LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan nội dung của đồ án này không phải là bản sao chép của bất
cứ đồ án hoặc công trình đã có từ trước . Nếu vi phạm tôi xin chịu mọi hình thức kỉ
luật của Khoa .

Sinh viên :
Dương Trọng Tài

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN........................................................................................................1
PHẦN MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ BẰNG BIỂU ĐỒ TRÊN
MÁY TÍNH, VÀ TÌM HIỂU CÁC THIẾT BỊ LINH KIỆN LIÊN QUAN
1.1

GIỚI THIỆU CHƯƠNG

1.2

Đề tài giám sát nhiệt độ ,điều khiển công suất

1.2.1

Giới thiệu

1.2.2

Các loại điều khiển công suất

1.3


Trang 1


1.4.6
1.5

Chuẩn giao tiếp RS232
Kết luận chương

CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ MẠCH, NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG VÀ TÍNH
TOÁN CHỌN LINH KIỆN
2.1 Giới thiệu chương
2.2 Sơ đồ mạch tổng quát và nguyên lí hoạt động
2.2.1 Sơ đồ mạch
2.2.2 Nguyên lí hoạt động
2.3 Phân tích từng khối
2.3.1 Khối cảm biến DS18B20
2.3.2 Khối hiển thị LCD
2.3.3 Khối công suất
2.3.4 Khối Max232
2.4 Tính toán chọn linh kiện
2.4.1 Khối công suất
2.4.2 Khối nguồn
CHƯƠNG 3:
THI CÔNG MẠCH , LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ CHƯƠNG TRÌNH
3.1 Thi công mạch
3.2 Lưu đồ thuật toán
3.2.1 Lưu đồ thuật toán đọc nhiệt độ từ DS18B20
3.2.2 Lưu đồ hiển thị LCD

MÁY TÍNH, VÀ TÌM HIỂU CÁC THIẾT BỊ LINH KIỆN LIÊN QUAN
1.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG

Chương giới thiệu về 3 vấn đề : đề tài giám sát nhiệt độ bằng máy tính ,
điều khiển các thiết bị công suất
Đưa ra sơ đồ khối hệ thống của đề tài ,phân tích nhiệm vụ của từng khối để
đề xuất ra một số thiết kế mạch cho hệ thống
Cuối cùng sẽ tìm hiểu một số linh kiện về cấu tạo , đặc tính và cách sử dụng
để có thể tính toán ,thiết kế cho đề tài ở chương sau
1.2 Đề tài giám sát nhiệt độ ,điều khiển công suất
1.2.1

Giới thiệu
Xã hội ngày càng phát triển và hiện đại , vấn đề ổn định giám sát nhiệt độ là

rất quan trọng trong nông nghiệp lẫn công nghiệp . Nhiệt độ , nó ảnh hưởng lớn đến
Chương 2

Trang 3


sức sống cây trồng vật nuôi ,ảnh hưởng đến khả năng làm việc của các thiết bị ,đặc
biệt nó làm thay đổi đặc tính làm việc của từng linh kiện điện tử
Đề tài Giám sát nhiệt độ qua máy tính có điều khiển công suất đưa ra nhằm
ứng dụng vào ổn định nhiệt độ ,đưa con người dễ dàng kiểm soát được vấn đề nhiệt
độ hơn .
Đề tài có thể ứng dụng vào nhiều ngành nghề ví dụ như : ứng dụng trong
vườn rau nhà kính , trong lò ấp trứng ,trong chăn nuôi công nghiệp , trong các
phòng thiết bị ,hay trong các tòa nhà nhằm tránh tối đa khả năng cháy nổ
Về đề tài : hệ thống giám sát ,điều khiển công suất bao gồm các khối điều

thị ,gửi lên máy tính và điều khiển, khối trung tâm sử dụng vi xử lý hoặc vi điều
khiển
1.3.2.2 Khối cảm biến
Khối có chức năng cảm biến nhiệt độ có đầu ra ở dạng điện áp analog hoặc
digital và được đọc bởi khối trung tâm
1.3.2.3 Khối hiển thị

Chương 2

Trang 5


Hiển thị thong số nhiệt độ từ khối trung tâm gửi lên để người dùng dễ dàng
kiểm soát
1.3.2.4 Khối công suất
Khối trung tâm xử lí tín hiệu từ cảm biến nhiệt khi có biến ngoài mức cho
phép hệ thống sẽ điều khiển khối công suất để thực hiện điều khiển công suất một
số thiết bị hay nguồn điện
1.3.2.5 Khối giao tiếp máy tính
Ta sử dụng máy tính để giám sát nhiệt độ , để có thể nhận được dữ liệu từ hệ
thống ta sử dụng khối giao tiếp máy tính . Khối giao tiếp có nhiệm vụ kết nối giữa
vi điều khiển và máy tính thông qua chuẩn giao tiếp rs232
1.4 Tìm hiểu những linh kiện có thể dùng thiết kế cho hệ thống
1.4.1

