KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HĨA

--------

MƠ HÌNH HỆ THỐNG BÁO CHÁY TỰ ĐỘNG

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2020


KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HÓA

--------

HỆ THỐNG BÁO CHÁY TỰ ĐỘNG


TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2020


KHOA CN ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

BỘ MƠN: TỰ ĐỘNG HĨA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

TP. HCM, ngày….tháng 12 .năm 2020

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN HỌC PHẦN
CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Tên đồ án:
Mô hình hệ thống báo cháy tự động.
Sinh viên thực hiện:

Giảng viên hướng dẫn:

Đánh giá đồ án
1. Về cuốn báo cáo:
Số trang:
Số bảng số liệu:

_________

Số chương: _________

_________

Số hình vẽ: _________

Số tài liệu tham khảo: _________

Sản phẩm:

_________

Một số nhận xét về hình thức cuốn báo cáo:
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................

............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
2. Về nội dung đồ án:
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
3. Về tính ứng dụng:
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................


............................................................................................................................................
4. Về thái độ làm việc của sinh viên:
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
Đánh giá chung:
Điểm từng sinh viên:
(Họ tên sinh viên):………../10

Người nhận xét
(Ký tên và ghi rõ họ tên)


LỜI CẢM ƠN
Lời nói đầu tiên, em xin cảm chân thành cảm ơn thầy đã hỗ trợ trong học phần đồ án

Trong quá trình thực hiện đồ án, được sự giúp đỡ của thầy em đã rút ra cho mình
nhiều bài học quý giá, giúp em rất nhiều trong quá trình học tập và làm việc của em trong
tương lai.
Trong quá trình thực hiện đồ án , do kinh nghiệm em cịn nhiều hạn chế nên khơng
tránh khỏi những sai sót. Mong nhận được sự góp ý của thầy để hồn thiện hơn.

TP. Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 12 năm 2020
Tác giả


ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

GVHD:

MỤC LỤC
DANH MỤC KÝ HIỆU, CỤM TỪ VIẾT TẮT............................................ii
DANH MỤC HÌNH ẢNH..............................................................................iii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI......................................................1
1.1 Đặt vấn đề................................................................................................1
1.2 Mục tiêu đề tài.........................................................................................1
1.3 Phương pháp nghiên cứu........................................................................1
1.4 Các khối của hệ thống.............................................................................2
1.4.1 Khối điều khiển:.................................................................................2
1.4.2 Khối cảm biến:....................................................................................2
1.4.3 Khối hiển thị:......................................................................................2
1.4.4 Module sim 800A:...............................................................................2
1.4.5 Nguồn cung cấp:.................................................................................2
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT...............................................................3
2.1 Arduino.....................................................................................................3
2.1.1 Tổng quan về arduino........................................................................3

2.1.2 Một vài thông số cơ bản của arduino...............................................3
2.2 Màn Hình LCD (16x2)............................................................................8
2.2.1 Giới thiệu.............................................................................................8
2.2.2 Thơng số kỹ thuật...............................................................................8
2.2.3 Sơ đồ chân LCD..................................................................................9
2.2.4 Địa chỉ ba vùng nhớ...........................................................................9
2.2.5 Các lệnh điều khiển của LCD..........................................................10
2.3 Cảm biến nhiệt độ DS18b20.................................................................13
2.3.1 Giới thiệu...........................................................................................13
2.3.2 Sơ đồ chân.........................................................................................14
SVTH: ……………………………………………

1


ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

GVHD:

2.3.3 Các lệnh cơ bản................................................................................17
2.4 I2C..........................................................................................................20
2.5 Model sim800a.......................................................................................21
2.6 Cảm biến MQ-135.................................................................................23
2.6.1 Cách sử dụng Cảm biến MQ-135 để phát hiện khí.......................23
2.6.2 Cách sử dụng cảm biến MQ-135 để đo PPM.................................24
CHƯƠNG 3: CƠ SỞ THỰC HIỆN.............................................................27
3.1 Lưu đồ giải thuật...................................................................................27
3.2 Sơ đồ kết nối của mơ hình....................................................................28
3.3 Sơ đồ khối...............................................................................................29
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM................................................30

