HIỂN THỊ LÊN LCD NHIỆT ĐỘ ĐƯỢC ĐỌC TỪ CẢM BIẾN LM35

Hệ thống sử dụng cảm biến nhiệt độ LM35, tín hiệu trả về dưới dạng Analog được xử lý bằng vi điều khiển PIC 16F877A. Bằng thuật toán của chương trình, chúng em xác định được nhiệt độ trong phòng. Nhiệt độ trong phòng sẽ được trả ra LCD để dễ dàng theo dõi, đồng thời giá trị này được so sánh với 2 ngưỡng nhiệt độ đặt trước (có thể thay đổi) để đưa ra phương án tiếp theo. Nếu nhiệt độ trong phòng quá thấp (dưới ngưỡng T1=20℃) vi điều khiển sẽ xuất lệnh chạy đèn sưởi để tăng nhiệt độ trong phòng đến mức thích hợp. Ngược lại, nếu nhiệt độ phòng cao (trên ngưỡng T2=35℃) thì lúc này vi điều khiển sẽ xuất lệnh quạt làm mát hoạt động để có thể hạ nhiệt độ trong phòng về mức nhiệt thích hợp. Quá trình này sẽ được lặp đi lặp lại trong suốt quá trình hoạt động, người sử dụng có thể thiết lập 2 ngưỡng nhiệt độ bằng nút bấm bên ngoài, không cần lập trình lại, điều này có khiến hệ thống trở nên linh hoạt và phù hợp với nhiều nơi.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA ĐIỆN TỬ BÁO CÁO TIỂU LUẬN Môn học: HỆ THỐNG NHÚNG Đề tài: HIỂN THỊ LÊN LCD NHIỆT ĐỘ ĐƯỢC ĐỌC TỪ CẢM BIẾN LM35 Giáo viên hướng dẫn : TH.S TĂNG CẨM NHUNG Sinh viên : ĐẶNG VĂN NAM HỨA XUÂN BẰNG (NT) MSSV : K175520114213 K175520114219 Lớp: 53CDT03 Thái Nguyên - 2021 MỤC LỤC CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU YÊU CẦU – GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.2 MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI 1.3 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG 2.2 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI 2.2.1 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 2.2.2 CHƯƠNG TRÌNH CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN CHUNG 14 3.1 ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN 16 3.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 16 TÀI LIỆU THAM KHẢO 18 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU YÊU CẦU – GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Ngày việc sử dụng thiết bị điện tử phục vụ đời sống ngày phổ biến Trong ta kể đến thiết bị cảm ứng hiển thị thơng số mơi trường phục vụ nhiều mục đích khác nhằm tạo tiện lợi sinh hoạt ngày Bắt nguồn từ mục đích đó, nhóm em thiết kế mạch cảm ứng nhiệt độ hiển thị LCD sử dụng vi điều khiển PIC 16F877A linh kiện cảm ứng nhiệt độ LM35 để điều khiển tự động đèn cấp nhiệt quạt làm mát Việc giúp thay đổi nhiệt độ phòng cách tự động chịu tác động từ mơi trường bên ngồi Nhận từ nhu cầu thực tế trên, nhóm chúng em có ý tưởng thiết kế hệ thống ổn định nhiệt độ phịng 1.2 MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI Hệ thống ổn định nhiệt độ phòng giúp nhiệt độ phịng ln mức phù hợp so với mơi trường bên 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 cấp nhiệt để tăng nhiệt độ Ngồi ra, ngưỡng nhiệt độ cài đặt thay đổi để thuận tiện cho người dùng mong muốn 1.3 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Hệ thống ổn định nhiệt độ phòng phù hợp với phịng có diện tích vừa, nhỏ phịng phải kín Vì hệ thống sử dụng quạt làm mát đèn cấp nhiệt nên cần thời gian để ổn định nhiệt độ phòng CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1 GIỚI THIỆU 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 tốn chương trình, chúng em xác định nhiệt độ phòng 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=20℃) vi điều khiển xuất lệnh chạy đèn sưởi để tăng nhiệt độ phòng đến mức thích hợp Ngược lại, nhiệt độ phịng cao (trên ngưỡng T2=35℃) lúc vi điều khiển xuất lệnh quạt làm mát hoạt động để hạ nhiệt độ phịng mức nhiệt thích hợp Quá trình lặp lặp lại suốt q 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 2.2 