ĐẶT VẤN ĐỀ - Với sự nóng lên của khí hậu toàn cầu kèm với đó là môi trƣờng ngày càng có những thay đổi lớn, nhiệt độ vàđộ ẩm của không khí và của đất biến đổi với biên độ ngày một lớn hơn. Trong khi đó môi trƣờng ảnh hƣởng trực tiếp tới quá trình sinh trƣởng và phát triển của thực vật .Tất cả các tiến trình sinh lí, hóa học và sinh học trong thực vật đều chịu ảnh hƣởng của nhiệt độ , độ ẩm.Thực vật nói chung đều có thay đổi đáp ứng nhiệt độ rất rộng, một số loài lại sinh trƣởng và phát triển trong một giới hạn nhiệt độ khác nhau. Để thực vật sinh trƣởng và phát triển tốt cần tạo ra điều kiện thuận lợi cho cây trồng. Những loại cây trồng có giá trị cao nhƣng lại có những yêu cầu về nhiệt độ, độ ẩm để có thể sinh trƣởng tốt , cho năng xuất cao hơn.
Để làm tốt vấn đề này cần tạo ra một môi trƣờng có nhiệt độ độ ẩm thích hợp để trồng những cây trồng cho giá trị kinh tế cao. - Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật,tự động hóa càng đƣợc áp dụng mạnh mẽ trong nhiều ngành sản xuất,một trong số đó là ứng dụng trong ngành nông nghiệp. Đời sống ngƣời dân ngày càng phát triển nhu cầu đòi hỏi chất lƣợng các sản phẩm trong nông nghiệp ngày càng cao.Vì thế việc ứng dụng tự động hóa trong sản xuất nông nghiệp sẽ đáp ứng nhu cầu chất lƣợng,tiết kiệm chi phí,nâng cao năng suất,tăng khả năng thu nhập cho ngƣời dân. - Việc ứng dụng vi điều khiểnvào trong sản xuất nông nghiệp sẽ tạo môi trƣờng thuận lợi để trồng trọt , đặc biệt là những cây có giá tri kinh tế.
Cho ra các sản phẩm có chất lƣợng tốt hơn đồng thời đảm bảo quá trình sản xuất không bị gián đoạn tăng sản lƣợng. Các quá trình trồng trọt sẽ đƣợc tự động hóa, khắc phục ảnh hƣởng của các yếu tố môi trƣờng. Chính vì vậy, chúng tôi chọn đề tài “NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN NHÀ KÍNH PHỤC VỤ CHO NÔNG NGHIỆP CHÍNH XÁC”.Với yêu cầu ứng dụng thực tế trên, đối tƣợng đề tài thực hiện 1 Nguyễn Mậu Luân - Vòng A Khèn do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN NHÀ KÍNH PHỤC VỤ CHO NÔNG NGHIỆP CHÍNH XÁC chính ở đây là hệ thống có điều kiện nhiệt độ và độ ẩm thích hợp phục vụ sản xuất trồng trọt tƣới tiêu trong nông nghiệp.Các quá trình sẽ đƣợc thực hiện tự động.2 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI - Mục đích của đề tài là ứng dụng vi xử lý để đo đạt điều kiện môi trƣờng là nhiệt độ và độ ẩm, từ đó điều khiển cơ cấu chấp hành để tạo ra một môi trƣờng có nhiệt độ và độ ẩm phù hợp với những loại cây trồng có yêu cầu về nhiệt và độ ẩm. Tạo ra môi trƣờng sống tốt cây trồng sinh trƣởng và phát triển, cho năng xuất và thu nhập cao.3 NHIỆM VỤ VÀ GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Nhiệm Vụ: - Khảo sát vi điều khiển PIC16f887.
- Tìm hiểu về cảm biến đo độ ẩm đất FC28, DHT11. - Thiết kế, thi công hệ thống tƣới tiêu. - Thiết kế mạch theo dõi nhiệt độ, độ ẩm. - Thiết kế, thi công hệ thống phun sƣơng.
