Đề tài: Thiết kế và thi công mạch điều khiển máy bơm nước tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH - VIỄN THÔNG
----------------
ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1
NGÀNH : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG
Đề tài :
MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÁY BƠM NƯỚC TỰ ĐỘNG VÀ
HIỂN THỊ MỰC NƯỚC
DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN 16F887
Giảng viên hướng dẫn: ThS HUỲNH THỊ THU HIỀN
Sinh viên thực hiện: 1. LÃ PHƯƠNG DUY
MSSV: 14141038
2. LẠI THỊ THU THẢO
MSSV: 14141286
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH - VIỄN THÔNG
----------------
ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG
Đề tài:
MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÁY BƠM NƯỚC TỰ ĐỘNG VÀ
HIỂN THỊ MỰC NƯỚC
DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN 16F887
Giảng viên hướng dẫn: ThS HUỲNH THỊ THU HIỀN
Sinh viên thực hiện: 1. LÃ PHƯƠNG DUY
MSSV: 14141038
2. LẠI THỊ THU THẢO
14141286
TP. HỒ CHÍ MINH – 06/2017

LỜI CẢM ƠN
Em xin tỏ lòng kính trọng và cảm ơn tới Cô ThS Huỳnh Thị Thu Hiền vì đã chấp
nhận, cải tiến đề tài và tận tình hướng dẫn giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đồ
án này.
Đồng thời em xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô trong Khoa Điện – Điện tử đã truyền
đạt cho em những kiến thức cần thiết để em có thể vận dụng thực tiễn, thực hiện được
đồ án này.
Em cũng rất trân trọng sự giúp đỡ của các bạn bè trong và ngoài lớp trong thời
gian thực hiện đồ án.
Vì thời gian và lượng kiễn thức có hạn nên việc thực hiện đồ án không thể tránh
khỏi việc có một số sai sót, mong thầy cô thông cảm.
Em xin chân thành cảm ơn!

PHIẾU THÔNG TIN ĐỒ ÁN
1. Thông tinsinh viên
Họ và tên: 1.Lã Phương Duy MSSV: 14141038
Mail: 14141038@student.hcmute.edu.vn SĐT: 0905452796
2.Lại Thị Thu Thảo MSSV: 14141286
Mail: 14141286@student.hcmute.edu.vn SĐT: 01656417729
2. Thông tinđề tài
Tên của đề tài: Thiết kế và thi công mạch điều khiển máy bơm nước tự động và
hiển thị mực nước dùng vi điều khiển PIC16f887.
Đồ án môn học được thực hiện tại: Bộ môn Kỹ Thuật Máy Tính- Viễn Thông,
Khoa Điện - Điện Tử, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí
Minh.
Thời gian thực hiện: Từ ngày 27/3/2017 đến15/6/2017.
3. Các nhiệm vụ cụ thể của đề tài
 Tìm hiểu tình hình nhu cầu thực tiễn.
Thực hiện mạch điều khiển đèn máy bơm nước tự động và hiển thị mực nước
dùng vi điều khiển PIC16f887.
 Trình bày báo cáo và nộp sản phẩm.
4. Lời cam đoan của sinh viên
Tôi xin cam đoan những lí thuyết trình bày là sự tham khảo các tài liệu sách, tài
liệu trên mạng có nguồn gốc rõ ràng. Và việc thiết kế, thi công mạch là do tôi thực
hiện, không có sao chép bất kì nguồn nào.
Tp.HCM, ngày tháng 6 năm 2016
SV thực hiện đồ án
Lã Phương Duy
Lại Thị Thu Thảo
Giáo viên hướng dẫn xác nhận về mức độ hoàn thành và cho phép được bảo vệ:
……………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………..

Xác nhận của Bộ Môn Tp.HCM, ngày tháng năm 2016
Giáo viên hướng dẫn
(Ký ghi rõ họ tên và học hàm học vị)

BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN 1
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Đề tài: Thiết kế và thi công mạch điều khiển máy bơm nước tự động và hiển thị
mực nước dùng vi điều khiển PIC16f887
Sinh viên thực hiện: 1.Lã Phương Duy MSSV: 14141038
Giảng viên hướng dẫn: Ths. Huỳnh Thị Thu Hiền
Nhận xét bao gồm các nội dung sau đây:
1. Tính hợp lý trong cách đặt vấn đề và giải quyết vấn đề; ý nghĩa khoa học và thực
tiễn:
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
2. Phương pháp thực hiện/ phân tích/ thiết kế:
.
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
3. Kết quả thực hiện/ phân tích và đánh giá kết quả/ kiểm định thiết kế:
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
4. Kết luận và đề xuất:
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
5. Hình thức trình bày và bố cục báo cáo:
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
6. Kỹ năng chuyên nghiệp và tính sáng tạo:
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
7. Tài liệu trích dẫn:
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
8. Đánh giá về sự trùng lặp của đề tài:
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
9. Những nhược điểm và thiếu sót, những điểm cần được bổ sung và chỉnh sửa* ................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
10. Nhận xét tinh thần, thái độ học tập, nghiên cứu của sinh viên:
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................

Đề nghị của giảng viên hướng dẫn
............................................................................................................................................................
Tp. HCM, ngày … tháng …. năm 20…
Người nhận xét
(Ký và ghi rõ họ tên)

BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN 1
(Dùng cho giảng viên phản biện)
Đề tài: Thiết kế và thi công mạch điều khiển máy bơm nước tự động và hiển thị
mực nước dùng vi điều khiển PIC16f887
Sinh viên thực hiện: 1.Lã Phương Duy MSSV: 14141038
Giảng viên hướng dẫn: Ths. Huỳnh Thị Thu hiền
Nhận xét bao gồm các nội dung sau đây:
1. Tính hợp lý trong cách đặt vấn đề và giải quyết vấn đề; ý nghĩa khoa học và thực
tiễn:
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
2. Phương pháp thực hiện/ phân tích/ thiết kế:
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
3. Kết quả thực hiện/ phân tích và đánh giá kết quả/ kiểm định thiết kế:
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
4. Kết luận và đề xuất:
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
5. Hình thức trình bày, bố cục và chất lượng báo cáo:
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
6. Tài liệu trích dẫn:
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
7. Đánh giá về sự trùng lặp của đề tài:
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
8. Những nhược điểm và thiếu sót, những điểm cần được bổ sung và chỉnh sửa* .................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
Câu hỏi sinh viên phải trả lời trước hội đồng*
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................

Đánh giáchung
- Điểm (Quy về thang điểm 10 không làm tròn): …………./10.
- Xếp loại chung (Xuất sắc, Giỏi, Khá, Trung bình, Yếu, Kém):
……………………………………………………...
…………………………………….
Đề nghị của giảng viên phản biện
............................................................................................................................................................
Tp. HCM, ngày … tháng …. năm 20…
Người nhận xét
(Ký và ghi rõ họ tên)
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN…………………………………………………………………….I
PHIẾU THÔNG TIN ĐỒ ÁN……………………………………………………II

BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN….……………………………………………………III
MỤC LỤC….…………………………………………………………………….IV
DANH MỤC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ …………… …………………....………..V
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT……………………………………………..VI
Chương 1: TỔNG QUAN
………………………………………………………….Error! Bookmark not
defined.
1.1 Giới thiệu về đề tài
……………………………………………………….Error! Bookmark not
defined.
1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ
…………………………………………………….Error! Bookmark not
defined.
1.2.1 Mục tiêu của đề
tài…………………………………………………..Error! Bookmark not
defined.
1.2.2 Nhiệm vụ của đề
tài………………….………………………...….....Error! Bookmark not
defined.
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
…………………………………………Error! Bookmark not defined.
1.3.1 Đối tượng nghiên
cứu………………………………………………..Error! Bookmark not
defined.
1.3.1 Phạm vi đề tài………………………………………………………...2
1.4 Phương pháp nghiên cứu……………………………………………….....2
1.4.1. Phương pháp tài liệu…………………………………………………2
1.4.2. Phương pháp thực nghiệm…………………………………………...2
1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn………………..……………………………2
1.5.2. Ý nghĩa khoa học…………………………………………………….2
1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn………………………………….....…………….....2
1.6 Cấu trúc đồ án……………………………………………………………..3

