BÁO CÁO ĐỒ ÁN I ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN - - BÁO CÁO ĐỒ ÁN I Đề tài: Đo điều khiển nhiệt độ Giảng viên hướng dẫn: TS.Nguyễn Quốc Cường Sinh viên:Nhóm V Ngơ Văn Đức ĐK&TĐH 4-K54 20090793 Đồn Vũ ĐK&TĐH 8-K54 20093312 1Page Ngơ Văn Đức-Đồn Vũ BÁO CÁO ĐỒ ÁN I MỤC LỤC Trang Phần I.Giới thiệu đề tài…………………………………………………… …………3 Phần II.Hướng nghiên cứu………………………………………………………… ……3 I.Đặt vấn đề……………………………………………………… …………… II.Chức mạch……………………………………………… ………… III.Sơ đồ tổng quan…………………………………………………… … …… Phần III.Phần thiết kế………………………………………………… …………………4 I.Khối nguồn………………………………………………… ……… …………4 II.Khối cảm biến…………………………………… ……………… ………… III.Khối thòi gian thực…………………………………………………………… IV.Khối hiển thị………………………………………………………………… V.Khối làm mát……………………………………………………… ………… VI.Khối bàn phím……………………………………….……………………… 10 VII.CPU………………………………………………………………………… 10 VIII.Giải thuật chương trình…………………………………… ……………….12 Phần IV Kết luận……………………………………………………………………… 13 Tài liệu tham khảo ………………………………………………………………………14 2Page Ngơ Văn Đức-Đồn Vũ BÁO CÁO ĐỒ ÁN I PHẦN I GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Đề tài:Đo điều khiển nhiệt độ Ta đo nhiệt độ môi trường hiển thị lên LCD,nhiệt độ đo so sánh với nhiệt độ ngưỡng đặt (TMAX).Nếu nhiệt đọ chưa vượt ngưỡng hiển thị nhiệt độ lên LCD.Nếu q mức cho phép quạt bật, nhiệt độ ổn dịnh quạt dừng PHẦN II HƯỚNG NGHIÊN CỨU I.Đặt vấn đề Sự phát sinh nhiệt thiết bị môi trường điều không mong muốn,khi nhiệt độ tăng lên đến giới hạn chịu đựng định thiết bị hoạt động khơng ổn định, dẫn đến làm dừng hệ thống hỏng hóc.Ta sử dụng quạt làm mát để làm mát cho hệ thống II.Chức mạch  Đo nhiệt độ  Hiển thị nhiệt độ  Điều khiển quạt làm mát  Bàn phím điều khiển,nhập số liệu  Hiển thị thời gian thực 3Page Ngơ Văn Đức-Đồn Vũ BÁO CÁO ĐỒ ÁN I III Sơ đồ tổng quan Hình 2.1: Sơ đồ tổng quan phần thiết kế PHẦN III.PHẦN THIẾT KẾ I.Khối nguồn Mạch sử dụng nguồn điện từ lưới qua biến áp chỉnh lưu + IC 7805 để tạo nguồn chiều +5V DC Mạch nguồn tạo điện áp 5V DC, 1A nuôi cho khối vi điều khiển, cảm biến, LCD Mạch gồm:  chỉnh lưu cầu  tụ hóa 1000uF/50V, tụ hóa 4.7uF/50V, tụ gốm 104  IC nguồn 7805  biến áp lạo 220/9VAC-1A 4Page Ngơ Văn Đức-Đồn Vũ BÁO CÁO ĐỒ ÁN I Hình 3.1: Sơ đồ mạch nguồn 5V-DC II.Khối cảm biến 1.Cảm biến nhiệt độ LM35 Hình 3.2: Cảm biến LM35 LM35 cảm biến nhiệt độ analog , nhiệt độ xác định cách xác định cách đo hiệu điện ngõ LM35  Đơn vị nhiệt độ : C  Có mức điện áp thay đổi trực độ C(10mV/ °C)  Có hiệu cao, cơng suất tiêu thụ 60uA  Sản phẩm không cần phả chỉnh nhiệt độ sử dụng  Độ xác thực tế : ¼ °C nhiệt độ phịng 3/4°C ngồi khoảng -55°C tới 150°C 5Page Ngơ Văn Đức-Đồn Vũ BÁO CÁO ĐỒ ÁN I  Chân +Vs chân cung cấp điện áp cho LM35DZ hoạt động (4-20V)  Chân Vout chân điện áp ngõ chủa LM35 đưa chân analog ADC  Chân GND chân nối