Đồ án cơ sở 2 mạch cảm biến nhiệt độ
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (800.8 KB, 55 trang )
MỤC LỤC
MỤC LỤC.............................................................................................................................................1
Lời Nói Đầu...........................................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH HỆ THỐNG..............................................................................................2
I. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI :..................................................................................................................2
II. MỤC ĐỊCH YÊU CẦU CỦA BÀI TOÁN :................................................................................2
III. KHẢO SÁT VÀ PHÂN TÍCH BÁI TOÁN :..............................................................................2
1. Tính cấp thiết của đề tài............................................................................................................2
2. Quy tình đo nhiệt độ..................................................................................................................4
3. Các yêu cầu và giới hạn của hệ thống trong thực tế :................................................................4
CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG................................................................................................5
I. SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT :.................................................................................................................5
II. LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ :..................................................................................6
1. Giải pháp công nghệ :................................................................................................................6
2. Giải pháp thiết kế :....................................................................................................................7
III. LỰA CHỌN TỔNG QUAN VỀ CÁC LINH KIỆN :.................................................................9
1. Lựa chọn linh kiện:....................................................................................................................9
2. Tổng quan về linh kiện :..........................................................................................................10
IV. SƠ ĐỒ CALL GRAPH:............................................................................................................11
V. SƠ ĐỒ ĐẶC TẢ CỦA HỆ THỐNG :........................................................................................12
VI. CÁC MODULE TRONG HỆ THỐNG:...................................................................................13
1. Module điều khiển:..................................................................................................................13
2. Module hiển thị và điều khiển relay:.......................................................................................14
3. Module cảm biến nhiệt:...........................................................................................................14
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG............................................................................................15
I. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ:................................................................................................................15
II. SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN:.....................................................................................16
III. SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG :.........................................................................................17
IV. SƠ ĐỒ MẠCH IN CỦA SẢN PHẨM:.....................................................................................18
V. MẠCH THI CÔNG :..................................................................................................................19
VI. CHƯƠNG TRÌNH :..................................................................................................................19
PHỤ LỤC............................................................................................................................................23
* Thiết bị cảm biến nhiệt độ LM 35................................................................................................23
a) Giới thiệu chung về LM35:.....................................................................................................23
e) Phân loại và đặc điểm:............................................................................................................28
* PIC16F877A................................................................................................................................29
a) Giới thiệu.................................................................................................................................29
b) Các đặc tính ngoại vi:..............................................................................................................30
e) Bộ nhớ.....................................................................................................................................30
f) Các cổng xuất nhập (I/O port):................................................................................................30
n) Các chế độ reset:.....................................................................................................................39
a) Các chức năng của chân:.........................................................................................................40
b) Sơ đồ khối của HD44780: ......................................................................................................42
c) Tập lệnh của LCD : ................................................................................................................43
* RELAY.........................................................................................................................................48
a) Các loại rơ-le và cách xác định trạng thái của nó...................................................................48
b) Thông số của một module relay..............................................................................................49
* CÁC LOẠI LINH KIỆN KHÁC..................................................................................................50
+ Thạch anh dao động :...............................................................................................................50
+ Tranzitor...................................................................................................................................50
+ Các loại điện trở.......................................................................................................................51
Đồ án cơ sở 2: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ và điều khiển Relay
1
Lời Nói Đầu
Trong thời kỳ công nghiệp hóa và hiện đại hóa như ngày nay, các thiết bị điện
tử, tự động hóa đóng một vai trò rất quan trọng, đặc biệt là trong quá trình sản xuất
ở các phân xưởng, nhà máy cũng như là trong đời sống gia đình. Áp dụng những
kiến thức đạt được trong quá trình học môn Vi Điều Khiển, chúng em quyết định
chọn đề tài: THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐO NHIỆT ĐỘ VÀ ĐIỀU KHIỂN
RELAY.
Với khả năng của bản thân và thời gian cho phép để thực hiện đề tài nên nhóm sinh
viên thực hiện vẫn còn những giới hạn cụ thể trong đề tài.
Sau một thời gian thực hiện đồ án cơ sở 2 nhóm sinh viên đã được mở rộng và hiểu
biết thêm về các thiết bị chế tạo, cũng như phát hiện ra nhiều thiếu sót. Ngoài ra, nó
còn giúp nhóm sinh viên tìm hiểu thêm một số ứng dụng thực tế của nhiều thiết bị,
linh kiện trong thực tiễn và làm cho kiến thức nhóm sinh viên ngày càng được nâng
cao.
