(Đồ án hcmute) xây dựng mô hình lò ấp trứng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THT
̣ MÁY TÍNH

XÂY DỰNG MƠ HÌNH LỊ ẤP TRỨNG

GVHD: ThS. HUỲNH HỒNG HÀ
SVTH : MAI SƠN
MSSV : 11119080

SKL 0 0 4 4 8 3

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 2 năm 2017

do an


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

XÂY DỰNG MƠ HÌNH LỊ ẤP TRỨNG

SVTH :
MSSV :
Khố :

Ngành :
GVHD:

MAI SƠN
11119080
2011-2015
CƠNG NGHỆ KỸ TḤT MÁY TÍNH
Th.S HUỲNH HỒNG HÀ

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 2 năm 2017

do an


CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

*******
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 13 tháng 2 năm 2017

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:
MAI SƠN
Ngành: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH
Giảng viên hƣớng dẫn: Th.S HUỲNH HOÀNG HÀ
Ngày nhận đề tài: 21.09.2016

MSSV: 11119080
Lớp: 11119CL1
ĐT: 01669112980

Ngày nộp đề tài: 13.02.2017

1. Tên đề tài: XÂY DỰNG MƠ HÌNH LỊ ẤP TRỨNG
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
- Giáo trình Vi xử lý, giáo trình thực thành Vi xử lý trƣờng Đại học sƣ phạm kỹ
thuật Tp. Hồ Chí Minh
- Thu thập số liệu từ hệ thống lò ấp trứng thực tế
3. Nội dung thực hiện đề tài:
- Thiết kế hệ thống điều khiển lò ấp trứng
- Thiết kế hệ thống đo nhiệt độ, độ ẩm DHT11 hiển thị trên LCD

4. Sản phẩm: Mô hình lị ấp trứng

TRƢỞNG NGÀNH

GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN

i

do an


LỜI CÁM ƠN
Khơng có sự thành cơng nào mà khơng gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp đỡ dù
ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của ngƣời khác. Trong suốt thời gian từ
khi bắt đầu học tập ở đại học đến nay, em đã nhận đƣợc rất nhiều sự quan tâm,
giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình, anh bạn bè cùng khóa và anh chị khóa trƣớc
Em xin gửi lời cảm ơn đến các Thầy Cô ở Khoa Điện Điện Tử Trƣờng Đại Học
Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp HCM đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để
truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại

trƣờng. Trong học kỳ này, Khoa đã tổ chức cho chúng em làm “Đồ Án Tốt
Nghiệp”
Với sự hƣớng dẫn và chỉ bảo tận tình của thầy Huỳnh Hồng Hà, thầy đã tận
tâm hƣớng dẫn chúng em qua từng buổi học trên lớp cũng nhƣ những buổi nói
chuyện, thảo luận mơn học, bài báo cáo và mạch thực tế của em đã hồn thành
xong. Để đạt đƣợc kết quả nhƣ hơm nay có sƣ định hƣớng , giúp đỡ của thầy cho
đề tài của em rất nhiều. Vì vậy em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất của em
đến thầy, ngƣời đã giúp đỡ, hỗ trợ trong kết quả bài báo cáo của em ngày hôm
nay

ii

do an


TÓM TẮT BẰNG TIẾNG VIỆT
.
Kỹ thuật vi điều khiển hiện nay đang rất phát triển, nó đƣợc ứng dụng vào rất
nhiều lĩnh vực sản xuất cơng nghiệp, tự động hóa, trong đời sống và còn nhiều
lĩnh vực khác nữa đã tạo ra nhiều bƣớc tiến trong nhiều lĩnh vực xa hội. Ngay cả
trong trồng trọt, chăn nuôi cũng áp dụng khoa học công nghệ để đạt kết quả cao
nhất. So với kỹ thuật số thì kỹ thuật vi điều khiển nhỏ gọn hơn rất nhiều do đƣợc
tích hợp lại và có khả năng lập trình để đƣợc điều khiển nên rất tiện dụng và cơ
động. Trong đó nghành cơng nghiệp chăn ni gà hoặc ấp trứng gà giống để gà
có thể tăng trƣởng tốt hoặc trứng có thể nở phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ và
độ ẩm để có thể ấp ra những con giống tốt nhất. Ngƣời thực hiện đề tài sử dụng
DHT 11 đo nhiệt độ và độ ẩm hiển thị trên LCD, điều chỉnh độ ẩm lý tƣởng 37
đến 38 °C và độ ẩm 50%.
Đề tài tạo điều kiện thuận lợi cho ngƣời dùng trong việc giám sát điều khiển
nhiệt độ, độ ẩm của trang trại chăn ni. Hệ thống có thể thực hiện chức năng đo

nhiệt độ, độ ẩm hiện tại hiển thị lên màn hình LCD cho phép ngƣời dùng giám
sát và điều khiển đƣợc nhiệt độ, độ ẩm của lò ấp trứng. Để giải quyết vấn đề em
nghiên cứu về PIC 18F4550, cách viết code kết nói các linh kiện với nhau và
hiển thị kết quả nghiên cứu trên LCD.
Sau một thời gian nghiên cứu và thực hiện, mạch chạy ổn định nhiệt độ ở 37 °C
đến 38 °C, đèn sáng mờ, động cơ thay đổi theo độ ẩm, có thể sử dụng hằng ngày
và ứng dụng làm lò ấp trứng ở các khu công nghiệp.

