đo lường điều khiển bằng máy tính

Ngày nay, khi công nghiệp tự động hoá ngày càng phát triển thì việc sử dụng máy tính để điều khiển các hệ thống tự động đang trở nên phổ biến. với một chiếc máy tính và một số thao tác chùng ta có thể điều khiển được cả một hệ thống, một dây truyền sản xuất tự động, các hệ thống đèn điện

Tiểu luận môn học GVHD: BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO - - BÀI TIỂU LUẬN Môn: Đo lường điều khiển máy tính Đề tài: “Đọc cảm biến nhiệt độ DS1820 lên máy tính, đồng thời điều khiển bơm tự động theo nhiệt độ đặt trước” Họ tên GVHD: ………………………………… SV thực hiện: ………………………………… Lớp: ………………………………… Vũng tàu, ngày 11 tháng 04 năm 2020 Tiểu luận mơn học GVHD: Mục Lục Lời nói đầu Chương 1: Khái quát môn đo lường điều khiển máy tính .3 1.1 Lịch sử hình thành 1.2 Ứng dụng tiêu biểu 1.3cấu trúc máy tính Chương 2: Khái quát Arduino .5 2.1 giới thiệu phần mềm Arduino 2.2 số dòng sản phẩm arduino .5 2.3 Ứng dụng đời sống .5 2.4 khả mở nguồn .7 2.5 khả kết nối thiết bị khác Chương 3: Khái quát visual basic 3.1 Tìm hiểu phần mềm 3.2 Tính visual basic .8 3.2 cài đặt phần mềm Chương 4: Nội dung thực đề tài 4.1 đặt vấn đề .9 4.2 phương thức thực 4.3 thiệt bị thực 4.4 mở phần mềm kết nối thiết bị với máy tính .11 4.5 code arduino 15 4.6 tượng làm đề tài 17 Chương Kết luận 18 Tiểu luận môn học GVHD: LỜI NĨI ĐẦU Ngày nay, cơng nghiệp tự động hố ngày phát triển việc sử dụng máy tính để điều khiển hệ thống tự động trở nên phổ biến với máy tính số thao tác chùng ta điều khiển hệ thống, dây truyền sản xuất tự động, hệ thống đèn điện Viêc ứng dụng máy tính vào kỹ thuật đo lường điều khiển máy tính đem lại kết đầy tính tiện lợi Các thiết bị, hệ thống đo lường điều khiển ghép nối với máy tính có độ xác cao, điều đáng quan tâm là mực độ tự động hố cơng viêc xử lý nhanh Để hệ thống đo lường điều khiển ghép nối với máy tính hoạt động ngồi phần mạch điện cần phải có chương trình nạp vào máy tính để điều khiển hệ thống Vậy nên củng với phát triển củng cơng nghiệp đo lường điều khiển máy tính phổ biến ngày dược cải cách Cũng nhờ nhu cầu cao số phần mềm đề phục vụ cho du cầu đời visual Basic, Arduino, Matlap, proteus,… Cùng với học tập lớp với tiếp thu từ nhiều tài nguyên kiến thức khác tạo tiểu luận nói khái quát phần mềm để dùng cho đo lường điều khiển máy tính tìm hiểu đề tài đọc cảm biến nhiệt độ Ds1820 lên máy tính đồng thời điều khiển bơm tự động theo nhiệt độ đặt trước Tiểu luận mơn học GVHD: CHƯƠNG 1:KHÁI QUAT VỀ MƠN ĐO LƯỜNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH 1.1Lịch sử hình thành Một thí dụ thực tiễn ứng dụng máy tính điều khiển q trình vào năm 1959; liên quan đến số chức nhà máy hố dầu Port Arthur Texas(USA).Cơng trình kết hợp công ty Thomson ramo Woolridge Texaco Máy tính dùng đèn điện tử RW300 kiểm sốt dịng chảy, nhiệt độ, áp suất phân tử nhà máy lọc (hố dầu) Máy tính tính tốn tín hiệu điều khiển mong muốn dựa liệu vào thây đổi điểm đặt hiệ chỉnh analog thị người vận hành điều khiển thực tay Vấn đề kinh tế không vấn đề Độ tin cậy phần cứng thấp dùng đèn điện tử, phần mềm viết lập trình hợp ngữ Vào năm 1962, ICI( Imperial Chemical Industries) giới thiệu khái niệm điều khiển số trực tiếp DDC(Direct digital control),ý tưởng tahy vịng điều khiển analog thơng thường máy tính trung tâm Ý tưởng DDC cịn áp dụng nhiều hệ thống điều khiển máy tính Tên gọi điều khiển số trực tiếp nhắm nhấn mạnh ràng máy