Máy tưới cây tự động sử dụng PIC17F877a

MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG.................................................................................................3
DANH MỤC HÌNH..................................................................................................4
A. MỞ ĐẦU..............................................................................................................6

1. Tổng quan tình hình nghiên cứu..............................................................................................7
2. Lý do chọn đề tài.....................................................................................................................7
3. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................................................8
4. Phương pháp nghiên cứu.........................................................................................................8
5. Đối tượng nghiên cứu..............................................................................................................9
6. Phạm vi đề tài..........................................................................................................................9
7. Cấu trúc đề tài..........................................................................................................................9

B. NỘI DUNG.........................................................................................................10
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN...................................................................................11

1. Giới thiệu tổng quan về hệ thống tưới cây tự động...............................................................11
2. Giới thiệu cảm biến................................................................................................................12

2.1. Khái niệm và phân loại cảm biến...................................................................................12
2.1.1. Khái niệm cảm biến độ ẩm..........................................................................................12
2.1.2. Khái niệm cảm biến nhiệt độ LM35............................................................................13
2.1.3. Các thông số đặc trưng của cảm biến..........................................................................14
3. Vi điều khiển PIC 16F877A..................................................................................................15
3.1. Đặc điểm của vi điều khiển............................................................................................15
3.2.Ứng dụng PIC 16F877A..................................................................................................18

CHƯƠNG 2.THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ MƠ HÌNH MÁY TƯỚI CÂY
TỰ ĐỘNG...............................................................................................................19

1. Sơ đồ khối tổng quát mạch điều khiển của hệ thống.............................................................19

1.1. Sơ đồ khối.......................................................................................................................19
1.1.1Các phần tử của mạch điều khiển hệ thống tới cây theo độ ẩm.....................................19
1.1.2. Chức năng từng khối....................................................................................................20

2. Thiết kế mạch........................................................................................................................22
2.1. Mạch điều khiển.............................................................................................................22
2.1.1. Mô phỏng trên proteus.................................................................................................22
2.1.2. Nguyên lý hoạt động....................................................................................................23

2.1.3. Thiết kế mạch..............................................................................................................26
Ta sử dụng relay điều khiển đống ngắt 5VDC , 1 motor nước 5VDC, 1 transistor C1815 NPN,
1 điện trở 220 để giảm dòng điện qua led 3V, 1 diode, 1 điện trở 1k.......................................27
3. Thiết kế và thi cơng mơ hình.................................................................................................28

3.1. Thiết kế mơ hình.............................................................................................................28
3.2 Thi công...........................................................................................................................28

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ PHẦN MỀM VÀ KẾT QUẢ THỰC HIỆN...................31

1. Thiết kế phần mềm.............................................................................................................31
2. Kết quả thực hiện các thành phần của mơ hình.....................................................................33
3. Mơ tả hoạt động của mơ hình................................................................................................37

3.1. Mô tả chức năng các nút nhấn BT(Button).....................................................................37
3.2. Mô tả cách chuyển các chế độ cài đặt các thông số........................................................37
3.3. Mô tả cách hoạt động chế độ bặt tắt máy bơm thủ công................................................39
3.4. Mô tả cách hoạt động chế độ tưới tự động.....................................................................40

C. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ.....................................................................42
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................43

1. Kết luận..................................................................................................................................43
2.Khuyến nghị............................................................................................................................43

TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................45
PHỤ LỤC A. HÌNH ẢNH.......................................................................................47
PHỤ LỤC B. CHƯƠNG TRÌNH HỆ THỐNG (MAIN)........................................51
PHỤ LỤC C. THƯ VIỆN LCD..............................................................................56

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Ý nghĩa của các chân LM 35 11