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT…………………………………………………...4
2.1 Giới thiệu về các linh khiện sử dụng……………………………………….4
2.1.1 Vi điều khiển PIC16F887. …………………………………………......4
2.1.1.1 Giới thỉệu vỉ điều khiển PIC16F887…………………………..…...4
2.1.1.2 Sơ đồ chân của PIC16F887 của hãng Microchip 2.1……………...5
2.1.1.3 Sơ đồ khối……………………………….....……………….….......6
2.1.1.4 Tổ chức các bộ nhớ………………………………………………...7
2.1.1.5 Điều chế độ rộng xung PWM……………………………………..12
2.1.2 Module cảm biến siêu âm SRF05……………………………………..16
2.1.2.1 Nguyên lý hoạt động và cấu tạo…………………………………. 16
2.1.2.2 Sơ đồ chân ......................................................................................18
2.1.2.3 Chức năng trong mạch.....................................................................18
2.1.3 LCD 16x2………………………...........................................................18
2.1.3.1 Chức năng của LCD……….............................................................18
2.1.3.2 Sơ đồ chân ......................................................................................29
2.1.3.3 Chức năng trong mạch…….............................................................20
2.1.4 Module điều khiển động cơ DC L298....................................................20
2.1.4.1 Chức năng………………….............................................................20
2.1.4.2 Sơ đồ chân ………………..............................................................21
2.1.4.3 Chức năng trong mạch…….............................................................21
2.1.5 Nút nhấn đơn 2 chân……………………………………………...…...21
2.1.6 Led đơn…………………………………………………………..........22
2.1.6.1 Chức năng…………………............................................................22
2.1.6.2 Sơ đồ chân…………………...........................................................23
2.1.6.3 Chức năng trong mạch………………….........................................23
2.1.7 Máy bơm nước…………………...........................................................23
2.1.8 Điện trở…………………......................................................................24
2.1.9 Biến trở…………………......................................................................26
Chương 3: MÔ PHỎNG-THIẾT KẾ THI CÔNG………………………………....27
3.1 Sơ đồ khối………………………………………………………………....27

3.1.1 Danh sách các khối………....................................................................27
3.1.2. Chức năng từng khối …….................................................................28
3.2 Thiết kế phần cứng………………………………………………………..29
3.2.1. Khối nguồn……………….................................................................29
3.2.2. Khối xử lý trung tâm……..................................................................30
3.2.3. Khối cảm biến……............................................................................31
3.2.4. Khối điều khiển động cơ DC:…........................................................34
3.2.5. Khối led báo hiệu và nút nhấn….....................................................36
3.2.6. Khối hiển thị...................................................................................36
3.3 Lưu đồ chương trình…………………………………………………….37
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THỰC NGHIỆM…………………………………….38
4.1 Kết quả mô phỏng-nhận xét……………………………………………38
4.2 Kết quả thi công-nhận xét……………………………………………...39
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN…………………………...41
5.1. Kết luận………………………………………………………………...41
5.2. Hướng phát triển……………………………………………………….41
TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………….42
PHỤ LỤC……………….……………………………………………………….43

DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ
Hình 2.1: Vi điều khiển PIC16F887
Hình 2.2: Sơ đồ chân cùa PIC16F887
Hình 2.3: Sơ đồ khối vi điều khiển 16F887
Hình 2.4: Bộ nhớ chương trình 16F8887
Hình 2.5: Tổ chức file thanh ghi
Hình 2.6: Cấu trúc của GPIO
Hình 2.7: Sơ đồ khối của Timer0
Hình 2.8: Sơ đồ khối của Timerl
Hình 2.9: Sơ đồ khối của Timer2
Hình 2.10: Sơ đồ khối bộ chuyên đôi Analog
Hình 2.11: Dạng sóng điều chế độ rộng xung.
Hình 2.12: Sơ đồ khối của PWM PIC 16F887.
Hình 2.13: Dạng sóng PWM.
Hình 2.14: Cách đo khoảng cách của cảm biến
Hình 2.15: Chu kì làm việc theo chế độ Mode 1 của cảm biến
Hình 2.16: Hình dáng của module cảm biến siêu âm
Hình 2.17: Sơ đồ chân cảm biến SRF05
Hình 2.18: Sơ đồ chân LCD 16x2
Hình 2.19: Module điều khiển dộng cơ L298
Hình 2.20: Sơ đồ chân L298
Hình 2.21: Nút nhấn đơn 2 chân
Hình 2.22: Các cách kết nối nút nhấn
Hình 2.23 Cấu trúc bên trong của LED
Hình 2.24: Motor 5v
Hình 2.25: Máy bơm nước mini làm từ motor 5v
Hình 2.26 Điện trở
Bảng 2.27 Màu sắc và giá trị điện trở
Hình 2.28: Cách đọc trị số điện trở
Hình 2.29: Các ký hiệu biến trở

Hình 2.30: Biến trở cúc áo
Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống
Hình 3.2: Nguồn adapter 5v
Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn
Hình 3.4 : Sơ đồ kết nối vi điều khiển 16F887
Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý cảm biến siêu âm
Hình 3.6: Phần phát tín hiệu của cảm biến
Hình 3.7: Phần thu tín hiệu của cảm biến
Hình 3.8: Phần điều khiển tín hiệu của cảm biến
Hình 3.9: Hai giản đồ xung của hai chế độ làm việc của cảm biến
Hình 3.10: Module điều khiển động cơ DC
Hình 3.11: Sơ đồ nguyên lý IC L298
Hình 3.12: Khối led báo hiệu và nút nhấn
Hình 3.13: 2 trạng thái hiện thị của LCD
Hình 3.14: Lưu đồ chương trình
Hình 4.1: Mô phỏng mạch trên Proteus
Hình 4.2: Vẽ mạch in từ mạch mô phỏng trên Proteus
Hình 4.3: Bản vẽ mạch in
Hình 4.4: Mạch thực tế
Hình 4.5: Mặt sau của mạch

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
PWM: Pulse Width Modulation
GPIO: General-purpose input/output
RISC: Reduced Instructions Set Computer
WDT: Watch Dog Timer

EBOOKBKMT.COM Trang 1
Chương 1: Tổng quan
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI
Ngày nay cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, nhiều sản
phẩm kỹ thuật số ra đời và đáp ứng được nhiều nhu cầu và lợi ích cho con người,
các bộ vi điều khiển có khả năng xử lý nhiều hoạt động phức tạp mà chỉ cần một
chip vi mạch nhỏ, nó thay thế nhiều tủ điều khiển lớn và phức tạp và dễ dàng thao
tác sử dụng hơn.
Vi điều khiển không những góp phần vào kỹ thuật điều khiển mà còn góp phần
to lớn vào việc phát triển các phương thức truyền nhận thông tin. Chính vì vậy mà
nhóm thực hiện đề tài đã tìm hiểu và thiết kế “Mạch đo mực nước và điều khiển
máy bơm nước tự động sử dụng vi điều khiển PIC 16F887”trong khuôn khổ
của đồ án môn học 1 do cô Ths. Huỳnh Thị Thu Hiền hướng dẫn.
1.2 MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ
1.2.1 Mục tiêucủa đề tài
Mục tiêu của nhóm khi thực hiện đề tài trước hết là muốn phát huy thành
quả ứng dụng của vi điều khiển để tạo ra sản phẩm có ích trong một lĩnh vực
nào đó của đời sống con người chúng ta
Ngoài ra, quá trình làm đề tài là khoảng thời gian quý báu để nhóm thực
hiện đề tài có thể tự kiểm tra lại những kiến thức đã học ở trường từ thầy cô.
Đồng thời có thể phát huy sự sáng tạo của mình cho các mạch điều khiển với
nhiều ứng dụng và hơn thể nữa là có khả năng giải quyết những vẫn đề và yêu
cầu mà ý tưởng ban đầu đã đặt ra.
1.2.2 Nhiệm vụ của đề tài
 Sử dụng cảm biến siêu âm SRF05 để đo khoảng cách và từ đó có thể tính
ra được mức nước có trong bể chứa
 Sử dụng L298 để điều khiển máy bơm nước
 Hiển thị kết quả đo được và trạng thái của hệ thống bơm nước trên LCD
 Nguồn cung cấp sử dụng DC adaptor 5VDC
 Sử dụng led và nút nhấn để hiển thị trạng thái hệ thống và điều chỉnh
máy bơm nước.
 Sử dụng Vi điều khiển PIC 16F887 để điều khiển toàn bộ hệ thống.
1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
1.2.1 Đối tượng nghiên cứu : Học sinh, sinh viên

