CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Giới thiệu tình hình nghiên cứu hiện nay Ngày nay, nền kinh tế đã từng bƣớc đƣợc công nghiệp hóa và hiện đại hóa. Với sự phát triển ngày càng vƣợt bậc của khoa học công nghệ đòi hỏi con ngƣời luôn luôn không ngừng tìm tòi học tập để tiến bộ. Thiết bị và công nghệ luôn đƣợc đổi mới tiên tiến hiện đại để góp phần nâng cao chất lƣợng cũng nhƣ các máy móc, thiết bị hoạt động có hiệu quả, an toàn ổn định.
Ấp trứng gia cầm nhân tạo đã tạo điều kiện cho việc tập trung ngành chăn nuôi gia cầm và cho phép ngành này trở thành ngành sản xuất có năng suất cao, hạ giá thành, góp phần đƣa ngành chăn nuôi trở thành ngành sản xuất chính trong nông nghiệp. Hiện nay các lò ấp trứng đƣợc ứng dụng trong trang trại qui mô lớn đều là các lò ấp công nghiệp tự động quy mô lớn, giá thành cao. Ngƣợc lại trong một số cơ sở nhỏ thì dùng lò bán tự động công suất ấp trứng không nhiều, khá rƣờm rà trong khâu xử dụng và tỉ lệ trứng nở không cao gây thiệt hại về mặt kinh tế. Đây cũng là khuyết điểm của các lò thủ công trong hộ gia đình đang sử dụng bị mắc phải.
Nghành công nghiệp chăn nuôi gà hoặc ấp trứng gà giống để gà có thể tăng trƣởng tốt hoặc trứng có thể nở phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ và độ ẩm để có thể ấp ra những con giống tốt nhất. Vì vậy việc có thể giám sát, đo đạc nhiệt độ, độ ẩm là rất cần thiết để đạt hiệu quả cao. Đó là lý do nhóm thực hiện đề tài quyết định thực hiện đề tài xây dựng mô hình lò ấp trứng. Mô hình thực tế: Lò ấp trứng về cơ bản là một tổ hợp các thiết bị dùng để thay thế chức năng của gia cầm mái trong việc ấp nở các quả trứng.
Các lò ấp trứng đƣợc chế tạo để ấp trứng số lƣợng nhiều trong khoảng thời gian cố định, tỉ lệ trứng nở cao, hiệu quả kinh tế cao. Về thông thƣờng các lò ấp trứng đƣợc dùng để ấp trứng các loại gia cầm thông dụng với số ngày nở khác nhau : gà khoảng 3 tuần (21 ngày ), vịt khoảng 4 tuần ( 28 ngày), ngan 5 tuần ( khoảng 35 ngày ) Yêu cầu: - Nhiệt độ từ 370C đến 380C - Trong giai đoạn ấp (1-18 ngày) độ ẩm thích hợp khoảng 55-65%. Giai đoạn nở (19-21 ngày) độ ẩm 80-85%. - Đảo trứng từ 1-3 lần/ngày.
Từ ngày 18 trở đi thì thôi. - Luôn tạo đƣợc độ thoáng gió. Lò ấp trứng thủ công. Thực chất là việc sắp các kệ trứng xen kẽ giữa các bóng đèn, trong một không gian rộng.
· Ƣu điểm: 1 do an - Giá rẻ , dễ áp dụng. Chi phí ban đầu thấp. - Có thể thay đổi quy mô tùy ý theo ngƣời sử dụng - Làm việc đƣợc ở điện áp 220V · Nhƣợc điểm: - Hoàn toàn không có khả năng tự động - Khả năng trứng nở phụ thuộc vào kinh nghiệm ngƣời làm việc - Sử dụng nhiều nhân công khi ấp trứng. Lò ấp trứng bán thủ công.
Biên độ nhiệt: trong khoảng tăng 0,1 độ C - giảm 0,1 độ C. Nhiệt độ đƣợc điều khiển tự động, ổn định bằng vi xử lý, tạo độ ẩm tự động, đảo trứng tự động. Có thể ấp theo chế độ đa kỳ (mỗi tuần vào trứng một lần) hoặc đơn kỳ (vào trứng một lần). · Ƣu điểm: - Hệ thống nhỏ gọn dễ lắp đặt.
