việc trồng nhà kính - Thiết kế tính tốn lựa chọn phương pháp tưới tự động điều hòa nhiệt độ vườn nhà kính - Các phần mềm lập trình,các họ vi điều khiển - PIC16F877A 1.5 Ý nghĩa đề tài Trong thực tế mơ hình trồng nhà kính hiên phát triển bời hướng đến nông nghiệp đại Với phương pháp trồng nhà kính người chủ động yếu tố tác động đến sinh trưởng phát triển nhiệt độ độ ảm, ánh sáng Những phương pháp tác động để điều hòa nhiệt độ độ ẩm cảu nhà kính thủ cơng.Nên đề tài có ứng dụng thức tế rộng rãi tự động điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm phù hợp cho sinh trưởng phát triển trồng nhà kính Trang:4 Trường ĐHSPKT Hưng yên Đồ án chuyên ngành Khoa Điện-Điện tử PHẦN II : CƠ SỞ LÍ THUYẾT Chương Tổng quan hệ thống điều hòa nhiệt độ tưới tự động vườn nhà kính 1.1 Cơ hệ thống tự động 1.1.1 Khái niệm hệ thống tự động - Hệ thống điều khiển tự động hệ thống bao gồm phần tử tự động nhằm điều khiển trình xảy thiên nhiên, sống mà khơng có tham gia trực tiếp người - Hệ thống điều khiển tự động: tập hợp thành phần vật lý có mối liên quan tác động qua lại lẫn để huy, tự hiệu chỉnh điều khiển hệ thống khác - Hệ thống điều khiển tự động xuất ngày phổ biến + Hệ thống điều hồ khơng khí + Hệ thống điều chỉnh độ ẩm + Hệ thống tự động báo cháy v.v Trong môi trường sản xuất: + Các máy tự động + Các đường dây sản xuất, lắp ráp tự động + Các máy điều khiển theo chương trình, Máy tính, Robot v.v Trang:5 Trường ĐHSPKT Hưng yên Đồ án chuyên ngành Khoa Điện-Điện tử 1.1.2.Vai trị tự động hóa q trình sản xuất Lịch sử hồn thiện cơng cụ, phương tiện sản xuất phát triển sở giới hóa điện khí hóa Khi có đột phá lĩnh vực công nghệ vật liệu điện tử tin học cơng nghệ tự động có hội phát triển mạnh mẽ, đem lại mn vàn lợi ích thiết thực cho xã hội Đó mấu chốt định suất, chất lượng, giá thành sản phẩm Trong thực tiễn áp dụng tự động hóa vào sản xuất mang lại hiệu không nhỏ cho phép giảm giá thành nâng cao suất lao động, cải thiện điều kiện sản xuất, đáp ứng cường độ cao sản xuất đại, thực chun mơn hóa hốn đổi sản xuất Từ tăng khả cạnh tranh, đáp ứng yêu cầu sản xuất Trong tương lai gần tự động hóa đóng vai trị vơ quan trọng khơng thể thiếu, khơng ứng dụng sản xuất mà ứng dụng phục vụ đời sống người Trong sản xuất thay người công việc bắp nặng nhọc, công việc nguy hiểm, độc hại,công việc tinh vi đại .còn đời sống người công nghệ ứng dụng phục vụ nhu cầu sống Nó phương tiện khơng thể thiếu đời sống 1.1.3 Ứng dụng tự động hóa tưới tiêu ổn định nhiệt độ cho vườn nhà kính - Ngày với phát triển mạnh mẽ công nghệ chế tạo thiết bị tự động hóa, kết hợp với thành tựu công nghệ vi điện tử công nghệ thông tin, cho phép tạo nên giải pháp tự động hóa lĩnh vực Có thể nói tự động hóa trở thành xu hướng tất yếu cho lĩnh vực cho quốc gia, vùng lãnh thổ - Trong sản xuất nơng nghiệp nói chung trồng nhà kính nói riêng việc ứng dụng tự động hóa sản xuất giúp giảm bớt công việc bắp nặng nhọc nâng cao suất lao động tăng hiệu chất lượng