iii

do an


TÓM TẮT BẰNG TIẾNG ANH
The current microcontroller technique are very developed, it was applied too
many fields of industrial production, automation, life and many other fields have
made progress in many areas far from the Assembly. Even in the cultivation,
livestock also apply science and technology to achieve the highest results. In
comparison with digital then the microcontroller technique a lot more compact
due to integrated and capable of programming to be controlled should be very
handy and portable. In which the chicken breeding industry or hatching eggs of
chickens like to good growth depends very much on the temperature and
humidity to the best breed out hamlet. The team made the subject using DHT 11
measure temperature and humidity are shown on the LCD, adjustable humidity
ideal 37 or 38 poison and humidity of 50%.
Create favorable conditions for the user in the control temperature monitoring,
humidity of farm animals. The system can perform the function of measuring the
temperature, moisture present show up the LCD screen allows users
to monitor and control the temperature and humidity of incubator. To solve the
problem of the research group on the PIC 18F4550, writing the code says the

components together and show the results of research on LCD.
After a period of research and implementation, veins run stable temperature in
the 37° C to 38° C, lamp lights, the engine change according to humidity,
circuit can use every day and the application do the oven incubators in industrial.

iv

do an


MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP............................................................................................. i
LỜI CÁM ƠN .............................................................................................................................. ii
TÓM TẮT BẰNG TIẾNG VIỆT ...............................................................................................iii
TÓM TẮT BẰNG TIẾNG ANH ................................................................................................ iv
MỤC LỤC ................................................................................................................................... v
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .........................................................................................vvii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .............................................................................................viii
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH ........................................................................iix
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ....................................................................................................... 1
1.1. Giới thiệu tình hình nghiên cứu hiện nay ......................................................................... 1
1.2. Mơ hình thực tế: ................................................................................................................ 1
1.2.1.
Lị ấp trứng thủ cơng. .......................................................................................... 1
1.2.2.
Lị ấp trứng bán thủ cơng. .................................................................................... 2
1.2.3.
Lị ấp trứng cơng nghiệp:..................................................................................... 2
1.3. Tính cấp thiết của đề tài: ................................................................................................... 2
1.4. Mục tiêu nghiên cứu ......................................................................................................... 2

1.5. Nhiệm vụ nghiên cứu ........................................................................................................ 3
1.6. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .................................................................................... 3
1.7. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................................................. 3
1.8. Bố cục của Đồ án .............................................................................................................. 3
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN .................................................................... 5
2.1. Vi điều khiển PIC 18F4550 .............................................................................................. 5
2.1.1.
Sơ lƣợc về vi điều khiển PIC 18f4550 ................................................................ 5
2.1.2.
Giới thiệu về module USB trong PIC 18f4550 ................................................... 6
2.1.3.
Giới thiệu về module ADC 10bit trong PIC 18f4550 ......................................... 7
2.2. Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 .................................................................................. 10
2.2.1.
Giới thiệu: .......................................................................................................... 10
2.2.2.
Nguyên lý hoạt động: ........................................................................................ 11
2.3. LCD 16x2 ....................................................................................................................... 12
2.4. Động cơ DC .................................................................................................................... 14
2.5. IC 7805 ........................................................................................................................... 15
2.6. Biến áp ............................................................................................................................ 15
2.6.1.
Cấu tạo biến áp: ................................................................................................. 15
2.6.2.
Nguyên lý hoạt động: ........................................................................................ 16
2.6.4.
Phân loại: ........................................................................................................... 17
2.7. Relay ............................................................................................................................... 17
2.8. Các linh kiện khác: ......................................................................................................... 18
CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG .................................................................................. 19

