LỜI CẢM ƠN
Kính thưa quý thầy cô!
Để có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, em xin chân thành cảm ơn các thầy, các
cô giáo trong trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam đã nhiệt tình giảng dạy và tạo điều kiện
thuận lợi cho em trong suốt thời gian vừa qua.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa Điện- Điện tử , đặc biệt là
ThS. Nguyễn Phương Lâm – người đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ em hoàn thành đồ án
tốt nghiệp này.
Cuối cùng, em xin cảm ơn đến tất cả bạn bè, gia đình đã động viện và giúp đỡ em
rất nhiều để em hoàn thành được công việc của mình.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên
NGUYỄN QUANG HÒA
i
LỜI CAM ĐOAN
Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này, em có tham khảo một số tài liệu liên quan
đến hệ thông tưới cây tự động.
Em xin cam đoan đề tài này là do chính em thực hiện, các số liệu thu thập và kết
quả phân tích trong đề tài là trung thực, đề tài không trùng với bất kỳ đề tài nghiên cứu
khoa học nào. Những thông tin tham khảo trong khóa luận đều được trích dẫn cụ thể
nguồn sử dụng.
Ngày 20 tháng 11 năm 2015
Sinh viên
Nguyễn Quang Hòa
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
i
ii
LỜI CAM ĐOAN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU v
DANH MỤC CÁC HÌNH vi
LỜI MỞ ĐẦU
1
1.
Tính cấp thiết của đề tài............................................................................................1
2.
Lý do chọn đề tài.......................................................................................................2
3.
Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu...........................................................................3
4.
Kết cấu đồ án.............................................................................................................4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI CÂY TỰ ĐỘNG 5
1.1.
Khái niệm hệ thống tự động.....................................................................................5
1.2.
Vị trí và tầm quan trọng của hệ thống tự động........................................................5
1.3.
Ứng dụng của tự động hóa trong tưới tiêu cho cây trồng........................................6
1.4.
Một số hệ thống tưới cây tự động trên thị trường....................................................6
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ
THỐNG TƯỚI CÂY TỰ ĐỘNG
8
2.1. Vi điều khiển AT89C55..............................................................................................8
2.1.1. Sơ đồ chân của vi điều khiển AT89C55..............................................................8
2.1.2. Cấu trúc của vi điều khiển AT89C55..................................................................9
2.1.3. Các bộ timer của AT89C55...............................................................................11
2.1.4. Điều khiển ngắt (INTERRUPT) của AT89C55...............................................11
2.2. Đồng hồ thời gian thực DS1307...............................................................................11
2.3. Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm......................................................................................13
2.4. Màn hình LCD...........................................................................................................17
iii
2.5. Rơ le (relay)..............................................................................................................18
2.6. Tụ điện.......................................................................................................................18
2.7. Cuộn cảm...................................................................................................................20
2.8. Điện trở......................................................................................................................21
2.9. Điot............................................................................................................................22
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN 23
3.1. Xây dựng bài toán......................................................................................................24
3.2. Thiết kế mạch điều khiển..........................................................................................25
3.2.1. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều khiển tưới cây...........................................25
3.2.2. Các khối trong mạch.........................................................................................27
