Thiết kế thi công hệ thống điều khiển quạt tự động Các số liệu, tài liệu ban đầu: Kiến thức môn Mạch điện, Điện tử ,Vi xử lý Nội dung thực đề tài: Thiết kế khối nguồn Thiết kế hệ thống Mô mạch Proteus Chỉnh sửa thi công mạch
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: NGUYỄN NGÔ LÂM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** Tp Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng năm 2019 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ tên sinh viên: Lê Hồng Nghĩa MSSV: 16141061 Ngành: Cơng Nghệ Kỹ Thuật Điện tử, Truyền thông Lớp: 16141DTC Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Ngô Lâm ĐT: 0387181212 Ngày nhâ ̣n đề tài: 06/3/2019 Ngày nộp đề tài: 20/6/2019 Tên đề tài: Thiết kế thi công hệ thống điều khiển quạt tự động Các số liệu, tài liệu ban đầu: Kiến thức môn Mạch điện, Điện tử ,Vi xử lý Nội dung thực đề tài: Thiết kế khối nguồn Thiết kế hệ thống Mô mạch Proteus Chỉnh sửa thi công mạch Viết luận văn báo cáo Sản phẩm: Mạch điều khiển quạt tự động SVTH: LÊ HỒNG NGHĨA ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD: NGUYỄN NGƠ LÂM CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: Lê Hoàng Nghĩa MSSV: 16141061 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện tử, Truyền thông Tên đề tài: Thiết kế thi công hệ thống điều khiển quạt tự động Họ tên Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Ngô Lâm NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng năm 2019 Giáo viên hướng dẫn SVTH: LÊ HOÀNG NGHĨA ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: NGUYỄN NGÔ LÂM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: Lê Hoàng Nghĩa MSSV: 16141061 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện tử, Truyền thông Tên đề tài: Thiết kế thi công hệ thống điều khiển quạt tự động Họ tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: 10 Đề nghị cho bảo vệ hay không? 11 Đánh giá loại: 12 Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng năm 2019 Giáo viên phản biện SVTH: LÊ HỒNG NGHĨA ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD: NGUYỄN NGÔ LÂM MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN _3 MỤC LỤC _4 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT _7 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ _9 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG 11 1.1 Đặt vấn đề _11 1.2 Tình hình nghiên cứu 11 1.3 Mục tiêu đề tài 11 1.4 Tiếp cận nghiên cứu đề tài 11 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT _12 2.1 Cảm biến nhiệt độ LM35 _12 2.2 Màn hình LCD hiển thị 14 2.2.1 Tổng quan 14 2.2.2 Thông số kỹ thuật LCD 1602 HD44780 _14 a) Sơ đồ chân 14 b) Thông số kỹ thuật _16 2.2.3 Bộ điều khiển LCD