TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
KHOA ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO TIỂU LUẬN
Môn học: HỆ THỐNG NHÚNG
Đề tài: HIỂN THỊ LÊN LCD NHIỆT ĐỘ ĐƯỢC ĐỌC TỪ CẢM BIẾN LM35

Giáo viên hướng dẫn :

TH.S TĂNG CẨM NHUNG

Sinh viên :

ĐẶNG VĂN NAM
HỨA XUÂN BẰNG (NT)

MSSV :

K175520114213
K175520114219

Lớp:

53CDT03

Thái Nguyên - 2021


MỤC LỤC
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU YÊU CẦU – GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI ........................... 3
1.1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ........................................................................................ 3

1.2. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI .......................................................................................... 3
1.3. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI ........................................................................................... 3
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ......................................................................... 4
2.1. GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ................................................................................. 4
2.2. THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI .................................................................................. 4
2.2.1. THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ ............................................................. 5
2.2.2. CHƯƠNG TRÌNH ...................................................................................... 8
CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN CHUNG ........................................................................... 14
3.1. ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN .......................................................................... 16
3.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ..................................................................... 16
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 18


CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU YÊU CẦU – GIỚI HẠN CỦA ĐỀ
TÀI
1.1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Ngày nay việc sử dụng các thiết bị điện tử phục vụ đời sống hằng ngày rất phổ
biến. Trong đó ta có thể kể đến các thiết bị cảm ứng và hiển thị các thông số mơi
trường phục vụ nhiều mục đích khác nhau nhằm tạo sự tiện lợi trong sinh hoạt hằng
ngày. Bắt nguồn từ mục đích đó, nhóm em đã thiết kế một mạch cảm ứng nhiệt độ và
hiển thị ra LCD sử dụng vi điều khiển PIC 16F877A và linh kiện cảm ứng nhiệt độ
LM35 để điều khiển tự động đèn cấp nhiệt và quạt làm mát. Việc này giúp chúng ta
có thể thay đổi được nhiệt độ trong phòng một cách tự động khi chịu tác động từ mơi
trường bên ngồi.
Nhận ra từ nhu cầu thực tế trên, nhóm chúng em đã có ý tưởng thiết kế hệ thống ổn
định nhiệt độ trong phịng.

1.2. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI
Hệ thống ổn định nhiệt độ trong phịng giúp nhiệt độ trong phịng ln ở mức phù
hợp so với mơi trường bên ngồi. Hệ thống hoạt động dựa trên ngun tắc điều khiển

có tín hiệu phản hồi (nhiệt độ phòng đo được từ cảm biến), nếu nhiệt độ chưa ở mức
thích hợp thì hệ thống sẽ bật phụ tải Quạt để làm mát hoặc Đèn cấp nhiệt để tăng
nhiệt độ. Ngoài ra, ngưỡng nhiệt độ cài đặt có thể thay đổi được để thuận tiện cho
người dùng mong muốn.

1.3. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
Hệ thống ổn định nhiệt độ trong phòng chỉ phù hợp với những phịng có diện tích
vừa, nhỏ và phịng phải kín. Vì hệ thống sử dụng quạt làm mát và đèn cấp nhiệt nên
cần thời gian để ổn định nhiệt độ phòng.

3


CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG
2.1. GIỚI THIỆU HỆ THỐNG
Hệ thống sử dụng cảm biến nhiệt độ LM35, tín hiệu trả về dưới dạng Analog được
xử lý bằng vi điều khiển PIC 16F877A. Bằng thuật tốn của chương trình, chúng em
xác định được nhiệt độ trong phòng. Nhiệt độ trong phòng sẽ được trả ra LCD để dễ
dàng theo dõi, đồng thời giá trị này được so sánh với 2 ngưỡng nhiệt độ đặt trước (có
thể thay đổi) để đưa ra phương án tiếp theo.
Nếu nhiệt độ trong phòng quá thấp (dưới ngưỡng T1=20℃) vi điều khiển sẽ xuất
lệnh chạy đèn sưởi để tăng nhiệt độ trong phòng đến mức thích hợp. Ngược lại, nếu
nhiệt độ phịng cao (trên ngưỡng T2=35℃) thì lúc này vi điều khiển sẽ xuất lệnh quạt
làm mát hoạt động để có thể hạ nhiệt độ trong phịng về mức nhiệt thích hợp.
Q trình này sẽ được lặp đi lặp lại trong suốt quá trình hoạt động, người sử dụng
có thể thiết lập 2 ngưỡng nhiệt độ bằng nút bấm bên ngồi, khơng cần lập trình lại,
điều này có khiến hệ thống trở nên linh hoạt và phù hợp với nhiều nơi.

