Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Bối cảnh thực tiễn và lý do chọn đề tài

Trong tiến trình phát triển của công nghệ số, công nghiệp hóa và hiện đại hóa, các hệ thống máy móc tự động ngày càng được ứng dụng sâu rộng nhằm đáp ứng nhu cầu thực tiễn của con người. Nhiệt độ và độ ẩm là hai yếu tố môi trường có tác động trực tiếp đến chất lượng sản phẩm, mức độ an toàn và hiệu quả vận hành trong nhiều lĩnh vực quan trọng như nông nghiệp, y tế, sản xuất công nghiệp và đời sống sinh hoạt. Việc đo lường và giám sát tự động, chính xác các thông số này là yêu cầu kỹ thuật cần thiết.

Theo khảo sát thực tế của tác giả đồ án, các thiết bị đo nhiệt độ và độ ẩm điện tử thương mại trên thị trường hiện nay vẫn tồn tại nhiều hạn chế kỹ thuật và kinh tế:

  • Chi phí cao: Giá thành thiết bị thương mại tương đối đắt, gây khó khăn cho việc phổ biến tại các khu vực nông thôn, miền núi hoặc các ứng dụng quy mô vừa và nhỏ.
  • Độ chính xác và độ ổn định chưa cao: Kết quả đo dễ bị sai lệch dưới tác động của các yếu tố ngoại cảnh như nhiệt độ môi trường, độ ẩm không khí, ánh sáng và bụi bẩn.
  • Độ bền hạn chế: Khả năng chịu đựng va đập, rơi vỡ hoặc các sự cố chập cháy trong môi trường công nghiệp còn thấp.
  • Khả năng tương thích kém: Thiết bị thường đóng kín, sử dụng giao thức hoặc chuẩn giao tiếp riêng biệt, khó kết nối và mở rộng với các hệ thống điều khiển khác.

Từ những hạn chế trên, đề tài "Thiết kế, lắp đặt mô hình mạch điện đo nhiệt độ và độ ẩm hiển thị LCD sử dụng kit test vi xử lý STM32F103C8T6" được lựa chọn nhằm xây dựng một giải pháp phần cứng tích hợp có tính tự động, độ bền cao, chi phí thấp và khả năng vận hành ổn định.

Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu cốt lõi của đồ án là thiết kế và chế tạo hoàn chỉnh mô hình mạch điện đo nhiệt độ và độ ẩm môi trường tự động, đảm bảo độ chính xác, tính ổn định và khả năng hiển thị trực quan trên màn hình LCD, dựa trên nền tảng vi điều khiển ARM Cortex-M3 (STM32F103C8T6) và cảm biến số DHT11.

Nhiệm vụ nghiên cứu

Để hoàn thành mục tiêu đề ra, đồ án xác định 5 nhiệm vụ kỹ thuật cụ thể:

  1. Nghiên cứu cấu trúc phần cứng, kiến trúc vi xử lý và tập lệnh của vi điều khiển 32-bit STM32F103C8T6 (dòng kit Blue Pill).
  2. Tìm hiểu nguyên lý hoạt động và phương pháp cấu hình module biến đổi tương tự - số (ADC) tích hợp trên chip.
  3. Nghiên cứu nguyên lý hoạt động, sơ đồ chân và giản đồ xung giao tiếp 1-Wire của cảm biến nhiệt độ - độ ẩm DHT11.
  4. Tìm hiểu và sử dụng các công cụ phần mềm chuyên dụng phục vụ thiết kế phần cứng và lập trình nhúng: phần mềm thiết kế mạch Eagle, phần mềm cấu hình phần cứng STM32CubeMX và môi trường lập trình/biên dịch Keil C.
  5. Thi công lắp ráp mô hình thực tế, kết nối ngoại vi (màn hình LCD 16x2, nút nhấn, cơ cấu chấp hành gồm quạt và máy phun sương), nạp code và chạy thực nghiệm đánh giá.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Các thành phần phần cứng và công cụ phần mềm gồm vi điều khiển STM32F103C8T6, cảm biến DHT11, module ADC, màn hình hiển thị LCD 16x2, các linh kiện thụ động (điện trở, tụ điện), cơ cấu chấp hành (quạt, máy phun sương, nút bấm) và hệ thống phần mềm (Eagle, STM32CubeMX, Keil C, thư viện HAL).
  • Phạm vi nghiên cứu: Do giới hạn về thời gian, kiến thức chuyên môn và trang thiết bị thực hành tại xưởng, nghiên cứu tập trung vào việc thiết kế, lắp ráp và chạy thử nghiệm một mô hình mạch cảm biến tự động ở mức độ cơ bản, kiểm tra khả năng đọc dữ liệu từ cảm biến và hiển thị lên LCD kết hợp điều khiển cơ cấu chấp hành.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và công nghệ sử dụng

Nội dung lý thuyết của đồ án dựa trên nền tảng kỹ thuật vi điều khiển 32-bit, lý thuyết chuyển đổi tín hiệu tương tự - số (ADC), kỹ thuật giao tiếp số 1 dây (1-Wire) và lý thuyết mạch điện tử cơ bản:

  1. Vi điều khiển STM32F103C8T6 (STMicroelectronics):

    • Lõi xử lý: 32-bit ARM Cortex-M3, tần số xung nhịp tối đa 72 MHz.
    • Bộ nhớ: 64 KB bộ nhớ Flash (lưu chương trình firmware), 20 KB SRAM (lưu trữ biến động, ngăn xếp stack).
    • Nguồn cấp và quản lý năng lượng: Điện áp hoạt động từ nguồn cấp DC qua cổng USB 5V hoặc chân VIN; hỗ trợ các chế độ tiết kiệm năng lượng (Sleep, Stop, Standby), chân Vbat cấp nguồn cho bộ RTC từ pin ngoài khi mất nguồn chính.
    • Ngoại vi và giao tiếp: 2 bộ ADC 12-bit (với 9 kênh cho mỗi bộ, dải đo 0 - 3.6V), 7 kênh DMA (hỗ trợ ADC, UART, I2C, SPI), 7 bộ Timer (3 Timer 16-bit chuẩn, 1 Timer 16-bit điều khiển động cơ với dead-time, 2 Watchdog Timer, 1 Systick Timer 24-bit), cùng các chuẩn giao tiếp 2x I2C, 3x USART, 2x SPI, 1x CAN và cổng USB 2.0 Full-Speed.

  2. Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11:

    • Cảm biến số tích hợp đo nhiệt độ và độ ẩm với sai số nhiệt độ $\pm 2%$.
    • Điện áp hoạt động: 3V - 5V DC.
    • Sơ đồ chân gồm 4 chân: Chân 1 (VDD - nguồn 5V), Chân 2 (DATA - truyền nhận dữ liệu), Chân 3 (NC - không kết nối), Chân 4 (GND - nối mass 0V).
    • Giao thức truyền thông: Giao tiếp đơn dây (1-Wire). MCU gửi tín hiệu Start bằng cách kéo chân DATA xuống mức thấp tối thiểu 18 ms, sau đó kéo lên mức cao và chuyển sang trạng thái đọc. Cảm biến DHT11 phản hồi bằng cách kéo chân DATA xuống thấp 80 $\mu\text{s}$ rồi đẩy lên cao 80 $\mu\text{s}$, sau đó truyền chuỗi dữ liệu nhị phân gồm 40 bit (5 byte).

