Đồ Án Hệ Thống Đo Độ Ẩm Và Tưới Cây Tự Động Điều Khiển Bằng Máy Tính

LỜI MỞ ĐẦU

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 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, Những
trung tâm nghiên cứu và trồng cây giống, cây cảnh, rau quả siêu sạch
trong nhà kính xuất hiện. 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 Nhóm nghiên cứu đã tiến hành thiết kế và thi công :
“Hệ Thống Đo Độ Aåm Và Tưới Cây Tự Động Điều Khiển Bằng Máy Tính”
Với những thành tựu phát triển mạnh mẽ của các ngành khoa học kỹ
thuật sẽ tạo nên một Nền Nông Nghiệp Công Nghệ Cao, một nền nông
nghiệp hoàn toàn không lệ thuộc vào khí hậu tự nhiên. Đây có thể là
bước đột phá của nền nông nghiệp,làm thay đổi phương thức sản xuất
tăng năng suất sản phẩm, phù hợp với xu thế công nghiệp hóa hiện đại
hóa của đất nước.
MỤC LỤC

Trang
PHẦN A : GIỚI THIỆU i
TRANG TỰA . .ii
NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI . .iii
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.iv
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN
BIỆN .v
LỜI MỞ ĐẦU .vi
LỜI CẢM TẠ vii
MỤC LỤC viii
LIỆT KÊ CÁC
HÌNH ix
LIỆT KÊ CÁC BẢNG xi
PHẦN B : NỘI DUNG . . 1
CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP 1
1.1.ĐẶT VẤN ĐỀ 1
1.2.TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐỀ TÀI .2
1.3.GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 2
1.4.MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU . 3
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN 3
2.1.ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU . 3
2.2.DÀN Ý NGHIÊN CỨU 3
2.3.PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN
CỨU 4
2.4.LẬP KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU 5
CHƯƠNG 3: ĐO ĐỘ ẨM KHÔNG KHÍ 5
3.1.ĐỘ ẨM . 7
3.2. PHÂN LOẠI ẨM KẾ 12
3.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘ ẨM KHÔNG KHÍ 15
CHƯƠNG 4: CHUYỂN ĐỔI TƯƠNG TỰ SANG SỐ 15
4.1.KHÁI NIỆM CHUNG 15
4.2.NGUYÊN TẮC THỰC HIỆN CHUYỂN ĐỔI
ADC 18
4.3. CÁC KỸ THUẬT ADC . 23
CHƯƠNG 5: KHẢO SÁT CÁC LINH KIỆN TRONG
MẠCH . . 23
5.1.GIỚI THIỆU IC ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC DS12C887 23
5.1.1.K.S SƠ ĐỒ CHÂN CỦA DS12C887-CHỨC NĂNG TỪNG
CHÂN 23
5.1.2.CẤU TRÚC BÊN TRONG REAL TIME CLOCK DS12C887 26
5.1.3.CÁC THANH GHI ĐIỀU KHIỂN 28
5.1.4.CHU KỲ CẬP NHẬT . 31
5.1.5.GIAO TIẾP BUS VỚI CÁC CHẾ ĐỘ ĐỊNH THỜI 32
5.2.IC ADC7109 33
5.3.LCD TC1602A 36
5.4.CẢM BIẾN ĐỘ ẨM HS-220 38

Trang
CHƯƠNG 6: VI ĐIỀU KHIỂN . . 39
6.1.GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN 89S52 39
6.2.LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CÁC BỘ VI ĐIỀU KHIỂN .
39
6.3.GIỚI THIỆU CẤU TRÚC PHẦN CỨNG VĐK 89S52 40
6.4.CẤU TRÚC BỘ NHỚ BÊN TRONG VI ĐIỀU KHIỂN .42
6.5.CẤU TRÚC BỘ NHỚ RAM BÊN TRONG VI ĐIỀU KHIỂN
43
6.6.TỔ CHỨC NGẮT . 48
6.7.XỬ LÝ NGẮT 49
6.8.CÁC NGẮT CỦA 89S52 50
CHƯƠNG 7: GIAO TIẾP MÁY TÍNH .52
7.1.SƠ LƯỢC VỀ CÁC CÁCH GT VỚI CÁC THIẾT BỊ NGOẠI
VI 52
7.2.SỰ TRAO ĐỔI CỦA CÁC ĐƯỜNG TÍN HIỆU 55
7.3.GIỚI THIỆU VỀ CHUẨN RS232C 56
7.4.LỰA CHỌN CỔNG COM 58
7.5.CHỌN PHƯƠNG ÁN GIAO TIẾP .58
7.6.HÀM DLL DÙNG CHO GIAO DIỆN NỐI TIẾP .59
CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG .60
8.1.GIAI ĐOẠN CHUẨN BỊ 60
8.2.GIAI ĐOẠN VẼ MẠCH IN 60
8.3.GIAI ĐOẠN LẮP RÁP .60
8.4.THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 60
8.4.1.THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 60
8.4.2.THIẾT KẾ PHẦN MỀM 70
CHƯƠNG 9: TÓM TẮT-KẾT LUẬN-ĐỀ NGHỊ .71
9.1.TÓM TẮT ĐỀ TÀI . 71
9.2.KẾT LUẬN . 71
9.3.ĐỀ NGHỊ 71