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cảm biến nhiệt độ độ ẩm............................................................................9
Hình 1.2. PIC16F877A............................................................................................12
Hình 1.3. Sơ đồ chân PIC 16F877A........................................................................12
Hình 2.1. Lưu đồ mơ tả phần cứng..........................................................................16
Hình 2.2. Nguồn chuyển đổi 5VDC........................................................................17
Hình 2.3. PIC 16F877A...........................................................................................17
Hình 2.4. Cảm biến độ ẩm.......................................................................................18
Hình 2.5. Khối điều khiển và báo hiệu....................................................................18
Hình 2.6. Nút nhấn..................................................................................................18
Hình 2.7. Màn hình LCD hiển thị............................................................................19
Hình 2.8. Mơ phỏng hệ thống tưới cây sử dụng PIC 16F877A...............................19
Hình 2.9. Lưu đồ thuật tốn chương trình tổng.......................................................20
Hình 2.10. Lưu đồ thuật tốn chế độ thủ cơng........................................................21
Hình 2.11. Lưu đồ thuật toán chế độ cài đặt nhiệt độ.............................................22
Hình 2.12. Lưu đồ thuật tốn chế độ cài đặt độ ẩm.................................................22
Hình 2.13. PIC 16F877A.........................................................................................23

Hình 2.14. Mạch I/O nút nhấn cài đặt các chế độ...................................................23
Hình 2.15. Mạch rơ le kích ngõ ra motor................................................................24
Hình 2.16. LCD 20x04............................................................................................24
Hình 2.17. Mơ Hình.................................................................................................25
Hình 2.18. Kính mica..............................................................................................26
Hình 2.19: Thùng xốp..............................................................................................26
Hình 2.20. Mơ tả cơng đoạn thi cơng mơ hình........................................................27
Hình 3.1. Lưu đồ thuật giải chương trình chính......................................................28
Hình 3.2. Xây dựng phần mềm trên PIC C.............................................................29
Hình 3.3. Mạch vi điều khiển..................................................................................30
Hình 3.4. Mạch hiển thị LCD..................................................................................30
Hình 3.5. Mạch cảm biến nhiệt độ, độ ẩm...............................................................31

Hình 3.6. Mạch điều khiển động cơ........................................................................31

Hình 3.7. Khối nút nhấn..........................................................................................32
Hình 3.8. Hộp điều khiển (mặt ngồi).....................................................................32
Hình 3.9. Hộp điều khiển (mặt bên trong)...............................................................33
Hình 3.10. Mơ hình hệ thống tưới cây hồn thiện...................................................33
Hình 3.11. Nút Reset hệ thống................................................................................34
Hình 3.12. Các nút điều chỉnh chế độ và thơng số hệ thống...................................34
Hình 3.13. Chế độ bật tắt máy bơm thủ cơng..........................................................35
Hình 3.14. Chế dộ cài đặt nhiệt độ..........................................................................35
Hình 3.15. Chế độ cài đặt độ ẩm.............................................................................36
Hình 3.16. Máy bơm bật thủ cơng...........................................................................37
Hình 3.17. Máy bơm tắt thủ cơng............................................................................37
Hình 3.18. Minh họa máy bơm tự động tưới...........................................................38

Hình 3.19. Minh họa máy bơm khơng tự động tưới................................................38