vùng nhớ 16 a) Bộ nhớ DDRAM (Display Data RAM) 17 b) Bộ phát kí tự ROM – CGROM (Character Generator ROM) _17 c) Bộ phát kí tự RAM – CGRAM (Character Generator RAM) _17 2.2.4 Tập lệnh điều khiển LCD _17 2.2.5 Hoạt động đọc ghi LCD _20 2.2.6 Bảng mã ASCII _22 2.3 IC Driver động L298N 23 2.4 Vi xử lí PIC 16F887 _25 SVTH: LÊ HỒNG NGHĨA ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD: NGUYỄN NGÔ LÂM a) Sơ đồ khối PIC 16F887 26 b) Đặc tính vi điều khiển PIC 16F887 _27 c) Sơ đồ chân _28 2.5 Một số linh kiện khác 29 a) Biến áp 29 b) Điện trở _30 c) Tụ điện 31 d) Biến trở _32 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG _33 Yêu cầu sơ đồ khối hệ thống 33 3.1 3.1.1 Yêu cầu hệ thống 33 3.1.2 Sơ đồ khối hệ thống 33 3.1.3 Hoạt động hệ thống _34 3.2 Thiết kế phần cứng hệ thống 35 3.2.1 Khối nguồn _35 a) Yêu cầu khối nguồn 35 b) Sơ đồ khối chức khối 35 c) Biến áp: 36 d) Mạch chỉnh lưu lọc nguồn sau chỉnh lưu 36 e) Khối ổn áp _38 f) Hoàn thiện mạch nguồn 39 3.2.2 Khối điều khiển _41 3.2.3 Khối cảm biến _42 3.2.4 Khối hiển thị 43 3.2.5 Khối quạt 44 3.2.6 Khối xử lí trung tâm: _46 CHƯƠNG 4: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT _48 4.1 Lưu đồ giải thuật hệ thống: _48 4.2 Lưu đồ giải thuật điều khiển quạt 50 4.3 Lưu đồ giải thuật khởi tạo LCD _51 SVTH: LÊ HỒNG NGHĨA ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD: NGUYỄN NGÔ LÂM 4.4 Lưu đồ giải thuật ngắt Timer định thời _52 4.5 Lưu đồ giải thuật chống dội nút nhấn 53 4.6 Lưu đồ giải thuật xử lí chức nút nhấn ONOFF 53 4.7 Lưu đồ giải thuật xử lí chức nút nhấn SET _54 4.8 Lưu đồ giải thuật đọc giá trị nhiệt độ từ cảm biến 54 4.9 Lưu đồ giải thuật xử lí chức nút nhấn UP DW 55 a) Nút nhấn UP _55 b) Nút nhấn DW 56 4.10 Lưu đồ giải thuật xử lí thời gian hoạt động 57 4.11 Lưu đồ giải thuật xử lí thời gian nghỉ _58 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THI CÔNG VÀ THỰC NGHIỆM _59 5.1 Kết 59 5.2 Kết nối module _61 5.3 Thực nghiệm (Kiểm tra, vận hành hệ thống) _62 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 64 6.1 Kết luận _64 6.2 Hướng phát triển _64 TÀI LIỆU THAM KHẢO _65 PHỤ LỤC 66 Code chương trình viết CCS 66 SVTH: LÊ HỒNG NGHĨA ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD: NGUYỄN NGÔ LÂM DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Tên viết tắt (Xếp theo ABC) AC Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt Alternative Current Dòng điện xoay chiều DC Alternative Current Dòng điện chiều LED Light Emitting Diode Đèn led IC Integrated Circuit Mạch tích hợp IoT Internet of Things Mạng lưới thông minh kết nối máy tính mạng GPIO General-purpose input/output Cổng đầu vào với mục đích I/O Input/Output Ngõ vào/ngõ MCU Microprocessor Control Unit Khối vi điều khiển UART Universal Asynchronous Receiver – Transmitter Truyền liệu nối tiếp bất đồng LCD Liquid Crystal Display Màn hình tinh thể lỏng ADC hay A/D Analog Digital Converter Chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số SVTH: LÊ HỒNG NGHĨA ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD: NGUYỄN NGÔ LÂM DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Sơ đồ chân hình LCD 1602 .15 Bảng 2.2 Tập lệnh điều khiển LCD 17 Bảng 2.3 Bảng mã ASCII 22 Bảng 2.4 Chức chân IC L298 23 Bảng 2.5 Bảng quy ước màu điện trở 30 SVTH: LÊ HOÀNG NGHĨA ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: NGUYỄN NGÔ LÂM DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ Hình 2.1 Cảm biến nhiệt LM35 12 Hình 2.2 Màn hình LCD 1602 14 Hình 2.3 Sơ đồ chân hình LCD 1602 .14 Hình 2.4 Sơ đồ khối điều khiển 16 Hình 2.5 Dạng sóng điều khiển đọc 20 Hình 2.6 Dạng sóng điều khiển ghi 21 Hình 2.7 Sơ đồ chân IC L298 23 Hình 2.8 Vi xử lí PIC 16F887 25 Hình 2.9 Sơ đồ khối PIC 16F887 .26 Hình 2.10 Sơ đồ chân PIC 16F887 28 Hình 2.11 Một số loại biến áp phổ biến 29 Hình 2.12 Cách tính giá trị điện trở vòng màu 30 Hình 2.13 Kí hiệu tụ điện 31 Hình 2.14 Các loại kí hiệu biến trở 32 Hình 2.15 Một số loại biến trở 32 Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 33 Hình 3.2 Sơ đồ khối mạch nguồn .35 Hình 3.3 Sơ đồ ngun lí biến áp 36 Hình 3.4 Sơ đồ ngun lí mạch cầu diode .37 Hình 3.5 Một số loại tụ điện thường 37 Hình 3.6 Sơ đồ chân IC ổn áp 38 Hình 3.7 Mạch ngun lí mạch nguồn ổn áp 39 Hình 3.8 Sơ đồ PCB mạch nguồn ổn áp 40 Hình 3.9 Mạch nguồn ổn áp mô 3D Visualize .40 Hình 3.10 Sơ đồ nút nhấn kết nối với vi điều khiển 41 Hình 3.11 Sơ đồ nguyên lý cảm biến LM35 kết nối với vi điều khiển 42 Hình 3.12 Sơ đồ nguyên lý LCD kết nối với vi điều khiển .43 Hình 3.13 Sơ đồ chân kích thước quạt 44 Hình 3.14 Sơ đồ nguyên lý cầu H L298 kết nối với vi điều khiển 45 SVTH: LÊ HOÀNG NGHĨA ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: NGUYỄN NGÔ LÂM Hình 3.15 Sơ đồ nguyên lý vi điều khiển 46 Hình 4.1 Lưu đồ giải thuật hệ thống 48 Hình 4.2 Lưu đồ giải thuật điều khiển quạt .50 Hình 4.3 Lưu đồ giải thuật khởi tạo LCD 51 Hình 4.4 Lưu đồ giải thuật ngắt Timer 52 Hình 4.5 Lưu đồ giải thuật chống dội nút nhấn .53 Hình 4.6 Lưu đồ giải thuật xử lí nút nhấn ONOFF 53 Hình 4.7 Lưu đồ giải thuật xử lí nút nhấn SET 54 Hình 4.8 Lưu đồ giải thuật đọc nhiệt độ 54 Hình 4.9 Lưu đồ giải thuật xử lí chức nút nhấn UP .55 Hình 4.10 Lưu đồ giải thuật xử lí chức nút nhấn DW 56 Hình 4.11 Lưu đồ giải thuật xử lí thời gian hoạt động 57 Hình 4.12 Lưu đồ giải thuật xử lí thời gian nghỉ .58 Hình 5.1 Sơ đồ mạch in khối