Giáo trình phân tích quy trình nghiên cứu phần mềm ứng dụng lập trình chăm sóc cây trồng p9 docx

Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46
Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội
- 89 -

4.2. Phân công tín hiệu điều khiển
Stt Chức năng Chân chip Ký hiệu
Tín hiệu đầu vào
1 Cảm biến nhiệt độ Ta P0.7 CBN
2 Cảm biến áp suất P P0.6 CBS
3 Ap suất đặt ASD
4 Cảm biến bức xạ Qs P0.3 CBB
5 Nút ấn SET P1.6 SET
6 Nút ấn CANCEL P1.4 CANCEL
7 Nút ấn DOWN P1.3 DOWN
8 Nút ấn UP P1.2 UP
Tín hiệu đầu ra
1 Van làm việc (Rơ le cho động cơ bớc) P0.1 VLV
2 Van thoát hiểm (Rơ le) P0.2 VTH
3 Động cơ bơm (Rơ le) P0.4 DCB
4 Đèn báo HT làm việc bình thờng (Led) P0.0 D0
5 Đèn báo HT ống bị tắc (Led) P1.5 DT
6 Đèn báo HT ống bị vỡ (Led) P1.7 DV

4.3. Thuật toán điều khiển
Ta có sơ đồ thuật toán nh sau:
.
§å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46
Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi
- 90 -

.

§å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46
Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi
- 91 -




H×nh 4 – 4 : S¬ ®å thuËt to¸n ®iÒu khiÓn ng¾t.
.
§å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46
Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi
- 92 -
24VDC
24VDC
24VDC
J1
Dong_co_bom
1
2
J2
VLV
1
2
J3
VTH
1
2
10K
10K
C8281

23
C8281
23
C8281
23
K1
RELAY Dong_co
3
4
5
6
8
7
1
2
K2
RELAY Van_lam_v iec
3
4
5
6
8
7
1
2
K3
RELAY Van_thoat_hiem
3
4
5

6
8
7
1
2
D1
D3
D2
Dong co bom
1 2
Van lam v iec
1 2
Van thoat hiem
1 2
J4
220VAC
1
2
10K


H×nh 4 - 6: S¬ ®å m¹ch lùc


.
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46
Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội
- 93 -
4.4.Thuyết minh sơ đồ
Mạch điều khiển

Trong sơ đồ mạch điều khiển có màn hình hiển thị kết quả LCD đợc nối với
các chân chip của cổng P2, các tín hiệu vào ra tơng tự đợc nối vào các chân
của cổng P0, P1. Năm nút nhấn bàn phím SET, CANCEL, DOWN, UP,
RESET đợc nối với các chân: P1.6, P1.4, P1.3, P1.2 và chân XRES ngoài ra
cổng kết nối máy tính qua cổng COM vào IC MAX 232 đa tín hiệu vào chân
P1.0 và P1.1. Khi đó phụ thuộc vào các tín hiệu đầu vào là các cảm biến mà
chơng trình xử lý kích hoạt hoặc không kích các chân chip, đa hiển thị các
bộ thông số điều khiển lên LCD để dễ quan sát trong quá trình điều khiển.
Trong quá trình điều khiển ta đã tiến hành cài đặt các thông số cấu hình cho
chip vi điều khiển. Các tín hiệu tơng tự từ cảm biến đợc đa vào chân chip
thông qua các bộ biến đổi ADC và các khâu khuyếch đại Gain để chip xử lý.
Tín hiệu ra từ chip đợc đa tới mạch lực để kích đóng mở các rơ le.
Mạch lực
Tín hiệu ra từ chip là khoảng 2 - 5 VDC và dòng khoảng 50 - 100 mA do
đó ta không thể dùng nguồn này trực tiếp đóng mở các rơ le hay vận hành các
động cơ do đó ta phải đa vào chân bazơ của các Tranzitor. Khi có tín hiệu từ
chip ra làm cho các Tranzitor này mở và khi đó sẽ cho nguồn 24VDC bên
ngoài truyền qua cuộn dây làm việc của các rơ le 24VDC để đóng mở các tiếp
điểm nối máy bơm và các van điều khiển với nguồn xoay chiều. Các diode
D1,D2, D3 làm nhiệm vụ chống dòng ngợc.
4.5. Lựa chọn thiết bị
* Các đầu vào cho bộ điều khiển
- Đầu vào Analog [0 - 5 V] tơng ứng với tín hiệu của cảm biến nhiệt.
Do điều kiện không cho phép cho nên tôi không chế tạo ra các cảm biến độ
ẩm, cảm biến áp suất, cảm biến bức xạ mà thay vào đó là đa tín hiệu analog
từ 0 đến 5 VDC vào chân chip thay cho cảm biến. Riêng với cảm biến nhiệt
chúng tôi dùng loại cảm biến LM335.
.
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46
Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội

- 94 -
VCC
R2
2.2K
R1
10K
1 3
2
D1
LM335
1
3
2
Output
10mV/oK
LM335 l cm bin o nhit c tớch hp t cỏc cht bỏn dn cú
th o nhit rt chớnh xỏc v d dng chun hoỏ. Nú lm vic nh mt
diode Zener, LM335 cú in ỏp ỏnh thng t l trc tip vi nhit tuyt
i l 10mV/
o
K.
Khi kim tra 25
o
C thỡ LM335 cú sai s nh hn 1
o
C.
Khụng ging nh cỏc cm bin khỏc, LM335 cú u ra tuyn tớnh.
LM335 c ng dng trong phm vi nhit t -40
o
C ữ 100

o
C. Tr
khỏng thp v u ra tuyn tớnh ó lm cho vic ghộp ni mch ra v mch
iu khin tr nờn rt n gin.
+ Cỏc c điểm ca LM335
- o trc tip nhit Kelvin.
- Dũng lm vic t 400àA ữ 5mA.
- Tr khỏng ng nh hn 1.
- Kim tra d dng.
- Phm vi nhit o rng.
- Giá thành hạ.
+ Chun hoỏ LM335
LM335 cú mt phng phỏp chun hoỏ thit b d
dng cho chớnh
xỏc cao. Ni nhỏnh hiu chnh ca LM335 vi mt bin tr 10K (bin tr
chnh tinh).
Bi vỡ u ra ca LM335 t l vi nhit tuyt i. Do ú vi vic
iu chnh bin tr, u ra cm bin s cho 0V ti 0
o
K.
Sai s in ỏp u ra ch l sai s dc (do u ra tuyn tớnh theo
nhit ). Vỡ vy, chun hoỏ dc ti mt nhit s lm ỳng tt c cỏc
nhit khỏc.
in ỏp u ra ca cm bin c tớnh theo cụng thc:
V
outT
= V
outT0
*
0

T
T
(4-1).
.
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46
Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội
- 95 -
Trong ú: T l nhit cha bit.
T0 l nhit tham chiu.
C hai u tớnh bng nhit Kelvin.
Bng cỏch chun hoỏ u ra ti mt nhit s lm ỳng u ra cho tt c
cỏc nhit khỏc. Thụng thng u ra c ly chun l 10mV/
o
K.
Vớ d ti 25
o
C ta s cú u ra cú in ỏp l 2,98V.
Tuy nhiờn, LM335 cng nh bt k loi cm bin no khỏc, s t lm
núng cú th lm gim chớnh xỏc.
* Các đầu ra cho bộ điều khiển.
- Đầu ra rơ le (Dòng điện cho phép là 3A).
* Giao diện truyền thông.
- Truền thông RS232 (COM PORT)
* Giao diện ngời máy.
- Bàn phím gồm 5 nút ấn.
- Màn hình tinh thể lỏng LCD (2 dòng 16 ký tự)
- Các đèn LED biểu thị chế độ hoạt động.
* Các linh kiện đợc dùng trong quá trình thiết kế mạch:
ễ 3 rơ le điện áp điều khiển 24VDC.
ễ 5 phím ấn.

ễ 1 LCD là module hiển thị tuân theo chuẩn công nghiệp của Hitachi
HD44780.
Thông số của module LCD:
D7
14
D6
13
D5
12
D4
11
D3
10
D2
9
D1
8
D0
7
E
6
RW
5
RS
4
VSS
1
VDD
2
VEE