sản phẩm - Trong đề tài này, tự động hóa úng dụng tưới nước cho điều hịa nhiệt độ cho để có điều kiện phát triển phù hợp nhà kính khơng phụ thuộc nhiều vào yếu tố bên Trang:6 Trường ĐHSPKT Hưng yên Đồ án chuyên ngành Khoa Điện-Điện tử 1.2 Ảnh hưởng nhiệt độ trình sinh trưởng thực vật - Nhỉệt độ yêu tố ảnh hưởng lớn đến sinh trưởng Cây sinh trưởng khoảng nhiệt độ rộng, loại trồng khác tồn điểm nhiệt độ tối thấp tối cao khác nhau.Trong giới hạn nhiệt độ sinh trưởng có nhiệt độ tối thích cho sinh trưởng, nhiệt độ sinh trưởng xảy thuận lợi nhất, nhiệt độ tối thích tốc độ sinh trưởng giảm Nhiệt độ tối thấp nhiệt độ tối cao cho sinh trưởng điểm nhiệt độ mà ngừng sinh trưởng Giới hạn nhiệt độ sinh trưởng thay đối theo thích nghi trông vùng sinh thái khác Nhiệt độ tối thấp tối cao vùng nhiệt đới cao vùng ôn đới hàn đới Ở vùng nhiệt đới nhiều ngừng sinh trưởng nhiệt độ 100 ͦ C, vùng hàn đới nhiều loại có khả sinh trưởng băng tuyết với nhiệt độ - 500 ͦ C Biết yêu cầu nhiệt độ sinh trưởng loại trồng có ý nghĩa lớn việc xác định thời vụ gieo trồng thích hợp, chuyển vùng nhập nội giống Cây trồng Nhiệt độ Tối thấp Tối cao Đậu Hà Lan -2 ͦ C 44,5 ͦ C Bắp cải ͦ C 36 ͦ C xà lách ͦ C 35 ͦ C Lúa 10 ͦ C 38 ͦ C Ngô 9,5 ͦ C 40 ͦ C Đậu tương ͦ C 46 ͦ C Bảng 2.1 Giới hạn nhiệt thích hơp số loại - Sinh trưởng quan khác nằm khoảng nhiệt độ khác Những quan mặt đất thích nghi với nhiệt độ khơng khí cao so với quan mặt đất,vì nhiệt độ cao sinh trưởng rễ thân cành.Sự chênh lệch nhiệt độ ban ngày ban đêm có ảnh hưởng lớn đến sinh trưởng cây.Ban ngày nhiệt độ cao thuận lợi cho quang hợp tích lũy chất hữu cơ, ban đêm nhiệt độ hạ thấp hạn chế hô hấp tiêu phí chất hữu cơ, giảm nước nên sinh trưởng nhanh Sự chênh lệch nhiệt độ ngày đêm tạo Trang:7 Trường ĐHSPKT Hưng yên Đồ án chuyên ngành Khoa Điện-Điện tử điều kiện thuận lợi cho tích lũy tinh bột quan sinh sản dự trữ củ khoai lang, khoai tây, củ sắn, hạt hòa thảo , làm tăng suất mùa màng Sự chênh lệch nhiệt độ ngày đêm phụ thuộc vào vùng địa lý, biên độ nhiệt độ ngày đêm lớn vùng cận nhiệt đới giảm dần hai cực đất Trong năm mùa xuân mùa thu có biên độ nhiệt độ lớn mùa khác, sinh trưởng trồng hai mùa thuận lợi cho tích lũy chất khô, lại phù hợp với hai mùa cho trồng nước ta - Tổn thương lạnh : nhiệt độ thấp có triệu chứng vàng da hay rụng lá, nhiệt độ thấp làm giảm khả sinh trưởng cây, giảm quang hợp - Tổn thương nóng, trồng tiếp xúc với nhiệt độ cao thường có lớp vỏ dày, thân lùn màu đậm, tầng bầu phát triển để cách nhiệt Lá nhỏ dày tạo thành lớp cutin hạn chế bốc hơi.Nếu nhiệt độ cao gây tượng cháy rụp * Biện pháp khắc phục - Cây trồng bị nóng ta dùng lưới che bớt ánh sáng chiếu trực tiếp vào - Làm thơng thống hệ thống đối lưu nhà trồng - Nếu bị lạnh nên có hệ thống lị sưởi trồng chỗ kín 1.3 Vai trị việc tưới nước tới trình sinh trưởng thực vật 1.3.1 Vai trị tưới nước Đất, nước, trồng khí hậu yếu tố quan trọng sản xuất nơng nghiệp, yếu tố quan trọng hàng đầu nước