Thiết kế hệ thống tưới cây tự động sử dụng vi điều khiển AT89C55
MỤC LỤC
Kết cấu đồ án
Giới thiệu các phần tử trong hệ thống tưới cây tự động Chương 3: Thiết kế bộ điều khiển
GIỚI THIỆU VỀ CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TƯỚI CÂY TỰ ĐỘNG
- Vi điều khiển AT89C55
Chân này cũng hoạt động như một lối vào nhận dữ liệu (RxD) khi vi điều khiển được sử dụng như một bộ truyền nhận không đồng bộ (UART) để nhận dữ liệu nối tiếp. Chân này cũng hoạt động như một lối ra truyền dữ liệu (TxD) khi vi điều khiển được sử dụng như một bộ truyền nhận không đồng bộ (UART) để truyền dữ liệu nối tiếp. • XTAL1 và XTAL2 (Chân 18 và 19): Hai chân này được dùng để nối với một bộ cộng hưởng thạch anh ở bên ngoài để tạo nên một bộ dao động bên trong vi mạch.
Một ngắt là sự xảy ra một điều kiện, một sự kiện mà nó gây ra treo tạm thời thời chương trình chính trong khi điều kiện đó được phục vụ bởi một chương trình khác. “DS1307 là chip đồng hồ thời gian thực (RTC : Real-time clock), khái niệm thời gian thực ở đây được dùng với ý nghĩa thời gian tuyệt đối mà con người đang sử dụng, tình bằng giây, phút, giờ…DS1307 là một sản phẩm của Dallas Semiconductor (một công ty thuộc Maxim Integrated Products). Trong đồ án này, em sử dụng LCD 16x4 4 dòng 16 cột vì nó có màn hình rộng, hiển thị được nhiều thông số, thuận tiện cho việc tùy chỉnh cài đặt tự động.
-Chân cho phép E (Enable): Khi có 1 tín hiệu được đưa lên chân dữ liệu, khi có 1 xung từ mức cao đến mức thấp (xung cho phép) của chân E thì các lệnh được chấp nhận. Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động được sử dụng rộng rãi trong các mạch điện tử, chúng được sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu, mạch tạo dao động, vv… Có tác dụng nạp xả điện, ổn định điện áp đầu ra. Đặc điểm: Các loại điện trở có một giá trị cố định được thể hiện qua các vòng màu, thường được ký hiệu bằng 4 vòng mầu, điện trở chính xác thì ký hiệu bằng 5 vòng mầu.” (Trần Văn Thiệt, Phạm Duy Phương, Bùi Quốc Trưởng 2008, 5).
“Diode bán dẫnhayDiodelà một loạilinh kiện bán dẫnchỉ cho phép dòng điện đi qua nó theo một chiều mà không theo chiều ngược lại.” (Tuấn Minh 2015).
THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN
Xây dựng bài toán
Việc tưới cây tự động sẽ làm tăng hiệu quả canh tác như: giảm thời gian lao động, tiết kiệm nước, tăng năng suất cho cây trồng. Tuy nhiên để đạt được hiệu quả cao nhất cần tính toán đến đặc tính từng loại cây trồng và đặc tính đất đai của từng vùng. - Máy bơm nước và các van điện từ - Hệ thống các đường ống dẫn nước.
+ Nhiệt độ > 35oC( Nhiệt độ tối đa), chọn chu kỳ tưới mong muốn (thời gian lặp lại quá trình làm mát nếu nhiệt độ vẫn cao, còn nhiệt độ thấp hơn. nhiệt độ tối đa hệ thống sẽ dừng lại) và thời gian tưới theo khoảng độ ẩm hiện tại. Tất cả các thông số trên đều có thể tùy chỉnh bởi người sử dụng tùy theo cách sử dụng của từng người, tùng vùng và từng thời tiết khác nhau. Đến giờ được cài đặt, bơm sẽ tự bật lên, tùy chọn van để mở, có thể chọn mở van theo từng khu vực và tùy thuộc vào khoảng độ ẩm sẽ quyết định thời gian đóng bơm.
Do có nhiều loại cây có không ưa nước, mà ưa hạn, nên em thiết kế thêm chế độ tưới theo ngày, ta có thể tùy chọn được những ngày cần tưới trong tuần và những ngày hệ thống ngừng hoạt động.
Thiết kế mạch điều khiển
- Khi cấp nguồn cho mạch, không thể tránh khỏi việc không cấp được điện áp liên tục cho mạch, vì vậy các tụ C2(1000uF/25V) và C4(104) có nhiệm vụ bù đắp điện áp cho mạch, tránh hiện tượng mạch bị reset liên tục khi hoạt động. Altium designer là một phần mềm chuyên nghành được sử dụng trong thiết kế mạch điện tử. Thiết kế mạch in với các tính năng cài đặt kích thước dây, cách thức đi dây, hỗ trợ thư viện, tự động kiểm tra lỗi.
Việc lập trình cho vi điều khiển AT89C55 sử dụng ngôn ngữ C chuẩn, viết bằng phần mềm Keil C. Giao diện phần mềm Keil C khá đơn giản, giúp người dùng có thể sử dụng một cách dễ dàng. Keil C là chương trình hỗ trợ khá đầy đủ trong việc lập trình cho vi điều khiển họ 8051, là chương trình soạn thảo sử dụng ngôn ngữ chính là Cđể viết.
Mạch thực tế sau khi chạy thử đã điều khiển đóng ngắt chính xác thiết bị điện theo thời gian cài đặt. Kỹ thuật điện tử phát triển đã nhanh chóng được ứng dụng vào trong nhiều lĩnh vực: công nghiệp, giao thông vận tải, hàng không vũ trụ..Các thiết bị điều khiển tự động giữ vai trò cực kỳ quan trọng góp phần lớn cho sự tiến bộ không ngừng của các lĩnh vực này. Trong quá trình thực hiện đề tài này, em đã tìm hiểu về hệ thống tưới cây tự động.
Do vậy em đã tìm hiểu về hệ thống tự động vì nó là cơ sở lý thuyết quan trọng trong đề tài này. • Tìm hiểu về vi điều khiển AT89C55, phương pháp sử dụng vi điểu khiển để xử lý và hiển thị kết quả lên LCD. • Thiết kế mạch và viết chương trình cho vi điều khiển, đảm bảo hệ thống hoạt động tốt.
Do điều kiện có hạn nên em chỉ thực hiện thiết kế mạch điều khiển đóng/ngắt thiết bị điện theo nhiệt độ và độ ẩm. Thiết kế thêm hệ thống quạt thông gió và hệ thống đóng rèm tự động khi nhiệt độ tăng cao và độ ẩm tăng cao. Phát triển đề tài giao tiếp với nhiều cảm biến hơn để phát triển thành bộ kit cho mọi thông số cần thiết để nghiên cứu về sự phát triển cây trồng (cảm biến độ ướt lá, cảm biến bức xạ mặt trời, pH, tốc độ gió, hướng gió, độ mặn của đất, độ dẫn điện ,.).