3.1. Sơ đồ khối hệ thống ........................................................................................................ 19
3.1.1.
Yêu cầu của hệ thống ........................................................................................ 19
3.1.2.
Sơ đồ khối và chức năng mỗi khối .................................................................... 19
3.1.3.
Hoạt động của hệ thống ..................................................................................... 20
3.2. Thiết kế, tính tốn hệ thống ............................................................................................ 20
3.2.1.
Khối xử lý trung tâm: ........................................................................................ 20
3.2.2.
Khối cảm biến: .................................................................................................. 20

v

do an


3.2.3.
Khối hiển thị: ..................................................................................................... 20
3.2.4.
Khối điều khiển: ................................................................................................ 20
3.2.5.
Khối nguồn: ....................................................................................................... 21
3.3. Lƣu đồ giải thuật: ............................................................................................................ 21
3.4. Sơ đồ mạch nguyên lý: ................................................................................................... 23
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ, SO SÁNH, THỰC NGHIỆM, PHÂN TÍCH, TỔNG HỢP ............ 24
4.1. Hình ảnh phần cứng: ....................................................................................................... 24
4.2. Kết quả phần cứng: ......................................................................................................... 25
4.3. Nhận xét: ......................................................................................................................... 27

CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ......................................................... 28
5.1. Kết luận: .......................................................................................................................... 28
5.2. Hƣớng phát triển: ............................................................................................................ 28
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................................... 29
PHỤ LỤC .................................................................................................................................. 30
1. Chƣơng trình chính: ......................................................................................................... 30
2. Thƣ viện DHT 11: ............................................................................................................ 34
3. Thƣ viện LCD: ................................................................................................................. 36

vi

do an


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
VĐK: vi điều khiển

vii

do an


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Bảng cấu hình chân Input Output .......................................................... 7
Bảng 2.2: Chức năng các chân của LCD ............................................................... 11

viii

do an

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH
Hình 2.1: Module hổ trợ USB của PIC18F4550 .................................................... 3
Hình 2.2: Sơ đồ chân của PIC18F4550 ................................................................... 4
Hình 2.3: Thanh ghi ADCON0 ............................................................................... 5
Hình 2.4: Thanh ghi ADCON1 ............................................................................... 6
Hình 2.5: Thanh ghi ADCON2 ............................................................................... 7
Hình 2.6: Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT 11...................................................... 8
Hình 2.7: Sơ đồ kết nối DHT11 .............................................................................. 9
Hình 2.8: LCD 16x2 .............................................................................................. 11
Hình 2.9: Động cơ DC ........................................................................................... 12
Hình 2.10: Sơ đồ chân IC7805 .............................................................................. 13
Hình 2.11: Ký hiệu biến áp .................................................................................... 14
Hình 2.12: Sơ đồ chân Relay ................................................................................. 15
Hình 4.1.1: cấu trúc phần cứng lị ấp trứng ........................................................... 22
Hình 4.1.2: mơ hình lị ấp trứng ........................................................................................22

Hình 4.2.1: nhiệt độ nhỏ hơn 37°C và độ ẩm nhỏ hơn 50% hiển thị trên LCD ... 23
Hình 4.2.2: độ sáng bóng đèn và động cơ quay khi nhiệt độ nhỏ hơn 37°C và độ
ẩm nhỏ hơn 50% .................................................................................................... 23
Hình 4.3.1: nhiệt độ từ 37 đến 38°C và độ ẩm nhỏ hơn 50% hiển thị trên LCD . 24
Hình 4.3.2: độ sáng bóng đèn và động cơ quay khi nhiệt độ từ 37 đến 38°C và độ
ẩm nhỏ hơn 50% ..................................................................................................... 24
Hình 4.4.1:nhiệt độ từ 37°C đến 38°C và độ ẩm lớn hơn 50%hiển thị trên LCD25
Hình 4.4.2: độ sáng bóng đèn và động cơ ngừng quay khi nhiệt độ từ 37°C đến
38°C và độ ẩm lớn hơn 50% ................................................................................. 25