Nước tác nhân chuyển hoá trình hỉnh thành, phát triển đất, trình hình thành phát triển môi sinh Nước, chất dinh dưỡng, ánh sáng, nhiệt độ khơng khí, cố liên quan chặt chẽ với không thay cho Tuy nhiên chế độ nước có ảnh hưởng rõ rệt đến chế độ nhiệt, khơng khí dinh dưỡng đất Trong thiên nhiên nước phân bố không không gian thời gian Vĩ điều tiết chế độ nước đất phù hợp với nhu cầu trồng biện pháp kỹ thuật quan trọng để tăng vụ, tăng suất trồng, nâng cao độ phì nhiêu cải tạo chất đất Tác dụng tưới nước thể mặt: Trang:8 Trường ĐHSPKT Hưng yên Đồ án chuyên ngành Khoa Điện-Điện tử - Bổ sung thêm lượng nước lượng chất dinh dưỡng cần thiết cho trồng mà đất không cung cấp - Ảnh hưởng đến trình biến đổi lý hố, hoạt động vỉ sinh vật đât điều kiện khỉ hậu đồng ruộng 1.3.2 Xác định lượng nước cần tưới trồng Lượng nước cần trồng (còn gọi lượng bốc mặt ruộng) phụ thuộc vào nhiều yếu tố Tuy nhiên nguyên lý chung mổi quan hệ lượng bốc mật ruộng với yếu tố ảnh hưởng chủ yếu đến điêu kiện khí hậu, trồng Các phương pháp xác định lượng bổc mặt ruộng: 1) Phương pháp quan trác trực tiếp (phương pháp thực nghiệm) thiết bị chuyên dùng sử dụng sản xuất thời gian thực dài tốn thiết bị, công suất 2) Phương pháp lý luận, bán kinh nghiệm Dựa sổ liệu đo đạc trực tiếp lượng bốc mặt ruộng kết hợp vói phần tích lý luận để tìm cơng thức kinh nghiệm thể định lượng mối quan hệ E, yếu tố khí hậu (nhiệt độ, gió, độ ẩm khơng khí, độ chiếu sáng ) trồng (giống, loại cây, giai đoạn phát triển trồng ) Phương pháp áp dụng phổ biến vỉ đơn giản, tiện lợi, tốn kém, kết tương đối xác 3) Công thức xác định lượng bốc mặt ruộng thông dụng Công thức bán kinh nghiệm sử dụng phổ biến nhiều nước Việt Nam ta đạt độ chinh xác tương đối cao cao, gần sát sát với thực tế E = KcY Trong đó: E - lượng bốc mật ruộng; Kc - hệ số nước cần để tạo nên đơn vị sản phẩm; Y - suất phấn đấu Trang:9 Trường ĐHSPKT Hưng yên Đồ án chuyên ngành Khoa Điện-Điện tử Ưu điềm: công thức thể quan hệ lượng nước cần với suất trồng, quan hệ chặt chẽ với điều kiện khí hậu điều kiện định, dạng ẩn Tài liệu thí nghiệm thực nghiệm phong phú đáng tin cậy sử dụng tính tốn cho điều kiện tương tự Nhược điểm: Việc xác định xác Kc khó khăn, sử dụng điều kiện khí hậu tương đối ổn định Thường gặp sai số lớn so với thực tế điều kiện khỉ hậu biến động khơng xác - Giá trị hệ số trồng Kc Tổ chức FAO Liên hợp quốc nêu ra: Thòi kỳ Đầu vụ Phát triển Giữa vụ Cuối vụ Thu hoạch - Lúa nước 1,1+1,15 1,1 + 1,5 1,1 + 1,3 0,95+1,05 0,95 + 1,05 0,3-0,5 0,7+0,9 1,05 + 1,2 0,8+0,95 0,55-0,6 - Khoai tây 0,4+0,5 0,7+ 0,8 1,05 + 1,2 0,85+0,95 0,7+0,75 - Lạc 0,4+0,5 0,7+08 0,95 + 1,1 0,75 + 0,85 0,55+0,60 - Đậu 0,3-0,4 0,65 + 0,75 0,95+1,05 0,9 + 0,95 0,85+0,95 - Ngô Trang:10 Trường ĐHSPKT Hưng yên Đồ án chuyên ngành Khoa Điện-Điện tử 2.1.2 Khái quát chức port PIC16F877A * PORTA PORTA gồm có chân Các chân PortA, ta lập trình để thực chức “hai chiều” : xuất liệu từ vi điều khiển ngoại vi nhập liệu từ ngoại