Đồ án thiết kế, chế tạo hệ thống lò sấy tự động

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
Hưng Yên, ngày tháng

năm 2016

Giáo viên hướng dẫn

Trang 1


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
Hưng Yên, ngày tháng

năm 2016

Giáo viên phản biện

Trang 2


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 8
1. Lý do chọn đề tài ......................................................................................................... 8
2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................... 8
3. Phương pháp nghiên cứu............................................................................................. 8
4. Nội dung nghiên cứu ................................................................................................... 9
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ...................................................................... 10
1.1 Đặt vấn đề ............................................................................................................... 10
1.2 Hướng giải quyết ..................................................................................................... 10
1.3 Quy trình và kỹ thuật ấp trứng bằng máy ấp........................................................... 10
1.3.1 Kỹ thuật ấp trúng .............................................................................................. 10
1.3.2 Quy trình ấp trứng............................................................................................. 14
1.4 Giới thiệu một số mô hình ấp trứng ........................................................................ 15
1.4.1 Máy ấp trứng GTL – 1000 ................................................................................ 15
1.4.2 Máy ấp trứng OXY GTL 240K ........................................................................ 16
1.4.3 Máy ấp trứng Mini CNE ................................................................................... 17
CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHUNG .............................................................. 19
2.1 Phân tích đề tài ........................................................................................................ 19
2.1.1 Chức năng của đề tài ......................................................................................... 19
2.1.2 Các yêu cầu cụ thể cho hệ thống ...................................................................... 19
2.1.3 Giải pháp lựa chọn đề tài .................................................................................. 19
2.2 Vi điều khiển PIC 16F877A .................................................................................... 20
2.2.1 Khái quát về vi điều khiển PIC 16F877A ......................................................... 20
2.2.2 Tìm hiểu về vi điều khiển PIC 16F877A .......................................................... 26
2.3 Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm SHT10 ....................................................................... 37
2.4 Thiết bị hiển thị LCD .............................................................................................. 38
2.5 Phân tích công nghệ của lò ấp trứng ....................................................................... 40
2.5.1 Lò ấp trứng thủ công ......................................................................................... 40
2.5.2 Lò ấp trứng bán thủ công .................................................................................. 41
2.5.3 Lò ấp trứng công nghiệp ................................................................................... 41
CHƢƠNG III: THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN LINH KIỆN ................ 43

3.1 Sơ đồ khối ............................................................................................................... 43
3.1.1 Khối nguồn ....................................................................................................... 44
Trang 3


3.1.2 Khối đầu vào ..................................................................................................... 44
3.1.3 Khối cảm biến ................................................................................................... 45
3.1.4 Khối hiển thị ..................................................................................................... 46
3.1.5 Khối điều khiển ................................................................................................. 47
3.1.6 Các khối chấp hành ........................................................................................... 48
3.2 Sơ đồ nguyên lý....................................................................................................... 50
3.3 Mạch in.................................................................................................................... 52
3.4 Tính toán, xây dựng mô hình .................................................................................. 53
3.5 Thuật toán điều khiển .............................................................................................. 54
3.5.1 Lưu đồ thuật toán mạch điều nhiệt ................................................................... 54
3.5.2 Lưu đồ thuật toán mạch tạo ẩm ........................................................................ 56
3.6 Kết quả .................................................................................................................... 56
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................................... 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................... 61
PHỤ LỤC ......................................................................................................................... 62

Trang 4


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1. 1 Máy ấp trứng GTL - 1000 ................................................................................. 16
Hình 1. 2 Máy ấp trứng OXY GTL 240K ......................................................................... 17
Hình 1. 3 Máy ấp trứng Mini CNE .................................................................................... 18
Hình 2. 1 Sơ đồ chân của PIC 16F877A ........................................................................... 21
Hình 2. 2 Sơ đồ nguyên lý của PIC 16F877A ................................................................... 23

Hình 2. 3 Sơ đồ khối của PIC 16F877A ............................................................................ 27
Hình 2. 4 Bộ nhớ chương trình PIC 16F877A .................................................................. 28
Hình 2. 5 Sơ đồ bộ nhớ dữ liệu của PIC 16F877A............................................................ 30
Hình 2. 6 Sơ đồ khối của Timer0 của PIC 16F877A ........................................................ 33
Hình 2. 7 Sơ đồ khối của Timer1 của PIC 16F877A ........................................................ 34
Hình 2. 8 Sơ đồ khối của Timer2 của PIC 16F877A ........................................................ 35
Hình 2. 9 Sơ đồ logic của tất cả các ngắt trong vi điều khiển PIC 16F877A .................... 37
Hình 3. 1 Sơ đồ khối của toàn bộ hệ thống ....................................................................... 43
Hình 3. 2 Sơ đồ nguyên lý khối nguồn .............................................................................. 44
Hình 3. 3 Sơ đồ nguyên lý khối đầu vào ........................................................................... 44
Hình 3. 4 Sơ đồ nguyên lý khối cảm biến ......................................................................... 45
Hình 3. 5 Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị ............................................................................ 46
Hình 3. 6 Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển ....................................................................... 47
Hình 3. 7 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển bóng đèn ...................................................... 48
Hình 3. 8 Sơ đồ nguyên lý mạch phát hiện điểm 0 của điện áp xoay chiều ...................... 48
Hình 3. 9 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển quạt.............................................................. 49
Hình 3. 10 Sơ đồ nguyên lý mạch tạo ẩm ......................................................................... 49
Hình 3. 11 Sơ đồ nguyên lý khối đảo trứng ...................................................................... 50
Hình 3. 12 Sơ đồ nguyên lý toàn bộ hệ thống ................................................................... 51
Hình 3. 13 Mạch in toàn bộ hệ thống ................................................................................ 52
Hình 3. 14 Hình ảnh mô hình thực tế ................................................................................ 53
Hình 3. 15 Hình ảnh thực tế các khay đựng trứng ............................................................ 54
Hình 3. 16 Lưu đồ thuật toán mạch điều nhiệt .................................................................. 55
Hình 3. 17 Lưu đồ thuật toán mạch tạo ẩm ....................................................................... 56
Hình 3. 18 Hình ảnh màn hình LCD hiển thị nhiệt độ và độ ẩm ...................................... 57
Trang 5