4.1 Ảnh chụp hiển thị nhiệt độ vượt 40 �C................................................30
4.2 Ảnh chụp mơ hình khi phát hiện có khí gas.......................................31
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG ĐỀ TÀI...........................32
5.1 Kết quả đạt được.................................................................................32
5.2 Hạn chế.................................................................................................32
5.3 Hướng phát triển của đề tài...............................................................32
PHỤ LỤC.......................................................................................................34
Code chương trình......................................................................................34
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................39

SVTH: ……………………………………………

2


ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

GVHD:

DANH MỤC KÝ HIỆU, CỤM TỪ VIẾT TẮT
KÝ HIỆU

THUẬT NGỮ

LCD

liquid crystal display

DC


Direct curent

I/O

Input/output

IDE

Integrated Development Environment

PWM

Pulse Width Modulation

GSM

Grams per square Meter

GPRS

General Packet Radio Service

RAM

Random Access Memory

SVTH: ……………………………………………

3



ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

GVHD:

DANH MỤC HÌNH ẢNH
HÌNH 2.1 ATMEGA8---------------------------------------------------------------------- 4
HÌNH 2.2 CÁC CỔNG RA\VÀO CỦA ARDUINO-----------------------------------7
HÌNH 2.3 LCD------------------------------------------------------------------------------ 8
HÌNH 2.4 CẢM BIẾN DS18B20--------------------------------------------------------13
HÌNH 2.5 SƠ ĐỒ CHÂN CỦA DS18B20---------------------------------------------14
HÌNH 2.6 KIỂU KẾT NỐI DS18B20--------------------------------------------------19
HÌNH 2.7 MODULE I2C LCD 16X2--------------------------------------------------20
HÌNH 2.8 MODULE SIM800A---------------------------------------------------------21
HÌNH 2.9 CẢM BIẾN MQ-135---------------------------------------------------------23
HÌNH 2.10 ĐẶC TÍNH CỦA MQ-135-------------------------------------------------24
HÌNH 2.11 MƠ HÌNH 2D CỦA CẢM BIẾN KHÍ MQ-135-----------------------26
HÌNH 3.1 SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA MƠ HÌNH---------------------------------------28
HÌNH 3.2 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MƠ HÌNH--------------------------------------------29
HÌNH 4.1 ẢNH CHỤP KHI HỆ THỐNG TRÊN 40 ĐỘ C------------------------30
HÌNH 4.2 ẢNH CHỤP MƠ HÌNH KHI PHÁT HIỆN GAS-----------------------31

SVTH: ……………………………………………

4


ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

GVHD:


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1

Đặt vấn đề

Từ xưa tới nay việc ngăn ngừa đề phòng hỏa hoạn hay cơng tác phịng cháy
chữa cháy ln được coi là vấn đề quan trọng hàng đầu trong mỗi quốc gia. Ở
Việt Nam hiện nay tốc độ xây dựng cơ sở hạ tầng đang diễn ra một cách mạnh
mẽ. Các tòa nhà cao tầng, trung tâm thương mại, trụ sở văn phòng...xuất hiện
ngày một nhiều, đặc biệt ở các thành phố lớn. Các tịa nhà với tính chất kiến trúc
rộng và đa dạng, lại là nơi thường xuyên tập trung lượng lớn con người học tập,
làm việc và được trang bị nhiều tài sản quý giá luôn tiềm ẩn những nguy cơ khác
nhau dẫn tới hỏa hoạn. Do đó việc trang bị hệ thống báo cháy tự động nhằm phát
hiện sớm các nguy cơ để ngăn chặn hiệu quả là một u cầu cấp thiết của các
cơng trình. Từ những lý do trên nên em chọn đề tài “Thiết kế hệ thống báo cháy
tự động” với mục đích nghiên cứu về hệ thống quan trọng này làm đề tài cho đồ
án 2 của mình.