tính điều khiển q trình cách trực tiếp Tính linh hoạt thuận lợi hệ thống DDC Sự phát triển bán dẫn thập niên 1960 dẫn đến phát triển mạnh mẽ máy tính Gồm ba yếu tố: + phần cứng máy tính tơt + q trình phức tạp + lý thuyết điều khiển phát triển Ba yếu tố kết hợp lại gia tăng thành cơng điều khiển máy tính Đây thời khì máy tính mini Các địi hỏi máy tính điều khiển q trình gắn chặt với phát triển cơng nghệ mạch tích hợp Có thê thiết kế hiệu hệ thống điều khiển q trình máy tính mini Máy tính q trình tiêu biểu thời kì có độ dài từ 16 bit Ổ đĩa sử dụng thơng thường nhớ phụ CDC1700 máy tính tiêu biểu thời kì Tiểu luận mơn học GVHD: hình 1.1 máy tính CDC1700 1.2 Ứng dụng tiêu biểu Các ứng dụng máy tính thơng dụng điều khiển công nghiệp bus mở Giao tiếp (bus) modun vận hành nhấn mạnh Ứng dụng điều khiển máy tính q trình nhiều: + cơng nghệ khí chế tạo: NC, CNC, FMS, robot + cơng nghệ xử lí hố, dầu khí, nhựa, giấy,… + Hệ thống lượng điện: + Điều khiện hệ thống tự động Các q trình có sử dụng máy tính điều khiển đa 1.3 Cấu trúc máy tính Cấu trúc máy tính chia thành ba khối  Khối xử lý trung tâm(CPU): làm nhiệm vụ thu thập xử lí liệu  Khối nhớ (Memory): lưu trữ cac loại liệu khác đưa vào, lấy từ CPU  Khối phối hợp vào ra(I/O): làm nhiệm vụ tương thích thiết bị ngoại vi đường dây(bus) may tính Tiểu luận mơn học GVHD: hình 1.2: cấu trúc máy tính CHƯƠNG KHÁI QUÁT ARDUINO 2.1 Giời thiệu phần mềm Arduino Arduino thực gây sóng gió thị trường người dùng tồn giới gần đây, số lượng người dùng lớn đa dạng với trình độ trải rộng từ cấp phổ thông lên đến đại học làm cho người tao chúng phải ngạc nhiên với mức độ phổ biến Vậy Arduino gì? Arduino thật bo mạch vi xử lý dùng để lập trình tương tác với thiết bị phần cứng cảm biến, động cơ, đèn thiết bị khác Đặc biệt mổi bật arduino mội trường phát triển ứng dụng dễ sử dụng, với ngơn ngữ lập trình học cách nhanh chóng với người am hiểu điện tử lập trình Điều làm nên tượng Arduino mức giá thấp tính chất nguồn mở từ phần cứng tới phần mềm Arduino đời thị trấn Ivrea thuộc Y đặt theo tên vị vua vào kỉ thừ King Arduin Arduino thức đưa giới thiệu vào năm 2005 công cụ khiêm tốn dành cho sinh viên giáo sư Massimo Banzi người phát triển Arduino, trường Interaction Design Instistute Ivrea (IDII) Mặc dù hầu hết khơng tiếp thị cả, tin tức Arduino lan truyền với tộc độ chóng mặt nhờ lời truyền miệng tốt đẹp người dùng Hiện Arduino tiếng toàn giới Arduino xem tảng của” mã nguồn mở” dùng để tạo nên loại ừng dụng lĩnh vực điện tử, khả tương tác với mơi trường thuận lợi Arduino ví máy mini để sử dụng để lập trình,xây dựng thực dự án điện tử cách hữu ích mà khơng cần đến loại cơng cụ chun biệt dùng riêng cho q trình phục vụ nạp code Arduino gồm có phần chính: + Phần cứng: vi điều khiển hay gọi board mạch nguồn mở Tiểu luận môn học GVHD: + Phần mềm: phần mềm dành riêng hỗ trợ cho tích hợp IDE với tác dụng soạn thảo, nạp chương trình cho board biên dịch code 2.2 Một số dàng sản phầm arduino      Arduino Uno R3 Arduino RedBoard Board Arduino Mega Board Arduino Leonardo Shield Arduino 2.3 Ứng dụng đời sống Trong đời sống Arduino sử dụng nhiều quan trọng viêc chế tạo thiết bị điện tử chất lượng cao Một số ugn71 dụng :  Lập trình robot  Thực lập trình loại game tương tác  Lập trình máy bay khơng người lái  Điều khiển thiết bị ánh sáng cảm biến tốt  ừng dụng mày in màu 3D, điều khiển cảm biến bào hiệu bánh chín  số phận quan trọng đèn