3
LCD

.
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46
Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội
- 96 -
- Module gồm hai dòng 16 ký tự.
- Chân Vss và Vdd là hai chân cung cấp nguồn.
- Chân DB0 - DB7 là 8 chân dữ liệu.
- Chân E là chân cho phép đọc/ghi bus dữ liệu.
- Chân R/W là chân đọc/ghi.
- Chân RS là chân lựa chọn thanh ghi trong module.
Chân A, K là hai chân cung cấp điện áp cho đèn nền của màn hình.
Vcc,Vss là chân nguồn +5V và chân đất còn VEE đợc dùng để điều khiển độ
tơng phản
RS (Register Select )- chọn thanh ghi.
Có 2 thanh ghi rất quan trọng bên trong LCD. Chân RS đợc dùng để
chọn các thanh ghi này. Nếu RS = 0 thì thanh ghi mã lệnh đợc chọn, cho
phép ngời dùng gửi mã lệnh chẳng hạn nh xoá màn hình, đa con trỏ về đầu
dòng. Nếu RS = 1 thì thanh ghi dữ liệu đợc chọn và cho phép ngời dùng gửi
dữ liệu cần hiển thị lên LCD.
R/W (Read/Write )- Chân đọc ghi cho phép ngời dùng đọc/ ghi thông
tin từ chip lên LCD. R/W = 0 thì đọc, còn R/W = 1 thì ghi.
E (Enable )- Chân cho phép E đợc LCD sử dụng để chốt thông tin hiện
có trên chân dữ liệu. Khi dữ liệu đợc cấp đến chân dữ liệu thì một xung mức
cao-xuống-thấp đợc áp đến chân E để LCD chốt dữ liệu trên chân dữ liệu.
Xung này phải rộng tối thiểu 450ns.
ễ 1 chip PsoC CY8C27443-24PI
ý nghĩa của các chân

* Ký hiệu P0[0] là chân số 0 của cổng P0 (tơng tự với các cổng khác).
* AI( Analog Input) đầu vào tơng tự.
* AIO (Analog Input/Output) là đầu vào ra tơng tự.
* SMP (Switch Mode Pump) là chân lựa chọn chế độ kích điện áp, đợc
sử dụng khi hoạt động với nguồn điện áp thấp 1.0V.
* External VREF là chân lấy điện áp tham chiếu từ bên ngoài.
* External AGND là chân lấy điện áp AGND làm tham chiếu từ bên ngoài.
.
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46
Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội
- 97 -

Hình 4-7: Sơ đồ chân chip CY8C27443
* EXTCLK là chân xung nhịp từ bên ngoài
* XRES là chân cho phép khởi động lại chip từ bên ngoài.
* I2C SDA là chân truyền dữ liệu nối tiếp trong truyền thông I2C.
* I2C CLK là chân truyền xung nhịp trong truyền thông I2C.
* XTALin và XTALout là hai chân lấy xung nhịp thạch anh từ bên ngoài.
* Chân Vss và Vdd là chân nguồn cấp cho chip.
ễ Một IC ổn áp LM7805 là loại IC với đầu vào là điện áp từ 5 đến 25V
và đầu ra là điện áp ổn định ở 5V.
U3
LM7805/TO
1
3
2
VIN
GND
VOUT

Hình 4-8 : Sơ đồ chân của IC LM7805
ễ Một IC MAX 232 là loại IC cho phép chuyển đổi truyền thông nối
tiếp với truyền thông RS232.
ễ Một IC MAX 232 là loại IC cho phép chuyển đổi truyền thông nối
tiếp với truyền thông RS232.

U3
MAX232
5
4
14
15
19
8
10
11
12
17
9
13
2
3
1
20
16
T1I N
T2I N
T3I N
T4I N
T5I N

C1+
C1-
C2+
C2-
SD
V+
V-
T1OU T
T2OU T
T3OU T
T4OU T
T5OU T

.
§å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Th¸i Häc - Líp T§H 46
Khoa C¬ §iÖn Tr−êng §HNN I - Hμ Néi
- 98 -
Ô Mét bé nguån ngoµi 220VAC, 24VAC vµ mét sè phô kiÖn nh− mét
sè tô läc, jack tÝn hiÖu…
4.6.CÊu h×nh cho c¸c User Module cña chip CY8C27443

H×nh 4-8: S¬ ®å cÊu h×nh chip CY8C27443
.
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46
Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội
- 99 -


Hình 4-9: Cấu hình chân chip.

Module ADCINC là module chuyển đổi số sang
tơng tự
Input : Lấy từ khối tơng tự ACB0
Clock Phase: Pha xung nhịp ở chế độ bình thờng
Module LCD là module hiển thị các giá trị dùng
để giao tiếp ngời máy.
LCDPort : Cổng kết nối Port_2
BarGraph : Enable Cho phép cấu hình đồ
hoạ trên LCD
Module PGA: Module khuếch đại không đảo có
tác dụng khi đầu vào là tơng tự. Hệ số có thể
thay đổi thông qua chơng trình lập trình.
- Gain : 1.000 Đặt hệ số khuếch đại bằng 1.
- Input: analogColumn_InputMUX_0 đầu vào
của bộ khuếch đại.
.