HỆ THỐNG NHÚNG Đề Tài: Hiển Thị Nhiệt Độ Đọc Được Từ Cảm Biến Lên Led Ma Trận Và BậtTắt Thiết Bị Ổn Định Nhiệt Độ. BAO GỒM FILE CODE, FILE MÔ PHỎNG PROTEUS, VIDEO THUYẾT MINH CODE VÀ NGUYÊN LÝ. IB CHO MÌNH QUA ZALO 0327697318 ĐỂ LẤY FILE
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA : CƠ KHÍ Bộ mơn: CƠ ĐIỆN TỬ BÁO CÁO TIỂU LUẬN Môn học: HỆ THỐNG NHÚNG Đề Tài: Hiển Thị Nhiệt Độ Đọc Được Từ Cảm Biến Lên Led Ma Trận Và Bật/Tắt Thiết Bị Ổn Định Nhiệt Độ Giáo viên hướng dẫn : Tăng Cẩm Nhung Sinh viên thực : Đặng Thành Thái MSSV :K175520114047 Nguyễn Chí Thanh(NT) MSSV :K175520114050 Lớp : K53CDT01 Thái Nguyên – 2021 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU YÊU CẦU – GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu 1.2 Giới hạn CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ 2.1 Giới thiệu (tóm tắt) 2.2 Sơ đồ khối a Khối nguồn b Nút bấm c Cảm biến nhiệt độ LM35 d Khối đệm liệu e Khối hiển thị f Bộ ổn định nhiệt độ 11 g Vi điều khiển 12 h Sơ đồ mạch nguyên lý 13 2.3 Lưu đồ chương trình 14 a Giới thiệu yêu cầu điều khiển 14 b Lưu đồ 14 c Chương trình giải thích lệnh 15 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ KẾT LUẬN 26 Kết luận 26 Hướng phát triển 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO 27 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Cảm Biến LM35 Hình 2: Led ma trận 8*8 Hình 3: Sơ đồ khối đề tài Hình 4: LM35 proteus Hình 5: Sơ đồ chân vi mạch 74HC245 Hình 6: Bảng hoạt động IC 74HC245 Hình 7: Led matrix 8*8 Hình 8: Màn hình LCD 16*2 Hình 9: Quạt tản nhiệt Hình 10: Đèn cấp nhiệt Hình 11: PIC16F877A Hình 12: Cấu tạo chung PIC16F877A Hình 13: Sơ đồ mạch hệ thống Hình 14: Lưu đồ trình tự điều khiển hệ thống Hình 15: Cách lấy mã hex kí tự 10 10 11 12 12 13 14 15 26 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU YÊU CẦU – GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu - Hiện nay, cảm biến sử dụng vô thông dụng đời sống ngày Có nhiều loại cảm biến với chức đa dạng khác hôm bàn cảm biến nhiệt độ LM35 Hình 1: Cảm Biến LM35 - Cảm biến LM35 cảm biến nhiệt độ giá rẻ sử dụng để đo nhiệt độ (theo ° C) Nó với thể đo nhiệt độ xác so với điện trở nhiệt (thermistor) tầm giá LM35 có độ chuẩn xác 0,4 ° C nhiệt độ phòng bình thường 0,8 ° C khoảng ° C đến + 100 ° C Một đặc tính quan trọng cảm biến thu 60 microamps từ nguồn cung ứng có khả tự sưởi ấm thấp LM35 IC cảm biến nhiệt độ có điện áp đầu thay đổi, dựa nhiệt độ xung quanh Nó vi mạch sử dụng để đo nhiệt độ đâu khoảng từ -55 ° C đến 150 ° C - Led ma trận hay gọi Led matrix cấu thành từ bóng Led, xếp thành hàng cột (dạng Module) ghép lại với