ĐỌC TÍN HIỆU TỪ CẢM BIẾN ĐỘ ẨM ĐỂ HIỂN THỊ VÀ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ HỆ THỐNG NHÚNG( LẤY CODE PIC+ MÔ PHỎNG PROTEUS + VIDEO THUYẾT MINH LIÊN HỆ ZALO 0327697318)

ĐỌC TÍN HIỆU TỪ CẢM BIẾN ĐỘ ẨM ĐỂ HIỂN THỊ VÀ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ HỆ THỐNG NHÚNG( LẤY CODE PIC+ MÔ PHỎNG PROTEUS + VIDEO THUYẾT MINH LIÊN HỆ ZALO 0327697318)ĐỌC TÍN HIỆU TỪ CẢM BIẾN ĐỘ ẨM ĐỂ HIỂN THỊ VÀ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ HỆ THỐNG NHÚNG( LẤY CODE PIC+ MÔ PHỎNG PROTEUS + VIDEO THUYẾT MINH LIÊN HỆ ZALO 0327697318)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA ĐIỆN TỬ BÁO CÁO TIỂU LUẬN Môn học : HỆ THỐNG NHÚNG Đề tài : ĐỌC TÍN HIỆU TỪ CẢM BIẾN ĐỘ ẨM ĐỂ HIỂN THỊ VÀ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ GVHD : T.S TĂNG THỊ CẨM NHUNG SVTH1: LÊ NHẬT HOÀNG MSSV : K175520114086 SVTH2: NGÔ MINH DƯƠNG (TN) MSSV : K175520114207 SVTH3: PHAN XUÂN PHÚ MSSV : K175520114106 SVTH4: PHÙNG THẾ ĐỨC MSSV : K175520114079 Thái Nguyên, ngày 01 tháng 07 năm 2021 MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1 Đặt vấn đề Mục đích phạm vi nghiên cứu 2.1 Mục đích: 2.2 Phạm vi nghiên cứu: Sơ lược hệ thống CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG Yêu cầu thiết kế: 1.1 Chức năng: Sơ đồ khối : 3 Thiết kế sơ đồ nguyên lý: 4 Lưu đồ & chương trình: 12 Lập trình cho hệ thống 13  Bắt đầu lập trình CHƯƠNG III KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ KẾT LUẬN 14 26 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI I TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Đặt vấn đề Cuộc sống ngày phát triển nhanh chóng đại hơn, cơng nghệ phát minh phát triển để đưa vào phục vụ sống ngày người Những ứng dụng IoTs sử dụng ngày rộng rãi nhiều lĩnh vực: nông nghiệp, y tế, giáo dục,… nhằm mang lại tiện nghi, an toàn cho người sử dụng Trong khơng thể kể đến dự án, nghiên cứu lĩnh vực giám sát độ ẩm thông minh vượt trội Với phát triển công nghệ việc sản xuất mạch đo độ ẩm có độ xác cao điều đơn giản Việc ứng dụng cảm biến độ ẩm thực tế phổ biến hệ thống vườn thơng minh,… Mục đích phạm vi nghiên cứu 2.1 Mục đích: Đọc tín hiệu từ cảm biến độ ẩm để hiển thị điều khiển động 2.2 Phạm vi nghiên cứu: - Xác định số độ ẩm cảm biến độ ẩm Ngoài ra, hiển thị nhiệt độ (mở rộng) - Ngưỡng độ ẩm (H1,H2), thời gian hoạt động động (T) nhập vào từ nút nhấn - Bật động theo điều kiện độ ẩm sau: + Chọn ngưỡng độ ẩm H1 H2 + Chọn thời gian hoạt động động theo ngưỡng Các thông số cài đặt hiển thị lên LCD + Tùy chọn thời gian bật động theo thời gian thực (mở rộng) Sơ lược hệ thống Bộ mạch sử dụng vi điều khiển PIC16F877A đóng vai trờ điều khiển nhập xuất liệu thiết bị giao tiếp với