CẢM BIẾN NHIỆT độ HIỂN THỊ lên MÀN HÌNH LCD VÀ điều KHIỂN tốc độ QUẠT TRONG PHÒNG NGỦ

SỐ PHÁCH:……………… TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA ĐIỆN, ĐIỆN TỬ VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ HIỂN THỊ LÊN MÀN HÌNH LCD VÀ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ QUẠT TRONG PHÒNG NGU VI XỬ LÝ VÀ VI ĐIỀU KHIỂN TRONG ĐO LƯỜNG TỰ ĐỘNG - DTV3022 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: THS NGUYỄN ĐỨC NHẬT QUANG HUẾ, THÁNG 12 NĂM 2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA ĐIỆN, ĐIỆN TỬ VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ HIỂN THỊ LÊN MÀN HÌNH LCD VÀ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ QUẠT TRONG PHÒNG NGU VI XỬ LÝ VÀ VI ĐIỀU KHIỂN TRONG ĐO LƯỜNG TỰ ĐỘNG - DTV3022 Giảng viên hướng dẫn : ThS Nguyễn Đức Nhật Quang Sinh viên thực Mã sinh viên : Hồ Văn Nhật : 19T1051013 HUẾ, THÁNG 12 NĂM 2021 SỐ PHÁCH:……………… MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang MỤC LỤC iii Hinh Thê ky XXI – Thơi đai cua khoa hoc công ngh ê vi Hinh Cấu tao cua Arduino Uno vi Hinh Minh hoa giao diện lập trinh Arduino IDE .vi Hinh Minh hoa vùng Toolbar giao diện Arduino IDE vi Hinh Minh hoa chon board Arduino cổng COM giao tiêp phù hợp vi Hinh Minh hoa vùng viêt chương trinh 10 vi Hinh Tổng quan quá trinh xử lý chương trinh Arduino 10 vi Hinh Arduino Nano 14 vi Hinh Sơ đồ chân Arduino Nano 14 vi Hinh 10 ICSP 16 .vi Hinh 11 Màn hinh LCD 16x2 18 vi Hinh 12 Module LCD I2C 20 vi Hinh 13 Sơ đồ đấu nối giao tiêp IC2 với LCD 16×2 21 vi Hinh 14 Module DS1307 21 vi Hinh 15 Sơ đồ chân DS1307 22 vi Hinh 16 Sơ đồ nguyên lý DS1307 với Arduino 23 vi Hinh 17 Module DHT11 24 .vi Hinh 18 Sơ đồ nguyên lý DHT11 với Arduino 24 vi Hinh 19 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TOÀN MẠCH 26 vi Hinh 20 Kêt quả mô phỏng phần mềm proteus 27 .vi Hinh 21 Minh hoa kêt quả thưc nghiêm 27 vi Hinh 22 Minh hoa phần trăm điều chê xung PWM 29 vi Hinh 23 Minh hoa cấu tao động điện chiều 30 vi Hinh 24 Minh hoa động bước sơ đồ nguyên lý bên động 30 .vi Hinh 25 Phương pháp điều khiển bước đu 31 .vi Hinh 26 Minh hoa mach điều khiển LED – MOTOR – SERVO 32 vi Hinh 27 Giao diên điều khiển LED – MOTOR – SERVO 33 .vi Hinh 28 Kêt quả mô phỏng 33 vi Bảng Thông số bản cua Arduino Uno R3 vii Bảng Môt số ký hiêu câu lênh thương găp 11 .vii Bảng Đăc điểm ky thuât Arduino Nano 13 vii Bảng Chức các chân Arduino Nano 14 vii Bảng Chân ICSP 16 vii Bảng Chức cua các chân LCD 19 vii Bảng Giao tiêp I2C LCD Arduino 21 vii Bảng Sơ đồ chân Module thơi gian thưc DS1307 22 vii CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 ĐĂT VÂN ĐÊ 1.2 GIẢI QUYẾT VÂN ĐÊ CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ LINH KIỆN 2.1 GIƠI THIÊU ARDUINO 2.1.1 Arduino gi? 2.1.2 Cấu tao cua Arduino .3 2.1.3 Thông số bản cua Arduino Uno R3 2.1.4 Các loai Board Arduino phổ biên 2.1.5 Ứng dụng Arduino 