1.2 Mục tiêu đề tài
- Đọc giá trị cảm biến ds18b20.
- Hiển thị LCD.
- Sử dụng được module sim800a.
- Sử dụng được Arduino.
Để từ đó xây dựng được hệ thống báo cháy tự động.

1.3 Phương pháp nghiên cứu
Tham khảo tài liệu: tài liệu tham khảo được thu thập chủ yếu qua Internet.
Tự nghiên cứu: từ nguồn tài liệu thu thập được, quá trình thực hiện đồ án bắt
buộc phải trải qua việc nghiên cứu nguồn tài liệu, chắt lọc những thơng tin có giá

trị, đồng thời tự suy nghĩ tìm ra cách giải quyết vấn đề.
Thực tế làm việc: Từng bước thực hiện giải quyết vấn đề đã đặt ra.Trong quá
trình thực hiện nảy sinh những vấn đề khó khăn mà người nghiên cứu phải trực tiếp
giải quyết mới có thể tìm ra cách giải quyết đúng đắn

SVTH:

Trang 1


ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

GVHD:

1.4 Các khối của hệ thống
1.4.1 Khối điều khiển:
Nhận dữ liệu vào từ cảm biến, phân tích và xử lý dữ liệu, hiển thị nhiệt độ và
cảnh báo lên LCD, ra lệnh cho module sim gửi tin nhắn và gọi điện cho người sử
dụng khi có sự cố xảy ra.

1.4.2 Khối cảm biến:
Cảm biến nhiệt độ môi trường và nồng độ khí gas trong khơng khí đưa tới đầu
vào vi điều khiển.

1.4.3 Khối hiển thị:
Hiển thị nhiệt độ mơi trường, hiển thị cảnh báo khi có nhiệt độ cao và khi có
nồng độ khí gas trong khơng khí.

1.4.4 Module sim 800A:
Gửi tin nhắn và gọi điện đến người dùng khi có sự cố.


1.4.5 Nguồn cung cấp:
Cung cấp nguồn cho hệ thống hoạt động gồm có:
- Nguồn vi điều khiển
- Nguồn cảm biến nhiệt độ.
- Nguồn cảm biến khí gas.
- Nguồn module sim.
- Nguồn cho cịi.
- Nguồn cho LCD.

SVTH:

Trang 2


ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

GVHD:

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Arduino
2.1.1 Tổng quan về arduino
Arduino là một board mạch vi xử lý, nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác
với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn. Phần cứng bao gồm một board
mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoặc ARM
Atmel 32-bit. Những Model hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giao tiếp USB, 6
chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng
khác nhau.
Được giới thiệu vào năm 2005, Những nhà thiết kế của Arduino cố gắng mang
đến một phương thức dễ dàng, khơng tốn kém cho những người u thích, sinh viên

và giới chuyên nghiệp để tạo ra những thiết bị có khả năng tương tác với mơi
trường thơng qua các cảm biến và các cơ cấu chấp hành. Những ví dụ phổ biến cho
những người yêu thích mới bắt đầu bao gồm các robot đơn giản, điều khiển nhiệt độ
và phát hiện chuyển động. Đi cùng với nó là một mơi trường phát triển tích hợp
(IDE) chạy trên các máy tính cá nhân thơng thường và cho phép người dùng viết
các chương trình cho Aduino bằng ngơn ngữ C hoặc C++.

