Thiết kế mạch đo nhiệt độ không tiếp xúc đồ án vi xử lý (có đính kèm bản vẻ điện,ứng dụng,lưu đồ thuật toán)

TRƢỜNG ĐẠI HỌC
KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ
----------***----------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:
VI ĐIỀU KHIỂN GHÉP NỐI THIẾT BỊ NGOẠI VI
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ MẠCH ĐO VÀ HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ HỒNG NGOẠI
KHÔNG TIẾP XÚC.

HỌ VÀ TÊN:
LỚP

:

GVHD

:


Đồ Án:VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:

MỞ ĐẦU
Trong xu thế phát triển hiện nay, với sự bùng nổ của các ngành cơng nghệ
thơng tin, điện tử, tự động hóa,… Đã làm cho đời sống của con người ngày
càng hoàn thiện. Các thiết bị tự động hóa đã ngày càng xâm lấn vào trong sản
xuất và thậm chí là vào cuộc sống sinh hoạt hàng ngày của mỗi con người,vì
thế Vi điều khiển là nội dung khơng thể thiếu với chương trình đào tạo Kỹ
Thuật Cơ Điện Tử nhằm cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ sở , các

giải thuật lập trình và ghép nối các thiết bị điện tử trong q trình cơ bản khi
thiết kế tự động hóa.Đồ án môn học Vi Điều Khiển là kết quả đánh giá thực
chất nhất q trình học tập các mơn về điện tử và cách lập trình .
Bằng những kiến thức đã học em đã chọn đề tài “Thiết kế mạch đo và hiển thị
nhiệt độ bằng cảm biến hồng ngoại khơng tiếp xúc cho đồ án .
Trong q trình thực hiện đồ án môn học này, em luôn được sự hướng dẫn tận
tình của Thầy hướng dẫn và các thầy bộ mơn trong khoa kỹ thuật cơng
nghệ.Vì kiến thức bản thân cịn hạn chế, trong q trình hồn thiện đồ án này
em khơng tránh khỏi những sai sót, nên kính mong nhận được sự chỉ bảo thêm
của thầy.

SVTH:

Lớp

Trang 2


Đồ Án:VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:

CHƢƠNG I: KHẢO SÁT, PHÂN TÍCH YÊU CẦU VÀ LỰA CHỌN
GIẢI PHÁP .
1.1Khảo sát đối tƣợng nghiên cứu
Đồ án tập trung nghiên cứu thiết kế mạch đo sử dụng cảm biến hồng ngoại
không tiếp xúc để đo đạc và điều khiển thông số nhiệt độ.
Đối tượng cụ thể trong đồ án này là đo nhiệt độ của một vật thể và từ đó đưa ra
một phương án ứng dụng của đề tài này vào thực tiễn.
1.2Phân tích yêu cầu

Đo nhiệt độ là một trong các phương pháp cơ bản và thường gặp trong
đo lường, nó đã có từ lâu, mỗi giai đoạn có những phương pháp đo khác
nhau. Trước đây khi công nghệ điên tử và bán dẫn chưa phát triển thì các mạch
đo chủ yếu dùa trên kỹ thuật tương tự, phương pháp xử lý chủ yếu dùa
vào phần cứng cho nên giá trị đó có sai số lớn, thiết bị cồng kềnh, lắp đặt
không thuận tiện . Đến đầu những năm 80 và nhất là những năm cuối thế kỷ
20, khi công nghệ bán dẫn và vi mạch phát triển mạnh, cùng với sự phát
triển của khoa học kỹ thuật đặc biệt là kỹ thuật số đã được ứng dụng rộng rãi
trong các ngành đo lường điều khiển làm thay đổi hẳn phương pháp xử lý tín
hiệu đo. Trước đây xử lý tín hiệu đo chủ yếu là đo bằng phần cứng thì ngày
nay việc xử lý được mềm hoá cùng với sự ra đời của những sensor thông
minh đã làm cho các thiết bị đo ngày càng thơng minh và độ chính xác cao
hơn. Ngày nay xuất hiên nhiều phương pháp đo nhiệt độ sử dụng cảm biến
loại cặp nhiệt, nhiệt điện trở hay bán dẫn hoặc sử dụng phương pháp phân
tích phổ để xác định nhiệt độ. Đối với những nơi không trực tiếp đặt được
các đầu đo nhiệt độ (nơi có nhiệt độ q cao). Nhìn chung các phương pháp
đo nhiệt độ có nhiều nét giống nhau nhưng cách xử thì có thể khác nhau, tuỳ
vào mục đích và u cầu kỹ thuật đối với từng công việc cụ thể nhưng mục
đích cuối cùng của phép đo là thể hiện giá trị nhiệt độ với khoảng sai sè cho
phép có thể chấp nhận được.
1.3 Các phƣơng pháp đo nhiệt độ.
1.3.1 Khái niệm về nhiệt độ:
Nhiệt độ là đại lý đặc trưng cho cường độ chuyển động của các nguyên
tử, phân tử của một hệ vật chất. Tuỳ theo từng trạng thái của vật chất ( rắn,
SVTH:

Lớp

Trang 3

Đồ Án:VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:

lỏng, khí) mà chuyển động này có khác nhau. ở trạng thái láng, các phân tử
dao động quanh vi trí cân bằng nhưng vi trí cân bằng của nó ln dịch
chuyển làm cho chất lỏng khơng có hình dạng nhất định. Cịn ở trạng thái
rắn, các phần tử, nguyên tử chỉ dao động xung quanh vị trí cân bằng. Các
dạng vận động này của các phân tử, nguyên tử được gọi chung là chuyển
động nhiệt. Khi tương tác với bên ngồi có trao đổi năng lượng nhưng khơng
sinh cơng, thì q trình trao đổi năng lượng nói trên gọi là sự truyền nhiệt.
Q trình truyền nhiệt trên tuân theo 2 nguyên lý:Bảo toàn năng lượng.Nhiệt
chỉ có thể tự truyền từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độthất. Ở trạng thái
rắn, sự truyền nhiệt xảy ra chủ yếu bằng dẫn nhiệt và bứcxạ nhiệt.Đối với các
chất lỏng và khí ngồi dẫn nhiệt và bức xạ nhiệt cịn cótruyền nhiệt bằng đối
lưu. Đó là hiện tượng vận chuyển năng lượng nhiệtbằng cách vận chuyển các
phần của khối vật chất giữa các vùng khác nhaucủa hệ do chênh lệch về tỉ
trọng.
1.3.2 Thang đo nhiệt độ:
Từ xa xưa con người đã nhận thức được hiện tượng nhiệt và đánh giá cường
độ của nó bằng cách đo và đánh giá nhiệt độ theo một đơn vị đo của mỗi
thời kỳ. Có nhiều đơn vị đo nhiệt độ, chúng được định nghĩa theo từng vùng,
từng thời kỳ phát triển của khoa học kỹ thuật và xã hội. Hiện nay chóng ta
có 3 thang đo nhiệt độ chính là:Thang nhiệt độ tuyệt đối ( K ).
Thang Celsius ( C ): T( 0C ) Thang Farhrenheit: T( 0F )
Đây là 3 thang đo nhiệt độ được dùng phổ biến nhất hiện nay. Trong
đó thang đo nhiệt độ tuyệt đối (K) được quy định là một trong 7 đơn vị đo cơ
bản của hệ đơn vị quốc tế (SI). Dùa trên 3 thang đo này chúng ta có thể đánh
giá được nhiệt độ.

1.3.3 Sơ lƣợc về phƣơng pháp đo nhiệt độ:
Nhiệt độ là đại lượng chỉ có thể đo gián tiếp trên cơ sở tính chất của
vật phụ thuộc nhiệt độ. Hiện nay chóng ta có nhiều ngun lí cảm
biến khácnhau để chế tạo cảm biến nhiệt độ như: nhiệt điện trở, cặp
nhiệt ngẫu,phương pháp quang dùa trên phân bố phổ bức xạ nhiệt,
phương pháp dùatrên sự dãn nở của vật rắn, lỏng, khí hoặc dùa trên
tốc độ âm…

SVTH:

Lớp

Trang 4


Đồ Án:VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:

Có 2 phƣơng pháp đo chính:
+1.Đo nhiệt độ tiếp xúc:-Ở dải nhiệt độ thấp và trung bình phương pháp đo là
phương pháp tiếpxúc, nghĩa là các chuyển đổi được đặt trực tiếp ngay trong
môi trường đo.Thiết bị đo như: nhiệt điện trở, cặp nhiệt, bán dẫn.
Ƣu điểm và tính năng của phƣơng pháp đo nhiệt độ tiếp xúc :
-xác định nhiệt độ chính xác và nhanh chóng cho sai số thấp.
- Dụng cụ đo nhiệt độ tiếp xúc cho kết quả có chính xác cao nhờ vào cơng
nghệ cảm biến ở bên mình, có độ chính xác cao nhờ có cơng nghệ cảm biến
về nhiệt tốt, tự động.
-Giá thành rẻ

-Rất phổ biến, dễ t-Dễ sử dụng
ìm mua
-Đa dạng kiểu dáng và kích thước
-Dùng được trong nhiều môi trường
-Dùng trong dân dụng khá tốt và phù hợp
-Chiều dài dây dẫn tuỳ chọn được
+Nhƣợc điểm:
-Dải đo nhiệt thường thấp hơn cặp nhiệt điện.
-Độ sai số cao.
-Phản ứng nhiệt khá chậm hay độ nhạy nhiệt kém.
-Chịu quá nhiệt kém.
-Độ tin cậy kém khi hoạt động liên tục.
-Không phù hợp với các u cầu nhiệt độ chính xác.
-Có khoảng đo nhiệt hẹp.
-Hoạt động phi tuyến.
SVTH:

Lớp

Trang 5


Đồ Án:VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:

-Độ bền thấp.
-Ít ổn định.
+Ứng dụng :phương pháp đo tiếp xúc được ứng dụng rộng rãi như cuộc sống
hằng ngày .