nó, điển cảm biến DHT11 giao tiếp với vi điều khiển PIC16F877A nhập xuất liệu đọc tín hiệu từ cảm biến sau giao tiếp với thiết bị LCD mã hóa liệu để hiển thị kết lên hình Hệ thống điều khiển thơng qua nút nhấn Màn hình hiển thị bao gồm hiển thị độ ẩm, nhiệt độ thời gian thực Hệ thống gồm chức cài đặt ngưỡng độ ẩm, điều khiển thời gian động chạy tự động đạt ngưỡng mong muốn Ngoài ra, ta hẹn để mở động Chức dựa thực tế hệ thống tưới tự động Ta tưới nước cho cao điểm việc setup hẹn mở động tưới nước CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG II GIỚI THIỆU CHUNG: Yêu cầu thiết kế: - Hiển thị xác thơng số nhiệt độ, độ ẩm - Điều khiển thời gian hoạt động theo ngưỡng cài đặt yêu cầu - Mạch đơn giản, nhỏ gọn, dễ dàng thao tác, dễ dàng sử dụng 1.1 Chức năng: - Nút bấm MENU tùy chọn chế độ như: cài đặt ngưỡng, hẹn giờ, thời gian hoạt động động - Nút “OK” để xác nhận cài đặt - Nút NEXT & BACK để cài tiến quay lại chế độ cài đặt MENU - Nút MOVE để điều chỉnh trỏ đến vị trí setup - Nút TANG & GIAM để tùy chỉnh ngưỡng thời gian mong muốn Sơ đồ khối : Theo yêu cầu đề tài nhóm chúng em tiến hành thiết kế sơ đồ khối mạch đọc tín hiệu từ cảm biến độ ẩm để hiển thị điều khiển động KHỐI THỜI GIAN THỰC KHỐI CẢM BIẾN KHỐI CÀI ĐẶT KHỐI VI XỬ LÍ KHỐI HIỂN THỊ RESET KHỐI NGUỒN KHỐI SO SÁNH KHỐI CƠ CẤU CHẤP HÀNH Hình 1.1 Sơ đồ khối mạch đọc tín hiệu từ cảm biến độ ẩm để hiển thị điều khiển động * Chức khối - Khối nguồn : Được dùng để cung cấp áp cho hoạt động vi điều khiển, cảm biến hình LCD để hoạt động ổn định - Khối xử lý : Vi điều khiển PIC đọc, xử lý liệu, điều khiển cấu chấp hành xuất tín hiệu hiển thị đến hình LCD - Khối hiển thị : qua giải mã tích hợp LCD nhiệt độ độ ẩm hiển thị hình - Khối cảm biến: Nhận nhiệt độ độ ẩm từ trường bên ngồi để gửi tín hiệu dạng sóng byte liệu nhiệt độ đo đến vi điều khiển PIC - Khối cài đặt : Có nhiệm vụ gửi tín hiệu cài đặt từ nút nhấn tới vi xử lý để xử lý liệu - Khối thời gian thực : Giao tiếp với vi điều khiển cài đặt thời gian - Khối so sánh : So sánh tín hiệu khối cài đặt thời gian thực xử lý qua PIC đạt ngưỡng thời gian yêu cầu cấu chấp hành hoạt động Nếu không phản hồi lại vi xử lý để so sánh lại - Cơ cấu chấp hành (động cơ): Hoạt động tín hiệu so sánh Thiết kế sơ đồ nguyên lý: a) Khối hiển thị: -Màn hình LCD có chức hiển thị trạng thái hoạt động thông số trạng thái động bước - 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 rẽ … * Thông số kĩ thuật mà hình LCD LM044L (20x4): - Điện áp: 5V - Ngõ giao tiếp: 16 chân - Màu sắc: xanh xanh dương - Module hỗ trợ giao tiếp với vi điều khiển: LCD I2C 16x2 Hình 1.2 LCD 20x4 xanh chữ đen Bảng 1.1 Các kí hiệu ý nghĩa chân LCD Kí hiệu Chức Năng