mass Hình 3.3: Sơ đồ mơ cảm biến LM35 2.Ngun lý tính tốn Vi điều khiển ta sử dụng làm PIC16F877A có ADC 10 bit  max=1023, Vref=Vcc độ C đầu 2.73V ADC_Vin=5V  ADC_value=1023 ADC_Vin=2.73  ADC_value=(1023/5)*2.73=558.58(tương ứng độ C)  Công thức tính: Read_ADC=(ADC_value-558.6)/(4.887/10) III.Khối thời gian thực 1.IC thời gian thực Hình 3.4: IC DS1307 6Page Ngơ Văn Đức-Đồn Vũ BÁO CÁO ĐỒ ÁN I DS1307 chip đồng hồ thời gian thực (RTC : Real-time clock), khái niệm thời gian thực dùng với ý nghĩa thời gian tuyệt đối mà người sử dụng, tình giây, phút, giờ… IC có ghi 8-bit chứa thời gian là: giây, phút, giờ, thứ (trong tuần), ngày, tháng, năm Ngồi DS1307 cịn có ghi điều khiển ngõ phụ 56 ghi trống dùng RAM Các chân DS1307 mô tả sau:  X1 X2: ngõ kết nối với thạch anh 32.768KHz làm nguồn tạo dao động cho chip  VBAT: cực dương nguồn pin 3V nuôi chip  GND: chân mass chung cho pin 3V Vcc  Vcc: nguồn cho giao diện I2C, thường 5V dùng chung với vi điều khiển  SQW/OUT: ngõ phụ tạo xung vuông (Square Wave / Output Driver), tần số xung tạo lập trình  SCL SDA đường giao xung nhịp liệu giao diện I2C 2.Chức khối thời gian thực  Hiển thị thòi gian thực hệ thống thời gain ngày tháng năm Ngày cuối tháng đc tự động điều chỉnh với tháng nhỏ 31 ngày bao gồm tự động nhảy năm  Người dùng cài đặt thời gain để hẹn bật quạt, tắt quạt… IV.Khối hiển thị 1.LCD 16x2 Hình 3.5: LCD loại 16x2 7Page Ngơ Văn Đức-Đồn Vũ BÁO CÁO ĐỒ ÁN I LCD thiết bị ngoại vi dùng để giao tiếp với người dùng, hiển thị tất kí tự mã ASCII  Chức chân LCD Chân Kí hiệu Vss Vcc Vee RS R/W 10 11 12 13 14 15 16 Mức Logic 0/1 I/O I 0/1 I E DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 LampLamp+ 1,1->0 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 - I I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O - Chức Năng Nguồn(GND) Nguồn (+5V) Chia độ tương phản 0=Nhập lệnh 1=Nhập liệu 0=Ghi liệu 1=Đọc liệu Bus liệu Bus liệu Bus liệu Bus liệu Bus liệu Bus liệu Bus liệu Bus liệu Bus liệu Đèn LCD Đèn LCD  Mã lệnh LCD Mã Hex A C E F 10 14 18 1C Lệnh đến ghi LCD Xóa hình hiển thị Trở đầu dòng Dịch trỏ sang trái Dịch trỏ sang phải Dịch hiển thị sang phải Dịch hiển thị sang trái Tắt trỏ, tắt hiển thị Tắt hiển thị, bật trỏ Bật hiển thị,tắt trỏ Bật hiển thị,nhấp nháy trỏ Tắt hiển thị,nhấp nháy trỏ Dịch vị trí trỏ sang trái Dịch vị trí trỏ sang phải Dịch tồn hiển thị sang trái Dịch toàn hiển thị sang phải 8Page Ngơ Văn Đức-Đồn Vũ BÁO CÁO ĐỒ ÁN I 80 C0 Đưa trỏ đầu dòng thứ Đưa trỏ đầu dòng thứ hai Trong đồ án LCD có chức hiển thị thời gian,ngày giờ,giao diện cài đặt cho người dùng sử dụng 2.LED Led mạch ta sử dụng led anot chung để hiển thị nhiệt độ đo Để hiển thi liên tục nhiệ độ ta sử dụng IC dịch 74HC595: Là ic ghi dịch 8bit kết hợp chốt liệu , đầu vào nối tiếp đầu song song Chức năng: Thường dùng mạch quét led , led