MỤC LỤC
Lời nói đầu Trang:2
• Đặt vấn đề
3
• Giới hạn đề tài
4
• Mục đích nghiên cứu
4
Chương 1: Giới thiệu về đo nhiệt độ, độ ẩm trong nhà kính 5
1.1. Hệ thống đo lường 5
1.2. Các phương pháp đo nhiệt độ 7
1.3. Các phương pháp đo độ ẩm 11
1.4. Đo tần số 13
Chương 2: Giới thiệu vi điều khiển cùng các linh kiện thực hiện đo
lường
16
2.1. Đo nhiệt độ 16
2.2. Đo độ ẩm 20
2.3. Sơ đồ nguyên lý mạch đo nhiệt độ, độ ẩm 25
2.4. Giải thuật chương trình 27
Chương 3: Điều khiển nhiệt độ, độ ẩm 30
3.1. Vấn đề điều khiển nhiệt độ, độ ẩm 30
3.2. Vi điều khiển, IC và các thiết bị chấp hành điều khiển
nhiệt độ, độ ẩm
31
3.3. Xây dựng card điều khiển nhiệt độ độ ẩm 31
3.3.1. Nhiệm vụ thiết kế 31
3.3.2. Sơ đồ nguyên lý 31
3.3.3. Giải thuật chương trình 32
Chương 4: Xây dựng Card truyền thông 33
4.1. Nhiệm vụ thiết kế 33

Trang: 2
Hiện nay với thực trạng chung của nghành kinh tế là đẩy nhanh sự
phát triển của khoa học kỹ thuật, ứng dụng những sản phẩm khoa học vào
trong các nghành khác đặc biệt là trong nghành công nghiệp và nông nghiệp.
Vấn đề nông nghiệp công nghệ cao càng ngày càng được quan tâm
nhiều hơn, và thực tế ở các nước phát triền thì đây là những mô hình chủ
yếu, một số nước có nền nông nghiệp công nghệ cao phát triển như Anh,
Mỹ, Trung quốc, Nhật bản,…
Việc phát triển nông nghiệp công nghệ cao đem lại nhiều hiệu quả cho
nền kinh tế: Tăng hiệu quả sản suất, giảm nhiều chi phí đầu tư, tăng năng
suất cây trồng, có thể tạo sản phẩm nông nghiệp theo yêu cầu thị trường mà
không quan tâm đến mùa vụ,… Ngoài ra việc phát triển nghành nông nghiệp
ứng dụng công nghệ cao cũng là sân cho sự sáng tạo, ứng dụng những tiến
bộ khoa học kỹ thuật vào sản suất, đem lại nhiều hiệu quả kinh tế.
Việc phát triển nông nghiệp công nghệ cao là sản phẩm của việc ứng
dụng những ngành công nghệ như: Công nghệ thông tin, công nghệ vật liệu
mới, công nghệ sinh học, công nghệ quản lý,… vào trong nghành nông
nghiệp.
Ở nước ta chính phủ cũng đã có những biện pháp đầu tư, khuyến
khích nghiên cứu, phát triển, xây dựng những mô hình nông nghiệp công
nghệ cao. Tuy nhiên do điều kiện kinh tế, trình độ khoa học kỹ thuật nên tiến
trình ứng dụng những tiến bộ khoa học kỹ thuật mới này còn hạn chế, chỉ
thực hiện ở một số nơi.
Do vậy,chỉ một số nơi có khả năng kinh tế, điều kiện thu hút đầu tư
như Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh, Lâm Đồng,… đã triển khai và khá thành
công trong nhiều ứng dụng xây dựng mô hình nông nghiệp công nghệ cao.
Vì vậy việc xây dựng những ứng dụng công nghệ để phát triển nền
nông nghiệp là hết sức bức thiết, và phù hợp với xu thế chung của nền nông
nghiệp thế giới.
Trang: 3