-Kiểm sốt nhiệt độ cơng nghiệp của các bộ phận chuyển động.
-Kiểm soát nhiệt độ máy in và máy photocopy.
-Giám sát chăn nuôi.
-Phát hiện chuyển động.
-Chăm sóc sức khỏe.
-Relay nhiệt / cảnh báo nhiệt độ
-Đo nhiệt độ cơ thể
2)Đo nhiệt độ không tiếp xúc:
+Ở dải nhiệt độ cao phương pháp đo là phương pháp không tiếp xúc
quang kế ( hoả quang kế phát xạ, hoả quang kế cường độ sáng, hoả quang kế
màu sắc)…
Ƣu điểm và tính năng của phƣơng pháp đo khơng tiếp xúc :
Một vài ưu điểm về tính năng của cảm biến nhiệt độ hồng ngoại khơng tiếp
xúc :
- Kích thước cảm biến nhỏ (28mm x 16mm) và chi phí thấp
- Dễ dàng giao tiếp với MCU thông qua gia thức truyền thông I2C
- Điện áp hoạt động : 3.3-5V
- Dải nhiệt độ hoạt động lớn :
+ Đối với cảm biến : -40°C đến 125°C
+ Đối với đối tượng : -70°C đến 380°C
- Độ chính xác cao
SVTH:

Lớp

Trang 6


Đồ Án:VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:

- Có tích hợp chế độ giúp giảm tải tiêu thụ điện năng
+Nhược điểm:
-Giá thành của sản phẩm khá cao.
-Sản phẩm cần sử dụng nguồn điện để hoạt động
+Ứng dụng :
Với những tính năng và lợi tích, ưu điểm nêu phía trên, cảm biến nhiệt độ
hồng ngoại khơng tiếp xúc có rất nhiều ứng dụng trong thực tiễn như :
- Cảm biến độ nhạy nhiệt cho hệ thống điều khiển điều hịa khơng khí di động
- Theo dõi và phát hiện chuyển động (nhất là ban đêm)
- Phát hiện góc mù của oto
- Kiểm sốt nhiệt độ các thiết bị trong cơng nghiệp
- Kiểm sốt nhiệt độ trong máy in, máy photocopy, laptop, ...
- Chăm sóc sức khỏe con người
- Giám sát chăn ni
- Làm nhiệt kế không tiếp xúc đo nhiệt độ con người (ứng dụng mạnh mẽ
trong đợt COVID-19 hiện nay.
Kết luận:So sánh 2 tính năng đo nhiệt độ trên,em quyết định chọn đề tài thiết
kế mạch đo nhiệt độ bằng phương pháp không tiếp xúc.

SVTH:

Lớp

Trang 7


Đồ Án:VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:

CHƢƠNG II :PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU –THIẾT KẾ ỨNG
DỤNG.
2. 1 Linh kiện cần thiết làm mạch đo nhiệt độ không tiếp xúc.
2.1. 1 VĐK Arduino.
Arduino cơ bản là một mã nguồn mở về điện tử được tạo thành từ phần cứng
và phần mềm.Về mặt kĩ thuật có thể coi Arduino là một bộ điều khiển logic có
thể lập trình được. Đơn giản hơn, Arduino là thiết bị có thể tương tác với ngoại
cảnh thơng qua các cảm biến và hành vi được lập trình sẵn. Với thiết bị này
việc lắp ráp và điều khiển các thiết bị điện tử sẽ dễ dàng hơn bao giờ hết.
Hiện tại có rất nhiều loại vi điều khiển và đa số được lập trình bằng ngơn ngữ
C/C++ hoặc Assembly nên rất khó khăn cho những người có ít kiến thức sâu
về điện tử và lập trình. Nó là trở ngại cho mọi người muốn tạo riêng cho mình
một món đồ mang tính cơng nghệ. ong Arduino đã giải quyết được vấn đề
này, Arduino được phát triển nhằm đơn giản hóa việc thiết kế, lắp ráp linh kiện
điện tử cũng như lập trình trên vi điều khiển và mọi người có thể tiếp cận dễ
dàng hơn với thiết bị điện tử mà không cần nhiều về kiến thức điện tử và thời
gian.
Những thế mạnh của Arduino so với các nền tảng vi điều khiển khác:
-

Chạy trên đa nền tảng: Việc lập trình Arduino có thể thực hiện trên
các hệ điều hành khác nhau như Windows, Mac Os, Linux trên Desktop,
Android trên di động.

-

Ngơn ngữ lập trình đơn giản dễ hiểu.

-

Mã nguồn mở: Arduino được phát triển dựa trên nguồn mở nên phần
mềm chạy trên Arduino được chia sẻ dễ dàng và tích hợp vào các nền tảng
khác nhau.