Hình 3. 19 Hình ảnh hộp điều khiển.................................................................................. 57
Hình 3. 20 Hình ảnh toàn bộ hệ thống............................................................................... 58

Trang 6


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1. 1 Bảng nhiệt độ thích hợp cho máy ấp trứng đơn kỳ ........................................... 11
Bảng 1. 2 Bảng độ ẩm thích hợp cho máy ấp trứng đơn kỳ .............................................. 12
Bảng 2. 1 Thông số kỹ thuật các loại cảm biến SHT1x
Bảng 2. 2 Bảng sơ đồ chân cảm biến SHT10

37
38

Bảng 2. 3 Chức năng các chân LCD

38

Trang 7


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Ngày nay do sự phát triển của khoa học kỹ thuật đang tác động đến các lĩnh vực,
đặc biệt là lĩnh vực điện tử đã tạo ra bước nhảy vọt vượt bậc trong nhiều lĩnh vực của đời
sống xã hội, nó đòi hỏi con người luôn luôn không ngừng tìm tòi học tập để tiến bộ. Thiết
bị và công nghệ luôn được đổi mới tiên tiến hiện đại để góp phần nâng cao chất lượng
cũng như các máy móc, thiết bị hoạt động có hiệu quả, an toàn ổn định. Ngày nay các bộ
vi điều khiển đang có ứng dụng ngày càng rộng rãi trong các lĩnh vực kỹ thuật và
đời sống xã hội, đặc biệt là trong kỹ thuật tự động hóa và điều khiển từ xa.
Trong hoạt động sản xuất nông nghiệp hiện nay, việc tự động hóa khâu sản xuất là

rất quan trọng. Nhiều năm trở lại đây, có rấ t nhiề u ứng dụng của vi điều khiển vào hoạt
động chăn nuôi, …Một trong những yếu tố của ngành nông nghiệp là chăn nuôi gia cầm
với một khâu quan trọng là ổn định trong khâu sản xuất con giống, mà cụ thể là việc ấp
nở con giống từ trứng gia cầm. Từ thực tế thấy được tầm quan trọng của việc ấp nở con
giống từ trứng gia cầm và đặc biệt là việc ổn định nhiệt độ và độ ẩm trong lò ấp trứng. Vì
thế em đã lựa chọn đề tài “Thiết kế, chế tạo hệ thống điều khiển ổn định nhiệt độ và
độ ẩm trong lò ấp trứng”.
2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu lò ấp trứng đơn kỳ
Phạm vi nghiên cứu:
 Nghiên cứu ổn định nhiệt độ và độ ẩm trong lò ấp trứng tại thời điểm cần đặt.
 Sử dụng động cơ bước để đảo trứng.
 Bộ điều nhiệt bằng bóng đèn.
 Bộ thông gió bằng quạt.
 Bộ tạo ẩm bằng máy phun sương.
 Hiển thị nhiệt độ và độ ẩm qua LCD.
 Sử dụng IC chuyên dụng, vi diều khiển dùng PIC 16F877A, cảm biến nhiệt độ và
độ ẩm SHT10.
3. Phƣơng pháp nghiên cứu
Để thực hiện nghiên cứu đề tài đồ án này, thì cần phải kết hợp 2 phương pháp sau:
Trang 8


-

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:
 Đọc và tìm hiểu các phương pháp ấp trứng hiện nay.
 Đọc và tìm hiểu bài giảng, giáo trình điện tử căn bản, giáo trình vi xử lý :
Khoa Điện - Điện Tử - ĐHSPKT HY.

-

Phương pháp thực nghiệm:
 Bằng cách vận dụng các kiến thức đạt được trong quá trình học tập, tham
khảo tài liệu. Nhóm thực hiện tiến hành tìm hiểu, thiết kế, thi công, và thử
nghiệm mô hình trong nhiều tình huống và điều kiện khác nhau. Quá trình
thực nghiệm giúp nhóm thực hiện tự hoàn thiện và bổ sung dần các kiến
thức mới. Đặc biệt là tìm được hướng nghiên cứu thích hợp nhất để hoàn
chỉnh và tối ưu đề tài.
 Đồ án được nghiên cứu, khảo sát và thực hiện với mục đích áp dụng những
kiến thức đã được học trong nhà trường để thiết kế, tạo ra một hệ thống
điều khiển tự động hoàn chỉnh.

4. Nội dung nghiên cứu
- Khái quát về đề tài.
- Quy trình và kỹ thuật ấp trứng nói chung.
-

Giới thiệu về một số mô hình ấp trứng trên thị trường hiện nay.

