Đồ Án Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát, điều khiển nhiệt độ, độ ẩm và hệ thống cung cấp nguồn cho kho

Đặt vấn đề.
Ngày nay khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ, đặc biệt là trong lĩnh vực điện tử đã góp phần nâng cao năng xuất lao động, giảm nhẹ sức lao động chân tay cho con người và góp phần nâng cao đời sống vật chất cũng như tinh thần của con người.
Khi máy tính xuất hiện thì việc dùng máy tính vào việc giám sát và điều khiển thiết bị trong công nghiệp cũng như tất cả các thiết bị điện, điện tử, viễn thông ngày càng tăng.
Trong một khu công nghiệp gồm nhiều nhà xưởng, kho chứa sản phẩm, việc ứng dụng dụng mạng cộng nghiệp vào điều hành và giám sát rất cần thiết khi bảo quản sản phẩm, xuất kho, an toàn trong quá trình sản xuất.
Nếu có một xưởng sản xuất, kho chứa sản phẩm. nào đó có sự cố như biến đổi về giá trị nguồn cung cấp, hư hỏng thiết bị thì việc theo dõi của phòng điều hành kỹ thuật phải chờ nhân viên kỹ thuật báo cáo bằng ký hiệu, ám hiệu. Rất khó trao đổi thông tin. Gây không ít khó khăn cho quá trình điều hành của người trực kỹ thuật. Do vậy trong quá trình điều hành kỹ thuật gặp rất nhiều khó khăn, làm giảm hiệu quả của quá trình sản xuất
Từ trước đến nay các phân xưởng được trang bị chuông, bộ đàm (máy thu phát sóng ngắn). Nhưng cũng không cải thiện công tác điều hành được bao nhiêu, vì có nhược điểm. Bị nhiễu do tiếng ồn của động cơ sản xuất. Gây nhiễu cho một số trang thiết bị liên lạc.
Ngoài những khó khăn đã nêu trên, trong quá trình chuẩn bị kỹ thuật cho các xưởng, kho chứa sản phẩm thì nhiệt độ, độ ẩm, nguồn cung cấp quyết định đến an toàn cho quá trình làm việc của động cơ, máy móc trang thiết bị trong xưởng, sản phẩm. Đồng thời nó quyết định đến năng suất của xưởng sản xuất.
Xuất phát từ những vấn đề bất cập đã nêu trên, với kiến thức được thầy cô truyền dạy, chỉ bảo. Em chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát, điều khiển nhiệt độ, độ ẩm và hệ thống cung cấp nguồn cho kho chứa sản phẩm ứng dụng vi điều khiển”.
Làm đề tài tốt nghiệp, đồng thời mong muốn được góp phần nhỏ bé của mình, hỗ trợ trong việc điều hành kỹ thuật:
+ Thường xuyên giám sát được thông số nhiệt độ, độ ẩm và đóng cắt nguồn trong kho. Thông báo (nhiệt độ và độ ẩm quá mức cho phép) bằng màn hình hiển thị.
+ Chỉ thị nhiệt độ, độ ẩm, bằng chỉ thị dùng đèn LED7 đoạn.
+ Từ phòng điều hành kỹ thuật có thể cắt nguồn cung cấp cho các phân xưởng khi thấy cần thiết, không cần thông qua nhân viên quản lý tại các phân xưởng.
1.2. Tầm quan trọng của đề tài
Với những tiện ích của “hệ thống giám sát, điều khiển nhiệt độ, độ ẩm và hệ thống cung cấp nguồn cho kho chứa sản phẩm ứng dụng vi điều khiển” có rất nhiều phương pháp thực hiện, nhưng em chọn phương pháp đơn giản nhất.
- Đo nhiệt độ, độ ẩm kho chứa sản phẩm sử dụng kỹ thuật vi điều khiển (chíp 89C51) hiển thị, thông báo quá nhiệt độ, độ ẩm bằng tín hiệu âm thanh, chuông.
- Giao tiếp giữa máy tính phòng điều hành kỹ thuật với mạng vi điều khiển (tại các xưởng, kho chứa sản phẩm), dùng chuẩn truyền thông công nghiệp RS- 232.
- Vì các linh kiện có sẵn trên thị trường, giá cả hợp lý, hiện tại sử dụng thuận tiện cho hệ thống giám sát và điều kiển công nghiệp tại các khu công nghiệp .
Để giúp phòng điều hành kỹ thuật nắm bắt được thông tin chính xác về thông số nhiệt độ của từng xưởng, cần có một máy vi tính. Máy vi tính làm nhiệm vụ thu nhận dữ liệu về thông số nhiệt độ và độ ẩm tại các kho, từ các mạch vi điều khiển. Sở dĩ trong thiết kế hệ thống em dùng máy tính để nhận thông báo, vì máy tính có ưu điểm là khả năng lưu trữ dữ liệu lớn, có giao diện thuận tiện cho việc giao tiếp với người điều hành kỹ thuật, tương lai khi có đủ điều kiện về kinh tế sẽ nối mạng thông báo các tham số động cơ, tham số của các máy móc trang bị tại các xưởng sản xuất cho phòng điều hành kỹ thuật.