Dạng bố trí giống ma trận nên người ta gọi Led ma trận Led ma trận đa dạng từ màu sắc đến kích thước đề tài này sử dụng Led ma trận kích thước 8*8 Hình 2: Led ma trận 8*8 - - Thiết bị ổn định nhiệt độ quạt tản nhiệt đèn cấp nhiệt Chúng ta cài đặt ngưỡng nhiệt độ cảnh báo T1 T2 Khi nhiệt độ cảm biến đo nhỏ T1 đèn cấp nhiệt bật, nhiệt độ nằm khoảng T1 T2 thiết bị ổn định nhiệt độ tắt nhiệt độ lớn T2 quạt tản nhiệt bật Đề tài hồn thành áp dụng vào nhiều việc khác sống ngày, ví dụ ổn định nhiệt độ cho: bể cá cảnh, khu ni thủy hải sản, phịng thí nghiệm, trang trại ấp trứng gia cầm thiết kế vào lồng sấy lơng cho chó mèo cảnh hot trend 1.2 Giới hạn Các tính cảm biến nhiệt độ LM35 - Nguyên lý làm việc cảm biến nhiệt độ LM35Được hiệu chuẩn trực tiếp độ C(độ C) - Hệ số tỷ lệ tuyến tính + 10 mV / ° C 0,5 ° C Độ xác đảm bảo (ở 25 ° C) Đánh giá cho phạm vi Full -55 ° C đến 150 ° C Thích hợp cho ứng dụng từ xa Hoạt động từ V đến 20 V Dịng xả 60-µA Đầu trở kháng thấp, 0,1 Ω cho tải mA Có nút bấm để tăng, giảm xác nhận ngưỡng nhiệt độ tùy chọn theo nhu cầu dùng khác để điều khiển quạt đèn cách xác CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ 2.1 Giới thiệu (tóm tắt) - Chúng ta cấp nguồn từ đến 20V cho cảm biến LM35,chân cảm biến chân output nối với chân analog pic 16F877A Trong tính LM35 đưa 10 minivolt độ C Nó có nghĩa tăng công suất 10 mills volt chân cảm biến, giá trị nhiệt độ tăng lên Ví dụ: cảm biến xuất 100 mills volt chân Vout, nhiệt độ tính độ C 10 độ C Tương tự việc đọc độ âm Nếu cảm biến xuất -100 mills volt, nhiệt độ -10 độ C Sau qua khối giải mã nhiệt độ hiển thị lên Led ma trận đặt cạnh - Hệ thống có nút bấm để tăng, giảm xác nhận ngưỡng nhiệt độ T1 T2 từ so sánh để điều khiển ổn định nhiệt độ đèn quạt 2.2 Sơ đồ khối - Theo yêu cầu đề tài thiết kế, nhóm em có sơ đồ khối đây: Hình 3: Sơ đồ khối đề tài a - Khối nguồn Cảm biến nhiệt độ yêu cầu nguồn từ 4-20 VDC LCD 16*2 điện áp hoạt động từ 2.5-6 VDC Quạt tản nhiệt đèn cấp nhiệt chung điện áp 12 VDC 74HC245 điện áp hoạt động từ 2-6VDC Ta phải cấp nguồn 5VDC 12VDC b Nút bấm - Thiết kế yêu cầu xét ngưỡng nhiệt độ T1 T2 nên có nút bấm: nút tăng, nút giảm nút OK tương ứng để tăng giảm xác nhận nhiệt độ muốn cài đặt tửng ngưỡng c Cảm biến nhiệt độ LM35 Hình 4: LM35 proteus - - - Cảm biến nhiệt độ LM35 có chân ngồi để kết nối với nguồn từ 4-20V, chân để xuất tín hiệu đo dạng analog Chân tín hiệu kết nối với port A PIC 16F877A để đọc Ta có: U= t.k + u điện áp đầu + t nhiệt độ môi trường đo k Là hệ số theo nhiệt độ LM35 10mV/1 độ C Giả sử điện áp Vcc cấp cho LM35 5V ADC 10bit - Vậy bước thay đổi LM35 5/(2^10) = 