Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
1 Vi điều khiển và hiển thị.

1 Vi điều khiển và hiển thị.

Tải bản đầy đủ - 0trang

Các chân năng lượng:

GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino Mega. Khi bạn dùng

các thiết bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt thì những chân này phải được nối với

nhau.

5V: cấp điện áp 5V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA.

3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 50mA.

Vin (Voltage Input): để cấp nguồn ngoài cho Arduino Mega, nối cực dương của

nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND.

IOREF: điện áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino Mega có thể được đo ở

chân này. Và dĩ nhiên nó ln là 5V. Mặc dù vậy khơng được lấy nguồn 5V từ chân

này để sử dụng bởi chức năng của nó khơng phải là cấp nguồn.

RESET: việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển tương đương với

việc chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10KΩ.

Lưu ý:

Arduino Mega khơng có bảo vệ cắm ngược nguồn vào. Do đó phải hết sức cẩn

thận, kiểm tra các cực âm – dương của nguồn trước khi cấp cho Arduino Mega. Việc

làm chập mạch nguồn vào của Arduino Mega sẽ biến nó thành một miếng nhựa chặn

giấy. Tơi khuyên bạn nên dùng nguồn từ cổng USB nếu có thể.

Các chân 3.3V và 5V trên Arduino là các chân dùng để cấp nguồn ra cho các

thiết bị khác, không phải là các chân cấp nguồn vào. Việc cấp nguồn sai vị trí có thể

làm hỏng board. Điều này khơng được nhà sản xuất khuyến khích.

Cấp nguồn ngồi khơng qua cổng USB cho Arduino ATmega2560 với điện áp

dưới 6V có thể làm hỏng board.

Cấp điện áp trên 13V vào chân RESET trên board có thể làm hỏng vi điều khiển

ATmega2560.

Cường độ dòng điện vào/ra ở tất cả các chân Digital và Analog của Arduino

ATmega2560 nếu vượt quá 200mA sẽ làm hỏng vi điều khiển.

Cấp điệp áp trên 5.5V vào các chân Digital hoặc Analog của Arduino

ATmega2560 sẽ làm hỏng vi điều khiển.



22



Cường độ dòng điện qua một chân Digital hoặc Analog bất kì của Arduino

ATmega2560 vượt quá 40mA sẽ làm hỏng vi điều khiển. Do đó nếu khơng dùng để

truyền nhận dữ liệu, bạn phải mắc một điện trở hạn dòng.

Một vài thơng số của Arduino Mega2560

Vi điều khiển



ATmega2560



Điện áp hoạt động



5V – DC (chỉ được cấp qua cổng USB)



Điện áp đầu



16 MHz



Dòng tiêu thụ



30mA



Điện áp vào khuyên dùng



7-12V – DC



Điện áp vào giới hạn



6-20V – DC



Số chân Digital I/O



54 chân (trong đó có 15 chân cung cấp PWM)



Số chân Input Analog



16



Dòng tối đa trên mỗi chân I/O



20mA



Dòng ra tối đa (5V)



500 mA



Dòng ra tối đa (3.3V)



50 mA



Bộ nhớ flash



256 KB trong đó có 8 KB sử dụng bộ nạp khởi

động



SRAM



8 KB (ATmega328)



EEPROM



4 KB (ATmega328)



Chiều dài



101,52mm



Bề rộng



53,5mm



Cân nặng



37g

Bảng 2.1: Thông số Arduino Mega 2560



23



2.1.2. Led 7 đoạn



Hình 2.12: Led 7 đoạn

Cấu tạo led 7 đoạn:



Hình 2.13: Sơ đồ chân của led 7 đoạn

Sơ lược led 7 đoạn

LED 7 đoạn là một công cụ thông dụng được dùng để hiển thị các thông số dưới

dạng các số từ 0 đến 9.

Led 7 đoạn có 2 loại: Anode chung và cathode chung.

Loại anode chung: Chân chung được nối xuống mức 0, để kích sáng các thanh

led phải kích các chân còn lại với mức điện áp mức 1.

Loại cathode chung: Chân chung được nối vào nguồn 5V, để kích sáng các thanh

led phải kích các chân còn lại với mức 0.

Ứng dụng led 7 đoạn dùng để hiển thị giao tiếp với người sử dụng nhằm giám

sát, theo dõi quá trình nhất định ví dụ: thời gian, số lượng…

24



Hình 2.14: Mạch in led 7 đoạn

Các phương pháp cơ bản điều khiển hiển thị nội dung trên led 7 đoạn:

Phương pháp chốt: Ở phương pháp này, các chân led được nối trực tiếp với vi

các chân của vi điều khiển. Do số lượng chân trên vi điều khiển có hạn nên sẽ khơng

điều khiển được nhiều led.