sau:
- Đại lượng cần đo
- Điều kiện đo
- Phương pháp đo
- Đơn vị đo
- Thiết bị đo
- Người quan sát thu nhận các kết quả đo
- Kết quả đo
Để thực hiện 1 phép đo nào đó ta có thể thực hiện theo nhiều cách
khác nhau trên cơ sở hệ thống đo lường khác nhau.
1 hệ thống đo lường tổng quát có dạng như hình 1.1[1]
Hình 1.1: Hệ thống đo lường tổn quát.
Trong đó:
Khối chuyển đổi sơ cấp: Thực hiện chức năng biến đổi đại lượng đo
thành tín hiệu điện, nó là khâu quan trọng nhất của một thiết bị đo, quyết
Trang: 5
định tính chính xác của phép đo. Có nhiều loại chuyển đổi sơ cấp khác nhau
tùy thuộc vào đại lượng cần đo và yêu cầu đầu ra.
Khối mạch đo: Thực hiện chức năng thu thập gia công thông tin đo
sau chuyển đổi sơ cấp, thực hiện các thao tác tính toán. Tùy thuộc vào yêu
cầu tính toán, kiểu đo,yêu cầu đầu ra,… mà mạch đo có câu trúc cũng như
khả năng xử lý là khác nhau. Mạch đo thường xử dụng vi điều khiển hoặc vi
xử lý để nâng cao khả năng tính toán xử lý số liệu.
Khối chỉ thị: Là khâu cuối cùng của dụng cụ đo, thể hiện kết quả của
phép đo dưới dạng con số, có kèm đơn vị của đại lượng cần đo.
b. Hệ thống đo lường số.
Hiện nay khi nói đến đo lường người ta thường nghĩ đến vấn đề điều
khiển, và ngược lại muốn điều khiển được phải thực hiện việc đo lường.
Hình 1.2: Hệ thống đo lường số.
Các khối trong hệ thống:

Hỏa quang kế, bức xạ, quang phổ,…
Một số phương pháp đo nhiệt độ:
a. Đo nhiệt độ bằng nhiệt điện trở.
Trang: 7
Nhiệt kế nhiệt điện trở có thể được cấu tạo từ dây platin, đồng, niken,
bán dẫn,…quấn trên 1 lõi cách điện đặt trong vỏ kim loại có đầu được nối ra
ngoài.
Yêu cầu của các vật liệu dùng để chế tạo nhiệt điện trở:
+ Hệ số nhiệt lớn.
+ Điện trở suất lớn.
+ Tính ổn định hóa lý cao.
+ Tính thuần khiết về mặt cấu tạo hóa học cao.
Mạch đo thường dùng khi sử dụng nhiệt điện trở[2]: hình 1.3:
Hình 1.3: Cầu Wheatston
Rt: nhiệt điện trở.
Rn: điện trở mẫu.
R
E
: điện trở chỉnh dòng qua
nhiệt điện trở.
E: nguồn 1 chiều.
R1, R2: điện trở cầu đo.
G: điện kế.
Khi cầu cân bằng: dòng qua điện kế G bằng không.
V
R1
= V
R2
, V
Rt

c. Đo nhiệt độ bằng IC chuyên dụng.
Trang: 9
Ngày nay dưới sự phát triển của khoa học kỹ thuật người ta đã tích
hợp những mạch transistor đo nhiệt độ thành những IC đo nhiệt độ hoàn hảo,
được ứng dụng nhiều trong thực tế.
Ưu điểm: thuận tiện trong sử dụng, độ chính xác cao, giá thành hạ,
…
Nhược điểm: Khoảng nhiệt độ đo được hạn chế: -50 – 150
o
C.
Nguyên lý hoạt động: Nhận tín hiệu thay đổi nhiệt độ dựa vào đặc tính
rất nhạy của các bán dẫn với nhiệt độ rồi chuyển thành các đại lượng điện
như điện áp, dòng điện,…
Một số loại IC đo nhiệt độ:
- AD 590: Ngõ ra là điện áp.
Độ nhạy 1A/
o
K.
Độ chính xác +4
o
C.
Nguồn cấp Vcc = 4 – 30V.
Phạm vi đo: -55 – 150
o
C
- LM135, LM235, LM335:
Ngõ ra là điện áp.
Độ nhạy 10mV/1
o
C.

Một số thông số đặc trưng cho độ ẩm[2]:
Ta có: áp suất toàn phần của không khí:
P = Pk + Ph (1 – 4)
Pk : áp suất riêng của không khí khô
Ph : áp suất riêng phần của hơi nước.
Áp suất hơi bão hòa Pbh(Pa) ở nhiệt độ T là áp suất hơi nước ở trạng
thái cân bằng với nước lỏng, ký hiệu Pbh(T), với áp suất này sé sảy ra ngưng
tụ.
Độ ẩm tương đối RH% là tỷ số giữa áp suất riêng phần của hơi nước
và áp suất hơi bão hòa ở nhiệt độ T
RH% = (Ph/Pbh(T))*100% (1 – 5)
Độ ẩm là một đại lượng không điện, nên để đo được độ ẩm ta phải
chuyển đồi nó sang đại lượng điện như điện áp, dòng điện hay tần số.
Sau đây là 1 số phương pháp đo độ ẩm
a. Đo độ ẩm bằng ẩm kế biến trở.
Cấu tạo: Ẩm kế kiểu biến trở kim loại gồm 1 đế(vài mm
2
) được phủ
chất hút ẩm và đặt hai thanh dẫn bằng kim loại không bị ăn mòn và oxi hóa.
Trị số điện trở đo được giữa hai thanh dẫn phụ thuộc vào hàm lượng nước(tỷ
số giữa khối lượng nước hấp thụ và khối lượng chất khô) và vào nhiệt độ
chất hút ẩm. Hàm lượng nược lại phụ thuộc vào độ ẩm tương đối và nhiệt độ.
Trang: 11
Đường cong đặc trưng cho sự phụ thuộc của điện trở vào độ ẩm tương
đối và nhiệt độ của độ ẩm như hình 1.5[2]:
Hình 1.5
Đặc điểm của ẩm kế điện trở : có thể đo được độ ẩm tương đối từ 5 –
95% trong dải nhiệt độ -100 – 600
o
C, thời gian hồi đáp 10s, độ chính xác