1.2.2 Phạm vi đề tài :
 Thiết kế hệ thống đơn giản.
 Sử dụng các module cảm biến và module điều khiển tích hợp.
 Sử dụng vi điều khiển để xử lý các tín hiệu tới các module.
1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.4.1 Phương pháp tài liệu
 Nghiên cứu về nguyên lý hoạt động của cảm biến SRF05 thông qua các tài
liệu trên internet.
 Tìm hiểu kĩ hơn về Vi điều khiển PIC 16F887 và cách giao tiếp với LCD và
L298 thông qua giáo trình “Nguyễn Đình Phú (8/2016), Vi điều khiển PIC,
TP.HCM”.
 Đưa ra ý tưởng về các thông số và giá trị sẽ được hiển thị trên LCD
 Tìm các công thức toán học để tính ra dung tích nước qua giá trị khoảng
cách đo được từ cảm biến.
 Đề xuất và nghiên cứu về các linh kiện sẽ có trong mạch và các linh kiện bảo
vệ.
 Tham khảo thư viện cho vi điều khiển PIC 16F887.
1.4.2 Phương pháp thực nghiệm
 Mô phỏng mạch trên ứng dụng Proteus.
 Tìm và mua linh kiện để thi công mạch.
1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN.
1.5.1 Ý nghĩa khoa học
 Đề suất được các phương pháp thiết kế thi công mạch đơn giản ứng dụng vào
việc đo lường các bể chứa có dung tích lớn và ứng dụng vào đời sống như
việc trang bị cho căn nhà thông minh bằng bể cá thông minh.
 Vận dụng một cách tổng hợp những kiến thức đã học để tiến hành thiết kế, thi
công mạch để từ đó có thể đào sâu, mở rộng và hoàn thiện vốn hiểu biết của
bản thân.
1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn
 Kết quả thiết kế và thi công mạch giúp cho việc đơn giản hoá nhu cầu về tự
động hoá và thiết bị thông minh.

 Ngoài ra, đề tài còn có thể giúp cho người mới học về điện tử có thể tiếp thu
thêm kiến thức mới về lập trình vi điều khiển để ứng dụng vào các nhu cầu
của mình trong sinh hoạt đời sống và làm việc.
1.6 CẤU TRÚC ĐỒ ÁN
Cấu trúc đồ án trình bày trong báo cáo gồm:
 Tổng quan
 Cơ sở lý thuyết
 Thiết kế và thi công mạch.
 Kết quả thực hiện và kết luận.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 GIỚI THIỆU VỀ CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG
2.1.1 Vi điều khiển PIC16F887
2.1.1.1 Giới thỉệuvi điều khiển PIC16F887
Hình 2.1 : Vi điều khiển PIC 16F887
 Tốc độ hoạt động:
o Xung đồng hồ là DC -20MHz.
o Chu kì lệnh (thực hiện trong 200ns).
 Tắt cả các cầu lệnh thự hiện trong một chu kỳ, lệnh ngoại trừ một số câu
lệnh riêng rẽ nhánh thực hiện trong hai chu kỳ lệnh.
 Bộ nhớ chương trình Flash 8Kxl4 words.
 Bộ nhớ SRam 368x8 bytes.
 Bộ nhớ EFPROM 256x8 bytes.
 Số port I/O 35 port *Khả năng của PIC + Khả năng ngắt.
 Ngăn nhớ Stack được phân chia làm 8 mức.
 Truy cập bộ nhớ bằng địa chi trực tiếp hoặc gián tiếp
 Nguồn khởi động lại (POR).
 Độ đếm xung thời gian WDT với nguồn dao động trên chip( nguồn dao
động RC) đáng tin cậy.
 Dải điện thế hoạt động từ 2V-5,5V.
 Dòng điện sử dụng 25mA.
 Các bộ định thời Timer0,Timer1,Timer2.

2.1.1.2 Sơ đồ chân của PIC16F887 của hãng Microchip 2.1
Hình 2.2 Sơ đồ chân cùa PIC16F887
*Chức năng chân của vi điều khiến PIC16F887
-PortA: PortA( RAO -T- RA5) có số chân từ chân số 2 đến chân số 7.
-PortA (RPA) bao gồm 6 I/O pin. Đây !à các chân “hai chiều"
(bidirectional pin),
nghĩa là có thê xuấl và nhập được. Chức năng I/O này được điều khiên
bời thanh ghi TRISA (địa chi 85h)
-PortB: PortB( RBO -S- RB7) có số chân từ chân số 33 đến chân số 40.
-PortB (RPB) gồm 8 pin I/O. Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng
là TRISB.
-Bên cạnh đó một số chân cùa PORTB còn được sử dụng trong quá trình
nạp chương trình cho vi điều khiển với các chế độ nạp khác nhau.
PORTB còn liên quan đến ngai ngoại vi và bộ TimerO. PORTB còn được
tích họp chức năng điện trờ kéo lên được điều khiển bời chương trình.

-PortC: PortC( RCO -ỉ- RC7) có số chân từ chân số 15 đến chân số 18 và
chân số 23 đến chân số 26.
-PortC (RPC) gồm 8 pin I/O. Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng
là TRISC. Bên cạnh đó PORTC còn chứa các chân chức năng của bộ so
sánh, bộ Timerl, bộ PWM và các chuẩn giao tiếp nối tiếp I2C, SPI, SSP,
USART PortD: PortD( RDO -T- RD7) có số chân từ chân số 33 đến chân
số 40.
-PortD (RPD) gồm 8 chân I/O, thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng
là TRISD.
-PortD còn là cồng xuấl dừ liệu cùa chuẩn giao tiếp PSP (Parallel Slave
Fort).
-PortE: PortE( REO -8- RE2) CÓ so chân lừ chân so 19 đến chân so 22
và chân số 27 đến chân 30.
-PortE (RPE) gồm 3 chân I/O. Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng
là TRISE. Các chân cùa PORTE có ngõ vào analog. Bên cạnh đó PORTE
còn là các chân điều khiển của chuẩn giao tiếp PSP Chân 11,12,31,32 là
các chân cung cấp nguồn cho vi điều khiển.
-Chân 13,14 là chân được đấu nối thạch anh với bộ dao động xung clock
bên ngoài cung cấp xung clock cho chip hoạt động.
-Chân 1 là chân RET: Là tín hiệu cho phép thiết lập lại trạng thái ban đâu
cho hệ thống, và là tín hiệu nhập là mức tích cục cao.
2.1.1.3 Sơ dồ khối
Hình 2.3 Sơ đồ khối vi điều khiển 16F887

