MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hưng n, ngày… Tháng… năm 2015 (Ký tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Hưng n, ngày… Tháng… năm 2015 (Ký tên) LỜI NĨI ĐẦU Thế kỷ 21 mở thời đại mới, thời đại khoa học cơng nghệ đòi hỏi người ln ln khơng ngừng tìm tòi học tập để tiến bộ.Với nhảy vọt khoa học, kỹ thuật điện tử ngành phát triển thời gian ngắn đạt thành tựu to lớn hầu hết lĩnh vực khác đời sống xã hội Thiết bị cơng nghệ ln đổi tiên tiến góp phần nâng cao chất lượng máy móc thiết bị hoạt động có hiệu quả, an tồn ổn định ngày vi điều khiển đương ứng dụng ngày rộng rãi lĩnh vực kỹ thuật đời sống xã hội đặc biệt kỹ thuật tự động hóa điều khiển từ xa Giờ với nhu cầu chun dụng hóa, tối ưu hóa ( thời gian, khơng gian, giá thành ) bảo mật tính chủ động cơng việc Ngày đòi hỏi khắt khe việc đưa cơng nghệ việc chế tạo mạch điện tử để đáp ứng nhu cầu hồn tồn cấp thiết mang tính thực tế cao Kỹ thuật vi điều khiển phát triển ứng dụng vào nhiều lĩnh vực sản xuất cơng nghiệp, tự động hóa, đời sống nhiều lĩnh vực khác So với kỹ thuật số kỹ thuật vi điều khiển nhỏ gọn tích hợp lại có khả lập trình để điều khiển nên tiện dụng động với tính ưu việt vi điều khiển phạm vi đồ án này, chúng em dùng vi điều khiển để đo khống chế nhiệt độ, đồng thời cho hiển thị nhiệt độ lên led đoạn Đồ án mơn học thực kiến thức học, số sách tham khảo số nguồn tài liệu khác Tuy nhiên thời gian trình độ có hạn lên q trình làm chúng em nhiều thiếu sót Vì mong đóng góp giúp đỡ q thầy Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm sinh viên thực hiện: CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.Đặt vấn đề Ngày tác động khoa học kỹ thuật tác đến lĩnh vực tạo bước nhảy vọt, vượt bậc nhiều lĩnh vực đời sống xã hội Ngay trồng trọt, chăn ni áp dụng khoa học cơng nghệ để suất cao Là sinh viên ngày điện tử, chúng em muốn tạo hệ thống tự động áp dụng cho chăn ni Chúng em đặt tốn với lò ấp trứng gia cầm Người ta thường cho trứng ấp nhiệt độ cố định cho phép, nhiên nhiệt độ lò ln thay đổi theo nhiệt độ mơi trường Vì chúng em muốn nghiên cứu thiết kế hệ thống ” Khơng chế nhiệt đồ lò ấp trứng có hiển thị nhiệt độ” 2.Giới thiệt số lò ấp trứng thị trường 2.1 Ngun lý hoạt động số lò ấp trứng thị trường Các máy ấp trứng hoạt động tự động 100% điều khiển module điều khiển Module nhận thơng tin từ module cảm biến nhiệt sau phát tín hiệu điều khiển module cấp nhiệt, ngồi máy ấp trứng đặt thêm module đặt nhiệt độ ấp trứng, thời gian ấp trứng Ví dụ: *Một số máy ấp trứng thị trường a) Máy ấp trứng GTL_1000 -Máy ấp trứng GTL_1000: tự động 100%, cơng suất tối đa 1000 trứng, đảo trứng tự động ( chế độ hẹn giờ), phun ẩm tự đồng điều chỉnh nhiệt độ q số quy định -Điện áp là: 220VAC -Cơng suất tiêu thụ: 10kw/ kỳ ấp trứng -Phun ẩm: tùy chỉnh, tự động ngắt vượt q % quy định -Hệ thống cung cấp nhiệt: bóng nhiệt Halozen chun dùng cho ấp trứng -Đảo trứng: tự động hẹn từ 30p đến 120p -Nhiệt độ điều khiển tự động vi xử lý -Tạo độ ẩm tự động Hình Máy ấp trứng GTL_1000 b) Máy ấp trứng OXY GTL 240K -Là máy ấp trứng đảo trứng khí -Điện áp : 220VAC -Cơng suất tiêu thụ : 2kw/ kỳ ấp trứng -Hệ thống cấp nhiệt : điện trở -Nhiệt độ điều khiển tự động vi xử lý -Tự động trộn khí oxy -Có thể ấp theo chế độ đơn kỳ đa kỳ Hình Máy ấp trứng oxy GTL 240K Phân tích tốn giải pháp 3.1 Chức đề tài - Đo hiển thị nhiệt độ mơi trường thời điểm khoảng nhiệt độ từ 00 đến 1000 - Ổn định nhiệt độ mơi