3.3.2. Mạch in thực tế sau khi thiết kế........................................................................29
3.3.3. Thiết kế phần mềm............................................................................................30
3.3.4. Lưu đồ thuật toán hệ thống điều khiển.............................................................31
3.3.4. Mạch sau khi chạy mô phỏng bằng phần mềm Proteus...................................34
3.3.5. Mạch thực tế sau khi chạy thử..........................................................................34
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
36
37
38
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
Viết tắt
MCU
DC
AC
VĐK
Viết đầy đủ tiếng Anh
Microcontroller Unit
Direct Current
Alternating Current
iv
Viết đầy đủ tiếng Việt
Bộ vi điều khiển
Dòng điện một chiều
Dòng điên xoay chiều
Vi điều khiển
v
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1 : Sơ đồ chân của VĐK AT89C55............................................................................8
Hình 2.2: Hai gói cấu tạo chip DS1307..............................................................................12
Hình 2.3: Ghép nối DS1307 với VĐK.................................................................................13
Hình 2.4: Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11...................................................................13
Hình 2.5: Sơ đồ kết nối vi điều khiển...................................................................................14
Hình 2.6: Sơ đồ chân và kết nối LCD với VĐK..................................................................17
Hình 2.7: Rơ le 5V và sơ đồ các chân.................................................................................18
Hình 2.8 : Ký hiệu và hình dạng thực tế của tụ hóa............................................................19
Hình 2.9 : Ký hiệu và hình dạng thực tế của tụ gốm...........................................................20
Hình 2.10: Ký hiệu v0à hình ảnh thực tế cuộn dây.............................................................20
Hình 2.11: Ký hiệu và hình ảnh thực tế cuộn dây lõi sắt bụi..............................................21
Hình 2.12: Ký hiệu điện trở.................................................................................................21
Hình 2.13: Các loại điện trở có giá trị cố định...................................................................22
Hình 2.14: Điot....................................................................................................................22
Hình 3.1 : Sơ đồ khối của mạch điều khiển.........................................................................23
Hình 3.2: Sơ đồ mạch nguyên lý..........................................................................................26
Hình 3.3: Mạch in sau khi thiết kế.......................................................................................29
Hình 3.4: Mạch in hiển thị dưới dạng 3D...........................................................................30
Hình 3.5: Giao diện của phần mềm Keil C.........................................................................31
Hình 3.6 :Lưu đồ thuật toán hệ thống tưới cây tự động......................................................33
Hình 3.7: Mạch sau khi chạy mô phỏng..............................................................................34
Hình 3.8: Mạch thực tế sau khi thiết kế và chạy thử...........................................................35
vi
vii
LỜI MỞ ĐẦU
1.
Tính cấp thiết của đề tài
Nền nông nghiệp của nước ta hiện nay vẫn còn là nền nông nghiệp lạc hậu,
ứng dụng khoa học kĩ thuật chưa được áp dụng nhiều vào thực tế. Rất nhiều quy
trình chăm sóc, kĩ thuật trồng trọt được tiến hành một cách chủ quan và không
đảm bảo được đúng yêu cầu. Có thể nói trong nông học ngoài chăm sóc, những kĩ
thuật trồng trọt thì “tưới nước là một trong những khâu quan trọng nhất trong
trồng trọt”.
“Hiện nay rau sạch đang là vấn đề được quan tâm hàng đầu khi trên thị
trường rau quả ,người tiêu dùng luôn phải đối mặt với các loại rau củ quả có sử
dụng dư lượng thuốc trừ sâu, thuốc kích thích, vi khuẩn, hóa chất gây bệnh…bởi
lẽ đằng sau đó là sự lo lắng về chất lượng, về sức khoẻ cho bản thân và gia đình.
Trước thực trạng đó, nhiều hộ gia đình đã áp dụng các phương pháp trồng rau sạch
trong nhà, nhưng để chăm sóc được rau đảm bảo được các tiêu chuẩn về an toàn
thì lại rất tốn thời gian và công sức.”