5/1024 Giá trị ADC đo điện áp đầu vào LM35 (t*k)/(5/1024) = ((10^2)*1024*t)/5 = 2.048*t Vậy nhiệt độ ta đo t = giá trị ADC/2.048 d Khối đệm liệu - Do thiết kế đề tài có Led matrix nên sử dụng IC đệm liệu vi mạch - 74HC245 Vi mạch 74HC245 có chức tái tạo lại tín hiệu điều khiển từ vi điều khiển tín hiệu bị suy giảm chiều dài bus kết nối xa làm tín hiệu điều khiển bị sụt áp có khả chống nhiễu IC có sơ đồ chân hình dưới: Hình 5: Sơ đồ chân vi mạch 74HC245 - A0 ->A7: Dữ liệu đầu vào, data in/output phụ thuộc vào chân DIR - OE: chân cho phép tích cực mức 0E=0 ic xuất liệu ngược lại OE=1 - DIR: Quy định đầu ra, DIR=1 input A output B ngược lại với DIR=0 - B0 -> B7: đầu ra, data in/output phụ thuộc vào chân DIR - Vcc: Điện áp dương (5V) - GND: 0V Hình 6: Bảng hoạt động IC 74HC245 - H: mức cao L: mức thấp Z: trở kháng cao X: khơng quan tâm Giải thích hoạt động IC 74HC245: - Vì dịng điện port vi điều khiển nhỏ cỡ vài mA không đủ cho Led matrix sáng cần đệm dòng cho Led matrix hoạt dộng ổn định - IC 74HC245 có điện áp đầu 5V, dịng 20mA cơng suất 500mW thích hợp cấp cho Led matrix - Chân DIR nhận tín hiệu: ● Nếu tín hiệu tích cực mức 1, liệu từ A sang B ● Nếu tín hiệu tích cực mức 0, liệu từ B sang A e Khối hiển thị - Với đề tài thiết kế này, nhóm chúng em sử dụng Led matrix để hiển thị nhiệt độ mà cảm biến đo sử dụng thêm LCD 16*2 để hiển thị tác vụ cài đặt ngưỡng nhiệt độ Hình 7: Led matrix 8*8 - - Led ma trận xếp thành hàng, cột nối tiếp tạo thành hình, độ phân giải khơng cao q, sử dụng để làm hình cơng nghiệp thương mại Bên ma trận diode hai chiều có cực dương theo hàng cực âm theo cột Tất led nối với dây đồng trần Có thể điều khiển điểm led ma trận cách điều khiển dòng điện qua cặp diode theo cột hàng Loại ma trận phổ biến sử dụng hiển thị thơng tin, cho phép hiển thị hình ảnh văn dạng tĩnh động Trên thị trường có Led matrix đa dạng từ màu, màu đến full màu proteus có loại Led matrix màu hoạt động điện áp 5V Hình 8: Màn hình LCD 16*2 10 Hình 12: Cấu tạo chung PIC16F877A h Sơ đồ mạch nguyên lý - Nhiệt độ đo cảm biến qua điều khiển, xử lý hiển thị lên - led matrix Dùng nút bấm để cài đặt ngưỡng nhiệt độ tùy chọn, xong ngưỡng ấn ok, sang cài ngưỡng 2, xong ngưỡng ấn ok hệ thống chạy theo chương trình viết để điều khiển quạt đèn Màn hình LCD hiển thị ngưỡng nhiệt độ sau cài đặt Hình 13: Sơ đồ mạch hệ thống 13 2.3 Lưu đồ chương trình a Giới thiệu yêu cầu điều khiển ⮚ Mục đích ● Ổn định nhiệt độ ● Biết rõ nhiệt độ thời điểm ⮚ Yêu cầu ● Nguồn DC 5V 12V ● An toàn sử dụng ● Tiết kiệm điện ● Hoạt động ổn định ⮚ Chức ● Có thể xác lập ngưỡng nhiệt độ nút bấm ● Quạt đèn chạy theo