Thiết kế mạch điều khiển và khống chế nhiệt độ

Thông tin tài liệu

1 MC LC Lu 4  5  LÝ THUYT 5 1.1. Lý thuyt cm bin 5 1.1.1. Cm bin 5 1.1.2. Phân loi cm bin 6 1.1.3. ng dng 8 u khin PIC 16F877A 9  u khin PIC 16F877A 9 1.2.2. Mt vài thông s v u khin PIC 16F877A 9  khu khin PIC 16F877A 11 1.2.4. T chc b nh 11 1.1.5. Các cng xut nhp ca PIC 16F877A 12 1.2.6. Ngt (Interrupts) 14 1.1.7. TIMER 15 1.2.8. ADC 20  23 THIT K H THNG 23 2.1. Tng quan v mu khin và khng ch nhi 23 2.1.1. Gii thiu chung 23 2.1.2. Mu 23 2.1.3. Kho sát h thng 23 2.2. Thit k phn cng 25  khi tng quát 25  nguyên lý h thng. 26  chi tit các khi 27 2.2.4. Linh kin s dng 29 2.3. Thit k phn mm 31 2.3.1.  thuu khin chung 31  thut toán hin th 33  34 2 KT QU C 34 3.1. Sn phm 34 ng phát trin 35 TÀI LIU THAM KHO 36 PH LC 37 DANH SÁCH HÌNH NH  h thu khin 5  nhà thông minh. 6 Bng 1.1. Phân long kích thích 7 Bng 1.2. Phân lo 8  chân PIC 16F877A 9  khu khin PIC16F877A 11  khi ca Timer0. 16  khi ca Timer1. 17  khi Timer2. 19  khi b chuyi ADC. 21 t qu chuyi AD. 22  . 24  khi h thng. 25  nguyên lý h thng 26 Hình 1.13. Khi cm bin 27 Hình 1.14. Khi thit nhi. 27 Hình 1.15. Khi hin th. 28 Hình 1.17. Hình nh LM35. 29 Hình 1.18. Hình nh PIC16F877a. 30 Hình 1.19. Hình nh Transistor. 30 Hình 1.20. Hình n tr. 30 3 Hình 1.21. Hình nh Thch anh. 31 Hình 1.22. Hình nh Transistor. 31  thut toán. 32  thut toán hin th 33 Hình 1.25. Sn phm c 34 Hình 1.26. Hình mch in lp BOTTOM 34  linh kin lp TOP 35 4 Lời nói đầu Ngày nay khoa ht phát trin rt mnh m c ng dng trong tt c c ca cuc sng. Vi s phát tria nn công nghin t vi vii các vi mch c va (MSI), c ln (LSI), và cc ln (VLSI) có kh i giá thành h và kh ng dng ngày càng rng rãi. Vic ng dng khoa hc k thu ng, tit kim chi phí, ng các yêu cu ngày càng cao ci là rt cn thit. Hin nay có rt nhiu ng dc ng dng mang tính thc ti thông minh, nh nhi trang tr tài thc t ch t k mu khin và khng ch nhi M gng rt nhiu trong thi gian thc hi tài  tránh khi nhng sai sót do kin thm còn hn ch. Rc s góp ý t các thy cô và các b  t kt qu t Xin chân thành cy giáo Nguyng dn em hoàn th tài này ! 5 Chƣơng 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1. Lý thuyết cảm biến 1.1.1. Cảm biến Cm bin là thit b t thit b n t cm nhn nhng ng và bii thành các tín hin. Các tín hin này i tùy thuc vào s i cng. Da vào s  bit lúc nào cn hiu chu khin và x m bic coi là mt trong ba thành phn ca mt h thu khin. Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống điều khiển  trên mô t mt h thu khin trong thc t, gm 3 khn : Khi cm bin, khu khin và khi thiu ra. Nguyên lý chung c c him nhc s i cng bên ngoài, khi cm bin s truyn tín hiu ti khu khin (có th thông qua b bii, khui) ti khu khin. Khu khic lp trình sn, luôn luôn ch tín hiu t cm bin và x lý các thit b trong khi thit b u ra. y có th thy rng trong sn xut, cm bit sc quan trng, u tiên nhn bit thông tin v  t i s dng hay thit b u khi  x u khin theo ý mun. Xét ví d n v cm bic ht phc s tin nghi và thoi tính t ng hóa và thi hành  mc  cao, tit king và nhiên ling dn nghiên cu t T chn t công nghip ca Nh m bin là loi c bit là các ng dng trong nhà chim khong 20% s sn phm cm bin. Nhà hii yêu cu rt nhiu cm bi ng các yêu cu : u khin : Yêu cu cm bin nhi m, t gió, nm th chc, rác, trng, áp lc, quan sát, khí, rò khí, chng cháy, chng n  KHỐI ĐIỀU KHIỂN CẢM BIẾN THIẾT BỊ ĐẦU RA 6 An ninh : Cm bin nhit, bc x hng ngoi, khói, khí d cháy nn, qua nhit, rung, cm bin siêu âm ca s ra vào, nhn din và ghi nhn ging nói, du tay, khuôn mu khing yêu cu cm bi tc) , nhi, mc, ánh sáng mt tr sáng phòng. Hình 1.2. Sơ đồ nhà thông minh. S phát trin ca các h thng cm bic nhiu thành tu trong 2 thp k n ca cm bii Lion theo tín hiu ch o và tín hiu th yu thì vn còn nguyên giá tr nguyên lý v 6 loi cm bin, t, bc x, hóa cht. 1.1.2. Phân loại cảm biến Các b cm bic phân loi theo n sau:  Theo nguyên lý chuyi ging và kích thích. Hing Chuyng và kích thích Hing vt lý  Nhin  n  Quang t  n t  i  T n  Nhit t Hóa hc  Bii hóa hc  Bii n hóa  Phân tích ph 7 Bảng 1.1. Phân loại theo đáp ứng kích thích  Phân loa b cm bin Sinh hc  Bii sinh hóa  Bii vt lý  Hiu  sng Âm thanh  Biên pha, phân cc  Ph  T truyn sóng n  n  n thn áp   ng(biên, pha, phân cc, ph) T  T ng  T thông,  t ng   t thm Quang  Biên pha, phân cc, ph  T truyn  H s, phát x,khúc x  H s hp th   V trí  Lc, áp sut  Gia tc, vn tc  ng su cng  Khng, t trng Nhit  Nhi  ng  Nhit dung, t nhit Bc x  Kiu(hng ngoi, t ngo  ng   8   nhy   chính xác   phân gii   tuyn tính  Công sut tiêu th  Di tn   tr   chn lc  Kh i  T ng   nh  Tui th  u king  c, trng Bảng 1.2. Phân loại theo tính năng  Phân loi theo phm vi s dng Cm bic s dng trong nhi Công nghip, nghiên cu khoa h  ng, thông tin vin thông, nông nghip, dân dng,  và quân s  Phân loi theo thông s ca mô hình mch thay th + Cm bin tích cu ra là ngun dòng hoc ngun áp. + Cm bin th ng hoc ch t bi các thông s tuyn tính hoc phi tuyn. Thông s k thun ca b cm bin :  Dng nh phân gii và kh    nhy và tính tuyn tính ca thit b  Sai s  chính xác  ng  Mt s thông s t tiêu th, tr c, trng thit b và các thông s  1.1.3. Ứng dụng   -  n, tn s    9 Trong quân s : Các cm bin s du khin máy bay do thám, không i lái. Áp dng trong các công ngh tàu ng, tàu ngm, tên l Trong công nghip : Các cm bim sn phm, h thng kim soát nhi trong các lò luyn thép, các h thng kim soát thông s trong nhà máy hóa ch Trong dân dng : Cm bin trong h th, áp su m, ánh sáng, cm bin khói, cm bi 1.2. Vi điều khiển PIC 16F877A 1.2.1. Sơ đồ chân vi điều khiển PIC 16F877A Hình 1.3. Sơ đồ chân PIC 16F877A 1.2.2. Thông số kỹ thuật vi điều khiển PIC 16F877A u khin thuc h PIC16Fxxx vi tp lnh gm 35 l dài 14 bit. Mi lc thc thi trong mt chu kì xung clock. T hong t phép là 20 MHz vi mt chu kì lnh là 200ns. B nh  nh d liu 368x8 byte RAM và b nh d liu EEPROM vng 256x8 byte. S PORT I/O là 5 vi 33 pin I/O. 10 c tính ngoi vi bao gm các khi ch  Timer0: b m 8 bit vi b chia tn s 8 bit.  