VSS Chân nối đất cho LCD VDD Nguồn cung cấp cho LCD VEE Chỉnh độ tương phản RS Chon ghi LCD RW Đọc ghi liệu E Cho phếp chon LCD D0 Bit byte liệu D1 Bit byte liệu D2 Bit byte liệu 10 D3 Bit byte liệu 11 D4 Bit byte liệu 12 D5 Bit byte liệu 13 D6 Bit byte liệu 14 D7 Bit byte liệu 15 BL- Nguồn cho LED LCD 16 BL+ Mass cho LED LCD Chân b) Khối cảm biến: Cảm biến DHT11 cảm biến thơng dụng, ngồi việc hiển thị độ ẩm cịn tích hợp nhiệt độ  Ưu điểm cảm biến chi phí rẻ dễ lấy liệu thơng qua giao tiếp 1-wire ( giao tiếp digital 1-wire truyền liệu nhất) Cảm biến tích hợp tiền xử lý tín hiệu giúp liệu nhận xác mà khơng cần phải qua tính tốn Hình 1.3 Cảm biến nhiệt độ độ ẩm (DHT11)  Đặc điểm: - Điện áp hoạt động : 3V - 5V (DC) Dải độ ẩm hoạt động : 20% - 90% RH, sai số ±5%RH Dải nhiệt độ hoạt động : 0°C ~ 50°C, sai số ±2°C Tần số lấy mẫu tối đa: Hz Khoảng cách truyển tối đa: 20m  Để giao tiếp với DHT11 theo chuẩn chân vi xử lý thực theo bước: Gửi tín hiệu muốn đo (Start) tới DHT11, sau DHT11 xác nhận lại Khi giao tiếp DHT11, cảm biến gửi lại byte liệu nhiệt độ đo Hình 1.4 Dạng tín hiệu giao tiếp với cảm biến DHT11 c ) Khối cài đặt: Gồm nút nhấn đa chức như: tùy chọn MENU, xác nhận cài đặt, cài đặt ngưỡng thời gian,… gửi tín hiệu đến khối xử lý Hình 1.5 Giao diện nút ấn mơ Proteus d ) Khối thời gian thực: DS1307 chip đồng hồ thời gian thực (RTC : Real-time clock) Chip có ghi 8-bit chứa thời gian là: giây, phút, giờ, thứ (trong tuần), ngày, tháng, năm Ngoài DS1307 cịn có ghi điều khiển ngõ phụ 56 ghi trống dùng RAM DS1307 đọc ghi thông qua giao diện nối tiếp I2C (TWI AVR) nên cấu tạo bên ngồi đơn giản Hình 1.6 Chíp đồng hồ thời gian thực  Thông số kĩ thuật: - IC chính: RTC DS1307 + EEPROM AT24C32 - Nguồn cung cấp: VDC Bảng 1.2 Các ký hiệu ý nghĩa chân Kí hiệu Chức Năng X1 Đầu vào dao động DS1307 X2 Đầu vào dao động DS1307 VBAT Nguồn nuôi cho chip GND Nguồn Mass chung VCC VBAT SDA Chân liệu DATA SCL Chân clock SQW/OUT Ngõ phụ tạo xung dao động VCC Nguồn giao tiếp I2C Chân e ) Khối xử lý: PIC16F877A Vi điều khiển PIC 40 chân sử dụng hầu hết dự án ứng dụng nhúng Nó có năm cổng cổng A đến cổng E Nó có ba định thời có định thời bit định thời 16 Bit Nó hỗ trợ nhiều giao thức giao tiếp giao thức nối tiếp, giao thức song song, giao thức I2C PIC16F877A hỗ trợ ngắt chân phần cứng ngắt định thời Hình 1.7 Hình ảnh thực tế vi điều khiển PIC 16F877A Lưu đồ & chương trình: a ) Yêu cầu cần điều khiển: - Hiển thị xác thơng số nhiệt độ, độ ẩm - Điều khiển thời gian hoạt động theo ngưỡng cài đặt yêu cầu - Cài đặt thời gian hoạt động động theo ngưỡng thời gian thực b ) Lưu đồ thuật toán: Bắt đầu Đoc liệu từ cảm biến Chạy chương trình Mặc định /tùy chọn hệ thống