-

Phân tích đề tài.
Giới thiệu và tìm hiểu về vi điều khiển PIC 16F877A, cảm biến nhiệt độ và độ ẩm
SHT10, thiết bị hiển thị LCD.
Phân tích công nghệ của lò ấp trứng.
Xây dựng sơ đồ khối, chỉ ra nhiệm vụ của các khối.
Xây dựng sơ đồ nguyên lý của từng khối ,trình bày nguyên lý hoạt động của từng
khối.

-

Tính toán và lựa chọn link kiện cho từng sơ đồ nguyên lý.
Các kết quả nghiên cứu đạt được và đánh giá về kết quả đó.

Trang 9


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1 Đặt vấn đề
Lĩnh vực điều khiển tự động ngày càng phát triển, một trong các yếu tố được điều
khiển đó là nhiệt độ và độ ẩm, đã trở thành một phần không thể thiếu của nền công
nghiệp, nông nghiệp hiện đại. Phần lớn các hệ thống công nghiệp, nông nghiệp đều điều
khiển nhiệt độ và độ ẩm. Những hệ thống này đều điều khiển nhiệt độ và độ ẩm một cách
tự động, tiết kiệm chi phí,... Một trong những yêu cầu cần được đáp ứng để đạt những chỉ
tiêu trên đây là điều khiển được nhiệt độ và độ ẩm một cách ổn định, không bị ảnh hưởng
của các yếu tố bên trong lẫn bên ngoài môi trường, đáp ứng nhanh, đạt năng suất cao.
Có rất nhiều hệ thống đã ứng dụng việc điều khiển nhiệt độ và độ ẩm, ví dụ như
trong các hệ thống nồi hơi, các lò ấp trứng, các lò sấy,... Hiện nay trên thị trường, các hệ
thống đó có rất nhiều phương pháp điều khiển nhiệt độ va độ ẩm. Tuy nhiên, với các hệ
thống khác nhau ta phải có phương pháp điều khiển thích hợp để hệ thống trở lên đơn
giản và giá thành rẻ, giúp người dùng dễ dàng sử dụng.
Trong khuôn khổ đồ án, nhóm em xin trình bày về việc điều khiển ổn định nhiệt
độ và độ ẩm trong lò ấp trứng sử dụng vi điều khiển PIC 16F877A, ngoài ra còn sử dụng
thêm động cơ DC để đảo trứng một cách tự động.
1.2 Hƣớng giải quyết
- Tìm hiểu về một số lò ấp trứng hiện nay, các phương pháp điều khiển nhiêt độ và
độ ẩm.
- Tìm hiêu về động cơ bước.
- Xây dựng, thiết kế mô hình hệ thống, thi công mạch phần cứng điều khiển nhiệt

độ vầ đọ ẩm trong lò ấp trứng.
- Viết chương trình điều khiển.
-

Đánh giá về kết quả thu được sau khi hoàn thành đề tài.

1.3 Quy trình và kỹ thuật ấp trứng bằng máy ấp
1.3.1 Kỹ thuật ấp trúng
1. Thời gian ấp
Khi trứng bắt đầu đưa vào ấp đến ngày thứ 21 nở ra gà con. Trứng to nở trễ, trứng nhỏ
nở sớm, thời gian nở chênh lệch 5-10 giờ
Trang 10


2. Chuẩn bị máy ấp, máy nở và xếp trứng vào khay
Máy ấp và máy nở phải được vệ sinh trước (dùng Benkocid lau các khung máy và
lau khô), sau đó xông khử trùng (dùng thuốc tím và formol giống như phần phương pháp
xông trứng, sau đó mở cửa cho khí formol bay hết).
 Đối với máy ấp:
- Bật trước 2 – 4h để máy đạt nhiệt độ và độ ẩm yêu cầu sau đó mới cho khay đã
có trứng vào máy
-

Có thể đưa trứng vào máy trước khi xông khử trùng (phương pháp này vừa
xong trứng vừa khử trùng máy ấp nhưng chỉ áp dụng cho máy ấp đơn kỳ). Sau
đó bật máy ấp, nhưng thời gian ấp phải được tính từ khi máy đạt nhiệt độ yêu
cầu.

 Đối với máy nở:
- Bật máy trước khi chuyển trứng từ 4 - 5h (đủ nhiệt độ).

- Sau khi gà nở, lấy gà ra khỏi máy thì tiến hành vệ sinh, xông khử trùng như
-

trên chuẩn bị cho đợt ấp tiếp theo.
Khay trứng đưa vào ấp phải được ghi ngày thu trứng.

3. Các yêu cầu kỹ thuật
Máy ấp đơn kỳ:
 Nhiệt độ
Bảng 1. 1 Bảng nhiệt độ thích hợp cho máy ấp trứng đơn kỳ

-

-

Ngày ấp

Nhiệt độ máy

Từ ngày thứ 1 – ngày thứ 7

37,8 oC

Từ ngày thứ 8 – ngày thứ 18

37,6 oC

Từ ngày thứ 19 – ngày thứ 21

37,2 oC

 Độ ẩm
Những ngày đầu tiên nhiệt độ ấp cao nên độ ẩm phải cao để giảm bớt sự bốc hơi
nước trong trứng.
Vào vài ngày cuối của thời kỳ ấp, sự trao đổi chất của phôi mạnh nhất, nhiệt độ
của trứng tăng lên cao nhất nên nhiệt độ của lò ấp phải giảm, đồng thời ẩm độ của
lò phải tăng (phun nước ấm lên trứng) để vừa hạ nhiệt trứng vừa tránh gà nở bị sát
vỏ và chết ngạt.
Độ ẩm thích hợp cho ấp trứng:
Trang 11