A. MỞ ĐẦU

1. Tổng quan tình hình nghiên cứu
Nền nơng nghiệp của nước ta là nền nơng nghiệp vẫn cịn lạc hậu cũng như chưa
có nhiều ứng dụng khoa học kĩ thuật được áp dụng vào thực tế. Rất nhiều quy trình
kĩ thuật trồng trọt, chăm sóc được tiến hành một cách chủ quan và khơng đảm bảo
được đúng u cầu. Có thể nói trong nơng học ngồi những kĩ thuật trồng trọt,
chăm sóc thì tưới nước là một trong các khâu quan trọng nhất trong trồng trọt, để
đảm bảo cây sinh trưởng và phát triển bình thường, tưới đúng và tưới đủ theo yêu
cầu nông học của cây trồng sẽ không sinh sâu bệnh, hạn chế thuốc trừ sâu cho sản
phẩm an toản, đạt năng suất, hiệu quả cao. Ngoài ra trên những tuyến phố ở khu
vực trung tâm thành phố chúng ta vẫn bắt gặp hình ảnh các xe bồn chở nước tưới
cây dọc đường gây ủn tắc, mất an tồn giao thơng. Mặt khác hiện nay nước ta đang
trong giai đoạn cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa các thiết bị máy móc tự động được
đưa vào phục vụ thay thế sức lao động của con người. Vì vậy thiết bị tưới dạng
được nghiên cứu, thiết kế, chế tạo đưa vào thực tiễn ngày được áp dụng càng
nhiều. Thiết bị tưới cũng rất đa dạng về chủng loại (vỏi phun mưa, phun sương, vỏi
nhỏ giọt bù áp, vải không bù áp, dây tưới nhỏ giọt…) có thơng số khác nhau phục
vụ cho các loại cây khác nhau được chế tạo từ nhiều nước như Israel, Hàn Quốc,
Đài Loan, Trung Quốc..., sẽ rất thuận tiện cho người sử dụng lựa chọn phù hợp với
nhu cầu sử dụng của mình. Việc tính toán để lựa chọn thiết bị hệ thống tưới đáp
ứng được nhu cầu tưới theo nông học cây trồng và phủ hợp điều kiện kinh tế, kỹ
thuật cho hiệu quả cao là việc cần thiết cho việc phát triển trên diện rộng của hệ
thống tưới này. Hệ thống tưới phun đáp ứng độ ẩm gốc, độ ẩm lá và không khi cho
cây trồng phát triển tốt, hệ thống tiết kiệm nước tạo điều kiện cho cây trồng hấp
thu dinh dưỡng khơng gây rửa trơi, thối hóa đất, khơng gây ơ nhiễm mơi trường.
Hệ thống tưới nước tự động có thể kết hợp với bón phân, phun thuốc hóa học. Hơn
thế nữa, với việc thiết kế một hệ thống tưới cây tự động sẽ giúp cho con người
không phải tưới cây, khơng phải tốn chi phí nhân cơng tưới nước cũng như giám
sát thời gian tưới cây. Với hệ thống này, việc tưới cây sẽ là tự động tùy theo nhiệt

độ thời tiết nắng hay mưa, độ ẩm cao hay thấp, mùa nào trong năm... Tất cả các
điều kiện đó sẽ được đưa vào hệ thống tính tốn và đưa ra thời gian chính xác để
bơm nước. Người lao động sẽ không cần phải quan tâm đến việc tưới cây, cây sẽ
được sinh trưởng và phát triển tốt hơn nhờ việc tưới cây phù hợp và chính xác hơn.

2. Lý do chọn đề tài
Hệ thống tưới tự động (tưới nhỏ giọt, phun sương ...) là hệ thống thiết bị tưới tốt
nhất đáp ứng theo yêu cầu sinh trưởng cây trồng đang được ứng dụng rộng trên các
nước phát triển. Hệ thống tưới nước tự động là một hình thức tưới nước hợp lý, tiết
kiệm sức lao động và chi phí nhân công. Vốn đã rất phổ biến từ nhiều nước trên
thế giới. Tuy nhiên ở Việt Nam chỉ vài ba năm trở lại đây việc vận dụng hệ thống
này mới trở thành xu hướng. Hệ thống tưới nước tự động cũng trở nên phổ biến