2.2 PHÂN MÊM LÂP TRINH ARDUINO IDE 2.2.1 Giao diên phần mềm IDE .7 2.2.2 Cấu truc môt chương trinh phần mềm IDE 10 2.3 GIƠI THIÊU VÊ ARDUINO NANO .12 2.4 GIƠI THIÊU VÊ LCD I2C 18 2.4.1 Giới thiêu LCD 16x2 .18 2.4.2 Thông số ky thuât LCD 16x2 18 2.4.3 Module LCD I2C 20 2.5 GIƠI THIÊU IC THƠI GIAN THƯC DS1307 21 2.6 GIAO TIẾP ARDUINO VƠI IC THƠI GIAN THƯC DS1307 23 2.7 GIAO TIẾP ARDUINO VƠI CẢM BIẾN NHI ÊT ĐÔ, ĐÔÂM DHT11 23 CHƯƠNG THI CÔNG VÀ THIẾT KẾ MẠCH 25 3.1 QUA TRINH ĐO NHIÊT ĐÔ, ĐÔ ÂM, ĐOC GIA TRI THƠI GIAN 25 3.2 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MẠCH 25 3.3 LƯU ĐỒ THUÂT TOAN .26 3.4 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ (MÔ PHỎNG TRÊN PROTEUS) 26 3.5 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TRÊN PROTEUS 27 3.6 KẾT QUẢ TRÊN MẠCH THƯC TẾ 27 CHƯƠNG ĐIỀU KHIỂN MOTOR, SERVO VÀ LED BẰNG PHẦN MỀM VISUAL STUDIO .28 4.1 YÊU CÂU KIẾN THỨC CÂN NĂM KHI LÂP TRINH .28 4.2 THIẾT BI VÀ PHÂN MÊM CÂN THIẾT .28 4.3 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 28 4.3.1 Led đơn 28 4.3.2 Ky thuât điều chê đô rông xung 28 4.3.3 Giới thiêu về đông DC .29 4.3.4 Giới thiêu về đông bước SERVO .30 4.4 THIẾT KẾ VÀ LÂP TRINH GIAO DIÊN ĐIÊU KHIÊN LED – MOTOR 32 4.4.1 Sơ đồ nguyên lý mach điều khiển LED – MOTOR – SERVO 32 4.4.2 Giao diên điều khiển LED – MOTOR – SERVO băng C# 32 4.5 KẾT QUẢ 33 CHƯƠNG KẾT LUẬN 34 PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢM PHIẾU ĐÁNH GIÁ TIỂU LUẬN DANH MỤC HÌNH ẢNH Trang Hình Thế kỷ XXI – Thời đại của khoa học công nghệ Hình Cấu tạo của Arduino Uno Hình Minh họa giao diện lập trình Arduino IDE Hình Minh họa vùng Toolbar giao diện Arduino IDE Hình Minh họa chọn board Arduino cổng COM giao tiếp phù hợp Hình Minh họa vùng viết chương trình 10 Hình Tổng quan quá trình xử lý chương trình Arduino 10 Hình Arduino Nano 14 Hình Sơ đồ chân Arduino Nano .14 Hình 10 ICSP 16 Hình 11 Màn hình LCD 16x2 18 Hình 12 Module LCD I2C 20 Hình 13 Sơ đồ đấu nối giao tiếp IC2 với LCD 16×2 21 Hình 14 Module DS1307 21 Hình 15 Sơ đồ chân DS1307 22 Hình 16 Sơ đồ nguyên lý DS1307 với Arduino 23 Hình 17 Module DHT11 24 Hình 18 Sơ đồ nguyên lý DHT11 với Arduino 24 Hình 19 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TOÀN MẠCH 26 Hình 20 Kết mô phỏng phần mềm proteus 27 Hình 21 Minh họa kết thực nghiệm 27 Hình 22 Minh họa phần trăm điều chế xung PWM 29 Hình 23 Minh họa cấu tạo động điện chiều 30 Hình 24 Minh họa động bước sơ đồ nguyên lý bên động 30 Hình 25 Phương pháp điều khiển bước đủ 31 Hình 26 Minh họa mạch điều khiển LED – MOTOR – SERVO 32 Hình 27 Giao diện điều khiển LED – MOTOR – SERVO 33 Hình 28 Kết mô phỏng .33 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Thông số của Arduino Uno R3 .3 Bảng Một số ký hiệu câu lệnh thường gặp 11 Bảng Đặc điểm kỹ thuật Arduino Nano 13 Bảng Chức các chân Arduino Nano .14 Bảng Chân ICSP 16 Bảng Chức của các chân LCD 19 