  3. Màn hình hiển thị LCD 16x2:

    • Sử dụng IC điều khiển (driver) HD44780, khả năng hiển thị 2 dòng, mỗi dòng 16 ký tự.
    • Kích thước tổng thể: $8 \times 3.8\text{ cm}$, khoảng cách giữa các chân kết nối là 0.1 inch, điện áp làm việc 5V.
    • Các chân tín hiệu chính: Chân 1 (VSS - GND), Chân 2 (VDD - nguồn 5V), Chân 3 (VE - chỉnh độ tương phản), Chân 4 (RS - chọn thanh ghi lệnh IR hoặc dữ liệu DR), Chân 5 (R/W - chọn chế độ đọc/ghi), Chân 6 (E - chân cho phép Enable), Chân 7-14 (D0-D7 - bus dữ liệu 8-bit hoặc 4-bit), Chân 15 (A - cực dương đèn nền), Chân 16 (K - cực âm đèn nền).

  4. Linh kiện điện tử thụ động cơ bản:

    • Điện trở (R): Phân tích cấu tạo màng than/kim loại, định luật Ohm ($U = I \cdot R$) và các phương pháp ghép nối tiếp ($R_{tđ} = R_1 + R_2 + \dots + R_n$), ghép song song và ghép hỗn hợp.
    • Tụ điện (C): Phân tích thông số điện dung danh định (F, $\mu\text{F}$, $\text{nF}$, $\text{pF}$), điện áp danh định, điện trở cách điện và phân loại (tụ sứ, tụ giấy, tụ mica, tụ hóa phân cực).

Phương pháp nghiên cứu thực tế

Tác giả áp dụng kết hợp các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và thiết kế kỹ thuật:

  • Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu: Khai thác thông tin kỹ thuật từ datasheet nhà sản xuất (STMicroelectronics), tài liệu hướng dẫn trên Internet và tham khảo các đồ án chuyên ngành liên quan.
  • Phương pháp tham vấn chuyên gia: Tiếp nhận sự hướng dẫn trực tiếp từ giảng viên hướng dẫn (ThS. Đỗ Xuân Trung) về sơ đồ nguyên lý và giải thuật.
  • Phương pháp thiết kế mô phỏng phần cứng: Dùng phần mềm Eagle để vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện tử và bố trí linh kiện.
  • Phương pháp lập trình và gỡ lỗi phần mềm:
    • Cấu hình chân vào/ra (GPIO), bộ xung nhịp và module ADC bằng phần mềm STM32CubeMX, tự động sinh mã nguồn sử dụng thư viện HAL (Hardware Abstraction Layer).
    • Lập trình giải thuật, biên dịch và nạp code thông qua môi trường Keil C bằng mạch nạp chuẩn SWD/USART.
  • Phương pháp thực nghiệm và kiểm thử phần cứng: Lắp ráp trực tiếp các module lên bo mạch thử nghiệm (kit test, breadboard), hàn nối dây dẫn, cấp nguồn 5V từ cổng USB máy tính và đo kiểm giá trị nhiệt độ, độ ẩm hiển thị thực tế.

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Cấu trúc hệ thống phần cứng

Hệ thống đo lường và điều khiển được thiết kế theo cấu trúc phân khối chức năng rõ ràng, kết nối đồng bộ với khối xử lý trung tâm.

Khối chức năng Linh kiện / Thiết bị chính Nhiệm vụ kỹ thuật
Khối nguồn Cổng USB máy tính (5V DC) Cung cấp nguồn điện áp và dòng điện ổn định 5V DC cho toàn bộ vi điều khiển, cảm biến và ngoại vi.
Khối xử lý trung tâm Kit STM32F103C8T6 (Blue Pill) Điều khiển toàn bộ hoạt động của hệ thống: nhận tín hiệu từ cảm biến DHT11, xử lý dữ liệu, xuất tín hiệu điều khiển LCD và cơ cấu chấp hành.
Khối cảm biến Cảm biến DHT11 Thu thập thông số nhiệt độ và độ ẩm môi trường xung quanh, chuyển đổi thành dữ liệu số truyền về vi điều khiển.
Khối hiển thị Màn hình LCD 16x2 (Driver HD44780) Hiển thị các giá trị nhiệt độ ($^\circ\text{C}$) và độ ẩm ($%$) thu thập được một cách rõ ràng, trực quan.
Khối nút ấn Nút bấm cơ (Push button) Cung cấp tín hiệu ngõ vào để kích hoạt khởi động mạch, tùy chỉnh chế độ hoặc chuyển đổi trạng thái hoạt động.
Khối cơ cấu chấp hành Quạt làm mát, máy phun sương và đèn Thực hiện tác động vật lý lên môi trường (hạ nhiệt, tăng ẩm) theo tín hiệu điều khiển nhận từ vi xử lý.