- Khi đo tần số lớn: Nguyên lý: Đếm số xung N tương ứng với số chu
kỳ của tần số cần đo f
x
trong khoảng thời gian gọi là thời gian đo T
o
.
- Khi đo tần số nhỏ: Nguyên lý: Đếm số xung N
0
tương ứng với tần số
f
0
trong khoảng thời gian Tx do đó đo được khoảng thời gian Tx ứng
với tần số cần đo là f
x
.
• Đo tần số lớn:
Nguyên lý hoạt động: Sơ đồ nguyên lý hình 1.7a. Nguồn tín hiệu có
tần số cần đo được đưa đến “bộ vào” (“bộ vào” bao gồm: bộ khuếch đại dải
rộng từ 10Hz – 3.5MHz và 1 bộ suy giảm tín hiệu) sau đó được đưa đến bộ
tạo xung – “Bộ TX” để biến tín hiệu tần số của f
x
thành dãy xung có biên độ
không đổi, tần số bằng tần số đầu vào (Hình 1.7b). Đồng thời với quá trình
trên máy phát xung chuẩn phát xung có tần số f
0
rồi đưa đên bộ chia theo các
Trang: 13
mức với hệ số là 10
n
, tần số chuẩn f

= Nf
0
/ k ,(k = 10
n
) (1 –
7)
Hình 1.7a
Hình 1.7b
Sai số của phép đo khi đo tần số cao chủ yếu do độ không ổn định của
máy phát tần số chuẩn.
• Đo tần số nhỏ:
Nguyên lý hoạt động: Sơ đồ nguyên lý hình 1.8a. Tín hiệu tần số cần
đo đưa tới “bộ vào” và qua bộ tạo xung – “TX” tạo ra tín hiệu T
x
, tín hiệu
Trang: 14
này sẽ được đưa qua bộ điều khiển – “ĐK” để đóng mở khóa K, vậy T
x
chính
là T
đo
. Trong thời gian mở K do T
x
thì xung chuẩn f
0
do máy phát xung
chuẩn đi qua K đưa vào bộ đếm, và ra chỉ thị, số xung đếm được là N.
Suy ra: N = T
x
/ T

- Truy cập bộ nhớ bằng địa chỉ trực tiếp hoặc gián tiếp.,…
- Xử lý đọc ghi tới bộ nhớ chương trình.
- Dải điện thế hoạt động 2.0 v – 5.5v.
- Công suất tiêu thụ thấp
< 0.6 mA với nguồn 5V, 4MHZ.
20 μA với nguồn 3V, 32KHZ.
< 1μA với nguồn dự phòng.
- Các Timer:
Timer0 : 8 bit bộ định thời, bộ đếm với hệ số tỷ lệ trước.
Timer1: 16 bit bộ định thời, bộ đếm với hệ số tỷ lệ trước, có khả năng
tăng trong chế độ Sleep qua xung đồng hồ được cung cấp bên ngoài.
Timer2 : 8 bit bộ định thời, bộ đếm với 8 bit, hệ số tỷ lệ trước, tỷ lệ
sau.
Trang: 16
- Có 2 chế độ bắt giữ, so sánh, điều chế độ rộng xung PWM. (Chế độ
bắt giữ với 16 bit tốc độ 12.5 ns, chế độ so sánh 16 bit, tốc độ giải
quyết cực đại là 200ns, chế độ điều chế độ rộng xung 10 bit).
- Bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số với 10 bit.
- Cổng truyền thông nối tiếp SSP với SPI phương thức chủ và I
2
C.
- Bộ truyền nhận thông tin đồng bộ, dị bộ (USART/SCL) có khả năng
phát hiện 9 bit địa chỉ.
b. Sơ đồ chân linh kiện.
Sơ đồ chân Pic 16F877A như hình 2.1:
Hình 2.1: Sơ đồ chân Pic 16F877A
c. Tổ chức bộ nhớ của Pic 16F877A.
- Bộ nhớ Flash
Vi điều khiển Pic 16F877 có 1 bộ đếm chương trình 13 bit và có
8Kx14 words của nhớ chương trình Flash, được chia làm 4 trang. Khi reset