Bảng Giao tiếp I2C LCD Arduino 21 Bảng Sơ đồ chân Module thời gian thực DS1307 22 CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Thế giới XXI – Thời đại của khoa học công nghê, thời đại của những chip, vi mạch, những thiết bị đôt phá của tương lai Kéo theo đó là sự phát triển vượt bâc của khoa học kỹ thuât đã cho đời nhiều sản phẩm mang tính đôt phá và có sức mạnh vượt trôi Các sản phẩm này ngày càng hoàn thiên và càng được sử dụng rông rãi đời sống Kể từ thời đại của tự đông hóa, các thiết bị số dần thống trị cuôc sống cách mạng khoa học kỹ thuât Hì nh Thế kỷ XXI – Thờ i đạ i củ a khoa họ c công nghê Được biết đến là môt board mạch nhỏ gọn, tiên lợi đầy sức mạnh ARDUINO NANO là môt những sản phẩm đôt phá của công nghê vi mạch điên tử Đăc biêt ứng dụng các thống tự đông hóa, là môt sản phẩm mã nguồn mở nên ARDUINO dê dàng tương tác và thân thiên với người sử dụng Bất cứ cũng có thể học nó, vân hành nó môt cách trơn tru Chúng ta sẽ cảm thấy thât thú vị môt sản phẩm chính mình tạo ra, rất đơn giản hiêu quả thiết thực Chỉ cần môt cú click điên thoại là có thể dê dàng điều khiển các thiết bị nhà, hay môt chú robot tự đông, môt máy đo nhiêt đô cầm tay…Tất cả không gì là không thể với chúng ta Quả là môt điều tuyêt vời! Các nhà nghiên cứu đã mang đến cho chúng ta môt món quà, môt sản phẩm công nghê giá rẻ đầy sức mạnh và thân thiên với người sử dụng Hiên viêc đo nhiêt đô, đọc thời gian thực và điều khiển các thiết bị tự đông là môt yêu cầu cần thiết và quan trọng Điều tối ưu để thống này hoạt đông tốt là sử dụng vi điều khiển tính toán chính xác và hoạt đông tin cây, môt cảm biến nhạy với sự thay đổi của nhiêt đô, đô ẩm Vây thống đó là gì? Cấu tạo hoạt đông thế nào? Và làm thế nào để thiết kế thống đó chúng ta sẽ tìm hiểu bài tiểu luân này 1.2 GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Để đáp ứng được nhu cầu đo nhiêt đô, đô ẩm, hiển thị thời gian thực tự đông thì có nhiều phương pháp để thực hiên, nghiên cứu khảo sát board mạch ARDUINO NANO em nhân thấy rằng: ứng dụng ARDUINO và viêc đo lường tự đông là phương pháp tối ưu Em đã tiến hành thực hiên đề tài “MẠCH ARDUINO ĐO VÀ HIỂN THỊ NHIÊT ĐÔ, ĐÔ ẨM, THỜI GIAN THỰC LÊN LCD – ĐIỀU KHIỂN MOTOR, SERVO VÀ LED BẰNG PHẦN MỀM VISUAL STUDIO” Với đề tài em đã thực hiên và tìm hiểu các vấn đề sau:  Tìm hiểu về linh kiên  Tìm hiểu về board mạch ARDUINO NANO  Tìm hiểu về cảm biến nhiêt đô, đô ẩm DHT11  Tìm hiểu về cảm biến thời gian thực DS1307  Tìm hiểu về LED đơn, đông điên DC, đông SERVO  Tìm hiểu về module LCD I2C  Tìm hiểu về sơ đồ khối thống và nguyên lí hoạt đông của mạch  Tìm hiểu về lưu đồ thuât toán  Lâp trình và mô phỏng  Thi công thiết kế thống  Thiết kế mạch nguyên lí  Thiết kế giao diên giao tiếp với PC  Hoàn thiên thớng CHƯƠNG TỞNG QUAN VỀ LINH KIỆN 2.1 GIỚI THIỆU ARDUINO 2.1.1 Arduino gì? Arduino là môt bo mạch vi điều khiển môt nhóm giáo sư và sinh viên nước