LIỆT KÊ CÁC HÌNH
Trang
Hình 3.1:Độ ẩm bão hòa tùy thuộc vào nhiệt
độ .5
Hình 3.2 :Cấu tạo một ẩm kế
LiCl .9
Hình 3.3.1:Sự phụ thuộc của điện trở vào độ ẩm tương
đối 10
Hình 3.3.2:Mạch đo độ ẩm dựa vào sự thay đổi điện
trở .10
Hình 3.4 : Sơ đồ nguyên lý ẩm kế tụ điện
Al2O3 .11
Hình 3.5:Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của một ẩm kế điện
ly .12
Hình 3.6:Cấu Trúc Một Sensor Độ Aåm Với
LiCl 13
Hình 3.7:Sự biến thiên điện dung theo hàm ẩm tương
đối .14
Hình 4.1:Sơ đồ khối tổng quát của mạch
ADC 15
Hình 4.2:Quan hệ vào ra các khối
ADC .16
Hình 4.3:Quan hệ vào ra 16
Hình 4.4:Các ngõ vào, ra chính của bộ
ADC .17
Hình 4.5:Sơ đồ khối AD có Vr dạng nấc
thang 18
Hình 4.6:Đồ thị thời gian AD thăng bằng liên
tục .19
Hình 4.7:Sơ đồ khối AD hàm dốc tuyến
tính .19
Hình 4.8data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAEAAAABAQMAAAAl21bKAAAAA1BMVEXh5PJm+yKVAAAAAXRSTlMAQObYZgAAAApJREFUCNdjYAAAAAIAAeIhvDMAAAAASUVORK5CYII=" class="mceSmilieSprite mceSmilie8" alt="" title="Big Grin ">ạng sóng ADC hàm dốc tuyến
tính .20
Hình 4.9:ADC xấp xỉ liên tiếp 20
Hình 4.10[IMG]data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAEAAAABAQMAAAAl21bKAAAAA1BMVEXh5PJm+yKVAAAAAXRSTlMAQObYZgAAAApJREFUCNdjYAAAAAIAAeIhvDMAAAAASUVORK5CYII=" class="mceSmilieSprite mceSmilie8" alt="" title="Big Grin ">ạng sóng 21
Hình 4.11: Sơ đồ khối ADC biến đổi V sang F 21
Hình 5.1:Sơ đồ khối cấu trúc bên trong DS12C887 .26
Hình 5.2:Sơ Đồ Địa Chỉ Của DS12C887 27
Hình 5.3:Giao tiếp bus với IC Motorola .32

Hình 5.4:Giao tiếp bus với IC Intel 33
Hình 5.5:Sơ đồ chân linh kiện 33
Hình 5.6:Cấu trúc bên trong linh kiện 33
Hình 5.7:Sơ đồ nguyên lý kết nối IC7109 36
Hình 5.8:Hình dạng và cấu trúc của LCD1602A .37
Hình 5.9:Màn hình hiển thị của LCD1602A .37
Hình 5.10: Hình dạng cảm biến HS220 của hãng Daesung .3
Hình 6.1:Sơ đồ chân IC 89S52 40
Hình 6.2:Cấu trúc bộ nhớ vi điều khiển 42
Hình 7.1:Sắp xếp chân ở cổng nối tiếp của máy tính .5
Hình 7.2:Sơ đồ chân linh kiện của IC MAX232 .58
Hình 8.1:Sơ đồ khối của cả hệ thống 60
Hình 8.2:Cảm biến đo độ ẩm HS220 của hãng DaeSung .6
Hình 8.3:Sơ đồ nguyên lý khối ADC 61
Hình 8.4:Sơ đồ nguyên lý khối timer 62
Hình 8.5:Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị LCD .62

Trang
Hình 8.6:Sơ đồ nguyên lý khối công suất .63
Hình 8.7:Sơ đồ nguyên lý khối giao tiếp với máy tính 63
Hình 8.8:Sơ đồ nguyên lý khối vi điều khiển .64
Hình 8.9:Sơ đồ nguyên lý khối nguồn .65
Hình 8.10:Sơ đồ nguyên lý của toàn mạch .66
Hình 8.11:Board mạch in 2 lớp .68
Hình 8.12:Sơ đồ bố trí chân linh kiện .68
Hình 8.13:Sơ đồ board mạch in lớp top 69
Hình 8.14:Sơ đồ board mạch in lớp bottom 69
Hình 8.15:Giao diện điều khiển 70
[B] LIỆT KÊ CÁC BẢNG

Trang [/B]
Bảng 5.1:Kiểu Dữ Liệu Thời Gian,Lịch Và Báo Giờ 28
Bảng 5.2:Chức năng từng chân của IC7109 34
Bảng 5.3:Thông tin thiết kế tổng quát .35
Bảng 5.4:Chức năng từng chân của LCD1602A .37
Bảng 6.1:Chức năng chuyển đổi 41
Bảng 6.2:Địa chỉ ô nhớ trong vi điều khiển .43
Bảng 6.3:Từ trạng thái chương trình .45
Bảng 6.4:Thanh ghi điều khiển công suất (PCON) .48
Bảng 6.5:Tóm tắt thanh ghi IP 49
Bảng 6.6:Địa chỉ ngắt của vectơ 50
Bảng 7.1:Chức năng các chân cổng song song 54
Bảng 7.2:Chức năng các chân cổng nối tiếp 54
Bảng 7.3:Địa chỉ cơ bản của cổng nối tiếp 56