+ 8 bit vòng lặp(thanh ghi PR2)
+ Có khả năng đọc viết ở cả hai thanh ghi
+ Có khả năng lập trình hệ số tỷ lệ trước bằng phần mềm
+ Có khả năng lập trình hệ số tỷ lệ sau bằng phần mềm
Chế độ SSP dùng đầu ra của TMR2 để tạo xung Clock.
Thanh ghi điều khiển: T2C0N
2.1.2. LM335.
Lm335 là 1 IC đo nhiệt độ thông dụng được sử dụng nhiều trong thực
tế với độ chính xác khá cao, một số đặc tính kỹ thuật của IC như sau:
Trang: 19
- Trực tiếp lấy chuẩn ở
o
K.
- Độ chính xác ban đầu: 1
o
C.
- Hoạt động từ 400μA tới 500ma
- Trở kháng nhỏ hơn 1 Ω
- Dễ dàng lấy được chuẩn
- Hoạt động với dải nhiệt độ rộng từ -40 – 100
o
C
- Độ nhạy 10mV/1
o
C
- Quá dải nhiệt : 200
o
C
- Giá thành thấp.
Hình vẽ mô tả IC Lm335 như hình 2.3a,b

c. Tổ chức bộ nhớ.
Gồm bộ nhớ chương trình Rom và bộ nhớ dữ liệu Ram.
- Rom:
Lưu giữ chương trình điều khiển chip AT89S51. Sau khi Reset Cpu
bắt đầu thực hiện chương trình từ địa chỉ 0000h.
- Ram:
AT89S51 có 128 byte Ram ở trong chip chia làm 3 vùng như sau:
+ Vùng đa mục đích: Có địa chỉ từ 30h – 7Fh, vùng này có thể truy suất
bằng địa chỉ trực tiếp hoặc gián tiếp. Nó có thể dùng để chứa các biến
chương trình hay dùng để định nghĩa địa chỉ cho các cổng ngoại vi tùy theo
mục đích sử dụng
Trang: 21
+ Vùng định địa chỉ bit: Có 128 bit chứa trong vùng địa chỉ từ 20h – 2Fh, tại
vùng này có thể được truy suất tới tận các bit.
+ Vùng dãy thanh ghi từ bank 0 – bank 3: Nằm ở 32 byte thấp nhât của cùng
nhớ dữ liệu. Khi Reset hệ thống dãy thanh ghi mặc định là bank 0. Có thể
chọn bank từ thanh ghi trạng thái chương trình PSW.
d. Các hoạt động chủ yếu của AT89S51.
- Hoạt động định thời:
Bộ định thời dùng để đếm sự kiện hay tạo tốc độ baud cho truyền
thông nối tiếp. AT89S51 có 2 bộ định thời T0, T1. Lựa chọn hoạt động và
điều khiển cho bộ định thời bằng cách đặt giá trị cho các thanh ghi Tmod,
Tcon.
- Truyền dữ liệu nối tiếp:
Mục đích là chuyển dữ liệu song song thành nối tiếp(dữ liệu nối tiếp
theo khung UART). Dữ liệu được truyền nhận thông qua bộ đệm Sbuf, còn
thanh ghi Scon làm nhiệm vụ đặt bit điều khiển khung .
- Ngắt:
Ngắt trong AT89S51 bao gồm: 2 ngắt ngoài 0 và 1; 2 ngăt Timer 0 và
1; 1 ngắt truyền thông nối tiếp. Các ngắt đều có 1 địa chỉ bắt đầu (vecto ngắt)

stg
-40 – 125
o
C
Điện áp cấp Vs 10 Vac
Dải độ ẩm RH 0 – 100 % RH
Soldering @ T = 160
o
C t 10 s
Để đo độ ẩm dùng HS1101ta có thể dùng một trong 2 mạch sau[6]:
- Mạch đầu ra điện áp hình 2.7:
Hình 2.7
Mạch bao gồm :
Máy phát xung quy chiếu(reference ), máy phát xung cảm biến(sensor ),
bộ lọc(filter), bộ khuếch đại(gain).
Trang: 23
Hoạt động: thực hiện so sánh xung quy chiếu và xung của cảm biến để
đưa ra điện áp đầu ra.
Một số giá trị điện áp phụ thuộc độ ẩm như bảng 2.7:
Bảng 2.7: điện áp đầu ra phụ thuộc RH, ở 5v, 25
o
C
RH(%) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
V
out
(V) - 1.41 1.65 1.89 2.12 2.36 2.60 2.83 3.07 3.31 3.55
- Mạch đầu ra tần số:
Sơ đồ nguyên lý được thể hiện như hình 2.8
Hình 2.8
Mạch này là thiết kế tiêu biểu cho 555. Hs1100, Hs 1101 sử dụng như