Qua đó, nhóm sinh viên xin chân thành cám ơn thầy Th.S Lê Quốc Đán đã nhiệt tình
giúp đỡ và hướng dẫn chúng em hoàn thành tốt đề tài của đồ án.
Đồ án được trình bày thành 03 chương
Chương 1: Khảo sát và phân tích hệ thống: Tìm hiểu qua và khảo sát thực tế về
các linh kiện, các loại IC, LCD, hoạt động của các loại cảm biến sử dụng trong hệ
thống.
Chương 2: Thiết kế hệ thống: Lựa chọn giải pháp: Chọn giải pháp công nghệ, giải
pháp thiết kế, các yêu cầu và giới hạn cho hệ thống.Thiết kế nguyên lý: Sơ đồ tổng
quát, sơ đồ đặc tả, lựa chọn và tổng quan về linh kiện.Thiết kế kỹ thuật: Module mạch
điều khiển,module điều khiển trung tâm, module tương tác điều khiển, module điều
khiển, module hiển thị.
Chương 3: Xây dựng hệ thống: Sơ đồ mạch, chương trình demo, các module
chương trình.
Tuy nhiên do kiến thức chuyên môn còn hạn chế, tài liệu tham khảo có giới hạn
nên còn xảy ra nhiều sai sót. Chúng em rất mong thầy và các bạn góp ý bổ sung để
bản đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn.
SVTH: Lưu Minh Tiến Ngô Hoàng Giang Sơn Phạm Văn Sanh
Lớp 13DCT02
Đồ án cơ sở 2: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ và điều khiển Relay
2
Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn!
CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH HỆ THỐNG
I. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI :
Nhiệt độ môi trường luôn ảnh hưởng trực tiếp tới sinh hoạt và đời
sống của chúng ta. Việc xác định nhiệt độ môi trường từ lâu đã là điều
không thể thiếu. Chúng ta có rất nhiều cách xác định nhiệt độ môi
trường như nhiệt kế thuỷ ngân … Ngày nay với sự phát triển của khoa
học và kỹ thuật thì nhiệt độ được xác định và xử lý dựa vào các linh
kiện điện tử để giúp đạt hiệu quả cao nhất. Vì vậy nhóm chúng em đã
chọn đề tài : ‘‘THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐO NHIỆT ĐỘ VÀ ĐIỀU KHIỂN
RELAY’’
II. MỤC ĐỊCH YÊU CẦU CỦA BÀI TOÁN :
Đầu vào là nhiệt độ môi trường thông qua bộ cảm biến và bộ vi xử lý
để điều khiển relay. Từ đó ta có yêu cầu bài toán như sau :
Hiển thị chính xác nhiệt độ môi trường xung quanh
Hiển thị qua LCD và điều khiển relay
Hiển thị làm việc ổn định, tốc độ đáp ứng nhanh
III. KHẢO SÁT VÀ PHÂN TÍCH BÁI TOÁN :
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay nhu cầu về giám sát nhiệt độ có nhiều ứng dụng trong cuộc sống như:
giám sát nhiệt độ của của lò sấy, phòng thí nghiệm…nơi mà có những yêu cầu cao về
SVTH: Lưu Minh Tiến Ngô Hoàng Giang Sơn Phạm Văn Sanh
Lớp 13DCT02
Đồ án cơ sở 2: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ và điều khiển Relay
3
tính ổn định của nhiệt độ. Nên trong đồ án này, em chọn đối tượng đo là nhiệt độ môi
trường, và trình bày một mạch đo nhiệt độ phòng sử dụng IC tích hợp LM35.
SVTH: Lưu Minh Tiến Ngô Hoàng Giang Sơn Phạm Văn Sanh
Lớp 13DCT02
Đồ án cơ sở 2: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ và điều khiển Relay
4
2. Quy tình đo nhiệt độ
ĐỐI
TƯỢNG
CẦN ĐO
CẢM
BIẾN
ADC
XỬ LÝ
ĐIỀU
KHIỂN
Hình 1.1 Sơ đồ đo nhiệt độ
*Quá trình thực hiện đo:
Nhiệt độ môi trường là tín hiệu tương tự thông qua khối cảm biến thu nhận tín
hiệu và chuyển thành tín hiệu điện tương tự gửi đến ADC. Qua khối ADC tín hiệu
chuyển đổi thành tín hiệu số truyền đến khối vi điều khiển xử lý truyền ra khối hiển
thị và điều khiển relay.