ix

do an

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu tình hình nghiên cứu hiện nay
Ngày nay, nền kinh tế đã từng bƣớc đƣợc cơng nghiệp hóa và hiện đại hóa. Với
sự phát triển ngày càng vƣợt bậc của khoa học cơng nghệ địi hỏi con ngƣời ln
ln khơng ngừng tìm tịi học tập để tiến bộ. Thiết bị và công nghệ luôn đƣợc
đổi mới tiên tiến hiện đại để góp phần nâng cao chất lƣợng cũng nhƣ các máy
móc, thiết bị hoạt động có hiệu quả, an tồn ổn định. Ấp trứng gia cầm nhân tạo
đã tạo điều kiện cho việc tập trung ngành chăn nuôi gia cầm và cho phép ngành
này trở thành ngành sản xuất có năng suất cao, hạ giá thành, góp phần đƣa
ngành chăn ni trở thành ngành sản xuất chính trong nơng nghiệp. Hiện nay
các lị ấp trứng đƣợc ứng dụng trong trang trại qui mô lớn đều là các lị ấp cơng
nghiệp tự động quy mơ lớn, giá thành cao. Ngƣợc lại trong một số cơ sở nhỏ thì
dùng lị bán tự động cơng suất ấp trứng không nhiều, khá rƣờm rà trong khâu xử
dụng và tỉ lệ trứng nở không cao gây thiệt hại về mặt kinh tế. Đây cũng là
khuyết điểm của các lò thủ cơng trong hộ gia đình đang sử dụng bị mắc phải.
Nghành công nghiệp chăn nuôi gà hoặc ấp trứng gà giống để gà có thể tăng
trƣởng tốt hoặc trứng có thể nở phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ và độ ẩm để có
thể ấp ra những con giống tốt nhất. Vì vậy việc có thể giám sát, đo đạc nhiệt độ,
độ ẩm là rất cần thiết để đạt hiệu quả cao. Đó là lý do nhóm thực hiện đề tài
quyết định thực hiện đề tài xây dựng mơ hình lị ấp trứng.
1.2. Mơ hình thực tế:
Lị ấp trứng về cơ bản là một tổ hợp các thiết bị dùng để thay thế chức năng
của gia cầm mái trong việc ấp nở các quả trứng. Các lò ấp trứng đƣợc chế tạo
để ấp trứng số lƣợng nhiều trong khoảng thời gian cố định, tỉ lệ trứng nở cao,
hiệu quả kinh tế cao.
Về thơng thƣờng các lị ấp trứng đƣợc dùng để ấp trứng các loại gia cầm thông
dụng với số ngày nở khác nhau : gà khoảng 3 tuần (21 ngày ), vịt khoảng 4
tuần ( 28 ngày), ngan 5 tuần ( khoảng 35 ngày )

Yêu cầu:
Nhiệt độ từ 370C đến 380C
Trong giai đoạn ấp (1-18 ngày) độ ẩm thích hợp khoảng 55-65%. Giai đoạn
nở (19-21 ngày) độ ẩm 80-85%.
Đảo trứng từ 1-3 lần/ngày. Từ ngày 18 trở đi thì thơi.
Ln tạo đƣợc độ thống gió.
1.2.1. Lị ấp trứng thủ công.
Thực chất là việc sắp các kệ trứng xen kẽ giữa các bóng đèn, trong một khơng
gian rộng.
· Ƣu điểm:

1

do an


- Giá rẻ , dễ áp dụng. Chi phí ban đầu thấp.
- Có thể thay đổi quy mơ tùy ý theo ngƣời sử dụng
- Làm việc đƣợc ở điện áp 220V
· Nhƣợc điểm:
- Hồn tồn khơng có khả năng tự động
- Khả năng trứng nở phụ thuộc vào kinh nghiệm ngƣời làm việc
- Sử dụng nhiều nhân công khi ấp trứng.
1.2.2. Lị ấp trứng bán thủ cơng.
Biên độ nhiệt: trong khoảng tăng 0,1 độ C - giảm 0,1 độ C. Nhiệt độ đƣợc
điều khiển tự động, ổn định bằng vi xử lý, tạo độ ẩm tự động, đảo trứng tự động. Có
thể ấp theo chế độ đa kỳ (mỗi tuần vào trứng một lần) hoặc đơn kỳ (vào trứng một
lần).
· Ƣu điểm:
- Hệ thống nhỏ gọn dễ lắp đặt.

- Giá thành rẻ, dễ chế tạo.
- Làm việc liên tục nhiều ngày
- Làm việc đƣợc ở điện áp 220V
- Công suất tiêu thụ thấp, giảm đƣợc một lƣợng lớn nhân công
- Có khả năng tự động hóa 1 phần. Ngƣời sử dụng có thể cài các chế độ tự
động theo một số phần mềm định sẵn.
· Nhƣợc điểm:
- Khơng có khả năng báo lỗi và hoạt động khi mất điện.
- Hoạt động trong một một quy mô nhỏ khoảng 1000 trứng.
- Cần ngƣời giám sát khi hệ thống hoạt đơng.
1.2.3. Lị ấp trứng cơng nghiệp:
Đây là một hệ thống hồn tồn tự động. Tất cả các thông số đƣợc nhập vào một
lần và sẽ đƣợc xử lý trong suốt quá trình làm việc:
Ƣu điểm:
- Hệ thống tự động hoàn toàn.
- Hoạt động liên tục.
- Có thơng báo khi có xự cố.
- Khả năng tự xử lý xự cố.
- Khả năng chống bị phá hoại cao.
- Hệ thống bền, tái xử dụng cao.
- Sử dụng điện 380V hoặc 220V.
Nhƣợc điểm:
- Hệ thống khá đắt.
- Sử dụng ở quy mô sản xuất lớn.
1.3. Tính cấp thiết củ ề tài:
Nghiên cứu và thiết kế một hệ thống tự động ổn định nhiệt độ, độ ẩm hợp lý để
ngƣời dùng theo dõi quá trình ấp trứng
1.4. Mục ti nghi n cứ

