hệ thống đo và ổn định nhiệt độ phòng lập trình nhúng

Lập trình pic16f877a hệ thống đo và ổn định nhiệt độ phòng lập trình nhúng mô phỏng qua proteus.Bao gồm file code ccs, file mô phỏng proteus và video thuyết minh. Ib qua zalo 0327697318 để nhận đầy đủ tài liệu . HTN_002_53CDT01

ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN KHOA ĐIỆN TỬ - BÀI TIỂU LUẬN ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG ĐO VÀ ỔN ĐỊNH NHIỆT ĐỘ TRONG PHÒNG GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TH.S TĂNG CẨM NHUNG SINH VIÊN THỰC HIỆN: DƯƠNG VĂN LÀNH NGUYỄN VĂN MINH (TN) THÁI NGUYÊN – 06/2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KTCN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự - Hạnh phúc TIỂU LUẬN CUỐI KỲ MÔN HỌC: HỆ THỐNG NHÚNG BỘ MÔN: TIN HỌC CÔNG NGHIỆP Sinh viên: Dương Văn Lành Mã số sinh viên: K175520114095 Lớp: K53CĐT.02 Nguyễn Văn Minh Mã số sinh viên: K175520114100 Lớp: K53CĐT.02 Chuyên ngành: Cơ điện tử Giáo viên hướng dẫn: Th.S Tăng Cẩm Nhung Tên tiểu luận: HỆ THỐNG ĐO VÀ ỔN ĐỊNH NHIỆT ĐỘ TRONG PHÒNG Nội dung: Chương I: Tổng quan đề tài Chương II: Khảo sát sơ đồ khối Chương III: Thiết kế lập trình Chương IV: Đánh giá, kết luận hướng phát triển tương lai Các hình ảnh, chương trình: - Hình ảnh phần mềm PicC, Proteous, Visio - Hình ảnh minh họa chương Giáo viên hướng dẫn (ký ghi rõ họ tên) Sinh viên thực (ký ghi rõ họ tên) Mục lục CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Tổng quan hệ thống Ngày nay, với phát triển khoa học kỹ thuật, xã hội ngày văn minh, đại Nhu cầu điều khiển tự động thiết bị phòng quạt làm mát đèn sưởi trở nên cần thiết để thay đổi nhiệt độ phòng Nhận từ nhu cầu thực tế trên, nhóm chúng em có ý tưởng thiết kế hệ thống đo ổn định nhiệt độ phòng Hệ thống hoạt động dựa nguyên tắc điều khiển có tín hiệu phản hồi (nhiệt độ phịng đo từ cảm biến), nhiệt độ chưa mức thích hợp hệ thống bật phụ tải Quạt để làm mát Đèn sưởi để tăng nhiệt độ Hình 1.1 Hệ thống đo ổn định nhiệt độ phịng Hệ thống chia 03 phần chính: - Bộ phận thu nhận nhiệt độ từ bên ngồi mơi trường Bộ phận chuyển đổi xử lý Cơ cấu chấp hành 1.2 Mô tả hoạt động hệ thống Hệ thống sử dụng cảm biến nhiệt độ LM35, tín hiệu trả dạng Analog xử lý vi điều khiển PIC 16F877A Bằng thuật toán chương trình, chúng em xác định nhiệt độ phịng Nhiệt độ phòng trả LCD để dễ dàng theo dõi, đồng thời giá trị so sánh với ngưỡng nhiệt độ đặt trước (có thể thay đổi) để đưa phương án Nếu nhiệt độ phòng thấp (dưới ngưỡng T1) vi điều khiển xuất lệnh chạy đèn sưởi để tăng nhiệt độ phịng đến mức thích hợp Ngược lại, nhiệt độ phịng cao (trên ngưỡng T2) lúc vi điều khiển xuất lệnh quạt làm mát hoạt động để hạ nhiệt độ phịng mức nhiệt thích hợp Q trình lặp lặp lại suốt trình hoạt động, người sử dụng thiết lập ngưỡng nhiệt độ nút bấm bên ngồi, khơng cần lập trình lại, điều có khiến hệ thống trở nên linh hoạt phù hợp với nhiều nơi 1.3 Yêu cầu hệ thống Để ứng dụng hiệu thực tế, hệ thống cần đảm bảo yêu cầu: - Xác định xác nhiệt độ Hoạt động bền bỉ, ổn định, hạn chế nhiễu ảnh hưởng môi trường xung quanh - Thời gian quét lấy mẫu phải hợp lý để liên tục xác định nhiệt độ đưa phương án điều chỉnh phù hợp Có thể linh hoạt thay đổi để phù hợp với