Vi điều khiển PIC16F877A
PIC16F877A là dòng PIC phổ biến hiện nay đủ mạnh về tính năng , 40

chân ,bộ nhớ đủ cho hầu hết các ứng dụng thông thường .Cấu trúc tổng quát của
PIC 16F877A :


1 Bộ biến đổi AD 10 bits ,8 bits ngõ vào

-

2 Bộ so sánh tương tự (Campartor)

-

1 Bộ định thời giám sát (Watchdog time)

-

1 Cổng song song 8bits với các tín hiệu điều khiển

-

1 Cổng nối tiếp

-

15 Nguồn ngắt

Chương 2

Trang 6


-



1.4.2

Hình 1.3 Các chức năng của PIC16F877A

Cảm biến nhiêt

Chương 2

Trang 8


-

Có nhiều loại cảm biến chuyên dụng như các cảm biến giao tiếp tải

bằng điện áp LM335,LM35 ,để sử dụng những cảm biến này ta phải sự dụng các
bộ chuyển đổi ADC .Cảm DS18B20 có đầu ra digital ,dễ dàng sử dụng giao tiếp 1
dây với vi điều khiển
1.4.2.1 Mô tả tính năng của DS18B20
-

DS18B20 là nhiệt kế số có độ phân giải 9-12bits giao tiếp với vi đều

khiển trung tâm thông qua một dây duy nhất .DS18B20 hoạt động với điện áp từ
3V-5.5V có thể được cấp nguồn thông qua chân DQ-chân trao đổi dữ liệu .Nó có đo
nhiệt độ
-

trong khoảng từ -55 °C đến 125 °C với độ chính xác +-0.5 °C .Mỗi


-

Byte 4 là thanh ghi cấu hình cho DS18B20 hoạt động

-

Byte 5,6,7 không hoạt động

-

Byte 8 là thanh ghi chỉ đọc lưu giá trị CRC từ byte 0 đến byte 7

1.4.2.3 Trao đổi dữ liệu giữa vi điều khiển và DS18B20
-

Trao đổi dữ liệu thông qua ba bước:

Khởi tạo : quá trình khởi tạo bao gồm một xung reset do vi điều khiển gửi
đến DS18B20,sau đó là xung presence từ DS18B20 gửi đến vi điều khiển

Chương 2

Trang 10


-

Lệnh điều khiển ROM :Các lệnh này làm việc với 64bits serial code ROM
,lệnh được phát ra sau quá trình khởi tạo .Lệnh cho phép vi điều khiển biết

-

Vee :dùng để điều chỉnh độ tương phản

-

RS (Register Select) :dùng để xác định dữ liệu gửi là lệnh điều khiển hay dữ
liệu hiển thị

-

R/W (Read/Write) : Dùng để định hướng dữ liệu được truyền giữa LCD và
vi điều khiển .Khi nó ở mức thấp dữ liệu được ghi đến LCD ,khi nó ở mức
cao dữ liệu được đọc ra từ LCD

-

E (Enable) : chân chốt dữ liệu

-

D0-D7 : 8 chân dữ liệu 8 bits dùng để truyền nhận dữ liệu giữa vi điều khiển
và LCD

-

Có 2 chế độ truyền nhận dữ liệu giữa vi điều khiển và LCD :8bits MODE và

4bits MODE .khi truyền nhận dữ liệu theo mode 4bits ,ta truyền 4 bít cao trước
và 4 bits thấp sau

Trang 14


-

Hình 1.9 Miền kích dẫn

-

Miền I nhạy kích dẫn nhất và miền IV kém nhạy kích dẫn nhất

-

So với công tắc cơ triac có một số ưu điểm sau :

-

Không bị hiện tượng dội công tắc hay phóng điện do tiếp điểm cơ

-

Khả năng đóng ngắt nhanh so với công tắc cơ như relay

-

Có thể kích dẫn bằng nhiều nguồn khác nhau :AC,DC ,xung

-

Để cách li điện giữa phần tử điều khiển và phần tử công suất ta sử dụng opto


Trang 16


Ghép nối qua cổng nói tiếp RS232 là một trong những kĩ thuật được

-

sử dụng rông rãi để ghép nối các thiết bị ngoại vi với máy tính .Nó là một chuẩn
giao tiếp nối tiếp dùng định dạng không đồng bộ ,kết nối nhiều nhất là hai thiết bị
,chiều dài kết nối nhiều nhất cho phép để đảm bảo dữ liệu là 12.5 đến 25.4 m , tốc
độ 20kbit/s
-