- Giá thành rẻ, dễ chế tạo. - Làm việc liên tục nhiều ngày - Làm việc đƣợc ở điện áp 220V - Công suất tiêu thụ thấp, giảm đƣợc một lƣợng lớn nhân công - Có khả năng tự động hóa 1 phần. Ngƣời sử dụng có thể cài các chế độ tự động theo một số phần mềm định sẵn. · Nhƣợc điểm: - Không có khả năng báo lỗi và hoạt động khi mất điện.
- Hoạt động trong một một quy mô nhỏ khoảng 1000 trứng. - Cần ngƣời giám sát khi hệ thống hoạt đông. Lò ấp trứng công nghiệp: Đây là một hệ thống hoàn toàn tự động. Tất cả các thông số đƣợc nhập vào một lần và sẽ đƣợc xử lý trong suốt quá trình làm việc: Ƣu điểm: - Hệ thống tự động hoàn toàn.
- Hoạt động liên tục. - Có thông báo khi có xự cố. - Khả năng tự xử lý xự cố. - Khả năng chống bị phá hoại cao.
- Hệ thống bền, tái xử dụng cao. - Sử dụng điện 380V hoặc 220V. Nhƣợc điểm: - Hệ thống khá đắt. - Sử dụng ở quy mô sản xuất lớn.
Tính cấp thiết củ ề tài: Nghiên cứu và thiết kế một hệ thống tự động ổn định nhiệt độ, độ ẩm hợp lý để ngƣời dùng theo dõi quá trình ấp trứng 1. Mục ti nghi n cứ 2 do an Nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho ngƣời dùng trong việc giám sát điều khiển nhiệt độ, độ ẩm của trang trại chăn nuôi. Hệ thống có thể thực hiện chức năng đo nhiệt độ, độ ẩm hiện tại, hiển thị lên máy tính và màn hình LCD cho phép ngƣời dùng giám sát và điều khiển đƣợc nhiệt độ của lò ấp trứng 1. Nhiệ ụ nghi n cứ Xây dựng chƣơng trình để đo nhiệt độ và độ ẩm của DHT 11 hiển thị trên màn hình LCD, đèn thay đổi độ sáng theo nhiệt độ và động cơ quay hoặc ngừng quay theo độ ẩm DHT11 1.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tƣợng PIC 18F4550. Cảm biến DHT 11. - Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu trong lĩnh vực lập trình nhúng trên PIC 18F4550. Nghiên cứu phần mềm hỗ trợ điều khiển trên PIC 18F4550 nhƣ PIC C Compiler.
Cách kết nối vật lý giữa cảm biến, động cơ với PIC 18F4550 Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của các linh kiện cần sử dụng. Phư ng pháp nghi n cứ Để giải quyết vấn đề ta thực hiện phƣơng pháp nghiên cứu nhƣ sau: - Nghiên cứu về PIC 18F4550. - Nghiên cứu viết code kết nối PIC với các linh kiện. Bố cục củ Đồ án Nội dung chính của đề tài đƣợc trình bày với năm chƣơng nhƣ sau: Chƣơng 1 Giới thiệu Trong chƣơng này nêu ra đƣợc tình hình nghiên cứu hiện nay, lý do và mục tiêu chọn đề tài, đối tƣợng và pham vi nghiên cứu của đề tài, phƣơng pháp nghiên cứu và giới hạn của đề tài.
Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết Các lý thuyết chính liên quan đến các thành phần phần cứng của hệ thống đƣợc trình bày thành các phần: - Vi điều khiển PIC 18F4550 - Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 - LCD 16x2 3 do an - Động cơ DC - IC 7805 - Biến áp - Relay - Các linh kiện khác Chƣơng 3: Thiết kế phần cứng. - Trong chƣơng này mục đích là thiết kế phần cứng cho hệ thống với những yêu cầu đặt ra với hệ thống. Từ sơ đồ khối để tiến hành lựa chọn các linh kiện cho các khối. - Xây dựng lƣu đồ giải thuật cho mạch để thực hiện quá trình hiển thị nhiệt độ, độ ẩm cảm biến DHT 11 lên LCD.