trường nằm khoảng nhiệt độ mà ta chọn 3.2 Giải lựa chọn đề tài a) Tiêu chuẩn lựa chọn vi điều khiển Tiêu chuẩn trước hết lựa chọn vi điều khiển phải đáp ứng nhu cầu tốn mặt cơng suất tính tốn giá thành hiệu Trong phân tích nhu cầu dự án, vi điều khiển phải biết trước hết, vi điều khiển bit, bit, 32 bit đáp ứng tốt nhu cầu tính tốn tốn cách hiệu Những tiêu chuẩn đưa để cân nhắc là: + Tốc độ: Lớn mà vi điều khiển hỗ trợ + Kiểu đóng vỏ: Là kiểu 40 chân DIP hay QFP kiểu đóng vỏ khác Đây điều quan trọng u cầu lắp giáp khơng gian để tạo mẫu thử sản phẩm cuối + Cơng suất tiêu thụ: Đặc biệt khác với sản phầm dùng pin, acquy + Dung lượng nhớ rom, ram chip + Gía thành cho đơn vị: Điều định tới giá thành sản phẩm cuối tung thị trường tiêu thụ b)Lựa chọn thiết bị linh kiện Qua q trình tìm hiểu tham khảo tài liệu sách mạng internet chúng em định chọn vi xử lý PIC16F877A Cảm biến nhiệt độ LM35 đáp ứng tốt nhu cầu đề tài + Các thiết bị có sẵn thị trường, giá thành rẻ, đảm bảo chất lượng, độ tin cậy, độ xác, tính liên tục làm việc, cơng suất tính tốn + Có sẵn cơng cụ biên dịch phần mềm CCS +Nguồn vi xử lý có sẵn nhiều tin cậy CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ KHỐ TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN LINH KIỆN 2.1 Sơ đồ khối a) Sơ đồ khối b)Sơ đồ CALL GRAPH c)Lưu đồ thuật tốn Đợi trình lấy mẫu hoàn tất Bắt đầu trình chuyển đổi (set bit ) Đợi trình chuyển đổi hoàn tất cách: Kiểm tra bit Nếu =0, trình chuyển đổi hoàn tất Kiểm tra cờ ngắt Đọc kết chuyển đổi xóa cờ ngắt, set bit (nếu cần tiếp tục chuyển đổi) Tiếp tục thực bước cho trình chuyển đổi Hình 2.8 Sơ đồ khối chuyển đổi ADC Cần ý có hai cách lưu kết chuyển đổi AD, việc lựa chọn cách lưu điều khiển bit ADFM minh họa cụ thể hình sau: Hình 2.9 Các cách lưu kết chuyển đổi AD Các ghi liên quan đến chuyển đổi ADC bao gồm: INTCON (đòa 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): cho phép ngắt (các bit GIE, PEIE) PIR1 (đòa 0Ch): chứa cờ ngắt AD (bit ADIF) PIE1 (đòa 8Ch): chứa bit điều khiển AD (ADIE) ADRESH (đòa 1Eh) ADRESL (đòa 9Eh): ghi chứa kết chuyển đổi AD ADCON0 (đòa 1Fh) ADCON1 (đòa 9Fh): xác lập thông số cho chuyển đổi AD PORTA (đòa 05h) TRISA (đòa 85h): liên quan đến ngõ vào analog PORTA PORTE (đòa 09h) TRISE (đòa 89h): liên quan đến ngõ vào analog PORTE Chi tiết ghi trình bày cụ thể phụ lục 10.COMPARATOR Bộ so sánh bao gồm hai so so sánh tín hiệu analog đặt PORTA Ngõ vào so sánh chân RA3:RA0, ngõ hai chân RA4 RA5 Thanh ghi điều khiển so sánh CMCON Các bit CM2:CM0 ghi CMCON đóng vai trò chọn lựa chế độ hoạt động cho Comparator (hình 2.10) Cơ chế hoạt động Comparator sau: Tín hiệu analog chân V IN + só sánh với điện áp chuẩn chân V hiệu ngõ so sánh thay đổi tương ứng hình vẽ Khi điện áp chân V điện áp chân VIN+ ngõ mức ngược lại tín IN+ lớn IN- Dựa vào hình vẽ ta thấy đáp ứng ngõ tức thời so với thay đổi ngõ vào mà cần có khoảng thời gian đònh để ngõ thay đổi trạng thái (tối đa 10 us) Cần ý đến khoảng thời gian đáp ứng sử dụng so sánh Cực tính so sánh thay đổi dựa vào giá trò đặt vào bit C2INV C1INV (CMCON) Hình 2.10 Nguyên lí hoạt động so sánh đơn giản Hình 2.11 Các chế độ hoạt động comparator Các bit C2OUT C1OUT (CMCON) đóng vai trò ghi nhận thay đổi tín hiệu analog so với điện áp đặt trước Các bit cần xử lí thích hợp chương trình để ghi nhận thay đổi tín hiệu ngõ vào Cờ ngắt so sánh bit CMIF (thanh ghi PIR1) Cờ ngắt phải reset Bit điều khiển so sánh bit