đôi khi tốc đô là 115kbit/s với một số thiết bị đặc biệt . Chuẩn truyền thông
nối tiếp nghĩa là trong một thời điểm chỉ có một bit được gửi đi dọc theo
đường truyền
Có hai phiên bản RS232 được lưu hành trong thời gian khá dài là

-

RS232B và RS232C .Đến nay phiên bản RS232B cũ ít được đùng ,phiên bản
RS232C còn được dùng rộng rãi và thường được gọi tên ngắn gọn là chuẩn RS232
1.4.6.2 Ưu điểm của RS232
-

Khả năng chống nhiễu của các cổng nối tiếp cao

-



Độ dài của cáp nối giữa máy tính và thiết bị ngoại vi ghép nối qua công giao
tiếp RS232 phải nhỏ hơn 15m

-

Các giá trị tốc độ truyền dữ liệu chuẩn : 50, 75, 110, 300, 600, 750, 1200,
2400, 4800,9600,19200… 56600,115200bps

1.4.6.4

Các mức điện áp đường truyền

Chương 2

Trang 17


-

RS232 sử dụng phương thức truyền thông không đối xứng ,tức là sử

dụng tín hiệu điện áp chênh lệch giữa một dây dẫn và đất
-

Mức điện áp tiêu chuẩn RS232 :

-

Mức logic 0 : 3V đến 12V


-

Chân 5: Signal Ground (SG) : Mass của tín hiệu

-

Chân 6: Data Set Ready (DSR): Dữ liệu sẵn sàng được kích hoạt bởi bộ
truyền khi khi nó sẵn sang nhận dữ liệu

-

Chân 7: Request To Send (RTS) : Yêu cầu gửi ,bộ truyền đặt đường này lên
mức hoạt động khi sẵn sang truyền dữ liệu

Chương 2

Trang 18


-

Chân 8: Clear to Send (CTS): Xóa để gửi, bộ nhận đặt đường này lên mức
kích hoạt động để thông báo cho bộ truyền là nó sẵn sang nhận dữ liệu

-

Chân 9: Ring Indicate(RI) : Báo chuông cho biết là bộ nhận đang nhận tín
hiệu


1.5.1.7
1.5.1.8
1.5.1.9
1.5.1.10
1.5.1.11
1.5.1.12
1.5.1.13
Chương 2

Trang 19


1.5.1.14
1.5.1.15
1.5.1.16

Chương 2

Trang 20


CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ MẠCH, NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG

1.5.1.17

VÀ TÍNH TOÁN CHỌN LINH KIỆN
1.5.1.18
1.5.1.19

2.1 Giới thiệu chương


1.5.1.25

Cảm biến DS18B20 cảm biến giá trị nhiệt độ và lưu vào trong

thanh ghi của mình. Vi điều khiển thao tác lệnh lên cảm biến và thực hiện đọc giá
trị nhiệt độ cảm biến được .Sau khi lấy được giá trị cảm biến Vi điều khiển xử lí
xuất dữ liệu ra LCD để hiển thị .Đồng thời gửi dữ liệu cho máy tính thông qua khối
giao tiếp theo chuẩn RS232 . Khi nhiệt độ quá mức cho phép vi điều khiển tác động
điều khiển đến khối công suất để thực hiện đóng ngắt công suất nguồn điện .
1.5.1.26

Máy tính nhận dữ liệu từ vi điều khiển để vẽ biều đồ nhiệt hiển

thị trên nền giao diện máy tính để người dùng dễ quan sát
1.5.1.27

2.3 Phân tích từng khối

1.5.1.28

2.3.1 Khối cảm biến DS18B20

Chương 2

Trang 23


1.5.1.29


1.5.1.35

Các bước của một lần lấy mẫu :

-

Khởi tạo xung reset và nhận tín hiệu presence từ Ds18B20

-

Gửi các lệnh ROM

-

Gửi các lệnh chức năng bộ nhớ

1.5.1.36

2.3.1.1 Khởi tạo xung reset và nhận tín hiệu presence từ DS18B20

1.5.1.37
1.5.1.38

1.5.1.39
1.5.1.40

Hình 2.3 Sơ đồ xung reset

Dùng vi điều khiển kéo chân tín hiệu DQ xuống mức thấp trong