- Lập trình cho VĐK theo yêu cầu của đề tài.2 Giới hạn đề tài Trong đề tài này nhóm chủ yếu tập trung vào những vấn đề sau: - Đo nhiệt độ và độ ẩm không khí, đo độ ấm của đất. - Cài đặt khoảng giới hạn nhiệt độ và độ ẩm thông qua nút nhấn.4 NỘI DUNG ĐỀ TÀI Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết Chƣơng này trình bày về cảm biến đo nhiệt độ,độ ẩm (cấu tạo, nguyên lí hoạt động, ứng dụng….), VĐK sử dụng là PIC 16F887 (cấu tạo, nguyên lí hoạt động, chức năng,…. Chƣơng 3: Thiết kế hệ thống Chƣơng này trình bày về cách thiết kế hệ thống, hệ thống đƣợc chia làm 2 phần chính đó là lựa chọn phần cứng và thiết kế. Chƣơng 4: Phần mềm Phần mềm đƣợc dùng để lập trình là CCS.
Chƣơng 5: Kết luận và hƣớng phát triển 2 Nguyễn Mậu Luân - Vòng A Khèn do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN NHÀ KÍNH PHỤC VỤ CHO NÔNG NGHIỆP CHÍNH XÁC CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1GIỚI THIỆU VỀ PIC16F887 2.1 KHÁI QUÁT VỀ PIC - PIC bắt nguồn là chữ viết tắt của "Programmable Intelligent Computer" (Máy tính khả trình thông minh) là một sản phẩm của hãng General Instrument đặt cho dòng sản phẩm đầu tiên của họ là PIC1650. Lúc này, PIC1650đƣợc dùng để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi cho máy chủ 16bit CP1600, vì vậy, ngƣời ta cũng gọi PIC với cái tên "Peripheral Interface Controller" (Bộ điều khiển giao tiếp ngoại vi).2 CHỌN VI ĐIỀU KHIỂN - Hiện nay trên thị trƣờngcó rất nhiều họvi điều khiển 8051, motorola68HC, AVR, ARM … ngoài họ 8051 đƣợc hƣớng dẫn căn bản ở môi trƣờng đại học. Lựa chọn họ vi điều khiển PIC để mở rộng kiến thức và phát triển các ứng dụng trên công cụ này vì các nguyên nhân sau: - Họvi điều khiển này có thể tìm mua dể dàng. - Giá thành không quá đắt.
- Có đầy đủ tính năng của một vi điều khiển nhƣ điều khiển I/O, bộ định thời, ngắt, chuyển đổi ADC, truyền dữ liệu và điều chế độ rộng xung. - Là sự bổ sung , cũng cố những kiến thức đã đƣợc học và mở rộng kiến thức mới. - Số lƣợng ngƣời sử dụng họ vi điều khiển PIC hiện nay tại Việt Nam cũng nhƣ trên thế giới ngày càng tăng. Điều này tạo nhiều thuận lợi cho quá trình tìm hiểu và phát triển các ứng dụng nhƣ : số lƣợng tài liệu, dể dàng tìm hiểu học tập chỉ dẫn khi gặp khó khăn… - Sự hỗ trợ của nhà sản xuất về trình biên dịch, các công cụ nạp chƣơng trình từ đơn giản tới phức tạp.
Các ký hiệu của vi điều khiển PIC. - PIC12xxxx: độ dài lệnh 12 bit. - PIC16xxxx: độ dài lệnh 14 bit. - PIC18xxxx: độ dài lệnh 16 bit.
- C: PIC có bộ nhớ EPROM( chỉ có PIC16C84 là có bộ nhớ EEPROM) 3 Nguyễn Mậu Luân - Vòng A Khèn do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN NHÀ KÍNH PHỤC VỤ CHO NÔNG NGHIỆP CHÍNH XÁC - F: PIC có bộ nhớ flash. - LF: PIC có bộ nhớ flash hoạt động ở điện áp thấp. - Bên cạnh đó , một số vi điều khiển có ký hiệu xxFxxx là EEPROM, còn có them chữ A ở cuối là flash( ví dụ PIC16F877 là EEPROM, còn PIC16F877A là flash ). - Ngoài ra còn có thêm một số dòng vi điều khiển mới là dsPIC.