Hiển thị chế độ cài đặt ngưỡng, thời gian hoạt động động SAI Thiết lập cài đặt ngưỡng ĐÚNG SAI ĐỘNG Chế độ hen Bật động ĐÚNG CƠ HOẠT ĐỘNG SAI Chế độ thời gian hoạt động động ĐÚNG Kết thúc Hình 2.1 Lưu đồ thuật tốn 12 Lập trình cho hệ thống Với việc sử dụng Vi điều khiển PIC cho hệ thống nên phần mềm lập trình phần mềm CCS Hình 2.2 Giao diện phần mềm CCS  Các bước để lập trình cho PIC Tạo Project Wizard Viết chương trình Build (kiểm tra lỗi) Compile để tạo file hex Hình 2.3 Tạo project cho CCS 13 Hình 2.4 Lựa chọn VĐK sử dụng chọn tần số thạnh anh  Bắt đầu lập trình Hình 2.5 Định nghĩa chân khai báo biến sử dụng 14 Hình 2.6 Chương trình hiển thị cài đặt ngưỡng Hình 2.7 Chương trình hiển thị cài đặt hẹn Hình 2.8 Chương trình hiển thị cài đặt thời gian động hoạt động 15 Hình 2.9 Chương trình vị trí trỏ menu setup ngưỡng 16 Hình 3.1 Chương trình trỏ menu hẹn 17 Hình 3.2 Chương trình trỏ menu thời gian hoạt động động 18 Hình 3.3 Chương trình nút nhấn cài đặt ngưỡng 19 Hình 3.4 Chương trình nút nhấn cài đặt hẹn 20 Hình 3.5 Chương trình nút nhấn cài đặt thời gian hoạt động 21 Hình 3.6 Chương trình hiển thị thời gian thực Hình 3.7 Chương trình điều kiện để động hoạt động 22 Hình 3.8 Chương trình giao tiếp cảm biến DHT11 23 Hình 3.9 Chương trình menu hiển thị hình kiểm tra 16 bit nhiệt độ, 16 bit độ ẩm hiển thị nhiệt độ, độ ẩm, thời gian lên hình 24 Hình 4.1 Chương trình chế độ hẹn bật động menu chế độ hẹn Hình 4.2 Chương trình cài đặt thời gian động hoạt động nút ấn xác nhận setup để quay hình hiển thị 25 CHƯƠNG III KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ KẾT LUẬN  Kết thực nghiệm phần mềm mô proteus: KẾT LUẬN: Sau thời gian tìm hiểu đề tài, chúng em hồn thành đề tài “ Đọc tín hiệu cảm biến điều khiển động cơ” Màn hình hiển thị giá trị cảm biến thời gian thực Ngoài ra, cài đặt ngưỡng tùy chỉnh thời gian cho động hoạt động theo ý muốn Qua chúng em củng cố kiến thức học, kết hợp với thực tiễn, phục vụ cho công việc tương lai nhiều Cũng với đề tài này, tương lai chúng em phát triển mức cao hơn, ứng dụng nhiều thực tế hệ thống vườn thông minh, … 26 ... 2.1 Mục đích: Đọc tín hiệu từ cảm biến độ ẩm để hiển thị điều khiển động 2.2 Phạm vi nghiên cứu: - Xác định số độ ẩm cảm biến độ ẩm Ngoài ra, hiển thị nhiệt độ (mở rộng) - Ngưỡng độ ẩm (H1,H2),... đồ khối mạch đọc tín hiệu từ cảm biến độ ẩm để hiển thị điều khiển động * Chức khối - Khối nguồn : Được dùng để cung cấp áp cho hoạt động vi điều khiển, cảm biến hình LCD để hoạt động ổn định... hoạt động động (T) nhập vào từ nút nhấn - Bật động theo điều kiện độ ẩm sau: + Chọn ngưỡng độ ẩm H1 H2 + Chọn thời gian hoạt động động theo ngưỡng Các thông số cài đặt hiển thị lên LCD + Tùy