Ngoài ra trên nhiều tuyến đường trong thành phố, chúng ta vẫn bắt gặp
hình ảnh các xe chở nước tưới cây dọc đường gây ùn tắc, mất an toàn giao thông.
Mặt khác hiện nay nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại
hóa các thiết bị tự động hóa được đưa vào phục vụ thay thế sức lao động của con
người. Vì vậy thiết bị tưới cây đang được nghiên cứu, thiết kế, chế tạo được áp
dụng ngày càng nhiều vào thực tiễn. “Thiết bị tưới cũng rất đa dạng về chủng loại
(vòi phun sương, phun mưa, vòi nhỏ giọt bù áp, không bù áp, tưới nhỏ giọt...) có
thông số khác nhau phục vụ cho các loại cây khác nhau được chế tạo từ nhiều
nước như Hàn Quốc, Israel, Trung Quốc, Đài Loan..., sẽ rất thuận tiện giúp cho
người sử dụng lựa chọn sản phẩm phù hợp với nhu cầu sử dụng của mình. Việc
tính toán các thông số để lựa chọn thiết bị hệ thống tưới đáp ứng được nhu cầu
tưới cho tùng loại cây theo nông học và phù hợp điều kiện kinh tế, kỹ thuật cho
hiệu quả cao là việc cần thiết cho việc phát triển trên diện rộng của hệ thống tưới
này. Hệ thống tưới phun đáp ứng độ ẩm không khí, độ ẩm gốc và độ ẩm lá cho cây
1
trồng phát triển tốt, hệ thống tiết kiệm nước giúp tăng năng suất, tăng chất lượng
sản phẩm, tạo điều kiện cho cây trồng hấp thu dinh dưỡng không gây rửa trôi,
không gây ô nhiễm môi trường, thoái hóa đất. Hệ thống tưới nước tự động có thể
kết hợp với phun thuốc hóa học, bón phân. Hơn thế nữa, với việc thiết kế một hệ
thống tưới cây tự động sẽ giúp cho chúng ta tiết kiệm thời gian tưới cây, tiết kiệm
chi phí nhân công tưới nước và không cần phải giám sát thời gian tưới cây. Với hệ
thống này, việc tưới cây sẽ là tự động tùy theo nhiệt độ thời tiết nắng hay mưa, độ
ẩm cao hay thấp, mùa nào trong năm…Tất cả các điều kiện đó sẽ được đưa vào hệ
thống tính toán và đưa ra thời gian chính xác để bơm nước. Người lao động sẽ
không cần phải quan tâm đến việc tưới cây, cây sẽ được sinh trưởng và phát triển
tốt hơn nhờ việc tưới cây phù hợp và chính xác hơn. Vì vậy việc thiết kế, chế tạo
hệ thống điều khiển tưới nước có ý nghĩa rất quan trọng trong việc duy trì nhiệt độ
độ ẩm, kiểm soát tỷ lệ các chất dinh dưỡng cũng như nồng độ các chất bảo vệ thực
vật phun tới cây rau để đảm bảo cây sinh trưởng và phát triển bình thường, tưới
đúng và tưới đủ theo yêu cầu nông học của cây trồng sẽ không sinh sâu bệnh, hạn
chế thuốc trừ sâu cho sản phẩm an toàn, đạt năng suất, hiệu quả cao.” (Forum nông
học 2013)
2.
Lý do chọn đề tài
Hệ thống tưới tự động (tưới nhỏ giọt, phun sương …) là hệ thống thiết bị
tưới tốt nhất đáp ứng theo yêu cầu sinh trưởng cây trồng đang được ứng dụng rộng trên
các nước phát triển. Hệ thống tưới nước tự động là một hình thức tưới nước hợp lý, tiết
kiệm sức lao động và chi phí nhân công. Vốn đã rất phổ biến từ nhiều nước trên thế
giới. Tuy nhiên ở Việt Nam chỉ vài ba năm trở lại đây việc vận dụng hệ thống này mới trở
thành xu hướng. Hệ thống tưới nước tự động cũng trở nên phổ biến hơn với người nông
dân ở nông thôn cùng với quá trình hiện đại hóa nông nghiệp nông thôn nhưng không
phải người dân nào cũng mạnh dạn đưa vào sử dụng vì chi phí đầu tư cao.
Mặt khác khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ đã làm thay đổi cuộc sống con
người, làm cho cuộc sống con người ngày càng trở nên tiện nghi và hiện đại. Kỹ thuật
2
điện tử phát triển con người đã tạo ra những thiết bị máy móc hiện đại thay thế cho con
người những công việc nặng nhọc và đòi hỏi sự chính xác cao.
Kỹ thuật điện tử phát triển đã nhanh chóng được ứng dụng vào trong nhiều lĩnh
vực: công nghiệp, giao thông vận tải, hàng không vũ trụ...Các thiết bị điều khiển tự động
giữ vai trò cực kỳ quan trọng góp phần lớn cho sự tiến bộ không ngừng của các lĩnh vực
này. Ngành nông nghiệp nước ta hiện nay còn phụ thuộc nhiều vào khí hậu tự nhiên, và
với những phương pháp sản xuất canh tác truyền thống không mang lại năng suất cao.
Khi kinh tế xã hội phát triển thì nhu cầu con người càng được nâng cao, đòi hỏi chất và
lượng nâng cao. Do đó cần đến các thiết bị kỹ thuật tiên tiến có khả năng đo đạc và điều
khiển được các thông số của môi trường như : nhiệt độ, độ ẩm không khí, chất dinh
dưỡng cung cấp phù hợp với từng giai đoạn phát triển của cây trồng... Xuất phát từ
những vấn đề thực tiễn trên em đã nghiên cứu và thiết kế : “ Hệ Thống Tưới Cây Tự
Động ”.
3.
Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu về các phương pháp tưới cây nhằm thiết
kế ra mô hình hệ thống tưới cây tự động, từ đó ứng dụng vào thực tiễn giúp cho
việc tưới cây đạt hiệu quả cao và giúp cho việc trồng trọt ở nước ta có những
phương án mới.