Bảng 1. 2 Bảng độ ẩm thích hợp cho máy ấp trứng đơn kỳ
Ngày ấp

Độ ẩm

Từ ngày thứ 1 – ngày thứ 5

60 – 61%

Từ ngày thứ 6 – ngày thứ 11

55 – 57%

Từ ngày thứ 12 – ngày thứ 18

50 – 53%

Ngày 19

60%

Từ ngày thứ 20 – ngày thứ 21

70 – 75%

4. Các thao tác kỹ thuật
a. Đảo trứng
-

 Mục đích đảo trứng
Tránh cho phôi khỏi dính vào vỏ, làm cho quá trình trao đổi chất được cải thiện đồng
thời có tác dụng làm cho phôi phát triển tốt nhất, đặc biệt quan tâm ở giai đoạn đầu và
giai đoạn giữa.Đảo trứng cũng là cách để điều hòa nhiệt độ, ẩm độ và không khí tại
mọi vị trí của trứng.

-

Nếu 6 ngày đầu không đảo phôi dính vào vỏ không phát triển và chết.
Sau 13 ngày không đảo túi niệu không khép kín, lượng abumin không vào được
bên trong túi niệu dẫn đến tỷ lệ chết phôi cao, gà mổ vỏ sẽ không đúng vị trí, phôi
bị dị hình ở phần mắt, mỏ, đầu.

 Phƣơng pháp đảo trứng
- Trứng được đảo một góc 90o và có thể đảo 2h/lần
- Ngừng đảo trứng từ ngày thứ 18 sau khi ấp
b. Soi trứng
 Mục đích soi trứng
Kiểm tra loại bỏ những quả trứng trắng, trứng chết phôi để tiết kiệm diện tích máy,

đồng thời tránh ô nhiễm và xác định thời điểm phôi chết để có biện pháp cải thiện
chế độ ấp hoặc chất lượng trứng giống tránh thiệt hại không cần thiết.
 Dụng cụ soi trứng
Bóng đèn 60W, đặt trong một hộp gỗ, hộp carton kín (có lót gấy bạc), riêng mặt
trước khoét một lỗ hình tròn đủ để ánh sánh phát ra trùm kín trứng.
 Phƣơng pháp chọn và loại trứng soi
Trong quá trình ấp cần soi trứng 3 lần vào các thời điểm ấp như sau:
Trang 12


-

Lần 1: lúc 6 ngày để biết được trứng có phôi (có các mạch máu bên trong
trứng tỏa ra ngoài từ một đốm nhỏ đen gọi là phôi, phôi di chuyển bên
trong trứng), loại bỏ trứng không phôi và chết phôi qua các đặc điểm sau:
+ Trứng trong suốt, xoay trứng thấy lòng đỏ và lòng trắng lẫn lộn.
+ Phôi nhẹ nằm lên sát mặt vỏ trứng, nhìn rõ tâm phôi.
+ Hệ thống mạch máu phát triển yếu, mờ nhạt
+ Đôi khi buồng khí khá lớn
+ Trứng bị chết phôi, khi xoay trứng phôi di động nhanh, có vết đen nằm
sát buồng khí, mạch máu sẫm, vòng máu chạy ngang.

-

Lần 2: lúc 11 ngày, phôi sống giống như lúc 6 ngày tuổi tuy nhiên phôi lớn
hơn nhiều và di chuyển bên trong trứng với động tác mạnh mẻ hơn, loại
tiếp những trứng chết phôi qua các đặc điểm sau:
+ Phôi không chuyển động.
+ Trứng có màu nâu sẫm, do mạch máu bị vỡ, máu đen.
+ Sờ vỏ trứng lạnh.

-

Lần 3: lúc 18 ngày loại bỏ những trứng chết phôi và trứng thối qua các đặc
điểm sau:
+ Khi soi trứng có màu sáng hơn (trứng không phôi, trứng chết phôi
sớm)

+ Các trứng vỏ rạn nứt, vỏ sùi bọt nâu hoặc có màu đen (trứng thối)
- Những điểm cần lưu ý:
+ Lấy khay trứng ra khỏi máy đưa vào phòng kiểm tra (phòng phải tối và kín gió)
+ Đặt khay trứng vào phía bên phải đèn soi, bên trái đặt khay không
+ Loại bỏ trứng chết phôi, trứng dập vào khay không. Soi hết khay trứng,
kiểm tra đếm số trứng chết phôi và xếp lại khay trứng có phôi đưa vào máy ấp.
+ Soi trứng phải nhanh, hạn chế trứng bị mất nhiệt, phòng soi trứng phải ấm.
+ Khi soi trứng lúc 6 ngày, khi soi phải xoay quả trứng mới thấy phôi.
+ Khi soi trứng lúc 11 ngày phải soi đầu nhọn của trứng, cần chú ý xem màng niệu
nang đã khép kín chưa.
+ Khi soi trứng cần tham khảo quá trình phát triển của phôi (phụ lục 2)
c. Chuyển trứng sang máy nở
- Đối với máy ấp đơn kỳ: Sau khi ấp khoảng 21 ngày trứng bắt đầu khẩy mỏ, khi có
khoảng 10% trứng đã khẩy mỏ thì chuyển trứng sang máy nở.
Trang 13


-

Đối với máy ấp đa kỳ: Khi trứng đã ấp được 18 ngày, thì chuyển trứng sang máy
nở.

d. Lấy gà ra khỏi máy
Gà con nở ra để lâu trong máy không cho ăn uống được sẽ khô chân khó nuôi. Do đó
ta phải đưa gà con ra khỏi máy ấp trước 6 giờ.
- Trước khi lấy gà ra khỏi máy cần tắt công tắc cho bộ phận tạo độ ẩm ngừng hoạt
động.
-

Lần lượt rút khay gà ra khỏi máy, đặt lên bàn rồi tiến hành chọn gà.
Nhặt trứng không nở ra khay.