ngưỡng cài đặt để ổn định nhiệt độ ● Xác định xác nhiệt độ ● Hiển thị nhiệt độ lên Led ma trận ⮚ Input ● Nút bấm ● Cảm biến nhiệt độ ⮚ Output ● Tín hiệu điều khiển quạt đèn ● Tín hiệu hiển thị Led matrix ● Tín hiệu hiển thị LCD b Lưu đồ Hình 14: Lưu đồ trình tự điều khiển hệ thống 14 c Chương trình giải thích lệnh #include // khai báo thư viện #device ADC=10; // chọn ngõ vào 10bit cho ADC #use delay(clock=20M) unsigned int8 Ma_Hang[8]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe }; unsigned int8 Ma_Cot[10][8]={{0x3c,0x7e,0xc3,0xc3,0xc3,0xc3,0x7e,0x3c}, //0 {0x30,0x70,0xf0,0xb0,0x30,0x30,0x30,0x30},//1 {0x38,0x7c,0xcc,0x8c,0x18,0x30,0x7e,0xfe},//2 {0x7e,0xc6,0x86,0x1c,0x1e,0x06,0x66,0x7c},//3 {0x18,0x30,0x66,0xc6,0xfe,0xfe,0x06,0x06},//4 {0x7e,0x40,0x40,0x7e,0x06,0x46,0x7e,0x3c},//5 {0x3e,0x7e,0xe0,0xfc,0xfe,0xc6,0xe6,0x7c},//6 {0xfe,0xfe,0x06,0x0c,0x18,0x30,0x30,0x30},//7 {0x7e,0xc3,0xc3,0xff,0xff,0xc3,0xc3,0x7e},//8 {0x3c,0x42,0x42,0x7e,0x02,0x02,0x42,0x7c}//9 }; ////////////////////////////// #define LCD_RS_PIN PIN_D0 /* khai báo chân LCD #define LCD_RW_PIN PIN_D1 #define LCD_ENABLE_PIN PIN_D2 #define LCD_DATA4 PIN_D4 #define LCD_DATA5 PIN_D5 #define LCD_DATA6 PIN_D6 #define LCD_DATA7 PIN_D7 #include khai báo thư viện LCD */ /////////////////////////// float nhietdo; int t=0; 15 int8 l=0; int8 h=0; void ADC_Init() { setup_adc_ports(AN0); // chọn chân A0 để đọc giá trị vào setup_adc(ADC_CLOCK_DIV_32); //thời gian lấy mẫu xung clock / 32 ( 6.4 us ) set_adc_channel(0); // chọn kênh ADC delay_us(100);} int8 j,a,b,x; ////////////////////////////////// void hthi2() { output_B(0x00); /* code hiển thị ” ” Led matrix delay_ms(1); output_low(pin_A5); output_high(pin_A2); output_high(pin_A1); delay_ms(1); Output_B(0xE6); Output_C(0x7f); delay_ms(1); output_B(0x00); delay_ms(1); Output_B(0xA9); Output_C(0xbf); delay_ms(1); output_B(0x00); delay_ms(1); 16 Output_B(0xE8); Output_C(0xdf); delay_ms(1); OUTPUT_B(0x00); delay_ms(1); Output_B(0x08); Output_C(0xef); delay_ms(1); OUTPUT_B(0x00); delay_ms(1); Output_B(0x08); Output_C(0xF7); delay_ms(1); OUTPUT_B(0x00); delay_ms(1); Output_B(0x08); Output_C(0xfb); delay_ms(1); OUTPUT_B(0x00); delay_ms(1); Output_B(0x09); Output_C(0xfd); delay_ms(1); OUTPUT_B(0x00); delay_ms(1); Output_B(0x06); Output_C(0xFE); delay_ms(1); 17 OUTPUT_B(0x00); delay_ms(1); */ } ////////////////////////////////////// void hthi() { hthi2(); nhietdo=0; /* đọc liệu từ LM35 led matrix nhietdo=nhietdo+read_adc(); nhietdo=(nhietdo/2); x=(int16)nhietdo; */ //////////////////////////// a=x/10; /* code hiển thị nhiệt độ Led matrix b=x%10; for(j=0; j