3. Các yêu cầu và giới hạn của hệ thống trong thực tế :
a) Các yêu cầu :
- Đo và hiển thị nhiệt độ của môi trường một thời điểm bất kỳ trong khoảng từ 0
đến 99 độ C.
- Chịu được nhiệt độ thay đổi.
- Sử dụng sensor cảm biến nhiệt.
- Hiển thị trên LCD và điều khiển relay.
- Chi phí cho hệ thống với giá hợp lý.
b) Giới hạn cho hệ thống :
- Sử dụng nguồn điện 5V.
- Kích thước phù hợp với người sủ dụng.
- Hệ thống bê được bằng tay.
SVTH: Lưu Minh Tiến Ngô Hoàng Giang Sơn Phạm Văn Sanh
Lớp 13DCT02
Đồ án cơ sở 2: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ và điều khiển Relay
5
CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG
I. SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT :
CẢM BIẾN
NHIỆT ĐỘ
HIỂN
VI
ĐIỀU
RESET
KHIỂN
THỊ VÀ
ĐIỀU
KHIỂN
NGUỒN
Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát
Chi tiết từng khối trong sơ đồ như sau:
a) Khối cảm biến nhiệt độ
Khối cảm biến có chức năng thu nhận tín hiệu tương tự ( nhiệt độ môi trường ) rồi
gửi đến khối chuyển đổi ADC dưới dạng điện.
b) Khối xử lý
Khối xử lý có chức năng tiếp nhận tín hiệu gửi đến sau đó xử lý để đưa ra khối
hiển thị.
c) Khối hiển thị và điều khiển
SVTH: Lưu Minh Tiến Ngô Hoàng Giang Sơn Phạm Văn Sanh
Lớp 13DCT02
Đồ án cơ sở 2: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ và điều khiển Relay
6
Có chức năng hiển thị kết quả đo và điều khiển relay. Có thể hiển qua màn hình
LCD, LED 7 đoạn hoặc LED đơn ...
d) Reset
Khối có chức năng reset lại hệ thống, giúp hệ thống làm việc từ đầu.
e) Khối nguồn
Cung cấp điện cho các khối trong sơ đồ.
Nguyên lý hoạt động của sơ đồ :
Khi nhiệt độ môi trường tác động vào bộ cảm biến, bộ cảm biến sẽ thu nhận rồi
gửi đến khối chuyển đổi ADC dưới dạng điện tương tự. Ở đây ADC có nhiệm vụ biến
đổi tín hiệu tương tự đó thành tín hiệu số và gửi cho khối vi điều khiển. Khối vi điều
khiển xử lý tín hiệu rồi đưa ra ngoài thông qua khối hiển thị và điều khiển relay đóng
hoặc mở thông qua nhiệt độ.
II. LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ :
1. Giải pháp công nghệ :
- Dựa vào yêu cầu bài toán ‘‘Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường và điều
khiển relay” và các kiến thức đã học trong chương trình.
+ Sử dụng LCD vì giúp ta thể hiện các thông số một cách linh động hơn LED 7
thanh.
+ Sử dụng LM35 để đo nhiệt độ vì :
Dòng LM35 là dòng mạch tích hợp cảm biến chính xác nhiệt độ, có điện áp ra
tỉ lệ thuận tuyến tính với nhiệt độ (ºC) do đó có lợi thế hơn so với cảm biến
nhiệt độ tuyến tính hiệu chuẩn trong ºK, chẳng hạn như người dùng không phải
trừ đi một lượng lớn hằng số điện áp từ đầu ra để phân chia thang nhiệt độ
thuận tiện hơn.
LM35 không cần hiệu chuẩn hay chỉnh sửa để đưa về nhiệt độ chính
xác như ±1/4ºC ở nhiệt độ phòng và ±3/4ºC trong khoảng -55 đến 150ºC. Sai số
thấp vì được vi mạch điều chỉnh.
SVTH: Lưu Minh Tiến Ngô Hoàng Giang Sơn Phạm Văn Sanh
Lớp 13DCT02
Đồ án cơ sở 2: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ và điều khiển Relay
7
Trở kháng đầu ra của LM35 thấp, đầu ra tuyến tính và hiệu chuẩn chính xác
giúp đọc và kiểm soát mạch dễ dàng. Nó được sử dụng với nguồn một chiều.