-

Khi đã đưa hết gà ra khỏi máy thì tắt máy để thu gọn vệ sinh, cọ rửa và xông khử
trùng.

1.3.2 Quy trình ấp trứng
Qua tìm hiểu một số hộ gia đình ấp trứng hiện này thì quy trình ấp trứng thường
được chia làm 3 giai đoạn:
1. Giai đoạn trƣớc khi ấp
Chuẩn bị trứng gà đủ chất lượng để ấp, thu nhặt trứng và bảo quản trứng đúng
cách.
Cách bảo quản trứng đúng cách:
-

Xếp trứng vào khay, đầu to hướng lên trên, đầu nhỏ quay xuống, không xếp chồng
lên nhau.
Để trứng nơi tối, thoáng mát, nhiệt độ từ 15-20°C (nhiệt độ cao hơn sẽ làm phôi
trứng phát triển nhanh, nhiệt thấp hơn thường làm chết phôi trứng).
Đảo trứng mỗi ngày 1 lần trong thời gian bảo quản để tránh phôi bị dính vào màng
vỏ trứng.

Thời gian bảo quản không quá 7 ngày vào mùa đông, 5 ngày vào mùa hè.

2. Giai đoạn trong khi ấp
Sau khi máy đã được điều chỉnh nhiệt độ phù hợp, đủ nước tạo ẩm, máy hoạt động
bình thường thì ta xếp trứng vào khay để quá trình ấp được bắt đầu. Trong giai đoạn này
cần thực hiện các việc sau:
- Theo dõi máy hoạt động thường xuyên để đảm bảo quá trình ấp không gặp vấn đề
gì về nhiệt độ và độ ẩm.
- Tiếp nước cho bộ phận tạo ẩm hàng ngày.
Trang 14


-

Đảo trứng hai giờ một lần (tùy từng hộ gia đình mà số giờ đảo trứng khác nhau, có
hộ gia đình đảo trứng bằng tay hoạc tự động).

-

Soi trứng vào ngày 7, ngày 14 và ngày 18 để loại bỏ những quả trứng không có
trống, trứng chết phôi sớm, và biết được chất lượng phát triển của phôi trứng.

 Nhiệt độ ấp trứng phù hợp với một số loại gia cầm:
- Đối với gà ta, gà chọi, gà đông tảo thì nhiệt độ khoảng từ 37,4 oC – 37,8 oC.
-

Đối với gà tre thì nhiệt độ khoảng 37,4 oC – 37,6 oC.

-

Đối với vịt ngan ngỗng thì nhiệt độ từ: ngày 1 – 15: 37,8 oC.
ngày 15 đến ngày nở: 37,3 oC.

3. Giai đoạn nở gà
Để gà nở ra được khỏe mạnh, không bị tật lỗi gì thì cần lưu ý:
- Khi trứng bắt đầu bổ mỏ thì nên cho trứng xuống khay nhựa bên dưới hoặc để
trên tấm vải mềm để gà nở ra đi lại dễ dàng hơn, không bị choãi chân.
- Gà sau khi nở ra chỉ nên để trong máy khoảng 5 - 6 tiếng rồi cho ra lồng nuôi
thắp bóng điện.
- Gà con mới nở không nên cho ăn mà chỉ cần cho uống nước trong ngày đầu
tiên.
1.4 Giới thiệu một số mô hình ấp trứng
1.4.1 Máy ấp trứng GTL – 1000
- Máy ấp trứng GTL -1000: tự động hoàn toàn 100% , công xuất tối đa 1000 trứng,
đảo trứng tự động (chế độ hẹn giờ ), phun ẩm và nhiệt độ tuỳ chình tự động đóng
khi qua con số quy định.
- Điện áp: 220V AC
- Công suất tiêu thụ: 10kw/1 kỳấp
-

Phun ẩm: Tuỳ chỉnh, tự động đóng ngắt khi quá % quy định.
Hệ thống cung cấp nhiệt: Bóng nhiệt halozen chuyên dùng cho ấp trứng.
Đảo Trứng: Tự chọn hẹn giờ từ 30 Phút - 120 Giờ .
Nhiệt độ được điều khiển tự động, ổn định bằng vi xử lý.
Tạo độ ấm tự động.
Đảo trứng tự động (có thể tuỳ chọn thời gian đảo từ 1 giờ – 120 giờ).
Có thể ấp theo chế độ đa kỳ (mỗi tuần vào trứng một lần) hoặc đơn kỳ.
Trang 15

Hình ảnh trên thị trƣờng

Hình 1. 1 Máy ấp trứng GTL - 1000
1.4.2 Máy ấp trứng OXY GTL 240K
- Là loại máy ấp trứng đảo trứng bằng khí - Điện áp: 220V AC.
-

Công suất tiêu thụ: 2KW điện/1 kỳ ấp.
Hệ thống cấp nhiệt: điện trở.