điều kiện thực tế Thuật toán phải tối ưu, hạn chế lỗi trình hoạt động Hệ thống sử dụng cảm biến nhiệt độ LM35 vì: - Đo nhiệt độ xác nhiệt điện trở (Thermistor) Có điện áp đầu cao cặp nhiệt điện khơng cần khuếch đại điện áp đầu Giá thành rẻ, tính ứng dụng cao Với yêu cầu đặt trên, nhóm chúng em lựa chọn vi điều khiển PIC 16F877A vì: - Vi điều khiển PIC 16F8777A có chân đọc Analog phù hợp để thu nhận tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ LM35 Tốc độ xử lý cao Hoạt động ổn định Phổ biến, dễ lập trình Tính khả dụng giá thành rẻ CHƯƠNG II: KHẢO SÁT SƠ ĐỒ KHỐI 2.1 Xây dựng sơ đồ khối cho hệ thống Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống Từ nguyên lý hoạt động nêu trên, dễ dàng xác định sơ đồ khối cho hệ thống, từ sơ đồ khối phân chia nhiệm vụ, chọn linh kiện cho khối chức 2.2 Phân tích chức khối • Khối nguồn: có chức cấp nguồn cho tồn mạch • Khối cảm biến: có chức thu nhận nhiệt độ mơi trường bên ngồi, gửi pic dạng Analog • Khối xử lý tín hiệu: tín hiệu dạng Analog trả từ cảm biến xử lý, chuyển đổi sang dạng tín hiệu số • Khối giải mã: có chức giải mã nhiệt độ đo từ khối xử lý tín hiệu sang mã hiển thị lên LCD • Khối hiển thị: hiển thị kết ngưỡng cài đặt • Khối so sánh: so sánh liệu từ khối xử lý với giá trị cài sẵn (ở ngưỡng T1, T2) • Khối cấu chấp hành: nhận tín hiệu từ khối so sánh (thỏa mãn điều kiện) cho hoạt động cấu chấp hành( Quạt Đèn) • Khối cài đặt : có chức cài đặt, hiệu chỉnh ngưỡng nhiệt độ T1 T2 Khi hoạt động thực tế, khối chức phối hợp với theo quy luật định, khối xảy lỗi khiến hệ thống hoạt động sai 2.3 Chọn linh kiện cho khối chức - Khối nguồn: Sử dụng nguồn DC 5V - Khối cảm biến: Sử dụng 01 cảm biến nhiệt độ LM35 - Khối xử lý, khối giải mã, so sánh: Sử dụng 01 vi điều khiển PIC 16F877A - Khối hiển thị: Dùng hình 01 LCD 16x2 - Khối cấu chấp hành: Dùng 02 rơle, quạt đèn sưởi - Khối cài đặt: Dùng nút nhấn CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ LẬP TRÌNH 3.1 Thiết kế chương trình mơ phần mềm Proteus Do điều kiện thực tế không cho phép nhóm em làm mạch thật, nhóm em sử dụng phần mềm Proteus để vẽ mạch mơ hệ thống Đây cơng cụ hữu ích cho bạn sinh viên tiếp cận, làm quen với vi xử lý, vi điều khiển, trước làm sản phẩm thật Hình 3.1 Giao diện phần mềm vẽ mạch Proteus 8.12 Quá trình thực vẽ mạch mô phần mềm Proteus trải qua 04 bước: Bước 1: Lấy linh kiện Bước 2: Đấu nối linh kiện, thành phần với Bước 3: Hiệu chỉnh, bố trí lại mạch Bước 4: Nạp chương trình vào cho VĐK chạy mô 3.1.1 Chọn linh kiện cần dùng hệ thống Hình 3.2 Giao diện Pick devices Proteus Hình 3.3 Danh sách linh kiện chọn Danh sách linh kiện sử dụng hệ thống: - Nút nhấn (Button) Tụ điện (Cap-Pol/Cap) Thạch anh (Crystal) Đèn (Lamp) Cảm biến nhiệt độ (LM35) Biến trở (Minres/Res) Vi điều khiển (PIC 16F877A) Động (Motor) 10 - Biến trở (Pot-Hg) Rơ le (Relay) 3.1.2 Đấu nối hiệu chỉnh linh kiện cho hệ thống Hình 3.4 Hệ thống sau đấu nối bố trí lại mạch Khi đấu nối phần mềm Proteus, đặt tên cho đầu dây để mạch gọn gàng Bố trí phần tử phần mềm cho hợp lý, đẹp mắt 11 3.2 Lập trình cho hệ thống phần mềm CCS Hình 3.5 Giao diện phần mềm CCS Dùng phần mềm CCS để lập trình biên dịch chương trình cho vi điều khiển Pic 16F877A Các