Chƣơng 4: Kết quả, so sánh, thực nghiệm, Phân tích, tổng hợp Trình bày về kết quả thi công phần cứng và nhận xét các kết quả của hệ thống. Chƣơng 5: Kết luận và hƣớng phát triển Đƣa ra các kết luận về những vấn đề mà trong quá trình nghiên cứu đã đạt đƣợc và chƣa đạt đƣợc. Đƣa ra hƣớng phát triển đề tài trong tƣơng lai. 4 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 2.
Vi iều khiển PIC 18F4550 2. Sơ lƣợc về vi điều khiển PIC 18f4550 PIC18F4550 là dòng vi điều khiển hiệu năng cao có giá thành rẻ. Nó là sản phẩm của họ vi xử lý PIC thông dụng của công ty Microchip của Mỹ có trụ sở đặt tại Chandler, Arizona (Mỹ). Điểm riêng biệt của vi xử lý PIC18F4550 là một trong những PIC hỗ trợ đầy đủ các tính năng cho USB, nghĩa là nối trực tiếp các chân USB của vi điều khiển tới máy tính mà không cần mạch kéo hay bất cứ mạch gắn ngoài nào khác.1: Module hổ trợ USB của PIC18F4550 Ƣu điểm: - Sử dụng công nghệ nanoWatt tiết kiệm điện năng.
- Hỗ trợ giao tiếp theo chuẩn USB 1. - Hỗ trợ multiple oscillator. Trong ƣu điểm hỗ trợ giao tiếp USB là tính năng cần quan tâm trong nội dung của đề tài này. Sơ đồ chân 5 do an Hình 2.2: Sơ đồ chân của PIC18F4550 2.
Giới thiệu về module USB trong PIC 18f4550 Module USB trong vi điều khiển PIC18f4550 đƣợc trang bị một SIE (serial Interface Engine ) phiên bản 2.0 , hỗ trợ các tốc độ full speed và low speed cho phép giao tiếp đƣợc với các host USB. Bên cạnh đó còn có một số thành phần hỗ chợ cho SIE nhƣ USB RAM , bộ truyền nhận transceiver USB bên ngoài , cho phép định nghĩa các endpoint linh động trong USB RAM …. Để điều khiển đƣợc modunle USB một công cụ đƣợc cung cấp cho ngƣời phát triển sản phẩm là các thanh ghi điều khiển. Một số thanh ghi liên quan đến modunle USB nhƣ: Thanh ghi UCOM (USB CONtrol Register): chứa các bit điều khiển module USB.
Thanh ghi UCFG (USB ConFiGuration register): chứa các bit điều khiển cấu hình module USB. Thanh ghi UADDR (USB ADDress register): chứa địa chỉ của module USB đƣợc cung cấp bởi host. Thanh ghi URI (USB Interruupt flag register): chứa các cờ ngắt của module USB. Thanh ghi UIE (USB Interrup Enable register): chứa các bit cho phép ngắt của module USB.
6 do an Thanh ghi UEIR (USB Error Interrup flag bit): chứa các cờ ngắt lỗi của module USB. Thanh ghi UEIE (USB Error Interrup Enable bit): chứa các bit cho phép các ngắt lỗi của module USB. Thanh ghi UEPn (USB EndPoint n register): chứa các bit điều khiển endpoint n. Có tất cả 16 thanh ghi UEPn để điều khiển hết 16 endpoint của module USB.
Ngoài ra còn có một số thanh ghi chứa các bit cho phép ngắt toàn cục và ngắt toàn module USB. Chức năng cụ thể của các thanh ghi có thể tham khảo thêm ở datasheet của vi điều khiển PIC18F4550. PIC18f4550 qui định một vùng RAM từ bank 4 đến bank 7 của bộ nhớ dữ liệu cho USB RAM. Mỗi bank có dung lƣợng 256byte.
Tổng cộng 1k USB RAM. Ngoài ra còn có một số thanh ghi dung để định nghĩa các endpoint trên USB RAM. Module USB cho phép ngƣời sử dụng định nghĩa một cách linh hoạt các endpoint trong USB RAM thông qua 4 thanh ghi đƣợc xắp xếp theo thứ tự đƣợc gọi là BDT (Buffer Descriptor Table).