vi vào vi điều khiển Việc xuất nhập liệu PIC16F877A khác với họ 8051 Ở tất PORT PIC16F877A, thời điểm thực chức :xuất nhập Để chuyển từ chức nhập qua chức xuất hay ngược lại, ta phải xử lý phần mềm, không 8051 tự hiểu lúc chức nhập, lúc chức xuất Trong kiến trúc phần cứng PIC16F877A, người ta sử dụng ghi TRISA địa 85H để điều khiển chức I/O Muốn xác lập chân PORTA nhập (input) ta set bit tương ứng chân ghi TRISA Ngược lại, muốn chân output ta clear bit tương ứng chân ghi TRISA Điều hoàn toàn tương tự PORT cịn lại Ngồi ra, PORTA cịn có chức quan trọng sau : - Ngõ vào Analog ADC : thực chức chuyển từ Analog sang Digital - Ngõ vào điện so sánh - Ngõ vào xung Clock Timer0 kiến trúc phần cứng : thực nhiệm vụ đếm xung thông qua Timer0… - Ngõ vào giao tiếp MSSP (Master Synchronous Serial Port) * PORT B PORTB có chân Cũng PORTA, chân PORTB thực chức input output Hai chức điều khiển bới ghi TRISB Khi muốn chân PORTB input ta set bit tương ứng ghi TRISB, ngược lại muốn chân output ta clear bit tương ứng TRISB Thanh ghi TRISB cịn tích hợp điện trở kéo lên điều khiển chương trình * PORTC Trang:15 3476589 Trường ĐHSPKT Hưng yên Đồ án chuyên ngành Khoa Điện-Điện tử PORTC có chân thực chức input output điều khiển ghi TRISC tương tự hai ghi Ngồi PORTC cịn có chức quan trọng sau : - Ngõ vào xung clock cho Timer1 kiến trúc phần cứng - Bộ PWM thực chức điều xung lập trình tần số, duty cycle: sử dụng điều khiển tốc độ vị trí động v.v… - Tích hợp giao tiếp nối tiếp I2C, SPI, SSP, USART * PORTD PORTD có chân Thanh ghi TRISD điều khiển chức input output PORTD tương tự PORTD cổng xuất liệu chuẩn giao tiếp song song PSP (Parallel SlavePort) * PORTE PORTE có chân Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng TRISE Các chân PORTE có ngõ vào analog Bên cạnh PORTE chân điều khiển chuẩn giao tiếp PSP 2.1.3 Tìm hiểu vi điều khiển PIC16F877A Cấu trúc phần cứng PIC16F877A PIC tên viết tắt “ Programmable Intelligent computer” hãng General Instrument đặt tên cho vi điều khiển họ Hãng Microchip tiếp tục phát triển sản phầm hàng tạo gần 100 loại sản phẩm khác PIC16F887A dòng PIC phổ biến, đầy đủ tính phục vụ cho hầu hết tất ứng dụng thực tế Đây dòng PIC dễ cho người làm quen với PIC học tập tạo tản họ vi điều khiển PIC Cấu trúc tổng quát PIC16F877A sau : - 8K Flash Rom - 368 bytes Ram - 256 bytes Rom Trang:16 Trường ĐHSPKT Hưng yên Đồ án chuyên ngành Khoa Điện-Điện tử - port vào với tín hiệu điều khiển độc lập - định thời Timer0 Timer2 bit - định thời Timer1 16 bit hoạt động chế độ tiết kiệm lượng với nguồn xung clock - Capture/ Compare/ PWM - biến đổi Analog -> Digital 10 bit, ngõ vào - so sánh tương tự - định thời giám sát (Watch Dog Timer) - cổng song song bit với tín hiệu điều khiển - cổng nối tiếp 15 nguồn 2.1.4.Tổ chức nhớ PIC16F877A - Bộ nhớ chương trình Bộ nhớ chương trình vi điều khiển PIC16F877A nhớ Flash, dung lượng 8K word (1 word chứa 14bit) phân thành nhiều trang hình Để mã hóa địa 8K word nhớ chương trình, ghi đếm chương trình PC có dung lượng 13 bit Khi vi điều khiển reset, đếm chương trình trỏ địa 0000h Khi có ngắt xảy ghi PC trỏ đến địa 0004h Bộ nhớ chương trình không bao gồm nhớ Stack không địa hóa đếm chương trình - Bộ nhớ liệu Bộ nhớ liệu PIC16F877A chia thành bank Mỗi bank có dụng lượng 128 byte Nếu bank nhớ liệu 8051 phân chia riêng biệt : 128 byte thuộc bank1 vùng Ram nội để chứa liệu, 128 byte lại thuộc bank ghi có chức đặc biệt SFR mà người dùng khơng chứa liệu khác bank nhớ liệu PIC16F877A tổ chức theo cách khác Trang:17 Trường ĐHSPKT Hưng yên Đồ án chuyên ngành Khoa Điện-Điện tử Mỗi bank nhớ liệu PIC16F877A bao gồm ghi có chức đặc biệt SFR nằm các ô nhớ địa thấp ghi mục đích dùng chung GPR nằm vùng địa cịn lại bank ghi Vùng nhớ ghi mục đích dùng chung nơi người dùng lưu liệu trình viết chương trình Tất biến liệu nên khai báo chứa vùng địa Trong cấu trúc nhớ liệu PIC16F877A, ghi SFR mà thường xuyên sử dụng (như ghi STATUS) đặt tất bank để thuận tiện việc truy xuất Sở dĩ vì, để truy xuất ghi nhớ 16F877A ta cần phải khai báo bank chứa ghi đó, việc đặt ghi sử dụng thường xuyên giúp ta thuận tiên nhiều trình truy xuất, làm giảm lệnh chương trình * PIC16F877A có bank ta rút nhận xét sau : -Bank gồm nhớ có địa từ 00h đến 77h, ghi dùng chung để chứa liệu người dùng địa từ 20h đến 7Fh Các ghi PORTA, PORTB, PORTC, PORTD, PORTE chứa bank 0, để truy xuất liệu ghi ta phải chuyển đến bank0 Ngồi vài ghi thơng dụng khác ( giới thiệu sau) chứa bank0 - Bank1 gồm nhớ có địa từ 80h đến FFh Các ghi dùng chung có địa từ A0h đến EFh Các ghi TRISA, TRISB, TRISC, TRISD, TRISE chứa bank - Tương tự ta suy nhận xét cho bank bank dựa sơ đồ Cũng quan sát sơ đồ, ta nhận thấy ghi STATUS, FSR… có mặt bank Một điều quan trọng cần nhắc lại việc truy xuất liệu PIC16F877A : phải khai báo bank chứa ghi Nếu ghi mà bank chứa khơng cần phải chuyển bank Trang:18 Trường ĐHSPKT Hưng yên Đồ án chuyên ngành Khoa Điện-Điện tử *Một vài ghi chức đặc biệt SFR Thanh ghi STATUS: ghi có mặt bank ghi địa 03h, 83h, 103h 183h : chứa kết thực phép toán khối ALU, trạng thái reset bit chọn bank cần truy xuất nhớ liệu Thanh ghi OPTION_REG : có mặt bank2 bank3 có địa 81h 181h Thanh ghi cho phép đọc ghi, cho phép điều khiển chức pull_up chân PORTB, xác lập tham số xung tác động, cạnh tác động ngắt ngoại vi đếm Timer0 Thanh ghi INTCON : có mặt bank địa 0Bh,8Bh,10Bh,18Bh Thanh ghi cho phép đọc ghi, chứa bit điều khiển bit báo tràn timer0, ngắt ngoại vi RB0/INT ngắt thay đổi trạng thái chân PORTB Thanh ghi PIE1 :địa 8Ch, chứa bit điều khiển chi tiết ngắt khối chức ngoại vi Thanh ghi PIR1 : địa 0Ch, chứa cờ ngắt khối chức ngoại vi, ngắt cho phép bit điều khiển chứa ghi PIE1 Trang:19 Trường ĐHSPKT Hưng yên Đồ án chuyên ngành Khoa Điện-Điện tử Thanh ghi PIE2 : địa 8Dh, chứa bit điều khiển ngắt khối chức CCP, SSP bú, ngắt so sánh ngắt ghi vào nhớ EEPROM Thanh ghi PIR2: địa 0Dh, chứa cờ ngắt khối chức ngoại vi, ngắt cho phép