2

do an


Nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho ngƣời dùng trong việc giám sát điều khiển
nhiệt độ, độ ẩm của trang trại chăn ni. Hệ thống có thể thực hiện chức năng đo
nhiệt độ, độ ẩm hiện tại, hiển thị lên máy tính và màn hình LCD cho phép ngƣời
dùng giám sát và điều khiển đƣợc nhiệt độ của lò ấp trứng
1.5. Nhiệ
ụ nghi n cứ
Xây dựng chƣơng trình để đo nhiệt độ và độ ẩm của DHT 11 hiển thị trên màn
hình LCD, đèn thay đổi độ sáng theo nhiệt độ và động cơ quay hoặc ngừng quay
theo độ ẩm DHT11
1.6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tƣợng
 PIC 18F4550.
 Máy tính.
 LCD.
 Cảm biến DHT 11.
- Phạm vi nghiên cứu
 Nghiên cứu trong lĩnh vực lập trình nhúng trên PIC 18F4550.
 Nghiên cứu phần mềm hỗ trợ điều khiển trên PIC 18F4550 nhƣ PIC C
Compiler.
 Cách kết nối vật lý giữa cảm biến, động cơ với PIC 18F4550
 Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của các linh kiện cần sử dụng.
1.7. Phư ng pháp nghi n cứ
Để giải quyết vấn đề ta thực hiện phƣơng pháp nghiên cứu nhƣ sau:
- Nghiên cứu về PIC 18F4550.
- Nghiên cứu viết code kết nối PIC với các linh kiện.
1.8. Bố cục củ Đồ án

Nội dung chính của đề tài đƣợc trình bày với năm chƣơng nhƣ sau:
Chƣơng 1 Giới thiệu
Trong chƣơng này nêu ra đƣợc tình hình nghiên cứu hiện nay, lý do và mục
tiêu chọn đề tài, đối tƣợng và pham vi nghiên cứu của đề tài, phƣơng pháp
nghiên cứu và giới hạn của đề tài.
Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết
Các lý thuyết chính liên quan đến các thành phần phần cứng của hệ thống
đƣợc trình bày thành các phần:
- Vi điều khiển PIC 18F4550
- Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11
- LCD 16x2

3

do an


- Động cơ DC
- IC 7805
- Biến áp
- Relay
- Các linh kiện khác
Chƣơng 3: Thiết kế phần cứng.
- Trong chƣơng này mục đích là thiết kế phần cứng cho hệ thống với những
yêu cầu đặt ra với hệ thống. Từ sơ đồ khối để tiến hành lựa chọn các linh
kiện cho các khối.
- Xây dựng lƣu đồ giải thuật cho mạch để thực hiện quá trình hiển thị nhiệt độ,
độ ẩm cảm biến DHT 11 lên LCD.
Chƣơng 4: Kết quả, so sánh, thực nghiệm, Phân tích, tổng hợp
Trình bày về kết quả thi công phần cứng và nhận xét các kết quả của hệ

thống.
Chƣơng 5: Kết luận và hƣớng phát triển
Đƣa ra các kết luận về những vấn đề mà trong quá trình nghiên cứu đã đạt
đƣợc và chƣa đạt đƣợc. Đƣa ra hƣớng phát triển đề tài trong tƣơng lai.

4

do an


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN
2.1. Vi iều khiển PIC 18F4550
2.1.1. Sơ lƣợc về vi điều khiển PIC 18f4550
PIC18F4550 là dịng vi điều khiển hiệu năng cao có giá thành rẻ. Nó là sản
phẩm của họ vi xử lý PIC thông dụng của công ty Microchip của Mỹ có trụ sở
đặt tại Chandler, Arizona (Mỹ).
Điểm riêng biệt của vi xử lý PIC18F4550 là một trong những PIC hỗ trợ đầy đủ
các tính năng cho USB, nghĩa là nối trực tiếp các chân USB của vi điều khiển tới
máy tính mà khơng cần mạch kéo hay bất cứ mạch gắn ngồi nào khác.

Hình 2.1: Module hổ trợ USB của PIC18F4550
Ƣu điểm:
- Sử dụng công nghệ nanoWatt tiết kiệm điện năng.
- Hỗ trợ giao tiếp theo chuẩn USB 1.1 và 2.0.
- Hỗ trợ multiple oscillator.
Trong ƣu điểm hỗ trợ giao tiếp USB là tính năng cần quan tâm trong nội dung
của đề tài này.
Sơ đồ chân