2.1.2 Một vài thông số cơ bản của arduino
a) Một vài thông số của Arduino UNO R3
Vi điều khiển
Điện áp hoạt động
Tần số hoạt động
Dòng tiêu thụ
Điện áp vào khuyên dùng
Điện áp vào giới hạn
Số chân Digital I/O
Số chân Analog
Dòng tối đa trên mỗi chân I/O
Dòng ra tối đa (5V)
Dòng ra tối đa (3.3V)
Bộ nhớ flash
SRAM
EEPROM
SVTH:

ATmega328 họ 8bit
5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)
16 MHz
khoảng 30mA
7-12V DC

6-20V DC
14 (6 chân hardware PWM)
6 (độ phân giải 10bit)
30 mA
500 mA
50 mA
32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi
bootloader
2 KB (ATmega328)
1 KB (ATmega328)
Trang 3


ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

GVHD:

b) Vi điều khiển

Hình 2.1 ATmega8
Arduino UNO có thể sử dụng 3 vi điều khiển họ 8bit AVR là ATmega8,
ATmega168, ATmega328. Bộ não này có thể xử lí những tác vụ đơn giản như điều
khiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm một trạm đo
nhiệt độ - độ ẩm và hiển thị lên màn hình LCD,…
c) Năng lượng
Arduino UNO có thể được cấp nguồn 5V thơng qua cổng USB hoặc cấp nguồn
ngoài với điện áp khuyên dùng là 7-12V DC và giới hạn là 6-20V. Thường thì cấp
nguồn bằng pin vng 9V là hợp lí nhất nếu bạn khơng có sẵn nguồn từ cổng USB.
Nếu cấp nguồn vượt quá ngưỡng giới hạn trên, bạn sẽ làm hỏng Arduino UNO.
d) Các chân năng lượng



GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO. 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 UNO, bạn nối cực
dương của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND.

SVTH:

Trang 4


ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

GVHD:




IOREF: điện áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO có thể
được đo ở chân này. Và dĩ nhiên nó ln là 5V. Mặc dù vậy bạn không 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 UNO khơng có bảo vệ cắm ngược nguồn vào. Do đó bạn phải hết
sức cẩn thận, kiểm tra các cực âm – dương của nguồn trước khi cấp cho
Arduino UNO. Việc làm chập mạch nguồn vào của Arduino UNO sẽ biến nó
thành một miếng nhựa chặn giấy. mình 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 UNO 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 ATmega328.



Cường độ dòng điện vào/ra ở tất cả các chân Digital và Analog của Arduino
UNO nếu vượt quá 200mA sẽ làm hỏng vi điều khiển.



Cấp điệp áp trên 5.5V vào các chân Digital hoặc Analog của Arduino UNO
sẽ làm hỏng vi điều khiển.



Cường độ dòng điện qua một chân Digital hoặc Analog bất kì của Arduino
UNO vượt quá 40mA sẽ làm hỏng vi điều khiển. Do đó nếu không dùng để
truyền nhận dữ liệu, bạn phải mắc một điện trở hạn dòng..

e) Bộ nhớ
Vi điều khiển Atmega328 tiêu chuẩn cung cấp cho người dùng:
SVTH:

Trang 5


ĐỒ ÁN HỌC PHẦN


GVHD:



32KB bộ nhớ Flash: những đoạn lệnh bạn lập trình sẽ được lưu trữ trong
bộ nhớ Flash của vi điều khiển. Thường thì sẽ có khoảng vài KB trong số
này sẽ được dùng cho bootloader nhưng đừng lo, bạn hiếm khi nào cần quá
20KB bộ nhớ này đâu.



2KB cho SRAM (Static Random Access Memory): giá trị các biến bạn
khai báo khi lập trình sẽ lưu ở đây. Bạn khai báo càng nhiều biến thì càng
cần nhiều bộ nhớ RAM. Tuy vậy, thực sự thì cũng hiếm khi nào bộ nhớ
RAM lại trở thành thứ mà bạn phải bận tâm. Khi mất điện, dữ liệu trên
SRAM sẽ bị mất 1KB cho.