Ý thiết kế và đưa đầu tiên vào năm 2005 Mạch Arduino được sử dụng để cảm nhân và điều khiển nhiều đối tượng khác Nó có thể thực hiên nhiều nhiêm vụ lấy tín hiêu từ cảm biến đến điều khiển đèn, đông cơ, và nhiều đối tượng khác Ngoài mạch có khả liên kết với nhiều module khác module đọc thẻ từ, ethernet shield, sim900A,… để tăng khả ứng dụng của mạch Phần cứng bao gồm môt board mạch nguồn mở được thiết kế nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoăc ARM, Atmel 32-bit,… Hiên phần cứng của Arduino có tất cả phiên bản, Tuy nhiên phiên bản thường được sử dụng nhiều nhất là Arduino Uno và Arduino Mega Phần mềm để lâp trình cho mạch Arduino là phần mềm IDE 2.1.2 Cấu tạo của Arduino Hì nh Cấ u tạ o củ a Arduino Uno 2.1.3 Thông số của Arduino Uno R3 Bả ng Thông số bả n củ a Arduino Uno R3 Vi điều khiển Atmega 328 (họ bit) Điên áp hoạt đông 5V – DC (cấp qua cổng USB) Tần sớ hoạt đơng 16 MHz Dịng tiêu thụ Điên áp vào khuyên dùng Điên áp vào giới hạn 30mA – 12V – DC – 20V – DC  chân cịn lại dùng để cấp ng̀n và đèn nền cho LCD 16×2  Các chân điều khiển giúp ta dê dàng cấu hình LCD ở chế lênh hoăc chế dữ liêu  Chúng cịn giúp ta cấu hình ở chế đô đọc hoăc ghi LCD 16×2 có thể sử dụng ở chế bit hoăc bit tùy theo ứng dụng ta làm Bả ng Chức của các chân LCD Chân Ký hiêu Mô tả Chân nối đất cho LCD, thiết kế mạch ta nối chân này Vss với GND của mạch điều khiển VDD Chân cấp nguồn cho LCD, thiết kế mạch ta nối chân này với VCC=5V của mạch điều khiển VEE Điều chỉnh đô tương phản của LCD 714 Chân chọn ghi (Register select) Nối chân RS với logic “0” (GND) hoăc logic “1” (VCC) để chọn ghi  Logic “0”: bus DB0-DB7 sẽ nối với ghi lênh IR của LCD (ở chế đô “ghi” - write) hoăc nối với bô RS đếm địa chỉ của LCD (ở chế đô “đọc” - read)  Logic “1”: bus DB0-DB7 sẽ nối với ghi dữ liêu DR bên LCD Chân chọn chế đô đọc/ghi (Read/Write) Nối chân R/W R/W với logic “0” để LCD hoạt đông ở chế đô ghi, hoăc nối với logic “1” để LCD ở chế đô đọc Chân cho phép (Enable) Sau các tín hiêu được đăt lên bus DB0-DB7, các lênh chỉ được chấp nhân có xung cho phép của chân E  Ở chế đô ghi: dữ liêu ở bus sẽ được LCD chuyển vào(chấp nhân) ghi bên nó phát hiên môt xung (high-to-low transition) của tín hiêu E chân E  Ở chế đô đọc: dữ liêu sẽ được LCD xuất DB0DB7 phát hiên cạnh lên (low-to-high transition) ở chân E và được LCD giữ ở bus đến nào chân E xuống mức thấp Tám đường của bus dữ liêu dùng để trao đổi thông tin DB0 đến với MPU Có chế đô sử dụng đường bus này: DB7  Chế đô bit: dữ liêu được truyền cả đường, với bit MSB là bit DB7 19 15 16 -  Chế đô bit: dữ liêu được truyền đường từ DB4 tới DB7, bit MSB là DB7 Nguồn dương cho đèn nền GND cho đèn nền Hoạt đông của LCD được điều khiển thông qua tín hiêu E, RS, R/W - Tín hiêu E là tín hiêu cho phép gửi dữ liêu Để gửi dữ liêu đến LCD, chương trình phải thiết lâp E=1, sau đó đăt các trạng thái điều khiển thích hợp lên