bit điều khiển chứa ghi PIE2 Thanh ghi PCON : địa 8Eh, chứa cờ hiệu cho biết trạng thái chế độ reset vi điều khiển Thanh ghi W(work) Đây ghi đặc biệt PIC16F877A Nó có vai trị tương tự ghi Accummulator 8051, nhiên tầm ảnh hưởng rộng nhiều Tập lệnh PIC16F877A có tất 35 lệnh số lệnh có “góp mặt” ghi W 23 lệnh Hầu hết lệnh PIC16F877A liên quan đến ghi W Ví dụ như, PIC không phép chuyển trực tiếp giá trị ghi qua ghi khác mà phải chuyển thơng qua ghi W Thanh ghi W có bit không xuất bank ghi nhớ liệu 16F877A Mỗi dịng lệnh PIC16F877a mơ tả 14 bit Khi ta thực lệnh đó, phải lưu địa ghi bị tác động (chiếm bit) giá trị số k (thêm bit nữa) 16 bit, vượt giới hạn 14 bit Do ta tiến hành phép tính tồn trực tiếp ghi với ghi với số k Hầu hết lệnh PIC16F877A phải liên quan đến ghi W lý Khi thực dịng lệnh đó, PIC khơng phải tốn bit để lưu địa ghi W mã lệnh ( hiểu ngầm) Trang:20 Trường ĐHSPKT Hưng yên Đồ án chuyên ngành Khoa Điện-Điện tử Có thể xem ghi W ghi trung gian trình viết chương trình cho PIC16F877A *Các vấn đề Timer PIC16F877A có tất timer : timer0 (8 bit), timer1 (16 bit) timer2 (8 bit) * Timer0: Hình 2.3.Sơ đồ khối Timer0 Cũng giống 8051, Timer0 16F877A có chức : định thời đếm xung chức lựa chọn thơng qua bit số TOCS ghi OPTION Ngoài ra, ta lựa chọn cạnh tích cực xung clock, cạnh tác động ngắt… thông qua ghi Timer0 tích hợp thêm tiền định bit (prescaler), có tác dụng mở rộng “dung lượng” Timer0 Bộ prescaler điều chỉnh bit PS2:PS0 ghi OPTION Nó có giá trị 1:2, 1:4, 1:8, 1:16, 1:32, 1:64, 1:128, 1:256 tùy thuộc vào việc thiết lập giá trị ,1 cho bit Trang:21 Trường ĐHSPKT Hưng yên Đồ án chuyên ngành Khoa Điện-Điện tử Bộ tiền định có giá trị 1:2 chẳng hạn ,có nghĩa : bình thường khơng sử dụng tiền định Timer0 (đồng nghĩa với tiền định tỉ lệ 1:1) có tác động xung clock timer0 tăng thêm đơn vị Nếu sử dụng tiền định 1:4 phải xung clock timer0 tăng thêm đơn vị Vơ hình chung, giá trị timer0 (8 bit) lúc không 255 mà 255*4=1020 Các ghi liên quan đến Timer0 bao gồm : - TMR0 : chứa giá trị đếm Timer0 - INTCON : cho phép ngắt hoạt động - OPTION_REG : điều khiển prescaler * Timer1 Hình 2.4 Sơ đồ khối Timer1 Timer1 định thời 16 bit, giá trị Timer1 lưu hai ghi bit TMR1H:TMR1L Cờ ngắt Timer1 bit TMR1IF, bit điều khiển Timer1 TRM1IE Cặp ghi TMR1 tăng từ 0000h lên đến FFFFh sau tràn 0000h Nếu ngắt cho phép, xảy khi giá trị TMR1 tràn từ FFFFh 0000h, lúc TMR1IF bật lên Trang:22 Trường ĐHSPKT Hưng yên Đồ án chuyên ngành Khoa Điện-Điện tử Timer có chế độ hoạt động : - Chế độ hoạt động định thời đồng : Chế độ lựa chọn bit TMR1CS Trong chế độ xung cấp cho Timer1 Fosc/4, bit T1SYNC khơng có tác dụng - Chế độ đếm đồng : chế độ này, giá trị timer1 tăng có xung cạnh lênh vào chân T1OSI/RC1 Xung clock ngoại đồng với xung clock nội, hoạt động đồng thực sau tiền định tỉ lệ xung (prescaler) - Chế độ đếm bất đồng bộ: chế độ xảy bit T1SYNC set Bộ định thời tiếp tục đếm suốt trình ngủ vi điều khiển có khả tạo ngắt định thời tràng