2.2. THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI
Theo u cầu của đề tài thì nhóm chúng em tiến hành thiết kế sơ đồ khối của hệ

thống ổn định nhiệt độ trong phịng.
Khối cảm

Khối xử lý

Khối giải

Khối hiển

biến

tín hiệu

mã

thị

Khối cài

Khối so

đặt ngưỡng

sánh

Khối

Khối cơ cấu

nguồn


chấp hành
Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống
4


Chức năng từng khối:
 Khối nguồn: có chức năng cấp nguồn cho tồn bộ mạch.
 Khối cảm biến: có chức năng thu nhận nhiệt độ của mơi trường bên
ngồi, gửi về pic dưới dạng Analog.
 Khối xử lý tín hiệu: tín hiệu dạng Analog trả về từ cảm biếnđược xử lý,
chuyển đổisang dạng tín hiệu số.
 Khối giải mã: có chức năng giải mã nhiệt độ đo được từ khối xử lý tín
hiệu sang mã hiển thị lên LCD.
 Khối hiển thị: hiển thị kết quả và 2 ngưỡng đã cài đặt.
 Khối so sánh: so sánh dữ liệu từ khối xử lý với các giá trị đã cài sẵn (ở
đây là ngưỡngT1, T2).
 Khối cơ cấu chấp hành: khi nhận tín hiệu từ khối so sánh (thỏa mãn
điều kiện) sẽ cho hoạt động cơ cấu chấp hành( Quạt hoặc Đèn).
 Khối cài đặt : có chức năng cài đặt, hiệu chỉnh 2 ngưỡng nhiệt độ T1 và
T2
Khi hoạt động thực tế, các khối chức năng phối hợp với nhau theo một quy luật
nhất định, bất kỳ khối nào xảy ra lỗi đều khiến hệ thống hoạt động sai.

2.2.1. THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
a. Khối hiển thị:
Ngày nay, thiết bị hiển thị LCD (Liquid Crystal Display) được sử dụng trong rất
nhiều các ứng dụng của VĐK. LCD có rất nhiều ưu điểm so với các dạng hiển thị
khác: Nó có khả năng hiển thị kí tự đa dạng, trực quan (chữ, số và kí tự đồ họa), dễ
dàng đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau, tốn rất ít tài

nguyên hệ thống và giá thành rẻ…

Hình 2.2: Sơ đồ chân LCD 16x02
Chức năng các chân:

5


Bảng 2.1: Bảng chức năng các chân của LCD
Chân

Ký hiệu

Mô tả

1

Vss

2

VDD

Chân cấp nguồn cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này
với VCC=5V của mạch điều khiển

3

VEE


Điều chỉnh độ tương phản của LCD.

4

RS

Chân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với
GND của mạch điều khiển

Chân chọn thanh ghi (Register select). Nối chân RS với logic
“0” (GND) hoặc logic “1” (VCC) để chọn thanh ghi.
+ Logic “0”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi lệnh IR của
LCD (ở chế độ “ghi” - write) hoặc nối với bộ đếm địa chỉ của
LCD (ở chế độ “đọc” - read)
+ Logic “1”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR
bên trong LCD.

5

R/W

6

E

Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write). Nối chân R/W với
logic “0” để LCD hoạt động ở chế độ ghi, hoặc nối với logic
“1” để LCD ở chế độ đọc.
Chân cho phép (Enable). Sau khi các tín hiệu được đặt lên bus
DB0-DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có 1 xung cho

phép của chân E.
+ Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus sẽ được LCD chuyển vào(chấp
nhận) thanh ghi bên trong nó khi phát hiện một xung (high-tolow transition) của tín hiệu chân E.
+ Ở chế độ đọc: Dữ liệu sẽ được LCD xuất ra DB0-DB7 khi
phát hiện cạnh lên (low-to-high transition) ở chân E và được
LCD giữ ở bus đến khi nào chân E xuống mức thấp.

7-14

DB0 DB7

15

-

Tám đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thơng tin với
MPU. Có 2 chế độ sử dụng 8 đường bus này :
+ Chế độ 8 bit : Dữ liệu được truyền trên cả 8 đường, với bit
MSB là bit DB7.
+ Chế độ 4 bit : Dữ liệu được truyền trên 4 đường từ DB4 tới
DB7, bit MSB là DB7
Nguồn dương cho đèn nền
6


16

-

GND cho đèn nền


b. Khối cảm biến

Hình 2.3: Cảm biến LM35
LM35 có độ chuẩn xác hơn kém 0,4 ° C ở nhiệt độ phịng bình thường và hơn kém
0,8 ° C trong khoảng 0 ° C đến + 100 ° C. Một đặc tính quan trọng hơn của cảm biến
này là rằng nó chỉ thu được 60 microamps từ nguồn cung ứng và có khả năng tự sưởi
ấm thấp.