2.1.1.4 Tổ chức các bộ nhớ.
Cấu trúc cùa bộ nhớ vi điều khiển PIC16F887 bao gồm 2 bộ nhớ:
+ Bộ nhớ chương trình (Programmemory).
+ Bộ nhớ dữ liệu (Data memory)
a. Bộ nhớ chương trình (Programmemory).
Bộ nhớ chương trình cùa vi điều khiển PIC16F887 là bộ nhớ Flash dung
lượng bộ nhớ 8K được phân chia thành nhiều lrang(lừ 0-T- 3). Như vậy bộ nhớ
chương trình có khả năng chứa được 8*1024=8192 câulệnh.
Để mà hóa được địa chỉ của 8K bộ nhớ chương trình, bộ đếm chương trình
có dung lượng 13bit.
Khi vi điều khiển được Reset, bộ đếm chương trình chi đến địa chì
0004h(Interrupt vector).
Bộ nhớ chương Irình không bao gôm bộ nhớ slach và không được địa chi
hóa bởi bộ đếm chương trình.
Bàng bộ nhớ chương trình và các ngăn xếp
Hình 2.3 Bộ nhớ chương trình 16F8887
b. Bộ nhớ dữ liệu (Data memory).
Bộ nhớ dữ liệu cùa PIC là bộ nhớ EEPROM được chia thành nhiều bank.
Đối với PIC16F887 chia thành 4 bank. Mỗi bank có dung lượng chứa 128 byte,
bao gồm các thanh ghi có chức năng đặc biệt SFG (Spencial Function Register)
nam ở các vùng địa chi chấp và các thanh ghi mục đích chung GPR(General
Purpose Register) nằm ờ các vùng địa chi còn lại trong back. Các thanh ghi SFG

thường xuyên được sử dụng sè được đặt ờ (ất cà các bank cùa bộ nhớ dừ liệu
giúp truy suất và làm giàm bớt lệnh cúa chương trình.
-Bộ nhớ dữ liệu cùa PIC 16F887:
Hình 2.4: Tổ chức file thanh ghi
c. Các cống xuất nhập của PIC( I/O)
PIC16F887 tắl cà có 35 chân I/O mục đích thông thường (GPIO: General
Purpose Input Ouput) có thể được sù dụng. Tùy theo những thiết bi ngoại vi được
chọn mà một vài chân không thể sú dụng ờ chức năng GPỈO. Thông thường, khi
một thiêt bị ngoai vi được chọn, những chân liên quan cùa thiết bị ngoại vi không
được sù dụng ờ chức năng GPI0.35 chân được chia thành 5 port:
+ PortA chia làm 8 chân.
+ PortB chia làm 8 chân.
+ PortC chia làm 8 chân.

+ PortD chia làm 8 chân.
+ PortE chia làm 3 chân.
Mỗi port được điều khiển bời 2 thanh ghi 8-bit, thanh ghi Port và thanh ghi
Tris. Thanh ghi Tris được sử dụng đê điều khiến port nhập hay xuất. Mỗi bit cùa
Tris sẽ điều khiển mỗi chân cùa port đó, nếu giá trị bit là 1 thỉ chân liên quan là
nhập, ngược lại nếu giá trị bit là 0 thì chân liên quan là xuất. Thanh ghi Port
được suvver dụng đê chứa các giá trị cùa porl liên quan. Mỗi bit của ỉhanh ghi
Port chứa giá trị của chân liên quan.
Cấu trúc cùa GPIO;
Hình 2.5: Cấu trúc của GPIO
d. Các bộ định thời của chip để tính toán thời gian trong mạch
Bộ vi điều khiển PIC16F887 có 3 bộ định thời Timer đó là TmerO, Timer 1,
Timer2
 Bộ Timer0
Đây là một trong 3 bộ đếm hoặc bộ định thời cùa vi điều khiên
PIC16F887. TimerO là bộ đếm 8 bit được kết nối với bộ chia tần 8bit. cấu
trúc cùa TimeO cho phép ía lựa chọn xung clock tác động và cạnh tích cực
cùa xung clock. Ngắt TimerO sẽ xuất hiện khi TimerO bị tràn. Bit TMROIE
(INTCON<5>) là bit điều khiên cùa TimerO. TMROIE=l cho phép ngai
TimerO tác động,

Hình 2.6 Sơ đồ khối của Timer0
 Bộ Time1
Bộ Timer1 là bộ định thời 16 bit, giá trị cùa Timerl sê được lưu trong
thanh ghi (TMR1H:TMR1L). Cờ ngắt cùa Timrerl là bit TMR1IF. Bit điều
khiển cùa Timerl là TMR1IE
Tương lự như TimerO, Timerl cung có 2 chế độ hoạt động: chế độ định
thời và chế độ xung kích là xung clock cùa osciledma trậnator ( tần số Timer
bằng 4 tần số cùa osciledma trặnator và chế độ đếm (counter) với xung
kích là xung phàn ánh các sự kiện cằn đếm lấy từ bên ngoài thông qua chân
RCO/TIOSO/TICKI (cạnh tác động là cạnh bên). Việc lựa chọn chế độ hoại
động của Timer được điều khiển bời bit TiMRlCS.

Hình 2.7 Sơ đồ khối của Timerl
 Bộ Timer2
Bộ Timer2 là bộ định Ihời 8 bit và được hỗ trợ hai bộ chia tần prescaler
và postscaler. Thanh ghi chứa giá tị đếm của Timer2 là TMR2. Bit cho phép
ngắt Timer2 lác động là TMR20N. Cờ ngắt cùa Timer2 là bit TMR2IF. Xung
ngõ vào được đưa qua bộ chia tần số prescaler 4 bil(với các li số chia tần 1:1,
1:4 hoặc 1:6) và được điều khiển bời các bit T2CKPS1 :T2CKPS0
Hình 2.8 Sơ đồ khối của Timer2
 Bộ biến đồi ADC
ADC (Analog to Digital Converter) là bộ chuyên đôi tín hiệu giữa hai
dạng tương lự và SO.PIC16F887 có 14 ngõ vào analog (RA5:RA0,
RE2:RE0và RB5:RB0). Hiệu điện thế chuẩn VRKF có thể được chọn là vdd,
hay hiệu điện thế chuần được xác lập trên 2 chân RA2 và RA3. Ket quá
chuyển đôi từ tin hiệu tương lự sang tín hiệu số là lObit lương ứng và được
lưu Irong hai thanh ghi ADRESH:ADRESL. Khi không sir dụng bộ chuyển
đồi ADC các thanh ghi này có (hê sử dụng các (hanh ghi thông llurờng khác.
Khi quá trình chuyển đôi hoàn tắt, kếl quà sè được lưu vào 2 thanh ghi
ADRESH:ADRESL.

Hình 2.9 Sơ đồ khối bộ chuyên đôi Analog
2.1.1.5 Chức năng điều chế độ rộng xung PWM để sử dụng cho việc điều
khiển động cơ
a) Nguyên lýđiều chế độ rộng xung PWM
Nguyên lý điều chế độ rộng xung là mạch tạo ra xung vuông có chu kỳ
là hằng số nhưng hệ số công tác (còn gọi là hệ số chu kỳ - duty cycle) có thể
thay đổi được. Sự thay đổi của hệ số chu kỳ làm thay đổi điện áp trung bình
hoặc dòng điện trung bình.
Sự thay đổi điện áp hoặc dòng trung bình dùng để điều khiển các tải như
động cơ DC thì làm thay đổi tốc độ động cơ, điều khiển bóng đèn thì làm thay
đổi cường độ sáng của bóng đèn, …
Các đạng sóng điều chế độ rộng xung với các hệ số chu kỳ khác nhau
như hình 2.10.