hơn với người nông dân ở nông thôn cùng với q trình 18 hiện đại hóa nơng
nghiệp nơng thơn nhưng không phải người dân nào cũng mạnh dạn đưa vào xử
dụng vì chi phí đầu tư cao. Mặt khác khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ đã làm
thay đổi cuộc sống con người, làm cho cuộc sống con người ngày càng trở nên tiện
nghi và hiện đại. Kỹ thuật điện tử phát triển con người đã tạo ra những thiết bị máy
móc hiện đại thay thế cho con người những cơng việc nặng nhọc và địi hỏi sự
chính xác cao. 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 trị cực kỳ quan trọng góp phần lớn cho sự tiến bộ
không ngừng của các lĩnh vực này. Ngành nơng nghiệp nước ta hiện nay cịn phụ
thuộc nhiều vào khí hậu tự nhiên, và với những phương pháp sản xuất canh tác
truyền thống không mang lại năng suất cao. Khi kinh tế xã hội phát triển thì nhu
cầu con người cảng được nâng cao, địi hỏi chất và lượng nâng cao. Do đó cần đến
các thiết bị kỹ thuật tiên tiến có khả năng đo đạc và điều khiển được các thông số
của môi trường như: nhiệt độ, độ ẩm khơng khí, chất dinh dưỡng cung cấp phủ hợp
với từng giai đoạn phát triển của cây trồng... Xuất phát từ những vấn đề thực tiễn
trên em đã nghiên cứu và tiến hành thiết kế: “Hệ Thống Tưới Cây Tự Động theo

độ ẩm”.

3. Mục tiêu nghiên cứu
Thiết kế hồn chỉnh mơ hình hệ thống tưới cây tự động hóa, có thể tưới cây

dựa theo độ ẩm đất và nhiệt độ môi trường.
Để đạt được mục tiêu trên cần thực hiện các nhiệm vụ cụ thể như sau:
- Khảo sát hệ thống tưới cây tự động ngoài thực tế.
- Tìm hiểu một số loại cảm biến.
- Thiết kế mạch điện điều khiển.
- Thiết kế mô vườn cây.
- Thiết kế phần mềm điều khiển.
- Hoàn thiện mơ hình.

4. Phương pháp nghiên cứu
Để thực hiện nội dung đề tài nghiên cứu, em tiến hành phương pháp nghiên cứu
sau: Các kết quả nghiên cứu kế thừa - Kế thừa cơng trình nghiên cứu của các thế
hệ trước về cơ sở lý thuyết của các phần mềm lập trình và mơ phỏng. -Kế thừa các
nghiên cứu có trong thực tiễn. Định hướng nghiên cứu - Nghiên cứu phần mềm lập
trình và mơ phỏng trên máy tính. Tìm ra phương pháp lập trình đơn giản, dễ sử
dụng, hiệu quả kiểm chứng - Chạy thử mơ hình nhiều lần, kiểm tra phát hiện lỗi và
tử đó hồn thiện hệ thống.

5. Đối tượng nghiên cứu
Hệ thống tưới cây tự động.

6. Phạm vi đề tài
Do thời gian hạn chế, kinh phí có hạn cũng như kiến thức chưa chun sâu

nên đề tài nghiên cứu chỉ dừng lại ở mức thiết kế và chế tạo mơ hình có hệ thống

tưới cây tự động thu nhỏ với kích thước 40x80(cm), mơ hình được lắp đặt cảm
biến độ ẩm và cảm biến nhiệt độ để thu thập thông tin bên trong mô hình

7. Cấu trúc đề tài
Cấu trúc của đề tài gồm các nội dung như sau:
A. MỞ ĐẦU

1. Tình hình nghiên cứu
2. Lý do chọn đề tài
3. Mục tiêu nghiên cứu
4. Phương pháp nghiên cứu
5. Đối tượng nghiên cứu
6. Phạm vi đề tài
B. NỘI DUNG
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1. Giới thiệu tổng quan về hệ thống tưới cây tự động
2. Giới thiệu cảm biến
3. Vi điều khiển PIC 16F877A
CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG PHẦN CỨNG
1. Sơ đồ khối tổng quan của hệ thống
2. Thiết kế mạch
3. Thiết kế và thi cơng mơ hình
CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ PHẦN MỀM VÀ KẾT QUẢ THỰC HIỆN MÔ HÌNH
1. Thiết kế phần mềm
2. Kết quả thực nghiệm
C. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ

B. NỘI DUNG

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1. Giới thiệu tổng quan về hệ thống tưới cây tự động
Hiện nay, với sự phát triển không ngừng của ngành điện - điện tử mà trong đó

vấn đề cấp bách được quan tâm hàng đầu của các nhà nghiên cứu trên thế giới là
tiết năng lượng nói chung và tiết kiệm điện nói riêng, khơng những vậy đối với
chúng ta còn cần phải tiết kiệm tiền của, sức người và thời gian . Khơng nằm ngồi
chiến lược đó, hệ thống tưới cây thông minh giúp tiết kiệm điện và thời gian cũng
được nhiều nhà nghiên cứu đặc biệt quan tâm. Một trong những hướng đi của các
nhà thiết kế là nhằm hỗ trợ trong việc cắt giảm chi phí vào việc sử dụng lãng phí
nguồn năng lượng điện cũng như giúp rút ngắn thời gian làm việc và giảm lượng
cơng việc hằng ngày. Lĩnh vực này đã có một số cơng trình nghiên cứu về tưới cây
tự động áp dụng vào nông nghiệp sử dụng các phương pháp như: dùng Relay, cảm
biến độ ẩm hay cảm biến nhiệt độ.

 Phương pháp tưới tự động dùng Relay thời gian có ưu điểm là hoạt động
với một khung giờ chính xác ổn định khơng chịu tác động từ mơi trường bên ngồi.
Tuy nhiên, lại có nhược điểm là không hiệu quả đối với tiết kiệm điện với những
trường hợp đặc biệt như:

- Khi đất vẫn còn ẩm hoặc trời đang mưa thì hệ thống vẫn hoạt động.
Mơ hình tưới cây tự động dùng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm để điều khiển động
cơ, có nhiều loại cảm biến nhiệt độ, độ ẩm trên thị trường nhưng nhìn chung thì nó
vẫn hoạt động giống nhau khi độ ẩm thấp thì motor sẽ tưới khi độ ẩm cao thì motor
sẽ dừng, và ngược lại khi nhiệt độ cao thì motor sẽ hoạt động và nhiệt độ thấp thì
motor sẽ khơng hoạt động Phương pháp dùng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm khắc phục
được nhược điểm là khi nhiệt độ, độ ẩm thấp motor sẽ hoạt động và.
Với 2 phương pháp dùng Relay và cảm biến nhiệt độ, độ ẩm khi điều khiển
bật hoặc tắt động cơ sẽ phải mở đồng loạt tồn bộ motor trong khn viên hoặc
vườn tược kể cả những khu vực nhiệt độ, độ ẩm không đủ yêu cầu làm giảm tuổi

thọ của thiết bị, hao phí điện năng.
Trong hai hướng phát triển cho “mơ hình tưới cây tự động” phương pháp
dùng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm là phương pháp thích hợp và có nhiều ưu điểm hơn
hết. Hệ thống tưới cây có thể hoạt động theo thời gian, quản lý bật tắt motor theo
nhiệt độ, độ ẩm của đất và môi trường.
 Từ việc phân tích những ưu nhược điểm của các phương pháp trên ta nhận
thấy phương pháp dùng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm là phương pháp tối ưu nhất, với
phương pháp này có thể được xem là mơ hình có khả năng tiết kiệm điện và thời
gian và tăng tuổi thọ của thiết bị một cách tối đa vì khi nhiệt độ, độ ẩm đủ yêu cầu
thì hệ thống mới hoạt động

Vì vậy trong đề tài này chúng em chọn phương án dùng cảm biến nhiệt độ, độ
ẩm để áp dụng vào mơ hình hệ thống tưới cây tự động. Đối với cây cối điều quan
trọng nhất là tưới đúng liều lượng và đúng lúc, để cây có thể phát triển một cách
nhanh và tốt nhất.
2. Giới thiệu cảm biến
2.1. Khái niệm và phân loại cảm biến

2.1.1. Khái niệm cảm biến độ ẩm
Cảm biến độ ẩm đất là công cụ đo mức độ ẩm hiện tại của đất. Nó được tích
hợp vào hệ thống tưới tiêu trong lĩnh vực nông nghiệp để quản lý nguồn nước một
cách hiệu quả. Thiết bị đo độ ẩm đất giúp tối ưu hóa q trình tưới tiêu bằng cách
điều chỉnh lượng nước tưới để đạt được sự phát triển tốt nhất.