RS, R/W và bus dữ liêu, cuối cùng là đưa E về Hoạt đông chuyển đổi từ cao-xuống-thấp cho phép LCD nhân dữ liêu hiên thời các đường điều khiển cũng bus dữ liêu - Tín hiêu RS là tín hiêu cho phép chọn ghi (Register Select) Khi RS=0, dữ liêu được coi là môt lênh hay môt chỉ thị đăc biêt (như là xóa màn hình, đăt vị trí trỏ…) Khi RS=1, dữ liêu được coi là dữ liêu dạng văn bản và sẽ được hiển thị màn hình - Tín hiêu R/W là tín hiêu “Đọc/Ghi” Khi R/W=1, thông tin bus dữ liêu được ghi vào LCD Khi R/W=0, chương trình sẽ đọc LCD - Bus dữ liêu gồm hoăc đường tùy thuôc vào chế đô hoạt đông mà người sử dụng lựa chọn 2.4.3 Module LCD I2C LCD có quá nhiều nhiều chân gây khó khăn quá trình đấu nối và chiếm dụng nhiều chân vi điều khiển Module I2C LCD đời và giải quyết vấn để này cho bạn Thay vì phải mất chân vi điều khiển để Hì nh 12 Module LCD I2C kết nối với LCD 16×2 (RS, EN, D7, D6, D5 và D4) thì module IC2 bạn chỉ cần tốn chân (SCL, SDA) để kết nối Module I2C hỗ trợ các loại LCD sử dụng driver HD44780(LCD 16×2, LCD 20×4, …) và tương thích với hầu hết các vi điều khiển hiên Ưu điểm: - Tiết kiêm chân cho vi điều khiển - Dê dàng kết nối với LCD Thông số kĩ thuật: 20 - Điên áp hoạt đông: 2.5 – 6V DC - Hỗ trợ màn hình: LCD1602,1604,2004 (driver HD44780) - Giao tiếp: I2C - Địa chỉ măc định: 0x27 (có thể điều chỉnh bằng ngắn mạch chân A0/A1/A2) - Tích hợp Jump chốt để cung cấp đèn cho LCD hoăc ngắt - Tích hợp biến trở xoay điều chỉnh đô tương phản cho LCD SƠ ĐỒ ĐẤU NỐI - Hì nh 13 Sơ đồ đấu nối giao tiếp IC2 với LCD 16×2 Bảng Giao tiếp I2C LCD Arduino Module I2C LCD 16×2 Arduino Nano/Uno GND GND VCC 5V SDA A4/SDA SCL A5/SCL 2.5 GIỚI THIỆU IC THỜI GIAN THỰC DS1307 IC thời gian thực (RTC) DS1307 có chức cung cấp thông tin thời gian hiên tại (thời gian thực): giờ, phút, giây, thứ, ngày tháng, năm môt cách chính xác cả 21 Hì nh 14 Module DS1307 thiết bị đã bị tắt (ngắt điên ngoài) Giao tiếp với vi điều khiển thông qua chuẩn I2C, và đóng vai trị là slave kết nới đến bus I2C này Có thể đếm thời gian theo định dạng 24 giờ hoăc 12 giờ với chỉ thị AM/PM Ngoài bên chíp có bơ dị phát hiên mất nguồn và tự đông chuyển sang sử dụng nguồn pin dự phịng Mơt sớ tính nởi bât của IC RTC DS1307 được đề câp dưới  Lưu trữ và cung cấp các thông tin thời gian thực: ngày, tháng, năm, giờ, phút, giây,…  Khả thiết lâp ngày đến năm 2100  Tiêu thụ điên thấp: dịng tiêu thụ dưới 500nA hoạt đơng bằng pin  Tự đông chuyển sang nguồn pin trường hợp mất điên  Đồng hồ 24 giờ hoăc 12 giờ với chỉ báo AM/PM  Sử dụng chuẩn giao tiếp I2C Link datasheet DS1307: https://bom.to/54otVe SƠ ĐỒ CHÂN DS1307 Hì nh 15 Sơ đồ chân DS1307 Bảng Sơ đồ chân Module thời gian thực DS1307 Chân Tên Chức X1 X2 VBAT GND SDA Đây là các chân kết nối với thạch anh tần số 32.768 KHz để kích hoạt bô dao đông nôi Chân này được kết với cực dương pin Lithium 3V để cấp ng̀n ni dự phịng Chân nới đất Chân dữ liêu nối