Cảm biến DHT11 là cảm biến rất thông dụng hiện nay vì chi phí rẻ và rất dễ lấy dữ liệu thông qua giao tiếp 1 wire (giao tiếp digital 1 dây truyền dữ liệu duy nhất). Bộ tiền xử lý tín hiệu tích hợp trong cảm biến giúp bạn có được dữ liệu chính xác mà không phải qua bất kỳ tính toán nào. So với cảm biến đời mới hơn là DHT22 thì cảm biên DHT11 cho khoảng đo và độ chính xác kém hơn rất nhiều.DS18B20 là cảm biến (loại digital) đo nhiệt độ mới của hãng MAXIM với độ phân giải cao( 12bit ). IC sử dụng giao tiếp 1 dây rất gọn gàng, dễ lập trình. IC còn có chức năng cảnh báo nhiệt độ khi vượt ngưỡng và đặc biệt hơn là có thể cấp nguồn từ chân data (parasite power ).Liên hệ làm Đồ án và Mạch điện tửPhone : 0967.551.477Zalo : 0967.551.477FB : Huỳnh Nhật TùngEmail : dientunhattung@gmail.comĐịa Chỉ: 171/25 Lê Văn Thọ, P8, Gò Vấp, Tp HCMChi tiết: Nhận làm mạch và đồ án Điện tử
Table of Contents
1. Linh kiện cần thiết mạch so sánh cảm biến nhiệt độ ds18b20 và dht11
1.1 Vi điều khiển Pic16F877A trong mạch so sánh cảm biến nhiệt độ ds18b20 và dht11
a. Giới thiệu
PIC là một họ vi điều khiển RISC được sản xuất bởi công ty Microchip Technology.
Dòng PIC đầu tiên là PIC1650 sau đó phát triển lên nhiều dòng khác nhau như:
Pic10F
Pic12F
Pic16F
Pic18F
Pic24F
Pic32F
Vi xử lý có rất nhiều loại bắt đầu từ 4 bit cho đến 32 bit, vi xử lý 4 bit hiện nay không còn nhưng vi xử lý 8 bit vẫn còn mặc dù đã có vi xử lý 64 bit.
Lý do sự tồn tại của vi xử lý 8 bit là phù hợp với một số yêu cầu điều khiển trong công nghiệp. Các vi xử lý 32 bit, 64 bit thường sử dụng cho các máy tính vì khối lượng dữ liệu của
máy tính rất lớn nên cần các vi xử lý càng mạnh càng tốt.
Các hệ thống điều khiển trong công nghiệp sử dụng các vi xử lý 8 bit hay 16 bit như hệ thống điện của xe hơi, hệ thống điều hòa, hệ thống điều khiển các dây chuyền sản xuất, …
b. Đặc điểm thực thi tốc độ cao CPU RISC là:
Có 35 lệnh đơn.
Thời gian thực hiện tất cả các lệnh là 1 chu kì máy, ngoại trừ lệnh rẽ nhánh là 2.
Tốc độ hoạt động: + Ngõ vào xung clock có tần số 20MHz.+ Chu kì lệnh thực hiện lệnh 200ns.
Có nhiều nguồn ngắt.
Có 3 kiểu định địa chỉ trực tiếp, gián tiếp và tức thời.
c. Cấu trúc đặc biệt của vi điều khiển
Bộ dao động nội chính xác + Sai số ± 1%+ Có thể lựa chọn tần số từ 31 kHz đến 8 Mhz bằng phần mềm.+ Cộng hưởng bằng phần mềm.+ Chế độ bắt đầu 2 cấp tốc độ.+ Mạch phát hiện hỏng dao động thạch anh cho các ứng dụng quan trọng.+ Có chuyển mạch nguồn xung clock trong quá trình hoạt động để tiết kiệm công suất.
Có chế độ ngủ để tiết kiệm công suất.
Dãy điện áp hoạt động rộng từ 2V đến 5,5V.
Tầm nhiệt độ làm việc theo chuẩn công nghiệp.
Có mạch reset khi có điện (Power On Reset – POR).
Có bộ định thời chờ ổn định điện áp khi mới có điện (Power up Timer – PWRT) và bộ định thời chờ dao động hoạt động ổn định khi mới cấp điện (Oscillator Startup Timer – OST).
Có mạch tự động reset khi phát hiện nguồn điện cấp bị sụt giảm, cho phép lựa chọn bằng phần mềm (Brown out Reset – BOR).
Có bộ định thời giám sát (Watchdog Timer – WDT) dùng dao động trong chip cho phép bằng phần mềm (có thể định thời lên đến 268 giây).
Đa hợp ngõ vào reset với ngõ vào có điện trở kéo lên.