-

Mở rộng phần cứng: Arduino được thiết kế và sử dụng theo dạng
modul nên việc mở rộng phần cứng cũng dễ dàng hơn.

-

Đơn giản và nhanh: Rất dễ dàng lắp ráp, lập trình và sử dụng thiết bị.

-

Dễ dàng chia sẻ: Mọi người dễ dàng chia sẻ mã nguồn với nhau mà
không lo lắng về ngơn ngữ hay hệ điều hành mình đang sử dụng.

SVTH:

Lớp

Trang 8


Đồ Án:VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:

+Arduino được chọn làm bộ não xử lý của rất nhiều thiết bị từ đơn giản đến
phức tạp. Trong số đó có một vài ứng dụng thực sự chứng tỏ khả năng vượt
trội của Arduino do chúng có khả năng thực hiện nhiều nhiệm vụ rất phức tạp.
+Arduino được biết đến nhiều nhất là phần cứng của nó, nhưng phải có phần
mềm để lập trình phần cứng. Cả phần cứng và phần mềm gọi chung là
Arduino.
♦ Phần mềm Arduino:
Phần mềm Arduino được gọi là sketches, được tạo ra trên máy tính có
tích hợp mơi trường phát triển (IDE). IDE cho phép viết, chỉnh sửa code và
chuyển đổi sao cho phần cứng có thể hiểu. IDE dùng để biên dịch và nạp vào
Arduino (quá trinh xử lý này gọi là UPLOAD).
♦ Phần cứng Arduino:
Phần cứng Arduino là các board Arduino, nơi thực thi các chương trình
lập trình. Các board này có thể điều khiển hoặc đáp trả các tín hiệu điện, vì vậy
các thành phần được ghép trực tiếp vào nó nhằm tương tác với thế giới thực để
cảm nhận và truyền thơng. Ví dụ các cảm biến bao gồm các thiết bị chuyển
mạch, cảm biến siêu âm, gia tốc. Các thiết bị truyền động bao gồm đèn, motor,
loa và các thiết bị hiển thị.
Có rất nhiều ứng dụng sử dụng Arduino để điều khiển. Arduino có rất
nhiều module, mỗi module được phát triển cho một ứng dụng.Về mặt chức
năng, các bo mạch Arduino được chia thành hai loại: loại bo mạch chính có
chip Atmega và loại mở rộng thêm chức năng cho bo mạch chính. Các bo
mạch chính về cơ bản là giống nhau về chức năng, tuy nhiên về mặt cấu hình
như số lượng I/O, dung lượng bộ nhớ, hay kích thước có sự khác nhau. Một số
bo mạch có trang bị thêm các tính năng kết nối như Ethernet và Bluetooth. Các
bo mở rộng chủ yếu mở rộng thêm một số tính năng cho bo mạch chính ví dụ
như tính năng kết nối Ethernet, Wireless, điều khiển động cơ.
♦ Cấu trúc chung
SVTH:

Lớp

Trang 9


Đồ Án:VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:

Arduino Uno là một bo mạch vi điều khiển dựa trên chip ATmega168
hoặc ATmega 328. Cấu trúc chung bao gồm:
- 14 chân vào ra bằng tín hiệu số, trong đó có 6 chân có thể sử dụng để
điều chế độ rộng xung.
- Có 6 chân đầu vào tín hiệu tương tự cho phép chúng ta kết nối với các
bộ cảm biến bên ngoài để thu thập số liệu.
-

Sử dụng một dao động thạch anh tần số dao động 16MHz.

-

Có một cổng kết nối bằng chuẩn U B để chúng ta nạp chương trình vào
bo mạch và một chân cấp nguồn cho mạch, một nút reset.

- Nó chứa tất cả mọi thứ cần thiết để hỗ trợ các vi điều khiển, nguồn cung
cấp cho Arduino có thể là từ máy tính thơng qua cổng USB hoặc là từ
bộ nguồn chuyên dụng được biến đổi từ xoay chiều sang một chiều hoặc
là nguồn lấy từ pin.

nh 2

u t c ph n c ng c

uino Uno


 Khối xử lý trung tâm là vi điều khiển Atmega328.
 Điện áp hoạt động 5V.
 Điện áp đầu vào khuyến nghị là 5-12V.
 Điện áp đầu vào giới hạn 6-20V.
 Dòng điện một chiều trên các chân vào ra là 40mA.
SVTH:

Lớp

Trang 10


Đồ Án:VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:

 Dòng điện một chiều cho chân 3.3V là 50mA.
 Clock Speed 16 MHz.
 Flash Memory 16 Kb (ATmega 168) hoặc 32 Kb (ATmega 328),
SRAM 1 Kb (ATmega 168) hoặc 2 Kb (ATmega 328), EEPROM 512
bytes (ATmega 168) hoặc 1 Kb (AT mega 328).
♦ Nguồn ni
Arduino có thể được hỗ trợ thơng qua kết nối USB hoặc với một nguồn

cung cấp điện bên ngoài. Các nguồn năng lượng được lựa chọn tự động. Hệ
thống vi điều khiển có thể hoạt động bằng một nguồn cung cấp bên ngoài từ
6V đến 20V. Nên cung cấp với ít hơn 7V, tuy nhiên pin 5V có thể cung cấp ít
hơn 5V và hệ thống vi điều khiển có thể không ổn định. Nếu sử dụng nhiều
hơn 12V điều chỉnh điện áp có thể quá nóng. Phạm vi khuyến nghị là 7V đến
12V.
 Chân Vin: Điện áp đầu vào Arduino khi chúng ta dùng nguồn điện
bên ngoài. Chúng ta có thể cung cấp nguồn thơng qua chân này.
 Chân 5V: Cung cấp nguồn vi điều khiển và các bộ phận khác trên bo
mạch và cung cấp nguồn cho các thiết bị ngoại vi khi kết nối tới bo
mạch.
 Chân 3V3: Cung cấp nguồn cho các thiết bị cảm biến.
 Chân GND : Chân nối đất..
2.1.2 LCD1602 :
Màn hình text LCD1602 xanh lá sử dụng driver HD44780, có khả năng hiển
thị 2 dòng với mỗi dòng 16 ký tự, màn hình có độ bền cao, rất phổ biến, nhiều
code mẫu và dễ sử dụng thích hợp cho những người mới học và làm dự án.
THÔNG SỐ KỸ THUẬT
-Điện áp hoạt động là 5 V.
-Kích thước: 80 x 36 x 12.5 mm
SVTH:

Lớp

Trang 11


Đồ Án:VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:

-Chữ đen, nền xanh lá
-Khoảng cách giữa hai chân kết nối là 0.1 inch tiện dụng khi kết nối với
Breadboard.
-Tên các chân được ghi ở mặt sau của màn hình LCD hổ trợ việc kết nối, đi
dây điện.
-Có đèn led nền, có thể dùng biến trở hoặc PWM điều chình độ sáng để sử
dụng ít điện năng hơn.
-Có thể được điều khiển với 6 dây tín hiệu
-Có bộ ký tự được xây dựng hổ trợ tiếng Anh và tiếng Nhật, xem thêm
HD44780 datasheet để biết thêm chi tiết.
Ơ ĐỒ CHÂN LCD
Số chân

Ký hiệu chân

Mô tả chân

1

Vss

Cấp điện 0v

2

Vcc

Cấp điện 5v

3

V0

Chỉnh độ tương phản

4

RS

Lựa chọn thanh ghi địa chỉ hay dữ liệu

5

RW

Lựa chọn thanh ghi Đọc hay Viết

6

EN

Cho phép xuất dữ liệu

7

D0

Đường truyền dữ liệu 0

8

D1

Đường truyền dữ liệu 1

9

D2

Đường truyền dữ liệu 2

SVTH:

Lớp

Trang 12


Đồ Án:VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:

10

D3

Đường truyền dữ liệu 3

11

D4

Đường truyền dữ liệu 4

12

D5

Đường truyền dữ liệu 5

13

D6

Đường truyền dữ liệu 6

14

D7

Đường truyền dữ liệu 7

15

A

Chân dương đèn màn hình

16

K

Chân âm đèn màn hình

Trong 16 chân của LCD được chia ra làm 3 dạng tín hiệu như sau:
Các chân cấp nguồn: Chân số 1 là chân nối mass (0V), chân thứ 2 là Vdd nối
với nguồn+5V. Chân thứ 3 dùng để chỉnh contrast thường nối với biến trở.
Các chân điều khiển: Chân số 4 là chân RS dùng để điều khiển lựa chọn thanh
ghi. ChânR/W dùng để điều khiển quá trình đọc và ghi. Chân E là chân cho
phép dạng xung chốt.
Các chân dữ liệu D7÷D0: Chân số 7 đến chân số 14 là 8 chân dùng để trao đổi
dữ liệu giữa thiết bị điều khiển và LCD.
2.1.3 Giao tiếp I2C
I2C ( Inter – Integrated Circuit) là 1 giao thức giao tiếp nối tiếp đồng bộ được
phát triển bởi Philips Semiconductors, sử dụng để truyền nhận dữ liệu giữa các
IC với nhau chỉ sử dụng hai đường truyền tín hiệu.Các bit dữ liệu sẽ được
truyền từng bit một theo các khoảng thời gian đều đặn được thiết lập bởi 1 tín
hiệu đồng hồ. Bus I2C thường được sử dụng để giao tiếp ngoại vi cho rất nhiều
loại IC khác nhau như các loại vi điều khiển, cảm biến, EEPROM, … .