c. PIC 16F877A
Khối xử lý, khối giải mã, so sánh: Sử dụng 1 vi điều khiển PIC 16F877A

Hình 2.4: PIC 16F877A
Đây là dòng vi xử lý khá phổ biến với đầy đủ các chức năng phù hợp với những
ứng dụng cơ bản. Một số đặc điểm nổi bật của PIC 16F877A:
- PIC 16F877A là một loại vi điều khiển 8 bit tầm trung của hãng Microchip.
- PIC 16F877A có kiến trúc Havard, sử dụng tập lệnh RISC ( Reduced Instruction
Set Computer) với 35 tập lệnh cơ bản.
- Tất cả các lệnh được thực trong chu kỳ lệnh ngoại trừ các lệnh rẽ nhánh.
- Sơ đồ chân PIC 16F877A với chip cắm 40 chân.
7


d. Khối cơ cấu chấp hành
Sử dụng 2 rơle, quạt và đèn.

e. Khối cài đặt
Sử dụng 4 nút nhấn.

f. Khối nguồn

Sử dụng DC 12V

2.2.2. CHƯƠNG TRÌNH
a. Mạch proteus

Hình 2.5. Hệ thống sau khi đấu nối và bố trí lại mạch
b. Code chương trình

8


9


10


11


12


13


14


15



CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN CHUNG
3.1. ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN
Sau thời gian nỗ lực không ngừng trong học tập cũng như sự nhiệt tình chỉ bảo của
cơ Tăng Cẩm Nhung cũng như các thầy, cơ trong bộ mơn, nhóm chúng em đã hoàn
thành được đề tài: “HIỂN THỊ LÊN LCD NHIỆT ĐỘ ĐƯỢC ĐỌC TỪ CẢM BIẾN
LM35” trong quá trình thực hiện đề tài chúng em đã đúc kết được nhiều kinh nghiệm
quý báu cho bản thân để phục vụ cho chúng em trong quá trình học tập sau này.
Đề tài của chúng em có những ưu nhược điểm sau.:
- Ưu điểm:
+ Có thể áp dụng mạch này vào thực tế một cách dễ dàng và thay đổi được các
ngưỡng nhiệt độ sao cho phù hợp với từng nhu cầu và điều kiện cụ thể.
+ Hệ thống hoạt động ổn định, ít bị ảnh hưởng bởi các yếu tổ bên ngồi
+ Việc thiết kế mạch đơn giản và tốn ít chi phí.
- Nhược điểm:
+ Thuật tốn chưa tối ưu
+ Cảm biến nhiệt độ LM35 có độ chuẩn xác hơn kém 0,4 °C ở nhiệt độ phịng
bình thường và hơn kém 0,8 °C trong khoảng 0 °C đến + 100 °C.
Với những kết quả đạt được như trên, hệ thống rất hữu ích khi ứng dụng trong
nghiên cứu lẫn sử dụng thực tế.
3.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
Ngày nay với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, việc tích hợp sẵn
các hệ thống đo và ổn định nhiệt độ vào các căn nhà ngày càng tăng. Để đáp ứng nhu
cầu đó, nhóm bọn em sẽ tiếp tục nghiên cứu để hồn thiện hệ thống hơn nữa.
Đầu tiên, nhóm em sẽ tìm cách tối ưu hóa thuật tốn để chương trình hoạt động
ổn định hơn nữa, khơng gặp phải những lỗi vặt.
Thứ hai, chúng em sẽ tìm hiểu những dòng cảm biến nhiệt độ khác để thay thế
cho cảm biến LM35 trong tương lai, cảm biến mới có chất lượng cao hơn mà giá
thành không đổi.

16


Thứ ba, hệ thống sẽ được tích hợp các modun điều khiển từ xa (Wifi hoặc
bluetooth,..) để có thể chủ động điều khiển hệ thống từ xa, tích hợp các modun này sẽ
đem lại cảm giác rất tốt khi sử dụng.
Cuối cùng, hệ thống cịn có thể tích hợp thêm rất nhiều các loại cảm biến khác
nhau như cảm biến độ ẩm. Vào thời gian đầu năm, thời tiết thường ẩm ướt, khi này
cần hệ thống sấy khô nhà tự động.

17


TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Giáo trình hệ thống nhúng - TNUT
[2] Hệ thống nhúng – Wikipedia
[3] Giáo trình lập trình C – Codegym.vn
[4] Datasheet Pic 16F877A/ LM35

18