Hình 2.10: Dạng sóng điều chế độ rộng xung.
-Cho chu kỳ 10ms, ở cấp tốc độ 0 thì tín hiệu bằng 0. Điện áp hay dòng
trung bình sẽ bằng 0, nếu tín hiệu này điều khiển đèn led thì đèn led sẽ tắt.
-Ở cấp tốc độ 1 thì tín hiệu điều khiển ở mức 1 chỉ có 1ms, ở mức 0 là 9ms.
Giả sử dòng tạo ra là 10 mA khi ở mức 1, khi đó dòng trung bình là
(10*1)/10 = 1mA. Led sáng mờ với dòng là 1mA.
(10*2)/10 = 2mA. Led sáng hơn với dòng là 2mA.
(10*5)/10 = 5mA.
-Ở cấp tốc độ 10 thì tín hiệu điều khiển ở mức 1 là 10ms, ở mức 0 là 0ms.
(10*10)/10 = 10mA. Led sáng cực đại với dòng là 10mA.
-Khi thay đổi hệ số chu kỳ thì chỉ thay đổi thời gian xung ở mức 1, còn chu
kỳ thì không đổi.
b) Cấu trúc khối điều chế độ rộng xung PWM
PWM của PIC16F887 có sơ đồ khối như hình 2.11:

Hình 2.11: Sơ đồ khối của PWM PIC 16F887.
Khối PWM gồm có 2 mạch so sánh: mạch so sánh 2 dữ liệu 8 bit
nằm bên dưới và mạch so sánh 2 dữ liệu 10 bit nằm bên trên.
Mạch so sánh 8 bit sẽ so sánh giá trị đếm của Timer2 với giá trị
của thanh ghi PR2 (PeriodRegister), giá trị trong Timer2 tăng từ giá trị
đặt trước cho đến khi bằng giá trị của PR2 thì mạch so sánh sẽ kích flip
flop RS làm ngõ ra RC2/CCP1 lên mức 1. Đồng thời nạp giá trị 10 bit từ
thanh ghi CCPR1L sang thanh ghi CCPR1H.
Timer2 bị reset và bắt đầu đếm lại cho đến khi giá trị của Timer2
bằng giá trị của CCPR2H thì mạch so sánh sẽ reset flip flop RS làm
ngõ ra RC2/CCP1 về mức 0.
Quá trình này lặp lại lien tục để tạo ra dạng sóng PWM lien tục.
Dạng sóng điều chế PWM như hình 2.12:

Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Hình 2.12: Dạng sóng PWM.
-Chu kỳ không thay đổi, muốn thay đổi thời gian xung ở mức 1 thì ta
thay đổi hệ số chu kỳ (Duty Cycle). Khi hệ số chu kỳ thay đổi thì điện
áp hay dòng trung bình thay đổi.
-Hệ số chu kỳ càng lớn thì dòng trung bình càng lớn, nếu điều khiển
động cơ sẽ làm thay đổi tốc độ.
c) Tính chu kỳ xung PWM
-Chu kỳ PWM của PIC16F887 được tính theo công thức:
PERIODPWM = [(PR2) +1]* 4*TOSC * PVTMR2 (2.1)
 TOSC là chu kỳ của tụ thạch anh tạo dao động
 PVTMR2 (Prescale Value) : giá trị chia trước của timer2
Khi giá trị của timer 2 (TMR2) bằng giá trị của thanh ghi PR2 thì 3 sự kiện
theo sau sẽ xảy ra:
 Thanh ghi TMR2 bị xóa
 Tín hiệu ngõ ra CCPx lên mức 1, ngoại trừ hệ số chu kỳ bằng 0% thì
CCPx vẫn ở mức 0.
 Hệ số chu kỳ PWM được chuyển từ thanh ghi CCPRxL sang thanh ghi
CCPRxH.
d) Tính hệ số chu kỳ xung PWM
-Hệ số chu kỳ được thiết lập bởi giá trị lưu trong thanh ghi 10 bit gồm thanh
ghi 8 bit CCPRxL và 2 bit còn lại là bit thứ 4 và thứ 5 lưu ở trong thanh ghi
CCPxCON , kí hiệu là CCPxCON<5:4>.
-Giá trị của hệ số chu kỳ là 10 bit nên có thể thay đổi từ 0 đến 1023 tạo ra
1024 cấp giá trị điều khiển.
-Giá trị 10 bit thì 8 bit có trọng số lớn lưu trong thanh ghi CCPRxL và 2 bit
còn lại có trọng số thấp thì ở CCPxCON<5:4>.

-Hệ số chu kỳ của PIC16F887 được tính theo công thức:
DUTY_CYCLEPWM=(CCPRxL:CCPxCON<5:4>)*TOSC*PVTMR2 (2.2)
->ký hiệu <5:4> cho biết vị trí bit thứ 5 và thứ 4.
2.1.2 Module cảm biến siêu âm SRF05
2.1.2.1 Nguyên lý hoạt động và cấu tạo:
Cảm biến siêu âm nói chung và cảm biến họ cảm biến HC-SRF nói riêng
là cảm biến dựa vào quá trình phát và thu của sóng có tần số giao động lớn
khoảng 40kHz (sóng siêu âm), khi sóng siêu âm được phát ra và gặp vật cản thì
sóng bị phản âm lại (sóng phản âm có phương song song và ngược chiều với
sóng phát), sóng bị phản âm được module thu sóng thu. Dựa vào đặc tính này
người ta có thể tính được khoảng cách từ cảm biến đến vật cản bằng cách tính
thời gian chênh lệch giữa quá trình phát và thu sóng.
Hình 2.13: Cách đo khoảng cách của cảm biến

Hình 2.14: Chu kì làm việc theo chế độ Mode 1 của cảm biến
Hình 2.15: Hình dáng của module cảm biến siêu âm
 Nguồn làm việc: 3.3V – 5V (chuẩn 5V)
 Dòng tiêu thụ : 2mA
 Tín hiệu đầu ra xung: HIGH (5V) và LOW (0V)
 Khoảng cách đo: 2cm – 300cm
 Độ chính xác: 0.5cm
 Trig : cổng đảm nhiệm phát sóng
 Echo: cổng đảm nhiệm thu sóng

2.1.2.2 Sơ đồ chân
Hình 2.16: Sơ đồ chân cảm biến SRF05
-Chân 1: VCC 5v -Chân 4: Out
-Chân 2: Trigger -Chân 5: GND
-Chân 3: Echo
2.1.2.3 Chức năng trong mạch
SRF05 sẽ được đặt trên thành bể chứa , 2 tụ gốm phát và thu sóng âm thanh
sẽ đo và thu tín hiệu khoảng cách từ mực nước đang có trong bể đến thành bể ,
từ đo ta sẽ tính toán thêm vể thể tích bình chứa và cho ra dung tích mực nước có
trong bể chứa .
2.1.3 LCD 16x2
2.1.3.1 Chức năng của LCD
Thiết bị hiển thị LCD 16x2 (Liquid Crystal Display) được sử dụng trong
rất nhiều các ứng dụng của vi điều khiển. 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 2.17: Sơ đồ chân LCD 16x2
+ Vss: chân nối đất, nối chân này với chân GND của mạch điều khiển.
+ VDD: chân cấp nguồn cho LCD, nối chân này với chân VCC của mạch điều
khiển.
+ VEE: điều chỉnh độ tương phản của LCD.
+ RS: chân chọn thanh ghi
• RS = 0: ghi mã lệnh vào LCD
• RS = 1: ghi dữ liệu vào LCD
+ RW: chân chọn chế độ đọc ghi. 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.
+ E: Chân cho phép (Enable)
+ D0 – D7: 8 đường bus dữ liệu

2.1.3.3 Chức năng trong mạch: hiển thị khoảng cách(cm) và dung tích
nước(ml) đo được.
2.1.4 Module điều khiển động cơ L298
Hình 2.18: Module điều khiển dộng cơ L298
2.1.4.1 Chức năng
-Module L298 có thể điều khiển 2 động cơ DC hoặc 1 động cơ bước, có 4 lỗ
nằm ở 4 góc thuận tiện cho người sử dụng cố định vị trí của module.
-Có gắn tản nhiệt chống nóng cho IC, giúp IC có thể điều khiển với dòng đỉnh
đạt 2A.
- L298 được gắn với các đi ốt trên board giúp bảo vệ vi xử lý chống lại các dòng
điện cảm ứng từ việc khởi động/ tắt động cơ.
-Ứng dụng rất nhiều vào các đề tài: điều khiển xe robot, điều khiển cánh tay
robot
>> Thông số kĩ thuật:
 Driver: L298N tích hợp hai mạch cầu H
 Điện áp điều khiển : +5V ~ +12 V
 Dòng tối đa cho mỗi cầu H là :2A
 Điện áp của tín hiệu điều khiển : +5 V ~ +7 V
 Dòng của tín hiệu điều khiển : 0 ~ 36Ma
 Công suất hao phí : 20W (khi nhiệt độ T = 75 °C)
 Nhiệt độ bảo quản : -25°C ~ +130