CMIE (Tranh ghi PIE) Các ghi liên quan đến so sánh bao gồm: CMCON (đòa 9Ch) CVRCON (đòa 9Dh): xác lập thông số cho so sánh Thanh ghi INTCON (đòa 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): chứa bit cho phép ngắt (GIE PEIE) Thanh ghi PIR2 (đòa 0Dh): chứa cờ ngắt so sánh (CMIF) Thanh ghi PIE2 (đòa 8Dh): chứa bit cho phép so sánh (CNIE) Thanh ghi PORTA (đòa 05h) TRISA (đòa 85h): ghi điều khiển PORTA B) LM35 Hình ảnh thực tế sơ đồ chân Ngun lý hoạt động: IC nhiệt độ mạch tích hợp nhận tín hiệu nhiệt độ chuyển thành tín hiệu điện dạng tín hiệu dòng điện hay điện áp Dựa vào đặc tính dẫn nhạy bán dẫn vs nhiệt độ Tạo điện áp hay dòng điện tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối đo tín hiệu điện ta biết nhiệt độ giá trị ta cần đo Sự tác động nhiệt độ tao điện tích tự do, lỗ trống chất bán dẫn phá vỡ phần tử bứt electron thành phần tử tự di chuyển qua vùng cấu trúc mạng tinh thể tạo xuất lỗ trống Làm cho tỉ lệ điện tử tự lỗ trống tăng lên theo quy luật hàm mũ với nhiệt độ + LM35 - Ngõ điện áp: - Độ nhạy : 10mv/10C - Sai số cực đại 1.50C nhiệt độ đạt tới 1000C - Phạm vi sử dụng : 00C đến 1000C 2.Thiết bị cấp nhiệt - Để cấp nhiệt cho lò ta dùng dây mai-xo hay bóng Halozen - Đảm bảo cấp nhiệt lớn theo u cầu lò - Có khả thay đổi nhiệt độ dễ dàng - Hình ảnh thực tế: Khối nguồn ni Máy biến áp 220 VAC – 6.5VDC IC ổn áp 7805 - Sơ đồ chân hình ảnh thực tế Có nhiệm vụ ổn định điện áp chuẩn đầu 5vdc để ni mạch điều khiển C) Sơ đồ ngun lý tồn mạch Ngun lý hoạt động: Sơ đồ ngun lý tổng qt gồm khối em trình bày khối hiển thị vi điều khiển Khi nhận tín hiệu từ cảm biến nhiệt LM35 tín hiệu đưa vào chân RA0 PIC khối vi điều khiển thực chức điều khiển Cụ thể đọc tín hiệu từ chân RA0 vi điều khiển so sánh với điều kiện mà ta cài đặt sẵn, nhiệt độ lớn nhiệt độ cài đặt vi điều khiển ngắt rơle nhằm làm gảm nhiệt độ, nhiệt độ nhỏ vi điều khiển đóng rơle làm nhiệt đọ tăng lên nhằm đảm bảo nhiệt độ lò ấp trứng ln đảm bảo ổn định, làm tỉ lệ trứng nở đồng Mạch board: D) Chương trình điều khiển cho PIC16F877A #include #include #DEVICE *=16 ADC=10 #FUSES NOWDT, HS, NOPUT, NOPROTECT, NODEBUG, NOBROWNOUT,NOLVP, NOCPD, NOWRT #use delay(clock=20000000) #BIT SET = PORTC.1 #BIT UP = PORTC.2 #BIT DOW = PORTC.3 #BIT LED = PORTE.0 #BIT ROLE = PORTC.7 UNSIGNED INT MA_LED[20]={0x03,0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x49,0x41,0x1f,0x00,0x08}; INT CHUC,DV,DU,ENTER=0,NHIET_DO,SO; INT VALUE; //================================================================ VOID HIEN_THI() { SET_ADC_CHANNEL(0); DELAY_US(20); VALUE = READ_ADC(); DELAY_MS(1); VALUE = (VALUE/2.048); } void HIEN_THI_LED() { CHUC=SO/10;DU=SO%10; DV=DU; PORTD = 0X80; PORTB = MA_LED[CHUC]; DELAY_MS(10); PORTD = 0X40; PORTB = MA_LED[DV]; DELAY_MS(10); } void phim_bam() { IF(SET==0) { DELAY_US(300); WHILE(SET==0){ HIEN_THI();} ENTER+=1; } F(ENTER==2){ENTER=0;LED=1;} IF(ENTER==1) { SO =NHIET_DO; LED=0; IF(UP==0) { DELAY_US(300); WHILE(UP==0){ HIEN_THI();} NHIET_DO+=1; } IF(DOW==0) { DELAY_US(300); WHILE(DOW==0){ HIEN_THI();} NHIET_DO-=1; } } IF(ENTER==0){SO=VALUE;} } VOID SO_SANH() { IF(VALUENHIET_DO){ROLE=0;} } void main() { SET_TRIS_A(0XFF); SET_TRIS_B(0X00); SET_TRIS_C(0X0F); SET_TRIS_D(0X00); SET_TRIS_E(0X00); NHIET_DO=30; PORTE=0X07; NHIET_DO=30; INT I=0; setup_adc_ports(AN0); setup_adc(ADC_CLOCK_INTERNAL); //=========Khoi tao Time0======================= while (1) { HIEN_THI(); FOR(I=0;I