tiếp (Serial Data) Đây là chân dữ liêu vào/ra của giao thức I2C Chân này cần đưa lên nguồn 5V thông qua điên trở 10kΩ 22 Chân đầu vào xung đồng hồ nối tiếp (Serial Clock) Đây là chân ngõ vào xung nhịp của giao SCL thức I2C Chân này cũng phải được kéo đến 5V thông qua môt điên trở 10kΩ Ngõ xuất xung vuông, tần số có thể lâp trình để thay đổi từ 1Hz, 4Khz, 8Khz, 32Khz Nếu SQW/OUT không được sử dụng, chân này có thể được thả nổi Chân cấp nguồn chính, khoảng 5VDC Nếu VCC không có mà VBAT có thì DS1307 hoạt VCC đông bình thường không ghi và đọc được dữ liêu 2.6 GIAO TIẾP ARDUINO VỚI IC THỜI GIAN THỰC DS1307 Hì nh 16 Sơ đồ nguyên lý DS1307 vớ i Arduino 2.7 GIAO TIẾP ARDUINO VỚI CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM DHT11 Cảm biến nhiêt đô và đô ẩm DHT11 đời sau và được sử dụng thay thế cho dịng SHT1x ở những nơi khơng cần chính xác cao về nhiêt đô và đô ẩm Cảm biến sử dụng giao tiếp số theo chuẩn dây 23 Hì nh 17 Module DHT11 ỨNG DỤNG: - Dùng để đo nhiêt đô , đô ẩm - Các ứng dụng đo nhiêt , ẩm khác THƠNG SỚ KỸ THUẬT - Ng̀n: -> VDC - Dịng sử dụng: 2.5mA max (khi truyền dữ liêu) - Đo tốt ở đô ẩm 20-80%RH với sai số 5% - Đo tốt ở nhiêt đô to 50°C sai số ±2°C - Tần số lấy mẫu tối đa 1Hz (1 giây lần) - Kích thước 15mm x 12mm x 5.5mm - chân, khoảng cách chân 0.1mm SƠ ĐỒ KẾT NỐI Hì nh 18 Sơ đồ nguyên lý DHT11 vớ i Arduino 24 CHƯƠNG THI CÔNG VÀ THIẾT KẾ MẠCH 3.1 QUÁ TRÌNH ĐO NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM, ĐỌC GIÁ TRỊ THỜI GIAN Quy trình đo: 3.2 SƠ ĐỒ KHỐI CUA MẠCH Nguyển lý hoạt động chung của mạch: Khối nguồn có nhiên vụ cấp nguồn 5V chung cho toàn bô mạch hoạt đông Cảm biến đo nhiêt đô, đô ẩm ở là DHT11 với tín hiêu vào là nhiêt đô, đô ẩm, tín hiêu là tín hiêu tương tự chuyển cho khối vi điều khiển Arduino Nano Khối vi diều khiển gồm Arduino Nano có nhiêm vụ chuyển tín hiêu tương tự nhân được sang tín hiêu số, đọc giá trị thời gian thực của Module DS1307 và hiển thị LCD 25 3.3 LƯU ĐỒ THUẬT TỐN 3.4 SƠ ĐỜ NGUN LÝ (MƠ PHỎNG TRÊN PROTEUS) Hì nh 19 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TOÀ N MẠ CH 26 3.5 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TRÊN PROTEUS Hì nh 20 Kế t quả mô phỏ ng phầ n mề m proteus 3.6 KẾT QUẢ TRÊN MẠCH THỰC TẾ Hì nh 21 Minh họ a kế t quả thự c nghiêm 27 CHƯƠNG ĐIỀU KHIỂN MOTOR, SERVO VÀ LED BẰNG PHẦN MỀM VISUAL STUDIO 4.1 YÊU CẦU KIẾN THỨC CẦN NẮM KHI LẬP TRÌNH - Kiến thức về cấu trúc máy tính PC - Kiến thức về cấu trúc vi điều khiển (VĐK) Arduino - Kiến thức về cấu trúc LED, đông điên DC và đông SERVO - Lâp trình giao diên PC bằng phần mềm Visual studio - Mô phỏng hoạt đông giao tiếp giữa VĐK và PC bằng phần mềm Proteus ISIS Professional 4.2 THIẾT BỊ VÀ PHẦN MỀM CẦN THIẾT - Máy tính hoăc laptop - Phần mềm Proteus ISIS Professional - Trình biên dịch Arduino IDE - Trình thiết kế giao tiếp Visual C# - Phân mềm Configure Virtual Serial Port Driver tạo