nguồn 59 Hình 5.2 Mạch nguồn thi cơng thực tế .59 Hình 5.3 Mạch in module điều khiển .60 Hình 5.4 Mạch module điều khiển thi công thực tế 60 Hình 5.5 Kết nối thực tế 61 Hình 5.6 Kết nối hệ thống với khối quạt 61 Hình 5.7 Hệ thống vừa cấp nguồn .62 Hình 5.8 Cài đặt thơng số thời gian 62 Hình 5.9 Giao diện hệ thống quạt hoạt động .63 Hình 5.10 Hình ảnh hệ thống cho phép hoạt động 63 SVTH: LÊ HOÀNG NGHĨA 10 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: NGUYỄN NGÔ LÂM PHỤ LỤC Code chương trình viết CCS: #INCLUDE #INCLUDE //DINH NGHIA CAC NUT NHAN #DEFINE UP PIN_C7 #DEFINE DW PIN_C6 #DEFINE MOD PIN_C5 #DEFINE SS PIN_C4 //KHAI BAO BIEN UNSIGNED INT16 KQ_ADC0; UNSIGNED INT8 CHUC,DONVI,BDN=0,GT_MOD=0; INT1 TT_SS=0,TT_WAIT=0; SIGNED INT8 PHUT=0,GIAY=0,PHUT_DONVI,GIAY_DONVI,PHUT_CHUC,GIAY_CHUC; SIGNED INT8 GIAY_WAIT=10,PHUT_WAIT=0,PHUT_WAIT_SET=0,PHUT_SET=0,GIAY_S ET=0; #INT_TIMER1 VOID INTERRUPT_TIMER1() { BDN++; SET_TIMER1(3036); } SVTH: LÊ HOÀNG NGHĨA 66 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: NGUYỄN NGÔ LÂM //CHONG DOI NUT NHAN UP VOID CD_UP() { IF (!INPUT(UP)) { DELAY_MS(10); IF (!INPUT(UP)) { SWITCH(GT_MOD) { CASE 1: IF (GIAY==59) GIAY=0; ELSE { GIAY++; GIAY_SET = GIAY; } BREAK; CASE 2: IF (PHUT==60) PHUT=0; ELSE { PHUT++; PHUT_SET = PHUT; } BREAK; CASE 3: IF (PHUT_WAIT==10) PHUT_WAIT=0; SVTH: LÊ HOÀNG NGHĨA 67 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: NGUYỄN NGÔ LÂM ELSE { PHUT_WAIT++; PHUT_WAIT_SET = PHUT_WAIT; } BREAK; } WHILE (!INPUT(UP)); } } } //CHONG DOI NUT NHAN DW VOID CD_DW() { IF (!INPUT(DW)) { DELAY_MS(10); IF (!INPUT(DW)) { SWITCH(GT_MOD) { CASE 1: IF (GIAY==0) GIAY=59; ELSE { GIAY ; SVTH: LÊ HỒNG NGHĨA 68 ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD: NGUYỄN NGÔ LÂM GIAY_SET = GIAY; } BREAK; CASE 2: IF (PHUT==0) PHUT=60; ELSE { PHUT ; PHUT_SET = PHUT; } BREAK; CASE 3: IF (PHUT_WAIT==0) PHUT_WAIT=10; ELSE { PHUT_WAIT ; PHUT_WAIT_SET = PHUT_WAIT; } BREAK; } WHILE (!INPUT(DW)); } } } //CHONG DOI NUT NHAN MOD VOID CD_MOD() { SVTH: LÊ HỒNG NGHĨA 69 ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD: NGUYỄN NGÔ LÂM IF (!INPUT(MOD)) { DELAY_MS(10); IF (!INPUT(MOD)) { IF (TT_SS==0) { GT_MOD++; IF (GT_MOD == 4) GT_MOD=0; } WHILE (!INPUT(MOD)); } } } //CHONG DOI NUT NHAN SS VOID CD_SS() { IF (!INPUT(SS)) { DELAY_MS(10); IF (!INPUT(SS)) { IF (GT_MOD==0) TT_SS = ~TT_SS; WHILE (!INPUT(SS)); SVTH: LÊ HỒNG NGHĨA 70 ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD: NGUYỄN NGÔ LÂM } } } //HAM GIAI MA LCD VOID GIAI_MA_LCD() { CHUC = KQ_ADC0 / 10 % 10 + 0X30; DONVI= KQ_ADC0 % 10 + 0X30; PHUT_DONVI = PHUT % 10 + 0X30; PHUT_CHUC = PHUT /10 %10 + 0X30; GIAY_DONVI = GIAY % 10 + 