Nhiệm vụ nghiên cứu: Để thực hiện được những mục tiêu trên, em xác
định cho mình những nhiệm vụ sau đây:
Thứ nhất, nghiên cứu về các công trình nghiên cứu các thế hệ trước, tìm
hiểu các hệ thống tưới cây hiện đang có trên thị trường, từ đó đánh giá những ưu
điểm và nhược điểm của từng hệ thống.
Thứ hai, nghiên cứu về phần mềm lập trình và mô phỏng trên máy tính.
Thứ ba, tiến hành làm mô hình, thử nghiệm mô hình nhiều lần, kiểm tra lỗi
và từ đó hoàn thiện hệ thống.
4.
Kết cấu đồ án
Đồ án được bố cục thành 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống tưới cây tự động
3
Chương 2: Giới thiệu các phần tử trong hệ thống tưới cây tự động
Chương 3: Thiết kế bộ điều khiển
4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI CÂY TỰ ĐỘNG
1.1.
Khái niệm hệ thống tự động
Hệ thống tự động là hệ thống bao gồm quá trình thu thập thông tin, xử lý thông tin
và tác động lên hệ thống để điều khiển các quá trình xảy ra trong thiên nhiên, cuộc sống
mà không có sự tham gia trực tiếp của con người.
Hiện nay, hệ thông tự động rất phổ biến, nó xuất hiện trong nhiều lĩnh vực. Có thể
kể đến 1 số hệ thống tự động rất phổ biến hiện nay:
Hệ thống quạt, điều hòa, tủ lạnh
Hệ thống báo chuông giờ học
Hệ thống đèn giao thông, vv…
Trong công nghiệp:
Các dây chuyền tự động
Hệ thống điều khiển robot, các đường dây lắp ráp tự động, vv..
1.2.
Vị trí và tầm quan trọng của hệ thống tự động
Lịch sử hoàn thiện của công cụ, phương tiện sản xuất phát triển trên cơ sở cơ
giới hóa và điện khí hóa. Khi có những đột phá mới trong lĩnh vực công nghệ vật liệu và
tiếp theo là điện tử và tin học thì công nghệ tự động có cơ hội phát triển mạnh mẽ, đem lại
muôn vàn lợi ích thiết thực cho xã hội. Đó là mấu chốt của năng suất, chất lượng, giá
thành. Trong thực tiễn khi áp dụng tự động hóa vào sản xuất sẽ mang lại những hiệu quả
không nhỏ cho phép giảm giá thành và nâng cao năng suất lao động, cải thiện điều kiện
sản xuất, đáp ứng cường độ cao về sản xuất hiện đại, thực hiện chuyên môn hóa và hoán
đổi sản xuất. Từ đó sẽ tăng khả năng cạnh tranh, đáp ứng yêu cầu sản xuất. Trong một
tương lai gần tự động hóa sẽ đóng vai trò vô cùng quan trọng và không thể thiếu, bởi vì
nó không chỉ ứng dụng trong sản xuất mà còn ứng dụng phục vụ đời sống con người.
Trong sản xuất nó thay thế con người những công việc cơ bắp nặng nhọc, công việc nguy
hiểm, độc hại, công việc tinh vi hiện đại…còn trong đời sống con người những công nghệ
này sẽ được ứng dụng phục vụ nhu cầu sống. Nó sẽ là phương tiện không thể thiếu trong
đời sống chúng ta.
5
1.3.
Ứng dụng của tự động hóa trong tưới tiêu cho cây trồng.
Mặc dù tự động hóa ứng dụng từ rất lâu cho việc tưới tiêu, song nó chỉ phát
triển ở một số nước phát triển, còn đối với các nước chậm phát triển tuy nền nông nghiệp
chiếm tỉ lệ lớn nhưng việc ứng dụng tự động hóa cho việc tưới cây vẫn còn rất chậm.
Hiện nay, được sự trợ giúp của nước ngoài các nước đang phát triển đã đưa dần tự động
hóa vào đời sống vào sản xuất, đặc biệt là các nước Đông Nam Á trong đó có Việt Nam.
Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ chế tạo thiết bị tự động hóa, kết hợp
với thành tựu trong công nghệ vi điện tử và công nghệ thông tin, đã cho phép tạo nên một
giải pháp tự động hóa trong mọi lĩnh vực. Có thể nói tự động hóa trở thành xu hướng tất
yếu cho mọi lĩnh vực cho bất kì quốc gia, vùng lãnh thổ nào.