Hình 1.1 Cảm biến nhiệt độ độ ẩm

(Nguồn: )

b) Thông số kỹ thuật
Điện áp hoạt động: 3.3V-5V

Kích thước:3cm * 1.6cm
VCC: 3.3V-5V
GND: OV
DO: Đầu ra tín hiệu số (0 và 1)
AO: Đầu ra Analog (Tín hiệu tương tự) [11]

c) Ứng dụng:
Ứng dụng nhiều trong các dự án tự động như: đọc độ ẩm đất hoặc áp dụng

vào các hệ thống tưới tiêu tự động [11]

2.1.2. Khái niệm cảm biến nhiệt độ LM35
LM35 là một cảm biến nhiệt độ được sử dụng rộng rãi. Nó hiển thị các giá trị dưới
dạng điện áp đầu ra thay vì độ C.

LM35 hiển thị giá trị điện áp cao hơn cặp nhiệt điện và có thể khơng cần
khuếch đại điện áp đầu ra.

Điện áp đầu ra của LM35 tỷ lệ với nhiệt độ C. Hệ số thang đo là 0,01V/° C.
Một đặc điểm quan trọng nhất là nó chỉ lấy 60 micromps từ nguồn và có khả
năng tự gia nhiệt thấp.
Cảm biến nhiệt độ LM35 có nhiều gói khác nhau như gói giống transistor
kim loại T0-46, gói giống transistor nhựa TO-92, gói dán 8 chân SO-8. [8]
Bảng 1.1. Ý nghĩa của các chân LM 35

Số Tên chân Mô tả
chân Vcc Điện áp đầu vào là + 5V cho các ứng dụng điển hình

1

2 Analog Sẽ tăng thêm 10mV nếu cứ tăng 1 ° C. Có thể dao động từ -1V (-55
ouput ° C) đến 6V (150 ° C)

3 ground Nối mass của mạch

b) Thông số kĩ thuật

Điện áp hoạt động: 4~20VDC
Công suất tiêu thụ: khoảng 60uA
Khoảng đo: -55°C đến 150°C
Điện áp tuyến tính theo nhiệt độ: 10mV/°C
Sai số: 0.25°C
Kiểu chân: TO92
Kích thước: 4.3 × 4.3mm [8]
c) Ứng dụng:

Đo nhiệt độ của một môi trường đặc biệt và các áp dụng HVAC

Kiểm tra nhiệt độ pin

Cung cấp thông tin về nhiệt độ của một linh kiện điện tử khác [8]

2.1.3. Các thông số đặc trưng của cảm biến
Độ nhạy của cảm biến
Độ nhạy của cảm biến ở giá trị m = mo là tỷ số giữa biến thiên ở ngõ ra của

cảm biến ∆ x và biến thiên ở ngõ vào ∆ m trong lân cận của mo. Gọi s là độ nhạy
của cảm biến:

(1.2)

Sai số của cảm biến:
Sai số của cảm biến là sai lệch giữa giá trị đo được bằng cảm biến và giá trị
thực của đại lượng cần đo, được đánh giá bằng %. Nếu gọi x là giá trị thực), thì sai
số của cảm biến là δ được xác định như sau
Cảm biến độ ẩm:

=(6/62).100
=9,67%

Cảm biến nhiệt độ:

=(8/28).100
=28,57%

Sai số của cảm biến được chia là 2 loại: sai số ngẫu nhiên và sai số hệ thống.
- Sai số hệ thống:
Sai số hệ thống là sai số không phụ thuộc vào số lần đo, có giá trị khơng đổi
hoặt thay đổi chậm theo thời gian. Các nguyên nhân gây ra sai số hệ thống do:

+ Nguyên lý của cảm biến.
+ Đặc tính của bộ cảm biến.
+ Chế độ và điều kiện sử dụng cảm biến.
+ Xử lý kết quả đo.
- Sai số ngẫu nhiên
Sai số ngẫu nhiên là sai số xuất hiện có độ lớn và chiều không xác định.
Nguyên nhân gây sai số ngẫu nhiên:
+ Do sự thay đổi đặc tính của thiết bị.