Timer1: b m 16 bit vi b chia tn s, có th thc hin chm da vào xung clock ngou khin hong  ch  sleep.  Timer2: b m 8 bit vi b chia tn s, b postcaler. Hai b u ch  rng xung.  Các chun giao tip ni tip SSP (Synchronous Serial Port), SPI và I2C. Chun giao tip ni tip USART va ch.  Cng giao tip song song PSP (Parallel Slave Port) vu khin RD, WR, CS bên ngoài.  c tính Analog: 8 kênh chuyi ADC 10 bit. Hai b so sánh.  B nh flash vi kh c 100.000 ln. B nh EEPROM vi kh  c 1.000.000 ln. D liu b nh EEPROM có th    ni s u khin ca phn mm. Nch n ICSP (In Circuit Serial Programming) thông qua 2 chân. Watchdog Timer vi b dao ng trong. Cho m  Sleep. Có th hong vi nhiu dng Oscillator khác nhau. [...]... mạch điều khiển và khống chế nhiệt độ nhƣ : Bộ ổn định nhiệt lò ấp trứng, Khống chế nhiệt lò luyện thép, kiểm soát nhiệt độ trong hệ thống nhà thông minh…Do tính ứng dụng của mạch này trong thực tế là rất lớn nên trong đề tài thực tập này em đã chọn “ Mạch điều khiển và khống chế nhiệt độ “ để tìm hiểu và nghiên cứu 2.1.2 Mục đích yêu cầu Đầu vào là nhiệt độ môi trƣờng thông qua bộ cảm biến và bộ... thanh và thực hiện điều khiển thiết bị ngoại vi Do đó yêu cầu nhƣ sau :     Hiển thị chính xác nhiệt độ môi trƣờng qua led 7 thanh Kiểm soát và điều khiển trong dải nhiệt độ xác định Mạch làm việc ổn định, tốc độ đáp ứng nhanh Chi phí thấp , khả năng áp dụng vào thực tế lớn 2.1.3 Khảo sát hệ thống a Tính cấp thiết của đề tài Đề tài « Thiết kế mạch điều khiển và khống chế nhiệt độ « thực hiện điều khiển. .. về mạch điều khiển và khống chế nhiệt độ 2.1.1 Giới thiệu chung Mạch điều khiển và khống chế nhiệt độ là mạch điện tử thực hiện chức năng hiển thị và khống chế nhiệt độ trong một khoảng nào đó phù hợp với yêu cầu cũng nhƣ tính năng của các hệ thống Chúng ta có thể thực hiện chức năng điều khiển các thiết bị ngoại vi theo yêu cầu thực tế Trên thị trƣờng hiện nay cũng có nhiều sản phẩm ứng dụng từ mạch. .. biến và khối thiết đặt nhiệt độ Sau đó là xử lý tín hiệu và thực hiện hiển thị ra khối hiển thị , kiểm soát để điều khiển khối thiết bị đầu ra Các công việc đó đƣợc xử lý bằng lập trình  Khối hiển thị : Thực hiện chức năng hiển thị nhiệt độ và giao diện khi thiết đặt nhiệt độ  Khối điều khiển thiết bị đầu ra: Thực chất là các thiết bị ngoại vi với chức năng thực thi ổn định nhiệt độ, đƣợc điều khiển. .. khóa đóng mở để điều khiển Anot các led và cung cấp dòng nuôi đủ để led sáng Các điện trở ở chân dữ liệu có