EEPROM (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory): đây
giống như một chiếc ổ cứng mini – nơi bạn có thể đọc và ghi dữ liệu của
mình vào đây mà không phải lo bị mất khi cúp điện giống như dữ liệu trên
SRAM.

f) Các cổng vào/ra

Hình 2.2 Các cổng ra\vào của arduino
SVTH:


Trang 6


ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

GVHD:

Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu. Chúng chỉ có 2
mức điện áp là 0V và 5V với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 40mA. Ở mỗi chân
đều có các điện trở pull-up từ được cài đặt ngay trong vi điều khiển ATmega328
(mặc định thì các điện trở này khơng được kết nối).
Một số chân digital có các chức năng đặc biệt như sau:


2 chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX): dùng để gửi (transmit – TX) và nhận
(receive – RX) dữ liệu TTL Serial. Arduino Uno có thể giao tiếp với thiết bị
khác thông qua 2 chân này. Kết nối bluetooth thường thấy nói nơm na chính
là kết nối Serial không dây. Nếu không cần giao tiếp Serial, bạn không nên
sử dụng 2 chân này nếu không cần thiết



Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép bạn xuất ra xung PWM với
độ phân giải 8bit (giá trị từ 0 → 28-1 tương ứng với 0V → 5V) bằng hàm
analogWrite(). Nói một cách đơn giản, bạn có thể điều chỉnh được điện áp ra
ở chân này từ mức 0V đến 5V thay vì chỉ cố định ở mức 0V và 5V như
những chân khác.




Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Ngồi các
chức năng thơng thường, 4 chân này cịn dùng để truyền phát dữ liệu bằng
giao thức SPI với các thiết bị khác.



LED 13: trên Arduino UNO có 1 đèn led màu cam (kí hiệu chữ L). Khi bấm
nút Reset, bạn sẽ thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu. Nó được nối với chân
số 13. Khi chân này được người dùng sử dụng, LED sẽ sáng.

Arduino UNO có 6 chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu 10bit
(0 → 210-1) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V. Với chân AREF trên
board, bạn có thể để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng các chân analog. Tức
là nếu bạn cấp điện áp 2.5V vào chân này thì bạn có thể dùng các chân analog để đo
điện áp trong khoảng từ 0V → 2.5V với độ phân giải vẫn là 10bit.
Đặc biệt, Arduino UNO có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp
I2C/TWI với các thiết bị khác.

SVTH:

Trang 7


ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

GVHD:

2.2 Màn Hình LCD (16x2)
2.2.1 Giới thiệu
Màn hình text LCD1602 xanh lá sử dụng driver HD44780, có khả năng hiển thị 2

dòng với mỗi dòng 16 ký tự, màn hình có độ bền cao, rất phổ biến, nhiều code mẫu
và dễ sử dụng thích hợp cho những người mới học và làm dự án.

Hình 2.3 LCD

2.2.2 Thơng số kỹ thuật


Điện áp hoạt động là 5 V.



Kích thước: 80 x 36 x 12.5 mm



Chữ đen, nền xanh lá



Khoảng cách giữa hai chân kết nối là 0.1 inch tiện dụng khi kết nối với
Breadboard.



Tên các chân được ghi ở mặt sau của màn hình LCD hổ trợ việc kết nối, đi
dây điện.




Có đèn led nền, có thể dùng biến trở hoặc PWM điều chình độ sáng để sử
dụng ít điện năng hơn.

SVTH:

Trang 8


ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

GVHD:



Có thể được điều khiển với 6 dây tín hiệu



Có bộ ký tự được xây dựng hổ trợ tiếng Anh và tiếng Nhật, xem thêm
HD44780 datasheet để biết thêm chi tiết.