Phương pháp quét: Nguyên lý điều khiển ở phương pháp này là cho lần lượt

từng led sáng trong 1 khoảng thời gian cực kỳ ngắn. Mỗi led sẽ thể hiện 1 giá trị tương

ứng với vị trí của nó. Với khoảng thời gian cực ngắn này, mắt ta sẽ không thể thấy

được led tắt nên ta sẽ có cảm giác là led sáng liên tục.

Nhóm đã chọn led 7 đoạn loại cathode chung với transistor A1015 để kích

dòng cho led. Phương pháp nhóm chọn để thực thi đồ án này là phương pháp

quét.

2.2 Cảm biến

Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750.

Cảm biến độ ẩm đất.

Cảm biến nhiệt độ DHT22.



25



2.2.1 Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750.



Hình 2.15: Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750

Để đo được sự thay đổi ánh sáng chúng ta có thể dùng: cảm biến quang, hỏa

quang kế, cảm biến PAR… nhưng nhóm chọn BH1750 thuộc loại cảm biến quang để

sử dụng cho đề tài vì giá thành tương đối rẻ, độ chính xác tương đối ổn định.

Vậy cảm biến cường độ ánh sáng BH1750 là gì?

Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750 là cảm biến cường độ ánh sáng với

bộ chuyển đổi ADC 16 bit tích hợp trong chip và có thể xuất ra trực tiếp dữ liệu theo

dạng digital. Được sử dụng để đo cường độ ánh sáng theo đơn vị lux, cảm biến có

ADC nội và bộ tiền xử lý nên giá trị được trả ra là giá trị trực tiếp cường độ ánh sáng

lux mà không phải qua bất kỳ xử lý hay tính tốn nào thơng qua giao tiếp I2C.

BH1750 sử dụng đơn giản và chính xác hơn nhiều lần so với dùng cảm biến

quang trở để đo cường độ ánh sáng với dữ liệu thay đổi trên điện áp dẫn đến việc sai

số cao. Với cảm biến BH1750 cho dữ liệu đo ra trực tiếp với dạng đơn vị

là LUX khơng cần phải tính tốn chuyển đổi thơng qua chuẩn truyền I2C.

Ứng dụng:

Đo cường độ ánh sáng.

Kết hợp điều khiển thiết bị.

Thông số:

Nguồn: 3 -> 5VDC

Giao tiếp



I2C



Khoảng đo: 1 -> 65535 lux

26



Kích thước: 21*16*3.3mm

Sự biến đổi ánh sáng nhỏ (+/- 20%)

Độ ảnh hưởng bởi ánh sáng hồng ngoại rất nhỏ

Tiêu hao nguồn ít.

Khả năng chống nhiễu sáng ở tần số 50 Hz/60 Hz

Cường độ được tính như sau:

Ban đêm: 0.001 - 0.02 lx.

Trời sáng trăng: 0.02 - 0.3 lx+ Trời mây trong nhà: 5 - 50 lx.

Trời mây ngoài trời: 50 - 500 lx.

Trời nắng trong nhà: 100- 1000 lx.

2.2.2 Cảm biến độ ẩm đất.

Cảm biến độ ẩm đất: là cảm biến dùng để đo độ ẩm của đất, trạng thái đầu ra

mức thấp (0V), khi đất thiếu nước đầu ra sẽ là mức cao (5V), độ nhạy cao chúng ta có

thể điều chỉnh được bằng biến trở. Phần đầu đo được cắm vào đất để phát hiện độ ẩm

của đất, khi độ ầm của đất đạt ngưỡng thiết lập, đầu ra DO sẽ chuyển trạng thái từ mức

thấp lên mức cao. Nhờ thế, có thể sử dụng Analog hoặc Digital của Arduino để đọc giá

trị từ cảm biến.

Cảm biến độ ẩm đất có 4 chân: Vcc, GND, 2 ngõ ra là D0 (cho giá trị trả về mức

logic 0 1) và A0 (giúp bạn có thể đọc được chính xác hơn độ ẩm của đất). Bạn có thể

dùng 1 trong 2 chân này...

Cảm biến độ ẩm đất chỉ trả về cho ta giá trị analog trong khoảng từ 0-1023 tương

đương với 100-0% độ ẩm của đất. Khi giá trị analog bằng 0 tức là độ ẩm tối đa 100%,

còn khi giá trị analog đạt 1023 thì độ ẩm sẽ là 0%. Nhóm sử dụng hàm map () để quy

đổi giá trị analog của cảm biến độ ẩm đất sang giá trị phần trăm độ ẩm của đất.

