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

ĐỌC TÍN HIỆU TỪ CẢM BIẾN ĐỘ ẨM VÀ NHIỆT ĐỘ ĐỂ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ HỆ THỐNG NHÚNG( LẤY CODE PIC+ MÔ PHỎNG PROTEUS + VIDEO THUYẾT MINH LIÊN HỆ ZALO 0327697318) ĐỌC TÍN HIỆU TỪ CẢM BIẾN ĐỘ ẨM VÀ NHIỆT ĐỘ ĐỂ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ 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 VÀ NHIỆT ĐỘ ĐỂ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ GVHD: TĂNG THỊ CẨM NHUNG SV1: MSSV: NGUYỄN THỊ MAI K175520114031 SV2: MSSV: ĐỖ BẢO THỊNH (TN) K175520114120 Thái Nguyên, Ngày 01 tháng 06 năm 2021 Hệ thống nhúng NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Thái Nguyên, ngày tháng…năm 20 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN CHẤM Thái Nguyên, ngày tháng…năm 20 GIÁO VIÊN CHẤM (Ký ghi rõ họ tên) Hệ thống nhúng MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU -4 CHƯƠNG GIỚI THIỆU YÊU CẦU – GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 1.1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI. -5 1.2 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI. CHƯƠNG THIẾT KẾ 2.1 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG. -7 2.2 YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG. -7 2.3 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG. 2.4 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ. 2.4.1 Khối nguồn. 2.4.2 Khối cảm biến. 2.4.3 Khối hiển thị. 13 2.4.4 Khối đầu vào KEYPAD 15 2.4.5 Khối cấu chấp hành. 18 2.4.6 Khối điều khiển 18 2.5 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TOÀN MẠCH. -19 2.6 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN. 20 2.6.1 Mô tả yêu cầu điều khiển hệ thống. -20 2.6.2 Chương trình. 21 CHƯƠNG III KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ KẾT LUẬN -26 3.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC. 26 3.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN TRONG TƯƠNG LAI. 26 Hệ thống nhúng LỜI NÓI ĐẦU Như biết, nhiệt độ độ ẩm thành phần vật lý quang trọng sống người Việc thay đổi nhiệt độ, độ ẩm ảnh hưởng nhiều nhiều đến sinh trưởng phát triển động vật, thực vật, tính chất vật lý vật chất Sống thời kỳ cơng nghiệp hóa đại hóa ngày nay, thiết bị điện tử, tự động hóa đóng vai trị quan trọng, đặc biệt trình sản xuất phân xưởng, nhà máy đời sống gia đình Áp dụng kiến thức đạt q trình học mơn Hệ thống nhúng, chúng em định chọn đề tài: “ ĐỌC TÍN HIỆU TỪ CẢM BIẾN ĐỘ ẨM VÀ NHIỆT ĐỘ ĐỂ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ” Trong trình làm tiểu luận, chúng em xin trân thành cảm ơn cô Tăng Cẩm Nhung hướng dẫn giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án Do thiếu kiến thức phần cứng nên có sai sót mong thầy góp ý để chúng em cải tiến hồn thành đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn! Hệ thống nhúng CHƯƠNG GIỚI THIỆU YÊU CẦU – GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 1.1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Trước hết tìm hiểu nhiệt độ độ ẩm để tầm quan trọng hệ thống đọc nhiệt độ độ ẩm để điều khiển thiết bị Trong sống có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến trình sản xuất người Trong nhiệt độ độ ẩm yếu tố đề cập tới nhiều, mạch đo nhiệt độ độ ẩm đời tất yếu Với phát triển công nghệ việc sản xuất mạch đo nhiệt độ độ ẩm đơn giản mà độ xác cao điều đơn giản Việc áp dụng thực tế phổ biến nhiệt độ độ ẩm đóng vai trị lớn ảnh hưởng đến người, hàng hố, máy móc, độ bền … Vì nhiệt độ sử dụng hầu hết nhà máy sản xuất, kho chứa hàng hố, bảo quản máy móc điều kiện vận hành Trong y tế sử dụng rộng rãi phòng cách ly, phòng điều trị cho bệnh nhân áp dụng hầu hết dây chuyền công nghệ sản xuất tuỳ theo nhu cầu mà tuỳ biến thêm chức đề tài để phù hợp với nhu cầu trình hoạt động ngồi chức hiển thị nhiệt độ độ ẩm khu vực cần khảo sát nhiệt độ độ ẩm Nhận từ nhu