làm cho Vi điều khiển thoát khỏi trạng thái ngủ * Timer2 : định thời bit bao gồm tiền định (prescaler), hậu định Postscaler ghi chu kỳ viết tắt PR2 Việc kết hợp timer2 với định tỉ lệ cho phép hoạt động đinh thời 16 bit Module timer2 cung cấp thời gian hoạt động cho chế độ điều biến xung PWM module CCP chọn 2.2.Cảm biến nhiệt độ LM35 Hình 2.5: Sơ đồ chân cảm biến nhiệt độ LM 35 LM35 họ cảm biến nhiệt mạch tích hợp xác cao có điện áp đầu tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius Họ cảm biến không yêu cầu chỉnh ngồi vốn chỉnh Trang:23 3476589 Trường ĐHSPKT Hưng yên Đồ án chuyên ngành Khoa Điện-Điện tử LM35 cảm biến nhiệt độ analog ,nhiệt độ xác định cách đo hiệu điện ngõ LM35 Đơn vị nhiệt độ : oC Có mức điện áp thay đổi trực oC ( 10 mV/0C) Có hiệu cao,cơng suất tiêu thụ 60 uA Sản phẩm không cần phải chỉnh nhiệt độ sử dụng Độ xác thực tế:1/4 0C nhiệt độ phòng 3/4 0C khoảng -55 0C tới 150 0C Chân + Vs (1) chân cung cấp điện áp cho LM 35 DZ hoạt động từ – 20 V Chân Vout ( 2) chân điện áp đầu LM35 đưa vào chân Analog ADC Chân GND chân nối mass: Chân này tránh hỏng cảm biến làm giảm sai số trình đo Mã sản phẩm Dải nhiệt độ Độ xác Đầu LM35A -55 C ͦ + 150 ͦ C + 1C 10mV/F LM35B -55C + 150C + 1,5C 10mV/F LM35CA -40C + 110C + 1C 10mV/F LM 35C -40C + 110C +1.5C 10mV/F LM35D 0C + 100C + 2C 10mV/F Bảng 2.1: Thơng số kỹ thuật cảm biến nhiệt họ LM35 2.3 Màn hình LCD dịng 16 kí tự - Trong năm gần đây, hình tinh thể lỏng LCD (Liquid Crystal Display) ngày sử dụng rộng rãi dần thay đèn LED (7 đoạn nhiều đoạn) Đó ngun nhân sau: Màn hình LCD có giá thành hạ Trang:24 Trường ĐHSPKT Hưng yên Đồ án chuyên ngành Khoa Điện-Điện tử Khả hiển thị số, ký tự đồ hoạ tốt nhiều so với đèn LED (đèn LED hiển thị số số ký tự) Sử dụng thêm điều khiển tương phản LCD giải phóng CPU khỏi cơng việc Cịn đèn LED ln cần CPU ( cách đó) để trì việc hiển thị liệu - Dễ dàng lập trình ký tự đồ họat Chức nhiệm vụ của chân Hình 2.6: Sơ đồ chân LCD 16TC2A Tải FULL (FILE WORD 58 trang): bit.ly/2HmjzlL Dự phịng: fb.com/TaiHo123doc.net Trang:25 STT chân Kí hiệu Chức chân Trường ĐHSPKT Hưng yên Đồ án chuyên ngành 12 Vss Chân nối đất cho LCD, thiết kế mạch ta nối chân với GND mạch điều khiển Khoa Điện-Điện tử Vdd Chân cấp nguồn cho LCD, thiết kế mạch ta nối chân với VCC=5V mạch điều khiển Vee Lựa chọn độ tương phản hình RS Chân chọn ghi (Register select) Nối chân RS với logic “0” (GND) logic “1” (VCC) để chọn ghi + Logic “0”: Bus DB0-DB7 nối với ghi lệnh IR LCD (ở chế độ “ghi” - write) nối với đếm địa LCD (ở chế độ “đọc” - read) + Logic “1”: Bus DB0-DB7 nối với ghi liệu DR bên LCD R/w Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write) Nối chân R/W với logic “0” để LCD hoạt động chế độ ghi, nối với logic “1” để LCD chế độ đọc E Chân cho phép (Enable) Sau tín hiệu đặt lên bus DB0-DB7, lệnh chấp nhận có xung cho phép chân E + Ở chế độ ghi: Dữ liệu bus LCD chuyển vào(chấp nhận) ghi bên phát xung (high-to-low transition) tín