1.4.
Một số hệ thống tưới cây tự động trên thị trường
Ở nước ta đã có nhiều nghiên cứu và ứng dụng hệ thống tự động vào trong
cuộc sống. Người dân đã sáng tạo ra các hệ thống tưới cây bán tự động giúp tiết kiệm sức
lao động, hiệu quả cao hơn so với tưới thủ công. Tuy nhiên những hệ thống này vẫn còn
nhiều nhược điểm cần khắc phục để mang lại hiểu quả cao nhất có thể.
Ở các trường đại học chuyên ngành kĩ thuật đã có nhiều đề tài về hệ thống tưới
nước tự động do sinh viên thực hiện. Tuy nhiên vẫn còn nhiều mặt hạn chế cần khắc
phục.
Một số hệ thống ở Việt Nam
“Hệ thống tưới rau bằng điện thoại: Bằng cách soạn tin nhắn thông thường, nội
dung là mã code và gửi tới hộp điều khiển, sau 10 giây, các béc nước bắt đầu hoạt động.
Đó là sáng kiến tưới rau bằng nhắn tin điện thoại độc nhất của anh Bùi Ngọc Minh Tâm ở
TP.HCM giúp trồng rau sạch tại nhà. Nếu điều khiển bằng tay nông dân chỉ cần bấm nút
là có thể bơm được. Còn khi không ở nhà nông dân muốn tưới rau thì có thể tưới bằng
cách soạn tin nhắn theo cú pháp rồi gửi yêu cầu, tủ điều khiển sẽ phản hồi lại và thực hiện
thao tác tưới rau như yêu cầu của tin nhắn.“ (Hữu Ký 2015)
“Hệ thống tưới phun tự động đa năng - một công trình khoa học của 2 giảng viên
trường Cao đẳng Công nghiệp (CĐCN) Huế: tiến sĩ Lê Văn Luận và thạc sĩ Lê Đình
Hiếu. Các thiết bị chính của hệ thống tưới phun đa năng này gồm có 1 cảm biến đo nhiệt
6
độ và 1cảm biến đo độ ẩm của đất được cài đặt tại nhà màng trồng hoa, hệ điều khiển
được lập trình trên PLC-S7- 1200. Khi các cảm biến cho thông số độ ẩm của đất hoặc
nhiệt độ không khí tại nhà màng báo hiệu cần nước, tín hiệu này sẽ đưa đến hộp điều
khiển PLC. Tại đây các chức năng sẽ được điều khiển tự động để nhận nước và đưa tưới
tự động tưới phun the các vòi phun lắp đặt, và sẽ tự ngừng trong đúng 5 phút, khi cảm
biến báo độ ẩm hoặc nhiệt độ đã đạt yêu cầu. Hệ thống tưới phun tự động đa năng là sản
phẩm khoa học có ý tưởng hay, tính ứng thiết thực và đã được thử nghiệm có hiệu quả
thực tế.” (Nguyên Thu 2014)
7
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ
THỐNG TƯỚI CÂY TỰ ĐỘNG
2.1. Vi điều khiển AT89C55
2.1.1. Sơ đồ chân của vi điều khiển AT89C55
Hình 2.1 : Sơ đồ chân của VĐK AT89C55
Chip AT89C55 có đặc điểm sau:
- 20K Byte bộ nhớ chương trình trên chip
- Dao động với thạch anh bên ngoài trong khoảng từ 0Hz đến 33Mhz
- Bộ nhớ RAM dùng cho dữ liệu 8x256
- 32 đường dẫn vào/ra lập trình được
- 3 Timer/ Counter 16 bit Timer 0,1,2. Timer 2 có các chức năng
Capture/Compare.
- 8 nguồn ngắt
- Có thể giao tiếp với bộ nhớ bên ngoài
2.1.2. Cấu trúc của vi điều khiển AT89C55
- AT89C55 có tất cả 40 chân
Chức năng của các chân vi điều khiển:
P1.0 đến P1.7 (Chân 1 đến chân 8): Đây là chân vào/ra hai hướng của cổng 1
với một điện trở kéo lên dương nguồn đã đặt sẵn trên chip.
8
Chân RST (Chân 9) : là lối vào Reset. Lối vào thường được sử dụng xóa vi điều
khiển về trạng thái ban đầu hoặc khởi động lại.