− Thơng số kĩ thuật:



Điện áp hoạt động: 3.3V-5V

Kích thước PCB: 3cm * 1.6cm

Led đỏ báo nguồn vào, Led xanh báo độ ẩm.

IC so sánh: LM393

VCC: 3.3V-5V

27



GND: 0V

DO: Đầu ra tín hiệu số (0 và 1)

AO: Đầu ra Analog (Tín hiệu tương tự)

− Sơ đồ nối chân cảm biến với Arduino



Bảng 2.2: Bảng kết nối chân cảm biến độ ẩm đất với Arduino



Hình 2.16: Cảm biến độ ẩm đất.

Nước rất cần thiết cho cây trồng. Để thoả mãn sự sinh trưởng của cây, trong đất

cần một độ ẩm sẵn có để cây trồng có thể hút được dễ dang. Ngập úng hoặc thiếu

nước trong đất đều khơng thích hợp cho cây trồng sinh trưởng. Đất thừa nước ảnh

hưởng xấu đến sinh trưởng của cây do đất thiếu khơng khí cần thiết cho cây. Ngược

lại, đất khô hạn cây trồng phải tạo ra năng lượng lớn để hút nước, như vậy cũng ảnh

hưởng đến sinh trưởng của cây. Do vậy, để cây trồng sinh trưởng tối ưu, cần hàm

lượng ẩm thích hợp cho đất.

Cảm biến độ ẩm đất được bố trí ở các góc mơ hình và ở giữa nhằm đánh giá

khách quan độ ẩm của tồn bộ mơ hình tránh trường hợp đo 1 vị trí sẽ làm cho giá

28



trị trả về chỉ là độ ẩm của vị trí cảm biến còn những vị trí khác thì đất q ẩm hoặc

q khơ.

Tuy nhiên vì phải dùng nhiều cảm biến đặt ở nhiều vị trí khác nhau nên sẽ phải

dùng dây dẫn để truyền tín hiệu về bộ xử lý do đó sẽ khơng tránh trường hợp sai số.

Bên cạnh đó bản thân cảm biến cũng có một sai số nhất định nên cần phải thay đổi

giá trị độ ẩm đất dùng để điều khiển hệ thống độ ẩm để có được mơi trường thích

hợp cho cây phát triển.

Độ ẩm đất mà cây rau cải bẹ xanh cần là khoảng 70% đến 90 %. Vì vậy hệ

thống điều khiển phải đảm bảo độ ẩm đất ln nằm trong khoảng thích hợp để cây

có thể phát triển tốt. Vì lý do đó độ ẩm cung cấp cho vi điều khiển phải có độ chính

xác tương đối, khơng sai số nhiều.

Cảm biến độ ẩm đất có đầu dò là 2 thanh kim loại nên sẽ dễ bị ăn mòn. Vì

vậy cần phải kiểm tra thường xuyên để cảm biến có thể cho kết quả chính xác.

Nhóm quyết định chọn khoảng độ ẩm đất lý tưởng dành cho cây rau là [75, 85] vì:

Modul cảm biến độ ẩm đất có sai số khoảng 3% là một con số không nhỏ.

Độ ẩm đất tăng rất dễ nhưng giảm thì lại rất khó. Vì vậy nếu độ ẩm có tăng

q cao so với con số 85% thì nó vẫn còn nằm trong sức chịu đựng của cây. Quạt sẽ

giảm độ ẩm của đất tuy nhiên độ đáp ứng khơng cao nên cách tốt nhất vẫn là kiểm

sốt lượng nước tưới vào để đảm bảo không vượt quá khả năng chịu đựng của cây

rau.

2.2.3 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT22.

Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT22 là cảm biến rất thơng dụng hiện nay vì chi

phí rẻ và rất dễ lấy dữ liệu thông qua giao tiếp 1 wire. Cảm biến độ ẩm nhiệt độ

DHT22 So với DHT11 thì DHT22 có độ chính xác cao và khoảng đo hoạt động rộng

hơn. Module truyền dữ liệu thông qua giao tiếp 1 dây nên dễ dàng kết nối và lấy dữ

liệu. Module được thiết kế hoạt động ở mức điện áp 5V.