+ Do ảnh hưởng bởi các thông số môi trường như: từ trường, nhiệt độ, độ ẩm, độ rung…
3. Vi điều khiển PIC 16F877A

3.1. Đặc điểm của vi điều khiển

PIC16F877A là một Vi điều khiển PIC 40 chân và được sử dụng hầu hết
trong các dự án và ứng dụng nhúng. Nó có năm cổng bắt đầu từ cổng A đến cổng
E. Nó có ba bộ định thời trong đó có 2 bộ định thời 8 bit và 1 bộ định thời là 16
Bit. Nó hỗ trợ nhiều giao thức giao tiếp như giao thức nối tiếp, giao thức song
song, giao thức I2C. PIC16F877A hỗ trợ cả ngắt chân phần cứng và ngắt bộ định
thời. [6]

Hình 1.2. PIC16F877A

(Nguồn: )

Hình 1.3. Sơ đồ chân PIC 16F877A

(Nguồn: )

Chân 1: MCLR là chân clear của mạch này. Nó sẽ khởi động lại vi điều
khiển và được kích hoạt bởi mức logic thấp, có nghĩa là chân này phải được
cấp liên tục một điện áp 5V và nếu cấp điện áp 0V thì PIC16F877A sẽ bị đặt
lại.
Một nút nhấn và một điện trở được kết nối đến chân này. Chân MCLR này
luôn được cấp điện áp 5V. Khi muốn khởi động lại mạch. Bạn chỉ cần nhấn
vào nút nhấn thì chân MCLR sẽ được đưa về 0 và mạch được đặt lại.
Chân 2 RA0/AN0: PORT A có 6 chân, từ chân số 2 đến chân số 7. Tất cả
đều là các chân xuất, nhập dữ liệu hai chiều. Chân số 2 là chân đầu tiên của
PORT A. Chân này có thể được sử dụng như một chân tương tự (analog)
chân AN0. Nó được tích hợp bộ chuyển đổi analog sang digital.
Chân 3 RA1/AN1: Đầu vào tín hiệu analog 1
Chân 4 RA2/AN2/Vref-: Có thể hoạt động như đầu vào analog thứ 2 hoặc

chân điện áp tham chiếu âm.
Chân 5 RA3/AN3/Vref+: Có thể hoạt động như đầu vào analog thứ 3 hoặc
chân điện áp tham chiếu dương.
Chân 6 RA0/T0CKI: Với timer 0, chân này hoạt động được như một đầu vào
xung clock và đầu ra open drain.
Chân 7 RA5/SS/AN4: Có thể hoạt động như một đầu vào analog thứ 4. Có
cổng nối tiếp đồng bộ và là chân SS cho cổng này.
Chân 8 RE0/RD/AN5: PORT E bắt đầu từ chân số 8 đến chân số 10 và là
cổng I/O hai chiều. Nó cịn là cổng analog thứ 5 hoặc là chân RD (tích cực
mức logic thấp) cho cổng slave giao tiếp song song
Chân 9 RE1/WR/AN6: Là đầu vào analog thứ 6 và là chân WR (tích cực
mức logic thấp) cho cổng slave giao tiếp song song.
Chân 10 RE2/CS/A7: Là đầu vào analog 7 và là chân CS cho cổng slave
song song.
Chân 11 và 32 VDD: Đây là hai chân cấp nguồn 5V.
Chân 12 và 31 VSS: Các chân tham chiếu nối đất cho I/O và các chân
logic. Chúng nên được nối với 0V hoặc mắc GND.
Chân 13 OSC1/CLKIN: Là đầu vào bộ dao động hoặc chân đầu vào xung
nhịp bên ngoài.
Chân 14 OSC2/CLKOUT: Đây là chân đầu ra của bộ dao động. Một bộ dao
động thạch anh được nối vào giữa hai chân 13 và 14 để cấp xung nhịp bên
ngoài cho bộ vi điều khiển. ¼ tần số của OSC1 được OSC2 xuất ra trong chế
độ RC. Điều này xác định tốc độ chu kỳ xử lý lệnh
Chân 15 RC0/T1OCO/T1CKI: PORT C có 8 chân. Là cổng I/O hai chiều.
Trong số đó, chân 15 là chân đầu tiên. Nó có thể là đầu vào xung nhịp của
bộ định thời 1 hoặc đầu ra bộ dao động của bộ định thời 2.