giao thông 2.4 Khả mở nguồn Arduino có hai nguồn phần cứng phần mềm thiết bị mở nguồn Mọi sơ đồ pibliv trực tuyến, bạn thực lắp ráp cần có đủ linh kiện tuỳ theo sơ đồ lắp ráp Tiểu luận môn học GVHD: 2.5 Khả kết nối thiết bị khác     Hoạt động cách độc lập điều mà arduino thực Kết nối với thiết bị máy tính, cho phép truy cập vào tệp liệu thuộc tính cảm biến bên mơi trường ngồi cung cấp phản hồi thông tin Liên kết, kết nối với Arduino khác Kết nối nhiều thiết bị khác nhau, chíp điều khiển Tiểu luận môn học GVHD: CHƯƠNG KHÁI QUÁT VISUAL BASIC 3.1 Tìm hiểu phần mềm Visual Basic 6.0 (VB6) phiên công cụ lập trình Visual Basic (VB), cho phép người dùng tiếp cận nhanh cách thức lập trình mơi trường Windows Những quen thuộc với VB tìm thấy VB6 tính trợ giúp cơng cụ lập trình hiệu Người dùng làm quen với VB làm chủ VB6 cách dễ dàng - Với VB6, : + Khai thác mạnh điều khiển mở rộng Tiểu luận môn học GVHD: + Làm việc với điều khiển (ngày tháng với điều khiển MonthView DataTimePicker, cơng cụ di chuyển CoolBar, sử dụng đồ họa với ImageCombo, cuộn FlatScrollBar,…) +Làm việc với tính ngơn ngữ + Làm việc với DHTML + Làm việc với sở liệu + Các bổ sung lập trình hướng đối tượng 3.2 Tính Visual Basic Visual Basic tiết kiệm thời gian công sức so với số ngơn ngữ lập trình có cấu trúc khác thiết lập hoạt động đối tượng Visual Basic cung cấp Khi thiết kế chương trình thấy kết qua thao tác giao diện thi hành chương trình Cho phép chỉnh sủa dễ dàng, đơn giản Khả kết hợp với thư viện liên kết động DLL 3.3 Cài đặt phần mềm Sử dụng chương trình VB6, người dùng cài đặt VB6 lên máy tính Bộ cài cịn cài đặt tập tin cần thiết để xem tài liệu đĩa CD MSDN (Microsoft Developer Network) Nếu cần, người dùng cài đặt riêng phần tài liệu ví dụ mẫu Visual Basic lên máy tính - Để cài đặt VB6, người dùng nên kiểm tra máy tính đảm bảo cấu hình tối thiểu Các yêu cầu hệ thống tối thiểu : - Microsoft Windows 95 trở lên Microsoft Windows NT Workstation 4.0 trở lên - Tốc độ CPU 66 MHz trở lên - Màn hình VGA hình có độ phân giải cao hỗ trợ Microsoft Windows - 16 MB RAM cho Microsoft Windows 95 32MB RAM cho Microsoft Windows NT Workstation CHƯƠNG 4: NỘI DUNG THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 4.1 Đặt vấn đề Như biết, nước ta qua trình cơng nghiệp hố đại hố đất nước Vì tự động hố đóng vai trị quan trọng, tự động hố giúp tăng suất, tăng độ xác cao tăng hiệu sản xuất Nhất thiết bị sử dụng máy tính, mơn đo lường điều khiển máy tính tính thất yếu để giúp doanh nghiệp điều khiển máy móc để bắt kịp thời đại cần thiết Tiểu luận môn học GVHD: Sau học xong học phần với giúp đõ giảng viên kiến thức bên đề sáng tỏ hiệu ứng dụng thực tế mơn chúng em tìm hiểu đề tài :”Đọc cảm biến nhiệt độ DS1820 lên máy tính, đồng thời điều khiển bơm tự động theo nhiệt độ đặt trước” Cùng với nỗ lực nhóm thời gian, kiến thức gịn hạn hẹp nên khơng thể thiếu thiếu sót Chùng em mong thầy góp ý 4.2 Phương thức thực Với đề tài chungq em thực đề tài : kham khảo tài liệu, tìm hiểu thực thế,… 4.3 Thiệt bị thực  Board Arduino mega 2560 Cấu tạo Arduino Mega 2560 bao gồm:  Cổng USB: loại cổng giao tiếp đề ta upload code từ PC lên vi điều khiển Đồng thời giao tiếp serial để truyền liệu ci điều khiển máy tính  Jack nguồn: để chạy Arduino lấy nguồn từ cổng USB trên, lúc cắm với máy tính Lúc ta cần nguồn từ 9V đến 12V  Có 54 chân vào/ra số đánh số thứ tự từ đến 13, ngồi có chân nối đất chân điện áp tham