Chỉ sử dụng 60µA từ nguồn nên nhiệt độ vi mạch tăng rất ít, thấp hơn 0,1ºC
trong không khí.Được đánh giá cao khi hoạt động trong khoảng -55 đến 150ºC,
trong khi LM35C được đánh giá trong khoảng -40 đến 110ºC (-10ºC với độ
chính xác được cải thiện).
+ Sử dụng PIC16F877A vì :
Trong PIC tích hợp sẵn ADC thuận tiện cho quá trình lập trình và tiến
hành lắp mạch tốc độ xử lý nhanh tốc độ tối đa cho phép 20MHz với 1 chu
kỳ 20s. Chúng ta có thể sử dụng AT89C51 nhưng phải kết hợp với ADC lên
rất phức tạp.
Trong chíp tích hợp nhiều modul của một vi xử lý hiện đại như: timer,
ADC, CCP, PWM…và bộ nhớ chương trình đủ lớn cho phép thực hiện
các dự án trung bình.
2. Giải pháp thiết kế :
Thiết kế hệ thống có vai trò rất quan trọng chất lượng của phần mềm phụ thuộc
rất nhiều vào bản thiết kế. Một bản thiết kế tốt còn giúp cho việc thực hiện các giai
đoạn khác dễ dàng hơn, giúp cho người thực hiện hoàn thành chính xác hơn công việc
của mình . Các quy trình thiết kế thường được sử dụng như: Top-Down, Bottom-Up
hoặc kết hợp cả hai quy trình trên.Ở đây chúng em lựa chọn giải pháp thiết kế là TopDown .
Top-down: Quy trình này tiếp cận bài toán theo hướng xem xét bài toán từ các
khía cạnh chi tiết và sau đó mới tổng quát lên. Quy trình Top-Down thường được áp
dụng cho các bài toán đã có giải pháp công nghệ cả về phần mềm cũng như phần
cứng. Các giải pháp này đã được phát triển trước đó ở các ứng dụng khác, và đã được
kiểm định.
Trong thực tế chúng ta sẽ thấy, bản chất hay mấu chốt của quy trình là vấn đề
tìm hiểu và xác định bài toán, làm sao để xác định được chính xác và đầy đủ nhất các
yêu cầu cũng các rằng buộc mà hệ thống phải đạt được.
Sơ đồ khối quy trình kế top-down ở hình dưới đây:
SVTH: Lưu Minh Tiến Ngô Hoàng Giang Sơn Phạm Văn Sanh
Lớp 13DCT02
Đồ án cơ sở 2: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ và điều khiển Relay
Phân tích vấn đề
(Analyze the proplem)
8
Các yêu cầu và điều kiện rằng
buộc cho hệ thống mới
Các yêu cầu và các điều kiện rằng buộc đã
được xác định cụ thể
Thiết kế nguyên lý
(High level design)
Sơ đồ khối và các biểu đồ luồng dữ liệu
Thiết kế kỹ thuật
(Engineering design)
Các cấu trúc dữ liệu
Các giao tiếp vào ra
Biểu đồ quan hệ giữa các khối
chức năng
Xây dựng hệ thống
(Implementation)
Phần cứng
Phần mềm
Không Đạt yêu
cầu
Kiểm tra
(Test)
Đạt yêu cầu
Hình 2.2 Sơ đồ khối quy trình kế TOP-DOWN
SVTH: Lưu Minh Tiến Ngô Hoàng Giang Sơn Phạm Văn Sanh
Lớp 13DCT02
Đồ án cơ sở 2: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ và điều khiển Relay
9
III. LỰA CHỌN TỔNG QUAN VỀ CÁC LINH KIỆN :
1. Lựa chọn linh kiện:
Khối cảm biến
+ Để đo lường nhiệt độ thì có thể sử dụng nhiều loại cảm biến khác nhau, mỗi loại có
một ưu điểm riêng phù hợp với tùng yêu cầu riêng. Ở đây yêu cầu của bài tập là đo
nhiệt môi trường bình thường nên sủ dụng LM35 là tối ưu nhất vì : đây là loại cảm
biến có độ chính xác cao, tầm hoạt động tuyến tính từ 0 – 128 độ C, tiêu tán công suất
thấp.
Khối xử lý
+ Dùng vi điều khiển
Ưu điểm :
+ Vi điều khiển có khả năng điều khiển linh hoạt theo mong muốn của người sử dụng
dựa vào phần mềm được viết.