cổng COM ảo giao tiếp với Proteus 4.3 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 4.3.1 Led đơn LED đơn là linh kiên phát quang dựa hiên tượng tái hợp lỗ trống/eletron ở chân bán dẫn Ngõ của LED gồm hai chân Anode và Cathode có màu sắc hoàn toàn khác tùy vào phương pháp chế tạo Bằng cách ghép tổ hợp các LED nối tiếp hay song song chúng ta sẽ tạo mạch điên phát màu sắc ý LED này sẽ phát sáng điên áp đầu Anode cao Cathode với môt giá trị hoàn toàn xác định tùy theo từng loại 4.3.2 Kỹ thuật điều chế độ rộng xung Kỹ thuât điều chế đô rông xung(PWM - Pulse Width Modulation) là kỹ thuât cho phép điều chỉnh điên áp tải hay nói cách khác là phương pháp điều chế dựa sự thay đổi đô rông của chuỗi xung 28 vuông dẫn đến sự thay đổi điên áp trung bình Các xung PWM biến đổi thì có cùng tần số và khác về đô rông của sườn dương hay hoăc là sườn âm Đồ thị dạng song ứng với các tỷ lê phần trăm điều chế Cụ thể PWM là phương pháp được thực hiên theo nguyên tắc đóng ngắt nguồn của tải và môt cách có chu kì theo luât điều chỉnh thời gian đóng cắt Hì nh 22 Minh họ a phầ n trăm điề u chế xung PWM Với các đăc điểm trên, PWM được ứng dụng nhiều điều khiển hoạt đông của các thiết bị Ứng dụng điển hình nhất là điều khiển tốc đô đông và các bô xung áp, điều áp Ở bằng cách điều khiển xung PWM thích hợp chúng ta hoàn toàn có thể thực hiên phối màu LED RGB môt cách túy ý 4.3.3 Giới thiệu về động DC Đông điên môt chiều DC gồm hai phần chính: - Stato (phần đứng yên) với các cực từ bằng nam châm vĩnh cửu hoăc nam châm điên - Roto (phần chuyển đông) với các cuôn dây quấn, cổ góp cùng chổi điên Chức của chổi than – vành góp là để đưa điên áp môt chiều vào cuôn dây phần ứng và đởi chiều dịng điên mơt chiều cn dây phần ứng Số lượng chổi than bằng số lượng cực từ (môt nửa có cực tính dương và môt nửa có cực tính âm) 29 Hì nh 23 Minh họa cấu tạo động điện chiều 4.3.4 Giới thiệu về động bước SERVO Đông bước được phân loại gồm đông nam châm vĩnh cửu, đông từ trở biến thiên và đông hỗn hợp Đông bước có nhiều loại góc quay phân biêt từ 90 đô đến 0.72 đô hoăc nhỏ Đông nam châm vĩnh cửu có cấu trúc gồm các cuôn dây quấn roto, stato là các nam châm vĩnh cửu Loại này có cấu trúc gần giống với đông AC đồng bô Hì nh 24 Minh họa động bước và sơ đồ nguyên lý bên động Đông có từ trở biến thiên có cấu trúc là roto làm bằng sắt nhẹ, số cực của roto ít số cực của stato, mỗi cuôn dây được quấn hai cực của stato đối diên Loại này cịn được gọi là đơng phản kháng, đông phản kháng có góc quay giới hạn từ 1.8 đến 300 chế đô điều khiển bước đủ, moment hãm từ đến 50Ncm, tần số khởi đông lớn nhất là Khz và tần số làm viêc lớn nhất điều kiên không tải là 20Khz Đông bước hỗn hợp: Đây là loại đông cảm ứng, có góc bước thay đổi khoảng 0.36 đô đến 15 đô chế đô moment đủ, moment hãm từ đến 1000Ncm, tần số khởi đông lớn nhất là 30 40Khz Đây là loại đông được sử dụng nhiều cả vì nó kết