Hình 2.19: Sơ đồ chân L298
- Module L298 sẽ kết nối 2 chân output với 2 chân của động cơ DC , 2 chân
input sẽ kết nối với vi điều khiển và nhận lệnh từ vi điều khiển đề điều khiển
máy bơm nước.
2.1.5 Nút nhấn đơn 2 chân
Hình 2.20: Nút nhấn đơn 2 chân

Nút nhấn là linh kiện điện tử được sử dụng rộng rãi trong các mạch điện có
sự điều khiển của con người
Có hai cách kết nối nút nhấn thường dùng trong giao tiếp với vi điều khiển:
tích cực thấp (bên trái) và tích cực mức cao (bên phải)
Hình 2.21: Các cách kết nối nút nhấn
*Chức năng trong mạch: Trong mạch, nút nhấn dùng để tác động dừng và
tái khởi động tới hệ thống bơm nước.
2.1.6 Led đơn
2.1.6.1 Chức năng
LED được dùng để làm bộ phận hiển thị trong các thiết bị điện, điện tử,
đèn quảng cáo, trang trí, chiếu sáng, đèn giao thông…
LED- viết tắt của cụm từ Light Emitting Diode, tạm dịch là Điốt phát
quang. Là các điốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại.
Cũng giống như điốt, LED được cấu tạo từ một bán dẫn loại P ghép với một bán
dẫn loại N.

Hình 2.22 Cấu trúc bên trong của LED
Giống như nhiều loại điốt bán dẫn khác tùy theo mức năng lượng giải
phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát ra khác nhau (tức màu sắc của
LED sẽ khác nhau). Mức năng lượng (và màu sắc của LED) hoàn toàn phụ
thuộc vào cấu trúc năng lượng của các nguyên tử chất bán dẫn.
Tùy vào từng loại LED mà điện áp phân cực thuận khác nhau. Đối với
LED thường thì điện áp phân cực thuận khoảng 1,5V đến 2,5V; còn đối với
LED siêu sáng thì điện áp phân cực thuận có thể lên tới 5V.
Khi LED hoạt động bình thường thì cường độ dòng điện từ 10mA đến
50mA.
Trong mạch, Led được dùng để báo hiệu các trạng thái của hệ thống. Cụ thể:
+ Led xanh sáng khi hệ thống hoạt động, tắt khi dừng hệ thống
+ Led đỏ chớp tắt khi mực nước gần đầy, sáng khi hệ thống dừng và tắt khi
hệ thống đang hoạt động
2.1.7 Máy bơm nước
*Chức năng: Dùng để bơm nước từ nguồn nước bên ngoài vào bể cần chứa
nước. Thực tế nhóm sẽ sử dung một động cơ DC 5v để chế tạo ra máy bơm mini

Hình 2.23: Motor 5v
Hình 2.24: Máy bơm nước mini làm từ motor 5v
2.1.8 Điện trở
Điện trở là đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của
một vật thể dẫn điện. Nó được định nghĩa là tỷ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật
thể đó với cường độ dòng điện đi qua nó:
𝑅 =
𝑈
𝐼
(2.3)
Trong đó:
+ U là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn, đơn vị Volt (V)
+ I là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn, đơn vị Ampe (A)
+ R là điện trở vật dẫn, đơn vị Ohm (Ω)

Hình 2.25 Điện trở
 Cách đọc giá trị điện trở
Quy ước màu quốc tế:
Màu sắc Giá trị
Đen 0
Nâu 1
Đỏ 2
Cam 3
Vàng 4
Xanh lá 5
Xanh dương 6
Tím 7
Xám 8
Trắng 9
Nhũ vàng -1
Nhũ bạc -2
Bảng 2.26 Màu sắc và giá trị điện trở
 Cách đọc trị số điện trở 4 vòng màu được mô tả qua hình 2.27 sau
đây:
Hình 2.27: Cách đọc trị số điện trở

2.1.9 Biếntrở
Biến trở là các thiết bị có điện trở thuần có thể biến đổi được theo ý
muốn. Chúng có thể được sử dụng trong các mạch điện để điều chỉnh hoạt động
của mạch điện.
Điện trở của thiết bị có thể được thay đổi bằng cách thay đổi chiều dài
của dây dẫn điện trong thiết bị, hoặc bằng các tác động khác như nhiệt độ thay
đổi, ánh sáng hoặc bức xạ điện từ,....
Ký hiệu biến trở:
Hình 2.28: Các ký hiệu biến trở
Hình 2.29: Biến trở cúc áo

Chương 3: Mô phỏng-Thiết kế thi công
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG-THIẾT KẾ THI CÔNG
3.1 SƠ ĐỒ KHỐI
Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống
3.1.1 Danh sách các khối
 Khối nguồn.
 Khối xử lý trung tâm.
 Khối cảm biến siêu âm.
 Khối hiển thị.
 Khối điều khiển động cơ DC.
 Khối nút nhấn và led báo hiệu

3.1.2 Chức năng từng khối
 Khối nguồn: cung cấp nguồn 1 chiều 5V ổn định cho khối cảm biến, khối
vi điều khiển, khối cảm biến khối điều khiển động cơ DC và khối nút
nhấn và led báo hiệu hoạt động. Khối vi điều khiển: đọc giá trị từ các
cảm biến ánh sáng quang trở, cảm biến chuyển động, cảm biến siêu âm,
xử lý và xuất tín hiệu ra điều khiển đóng ngắt relay.
 Khối xử lý trung tâm: đọc giá trị từ cảm biến siêu âm, xuất giá trị hiển thị
ra lcd 16x2 và tác động đến các khối led báo hiệu và khối điều khiển
động cơ DC , đồng thời khối cũng nhận tác động từ nút nhấn để xử lý hệ
thống tác động đến các khối hiển thị , khối báo hiệu và khối điều khiển
động cơ DC.
 Khối cảm biến siêu âm: được tác động từ vi xử lý và tiến hành xử lý rồi
xuất tín hiệu ngược lại khối xử lý trung tâm để cho ra giá trị đo lường.
 Khối điều khiển động cơ DC: nhận lệnh điều khiển từ vi điều khiển để
điều khiển động cơ DC máy bơm nước dừng hoạt động hoặc tái khởi
động theo yêu cầu của đề tài.
 Khối led báo hiệu và nút nhấn: dùng để báo hiệu trạng thái bơm (lúc hệ
thông bơm nước đang hoạt động, khi dừng bơm nước và khi bể chứa gần
đầy). Nút nhấn dùng để tác động lên toàn hệ thống có thể dừng hoạt động
hoặc khởi động lại theo ý muốn.
 Khối hiển thị: Dùng để hiển thị kết quả đo lường từ cảm biến siêu âm và
qua quá trình xử lý của vi điều khiển. LCD sẽ hiển thị dung tích nước
(theo ml) và chiều cao của mực nước trong bể chứa (theo cm). Ngoài ra ,
LCD sẽ hiển thị thêm 2 trạng thái hoạt động của máy bơm nước ( đang
hoạt động và dừng hoạt động )
 Máy bơm nước : Dùng để đưa lưu lượng nước vào trong bể chứa dưới sự
điều khiển của khối điều khiển động cơ DC và khối vi xử lý

3.2 Thiết kế phần cứng
3.2.1 Khối nguồn:
Phần cứng của mạch, và cách kiện trong mạch đòi hỏi sử dụng nguồn
một chiều (DC) vì vậy có nhiều phương án để ta lựa chọn mạch như: Nguồn từ
PIN, ắc quy, nguồn từ cổng USB, từ mạch nguồn thiết kế …
 Ta sẽ sử dụng bộ nguồn với các thông số như sau:
+ Điện áp ngõ vào là 100-240VAC.
+ Dòng cực đại ngõ ra là 1A.
+ Điện áp ngõ ra có thể đạt giá trị trong khoảng 4.8 đến 5.2 V.
Hình 3.2: Nguồn adapter ngõ ra 5v
Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn

3.2.2 Khối xử lý trung tâm :
Hình 3.4: Sơ đồ kết nối vi điều khiển 16F887
- Sử dụng vi điều khiển PIC16F887 để xử lý tín hiệu nhận được từ cảm
biến và nút nhấn sau đó xuất tín hiệu điều khiển ra các khối hiển thị và
điều khiển động cơ.
- Các chân PIC16F887 sử dụng để giao tiếp:
 RA6, RA7: kết nối thạch anh 20MHz.
 RA0 nối với chân echo của cảm biến.
 RA1 nối với chân trigger của cảm biến.
 RB0 nối với led xanh.
 RB1 nối với led đỏ.
 RB4 nối với nút nhấn đơn 2 chân.
 RC1 nối với chân IN2 của L298
 RC2 nối với chân IN1 của L298
 RD0 ->RD7 nối với chân D0 -> D7 của LCD
 RE0 nối với chân RS của LCD
 RE1 nối với chân RW của LCD
 RE2 nối với chân E của LCD.