-

Nhiệt độ được điều khiển tự động bằng vi xử lý.
Tự động trộn khí oxy.
Có thể ấp theo chế độ đa kỳ, hoặc đơn kỳ.
Hình ảnh trên thị trƣờng:

Trang 16


Hình 1. 2 Máy ấp trứng OXY GTL 240K
1.4.3 Máy ấp trứng Mini CNE
- Là loại máy loại nhỏ, được làm bằng thùng xốp, tích hợp đảo trứng tự động thích
hợp với những hộ gia đình buôn bán nhỏ lẻ.
-

Hiển thị nhiệt độ trong thùng
Cài đặt nhiệt độ thông qua nút nhấn, thay đổi được thời gian đảo trứng.
Tự động tính toàn và điều chỉnh nhiệt độ khi có sai số so với nhiệt độ thực tế.

-

Có thể điều chỉnh nhiệt độ phù hợp cho mọi loại trứng.( có bảng nhiệt độ từng loại
trứng kèm theo trong HDSD).
Tỉ lệ trứng nở đạt trên 85% với trứng có phôi tốt.
Siêu tiết kiệm điện năng với phương pháp điều áp 3D.
Nhiệt độ ổn định gần như không có sai số.
Bóng đèn bền không bị cháy như bật tắt bằng relay.
Cấu tạo nhỏ gọn, bền chắc với vỏ nhựa công nghiệp.

-

Hình ảnh trên thị trƣờng:

Trang 17


Hình 1. 3 Máy ấp trứng Mini CNE

Trang 18


CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHUNG
2.1 Phân tích đề tài
2.1.1 Chức năng của đề tài
- Đo và hiển thị nhiệt độ, độ ẩm của lò ấp trứng tại một thời điểm bất kỳ trong
khoảng nhiệt độ từ 0 – 100oC, độ ẩm từ 50 – 80%
-

Ổn định khi nhiệt độ, độ ẩm của lò ấp trứng.

Đảo trứng theo chu kỳ.

2.1.2 Các yêu cầu cụ thể cho hệ thống
- Đo và hiển thị nhiệt độ của lò trong khoảng từ 0 – 100oC.
-

Đo và hiển thị độ ẩm của lò trong khoảng 50 – 80 %.
Cài đặt nhiệt độ và độ ẩm theo yêu cầu.
Làm việc với điện áp 220V/ 50Hz.
Dùng IC cảm biến nhiệt độ và độ ẩm SHT10.
Cảm biến gửi về tín hiệu điện áp.
Khi nhiệt độ tăng dần thì bộ phận điều nhiệt sẽ giảm từ từ, tới một giới hạn nào đó
có thể ngừng cấp nhiệt.

-

Khi nhiệt độ giảm dần thì bộ phận điều nhiệt sẽ tăng từ từ, tới một giới hạn nào đó
có thể ngừng cấp nhiệt.
Khi độ ẩm tăng thị bộ phận tạo ẩm sẽ tắt tạo ẩm.
Khi độ ẩm giảm bộ phận tạo ẩm sẽ bật tạo ẩm.

2.1.3 Giải pháp lựa chọn đề tài
1. Các tiêu chuẩn lựa chọn bộ vi điều khiển
Tiêu chuẩn đầu tiên và trước hết trong lựa chọn một bộ vi điều khiển là nó phải đáp
ứng nhu cầu bài toán về mặt công suất tinh toán, giá thành và hiệu quả, chúng ta phải biết
trước hết là các bộ vi điều khiển nào là 8 bit, 16 bit, 32 bit có thể đáp ứng tốt nhất nhu
cầu tính toán của bài toán một cách hiệuquả nhất.
-

Những tiêu chuẩn đƣa ra để cân nhắc:

Tốc độ: Tốc độ lớn nhất mà bộ vi điều khiển hỗ trợ là bao nhiêu?

Trang 19


-

Kiểu đóng vỏ: Đây là điều quan trọng đối với yêu cầu về không gian, kiểu lắp giáp
và tạo mẫu thử cho sản phẩm cuối cùng. Đó là kiểu 40 chân DIP hay QFP hay là

-

kiểu đống vỏ khác.
Công suất tiêu thụ: Điều này đặc biệt khắc khe với những sản phẩm dùng pin, ác

-

quy.
Dung lượng bộ nhớ RAM và ROM trên chip.
Khả năng nâng cấp cho hiệu suất cao hoặc giảm công suất tiêu thụ.

-

Giá thành cho một đơn vị: điều này quan trọng quyết định giá thành cuối cùng của
sản phẩm mà một bộ vi điều khiển đươc sử dụng.

2. Lựa chọn thiết bị
Qua tìm hiểu tham khảo một số tài liệu trên internet nhóm em đã quyết định lùa
chọn bộ vi điều khiển PIC 16F877A, IC cảm biến nhiệt độ và độ ẩm SHT10, bộ đảo
trứng bằng động cơ bước, bộ điều nhiệt bằng bóng đèn, bộ tạo ẩm băng máy phun

sương, bộ hiển thị LCD, có thể bố trí thêm quạt để thông gió bởi nó đáp ứng tốt nhất
yêu cầu của đề tài. Cụ thể là:
-

Các thiết bị này có sẵn trên thị trường, giá thành không quá cao, đảm bảo độ
tin cậy, chính xác, tính liên tục khi làm việc, đáp ứng được công suất tính
toán,...