bước để viết hồn chỉnh chương trình cho vi điều khiển Pic Bước 1: Tạo Project sử dụng Pic Wizard Bước 2: Viết chương trình Bước 3: Kiểm tra lỗi, biên dịch (Compile) để tạo file hex Hình 3.6 Tạo Project Wizard 12 Hình 3.7 Chọn vi điều khiển, tốc độ nguồn dao dộng Hình 3.8 Giao diện CCS sau tạo project khai báo vi điều khiển 13 Hình 3.9 Lập trình phần khai báo khởi tạo chân 14 15 Hình 3.10 Lập trình chương trình Hình 3.11 Lập trình vịng lặp While 16 Hình 3.12 Lập trình cho nút nhấn để cài đặt ngưỡng nhiệt độ Hình 3.13 Lập trình phần so sánh nhiệt độ với ngưỡng đặt trước 17 3.3 Nạp chương trình vào Pic để chạy mơ Hình 3.14 Nạp chương trình vào cho VĐK Pic Chọn file hex tạo từ trước, Vi điều khiển Pic 16F877A nhận file hex Hình 3.15 Hệ thống hồn thiện chạy mơ 18 Chương IV: ĐÁNH GIÁ, KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN TRONG TƯƠNG LAI 4.1 Đánh giá kết luận Sau thời gian nỗ lực không ngừng học tập nhiệt tình bảo Tăng Cẩm Nhung thầy, mơn, nhóm chúng em hoàn thành đề tài: “THIẾT KẾ HỆ ĐO VÀ ỔN ĐỊNH NHIỆT ĐỘ TRONG PHỊNG” q trình thực đề tài chúng em đúc kết nhiều kinh nghiệm quý báu cho thân để phục vụ cho chúng em trình học tập sau Đề tài chúng em có ưu nhược điểm sau.: - Ưu điểm + Có thể áp dụng mạch vào thực tế cách dễ dàng thay đổi ngưỡng nhiệt độ cho phù hợp với nhu cầu điều kiện cụ thể + Hệ thống hoạt động ổn định, bị ảnh hưởng yếu tổ bên + Việc thiết kế mạch đơn giản tốn chi phí - Nhược điểm + Thuật toán chưa tối ưu + Cảm biến nhiệt độ LM35 có độ chuẩn xác 0,4 °C nhiệt độ phịng bình thường 0,8 °C khoảng °C đến + 100 °C Với kết đạt trên, hệ thống hữu ích ứng dụng nghiên cứu lẫn sử dụng thực tế 4.2 Hướng phát triển tương lai Ngày với phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật, việc tích hợp sẵn hệ thống đo ổn định nhiệt độ vào nhà ngày tăng Để đáp ứng nhu cầu đó, nhóm bọn em tiếp tục nghiên cứu để hồn thiện hệ thống Đầu tiên, nhóm em tìm cách tối ưu hóa thuật tốn để chương trình hoạt động ổn định nữa, khơng gặp phải lỗi vặt Thứ hai, chúng em tìm hiểu dòng cảm biến nhiệt độ khác để thay cho cảm biến LM35 tương lai, cảm biến có chất lượng cao mà giá thành khơng đổi 19 Thứ ba, hệ thống tích hợp modun điều khiển từ xa (Wifi bluetooth, ) để chủ động điều khiển hệ thống từ xa, tích hợp modun đem lại cảm giác tốt sử dụng Cuối cùng, hệ thống tích hợp thêm nhiều loại cảm biến khác cảm biến độ ẩm Vào thời gian đầu năm, thời tiết thường ẩm ướt, cần hệ thống sấy khô nhà tự động Tài liệu tham khảo: o Giáo trình Hệ thống nhúng – TNUT o Hệ thống nhúng – Wikipedia o Giáo trình lập trình C – Codegym.vn o Datasheet Pic 16F877A/ LM35 20 ... tưởng thiết kế hệ thống đo ổn định nhiệt độ phòng Hệ thống hoạt động dựa ngun tắc điều khiển có tín hiệu phản hồi (nhiệt độ phòng đo từ cảm biến), nhiệt độ chưa mức thích hợp hệ thống bật phụ... nhiệt độ Hình 1.1 Hệ thống đo ổn định nhiệt độ phòng Hệ thống chia 03 phần chính: - Bộ phận thu nhận nhiệt độ từ bên ngồi mơi trường Bộ phận chuyển đổi xử lý Cơ cấu chấp hành 1.2 Mô tả hoạt động... biến độ ẩm Vào thời gian đầu năm, thời tiết thường ẩm ướt, cần hệ thống sấy khô nhà tự động Tài liệu tham khảo: o Giáo trình Hệ thống nhúng – TNUT o Hệ thống nhúng – Wikipedia o Giáo trình lập trình