hiệu chân E + Ở chế độ đọc: Dữ liệu LCD xuất DB0-DB7 phát cạnh lên (low-to-high transition) chân E LCD giữ bus đến chân E xuống mức thấp 7Trang:26 D0 D1 Tám đường bus liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU Có chế đ Trường ĐHSPKT Hưng yên Đồ án chuyên ngành Khoa Điện-Điện tử Bảng 2.3: Chức nhiệm vụ chân LCD Kí Điều Giá trị chuẩn hiệu kiện Min Typ Max Vdd = +5v 4,7 5,3 Vdd= +3v 2,7 5,3 V 1,2 mA - Điện áp vào Vdd Dòng cung cấp thời Điện áp nhiệt độ bình thường Điện áp led Trang:27 hình LCD Idd Vdd= 5V - Đơn -200C - - Vdd 00C 4.2 4.8 5.1 - 250C 3,8 4,2 4,6 Vo 500C 3,6 4,0 4,4 700C - - - 4,2 4,6 VF 250C - vị V V Trường ĐHSPKT Hưng yên Khoa Điện-Điện tử Đồ án chuyên ngành Tải FULL (FILE WORD 58 trang): bit.ly/2HmjzlL Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net Bảng 2.4 Giá trị điện áp LCD - Để hiển thị chữ số, mã ASCII chữ từ A đến Z, a đến z số từ - gửi đến chân bật RS = Cũng có mã lệnh gửi đến LCD để xố hình đưa trỏ đầu dòng nhấp nháy trỏ Bảng 12.2 liệt kê mã lệnh Cũng sử dụng RS = để kiểm tra bít cờ bận xem LCD sẵn sàng nhận thơng tin chưa - Khi R/W = RS = cờ bận D7 thực chức sau: Nếu D7 = (cờ bận 1) có nghĩa LCD bận cơng việc bên không nhận thông tin nào, cịn D7 = LCD sẵn sàng nhận thông tin Trong trường hợp cần kiểm tra cờ bận trước ghi liệu lên LCD - Gửi có trễ lệnh liệu đến LCD Để gửi lệnh đến LCD, cần đưa chân RS = 0, để gửi liệu bật RS=1.Sau đó, gửi sườn xung cao xuống thấp đến chân E phép chốt liệu LCD 2.4 Cảm biến đo độ ẩm đất - Để tự động tưới nước cho vườn dựa vào độ ẩm đất vườn có phù hợp với sinh trưởng phát tiển không.Nếu độ ẩm thiếu bơm nước để đạt độ ẩm mong muốn - Cảm biến độ ẩm đất sử dụng có chân cắm xuống đất để đo Trang:28 Trường ĐHSPKT Hưng yên Đồ án chuyên ngành Khoa Điện-Điện tử Hình 2.7 Hình ảnh thực tế cảm biến đo độ ẩm đất - Thông số kỹ thuật + Điện áp hoạt động: 3.3V-5V + Kích thước:3cm * 1.6cm + VCC: 3.3V-5V + GND: 0V + DO: Đầu tín hiệu số (0 1) + AO: Đầu Analog (Tín hiệu tương tự) * Một số lưu ý cảm biến đo độ ẩm đất - Cảm biến độ ẩm đất cảm biến nhạy cảm với độ ẩm môi trường xung quanh thường sử dụng để phát độ ẩm đất - Cảm biến độ ẩm đất thiết lập ngưỡng giá trị làm cổng đầu cao, đất độ ẩm vượt giá trị ngưỡng thiết lập, mô-đun D0 đầu thấp; - Đầu tương tự AO kết nối với chuyển đổi ADC, bạn nhận giá trị xác độ ẩm đất; Trang:29 3476589 ... Tổng quan hệ thống điều hòa nhiệt độ tưới tự động vườn nhà kính 1.1 Cơ hệ thống tự động 1.1.1 Khái niệm hệ thống tự động - Hệ thống điều khiển tự động hệ thống bao gồm phần tử tự động nhằm điều khiển... biến + Hệ thống điều hồ khơng khí + Hệ thống điều chỉnh độ ẩm + Hệ thống tự động báo cháy v.v Trong môi trường sản xuất: + Các máy tự động + Các đường dây sản xuất, lắp ráp tự động + Các máy điều. .. - Thiết kế ,chế tạo sơ đồ nguyên lý mạch - Tiến hành lắp ráp linh kiện hàn mạch - Thiết kế mơ hình nhà kính trồng 1.2 Mục tiêu nghiên cứu - Thiết kế, chế tạo mạch điều hòa nhiệt độ tưới tự động