-

Nguồn các bộ vi xử lý có sẳn nhiều và tin cậy.

-

Các thiết bị dễ dàng sử dụng.

2.2 Vi điều khiển PIC 16F877A
2.2.1 Khái quát về vi điều khiển PIC 16F877A
1. Sơ đồ chân và sơ đồ nguyên lý của PIC 16F877A
Sơ đồ chân:

Trang 20


Hình 2. 1 Sơ đồ chân của PIC 16F877A
Chức năng các chân PIC 16F877A:
PIC 16F877A có tất cả 40 chân,được chia thành 5 PORT, 2 chân cấp nguồn, 2
chân GND, 2 chân thạch anh và 1 chân dùng để RESET vi điều khiển.
Chức năng các chân:
- Chân OSC1/CLK1(13): ngõ vào kết nối với dao động thạch anh hoặc ngõ vào

-

nhận xung clock từ bên ngoài.
Chân OSC2/CLK2(14): ngõ ra dao động thạch anh hoặc ngõ ra cấp xung clock.

-

Chân

-

-

-

có 2 chức năng.

+
: ngõ vào reset tích cực ở mức thấp.
+ VPP: ngõ vào nhận điện áp lập trình khi lập trình cho PIC.
Chân RA0/AN0(2), RA1/AN1(3), RA2/AN2(3): có 2 chức năng
+ RA0,1,2: xuất/ nhập số.
+ AN 0,1,2: ngõ vào tương tự của kênh thứ 0,1,2.
Chân RA2/AN2/VREF-/CVREF+(4): xuất nhập số/ ngõ vào tương tự của kênh
thứ 2/ ngõ vào điện áp chuẩn thấp của bộ AD/ ngõ vào điện áp chẩn cao của bộ
AD.
Chân RA3/AN3/VREF+(5): xuất nhập số/ ngõ vào tương tự kênh 3/ ngõ vào
điện áp chuẩn (cao) của bộ AD.
Trang 21

-

Chân RA4/TOCK1/C1OUT(6): xuất nhập số/ ngõ vào xung clock bên ngoài
cho Timer 0/ ngõ ra bộ so sánh 1.

-

Chân RA5/AN4/ / C2OUT(7): xuất nhập số/ ngõ vào tương tự kênh 4/ ngõ
vào chọn lựa SPI phụ/ ngõ ra bộ so sánh 2.

-

Chân RB0/INT (33): xuất nhập số/ ngõ vào tín hiệu ngắt ngoài.
Chân RB1(34), RB2(35): xuất nhập số.

-

Chân RB3/PGM(36): xuất nhập số/ cho phép lập trình điện áp thấp ICSP.

-

Chân RB4(37), RB5(38): xuất nhập số.
Chân RB6/PGC(39): xuất nhấp số/ mạch gỡ rối và xung clock lập trình ICSP.

-

Chân RB7/PGD(40): xuất nhập số/ mạch gỡ rối và dữ liệu lập trình ICSP.
Chân RC0/T1OCO/T1CKI(15): xuất nhập số/ ngõ vào bộ giao động Timer1/
ngõ vào xung clock bên ngoài Timer 1.

Chân RC1/T1OSI/CCP2(16): xuất nhập số/ ngõ vào bộ dao động Timer 1/ ngõ
vào Capture2, ngõ ra compare2, ngõ ra PWM2.

-

Chân RC2/CCP1(17): xuất nhập số/ ngõ vào Capture1 ,ngõ ra compare1, ngõ
ra PWM1.
Chân RC3/SCK/SCL(18): xuất nhập số/ ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ,

-

ngõ ra chế độ SPI./ ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ, ngõ ra của chế độ
I2C.
Chân RC4/SDI/SDA(23): xuất nhập số/ dữ liệu vào SPI/ xuất nhập dữ liệu I2C.
Chân RC5/SDO(24): xuất nhập số/ dữ liệu ra SPI.

Chân RC6/TX/CK(25): xuất nhập số/ truyền bất đồng bộ USART/ xung đồng
bộ USART.
- Chân RC7/RX/DT(26): xuất nhập số/ nhận bất đồng bộ USART.
- Chân RD0-7/PSP0-7(19-30): xuất nhập số/ dữ liệu port song song.
Sơ đồ nguyên lý:
-

Trang 22


Hình 2. 2 Sơ đồ nguyên lý của PIC 16F877A
Nhận xét:
Từ sơ đồ chân và sơ đồ nguyên lý ở trên, ta rút ra các nhận xét ban đầu như sau :
- PIC 16F877A có tất cả 40 chân