− Thơng số kĩ thuật:



Kích thước: 28mm X 12mm X 10mm

Điện áp làm việc: 3.3-5.5V DC

Một dải đo độ ẩm: 0 --- 100% RH

29



Độ chính xác đo độ ẩm: ± 2% RH

Phạm vi đo nhiệt độ: -40 --- 80 ℃

Độ chính xác đo nhiệt độ: ± 0.5 ℃

Điện áp làm việc: DC5V chung



Hình 2.17: Cảm biến nhiệt độ DHT22

− Sơ đồ nối chân:



Hình 2.18: Sơ đồ nối chân DHT22 với Arduino Mega

Là yếu tố quan trọng trong sinh trưởng và sự phát triển của cây rau. Nhiệt độ

chính là yếu tố tạo nên các vùng khí hậu khác nhau trên trái đất và từ đó có các tập

đoàn rau riêng biệt cho từng vùng. Mỗi loài rau đòi hỏi có nhiệt độ thích hợp để

sống.

Nếu nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp sẽ làm cho quá trình quang hợp bị chậm lại.

Nếu vượt ngưỡng chịu đựng thì cây sẽ bị chết. Do đó điều khiển nhiệt độ trong

phạm vi thích hợp thì cây trồng sẽ phát triển tốt, đạt được hiệu suất quang hợp

cao. Tự đó có thể rút ngắn thời gian phát triển của cây trồng làm cây trồng lớn

30



nhanh hơn.

Cây rau cải bẹ xanh phát triển tốt nhất trong khoảng nhiệt độ từ 25 độ C đến 30

độ C. Nhưng nhóm quyết định chọn 31 độ C làm nhiệt độ trên thay cho 30 độ C vì:

Cảm biến DHT22 có độ sai số là 0.5 độ C.

Các cảm biến được bố trí ở nhiều vị trí khác nhau sẽ cần dùng dây nối để truyền

dữ liệu về vi điều khiển. Tuy nhiên việc dùng nhiều dây nối sẽ tạo ra sai số.

2.3 Nguồn nuôi.

Nguồn nuôi hệ thống được cấp từ nhiều nguồn khác nhau để phù hợp với yêu

cầu của thiết bị và mạch điều khiển.

Nguồn 220V để cung cấp cho các thiết bị sử dụng nguồn 220V như bóng đèn

sợi tóc, quạt 220V, nguồn tổ ong 12V – 30A.

Nguồn 12V được lấy từ nguồn tổ ong để cung cấp cho mạch cầu H điều khiển

động cơ VNH2SP30 dùng để điều khiển đèn led. Ngoải ra nguồn 12V còn được dùng

để cấp điện cho cảm biến của mơ hình thơng qua mạch hạ áp LM2596. Nhóm còn sử

dụng quạt 12V lắp 2 bên mái của mơ hình dùng để thơng khí cũng như là tản nhiệt cho

đèn led và mạch cầu H.

Nguồn adapter 9V- 1A dùng để cung cấp cho Arduino Mega hoạt động khi

không có kết nối với máy tính

2.3.1 Nguồn tổ ong 12V – 30A.

Thông số kĩ thuật:

Điện áp đầu vào: 110VAC / 220VAC chuyển đổi (47 ~ 63Hz)

Điện áp đầu ra: DC 12V ± 10%

Dòng ra: 30A @ 120VAC

Overload: 105% đến 200% (tải định mức), kể từ khi nối lại

Chip: 115% ~ 135% (điện áp đầu ra)

Ngắn mạch bảo vệ tự động phục hồi

Bảo vệ quá nhiệt độ: 70 ° C

Môi trường làm việc: -10 ℃ ~ 50 ℃, 20% ~ 90% RH (khơng ngưng tụ)

Kích thước (L * W * H): 214 * 114 * 50mm

Trọng lượng: 1.0kg

31



Hình 2.19: Nguồn tổ ong 12V - 30 A

2.3.2 Adapter 9V – 1A.

Arduino cần adapter chuyển nguồn 220V thành 9V để cấp nguồn ổn định khi

khơng kết nối Arduino với máy tính.

Thơng số kỹ thuật:

Đầu vào: 100-240V AC 50/60Hz

Đầu ra: 9V ~ 1A

Công suất: 45W

Đầu kết nối: 2.1 * 5.5mm

Phù hợp an toàn: UL / TUV / GS / CE / FCC

Gợn sóng và tiếng ồn (MVP-p): 1% Max

Nhiệt độ hoạt động: 0 ~ 40 ° C

Độ ẩm tương đối: 5% ~ 90% RH

Nhiệt độ lưu trữ: -20 ~ 85 ° C



32



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

1 Vi điều khiển và hiển thị.

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×