Có bảo vệ code đã lập trình.
Bộ nhớ Flash cho phép xóa và lập trình 100,000 lần.
Bộ nhớ Eeprom cho phép xóa và lập trình 1,000,000 lần và có thể tồn tại trên 40 năm.
Cho phép đọc/ghi bộ nhớ chương trình khi mạch hoạt động.
Có tích hợp mạch gỡ rối.
d. Cấu trúc nguồn công suất thấp
Chế độ chờ: dòng tiêu tán khoảng 50nA, sử dụng nguồn 2V.
Dòng hoạt động. + 11µA ở tần số hoạt động 32kHz, sử dụng nguồn 2V. + 220µA ở tần số hoạt động 4MHz, sử dụng nguồn 2V.
Bộ định thời Watchdog Timer khi hoạt động tiêu thụ 1,4µA, điện áp 2V.
e. Cấu trúc ngoại vi
Có 35 chân I/O cho phép lựa chọn hướng độc lập: + Mỗi ngõ ra có thể nhận/cấp dòng lớn khoảng 25mA nên có thể trực tiếp điều khiển led+ Có các port báo ngắt khi có thay đổi mức logic. + Có các port có điện trở kéo lên bên trong có thể lập trình. + Có ngõ vào báo thức khỏi chế độ công suất cực thấp.
Có module so sánh tương tự: + Có 2 bộ so sánh điện áp tương tự + Có module nguồn điện áp tham chiếu có thể lập trình. + Có nguồn điện áp tham chiếu cố định có giá trị bằng 0,6V. + Có các ngõ vào và các ngõ ra của bộ so sánh điện áp. + Có chế độ chốt SR.
Có bộ chuyển đổi tương tự sang số: Có 14 bộ chuyển đổi tương tự với độ phân giải 10 bit.
Có timer0: 8 bit hoạt động định thời/đếm xung ngoại có bộ chia trước có thể lập trình.
Có timer1: + 16 bit hoạt động định thời/đếm xung ngoại có bộ chia trước có thể lập trình. + Có ngõ vào cổng của timer1 để có thể điều khiển timer1 đếm từ tín hiệu bên ngoài. + Có bộ dao động công suất thấp có tần số 32kHz.
Có timer2: 8 bit hoạt động định thời với thanh ghi chu kỳ, có bộ chia trước và chia sau.
Có module capture, compare và điều chế xung PWM+ nâng cao + Có bộ capture 16 bit có thể đếm được xung với độ phân giải cao nhất là 12,5ns. + Có bộ điều chế xung PWM với số kênh ngõ ra là 1, 2 hoặc 4, có thể lập trình với tần số lớn nhất là 20kHz. + Có ngõ ra PWM điều khiển lái.
Có module capture, compare và điều chế xung PWM + Có bộ capture 16 bit có thể đếm được xung với chu kỳ cao nhất là 12,5ns. + Có bộ so sánh 16 bit có thể so sánh xung đếm với chu kỳ lớn nhất là 200ns + Có bộ điều chế xung PWM có thể lập trình với tần số lớn nhất là 20kHz.
Có thể lập trình trên bo ISP thông qua 2 chân.
Có module truyền dữ liệu nối tiếp đồng bộ MSSP hổ trợ chuẩn truyền 3 dây SPI, chuẩn I2C ở 2 chế độ chủ và tớ.
f. Cấu trúc của vi điều khiển
Các khối bên trong vi điều khiển bao gồm:
Có khối thanh ghi định cấu hình cho vi điều khiển.
Có khối bộ nhớ chương trình có nhiều dung lượng cho 5 loại khác nhau.
Có khối bộ nhớ ngăn xếp 8 cấp (8 level stack).
Có khối bộ nhớ Ram cùng với thanh ghi FSR để tính toán tạo địa chỉ cho 2 cách truy xuất gián tiếp và trực tiếp.
Có thanh ghi lệnh (Instruction register) dùng để lưu mã lệnh nhận về từ bộ nhớ chương trình.
g. Cấu hình bên trong của vi điều khiển
Có thanh ghi trạng thái (status register) cho biết trạng thái sau khi tính toán của khối
ALU.
Có thanh ghi FSR.
Có khối ALU cùng với thanh ghi working hay thanh ghi A để xử lý dữ liệu.
Có khối giải mã lệnh và điều khiển (Instruction Decode and Control).
Có khối dao động nội (Internal Oscillator Block).
Có khối dao động kết nối với 2 ngõ vào OSC1 và OSC2 để tạo dao động.