3.2.3 Khối cảm biến :
Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý cảm biến siêu âm
-Cấu tạo: Cấu tạo cảm biến siêu âm gồm 3 phần chính là: module phát
sóng, module thu sóng, phần điều khiển và xử lý tín hiệu.
+ Module phát:
Hình 3.6: Phần phát tín hiệu của cảm biến

+ Module thu:
Hình 3.7: Phần thu tín hiệu của cảm biến
+ Phần điều khiển và xử lý tín hiệu:
Hình 3.8: Phần điều khiển tín hiệu của cảm biến

-Nguyên lý hoạt động của cảm biến theo 2 chế độ mode 1 và mode 2:
Hình 3.9: Hai giản đồ xung của hai chế độ làm việc của cảm biến
-Dựa vào 2 giản đồ xung ở phần trên, ta có thể thấy việc xác định khoảng
cách sẽ được xác định bằng cách xác định độ rộng mức 1 của xung tín
hiệu phản hồi trên chân Echo (ở mode 1) hoặc chân Trigger (ở mode 2).
-Từ khoảng thời gian độ rộng mức 1, ta tính ra khoảng cách (d) từ vật cản
đến cảm biến siêu âm SRF05 dựa vào công thức sau:
+Gọi thời gian độ rộng xung đo được là t(us).
+Thời gian đo độ rộng xung là thời gian từ lúc sóng truyền đi, gặp
vật cản, và phản hồi lại. Nên thời gian từ cảm biến đến vật cản
là: t/2(us).
-Ta có vận tốc âm thanh trong không khí là: 343.2m/s = 0.03432cm/us.
+Khoảng cách d = 0.03432*t(us)/2 (cm) (3.1)

 d ≈ t(us)/58 (cm) (3.2)
+Dung tích V=𝑟2
*𝜋*(h-d) (ml) (3.3)
h : chiều cao của bể chứa nước
-Cảm biến siêu âm có thể kích hoạt phát sóng siêu âm sau mỗi 50ms. Do
vậy sau mỗi lần đo, chúng ta nên chờ 50ms rồi mới thực hiện lần đo tiếp
theo.
3.2.4 Khối điều khiển động cơ DC :
Hình 3.10: Module giao tiếp công suất L298
Hình 3.11 : Sơ đồ nguyên lý IC L298

 IC L298 là một IC tích hợp nguyên khối gồm 2 mạch cầu H bên
trong. Với điện áp làm tăng công suất đầu ra từ 5V – 47V , dòng lên
đến 4A, L298 rất thích hợp trong những ứng dụng công suất nhỏ như
động cơ DC loại vừa …
 4 chân INPUT: IN1, IN2, IN3, IN4 được nối lần lượt với các chân 5,
7, 10, 12 của L298. Đây là các chân nhận tín hiệu điều khiển.
-4 chân OUTPUT: OUT1, OUT2, OUT3, OUT4 (tương ứng với các
chân INPUT) được nối với các chân 2, 3, 13, 14 của L298. Các chân
này sẽ được nối với động cơ.
-Hai chân ENA và ENB dung để điều khiển các mạch cầu H trong
L298. Nếu ở mức logic “1” (nối với nguồn 5V) thì cho phép mạch
cầu H hoạt động, nếu ở mức logic “0” thì mạch cầu H không hoạt
động.
 Khi ENA = 0: Động cơ không quay với mọi đầu vào.
 Khi ENA = 1:
-INT1 = 1; INT2 = 0: động cơ quay thuân.
-INT1 = 0; INT2 = 1: động cơ quay nghịch.
-INT1 = INT2: động cơ dừng ngay tức thì.
(tương tự với các chân ENB, INT3, INT4).
 Trong mạch này, nhóm chỉ sử dụng chức năng của l298 dùng để dừng
động cơ và điều khiển động cơ với tốc độ nhanh nhất.

3.2.5 Khối ledbáo hiệu và nút nhấn :
Hình 3.12 : Khối led báo hiệu và nút nhấn
3.2.6 Khối hiển thị :
Hình 3.13: 2 trạng thái hiện thị của lcd
-LCD sẽ cập nhật liên tục giá trị được đo từ cảm biến để cho ra giá trị
khoảng cách(cm) và dung tích(ml) cần hiển thị

3.3 Lưu đồ chương trình
Hình 3.14 Lưu đồ chương trình

Chương 4: Kết quả mô phỏng và thi công
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THI CÔNG
4.1 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
Hình 4.1: Mô phỏng mạch trên Proteus
Hình 4.2: Vẽ mạch in từ mạch mô phỏng trên Proteus

4.2 KẾT QUẢ THI CÔNG – NHẬN XÉT
-Trong quá trình thực hiện đề tài nhóm thực sự đã gặp rất nhiều khó khắn vì
thực tế thi công mạch khó hơn nhiều so với việc lên ý tưởng và mô phỏng mạch.
Tuy vậy, nhóm cuối cùng cũng đã hoàn thành được các khối trong hệ thống như:
khối nguồn, khối xử lý trung tâm, khối cảm biến, khối điều khiển động cơ DC, khối
hiển thị, khối nút nhấn và led báo hiệu và đã thành công trong việc thi công “mạch
điều khiển máy bơm nước tự động và hiển thị mực nước dùng vi điều khiển
PIC16f887”. Trong lúc thi công, nhóm đã gom các khối như: khối xử lý trung tâm,
khối điều khiển động cơ DC, khối hiển thị, khối nút nhấn và led báo hiệu và module
này được kết nối với khối nguồn.
-Nhóm có đăng video clip về cách hoạt động của đề tài trên đường link:
https://drive.google.com/file/d/0B88H0M0MxL5rSDM2S2ozVnNwWUU/view
Hình 4.3: Bản vẽ mạch in

Hình 4.4: Mạch thực tế
Hình 4.5: Mặt sau của mạch

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
5.1 Kết luận
 Ưu điểm:
-Mạch thiết kế nhỏ gọn, hoạt động ổn định theo yêu cầu đã đề ra, giá thành khá
rẻ, có thể trang bị vào các bể chứa, hồ cá với chiều cao tương đối.
 Nhược điểm :
-Hệ thống sẽ không hoạt động nếu bể chứa có độ sâu lớn hơn 400m
-Một số port vi điều khiển và module L298 còn trống, chưa sử dụng hết khả
năng
-Hệ thống báo hiệu khá đơn giản.
-Mỗi lần thay đổi hình dáng bể chưa thì phải thay đổi giá trị trong phần mềm
(mã nguồn của hệ thống) để hệ thống tính toán chính xác.
5.2 Hướng phát triển
-Đề tài còn có nhiều hướng phát triển rộng. Ta có thể nâng cấp thành
máy bơm nước 2 chiều có thể bơm và xả nước theo yêu cầu, ngoài ra còn có thể
kết hợp thêm 1 cánh tay robot đảm nhiệm vai trò lau chùi và dọn dẹp bể chứa.
-Ngoài ra còn có thể thêm một module sim kết hợp với hệ thống giúp ta
có thể điều khiển hệ thống một cách gián tiếp thông qua một chiếc điện thoại di
động.
-Đề tài còn có thể sử dụng cho các mục đích đo khoảng cách hoặc cải
tiến thêm các phần động cơ để trở thành robot dò đường.