Là cơ sở để những người nghiên cứu khác vận dụng và phát triển thành một sản phẩm hoàn thiện có giá trị sử dụng trong thực tế.

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 1
a. PHầN GiớI THIệU 1
1.Đặt vấn đề và tầm quan trọng của đề tài. 1
2. Mục đích nghiên cứu 2
3. Đối tượng nghiên cứu 3
4. Dàn ý, phương pháp và phương tiện thực hiện. 3
5. Hướng thực hiện đề tài: 4
B. PHầN NộI DUNG 6
Chương 1 : Cơ sở lý thuyết 6
1.1. Giới thiệu cấu trúc phần cứng họ MC - 51 (8951): 6
1.1.1. Giới thiệu họ MCS-51: 6
1.1.2. Kiến trúc của vi điều khiển 89C51: 7
1.1.3. Cấu trúc bên trong của 89C51: 7
1.1.4. Chức năng các chân của Vi điều khiển 89C51: 9
1.1.5. RAM đa dụng: 12
1.1.6. RAM địa chỉ hóa từng bit: 13
1.1.7. Các bank thanh ghi: 14
1.1.8. Các thanh ghi chức năng đặc biệt ( SFR ): 15
1.1.9. Từ trạng thái chương trình (PWS): 16
1.1.10.Thanh ghi B: 17
1.1.11. Con trỏ ngăn xếp: 17
1.1.12. Con trỏ dữ liệu: 18
1.1.13. Các thanh ghi port xuất nhập: 18
1.1.14. Các thanh ghi timer: 18
1.1.15. các thanh ghi port nối tiếp: 19
1.1.16. Các thanh ghi ngắt: 19
1.1.17. Các thanh ghi điều khiển công suất: 19
1.1.18. Lệnh reset: 20
1.2. Chuyển đổi AD dùng vi mạch ADC 0809: 21
1.3. Giao tiếp máy tính với vi điều khiển 23
1.3.1. Sơ lược về vấn đề giao tiếp nối tiếp: 23
1.3.2. Đặc điểm của truyền thông RS - 232, RS- 485: 24
1.3.3. Các phương thức truyền thông: 26
1.4. Khái quát về đo lường 28
1.4.1. Khái niệm về đại lượng đo lường: 28
1.4.2. Đo độ ẩm bằng ẩm kế điện trở: 29
1.4.3. Đo nhiệt độ bằng cảm biến: 31
Chương 2 tính toán thiết kế mạch điện các khối 32
2.1. Sơ đồ khối chức năng và hoạt động của hệ thống theo sơ đồ chức năng 32
2.1.1. Sơ đồ khối chức năng của hệ thống: 32
2.1.2. Hoạt động của hệ thống theo sơ đồ chức năng: 33
2.2.Thiết kế mạch 34
2.2.1. Mạch nguồn cung cấp: 34
2.2.2. Sơ đồ mạch. 35
2.3. Mạch chuyển đổi AD: 35
2.4. Thiết kế mạch đo nhiệt độ: 38
2.4.1.Một số thông số cơ bản của LM335 38
2.4.2.Thiết kế cụ thể mạch cảm biến dùng LM335 38
2.4.3. Thiết kế mạch: 39
2.5. Thiết kế mạch đo độ ẩm: 41
2.6. Mạch biến dòng. 42
2.7. Thiết kế mạch bù và khuếch đại: 43
2.8. Mạch hiển thị LED7 đoạn: 44
2.8.1. Tính toán chọn linh kiện. 44
2.8.2. Sơ đồ mạch hiển thị. 46
2.9. Tính toán thiết kế mạch báo động và mạch cắt nguồn 220V: 47
2.91. Mạch báo động quá nhiệt độ, độ ẩm: 47
2.9.2. Tính toán chọn linh kiện: 47
2.9.3.Sơ đồ mạch báo động: 49
2.9.4. Mạch cắt nguồn 220v (cho các xưởng): 49
2.9.5. Sơ đồ mạch điện: 50
2.10. Mạch VĐK 8951: 51
2.10.1. Tính toán thiết kế mạch: 51
2.10.2. Sơ đồ chi tiết mạch vi điều khiển: 53
Chương 3 THIếT Kế PHầN MềM VI ĐIềU KHIểN 58
3.1. Lưu đồ thuật toán: 58
3.1.1 Lưu đồ thuật toán chương trình chính vi điều khiển: 58
3.1.2. Nhận DATA của nhiệt độ, độ ẩm: 59
3.1.3. Phần mềm vi điều khiển: 60
3.1.4. Lưu đồ thuật toán chương trình chính máy tính: 69
Chương 4 THIếT Kế PHầN MềM GIAO TIếP MáY TíNH 70
4.1. Lưu đồ chương trình chính máy tính: 70
4.2. Lưu đồ chương trình con máy tính: 71
4.2.1. Chương trình con cảnh báo và hiển thị nhiệt độ: 71
4.2.2. Chương trình con cảnh báo của nhiệtđộ, độ ẩm: 72
4.3. Phần mềm điều khiển hệ thống: 73
4.4. Phần mềm trên trạm 76
c. hạn chế– hướng phát triển – kết luận 80
1. Hạn chế của đề tài: 80
2. Hướng phát triển 80
3. Kết luận 80
TàI LIệU THAM KHảO 81