Có khối các bộ định thời khi cấp điện PUT, có bộ định thời chờ dao động ổn định, có mạch reset khi có điện, có bộ định thời giám sát watchdog, có mạch reset khi phát hiện sụt giảm nguồn.
Có khối bộ dao động cho timer1 có tần số 32kHz kết nối với 2 ngõ vào T1OSI và T1OSO.
Có khối CCP2 và ECCP.
Có khối mạch gỡ rối (In-Circuit Debugger IDC).
Có khối timer0 với ngõ vào xung đếm từ bên ngoài là T0CKI.
Có khối truyền dữ liệu đồng bộ/bất đồng bộ nâng cao.
Có khối truyền dữ liệu đồng bộ MSSP cho SPI và I2C.
Có khối bộ nhớ Eeprom 256 byte và thanh ghi quản lý địa chỉ EEADDR và thanh ghi dữ liệu EEDATA.
Có khối chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số ADC.
Có khối 2 bộ so sánh với nhiều ngõ vào ra và điện áp tham chiếu.
Có khối các port A, B, C, E và D
a. Chức năng các chân của portA
Chân RA0/AN0/ULPWU/C12IN0- (2): có 4 chức năng: + RA0: xuất/ nhập số – bit thứ 0 của port A. + AN0: ngõ vào tương tự của kênh thứ 0.
Chân RA1/AN1/C12IN1- (3): có 3 chức năng: + RA1: xuất/nhập số – bit thứ 1 của port A. + AN1: ngõ vào tương tự của kênh thứ 1
Chân RA2/AN2/VREF-/CVREF/C2IN+ (4): có 5 chức năng: + RA2: xuất/nhập số – bit thứ 2 của port A. + AN2: ngõ vào tương tự của kênh thứ 2. + VREF-: ngõ vào điện áp chuẩn (thấp) của bộ ADC. + CVREF: điện áp tham chiếu VREF ngõ vào bộ so sánh.
Chân RA3/AN3/VREF+/C1IN+ (5): có 4 chức năng: + RA3: xuất/nhập số – bit thứ 3 của port A. + AN3: ngõ vào tương tự kênh thứ 3. + VREF+: ngõ vào điện áp chuẩn (cao) của bộ A/D. + C1IN+: ngõ vào dương của bộ so sánh C1. + Chân RA4/TOCKI/C1OUT (6): có 3 chức năng:
RA4: xuất/nhập số – bit thứ 4 của port A. + TOCKI: ngõ vào xung clock từ bên ngoài cho Timer0. + C1OUT: ngõ ra bộ so sánh 1. + Chân RA5/AN4/ SS / C2OUT (7): có 4 chức năng: + RA5: xuất/nhập số – bit thứ 5 của port A. + AN4: ngõ vào tương tự kênh thứ 4.+ SS : ngõ vào chọn lựa SPI tớ (Slave SPI device). + C2OUT: ngõ ra bộ so sánh 2.
Chân RA6/OSC2/CLKOUT (14): có 3 chức năng: + RA6: xuất/nhập số – bit thứ 6 của port A.+ OSC2: ngõ ra dao động thạch anh. Kết nối đến thạch anh hoặc bộ cộng hưởng.
Chân RA7/OSC1/CLKIN (13): có 3 chức năng. + RA7: xuất/nhập số – bit thứ 7 của port A.+ OSC1: ngõ vào dao động thạch anh hoặc ngõ vào nguồn xung ở bên ngoài.
b. Chức năng các chân của portB
Chân RB0/AN12/INT (33): có 3 chức năng: + RB0: xuất/nhập số – bit thứ 0 của port B. + AN12: ngõ vào tương tự kênh thứ 12. + INT: ngõ vào nhận tín hiệu ngắt ngoài. + Chân RB1/AN10/C12IN3- (34): có 3 chức năng:
RB1: xuất/nhập số – bit thứ 1 của port B. + AN10: ngõ vào tương tự kênh thứ 10. + C12IN3-: ngõ vào âm thứ 3 của bộ so sánh C1 hoặc C2. + Chân RB2/AN8 (35): có 2 chức năng:
RB2: xuất/nhập số – bit thứ 2 của port B. + AN8: ngõ vào tương tự kênh thứ 8. + Chân RB3/AN9/PGM/C12IN2 (36): có 4 chức năng:
RB3: xuất/nhập số – bit thứ 3 của port B. + AN9: ngõ vào tương tự kênh thứ 9. + PGM: Chân cho phép lập trình điện áp thấp ICSP. + C12IN1-: ngõ vào âm thứ 2 của bộ so sánh C1 hoặc C2 + Chân RB4/AN11 (37): có 2 chức năng:
RB4: xuất/nhập số – bit thứ 4 của port B. + AN11: ngõ vào tương tự kênh thứ 11. + Chân RB5/ AN13/T1G (38): có 3 chức năng:
RB5: xuất/nhập số – bit thứ 5 của port B. + AN13: ngõ vào tương tự kênh thứ 13. + T1G (Timer1 gate input): ngõ vào Gate cho phép time1 đếm dùng để đếm độ rộng xung. + Chân RB6/ICSPCLK (39): có 2 chức năng:
RB6: xuất/nhập số. + ICSPCLK: xung clock lập trình nối tiếp. + Chân RB7/ICSPDAT (40): có 2 chức năng:
RB7: xuất/nhập số. + ICSPDAT: ngõ xuất nhập dữ liệu lập trình nối tiếp.