chiếu  Vi điều khiển AVR: xử lí trung tâm tồn bo mạch Với Arduino khác chip khác  Các thông số chi tiết Arduino Mega 2560: Vi xử lý 5V Điện áp hoạt động 7-12V Điện áp đầu vào 6-20V Chân vào / (I/O)số 54( 15 chân đầu PWM) Chân vào tương tự 16 Dòng điện chân I/O 40mA Dòng điện chân nguồn 3.3V 50mA 10 Tiểu luận môn học GVHD: Bộ nhớ 256KB SRAM 8KB EEPROM 4KB Xung nhịp 16MHz  Cảm biến nhiệt độ DS18B20 DS18B20 IC cảm biến nhiệt độ bao gồm chân Đặc điểm :  IC đo nhiệt độ, giao tiếp với VDK qua giao thức dây  Mỗi thiệt bị có mã code 64 bit riêng biệt  Nguồn cung cấp 3V-5.5V, cấp nguồn thơng qua chân liệu  Có thể đo khoảng cách nhiệt độ từ -550C đến +1250C  Độ xác 0.50C khoảng nhiệt dộ từ -100C đến 850C  Độ phân giải cảm biến 9-12 bit  Thời gian chuyển đổi lớn 750ms tương ứng với phân giải 12 bit Sơ đồ khối DS18B20: 11 Tiểu luận môn học GVHD: 4.4 Mở phần mềm kết nối thiết bị với máy tính  Phần mềm Arduino  Cách nối phần cứng với máy tính  Kiểm tra cổng COM kết nối 12 Tiểu luận môn học GVHD:  Mở phần mềm Arduino  Vào tool chọn Arduino port 13 Tiểu luận môn học GVHD:  Viết code lập trình  Kiểm tra lỗi code  Nạp chương trình vào board Arduino 14 Tiểu luận môn học GVHD:  Hiện thị bảng  Phần mềm visual Basic Giao diện phần mềm Kích vào phần mềm visual basic chọn Standard EXE chon Open 15 Tiểu luận mơn học GVHD: Khi mở Open giao điện mở để người dùng chế tạo giao điện đồ hoạ hệ thống 4.5 Code Arduino #include #include // Data wire is plugged into port on the Arduino #define ONE_WIRE_BUS #define TEMPERATURE_PRECISION // Lower resolution const int Motor = 8; // Setup a oneWire instance to communicate with any OneWire devices (not just Maxim/Dallas temperature Ics) OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS); // Pass our oneWire reference to Dallas Temperature DallasTemperature sensors(&oneWire); int numberOfDevices; // Number of temperature devices found DeviceAddress tempDeviceAddress; // We’ll use this variable to store a found device address void setup(void) { // start serial port Serial.begin(9600); Serial.println(“Dallas Temperature IC Control Library Demo”); // Start up the library sensors.begin(); pinMode(Motor,OUTPUT); digitalWrite(Motor,HIGH); // Grab a count of devices on the wire numberOfDevices = sensors.getDeviceCount(); // locate devices on the bus Serial.print(“Locating devices ”); Serial.print(“Found “); Serial.print(numberOfDevices, DEC); Serial.println(“ devices.”); // report parasite power requirements Serial.print(“Parasite power is: “); if (sensors.isParasitePowerMode()) Serial.println(“ON”); else Serial.println(“OFF”); // Loop through each device, print out address for(int i=0;i32 if (tempC >40){ digitalWrite(Motor,LOW); int RP = 0; //0% } else{ //C = 28:60 //PulseWidth = 0:255 -> TempC :: byte PW = (255*(tempC-28))/60; float RP = 100*PW/255; analogWrite(Motor,PW); } //Serial.print(“ Temp F: “); //Serial.println(DallasTemperature::toFahrenheit(tempC)); // Converts tempC to Fahrenheit String str = “Nhiet Do:=” + String(tempC) + “ ” + “%Cong suat Dong co:=”; delay(500); } void loop(void) { // call sensors.requestTemperatures() to issue a global temperature // request to all devices on the bus Serial.print(“Requesting temperatures ”); sensors.requestTemperatures(); // Send the command to get temperatures Serial.println(“DONE”); delay(200); //my add // Loop through each device, print out temperature data for(int i=0;i