2.2.3 Sơ đồ chân LCD
Số chân
1
2
3
4
5
6
7

8
9
10
11
12
13
14
15

Ký hiệu chân
Vss
Vcc
V0
RS
RW
EN
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
A

16

K


Mô tả chân
Cấp điện 0v
Cấp điện 5v
C hỉnh độ tương phản
Lựa chọn thanh ghi địa chỉ hay dữ liệu
Lựa chọn thanh ghi Đọc hay Viết
Cho phép xuất dữ liệu
Đường truyền dữ liệu 0
Đường truyền dữ liệu 1
Đường truyền dữ liệu 2
Đường truyền dữ liệu 3
Đường truyền dữ liệu 4
Đường truyền dữ liệu 5
Đường truyền dữ liệu 6
Đường truyền dữ liệu 7
Chân dương đèn màn hình
Chân âm đèn màn hình

Trong 16 chân của LCD được chia ra làm 3 dạng tín hiệu như sau:
-

Các chân cấp nguồn: Chân số 1 là chân nối mass (0V), chân thứ 2 là Vdd nối
với nguồn+5V. Chân thứ 3 dùng để chỉnh contrast thường nối với biến trở.

-

Các chân điều khiển: Chân số 4 là chân RS dùng để điều khiển lựa chọn
thanh ghi. ChânR/W dùng để điều khiển quá trình đọc và ghi. Chân E là chân cho
phép dạng xung chốt.


-

Các chân dữ liệu D7÷D0: Chân số 7 đến chân số 14 là 8 chân dùng để trao
đổi dữ liệu giữa thiết bị điều khiển và LCD.

SVTH:

Trang 9


ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

GVHD:

2.2.4 Địa chỉ ba vùng nhớ
Bộ điều khiển LCD có ba vùng nhớ nội, mỗi vùng có chức năng riêng. Bộ điều
khiển phải khởi động trước khi truy cập bất kỳ vùng nhớ nào.
Bộ nhớ chứa dữ liệu để hiển thị (Display Data RAM: DDRAM) lưu trữ những
mã ký tự để hiển thị lên màn hình. Mã ký tự lưu trữ trong vùng DDRAM sẽ tham
chiếu với từng bitmap kí tự được lưu trữ trong CGROM đã được định nghĩa trước
hoặc đặt trong vùng do người sử dụng định nghĩa.
Bộ phát kí tự ROM (Character Generator ROM: CGROM) chứa các kiểu bitmap
cho mỗi kí tự được định nghĩa trước mà LCD có thể hiển thị, như được trình bày
bảng mã ASCII. Mã kí tự lưu trong DDRAM cho mỗi vùng kí tự sẽ được tham
chiếu đến một vị trí trong CGROM.
Ví dụ: mã kí tự số hex 0x53 lưu trong DDRAM được chuyển sang dạng nhị phân 4
bit cao là DB[7:4] = “0101” và 4 bit thấp là DB[3:0] = “0011” chính là kí tự chữ ‘S’
sẽ hiển thị trên màn hình LCD.
Bộ phát kí tự RAM (Character Generator RAM: CG RAM) cung cấp vùng nhớ
để tạo ra 8 kí tự tùy ý. Mỗi kí tự gồm 5 cột và 8 hàng.


2.2.5 Các lệnh điều khiển của LCD
LỆNH
1.NOP

RS RW D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2.Clear display 0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

3.Cursor home


0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

4.Entry mode
set

0

0

0

0


0

0

0

1 I/D S

5.Display

0

0

0

0

0

0

1

D

SVTH:

C B


Mô tả
clock
No operation
0
Clear display &
sets address 1.52ms
counter to zero
Sets address
counter to
zero,returns
shifted display to
39µs
original position.
DDRAM
contens remain
unchanged.
Sets cursor move
direction,and
39µs
specifies
automatic shift.
Turns display 39µs
Trang 10


ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

control


6.Cursor/display
0
shift

7.Function set

0

8.Set CGRAM
0
addr
9.Set DDRAM
0
addr
10.Buzy flag &
0
Addr
11.Read data

1

12.Write data

1

GVHD:

(D), cursor
on/off (C) or
cursor

blinking(B).
Move cursor and
shift display.
0 0 0 0 1 S/C R/L 0 0
DDRAM
contents remain
unchanged.
Sets interface
data width (DL),
number of
0 0 0 1 DL N M G 0 display lines
(N,M) and
voltage generato
r control (G).
Character Generator
Sets CGRAM
0 0 1
RAM
addres
Sets DDRAM
0 1 Display data ram address
addres
Reads buzy flag
0 BF
Address counter
& address
counter
Reads data from
1
Read data

CCGRAM or
DDRAM
Write data to
0
Write data
CCGRAM or
DDRAM

39µs

39µs

39µs
39µs
0

43µs

43µs

 Lệnh thiết lập chức năng giao tiếp “Function set”:
- Bit DL (data length) = 1 thì cho phép giao tiếp 8 đường data D7 ÷ D0, nếu bằng
0 thì cho phép giao tiếp 4 đường D7 ÷ D4.
- Bit N (number of line) = 1 thì cho phép hiển thị 2 hàng, nếu bằng 0 thì cho phép
hiển thị 1 hàng.
- Bit F (font) = 1 thì cho phép hiển thị với ma trận 5×8, nếu bằng 0 thì cho phép
hiển thị với ma trận 5×11.
SVTH:

Trang 11



ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

GVHD:

- Các bit cao còn lại là hằng số khơng đổi.
 Lệnh xố màn hình “Clear Display”: khi thực hiện lệnh này thì LCD sẽ bị
xố và bộ đếm địa chỉ được xoá về 0.



Lệnh di chuyển con trỏ về đầu màn hình “Cursor Home”: khi thực hiện lệnh
này thì bộ đếm địa chỉ được xố về 0, phần hiển thị trở về vị trí gốc đã bị
dịch trước đó. Nội dung bộ nhớ RAM hiển thị DDRAM không bị thay đổi.



Lệnh thiết lập lối vào “Entry mode set”: lệnh này dùng để thiết lập lối vào
cho các kí tự hiển thị,

- Bit I/D = 1 thì con trỏ tự động tăng lên 1 mỗi khi có 1 byte dữ liệu ghi vào bộ
hiển thị, khi I/D = 0 thì con trỏ sẽ tự động giảm đi 1 mỗi khi có 1 byte dữ liệu ghi
vào bộ hiển thị.
- Bit S = 1 thì cho phép dịch chuyển dữ liệu mỗi khi nhận 1 byte hiển thị.


Lệnh điều khiển con trỏ hiển thị “Display Control”:

- Bit D: cho phép LCD hiển thị thì D = 1, khơng cho hiển thị thì bit D = 0.

- Bit C: cho phép con trỏ hiển thị thì C= 1, khơng cho hiển thị con trỏ thì bit C =
0.
- Bit B: cho phép con trỏ nhấp nháy thì B= 1, khơng cho con trỏ nhấp nháy thì bit
B = 0.
- Với các bit như trên thì để hiển thị phải cho D = 1, 2 bit cịn lại thì tùy chọn,
trong thư viện thì cho 2 bit đều bằng 0, không cho phép mở con trỏ và nhấp nháy,
nếu bạn khơng thích thì hiệu chỉnh lại.


Lệnh di chuyển con trỏ “Cursor /Display Shift”: lệnh này dùng để điều
khiển di chuyển con trỏ hiển thị dịch chuyển

- Bit SC: SC = 1 cho phép dịch chuyển, SC = 0 thì khơng cho phép.
- Bit RL xác định hướng dịch chuyển: RL = 1 thì dịch phải, RL = 0 thì dịch trái.
Nội dung bộ nhớ DDRAM vẫn không đổi.
SVTH:

Trang 12


ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

GVHD:

- Vậy khi cho phép dịch thì có 2 tùy chọn: dịch trái và dịch phải.