+ Khả năng thay đổi mã có thể thực hiện được.
+ Hệ thống đơn giản hơn nhiều,kích thước nhỏ,hơn nữa sẽ giảm được độ kém ổn định
do nhiều linh kiện gây ra.
+ Có thể thay đổi thêm chức năng bằng cách thay đổi mềm.
Nhược điểm :
Chất lượng của hệ thống phụ thuộc vào chất lượng được nạp cho vi điều khiển.
Khối hiển thị (LCD)
Yêu cầu đặt ra khối hiển thị là thân thiện với người sử dụng trên cơ sở ta có 2 phương
án sau :
+ Phương án 1 : Dùng led 7 thanh
Ưu điểm : Đơn giản , rẻ và có góc nhìn rộng.
Nhược điểm : Không chỉ dẫn cụ thể, giới hạn ký tự hiện ra. Nếu muốn hiển thị dài
cần nhiều LED và đi kèm nó là bộ giải mã. Điều này làm cho hệ thống trở nên cồng
kềnh, phức tạp. Việc lập trình quét hàng quét cột để hiển thị phức tạp.
+ Phương án 2 : Dùng LCD
Ưu điểm : Hiển thị rò ràng kèm theo chỉ dẫn
SVTH: Lưu Minh Tiến Ngô Hoàng Giang Sơn Phạm Văn Sanh
Lớp 13DCT02
Đồ án cơ sở 2: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ và điều khiển Relay
10
Thay đổi nội dung linh hoạt. Xử lý lập trình đơn giản hơn LED 7 thanh.
Nhược điểm : Giá thành đắt.
Kết luận : Sau khi cân nhắc các phương án đưa ra và khả năng phối hợp giữa các
khối, phù hợp với đề tài, chúng em lựa chọn giải pháp :
- Sử dụng PIC16F877
- Sử dụng LCD 16x2
- Sử dụng cảm biến nhiệt LM35
2. Tổng quan về linh kiện :
Gồm :
- PIC 16F877
- LCD 16x2
- Thiết bị cảm biến nhiệt độ LM35
- Các linh kiện khác như: tranzito, thạch anh, tụ diện …..
***(Được đưa vào phần phụ lục cuối báo cáo)***
SVTH: Lưu Minh Tiến Ngô Hoàng Giang Sơn Phạm Văn Sanh
Lớp 13DCT02
Đồ án cơ sở 2: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ và điều khiển Relay
11
IV. SƠ ĐỒ CALL GRAPH:
Tín hiệu tương tự
NHIỆT ĐỘ
CẢM BIẾN
Tín hiệu
điện
VI ĐIỀU
KHIỂN
n
Tí số
u
hiệ
LCD VÀ RELAY
Tín
Tínhiệu
hiệu
điện
điện
BUTTON
Hình 2.3 Sơ đồ CALL GRAPH
SVTH: Lưu Minh Tiến Ngô Hoàng Giang Sơn Phạm Văn Sanh
Lớp 13DCT02
Đồ án cơ sở 2: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ và điều khiển Relay
12
V. SƠ ĐỒ ĐẶC TẢ CỦA HỆ THỐNG :
Nhiệt độ
môi
trường
Tín hiệu tương tự
Bộ cảm
biến
Tín hiệu tương tự
Bộ biến đổi
ADC
Tín hiệu số
Bộ vi xử
lý
Tín hiệu số
Hiển thị và
điều khiển
Hình 2.4 Sơ đồ đặc tả của hệ thống
SVTH: Lưu Minh Tiến Ngô Hoàng Giang Sơn Phạm Văn Sanh
Lớp 13DCT02
Đồ án cơ sở 2: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ và điều khiển Relay
13
Nguyên lý hoạt động của sơ đồ :
Nhiệt độ môi trường là một dạng tín hiệu tương tự được bộ cảm biến thu nhận và
chuyển thành tín hiệu điện tương tự rồi gửi đến bộ chuyển đổi ADC. Từ tín hiệu
tương tự được đưa vào ADC mã hoá và chuyển nó thành tín hiệu điện dạng số gửi đến
bộ vi xử lý. Ở đây tín hiệu số được xử lý theo chương trình đã viết để điều chỉnh hiển
thị nhiệt độ theo quy ước.