0X30; GIAY_CHUC = GIAY /10 %10 + 0X30; } //HAM HIEN THI LCD VOID HIEN_THI_LCD() { //HANG HIEN THI LCD_COMMAND(0X80); LCD_DATA("NDO"); LCD_DATA(":"); LCD_COMMAND(0X80 + 4); LCD_DATA(CHUC); LCD_DATA(DONVI); LCD_DATA(0XDF); SVTH: LÊ HỒNG NGHĨA 71 ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD: NGUYỄN NGÔ LÂM LCD_DATA("C"); LCD_DATA(" >"); LCD_COMMAND(0X80 + 12); IF (KQ_ADC0 > 32) LCD_DATA("HOT "); ELSE IF ((KQ_ADC0 28)) LCD_DATA("WARM"); ELSE IF ((KQ_ADC0 25)) LCD_DATA("COOL"); ELSE IF (KQ_ADC0 32) SET_PWM1_DUTY(1000); ELSE IF ((KQ_ADC0 28)) SET_PWM1_DUTY(850); ELSE IF ((KQ_ADC0 25)) SET_PWM1_DUTY(700); ELSE IF ((KQ_ADC0 20)) SET_PWM1_DUTY(500); ELSE SET_PWM1_DUTY(0); } VOID TIMEON() { IF ((TT_SS == 1)&&(TT_WAIT==0)) SVTH: LÊ HỒNG NGHĨA 76 ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD: NGUYỄN NGÔ LÂM { GIAY ; IF (GIAY==-1) { GIAY=59; PHUT ; } IF ((PHUT == 0)&&(GIAY==0)) { TT_WAIT = ~TT_WAIT; PHUT_WAIT = PHUT_WAIT_SET; GIAY_WAIT = 0; } } } VOID TIMEWAIT() { IF ((TT_SS == 1)&&(TT_WAIT==1)) { GIAY_WAIT ; IF (GIAY_WAIT==-1) { GIAY_WAIT=59; PHUT_WAIT ; } SVTH: LÊ HỒNG NGHĨA 77 ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD: NGUYỄN NGÔ LÂM IF ((PHUT_WAIT == 0)&&(GIAY_WAIT==0)) { TT_WAIT = ~TT_WAIT; GIAY = GIAY_SET; PHUT = PHUT_SET; } } } //HAM CHINH VOID MAIN() { //KHOI TAO BAN DAU SET_TRIS_A(0XFF); // 1: INPUT | 0: OUTPUT SET_TRIS_B(0X00); SET_TRIS_D(0X00); SET_TRIS_C(0X0F); //CAI DAT TIMER SETUP_TIMER_1(T1_INTERNAL|T1_DIV_BY_8); SET_TIMER1(3036); ENABLE_INTERRUPTS(GLOBAL); ENABLE_INTERRUPTS(INT_TIMER1); //CAI DAT LCD SVTH: LÊ HỒNG NGHĨA 78 ĐỒ ÁN MƠN HỌC GVHD: NGUYỄN NGÔ LÂM LCD_SETUP(); //KHOI TAO PWM SETUP_CCP1(CCP_PWM); SETUP_TIMER_2(T2_DIV_BY_16,249,1); SET_PWM1_DUTY(0); //CAI DAT ADC SETUP_ADC(ADC_CLOCK_DIV_32); SETUP_ADC_PORTS(sAN0|VSS_VDD); HIEN_THI_LCD(); //VONG LAP WHILE TRUE WHILE(TRUE) { IF (BDN < 10) { DOC_ADC(); GIAI_MA_LCD(); HIEN_THI_LCD(); CD_MOD(); CD_UP(); CD_DW(); CD_SS(); SVTH: LÊ HOÀNG NGHĨA 79 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: NGUYỄN NGÔ LÂM IF ((TT_SS == 1) && (TT_WAIT==0)) FAN(); ELSE SETUP_CCP1(CCP_OFF); } ELSE { BDN = BDN-10; TIMEON(); TIMEWAIT(); } } } SVTH: LÊ HOÀNG NGHĨA 80 ... Yêu cầu hệ thống 33 3. 1.2 Sơ đồ khối hệ thống 33 3. 1 .3 Hoạt động hệ thống _34 3. 2 Thi? ??t kế phần cứng hệ thống 35 3. 2.1 Khối... _30 c) Tụ điện 31 d) Biến trở _32 CHƯƠNG 3: THI? ??T KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG _33 Yêu cầu sơ đồ khối hệ thống 33 3. 1 3. 1.1... Khối quạt: Nhận tín hiệu điều khiển từ khối xử lí trung tâm để hoạt động 3. 1 .3 Hoạt động hệ thống: Khi hệ thống cấp nguồn hệ thống hoạt động theo trình tự sau: - - Khi cấp nguồn, toàn hệ thống