Nguyên lý giải mã dữ liệu cảm biến DHT11

Quá trình giao tiếp giữa STM32F103C8T6 và DHT11 được thực hiện qua chân GPIO đơn tuyến theo hai bước chuẩn:

  1. Bước 1 (Gửi tín hiệu Start và bắt tay): MCU cấu hình chân GPIO ở chế độ Output, kéo đường DATA xuống mức thấp trong khoảng thời gian $t \ge 18\text{ ms}$, sau đó kéo lên mức cao và chuyển cấu hình GPIO sang chế độ Input. Cảm biến DHT11 phát hiện tín hiệu sẽ kéo đường DATA xuống thấp $80\ \mu\text{s}$ rồi đẩy lên cao $80\ \mu\text{s}$ để báo hiệu sẵn sàng truyền dữ liệu.
  2. Bước 2 (Đọc và kiểm tra dữ liệu 40-bit): DHT11 truyền liên tiếp 5 byte (40 bit) dữ liệu:
    • Byte 1: Giá trị phần nguyên của độ ẩm.
    • Byte 2: Giá trị phần thập phân của độ ẩm.
    • Byte 3: Giá trị phần nguyên của nhiệt độ.
    • Byte 4: Giá trị phần thập phân của nhiệt độ.
    • Byte 5: Byte kiểm tra tổng (Checksum).

Quy tắc xác định giá trị bit: Sau khi đường DATA về 0, đợi sườn lên của tín hiệu và tạo độ trễ $50\ \mu\text{s}$. Nếu sau khoảng thời gian này mức tín hiệu vẫn là mức cao ($70\ \mu\text{s}$) thì xác nhận là bit 1; nếu tín hiệu đã về mức thấp ($26 - 28\ \mu\text{s}$) thì xác nhận là bit 0.

Thuật toán kiểm tra tính toàn vẹn dữ liệu được thực hiện theo biểu thức: $$\text{Byte 5} = \text{Byte 1} + \text{Byte 2} + \text{Byte 3} + \text{Byte 4}$$ Nếu phương trình thỏa mãn, dữ liệu đo được xác nhận là chính xác và chuyển sang khối hiển thị; nếu không thỏa mãn, dữ liệu bị loại bỏ do lỗi đường truyền.

Quy trình cấu hình và lập trình ADC trên STM32CubeMX và Keil C

Trong nội dung đồ án, tác giả trình bày quy trình sử dụng bộ biến đổi ADC 12-bit trên vi điều khiển STM32F103C8T6 nhằm phục vụ việc thu nhận và xử lý tín hiệu tương tự:

  • Cấu hình trên CubeMX: Thiết lập kênh đo ADC1 Channel 0 (chân PA0), kích hoạt chế độ biến đổi liên tục (Continuous Conversion Mode), chọn thời gian lấy mẫu Sampling Time = 239.5 Cycles, bật ngắt trong NVIC với mức ưu tiên ngắt Priority = 2.
  • Cấu hình chế độ quét nhiều kênh (Scan Mode): Khởi tạo Number of Conversion = 2, kích hoạt đồng thời Scan Mode và Continuous Mode.
  • Hệ thống hàm thư viện HAL sử dụng trong Keil C:
    • HAL_ADC_Start(&hadc): Khởi động bộ ADC ở chế độ thông thường (Normal).
    • HAL_ADC_Start_IT(&hadc): Khởi động bộ ADC ở chế độ ngắt (Interrupt).
    • HAL_ADC_Stop(&hadc): Dừng hoạt động của bộ ADC.
    • HAL_ADC_GetValue(&hadc): Đọc giá trị số nguyên sau khi chuyển đổi xong từ thanh ghi dữ liệu.
    • HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc): Hàm ngắt callback được gọi tự động khi quá trình chuyển đổi dữ liệu ADC hoàn thành.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu đề tài tổng quan ý tưởng

Chương 1 tập trung trình bày bối cảnh thực tiễn của các thiết bị đo lường môi trường hiện nay, nêu rõ 4 vấn đề kỹ thuật của các dòng máy đo trên thị trường (giá cao, sai số lớn do môi trường, kém bền, tương thích thấp). Tác giả xác định mục tiêu thiết kế mô hình mạch điện đo nhiệt độ, độ ẩm tích hợp chi phí thấp, giới thiệu các đối tượng nghiên cứu cốt lõi (STM32F103C8T6, DHT11, ADC, LCD) và vạch ra quy trình thực hiện 3 bước thông qua phần mềm Eagle, CubeMX và Keil C.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 2 cung cấp toàn bộ cơ sở kỹ thuật cho phần cứng và phần mềm của đồ án:

  • Phân tích chi tiết vi điều khiển STM32F103C8T6: lõi ARM Cortex-M3 72 MHz, 64 KB Flash, 20 KB SRAM, các chế độ nguồn, DMA và 7 Timer.
  • Đánh giá ưu nhược điểm của kit phát triển STM32F103C8T6 (Blue Pill), hệ thống phần mềm hỗ trợ STM32CubeIDE và thư viện HAL.
  • Trình bày lý thuyết module ADC 12-bit: các chế độ Single, Continuous, Scan, Discontinuous mode, định nghĩa độ phân giải (4096 mức) và thời gian lấy mẫu ($t_{\text{sampling}}$).
  • Trình bày thông số, sơ đồ chân và giải thuật đọc 5 byte dữ liệu theo chuẩn 1-Wire của cảm biến DHT11.
  • Mô tả cấu tạo, thông số kích thước ($8 \times 3.8\text{ cm}$) và chức năng 16 chân của màn hình LCD 16x2 chuẩn driver HD44780.
  • Khái quát lý thuyết linh kiện thụ động: cấu tạo, công thức tính điện trở (định luật Ohm) và phân loại tụ điện (tụ sứ, tụ giấy, tụ mica, tụ hóa).

Chương 3: Thiết kế lắp ráp và lập trình điều khiển

Chương 3 trình bày việc hiện thực hóa mô hình phần cứng và giải thuật điều khiển:

  • Xây dựng sơ đồ khối hoàn chỉnh gồm 6 khối chức năng: Khối nguồn (cấp 5V qua cổng USB), Khối xử lý trung tâm (STM32F103C8T6), Khối cảm biến (DHT11), Khối hiển thị (LCD 16x2), Khối nút ấn và Khối cơ cấu chấp hành (quạt và máy phun sương kèm đèn).
  • Thuyết minh chi tiết nguyên lý hoạt động và yêu cầu kỹ thuật của từng khối chức năng trong hệ thống.
  • Trình bày quy trình hàn nối chân linh kiện, kết nối mạch thực tế và phương pháp cấu hình, viết code trên môi trường Keil C.

Chương 4: Kết luận và hướng phát triển

Chương 4 tổng kết kết quả đạt được của quá trình thiết kế, chế tạo mạch phần cứng đo và hiển thị nhiệt độ - độ ẩm tự động; đồng thời chỉ ra các điểm còn tồn tại và đề xuất định hướng phát triển, mở rộng hệ thống trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật chính