Tài liệu tham khảo
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nguyễn Đình Phú (8/2016), Vi điều khiển PIC, TP.HCM.
[2] Nguyễn Đình Phú (8/2016), Thực hành vi điều khiển PIC, TP.HCM.
[3] http://www.alldatasheet.com/
[4] https://www.robot-electronics.co.uk/htm/srf05tech.htm/

Phụ lục
PHỤ LỤC
Mã nguồn:
 Thư viện TV_16F887.C
#INCLUDE<16F887.H>
#FUSES NOLVP, NOPROTECT, HS, NOWDT, PUT
#USE DELAY(CLOCK=20000000)
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 Thư viện TV_LCD.c
#IFNDEF LCD_RS
#DEFINE LCD_RS PIN_E0
#ENDIF
#IFNDEF LCD_RW
#DEFINE LCD_RW PIN_E1
#ENDIF
#IFNDEF LCD_E
#DEFINE LCD_E PIN_E2
#ENDIF
#IFNDEF OUTPUT_LCD
#DEFINE OUTPUT_LCD OUTPUT_D
#ENDIF
#DEFINE FUNCTION_SET 0X38
#DEFINE DISPLAY_CONTROL 0X0F
#DEFINE CLEAR_DISPLAY 0X01
#DEFINE ENTRY_MODE 0X06
#DEFINE SHIFT_LEFT 0X18
#DEFINE SHIFT_RIGHT 0X1C
#DEFINE ADDR_LINE1 0X80
#DEFINE ADDR_LINE2 0XC0

Phụ lục
UNSIGNED INT16 NG3, TR3, CH3, DV3, TR, CH, DV, D,VT,TIME,A,I;
VOID LCD_COMMAND(UNSIGNED CHAR MDK) //RS=0
{
OUTPUT_LOW(LCD_RS); OUTPUT_LCD(MDK);
OUTPUT_HIGH(LCD_E); DELAY_US(20);
OUTPUT_LOW(LCD_E); DELAY_US(20);
}
VOID LCD_DATA(UNSIGNED CHAR MHT) //RS=1
{
OUTPUT_HIGH(LCD_RS); OUTPUT_LCD(MHT);
OUTPUT_HIGH(LCD_E); DELAY_US(20);
OUTPUT_LOW(LCD_E); DELAY_US(20);
}
VOID LCD_SETUP()
{
OUTPUT_LOW(LCD_E);
OUTPUT_LOW(LCD_RS);
OUTPUT_LOW(LCD_RW);
LCD_COMMAND(FUNCTION_SET);
DELAY_MS(1);
LCD_COMMAND(DISPLAY_CONTROL);
LCD_COMMAND(CLEAR_DISPLAY);
DELAY_MS(2);
LCD_COMMAND(ENTRY_MODE);
}
VOID GIAIMA_LCD()
{
DV3 = VT%10 + 0X30;
CH3 = VT/10%10 + 0X30;

Phụ lục
TR3 = VT/100%10 + 0X30;
NG3 = VT/1000%10 + 0X30;
IF (NG3 == 0x30)
{ NG3 = ' ';
IF (TR3 == 0x30)
{
TR3 = ' ';
IF (CH3 == 0x30)
CH3 = ' ';
}
}
DV = D%10 + 0X30;
CH = D/10%10 + 0X30;
TR = D/100%10 + 0X30;
IF (TR == 0x30)
{
TR = ' ';
IF (CH == 0x30)
CH = ' ';
}
}
VOID HT_LCD()
{
LCD_COMMAND(0XC0);
LCD_DATA("V: ml D: cm");
LCD_COMMAND(0XC2);
LCD_DATA(NG3);
LCD_DATA(TR3);
LCD_DATA(CH3);

Phụ lục
LCD_DATA(DV3);
LCD_COMMAND(0XCB);
LCD_DATA(TR);
LCD_DATA(CH);
LCD_DATA(DV);
}
VOID HT_LCD_STOP()
{
LCD_COMMAND(0X80);
LCD_DATA(" DUNG HOAT DONG ");
GIAIMA_LCD();
HT_LCD();
}
VOID HT_LCD_START()
{
LCD_COMMAND(0X80);
LCD_DATA(" HT HOAT DONG ");
GIAIMA_LCD();
HT_LCD();
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 File mã nguồn để nạp vào vi điều khiển 16F887
#INCLUDE "TV_16F887.C"
#INCLUDE "TV_LCD.C"
#DEFINE LED1 PIN_B0
#DEFINE LED2 PIN_B1
#DEFINE ON PIN_B4
#DEFINE TRIG PIN_A1
#DEFINE ECHO PIN_A0

Phụ lục
UNSIGNED INT1 TT=1;
UNSIGNED INT8 CAPDO=0;
VOID CAM_BIEN_HOAT_DONG()
{
OUTPUT_HIGH(PIN_A1);
DELAY_US(15);
OUTPUT_LOW(PIN_A1);
WHILE(!INPUT(ECHO))
{}
SET_TIMER1(0);
WHILE(INPUT(ECHO))
{}
TIME=GET_TIMER1();
A=TIME/58 +1 ;
D=15-A;
VT=D*3.14*4*4;
DELAY_MS(50);
}
VOID KT_PHIM()
{
IF(INPUT(ON) == 0)
{
DELAY_MS(20);
IF(INPUT(ON) == 0)
{
TT=~TT;
WHILE(!INPUT(ON));

Phụ lục
}
}
}
VOID MAIN()
{
SET_TRIS_B(0XF0);
SET_TRIS_D(0X00);
SET_TRIS_E(0X00);
LCD_SETUP();
TT=1;
SETUP_TIMER_1(T1_INTERNAL|T1_DIV_BY_8);
SET_TRIS_C(0X00);
SETUP_TIMER_2(T2_DIV_BY_16,249,1);
SETUP_CCP1(CCP_PWM);
SETUP_CCP2(CCP_PWM);
SET_PWM1_DUTY(CAPDO*10);
SET_PWM2_DUTY(0);
SETUP_TIMER_0(T0_INTERNAL|T0_DIV_8);
SET_TIMER0(3036);
ENABLE_INTERRUPTS(INT_TIMER0);
ENABLE_INTERRUPTS(GLOBAL);
WHILE(TRUE)
{
KT_PHIM();
CAM_BIEN_HOAT_DONG();
GIAIMA_LCD();
HT_LCD();
IF (TT==1)

Phụ lục
{
HT_LCD_START();
OUTPUT_HIGH(PIN_B0);
OUTPUT_LOW(PIN_B1);
SET_PWM1_DUTY(4*10);
IF(D>=15)
{
FOR(I=0;I<4;I++)
{
OUTPUT_LOW(PIN_B0);
DELAY_MS(70);
DELAY_MS(70);
}
HT_LCD_STOP();
SET_PWM1_DUTY(0);
TT=0;
}
}
ELSE
{
HT_LCD_STOP();
OUTPUT_LOW(PIN _B0);
SET_PWM1_DUTY(0);
IF (D<=3)
{
HT_LCD_START();
OUTPUT_HIGH(PIN _B0);

Phụ lục
OUTPUT_LOW(PIN _B1);
SET_PWM1_DUTY(4*10);
TT=1;
}
}
}
}
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

Phụ lục

Đồ án môn học 1 Trang
Phụ lục

Đề tài: Thiết kế và thi công mạch điều khiển máy bơm nước tự động

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Đề tài: Thiết kế và thi công mạch điều khiển máy bơm nước tự động

Similar to Đề tài: Thiết kế và thi công mạch điều khiển máy bơm nước tự động (20)

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (19)

Đề tài: Thiết kế và thi công mạch điều khiển máy bơm nước tự động