5

do an


Hình 2.2: Sơ đồ chân của PIC18F4550
2.1.2. Giới thiệu về module USB trong PIC 18f4550
Module USB trong vi điều khiển PIC18f4550 đƣợc trang bị một SIE (serial
Interface Engine ) phiên bản 2.0 , hỗ trợ các tốc độ full speed và low speed cho
phép giao tiếp đƣợc với các host USB. Bên cạnh đó cịn có một số thành phần
hỗ chợ cho SIE nhƣ USB RAM , bộ truyền nhận transceiver USB bên ngoài ,
cho phép định nghĩa các endpoint linh động trong USB RAM ….
Để điều khiển đƣợc modunle USB một công cụ đƣợc cung cấp cho ngƣời phát
triển sản phẩm là các thanh ghi điều khiển. Một số thanh ghi liên quan đến
modunle USB nhƣ:
Thanh ghi UCOM (USB CONtrol Register): chứa các bit điều khiển module
USB.
Thanh ghi UCFG (USB ConFiGuration register): chứa các bit điều khiển cấu
hình module USB.
Thanh ghi UADDR (USB ADDress register): chứa địa chỉ của module USB
đƣợc cung cấp bởi host.
Thanh ghi URI (USB Interruupt flag register): chứa các cờ ngắt của module
USB.
Thanh ghi UIE (USB Interrup Enable register): chứa các bit cho phép ngắt của
module USB.

6

do an

Thanh ghi UEIR (USB Error Interrup flag bit): chứa các cờ ngắt lỗi của module
USB.
Thanh ghi UEIE (USB Error Interrup Enable bit): chứa các bit cho phép các
ngắt lỗi của module USB.
Thanh ghi UEPn (USB EndPoint n register): chứa các bit điều khiển endpoint n .
Có tất cả 16 thanh ghi UEPn để điều khiển hết 16 endpoint của module USB.
Ngồi ra cịn có một số thanh ghi chứa các bit cho phép ngắt toàn cục và ngắt
toàn module USB.
Chức năng cụ thể của các thanh ghi có thể tham khảo thêm ở datasheet của vi
điều khiển PIC18F4550.
PIC18f4550 qui định một vùng RAM từ bank 4 đến bank 7 của bộ nhớ dữ liệu
cho USB RAM. Mỗi bank có dung lƣợng 256byte. Tổng cộng 1k USB RAM.
Ngồi ra cịn có một số thanh ghi dung để định nghĩa các endpoint trên USB
RAM. Module USB cho phép ngƣời sử dụng định nghĩa một cách linh hoạt các
endpoint trong USB RAM thông qua 4 thanh ghi đƣợc xắp xếp theo thứ tự đƣợc
gọi là BDT (Buffer Descriptor Table). 4 thanh ghi này đƣợc chứa trong 4 bank
và có thứ tự nhƣ sau :
- BDnSTAT : BD Status register
- BDnCNT : BD byte Count register
- BDnADRL : BD Address Low register
- BDnADRH : BD Address High register
2.1.3. Giới thiệu về module ADC 10bit trong PIC 18f4550
ADC trong PIC18F Đối với dòng chip PIC 40/44 chân có 13 kênh ADC, dịng
28 chân thì có 10 kênh ADC. Module ADC sẽ chuyển đổi tín hiệu tƣơng tự
thành tín hiệu số 10 bit. Module ADC trong PIC18f4550 có 5 thanh ghi:
 A/D Result High Register (ADRESH): Thanh ghi kết quả, chứa phần bit cao.
 A/D Result Low Register (ADRESL): Thanh ghi kết quả, chứa phần bit thấp.
 A/D Control Register 0 (ADCON0): Thanh ghi điều khiển lựa chọn kênh

Hình 2.3: Thanh ghi ADCON0

bit 7-6 Khơng sử dụng.
bit 5-2 CHS3:CHS0: bit lựa chọn kênh.
0000= Channel 0 (AN0)

7

do an








0001= Channel 1 (AN1)
0010= Channel 2 (AN2)
0011= Channel 3 (AN3)
0100= Channel 4 (AN4)
0101= Channel 5 (AN5)
0110= Channel 6 (AN6)
0111= Channel 7 (AN7)
1000= Channel 8 (AN8)
1001= Channel 9 (AN9)
1010= Channel 10 (AN10)
1011= Channel 11 (AN11)
1100= Channel 12 (AN12
bit 1 GO/DONE: bit trạng thái chuyển đổi A/D
Khi ADON = 1:
1= Đang chuyển đồi A/D.

0= Chuyển đổi hoàn tất.
bit 0 ADON: Cho phép/cấm chuyển đổi A/D.
1= A/D cho phép chuyển đổi.
0= A/D cấm chuyển đổi.
A/D Control Register 1 (ADCON1): Thanh ghi lựa chọn điện áp tham chiếu Vref
và Cấu hình chân là Analog hay Digital.

Hình 2.4: Thanh ghi ADCON1
Bit 7 – 6 : Khơng sử dụng
bit 5 VCFG1: Cấu hình điện áp tham chiếu VREF1=VREF- (AN2)
0=VSS
bit 4 VCFG0: Cấu hình điện áp tham chiếu VREF+
1=VREF+ (AN3)
0=VDD
bit 3-0 PCFG3:PCFG0: Cấu hình chân là Analog hay Digital.