  • Về phần cứng: Hoàn thành việc thiết kế và lắp ráp mô hình mạch điện đo nhiệt độ và độ ẩm hoạt động với nguồn cấp 5V DC từ cổng USB. Kết nối thành công vi điều khiển STM32F103C8T6 với cảm biến DHT11, màn hình LCD 16x2, nút nhấn và các thiết bị chấp hành (quạt làm mát, máy phun sương).
  • Về lập trình và điều khiển:
    • Khai thác thành công vi điều khiển 32-bit ARM Cortex-M3 thông qua công cụ cấu hình STM32CubeMX và trình biên dịch Keil C.
    • Lập trình giải mã chính xác chuỗi tín hiệu 40-bit từ cảm biến DHT11 theo giản đồ thời gian micro-giây, thực hiện thuật toán cộng checksum để kiểm tra dữ liệu nhiệt độ và độ ẩm.
    • Cấu hình và làm chủ hoạt động của bộ ADC 12-bit trên vi điều khiển STM32 bằng phương pháp ngắt (HAL_ADC_Start_IT) và chế độ quét kênh (Scan Mode).
    • Xuất dữ liệu đo đạc trực quan lên màn hình LCD 16x2.

Đóng góp của tác giả

  • Xây dựng một mô hình mạch thực hành hoàn chỉnh, tích hợp đầy đủ các khối chức năng từ cảm biến, xử lý trung tâm, hiển thị đến cơ cấu chấp hành với mức chi phí thấp.
  • Đưa ra tài liệu hướng dẫn từng bước rõ ràng về cách khởi tạo dự án với STM32CubeMX, sử dụng thư viện HAL và viết chương trình nhúng trên Keil C cho các linh kiện điện tử thông dụng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

  • Điều kiện thực nghiệm: Do hạn chế về cơ sở vật chất, trang thiết bị đo kiểm và quỹ thời gian, đồ án mới dừng lại ở việc lắp ráp và hoàn thiện một sản phẩm mô hình cảm biến tự động ở mức độ cơ bản.
  • Độ hoàn thiện phần cứng: Kit phát triển STM32F103C8T6 giá rẻ có chất lượng linh kiện trên thị trường không hoàn toàn đồng đều; hệ thống chưa tích hợp các mạch lọc nhiễu và mạch bảo vệ ngoại vi chuyên sâu.
  • Tính năng hệ thống: Chưa phát triển các giao thức truyền thông không dây hoặc kết nối mạng IoT để giám sát và lưu trữ dữ liệu từ xa.

Hướng phát triển tiếp theo

  • Hoàn thiện thêm các tính năng điều khiển tự động thông minh cho mạch điện.
  • Tối ưu hóa thuật toán xử lý và nâng cấp giao diện hiển thị dữ liệu.
  • Tích hợp thêm các module giao tiếp không dây (như Wi-Fi, Bluetooth hoặc RF) nhằm nâng cấp mô hình thành một thiết bị giám sát môi trường chuẩn IoT.

Giá trị tham khảo

Đối tượng tham khảo phù hợp

  • Sinh viên chuyên ngành Điện công nghiệp, Kỹ thuật Điện - Điện tử, Tự động hóa và Kỹ thuật máy tính/Hệ thống nhúng tại các trường cao đẳng, đại học.
  • Người học và kỹ sư mới tiếp cận với dòng vi điều khiển 32-bit ARM Cortex-M3 (họ STM32F1).

Các nội dung có giá trị tham khảo chuyên môn

  • Quy trình lập trình STM32 chuẩn HAL: Phương pháp cấu hình chân, ngắt và module ADC 12-bit thông qua STM32CubeMX kết hợp Keil C.
  • Giải thuật giao tiếp 1-Wire: Đoạn mã nguồn và phương pháp phân tích giản đồ xung để đọc dữ liệu từ cảm biến DHT11 (bắt sườn xung, tạo trễ, kiểm tra tổng Checksum).
  • Thiết kế khối phần cứng: Sơ đồ phối ghép chân giữa vi điều khiển 3.3V/5V với màn hình LCD 16x2 và khối cơ cấu chấp hành.