cầu thực tế trên, nhóm chúng em có ý tưởng thiết kế hệ thống đọc tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ độ ẩm để điều khiển thiết bị 1.2 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 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 Vì q trình hoạt động khơng tránh khỏi sai số Việc lấy tín hiệu độ ẩm theo yêu cầu đề tài chúng em sử dụng biến trở Pot_HG để điều chỉnh độ ẩm theo ngưỡng khác Việc không tối ưu chưa thực khả quan thực tế Hệ thống nhúng Do hạn chế kiến thức kinh tế nên em xin phép thực mơ lập trình cho hệ thống hoạt động phần mềm máy tính, tương lai có điều kiện thực lắp đặt kiểm nghiệm đề tài mơ hình thực tế báo cáo đánh giá hiệu hoạt động sản phẩm khả ứng dụng vào thực tế sống Hệ thống nhúng CHƯƠNG THIẾT KẾ 2.1 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG Bộ mạch điều khiển vi điều khiển PIC16F877A đóng vai trị điều khiển nhập xuất liệu từ thiết bị giao tiếp với nó, điển cảm biến nhiệt độ LM35 cảm biến độ ẩm (biến trở pot HG) giao tiếp với vi điều khiển Pic 16F877A xuất nhập liệu đọc nhiệt độ độ ẩm từ cảm biến sau giao tiếp với thiết bị LCD mã hoá liệu để thị kết hình với liệu cảm biến có dải nhiệt độ từ 0- 50oC độ ẩm từ 20%- 95% Sau xác định nhiệt độ độ ẩm thực so sánh với ngưỡng để điều khiển động cấu chấp hành 2.2 YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG Để ứng dụng hiệu thực tế, hệ thống cần đảm bảo yêu cầu:  Xác định xác nhiệt độ, độ ẩm  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, độ ẩm 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 nhúng 2.3 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG Hình 1: Sơ đồ khối cho toàn hế thống 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 cảm biến: Khối cảm biến nhận nhiệt độ độ ẩm từ môi trường bên ngồi để gửi tín hiệu pic dạng analog - Khối xử lý: 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 ẩm đo từ khối xử lý tín hiệu sang mã hiển thị lên LCD - Khối hiển thị: qua giải mã tích hợp LCD nhiệt độ độ ẩm hiển thị hình - Khối so sánh: so sánh liệu từ khối xử lý với giá trị cài sẵn - Khối đặt ngưỡng: có chức cài đặt, hiệu chỉnh ngưỡng nhiệt độ độ ẩm Hệ thống nhúng - Khối cấu chấp hành (phun sương, đèn sưởi, điều hòa, quạt gió): nhận tín hiệu từ khối so sánh thỏa mãn điều kiện cho hoạt động cấu chấp hành 2.4 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 2.4.1 Khối nguồn - Vai trò: Cung cấp đủ nguồn lượng cho toàn hệ thống - Sử dụng nguồn để cung cấp cho thành phần:  Mạch giảm áp: Với nguồn điện đầu vào 220V qua mạch giảm áp lúc điện áp giảm xuống 5V cung cấp điện áp an tồn cho vi điều khiển  Mạch cơng suất điều khiển động cơ: Với mức điện áp 24V đảm bảo cung cấp điện áp an toàn cho động 2.4.2 Khối cảm biến Hiện thị trường có nhiều cảm biến đo nhiệt độ độ ẩm như: - LM35, LM355, PT100…: cảm biến đo nhiệt độ - HS1011, HS220…: cảm biến đo độ ẩm  - DHT11, DHT21, SHT11: tích hợp cảm biến nhiệt độ độ ẩm Nhưng phạm vi đề tài này, để phù hợp tiện dụng sử dụng cảm biến nhiệt độ LM35 cảm biến độ ẩm sử dụng biến trở Pot HG a) Cảm biến nhiệt độ LM35 LM35 cảm biến nhiệt độ giá rẻ (tầm 26k) thường tiêu dùng mang thể sử dụng để đo nhiệt độ (theo ° C) Nó với thể đo nhiệt độ xác so với điện trở nhiệt (thermistor) tầm giá Cảm biến tạo điện áp có đầu cao cặp nhiệt điện ko cần điện áp đầu khuếch đại LM35 có điện áp đầu tỷ lệ thuận có nhiệt độ Celsius Hệ số tỷ lệ 01V / ° C Hệ thống nhúng Hình 2: Cảm biến nhiệt độ 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  Một số tính chất cảm biến LM35: - Đầu cảm biến nhiệt độ lm35 thay đổi diễn tả tuyến tính - Điện áp o / p cảm biến IC tỉ lệ với nhiệt độ Celsius - Điện áp hoạt động từ -55˚ đến + 150˚C - Được vận hành tới 30 V Điện áp đầu vào: 4V-30V Độ phân giải điện áp đầu Độ xác cao Trở kháng đầu thấp 4V- 30V 10mV/ độ C Ở 25 độ C 0.5 độ C 0.1 cho 1mA tải Bảng 1: DataSheet LM35  Tính