VI. CÁC MODULE TRONG HỆ THỐNG:
1. Module điều khiển:
Hình 2.5 Module điều khiển
- Nhận tín hiệu từ cảm biến qua bộ biến đổi ADC của VDK có chức năng chuyển
đổi từ tín hiệu analog sang digital. Điều khiển,xử lý rồi đưa tới khối hiển
- Nút ấn và điện trở để tạo ra RESET cho PIC.
- Thạch anh tạo dao dộng và các tụ lọc nhiễu.
SVTH: Lưu Minh Tiến Ngô Hoàng Giang Sơn Phạm Văn Sanh
Lớp 13DCT02
Đồ án cơ sở 2: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ và điều khiển Relay
14
2. Module hiển thị và điều khiển relay:
Hình 2.6 Module hiển thị và điều khiển relay
- LCD nhận tín hiệu từ cổng RD0->RD2, RD4->RD7 để hoạt động
- Khi tín hiệu ở các transistor là mức logic cao thì led được kích hoạt và điều khiển
relay.
3. Module cảm biến nhiệt:
Hình 2.8 Module cảm biến nhiệt
- Cảm biến nhiệt LM35 có vai trò đo nhiệt độ môi trường , sau đó truyền tín hiệu đo
được cho pic dưới dạng điện áp. Đầu ra số 3 của biến trở được nối vào chân RA0 của
VĐK.
- LM 35 cứ tăng 1oC thì điện áp tăng 10mv
SVTH: Lưu Minh Tiến Ngô Hoàng Giang Sơn Phạm Văn Sanh
Lớp 13DCT02
Đồ án cơ sở 2: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ và điều khiển Relay
15
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG
I. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ:
Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống
SVTH: Lưu Minh Tiến Ngô Hoàng Giang Sơn Phạm Văn Sanh
Lớp 13DCT02
Đồ án cơ sở 2: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ và điều khiển Relay
16
II. SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN:
Bắt đầu
Định nghĩa các biến, cài
đặt các thông số LCD
Đọc giá trị nhiệt độ
hiện tại từ ADC PIC
16F877A
Hiển thị các giá trị nhiệt độ
lên LCD và điều khiển relay
Kết
thúc
Hình 3.2 Sơ đồ thuật toán
SVTH: Lưu Minh Tiến Ngô Hoàng Giang Sơn Phạm Văn Sanh
Lớp 13DCT02
Đồ án cơ sở 2: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ và điều khiển Relay
17
III. SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG :
Hình 3.3 Sơ đồ tổng thể mô phỏng bằng PROTEUS
Nguyên lý hoạt động của hệ thống:
Khi khởi động hệ thống, cảm biến nhiệt LM35 sẽ thu nhận tín hiệu tương tự đầu
vào là nhiệt độ môi trường được mã hóa thành tín hiệu điện đưa tới bộ vi xử lý .Tín
hiệu này được đưa vào vi điều khiển qua chân AN0 (analog của ADC) của
PIC16f877A; trong pic đã tích hợp sẵn bộ chuyển đổi tương tự sang số tín hiệu
điện áp được chuyển đổi sang tín hiệu số và được xuất ra cổng từ RD0->RD2, RD4>RD7 được hiển thị lên màn hình LCD 16x2 ; xuất ra cổng RB4,RB5 để điều khiển
relay.
Công thức biến đổi trong ADC:
SVTH: Lưu Minh Tiến Ngô Hoàng Giang Sơn Phạm Văn Sanh
Lớp 13DCT02
Đồ án cơ sở 2: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ và điều khiển Relay
18
Ở đây ta dùng ADC của Pic là 10bit max= 1024, Vref=Vcc; giả thiết đầu ra của
Vcc=5V nên tại 0 độ C hay 273 độ K thi đầu ra của LM35 là 0 V.
