Mô hình hệ thống đo và giám sát nhiệt độ sử dụng vi điều khiển msp430g2553.

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

KHOA VẬT LÝ



Đề tài:

MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐO

VÀ GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ SỬ DỤNG

VI ĐIỀU KHIỂN MSP430G2553

Đà Nẵng, 05/2014

Ngƣời thực hiện : NGUYỄN THỊ XUÂN THẮNG

ĐOÀN THỊ DIỂM LY

Lớp : 10CVL

Khoá : 2010 - 2014

Ngành : VẬT LÝ HỌC

Ngƣời hƣớng dẫn : PHẠM XUÂN TRUNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin chân thành cảm ơn Khoa Vật Lý, trƣờng Đại Học Sƣ Phạm –

Đại Học Đà Nẵng đã tạo điều kiện cho chúng em thực hiện đề tài luận văn tốt

nghiệp này.

Chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy Phạm Xuân Trung đã tận tình hƣớng

dẫn, chỉ bảo chúng em, cảm ơn gia đình, bạn bè và các anh đã giúp đỡ nhiệt tình

trong suốt thời gian thực hiện đề tài.

Chúng em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô trong khoa đã tận tình giảng

dạy, trang bị cho chúng em những kiến thức quý báu trong những năm học vừa qua.

Xin chân thành cảm ơn các anh chị và bạn bè đã ủng hộ, giúp đỡ và động viên

trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu.

Mặc dù chúng em đã cố gắng hoàn thành luận văn trong phạm vi và khả năng

cho phép nhƣng chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót.

Rất mong nhận đƣợc sự cảm thông và tận tình chỉ bảo của quý Thầy Cô và các

bạn.

Sinh viên thực hiện

NGUYỄN THỊ XUÂN THẮNG

ĐOÀN THỊ DIỂM LY

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả trong luận văn này là trung thực và

chƣa đƣợc sử dụng. Những nội dung trong luận văn này là do tôi thực hiện dƣới sự

hƣớng dẫn trực tiếp của thầy Phạm Xuân Trung.

Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ trong việc thực hiện luận văn này đã

đƣợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã đƣợc chỉ rõ nguồn

gốc.

Đà Nẵng, ngày 16 tháng 05 năm 2014

Sinh viên thực hiện

NGUYỄN THỊ XUÂN THẮNG

ĐOÀN THỊ DIỂM LY

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................2

LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................3

MỤC LỤC...................................................................................................................4

DANH SÁCH HÌNH...................................................................................................6

DANH SÁCH BẢNG BIỂU.......................................................................................8

TỪ VIẾT TẮT ............................................................................................................9

LỜI NÓI ĐẦU ..........................................................................................................11

TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỀ TÀI ..............................................................................12

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VI ĐIỀU KHIỂN MSP430G2553 .............................13

1.1.Giới thiệu chƣơng ............................................................................................13

1.2.Tổng quan về vi điều khiển MSP430G2552....................................................13

1.2.1.Tổng quan về vi điều khiển MSP430.........................................................13

1.2.1.1.Cấu trúc phần cứng MSP430 ...............................................................13

1.2.1.2.Không gian địa chỉ ...............................................................................14

1.2.1.3.Flash/ROM...........................................................................................15

1.2.1.4.RAM.....................................................................................................15

1.2.2.Tổng quan về vi điều khiển MSP430G2553..............................................16

1.2.2.1.Sơ đồ chân của vi điều khiển MSP430G2553 .....................................16

1.2.2.2.Khối xử lý trung tâm(CPU)..................................................................21

1.2.2.3.Bộ định thời Timer_A..........................................................................23

1.3.Kết luận chƣơng ...............................................................................................27

CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐO NHIỆT ĐỘ VÀ ỨNG DỤNG

CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ - ĐỘ ẨM DHT11 ĐỂ ĐO NHIỆT ĐỘ............................28

2.1.Giới thiệu chƣơng ............................................................................................28

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

2.2.Khái niệm nhiệt độ...........................................................................................28

2.3.Đơn vị và thang đo nhiệt độ.............................................................................29

2.4.Dụng cụ và phƣơng pháp đo nhiệt độ ..............................................................29

2.5.Giới thiệu cảm biến nhiệt độ - độ ẩm DHT11 và ứng dụng đo nhiệt độ .........31

2.5.1.Đặc điểm ....................................................................................................31

2.5.2.Nguyên lý hoạt động ..................................................................................31

2.6.Kết luận chƣơng ...............................................................................................33

CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN .....................................................34

3.1.Đặt vấn đề ........................................................................................................34

3.2.Sơ đồ khối hệ thống .........................................................................................34

3.3.Thiết kế mạch nguyên lý ..................................................................................35

3.3.1.Thiết kế mạch nguyên lý............................................................................35

3.3.2.Tính toán thiết kế .......................................................................................39

3.3.2.1.Khối cảm biến ......................................................................................39

3.3.2.2.Khối trung tâm .....................................................................................39

3.3.2.3.Khối hiển thị.........................................................................................40

3.3.2.4.Khối nguồn...........................................................................................48

3.4.Thiết kế thuật toán điều khiển..........................................................................50

3.5.Kiểm tra và đánh giá hệ thống .........................................................................51

3.6.Kết luận chƣơng ...............................................................................................51

KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI..................................................52

TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................54

PHỤ LỤC..................................................................................................................55

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1.1 : Cấu trúc vi điều khiển MSP430

Hình 1.2 : Sơ đồ bộ nhớ

Hình 1.3 : Sơ đồ chân của MSP430G2553

Hình 1.4 : Sơ đồ chân reset.

Hình 1.5 : Sơ đồ khối của CPU

Hình 1.6 : Thanh ghi trên CPU của chip MSP430

Hình 1.7 : Chế độ lên

Hình 1.8 : Chế độ liên tục

Hình 1.9 : Chế độ lên/xuống

Hình 2.1 : Các thiết bị đo nhiệt độ

Hình 2.2 : Cảm biến DHT11

Hình 2.3 : Sơ đồ kết nối vi xử lý

Hình 2.4 : MCU gởi ra tín hiệu start và giao tiếp với cảm biến DHT( MCU

Sends out Start Signal & DHT responses)

Hình 3.1 : Sơ đồ khối hệ thống

Hình 3.2 : (a) : Sơ đồ mạch nguyên lý

(b),(c) : Sơ đồ mạch in

(d) : Sơ đồ mạch thực tế

Hình 3.3 : Sơ đồ nguyên lý cảm biến

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Hình 3.4 : Sơ đồ khối vi điều khiển

Hình 3.5 : Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị

Hình 3.6 : Hình LCD 16x2

Hình 3.7 : Hoạt động của chân RS

Hình 3.8 : Trình tự giao tiếp với Text LCD

Hình 3.9 : Sơ đồ chân của 74HC595

Hình 3.10 : Sơ đồ nguyên lý khối nguồn

Hình 3.11 : Nguồn LM1117

Hình 3.12 : Mạch hiển thị nhiệt độ độ ẩm đo đƣợc