P3.0 (Chân 10): Đây là chân vào/ra hai hướng với một điện trở kéo lên dương
nguồn đã đặt sẵn trên chip. Chân này cũng hoạt động như một lối vào nhận dữ
liệu (RxD) khi vi điều khiển được sử dụng như một bộ truyền nhận không đồng
bộ (UART) để nhận dữ liệu nối tiếp
P3.1 (Chân 11): Đây là chân vào/ra hai hướng với một điện trở kéo lên dương
nguồn đã đặt sẵn trên chip. Chân này cũng hoạt động như một lối ra truyền dữ
liệu (TxD) khi vi điều khiển được sử dụng như một bộ truyền nhận không đồng
bộ (UART) để truyền dữ liệu nối tiếp
P3.2 (Chân 12): Đây là chân vào/ra hai hướng với một điện trở kéo lên dương
nguồn đã đặt sẵn trên chip. Chân này cũng là chân ngắt ngoài có số hiệu là 0
(INT0).
P3.3 (Chân 13): Đây là chân vào/ra hai hướng với một điện trở kéo lên dương
nguồn đã đặt sẵn trên chip. Chân này cũng là chân ngắt ngoài có số hiệu là 1
(INT1).
P3.4 (Chân 14): Đây là chân vào/ra hai hướng với một điện trở kéo lên dương
nguồn đã đặt sẵn trên chip. Chân này là chân lối vào của bộ đếm T0.
P3.5 (Chân 15): Đây là chân vào/ra hai hướng với một điện trở kéo lên dương
nguồn đã đặt sẵn trên chip. Chân này là chân lối vào của bộ đếm T1.
P3.6 (Chân 16): Đây là chân vào/ra hai hướng. Đây là chân ghi vào bộ nhớ
ngoài (WR)
P3.7 (Chân 17): Đây là chân vào/ra hai hướng dùng cho bit 7 của cổng 3. Chân
này là chân đọc bộ nhớ dữ liệu bên ngoài (RD)
XTAL1 và XTAL2 (Chân 18 và 19): Hai chân này được dùng để nối với một bộ
cộng hưởng thạch anh ở bên ngoài để tạo nên một bộ dao động bên trong vi
mạch
GND (Chân 20): Chân nối đất
P2.0 đến P2.7 (Chân 21 đến chân 28): Đây là 8 chân vào/ra của cổng 2 vi điều
khiển. Các chân này có các điện trở nối lên nguồn dương.
9
PSEN ( Chân 29): Đây là chân cho phép lưu trữ chương trình trên các vi điều
khiển 8051 chuẩn. Chân này được kích hoạt khi vi điều khiển thực thi các mã
lệnh từ bộ nhớ bên ngoài.
ALE/PROG (Chân 30): Đây là chân cho phép chốt địa chỉ trên các vi điều khiển
8051 chuẩn. Chân này được sử dụng để chốt thấp (LOW) của địa chỉ trong khi
truy cập đến bộ nhớ ngoài.
EA/VPP (Chân 31): Đây là chân cho phép truy cập bên ngoài. Chân EA phải
được nối với nguồn VCC khi thực thi chương trình bên ngoài.
P0.0 đến P0.7 (Chân 39 đến chân 32): Đây là 8 chân vào/ra của cổng 0 của vi
điều khiển. Các chân này không có các điện trở nối lên dương nguồn
VCC (chân 40) : Nguồn nuôi vi điều khiển, nối với nguồn dương.
2.1.3. Các bộ timer của AT89C55
Bộ vi điều khiển AT89C55 có 3 bộ Timer 16 bit đó là: Timer0, Timer1,
Timer2.
Người ta sử dụng các timer để:
Định khoảng thời gian.
Đếm sự kiện.
Tạo tốc độ baud cho port nối tiếp trong 89C55.
Trong các ứng dụng định khoảng thời gian, người ta lập trình timer ở những
khoảng đều đặn và đặt cờ tràn timer. Cờ được dùng để đồng bộ hóa chương trình để thực
hiện một tác động như kiểm tra trạng thái của các ngõ vào hoặc gửi sự kiện ra các ngõ ra.