Câu hỏi thường gặp

1. Vi điều khiển STM32F103C8T6 sử dụng trong đồ án có các thông số phần cứng cơ bản nào?

Vi điều khiển STM32F103C8T6 do STMicroelectronics sản xuất, sử dụng lõi xử lý 32-bit ARM Cortex-M3 với tốc độ xung nhịp tối đa 72 MHz. Chip tích hợp 64 KB bộ nhớ Flash, 20 KB SRAM, 2 bộ ADC 12-bit (với 9 kênh mỗi bộ), 7 kênh DMA, 7 bộ Timer và hỗ trợ nhiều chuẩn giao tiếp như UART, SPI, I2C, CAN, USB 2.0.

2. Dữ liệu từ cảm biến DHT11 được truyền về vi điều khiển theo cấu trúc định dạng nào?

DHT11 gửi dữ liệu về vi điều khiển theo giao thức đơn dây (1-Wire) dưới dạng một chuỗi gồm 40 bit (5 byte):

  • Byte 1: Giá trị phần nguyên của độ ẩm.
  • Byte 2: Giá trị phần thập phân của độ ẩm.
  • Byte 3: Giá trị phần nguyên của nhiệt độ.
  • Byte 4: Giá trị phần thập phân của nhiệt độ.
  • Byte 5: Byte kiểm tra tổng (Checksum), thỏa mãn điều kiện $\text{Byte 5} = \text{Byte 1} + \text{Byte 2} + \text{Byte 3} + \text{Byte 4}$.

3. Module ADC trên STM32F103C8T6 có đặc điểm kỹ thuật gì và được cấu hình như thế nào?

Module ADC trên STM32F103C8T6 có độ phân giải 12-bit (tương ứng với $2^{12} = 4096$ mức giá trị số), dải điện áp chuyển đổi từ 0 đến 3.6V. Module hỗ trợ các chế độ chuyển đổi đơn (Single), liên tục (Continuous), quét kênh (Scan) và không liên tục (Discontinuous). Trong đồ án, tác giả cấu hình ADC1 kênh 0 ở chế độ Continuous, thời gian lấy mẫu $239.5\text{ cycles}$ và xử lý dữ liệu thông qua ngắt NVIC với hàm ngắt HAL_ADC_ConvCpltCallback.

4. Hệ thống cơ cấu chấp hành kết nối với mô hình gồm những thiết bị nào?

Khối cơ cấu chấp hành trong mô hình của đồ án bao gồm một quạt làm mát kết nối với kit vi điều khiển STM32F103C8T6 và một máy phun sương kết hợp đèn nối với hệ thống cảm biến để thực hiện tác động điều chỉnh môi trường.

5. Những phần mềm chuyên dụng nào được sử dụng để thiết kế và triển khai đồ án?

Đồ án sử dụng 3 phần mềm chính:

  • Eagle: Phần mềm thiết kế sơ đồ nguyên lý và mạch in điện tử.
  • STM32CubeMX: Phần mềm hỗ trợ cấu hình chân, thiết lập xung nhịp, kích hoạt ngoại vi và tự động sinh mã nguồn khởi tạo (HAL).
  • Keil C: Môi trường phát triển tích hợp (IDE) dùng để viết mã nguồn, biên dịch, gỡ lỗi (debug) và nạp chương trình vào chip STM32.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Điện công nghiệp đã hoàn thành việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thành công mô hình mạch điện đo nhiệt độ và độ ẩm hiển thị LCD sử dụng vi điều khiển 32-bit STM32F103C8T6 và cảm biến DHT11. Hệ thống đã giải quyết được các yêu cầu kỹ thuật cơ bản về thu thập dữ liệu môi trường, xử lý tín hiệu tương tự - số qua ADC, hiển thị dữ liệu trực quan trên LCD 16x2 và liên kết với khối cơ cấu chấp hành gồm quạt và máy phun sương. Công trình là tài liệu thực hành kỹ thuật có giá trị tham khảo rõ ràng cho sinh viên khối ngành kỹ thuật điện - điện tử trong việc làm chủ quy trình phát triển ứng dụng nhúng trên nền tảng vi điều khiển STM32.