Ở Việt Nam phổ biến nhất là PIC do hang Microchip sản xuất. Cách lựa chọn vi điều khiển PIC phù hợp: - Trƣớc hết ta cần chú ý tới số chân của vi điều khiển cần thiết cho ứng ụng. Có nhiều vi điều khiển PIC có số lƣợng chân khác nhau, thậm chí có vi điều khiển chỉ có 8 chân, ngoài ra còn có các vi điều khiển PIC 28, 40, 44, … chân. - Nên lựa chọn vi điều khiển có bộ nhớ flash dể có thể nạp xóa chƣơng trình nhiều lần hơn.
- Tiếp theo cần chú ý tới các khối chức năng đƣợc tích hợp sẵn trong vi điều khiển, các chuẩn giao tiếp bên trong. - Sau đó chú ý tới bộ nhớ chƣơng trình mà vi điều khiển cho phép. - Ngoài ra, mọi thong tin về lựa chọn vi điều khiển PIC có thể tìm thấy trong cuốn sách” Select PIC guide” do nhà sản xuất Microchip cung cấp.4 Ngôn ngữ lập trình cho PIC. - Ngôn ngữ lập trình cho PIC rất đa dạng .Ngôn ngữ lập trình cho PIC có MPLAB (đƣợc cung cấp miễn phí bởi nhà sản xuất Microchip ).
Các ngôn ngữ lập trình cấp cao hơn có C, VB, Pascal,… ngoài ra còn có một số ngôn ngữ lập trình đƣợc phát triển dành cho PIC nhƣ PICBasic, MikroBasic… 4 Nguyễn Mậu Luân - Vòng A Khèn do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN NHÀ KÍNH PHỤC VỤ CHO NÔNG NGHIỆP CHÍNH XÁC 2.2 Giới thiệu chung về PIC - Ngày nay, các bộ vi điều khiển đang có ứng dụng ngày càng rộng rãi trong các lĩnh vực kỹ thuật và đời sống xã hội, đặc biệt là trong kỹ thuật tự động hóa và điều khiển từ xa. Giờ đây nhu cầu chuyên dụng hóa, tối ƣu(thời gian, không gian, giá thành, bảo mật, tính chủ động trong công việc…ngày càng đòi hỏi khắt khe. Việc đƣa ra công nghệ mới trong lĩnh vực chế tạo mạch điện tử để đáp ứng những yêu cầu trên là hoàn toàn cấp thiết mang tính thực tế cao. Từ đó ra đời PIC16F887 là bộ vi điều khiển 8 bít đáp ứng đƣợc các nhu cầu của bài toán, giá thành và hiệu quả.
- Bộ vi điều khiển viết tắt là Micro-controller là mạch tích hợp trên một chip có thể lập trình đƣợc, dùng để điều khiển hoạt động của hệ thống .Theo các tập lệnh của ngƣời lập trình, bộ vi điêu khiển tiến hành đọc, lƣu trữ thông tin, xử lý thông tin, đo thời gian và tiến hành đóng mở một cơ cấu nào đó. - Trong các thiết bị điện và điện tử, các bộ vi điều khiển điều khiển hoạt động của ti vi, máy giặt, đầu đọc lase, lò vi ba, điện thoại …Trong hệ thống sản xuất tự động, bộ vi điều khiển sử dụng trong robot, các hệ thống đo lƣờng giám sát .Các hệ thống càng thông minh thì vai trò của vi điều khiển ngày càng quan trọng. Hiện nay trên thị trƣờng có rất nhiều họ vi điều khiển nhƣ: 6811 của Motorola, 8051 của Intel, Z8 của Zilog, PIC của Microchip Technology. - PIC bắt nguồn từ chữ viết tắt của “Programmable Intelligent Computer” ( Máy tính khả trình thông minh) là sản phẩm của hãng General Instrument đặt cho dòng sản phẩm đầu tiên của họ là PIC 1650.
Lúc này Pic dùng để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi cho máy chủ 16 bit CP1600, vì vậy ngƣời ta gọi PIC với tên là “ Peripheral Interface Controller” ( bộ điều khiển giao tiếp ngoại vi). - Năm 1985 General Instrument bán bộ phận vi điện tử của họ, và chủ sở hữu mới (Microchip Technology) huỷ bỏ hầu hết các dự án – lúc đó đã quá lỗi thời. Tuy nhiên PIC đƣợc bổ sung EEPROM để tạo thành một bộ điều khiển vào ra khả trình.