Lệnh thiết lập địa chỉ cho bộ nhớ RAM phát kí tự “Set CGRAM Addr”:
lệnh này dùng để thiết lập địa chỉ cho bộ nhớ RAM phát kí tự.




Lệnh thiết lập địa chỉ cho bộ nhớ RAM hiển thị “Set DDRAM Addr”: lệnh
này dùng để thiết lập địa chỉ cho bộ nhớ RAM lưu trữ các dữ liệu hiển thị.

2.3 Cảm biến nhiệt độ DS18b20
2.3.1 Giới thiệu
DS18B20 là IC cảm biến nhiệt độ bán dẫn, gồm 3 chân, đóng vỏ nhỏ gọn. Giao
tiếp thông qua truyền thông 1 dây. Độ phân giải nhiệt độ lên tới 12 bít, dịng tiêu thụ
rất thấp, giải điện áp sử dụng rộng 3 - 5.5V, kết nối được nhiều cảm biến chung trên
1 đường truyền. Ứng dụng trong đo đạc nhiệt độ chính xác và thu thập nhiệt độ
nhiều điểm .

Hình 2.4 Cảm biến ds18b20
Cảm biến nhiệt độ DS18B20 có những tính năng như sau:
- Theo chuẩn giao tiếp 1-wire, Kết nối nhiều cảm biến DS18B20 trên 1 đường
truyền.
- Dãi nhiệt độ đo lường: -55°C to +125°C (-67°F to +257°F)
- Độ chính xác: ±0.5°C trong khoảng đo -10°C to +85°C.
SVTH:

Trang 13


ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

GVHD:

- Độ phân giải 9 đến 12 bit có thể chương trình
- Mỗi thiết bị có mã định danh duy nhất 64 bit.

- Có thể dùng nguồn ký sinh (không cần cung cấp nguồn cho chip, chip lấy nguồn
từ tín hiệu)

2.3.2 Sơ đồ chân

Hình 2.5 Sơ đồ chân của ds18b20
Mã ROM 64 bit:
Mỗi DS18B20 đều có mã định danh với độ lớn 64 bit duy nhất được lưu trong
ROM.
- 8 bit thấp nhất của ROM chứa đựng mã quy ước của họ dòng đo nhiệt độ 1 dây
DS18B20 với mã là :28h.
SVTH:

Trang 14


ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

GVHD:

- 48 bit tiếp theo là số serial duy nhất của thiết bị.
- 8 bit cuối cùng mà mã kiểm tra CRC tính tốn từ 56 bit trước.

Bộ nhớ
Bộ nhớ của DS18B20 bao gồm bộ nhớ nháp (SRAM scratchpad), thanh ghi lưu
trữ kích hoạt cảnh báo cao và thấp (TH và TL) và thanh ghi cấu hình, cả hai thanh
ghi này đều trang bị bộ nhớ EEPROM. Lưu ý rằng nếu nếu chức năng cảnh báo
không được sử dụng thì thanh ghi TH và TL có thể được sử dụng như bộ nhớ đa
mục
đích.

Byte 0 và Byte 1 của bộ nhớ nháp chứa đựng LSB và MSB của thanh ghi nhiệt độ.
Những Byte này chỉ có thể đọc. Byte 2 và 3 truy cập thanh ghi TH và TL . Byte 4
chứng đựng dữ liệu của thanh ghi cấu hình . Byte 5, 6 và 7 để dành riêng cho sử
dụng bởi thiết bị, ta không thể ghi đến các byte này
Byte 8 chứa đựng mã CRC của byte 0 đến byte 7 của bộ nhớ nháp.
Dữ liệu trong các thanh ghi EEPROM không mất đi khi ngắt nguồn cấp; khi có
nguồn cấp lại dữ liệu trong các thanh ghi này sẻ được nạp vào bộ nhớ nháp theo vị
trí byte tương ứng. Dữ liệu này có thể nạp lại bằng lệnh từ EEPROM bằng lệnh E2
[B8h]

SVTH:

Trang 15