matrix …để tiết kiệm số chân VDK tối đa (3 chân) Hình 3.6: LED thanh+IC 74HC595 V.Khối làm mát Ta sử dụng quạt làm mát để làm mát ,giảm nhiệt độ Hình 3.7: Quạt làm mát 9Page Ngơ Văn Đức-Đồn Vũ BÁO CÁO ĐỒ ÁN I  Tác dụng làm mát cho quạt  Thơng số Nguồn DC 12V Dịng điện 0.14A  Dùng MOSFET để kích dịng cho quạt VI.Khối bàn phím  Tác dụng : dùng để nhập nhiệt độ cài đặt, chỉnh sửa thời gian  Ta sử dụng phím bấm học ,có tụ điện để chống nhiễu Gồm phím: menu,tăng giảm,select,và reset Hình 3.8: Khối bàn phím VII.CPU(PIC16F877A) Có chức đọc nhiệt độ, xử lý hiển thị điều khiển quạt… Hình 3.9: Vi điều khiển PIC16F877A 10 P a g e Ngơ Văn Đức-Đồn Vũ BÁO CÁO ĐỒ ÁN I  Thông số PIC  K Flash ROM  368 bytes RAM  256 bytes EEPROM  Port I/O (A, B, C, D, E), ngõ vào/ra với tín hiệu điều khiển độc lập  định thời bit Timer Timer  định thời 16 bit Timer 1, hoạt động chế độ tiết kiệm lượng (Sleep Mode) với nguồn xung clock  CCP, Capture/Compare/PWM - tạm gọi là: Bắt giữ / So sánh / Điều Biến xung  biến đổi tương tự - số (ADC) 10 bit, ngõ vào  so sánh tương tự (Comparator)  định thời giám sát (WDT - Watch Dog Timer)  cổng song song ( Parallel Port ) bit với tín hiệu điều khiển  cổng nối tiếp ( Serial Port )  15 nguồn ngắt (Interrupt)  Chế độ tiết kiệm lượng (Sleep Mode)  Nạp chương trình cổng nối tiếp ICSPTM (In-Circuit Serial Programing)  Nguồn dao động lập trình tạo cơng nghệ CMOS  35 tập lệnh có độ dài 14 bit  Tần số hoạt động tối đa 20 MHz 11 P a g e Ngơ Văn Đức-Đồn Vũ BÁO CÁO ĐỒ ÁN I VIII.Giải thuật chương trình Hình 3.10: Giải thuật chương trình 12 P a g e Ngơ Văn Đức-Đoàn Vũ BÁO CÁO ĐỒ ÁN I  Sơ đồ mơ Hình 3.11: sơ đồ tổng quan PHẦN IV KẾT LUẬN 1.Các kết thu - Về phần cứng : tìm hiểu vi điều khiển PIC Tìm hiểu thuật tốn điều khiển Tìm hiểu cảm biến LM35 Các vấn đề xử lý mạch Tìm hiểu IC dich,IC thời gian thực 2.Những hạn chế - Kết thu không với lý thuyết(sai số chưa chỉnh sửa được) Còn hạn chế thuật toán thiết kế o0o -13 P a g e Ngô Văn Đức-Đoàn Vũ BÁO CÁO ĐỒ ÁN I TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Các diễn đàn vi điều khiển: picvietnam.vn, dientuvietnam.net… 2.Datasheet PIC16F877A, ….các loại dùng mạch…… 14 P a g e Ngơ Văn Đức-Đồn Vũ ... 13 Tài liệu tham khảo ………………………………………………………………………14 2Page Ngô Văn Đức -Đo? ?n Vũ BÁO CÁO ĐỒ ÁN I PHẦN I GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Đề tài: Đo điều khiển nhiệt độ Ta đo nhiệt độ môi trường hiển thị lên LCD ,nhiệt. .. II.Chức mạch  Đo nhiệt độ  Hiển thị nhiệt độ  Điều khiển quạt làm mát  Bàn phím điều khiển, nhập số liệu  Hiển thị thời gian thực 3Page Ngơ Văn Đức-Đồn Vũ BÁO CÁO ĐỒ ÁN I III Sơ đồ tổng quan... độ đo so sánh với nhiệt độ ngưỡng đặt (TMAX).Nếu nhiệt đọ chưa vượt ngưỡng hiển thị nhiệt độ lên LCD.Nếu mức cho phép quạt bật, nhiệt độ ổn dịnh quạt dừng PHẦN II HƯỚNG NGHIÊN CỨU I.Đặt vấn đề