8

do an


Bảng 2.1: Bảng cấu hình chân Input Output

 A/D Control Register 2 (ADCON2):

Hình 2.5: Thanh ghi ADCON2
Bit 7 ADFM : Định dạng kết quả trong 2 thanh ghi ADRESH và ADRESL 1 :
Canh phải. 0 : Canh trái
Bit 6 : Không sử dụng
Bit 5-3 : A/D Acquisition Time Select bit : Bit chọn thời gian nạp cho tụ

Holding Capacitor. 111 : 20 TAD 110 : 16 TAD 101 : 12 TAD 100 : 8 TAD
011 : 6 TAD 010 : 4 TAD 001 : 2 TAD 000 : 0 TAD TAD là thời gian để
chuyển đổi 1 bit ADC, phụ thuộc vào clock đƣợc lựa chọn bên dƣới. Thời gian
để nạp cho tụ Holding Capacitor cố định là 2.4us, sau khi chọn clock cho
module ADC sẽ phải tính tốn để chọn hệ số nhân với TAD
Lƣu ý trong trƣờng hợp 000, đây là chế độ lập trình bằng tay cho thời gian
Acquisition Time, ngƣời lập trình phải tự tạo 1 khoảng thời gian delay cho quá
trình nạp tụ Holding Capacitor.

9

do an


Bit 2-0 : A/D Conversion Clock Selection bit : Bit chọn clock cho bộ chuyển đổi
A/D 111 : FRC 110 : FOSC/64 101 : FOSC/16 100 : FOSC/4
011 : FRC 010 : FOSC/32 001 : FOSC/8 000 : FOSC/2 Nếu chọn là 000 thì
TAD = 2 TOSC = 2/FOSC, FOSC là chu kì lệnh, bằng ¼ tần số dao động.
Việc cấu hình module ADC trong PIC18F đi theo trình tự sau:
Cấu hình chân A/D (số kênh AD, chiều của chân AD là input), điện áp tham
khảo (ADCON1)
Chọn kênh A/D (ADCON0)
Chọn thời gian acquisition time (ADCON2)
Chọn clock.
Bật chế độ AD (bit ADON trong ADCON0).
Nếu chọn lựa chế độ acquisition time là tự động, thì chỉ cần set bit GO_DONE
để bắt đầu quá trình chuyển đổi và polling bit này để chờ cho đến khi q trình
chuyển đổi hồn tất.
Nếu acquisition time đƣợc chọn là chế độ chỉnh bằng tay (manual mode), thì
phải tự viết delay để chờ, sau đó mới đƣợc phép set bit GO_DONE.

2.2. Cảm biến nhiệt ộ, ộ ẩm DHT11
2.2.1. Giới thiệu:
- DHT11 là cảm biến nhiệt độ và độ ẩm. Nó ra đời sau và đƣợc sử dụng thay thế
cho dịng SHT1x ở những nơi khơng cần độ chính xác cao về nhiệt độ và độ ẩm

Hình 2.6: Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT 11

10

do an


2.2.2. Nguyên lý hoạt động:

Hình 2.7: Sơ đồ kết nối DHT11
- Nguyên lý hoạt động:
Để có thể giao tiếp với DHT11 theo chuẩn 1 chân vi xử lý thực hiện theo 2
bƣớc:
- Bƣớc 1: gửi tín hiệu Start

 MCU thiết lập chân DATA là Output, kéo chân DATA xuống 0 trong
khoảng thời gian >18ms.
 MCU đƣa chân DATA lên 1, sau đó thiết lập lại là chân đầu vào.