Chân 16 RC11/T1OSI/CCP2: Là đầu vào dao động của bộ định thời 1 hoặc
đầu vào capture 2 / đầu ra so sánh 2 / đầu ra PWM 2.
Chân 17 RC2/CCP1: Đầu vào capture 1/ đầu ra so sánh 1/ đầu ra PWM1

Chân 18 RC3/SCK/SCL: Đầu ra của chế độ SPI hoặc I2C và có thể là I/O
cho bộ dao động nối tiếp đồng bộ.
Chân 23 RC4/SDI/SDA: Chân dữ liệu trong chế độ SPI hoặc là chân xuất
nhập dữ liệu chế độ I2C.
Chân 24 RC5/SDO: Là chân xuất dữ liệu chế độ SPI.
Chân 25 RC6/TX/CK: Có thể là chân xung clock đồng bộ hoặc chân truyền
không đồng bộ UART.
Chân 26 RC7/RX/DT: Là chân dữ liệu đồng bộ hoặc chân nhận tín hiệu
UART.
Các chân 19, 20, 21, 22, 27, 28, 29, 30: Tất cả các chân này đều thuộc PORT
D, đây là một cổng I/O hai chiều. Khi bus vi xử lý được kết nối, nó có thể
hoạt động ncho cổng slave giao tiếp dữ liệu song song.
Chân 33-40 PORT B: Hai chân này đều thuộc PORTB. Trong đó RB0 có thể
được sử dụng làm chân ngắt ngoài và RB6 và RB7 có thể được sử dụng làm
chân debugger.

3.2.Ứng dụng PIC 16F877A
Được sử dụng cho các thiết bị điều khiển từ xa, thiết bị bảo mật và an ninh,

các thiết bị tự động trong gia đình và một số các thiết bị trong cơng nghiệp.
(Nguồn: />
pic16f877a.lQz#:~:text=PIC%2016F877A%20%C4%91%C6%B0%E1%BB%A3c%20s
%E1%BB%AD%20d%E1%BB%A5ng,thi%E1%BA%BFt%20b%E1%BB%8B%20trong%20c

%C3%B4ng%20nghi%E1%BB%87p.)

CHƯƠNG 2.THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ MƠ HÌNH MÁY TƯỚI
CÂY TỰ ĐỘNG

1. Sơ đồ khối tổng quát mạch điều khiển của hệ thống

1.1. Sơ đồ khối

Hình 2.1. Lưu đồ mơ tả phần cứng
1.1.1Các phần tử của mạch điều khiển hệ thống tới cây theo độ ẩm.

Thiết kế mạch điều khiển có chức năng thực hiện điều khiển đóng ngắt thiết
bị điện tự động thông qua các cảm biến nhiệt độ và độ ẩm. Hệ thống được thiết kế
gồm 6 khối: Khối nguồn ; Khối cảm biến độ ẩm ; Khối xử lý trung tâm sử dụng
PIC 16F877A; Khối hiển thị sử dụng LCD 20x04; Khối điều khiển thiết bị sử dụng
Relay 5VDC để đóng/ cắt thiết bị; Khối nút nhấn và led báo hiệu.