tốn nhiệt độ đầu LM35: - ValueADC(10bit) =2,046 - Khi thay đổi 1oC điện áp LM35 thay đổi 10mV 10 Hệ thống nhúng Hình 7: Sơ đồ đấu nối Keypad mạch mô 2.4.5 Khối cấu chấp hành Ở đề tài chúng em sử dụng thiết bị động để điều khiển quạt, phun sương, đèn sưởi điều hòa Được nối với relay tương ứng để nhận tín hiệu điều khiên thực đóng cắt thiết bị pinC0 đến pinC3 dùng làm đầu để điều khiển đóng/ cắt relay Khi cấp điện vào cực B transistor NPN cực C E cực C – E thơng dây dẫn kích cuộn dây role có điện từ role đóng, mạch điện kín động hoạt động Đầu cảm biến LM35 mắc vào kênh 0(pin_A0) đầu biến trở mắc vào kênh 1(pin_A1) 16 Hệ thống nhúng Hình 8: Hình ảnh thiết bị cấu chấp hành 2.4.6 Khối điều khiển Đây khối trung tâm, có chức điều hành toàn hoạt động hệ thống, nhờ có vi điều khiển thơng minh hệ thống hoạt động hiệu Các dòng vi điều khiển thường sử dụng như: Vi điều khiển ARM, AVR, vi điều khiển PIC, vi điều khiển 8051, Arduino Trong đề tài lần em sử dụng vi điều khiển PIC 16F877A để lập trình Chức vai trò chân vi điều khiển sử dụng hệ thống: - Chân RB VDK đóng vai trò chân INPUT nối với chân KEYPAD - Chân RC0_RC3 VDK đóng vai trò chân INTPUT nối với chân Relay nối với thiết bị động đèn sưởi - Chân RD VDK đóng vai trò chân OUTPUT nối với chân LCD 17 Hệ thống nhúng - Chân RA VDK chia chức sau:  Chân RA0 đóng vai trị chân ANALOG lấy liệu từ cảm biến LM35  Chân RA1 đóng vai trị chân ANALOG lấy liệu từ cảm biến độ ẩm ( biến trở POT_HG) Hình 9: Sơ đồ chân VDK sử dụng phần mềm Proteus 2.5 SƠ ĐỒ NGUN LÝ TỒN MẠCH Màn hình Lcd 20x4 kết nối với cổng D vi điều khiển, keypad 4x3 kết nối vào cổng B vi điều khiển, 18 Hệ thống nhúng Hình 10: Sơ đồ nguyên lý tồn hệ thống 2.6 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 2.6.1 Mô tả yêu cầu điều khiển hệ thống Từ yêu cầu đề tài gắn liền với thực tế chúng em đưa chức yêu cầu hệ thống sơ đồ sau: 19 Hệ thống nhúng Hình 11: Sơ đồ mơ tả yêu cầu hoạt động hệ thống 2.6.2 Lưu đồ cho biết trình tự điều khiển 20 Hệ thống nhúng 21 Hệ thống nhúng 2.6.3 Chương trình #include #device ADC=10 #use delay (clock=20M) #define use_portd_lcd true // Su dung cong d lam dau cho lcd #define use_portb_kbd true // su dung cong b cho keypad #include #include // khai bao thu vien keypad #include // chuc nang chuyen tu chuoi so #use standard_io(c) // dinh cau hinh vao cho cong giao tiep du lieu #use standard_io(a) int8 x=0; float y=0; int8 a; void doc_adc(){ setup_adc(ADC_CLOCK_INTERNAL); setup_adc_ports(ALL_ANALOG); SET_ADC_CHANNEL(0); SET_ADC_CHANNEL(1); delay_us(10); } void main() { int8 k=0; // bien ky tu 22 Hệ thống nhúng int8 tam=0; int8 tong1=0, tong2, tong3, tong4; int8 soThucTe=0; doc_adc(); lcd_init(); kbd_init(); port_b_pullups(true); lcd_gotoxy(3,1); lcd_putc("BO DIEU KHIEN"); lcd_gotoxy(2,2); lcd_putc("NHIET DO VA DO AM"); delay_ms(100); lcd_putc("\f"); lcd_gotoxy(22,1); lcd_putc("* SETUP"); lcd_gotoxy(32,1); lcd_putc("# OPEN"); while(true){ k = kbd_getc(); if(k==35){ lcd_gotoxy(21,2); lcd_putc("CHUA CO DU LIEU!"); } if(k==42){ lcd_putc("\f"); lcd_gotoxy(1,1); lcd_putc("T1: oC"); 23 Hệ thống nhúng lcd_gotoxy(5,1); while(1){ k=kbd_getc(); if(k!=0&&k!=42&&k!=35){ lcd_putc(k); soThucTe = k-48; tong1 = tam + soThucTe; tam=tong1*10; } if(k==42){ tam=0; lcd_gotoxy(12,1); lcd_putc("T2: oC"); lcd_gotoxy(16,1); while(1){ k=kbd_getc(); if(k!=0&&k!=42&&k!=35){ lcd_putc(k); soThucTe = k-48; tong2 = tam + soThucTe; tam =tong2*10; } if(k==42){ tam=0; lcd_gotoxy(1,2); lcd_putc("H1: %"); 24 Hệ thống nhúng lcd_gotoxy(5,2); while(1){ k=kbd_getc(); if(k!=0&&k!=42&&k!=35){ lcd_putc(k); soThucTe = k-48; // tong3 = tam + soThucTe; tam=tong3*10; } if(k==42){ tam=0; lcd_gotoxy(12,2); lcd_putc("H2: %"); lcd_gotoxy(16,2); while(1){ k=kbd_getc(); if(k!=0&&k!=42&&k!=35){ lcd_putc(k); soThucTe = k-48; tong4 = tam + soThucTe; tam=tong4*10; } if(k==35){ do{ for(int8 i=0;i