tác dụng đệm dữ liệu d Khối điều khiển trung tâm Hình 1.16 Khối điều khiển trung tâm 28 Thực chất đây là vi điều khiển PIC 16f877A đƣợc nối với thạch anh tạo dao động và có thêm công tắc Reset Chƣơng trình đƣợc lập trình và nạp vào để điều khiển hoạt động của mạch d Khối điều khiển thiết bị đầu... max đọc từ ROM hay không Nếu nhiệt đúng ( nhiệt độ nằm trong dải min, max) thực hiện hiển thị, bật thiết bị và băm xung điều chỉnh đầu ra là quạt và đèn Nếu nhiệt độ nằm ngoài khoảng trên thực hiện hiển thị và điều khiển thiết bị, tắt quạt nếu nhiệt độ nhỏ hơn min và điều khiển quạt, tắt thiết bị nếu nhiệt độ lớn hơn max Sau đó quay lại chƣơng trình tiếp tục kiểm soát 2.3.2 Lƣu đồ thuật toán hiển thị... khối điều khiển trung tâm 25 2.2.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống Hình 1.12 Sơ đồ nguyên lý hệ thống Nguyên lý hoạt động : Bộ xử lý trung tâm là vi điều khiển PIC 16F877A sử dụng thạch anh 20MHz tạo dao động Tín hiệu đầu vào lấy từ cảm biến nhiệt độ LM35 đƣa tới chân RA0 của vi điều khiển và các nút nhấn Button nối vào 3 chân của cổng RC Tín hiệu ra đƣa qua các transistor tới led 7 đoạn hoặc điều khiển thiết. .. ghi điều khiển khối ADC 1.1.6 Ngắt (Interrupts) PIC16F877A có đến 15 nguồn tạo ra hoạt động ngắt đƣợc điều khiển bởi thanh ghi INTCON (bit GIE) Bên cạnh đó mỗi ngắt còn có một bit điều khiển và cờ ngắt riêng Các cờ ngắt vẫn đƣợc set bình thƣờng khi thỏa mãn điều kiện ngắt xảy ra bất chấp trạng thái của bit GIE, tuy nhiên hoạt động ngắt vẫn phụ thuộc vào bit GIE và các bit điều khiển khác Bit điều khiển. .. 1 quạt chip để điều chỉnh tốc độ, 1 thiết bị 2.2.4 Linh kiện sử dụng a LM 35 Hình 1.17 Hình ảnh LM35 Cấu tạo Lm35 là mạch mạch tích hợp cảm biến chính xác nhiệt độ, có điện áp ra tỉ lệ thuận tuyến tính với nhiệt độ (ºC)  LM35 không cần hiệu chuẩn hay chỉnh sửa để đƣa về nhiệt độ chính xác nhƣ ±1/4ºC ở nhiệt độ phòng và ±3/4ºC trong khoảng -55 đến 150ºC Sai số thấp vì đƣợc vi mạch điều chỉnh  Trở... RC0/T1OSO/T1CKI Timer1 có hai chế độ đếm là đồng bộ (Synchronous) và bất đồng bộ (Asynchronous) Chế độ đếm đƣợc quyết định bởi bit điều khiển (T1CON) Khi T1SYCN =1 xung đếm lấy từ bên ngoài sẽ không đƣợc đồng bộ hóa với xung clock bên trong, Timer1 sẽ tiếp tục quá trình đếm khi vi điều khiển đang ở chế độ sleep và ngắt do Timer1 tạo ra khi bị tràn có khả năng “đánh thức” vi điều khiển Ở chế độ đếm bất đồng bộ,Timer1 . 1.2. Vi điều khiển PIC 16F877A 1.2.1. Sơ đồ chân vi điều khiển PIC 16F877A Hình 1.3. Sơ đồ chân PIC 16F877A 1.2.2. Thông số kỹ thuật vi điều khiển PIC. và ho giá tr ct vào b nh Stack ln th 9 s  ct vào Stack lu tiên và giá tr ct vào

Ngày đăng: 02/03/2014, 14:05

Xem thêm: Thiết kế mạch điều khiển và khống chế nhiệt độ, Thiết kế mạch điều khiển và khống chế nhiệt độ