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI Theo yêu cầu đề tài nhóm chúng em tiến hành thiết kế sơ đồ khối hệ thống ổn định nhiệt độ phòng Khối cảm Khối xử lý Khối giải Khối hiển biến tín hiệu mã thị Khối cài Khối so đặt ngưỡng sánh Khối Khối cấu nguồn chấp hành Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống Chức khối:  Khối nguồn: có chức cấp nguồn cho toàn mạch  Khối cảm biến: có chức thu nhận nhiệt độ mơi trường bên ngoài, gửi pic dạng Analog  Khối xử lý tín hiệu: tín hiệu dạng Analog trả từ cảm biếnđược xử lý, chuyển đổisang 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 ngưỡngT1, 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 2.2.1 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ a Khối hiển thị: Ngày nay, thiết bị hiển thị LCD (Liquid Crystal Display) sử dụng nhiều ứng dụng VĐK LCD có nhiều ưu điểm so với dạng hiển thị khác: Nó có khả hiển thị kí tự đa dạng, trực quan (chữ, số kí tự đồ họa), dễ dàng đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau, tốn tài nguyên hệ thống giá thành rẻ… Hình 2.2: Sơ đồ chân LCD 16x02 Chức chân: Bảng 2.1: Bảng chức chân LCD Chân Ký hiệu Mô tả Vss VDD Chân cấp nguồn cho LCD, thiết kế mạch ta nối chân với VCC=5V mạch điều khiển VEE Điều chỉnh độ tương phản LCD RS Chân nối đất cho LCD, thiết kế mạch ta nối chân với GND mạch điều khiển 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 E 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 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-tolow 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 7-14 DB0 DB7 15 - Tám đường bus liệu dùng để trao đổi thơng tin với MPU Có chế độ sử dụng đường bus : + Chế độ bit : Dữ liệu truyền đường, với bit MSB bit DB7 + Chế độ bit : Dữ liệu truyền đường từ DB4 tới DB7, bit MSB DB7 Nguồn dương cho đèn 16 - GND cho đèn b Khối cảm biến Hình 2.3: Cảm biến LM35 LM35 có độ chuẩn xác 0,4 ° C nhiệt độ phịng 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 c PIC 16F877A Khối xử lý, khối giải mã, so sánh: Sử dụng vi điều khiển PIC 16F877A Hình 2.4: PIC 16F877A Đây dịng vi xử lý phổ biến với đầy đủ chức phù hợp với ứng dụng Một số đặc điểm bật PIC 16F877A: - PIC 16F877A loại vi điều khiển bit tầm trung hãng Microchip - PIC 16F877A có kiến trúc Havard, sử dụng tập lệnh RISC ( Reduced Instruction Set Computer) với 35 tập lệnh - Tất lệnh thực chu kỳ lệnh ngoại trừ lệnh rẽ nhánh - Sơ đồ chân PIC 16F877A với chip cắm 40 chân d Khối cấu chấp hành Sử dụng rơle, quạt đèn e Khối cài đặt Sử dụng nút nhấn f Khối nguồn Sử dụng DC 12V 2.2.2 CHƯƠNG TRÌNH a Mạch proteus Hình 2.5 Hệ thống sau đấu nối bố trí lại mạch b Code chương trình 10 11 12 13 14 15 CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN CHUNG 3.1 ĐÁNH GIÁ VÀ 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: “HIỂN THỊ LÊN LCD NHIỆT ĐỘ ĐƯỢC ĐỌC TỪ CẢM BIẾN LM35” 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 3.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 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 16 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 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình hệ thống nhúng - TNUT [2] Hệ thống nhúng – Wikipedia [3] Giáo trình lập trình C – Codegym.vn [4] Datasheet Pic 16F877A/ LM35 18 ... độ hiển thị LCD sử dụng vi điều khiển PIC 16F877A linh kiện cảm ứng nhiệt độ LM35 để điều khiển tự động đèn cấp nhiệt quạt làm mát Việc giúp thay đổi nhiệt độ phòng cách tự động chịu tác động từ. .. thời gian nỗ lực khơng ngừng học tập nhiệt tình bảo cô Tăng Cẩm Nhung thầy, mơn, nhóm chúng em hồn thành đề tài: “HIỂN THỊ LÊN LCD NHIỆT ĐỘ ĐƯỢC ĐỌC TỪ CẢM BIẾN LM35? ?? trình thực đề tài chúng em đúc... 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