11

do an


 Sau khoảng 20-40us, DHT11 sẽ kéo chân DATA xuống thấp. Nếu >40us mà

chân DATA ko đƣợc kéo xuống thấp nghĩa là ko giao tiếp đƣợc với DHT11.
 Chân DATA sẽ ở mức thấp 80us sau đó nó đƣợc DHT11 kéo nên cao trong
80us. Bằng việc giám sát chân DATA, MCU có thể biết đƣợc có giao tiếp đƣợc
với DHT11 ko. Nếu tín hiệu đo đƣợc DHT11 lên cao, khi đó hồn thiện q
trình giao tiếp của MCU với DHT.
- Bƣớc 2: đọc giá trị trên DHT11
+ DHT11 sẽ trả giá trị nhiệt độ và độ ẩm về dƣới dạng 5 byte. Trong đó:
 Byte 1: giá trị phần nguyên của độ ẩm (RH%)
 Byte 2: giá trị phần thập phân của độ ẩm (RH%)
 Byte 3: giá trị phần nguyên của nhiệt độ (TC)
 Byte 4 : giá trị phần thập phân của nhiệt độ (TC)
 Byte 5 : kiểm tra tổng.
Nếu Byte 5 = (8 bit) (Byte1 +Byte2 +Byte3 + Byte4) thì giá trị độ ẩm và nhiệt
độ là chính xác, nếu sai thì kết quả đo khơng có nghĩa.
+ Đọc dữ liệu:
Sau khi giao tiếp đƣợc với DHT11, DHT11 sẽ gửi liên tiếp 40 bit 0 hoặc 1 về
MCU, tƣơng ứng chia thành 5 byte kết quả của Nhiệt độ và độ ẩm.
Sau khi tín hiệu đƣợc đƣa về 0, ta đợi chân DATA của MCU đƣợc DHT11 kéo
lên 1. Nếu chân DATA là 1 trong khoảng 26-28 us thì là 0, cịn nếu tồn tại 70us
là 1. Do đó trong lập trình ta bắt sƣờn lên của chân DATA, sau đó delay 50us.
Nếu giá trị đo đƣợc là 0 thì ta đọc đƣợc bit 0, nếu giá trị đo đƣợc là 1 thì giá trị
đo đƣợc là 1. Cứ nhƣ thế ta đọc các bit tiếp theo.
2.3. LCD 16x2
LCD là một thiết bị ngoại vi dung để giao tiếp với ngƣời dung, so với Led 7
đoạn thì LCD có ƣu điểm là hiển thị đƣợc tất cả các kí tự trong bảng mã ASCCI,
nhƣng nhƣợc điểm của LCD là có giá thành cao và có khoảng cách nhìn tƣơng
đối gần.

12

do an


Hình 2.8: LCD 16x2
Bảng 2.2: Chức năng các chân của LCD
Chân
Ký hiệu
Mô tả
1
Vss
Chân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này
với GND của mạch điều khiển
2
VDD
Chân cấp nguồn cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân
này với VCC=5V của mạch điều khiển
3
VEE
Điều chỉnh độ tƣơng phản của LCD.
4
RS
Chân chọn thanh ghi (Register select). Nối chân RS với
logic “0” (GND) hoặc logic “1” (VCC) để chọn thanh ghi.
+ Logic “0”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi lệnh IR
của LCD (ở chế độ “ghi” - write) hoặc nối với bộ đếm
địa chỉ của LCD (ở chế độ “đọc” - read)
+ Logic “1”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu
DR bên trong LCD.
5
R/W

Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write). Nối chân R/W
với logic “0” để LCD hoạt động ở chế độ ghi, hoặc nối
với logic “1” để LCD ở chế độ đọc.
6
E
Chân cho phép (Enable). Sau khi các tín hiệu đƣợc đặt lên
bus DB0-DB7, các lệnh chỉ đƣợc chấp nhận khi có 1 xung
cho phép của chân E.
+ Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus sẽ đƣợc LCD chuyển
vào(chấp nhận) thanh ghi bên trong nó khi phát hiện một
xung (high-to-low transition) của tín hiệu chân E.

13

do an


7 - 14

DB0 DB7

15
16

-

+ Ở chế độ đọc: Dữ liệu sẽ đƣợc LCD xuất ra DB0DB7 khi phát hiện cạnh lên (low-to-high transition) ở
chân E và đƣợc LCD giữ ở bus đến khi nào chân E
xuống mức thấp.
Tám đƣờng của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với

MPU. Có 2 chế độ sử dụng 8 đƣờng bus này :
+ Chế độ 8 bit : Dữ liệu đƣợc truyền trên cả 8 đƣờng, với
bit MSB là bit DB7.
+ Chế độ 4 bit : Dữ liệu đƣợc truyền trên 4 đƣờng từ DB4
tới DB7, bit MSB là DB7
Nguồn dƣơng cho đèn nền
GND cho đèn nền

2.4. Động c DC
Động cơ một chiều DC là động cơ điều khiển trực tiếp có cấu tạo gồm hai dây
(dây nguồn và dây tiếp đất). DC motor là một động cơ một chiều với cơ năng
quay liên tục.
Khi bạn cung cấp năng lƣợng, động cơ DC sẽ bắt đầu quay, chuyển điện năng
thành cơ năng. Hầu hết các động cơ DC sẽ quay với cƣờng độ RPM rất cao ( số
vòng quay/ phút), và các động cơ DC đều đƣợc ứng dụng để làm quạt làm mát
máy tính, hoặc kiểm sốt tốc độ quay của bánh xe..

Hình 2.9: Động cơ DC
Để điều khiển tốc độ quay của động cơ DC, ngƣời ta dùng điều biến độ rộng
xung (kí hiệu là PWM), đây là kỹ thuật điều khiển tốc độ vận hành bằng việc bật
và tắt các xung điện. Tỷ lệ phần trăm vận tốc với thời gian của thiết bị đƣợc

14

do an