- 40 chân trên được chia thành 5 PORT, 2 chân cấp nguồn, 2 chân GND, 2
chan thạch anh và một chân dùng để RESET vi điều khiển.
- 5 port của PIC 16F877A bao gồm :
+ PORTB : 8 chân
+ PORTD : 8 chân
+ PORTC : 8 chân
+ PORTA : 6 chân
+ PORT E : 3 chân
2. Khái quát về chức năng của các port trong vi điều khiển PIC 16F877A
Cổng xuất nhập (I/O port) chính là phương tiện để vi điều khiển tương tác với thế
giới bên ngoài. Sự tương tác này rất đa dạng và thông qua quá trình tương tác đó, chức
năng của vi điều khiển được thể hiện một cách rõ ràng.
Một cổng xuất nhập của vi điều khiển bao gồm nhiều chân (I/O pin), tùy theo cách
bố trí và chức năng của vi điều khiển mà số lượng cổng xuất nhập và số lượng chân trong
Trang 23


mỗi cổng có thể khác nhau. Bên cạnh đó, do vi điều khiển được tích hợp sẵn bên trong
các đặc tính giao tiếp ngoại vi nên bên cạnh chức năng là cổng xuất nhập thông thường,
một số chân xuất nhập còn có thêm các chức năng khác để thể hiện sự tác động của các
đặc tính ngoại vi nêu trên đối với thế giới bên ngoài. Chức năng của từng chân xuất nhập
trong mỗi cổng hoàn toàn có thể được xác lập và điều khiển được thông qua các thanh
ghi SFR liên quan đến chân xuất nhập đó.
Vi điều khiển PIC16F877 có 5 cổng xuất nhập, bao gồm PORTA, PORTB,
PORTC, PORTD và PORTE
PORTA
PORTA gồm có 6 chân. Các chân của PortA, ta lập trình để có thể thực hiện được
chức năng “hai chiều” : xuất dữ liệu từ vi điều khiển ra ngoại vi và nhập dữ liệu từ ngoại
vi vào vi điều khiển.
Việc xuất nhập dữ liệu ở PIC 16F877A khác với họ 8051. Ở tất cả các PORT của

PIC 16F877A, ở mỗi thời điểm chỉ thực hiện được một chức năng :xuất hoặc nhập. Để
chuyển từ chức năng này nhập qua chức năng xuất hay ngược lại, ta phải xử lý bằng phần
mềm, không như 8051 tự hiểu lúc nào là chức năng nhập, lúc nào là chức năng xuất.
Trong kiến trúc phần cứng của PIC 16F877A, người ta sử dụng thanh ghi TRISA ở địa
chỉ 85H để điều khiển chức năng I/O trên. Muốn xác lập các chân nào của PORTA là
nhập (input) thì ta set bit tương ứng chân đó trong thanh ghi TRISA. Ngược lại, muốn
chân nào là output thì ta clear bit tương ứng chân đó trong thanh ghi TRISA. Điều này
hoàn toàn tương tự đối với các PORT còn lại
Ngoài ra, PORTA còn có các chức năng quan trọng sau :
- Ngõ vào Analog của bộ ADC : thực hiện chức năng chuyển từ Analog sang
Digital.
- Ngõ vào điện thế so sánh.
- Ngõ vào xung Clock của Timer0 trong kiến trúc phần cứng : thực hiện các
nhiệm vụ đếm xung thông qua Timer0...
- Ngõ vào của bộ giao tiếp MSSP (Master Synchronous Serial Port).
Các thanh ghi SFR liên quan đến PORTA bao gồm:
PORTA (địa chỉ 05h)
: chứa giá trị các pin trong PORTA.
TRISA (địa chỉ 85h)
: điều khiển xuất nhập.
CMCON (địa chỉ 9Ch)
: thanh ghi điều khiển bộ so sánh.
CVRCON (địa chỉ 9Dh) : thanh ghi điều khiển bộ so sánh điện áp.
Trang 24


ADCON1 (địa chỉ 9Fh)

: thanh ghi điều khiển bộ ADC.

PORTB
PORTB có 8 chân. Cũng như PORTA, các chân PORTB cũng thực hiện được 2
chức năng : input và output. Hai chức năng trên được điều khiển bới thanh ghi TRISB.
Khi muốn chân nào của PORTB là input thì ta set bit tương ứng trong thanh ghi
TRISB, ngược lại muốn chân nào là output thì ta clear bit tương ứng trong TRISB.
Thanh ghi TRISB còn được tích hợp bộ điện trở kéo lên có thể điều khiển được bằng
chương trình.
Các thanh ghi liên quan đến PORTB bao gồm:
PORTB (địa chỉ 06h, 106h)
TRISB (địa chỉ 86h, 186h)
OPTION_REG (địa chỉ 81h, 181h)

: chứa giá trị các pin trong PORTB
: điều khiển xuất nhập
: điều khiển ngắt ngoại vi và bộ timer0.

PORTC
PORTC có 8 chân và cũng thực hiện được 2 chức năng input và output dưới sự
điều khiển của thanh ghi TRISC tương tự như hai thanh ghi trên.
Ngoài ra PORTC còn có các chức năng quan trọng sau :
- Ngõ vào xung clock cho Timer1 trong kiến trúc phần cứng
- Bộ PWM thực hiện chức năng điều xung lập trình được tần số, duty cycle:
sử dụng trong điều khiển tốc độ và vị trí của động cơ v.v….
- Tích hợp các bộ giao tiếp nối tiếp I2C, SPI, SSP, USART
Các thanh ghi điều khiển liên quan đến PORTC:
PORTC (địa chỉ 07h)
: chứa giá trị các pin trong PORTC
TRISC (địa chỉ 87h)
: điều khiển xuất nhập.
PORTD

PORTD có 8 chân. Thanh ghi TRISD điều khiển 2 chức năng input và output của
PORTD tương tự như trên. PORTD cũng là cổng xuất dữ liệu của chuẩn giao tiếp song
song PSP (Parallel Slave Port).
Các thanh ghi liên quan đến PORTD bao gồm:
Thanh ghi PORTD : chứa các giá trị Pin trong PORTD.
Thanh ghi TRISD : điều khiển xuất nhập.
PORTE

Trang 25