SVTH:

Lớp

Trang 13


Đồ Án:VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:

Để sử dụng các loại LCD có driver là HD44780 (LCD 1602, LCD 2004,… )
cần có ít nhất 6 chân của MCU kết nối với các chân R , EN, D7, D6, D5 và
D4 để có thể giao tiếp với LCD.
Nhưng với mạch chuyển đổi giao tiếp I2C cho LCD, chỉ cần 2 chân ( DA và
CL) của MCU kết nối với 2 chân ( DA và CL) của module là đã có thể hiển
thị thơng tin lên LCD. Ngồi ra có thể điều chỉnh được độ tương phản bởi biến
trở gắn trên module.
THÔNG SỐ MẠCH CHUYỂN ĐỔI GIAO TIẾP I2C
Kích thước: 41.5mm(L)X19mm(W)X15.3MM(H)
Trọng lượng: 5g
Điện áp hoạt động: 2.5v-6v
Jump chốt: Cung cấp đèn cho LCD hoặc ngắt
Biến trở xoay độ tương phản cho LCD
Module được thiết kế dễ dàng cắm vào màn hình LCD theo các chân định sẵn,
ơ đồ chân:

Hình 2.2 Modul I2C

SVTH:

Lớp

Trang 14


Đồ Án:VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:

2.1.4Cảm biến nhiệt hồng ngoại khơng tiếp xúc MLX90614 .

Hình 2.3 Cảm biến nhiệt độ
-Là loại cảm biến đo nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc dùng chip
MXL90614 sử dụng giao tiếp I2C có thể dễ dàng kết nối với bất cứ vi điều
khiển nào.
Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại đo nhiệt độ bằng cách phát hiện năng lượng
hồng ngoại phát ra từ tất cả các vật liệu có nhiệt độ trên độ khơng tuyệt đối (0
° Kelvin).
Thiết kế cơ bản nhất bao gồm một thấu kính để tập trung năng lượng hồng
ngoại (IR) vào đầu đo, giúp chuyển đổi năng lượng thành tín hiệu điện có thể
được hiển thị theo đơn vị nhiệt độ sau khi được bù nhiệt cho sự thay đổi nhiệt
độ môi trường. Thiết kế này tạo điều kiện cho phép đo nhiệt độ từ khoảng cách
xa mà không tiếp xúc với đối tượng cần đo.
THƠNG SỐ KỸ THUẬT MLX90614
-Kích thước nhỏ, chi phí thấp
-10k Kéo điện trở lên cho giao diện I2C với các jumper hàn tùy chọn
SVTH:

Lớp

Trang 15


Đồ Án:VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:

-Dễ tích hợp

-Nhiệt độ hoạt động :
-40 … + 125 ° C cho nhiệt độ cảm biến và
-70 … + 380 ° C đối với nhiệt độ đối tượng.
-Độ chính xác cao 0.5 ° C trên nhiệt độ rộng (0 … + 50 ° C )
-Độ phân giải đo lường là 0,02 ° C
-Tùy chỉnh đầu ra PWM để liên tục
-Chế độ ngủ để giảm tiêu thụ điện năng
-Các tùy chọn gói khác nhau cho các ứng dụng và tính linh hoạt của tính linh
hoạt.
2.1.5Mạch Giảm Áp LM2596 :
Là module giảm áp có khả năng điều chỉnh được dòng ra đến 3A. LM2596 là
IC nguồn tích hợp đầy đủ bên trong. Tức là khi cấp nguồn 9v vào module, sau
khi giảm áp ta có thể lấp được nguồn 3A < 9v...như 5V hay 3.3V
Thông số kỹ thuật
-Module nguồn không sử dụng cách ly
-Nguồn đầu vào từ 4V - 35V.
-Nguồn đầu ra: 1V - 30V.
-Dòng ra Max: 3A
-Kích thước mạch: 53mm x 26mm
-Đầu vào: INPUT +, INPUT-Đầu ra: OUTPUT+, OUTPUT-

SVTH:

Lớp

Trang 16


Đồ Án:VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:

Hình 2.4 Modul giảm áp LM2596
2.1.6Relay Opto 5VDC.

Hình 2.5 Role opto
Thơng số kỹ thuật:
Sử dụng điện áp ni DC 5V.
Relay mỗi Relay tiêu thụ dịng khoảng 80mA.
SVTH:

Lớp

Trang 17


Đồ Án:VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:

Điện thế đóng ngắt tối đa: AC250V ~ 10A hoặc DC30V ~ 10A.
Có đèn báo đóng ngắt trên mỗi Relay.
Có thể chọn mức tín hiệu kích 0 hoặc 1 qua jumper.
Kích thước: 1.97 in x 1.02 in x 0.75 in (5.0 cm x 2.6 cm x 1.9 cm)
Weight: 0.60oz (17g)
2.1.7 Cịi SFM 27

Hình 2.6 Cịi SFM
Thông số kỹ thuật:
Model: SFM-27

Điện áp định mức : 12V
Điện áp hoạt động : 3-24V
Dòng định mức : ≤ 30mA
Mức âm thanh : ≥85dB
Tần số cộng hưởng : 3000 ± 500Hz
Kích thước:
SVTH:

Lớp

Trang 18


Đồ Án:VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:

Đường kính: 30mm
Độ dày: 15mm
Chiều dài 2 đầu lỗ : 40mm
2.1.8Mạch Phát Âm Thanh MP3 JQ6500
Được sử dụng để phát âm thanh MP3 có bộ nhớ lên đến 16M được tích hợp
sẵn trên mạch.
Mạch sử dụng cổng Micro U B để kết nối với máy tính và sao chép nhạc vào
bộ nhớ flash. Âm thanh sắp xếp được tối đa trong 100 thư mục và có thể lưu
Thơng số kỹ thuật Mạch Phát Âm Thanh MP3 JQ6500
-Điện áp hoạt động: DC3.2V~5V (khuyên dùng 4.2V)
-Dòng tải: 20mA
-Công suất ngõ ra: 2W
-Hỗ trợ tất cả các tốc độ BIT giải mã âm thanh 11172-3 và ISO13813-3

-Hỗ trợ tỉ lệ mẫu (KHZ): 8/11.025/12/16/22.05/24/32/44.1/48
-Hỗ trợ thể loại nhạc: Bình thường, Jazz, Cổ điển, Pop, Rock và các hiệu
ứng âm thanh khác
-Chuẩn giao tiếp: UART hoặc điều khiển bằng nút nhấn Analog
-Nhiệt độ hoạt động: -40°C ~ 70°C
-Kích thước: 23 x 18mm
í

ă

a JQ6500

-Hỗ trợ tốc độ lấy mẫu (KHz): 8 / 11.025 / 12/16 / 22.05 / 24/32 / 44.1 / 48
-Đầu ra DAC 24 bit, hỗ trợ dải động 90dB, hỗ trợ SNR 85dB
-Hỗ trợ đầy đủ tệp FAT16, FAT32 hệ thống, thẻ TF 32G, hỗ trợ đĩa U 32G,
64M byte NORFLASH
-Nhiều chế độ điều khiển, chế độ điều khiển cổng song song, chế độ cổng nối
tiếp, chế độ điều khiển nút AD
SVTH:

Lớp

Trang 19


Đồ Án:VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:

-Dữ liệu âm thanh được sắp xếp theo thư mục, tối đa 100 thư mục, mỗi thư

mục có thể được gần 1000 bài hát
-Điều chỉnh âm lượng 30 cấp độ, 10 cấp độ điều chỉnh EQ
-Có thể sử dụng flash spi bên ngồi, kết nối với máy tính để cập nhật nội dung
-Có thể được điều khiển thông qua cổng nối tiếp vi điều khiển để phát nhạc
được chỉ định
-Trong chế độ phím, bạn có thể phát lựa chọn chế độ: Có thể bị gián đoạn,
khơng thể bị gián đoạn, vịng lặp đơn, vịng lặp lớn
-Có thể bị gián đoạn: Nghĩa là trong q trình phát, nhấn nút sẽ làm gián đoạn
trạng thái hiện tại để thực hiện cái mới
-Không thể bị gián đoạn: Nghĩa là trong quá trình phát, nhấn bất kỳ nút nào
đều không hợp lệ, cho đến khi bản nhạc hiện tại kết thúc.
Ứng dụng c a JQ6500
-Phát thanh điều hướng ô tô
-Kiểm tra giao thông đường bộ, nhắc nhở trạm thu phí
-Nhắc nhở bằng giọng nói trạm xe lửa, trạm xe buýt kiểm tra
-Điện thoại, thông tin liên lạc, nhắc nhở hội trường kinh doanh tài chính
-Nhắc nhở lối vào xe, đường hầm
-Lời nhắc thoại kiểm tra biên giới
-Báo động bằng giọng nói đa kênh hoặc nhắc nhở bằng giọng nói để hướng
dẫn vận hành thiết bị
-Xe điện tham quan an tồn thơng báo bằng giọng nói
-Báo động tự động cơ khí và thiết bị điện
-Báo cháy
-Thiết bị phát sóng tự động, phát sóng thường xuyên

SVTH:

Lớp

Trang 20

Đồ Án:VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:

2.2Thiết kế mạch hiện thị nhiệt độ.

Hình 2.7 Mạch hiển thị nhiệt độ
+Nguyên lý hoạt động.
Năng lượng hồng ngoại (IR) được phát ra từ tất cả các vật liệu có nhiệt độ trên
0°K. Bức xạ hồng ngoại là một phần của Phổ điện từ và nằm giữa tần số ánh
nhìn thấy và sóng vơ tuyến. Phần hồng ngoại của phổ kéo dài bước sóng từ
0,7μm đến 1000μm Trong dải sóng này, chỉ các tần số từ 0,7μm đến 20μm
được sử dụng để đo nhiệt độ thực tế hàng ngày. Điều này là do cảm biến nhiệt
độ hiện có khơng đủ nhạy để phát hiện lượng năng lượng rất nhỏ có sẵn ở
bước sóng vượt quá 20μm.
-Khi cấp điện hệ thống hoạt động, cảm biến đưa giá trị analog về vi điều khiển
,Khi nhận được tín hiệu vi điều khiển xử lý và gửi giá trị nhiệt độ thân nhiệt ra
ngồi màn hình LCD1602 để hiển thị giá trị theo yêu cầu đã được lập trình.
2.3 Code mạch hiển thị nhiệt độ.
SVTH:

Lớp

Trang 21


Đồ Án:VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_MLX90614.h>
Adafruit_MLX90614 mlx = Adafruit_MLX90614();
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0X27,16,2); //SCL A5 SDA A4
void setup() {
Serial.begin(9600);
mlx.begin();
lcd.init();
lcd.backlight();
lcd.setCursor(2,0);
lcd.print("");
lcd.setCursor(5,1);
lcd.print("");
delay(2000);
lcd.clear();}
void loop() {
float nhietdo;
nhietdo = mlx.readObjectTempC();
Serial.print(nhietdo);
Serial.println("*C");
nhietdo=nhietdo+1.1;// chỉnh sai số
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("NHIET DO");
lcd.setCursor(9,0);
lcd.print(nhietdo);
lcd.setCursor(14,0);
lcd.print("*C");

lcd.setCursor(3,1);
lcd.print("DO AN VDK");
SVTH:

Lớp

Trang 22


Đồ Án:VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:

CHƢƠNG III :ỨNG DỤNG VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC.
3.1 Ứng dụng trong Đo nhiệt độ cơ thể - cảnh báo nhiệt.
3.1.1.Mạch đonhiệt độ cơ thể - cảnh báo nhiệt.

Hình 3.1 Mạch Cảnh báo kích âm thanh
Nguyên lý hoạt động:Dùng 1 còi 5VDC chân + nối với chân số 8 của
arduino.Set 1 giá trị 38 độ c thì arduino sẻ xuất 1 tín hiệu 5VDC ra chân số
6.Modul MP3 sẻ kích loa cảnh báo.Ứng dụng này dùng để sản xuất máy đo
thân nhiệt hoặc máy đo nhiệt độ.
3.1.2 Lƣu đồ thuật tốn(đính kèm theo bản vẽ).
3.1.3 Code nộp cho arduino trong ứng dụng này
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_MLX90614.h>
Adafruit_MLX90614 mlx = Adafruit_MLX90614();
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0X27,16,2); //SCL A5 SDA A4
#define Baocoi (8)

void setup() {
Serial.begin(9600);
mlx.begin();
lcd.init();
lcd.backlight();
pinMode(Baocoi, OUTPUT);
pinMode(8, OUTPUT);
lcd.setCursor(2,0);
lcd.print("");
lcd.setCursor(5,1);
lcd.print("");
delay(2000);
SVTH:

Lớp

Trang 23


Đồ Án:VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:

lcd.clear();
}
void loop() {
float nhietdo;
nhietdo = mlx.readObjectTempC();
Serial.print(nhietdo);
Serial.println("*C");

nhietdo=nhietdo+1.1;// chỉnh sai số
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("NHIET DO");
lcd.setCursor(9,0);
lcd.print(nhietdo);
lcd.setCursor(14,0);
lcd.print("*C");
lcd.setCursor(3,1);
lcd.print("DO AN VDK");
if(nhietdo>=38){
digitalWrite(Baocoi, HIGH);
} //nhiệt độ báo còi
else {digitalWrite(Baocoi, LOW);
}
}

3.2 Ứng dụng trong đo nhiệt độ kích bơm làm mát.
3.2.1.Đo nhiệt độ kích cịi và bơm làm mát.
Hình 3.2 Mạch cảnh báo kích bơm
Dùng 1 relay Opto (5 VDC) ,chân IN của relay nối với chay số 7 của
arduino,chân + của còi nối với chân 6 arduino Nên ta Set một giá trị >=38 độ
c ,thì arduino xuất tín hiệu 5V ra chân 6 và 7.Cịi sẻ kêu cảnh báo 5s rồi
SVTH:

Lớp

Trang 24


Đồ Án:VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:

tắt.Relay đóng tiếp điểm cấp +5VDC cho bơm.Khi nhiệt độ xuống dưới 33 độ
thì arduino sẻ ngắt chân nối với relay.
3.2.2 Lƣu đồ thuật tốn.(Đính kèm theo bản vẻ)
3.2.3 Code cho ứng dụng này.
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_MLX90614.h>
Adafruit_MLX90614 mlx = Adafruit_MLX90614();
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0X27,16,2); //SCL A5 SDA A4
#define BAOCOI 6
#define Role 7
unsigned long dem = 0; // tao bien dem
int dem2 = 0;
int status_baodong = 0;
void setup() {
Serial.begin(9600);
//mlx.begin();
lcd.init();
lcd.backlight();
pinMode(BAOCOI, OUTPUT);
pinMode(Role, OUTPUT);
lcd.setCursor(2,0);
lcd.print("");
lcd.setCursor(5,1);
lcd.print("");
delay(2000);
lcd.clear();}

void loop() {
float nhietdo;
nhietdo = mlx.readObjectTempC();
SVTH:

Lớp

Trang 25