Độ phân giải ADC là 10 bit thì ta có nguồn vào
5V
2^10=1024
X(v)
Value_adc
=>x=(5/1024)*value_adc
Mà theo trong datasheet của LM35 quy ước cứ
10MV
1(C)
(5/1024)*value_adc
y( C )
Y= (5/(1024*0.01))*value_adc ~~~~0.4883
IV. SƠ ĐỒ MẠCH IN CỦA SẢN PHẨM:
Hình 3.4 Sơ đồ mạch in
SVTH: Lưu Minh Tiến Ngô Hoàng Giang Sơn Phạm Văn Sanh
Lớp 13DCT02
Đồ án cơ sở 2: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ và điều khiển Relay
19
V. MẠCH THI CÔNG :
VI. CHƯƠNG TRÌNH :
#include <16f877a.h>
#FUSES NOWDT, HS, NOPUT, NOPROTECT, NODEBUG, NOBROWNOUT,
NOLVP, NOCPD, NOWRT
#device *=16
#device adc=10
#use delay(clock=20M)
#define LCD_ENABLE_PIN PIN_D0
#define LCD_RS_PIN PIN_D1
#define LCD_RW_PIN PIN_D2
#define LCD_DATA4 PIN_D4
#define LCD_DATA5 PIN_D5
#define LCD_DATA6 PIN_D6
#define LCD_DATA7 PIN_D7
#define THRES 55.0
SVTH: Lưu Minh Tiến Ngô Hoàng Giang Sơn Phạm Văn Sanh
Lớp 13DCT02
Đồ án cơ sở 2: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ và điều khiển Relay
20
#define THRES1 40.0
#include <lcd.c>
float temperature;
void lcd_refresh()
{
lcd_send_byte(0,1);
lcd_send_byte(0,6);
}
void main()
{
//....................................
setup_adc_ports(RA0_ANALOG);// dau vao LM35
setup_adc(ADC_CLOCK_INTERNAL);
set_adc_channel(0);
//...................................
lcd_init();
lcd_refresh();
lcd_gotoxy(3,1);
printf(lcd_putc,"TEMPERATURE");
delay_ms(1000);
lcd_refresh();
lcd_init();
while(TRUE)
SVTH: Lưu Minh Tiến Ngô Hoàng Giang Sơn Phạm Văn Sanh
Lớp 13DCT02
Đồ án cơ sở 2: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ và điều khiển Relay
21
{
temperature= (float)read_adc()*0.4883;
//...........................do c
lcd_gotoxy(3,1);
printf(lcd_putc,"%.2f", temperature);
lcd_gotoxy(10,1);
printf(lcd_putc,"DEGREES");
delay_ms(200);
if( temperature >=THRES1 && temperature <=THRES) //...................neu
nhiet do >=40 va <=55
{
output_low(pin_B4);
output_high(pin_B5);
lcd_gotoxy(3,2);
printf(lcd_putc,"COOL");
delay_ms(200);
lcd_refresh();
}
else if (temperature>THRES) //.......................neu nhiet do lon hon 55
{
output_high(pin_B4);
output_high(pin_B5);
lcd_gotoxy(3,2);
printf(lcd_putc,"FROZEN");
delay_ms(200);
lcd_refresh();
}
SVTH: Lưu Minh Tiến Ngô Hoàng Giang Sơn Phạm Văn Sanh
Lớp 13DCT02
Đồ án cơ sở 2: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ và điều khiển Relay
22
else if (temperature
output_low(pin_B4);
output_low(pin_B5);
lcd_gotoxy(3,2);
printf(lcd_putc,"MILD");
delay_ms(200);
lcd_refresh();
}
}
}
SVTH: Lưu Minh Tiến Ngô Hoàng Giang Sơn Phạm Văn Sanh
Lớp 13DCT02
Đồ án cơ sở 2: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ và điều khiển Relay
23
PHỤ LỤC
TỔNG QUAN CHI TIẾT VỀ CÁC LINH KIỆN
* Thiết bị cảm biến nhiệt độ LM 35
Hình 1: Hình
dáng bên ngoài
của LM35
Hình 2: Sơ đồ chân LM35
a) Giới thiệu chung về LM35:
Dòng LM35 là dòng mạch tích hợp cảm biến chính xác nhiệt độ, có điện áp ra
tỉ lệ thuận tuyến tính với nhiệt độ (ºC) do đó có lợi thế hơn so với cảm biến nhiệt
độ tuyến tính hiệu chuẩn trong ºK, chẳng hạn như người dùng không phải trừ đi
một lượng lớn hằng số điện áp từ đầu ra để phân chia thang nhiệt độ thuận tiện
hơn.
Độ chính xác cao, tính năng cảm biến nhiệt độ rất nhạy, ở nhiệt độ 25(0C) nó có sai số
không quá 1%. Với tầm đo từ 0(0C) đến 128(0C) , tín hiệu ngõ ra tuyến tính liên tục với
những thay đổi của tín hiệu nhõ vào.
SVTH: Lưu Minh Tiến Ngô Hoàng Giang Sơn Phạm Văn Sanh
Lớp 13DCT02