hợp được ưu điểm của cả hai loại đông nam châm vĩnh cửu và đông biến từ trở Phương pháp điều khiển đông bước gồm điều khiển ba đối tượng: Góc quay, chiều quay và tốc đô quay Điều khiển góc quay: Đông bước có thể điều khiển được góc quay môt cách rất chính xác, góc quay nhỏ nhất mà đông bước quay được hiểu là môt bước Có hai phương pháp điều khiển phổ biến: phương pháp điều khiển đủ bước và phương pháp điều khiển nửa bước Điều khiển bước đủ là phương pháp điều khiển mà số bước tối đa môt chu kỳ bằng số căp cực Phương pháp này được thực hiên bằng cách kích dẫn cùng lúc hai cực đối xứng tạo moment quay cùng chiều Hì nh 25 Phương pháp điều khiển bước đủ Phương pháp nửa bước là phương pháp điều khiển mà số bước tối đa môt chu kỳ nhỏ số căp cực Cách thức đơn giản nhất của phương pháp này là kích dẫn lần lượt các cực từ của stator Khi đó số bước quay bằng với số cực stator Ngoài ra, ta cũng có thể kích dẫn hai cực liên tiếp để tạo thành bước nhỏ Như vây nếu sử dụng mạch điều khiển tự đông, ta cần xuất môt chuỗi xung đưa đến các cuôn dây của đông cơ, với tần số hợp lý thì đông sẽ quay với tốc đô hợp lý và theo yêu cầu thiết kế Qua đó ta xác định được tốc đô thực thế của đông Thông qua viêc điều 31 khiển các dãy xung đưa đến các cuôn dây của đông thì ta hoàn toàn có thể điều khiển cho đông quay được các góc ý muốn và dựng lại ở vị trí mong muốn Điều khiển chiều quay: Viêc cấp chuỗi xung vào các cực đông bước giúp đông quay môt góc xác định Để đổi chiều quay của đông ta chỉ viêc đảo thứ tự các bit của xung cấp vào các cực từ của đông bước Điều khiển tốc đô quay: Điều khiển tốc đô quay của đông bước bằng cách tăng hoăc giảm thời gian cách giữa các lần cấp xung, hay nói cách khác là thay đổi tần số cấp xung điên cho các cực từ của đông bước 4.4 THIẾT KẾ VÀ LẬP TRÌNH GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN LED – MOTOR 4.4.1 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển LED – MOTOR – SERVO Hì nh 26 Minh họ a mạ ch điề u khiể n LED – MOTOR – SERVO 4.4.2 Giao diện điều khiển LED – MOTOR – SERVO bằng C# 32 Hì nh 27 Giao diê n điề u khiể n LED – MOTOR – SERVO 4.5 KẾT QUẢ Hì nh 28 Kế t quả mô phỏ ng 33 ... TỬ VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ HIỂN THỊ LÊN MÀN HÌNH LCD VÀ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ QUẠT TRONG PHÒNG NGU VI XỬ LÝ VÀ VI ĐIỀU KHIỂN TRONG ĐO LƯỜNG TỰ ĐỘNG - DTV3022 Giảng viên... Có hai phương pháp điều khiển phổ biến: phương pháp điều khiển đủ bước và phương pháp điều khiển nửa bước Điều khiển bước đủ là phương pháp điều khiển mà số bước tối... cửu và đông biến từ trở Phương pháp điều khiển đông bước gồm điều khiển ba đối tượng: Góc quay, chiều quay và tốc đô quay Điều khiển góc quay: Đông bước có thể điều khiển

Định dạng
Số trang	40
Dung lượng	4,74 MB

CẢM BIẾN NHIỆT độ HIỂN THỊ lên MÀN HÌNH LCD VÀ điều KHIỂN tốc độ QUẠT TRONG PHÒNG NGỦ

GIỚI THIỆU VỀ LCD I2C