Các ứng dụng khác có thể sử dụng việc tạo xung nhịp đều đặn của timer để đo thời gian
trôi qua giữa hai sự kiện (ví dụ đo độ rộng xung)
2.1.4. Điều khiển ngắt (INTERRUPT) của AT89C55
Một ngắt là sự xảy ra một điều kiện, một sự kiện mà nó gây ra treo tạm thời thời
chương trình chính trong khi điều kiện đó được phục vụ bởi một chương trình khác.
Các ngắt đóng một vai trò quan trọng trong thiết kế và cài đặt các ứng dụng vi điều
khiển. Chúng cho phép hệ thống đáp ứng bất đồng bộ với một sự kiện và giải quyết sự
kiện đó trong khi một chương trình khác đang thực thi.
Vi điều khiển AT89C55 chuẩn có 6 nguồn ngắt, cụ thể là:
10
Hai ngắt ngoài (INT1 và INT0)
Hai bộ ngắt định thời
Một ngắt nhận cổng nối tiếp
Một ngắt truyền cổng nối tiếp
2.2. Đồng hồ thời gian thực DS1307
“DS1307 là chip đồng hồ thời gian thực (RTC : Real-time clock), khái niệm thời
gian thực ở đây được dùng với ý nghĩa thời gian tuyệt đối mà con người đang sử dụng,
tình bằng giây, phút, giờ…DS1307 là một sản phẩm của Dallas Semiconductor (một công
ty thuộc Maxim Integrated Products). Chip này có 7 thanh ghi 8-bit chứa thời gian là:
giây, phút, giờ, thứ (trong tuần), ngày, tháng, năm. Ngoài ra DS1307 còn có 1 thanh ghi
điều khiển ngõ ra phụ và 56 thanh ghi trống có thể dùng như RAM. DS1307 được đọc và
ghi thông qua giao diện nối tiếp I2C (TWI của AVR) nên cấu tạo bên ngoài rất đơn giản.
DS1307 xuất hiện ở 2 gói SOIC và DIP có 8 chân như trong hình 2.2 .
Hình 2.2: Hai gói cấu tạo chip DS1307
Các chân của nó được mô tả như sau:
- X1 và X2: là 2 ngõ kết nối với 1 thạch anh 32.768KHz làm nguồn tạo dao động
cho chip.
- VBAT: cực dương của một nguồn pin 3V nuôi chip.
- GND: chân mass chung cho cả pin 3V và Vcc.
- Vcc: nguồn cho giao diện I2C, thường là 5V và dùng chung với vi điều khiển.
Chú ý là nếu Vcc không được cấp nguồn nhưng VBAT được cấp thì DS1307 vẫn
đang
hoạt
động
(nhưng
không
ghi
và
đọc
được).
- SQW/OUT: một ngõ phụ tạo xung vuông (Square Wave / Output Driver), tần số
của xung được tạo có thể được lập trình. Như vậy chân này hầu như không liên
11
quan đến chức năng của DS1307 là đồng hồ thời gian thực, chúng ta sẽ bỏ trống
chân này khi nối mạch.
- SCL và SDA là 2 đường giao xung nhịp và dữ liệu của giao diện I2C mà chúng
ta đã tìm hiểu trong bài TWI của AVR.”(AVR tutorial 2015)
Ghép nối DS1307 với vi điều khiển
Việc ghép nối DS1307 với vi điều khiển bằng một mạch điện đơn giản như trong
hình sau:
Hình 2.3: Ghép nối DS1307 với VĐK
2.3. Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm
DHT11 là cảm biến nhiệt độ và độ ẩm. Nó sử dụng giao tiếp số theo chuẩn 1 dây.
Hình 2.4: Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11
Nó có cấu tạo gồm 4 chân như hình :
12
-Chân 1: Chân nối nguồn VCC 5VDC
-Chân 2: Chân dữ liệu để giao tiếp với vi điều khiển theo chuẩn 1 dây.
-Chân 3: Chân NC (No connect).
-Chân 4: Chân GND nối đất.
Sơ đồ kết nối vi xử lý:
Hình 2.5: Sơ đồ kết nối vi điều khiển
- Nguyên lý hoạt động:
Để có thể giao tiếp với DHT11 theo chuẩn 1 chân vi xử lý thực hiện theo bước:
Gửi tin hiệu muốn đo (Start) tới DHT11, sau đó DHT11 xác nhận lại.
Khi đã giao tiếp được với DHT11, cảm biến sẽ gửi lại 5 byte dữ liệu và nhiệt độ đo
được.
- Bước 1: Gửi tín hiệu Start
13
- Xem thêm -