c. Chức năng các chân của portC
Chân RC0/T1OSO/T1CKI (15): có 3 chức năng: + RC0: xuất/nhập số – bit thứ 0 của port C. + T1OSO: ngõ ra của bộ dao động Timer1. + T1CKI: ngõ vào xung clock từ bên ngoài Timer1.
Chân RC1/T1OSI/CCP2 (16): có 3 chức năng: + RC1: xuất/nhập số – bit thứ 1 của port C. + T1OSI: ngõ vào của bộ dao động Timer1. + CCP2: ngõ vào Capture2, ngõ ra compare2, ngõ ra PWM2.
Chân RC2 /P1A/CCP1 (17): có 3 chức năng: + RC2: xuất/nhập số – bit thứ 2 của port C. + P1A: ngõ ra PWM. + CCP1: ngõ vào Capture1, ngõ ra compare1, ngõ ra PWM1.
Chân RC3/SCK/SCL (18): có 3 chức năng: + RC3: xuất/nhập số – bit thứ 3 của port C. + SCK: ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ/ngõ ra của chế độ SPI. + SCL: ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ/ngõ ra của chế độ I2C.
Chân RC4/SDI/SDA (23): có 3 chức năng: + RC4: xuất/nhập số – bit thứ 4 của port C. + SDI: ngõ vào dữ liệu trong truyền dữ liệu kiểu SPI. + SDA: xuất/nhập dữ liệu I2C.
Chân RC5/SDO (24): có 2 chức năng: + RC5: xuất/nhập số – bit thứ 5 của port C. + SDO: ngõ xuất dữ liệu trong truyền dữ liệu kiểu SPI.
Chân RC6/TX/CK (25): có 3 chức năng: + RC6: xuất/nhập số – bit thứ 6 của port C. + TX: ngõ ra phát dữ liệu trong chế độ truyền bất đồng bộ USART. + CK: ngõ ra cấp xung clock trong chế độ truyền đồng bộ USART.
Chân RC7/RX/DT (26): có 3 chức năng: + RC7: xuất/nhập số – bit thứ 7 của port C. + RX: ngõ vào nhận dữ liệu trong chế độ truyền bất đồng bộ EUSART.+ DT: ngõ phát và nhận dữ liệu ở chế độ truyền đồng bộ EUSART.
d. Chức năng các chân của portD
Chân RD0 (19): có 1 chức năng: + RD0: xuất/nhập số – bit thứ 0 của port D.
Chân RD1 (20): có 1 chức năng: + RD1: xuất/nhập số – bit thứ 1 của port D.
Chân RD2 (21): có 1 chức năng: + RD2: xuất/nhập số – bit thứ 2 của port D.
Chân RD3 (22): có 1 chức năng: + RD3: xuất/nhập số – bit thứ 3 của port D.
Chân RD4 (27): có 1 chức năng: + RD4: xuất/nhập số – bit thứ 4 của port D.
Chân RD5/ P1B (28): có 2 chức năng: + RD5: xuất/nhập số – bit thứ 5 của port D. + P1B: ngõ ra PWM.
Chân RD6/ P1C (29): có 2 chức năng: + RD6: xuất/nhập số – bit thứ 6 của port D. + P1C: ngõ ra PWM.
Chân RD7/P1D (30): có 2 chức năng: + RD7: xuất/nhập số – bit thứ 7 của port D. + P1D: ngõ ra tăng cường CPP1
e. Chức năng các chân của portE
Chân RE0/AN5 (8): có 2 chức năng: + RE0: xuất/nhập số. + AN5: ngõ vào tương tự 5.
Chân RE1/AN6 (9): có 2 chức năng: + RE1: xuất/nhập số. + AN6: ngõ vào tương tự kênh thứ 6.
Chân RE2/AN7 (10): có 2 chức năng: + RE2: xuất/nhập số. + AN7: ngõ vào tương tự kênh thứ 7.
Chân RE3/ MCLR /VPP (1): có 3 chức năng: + RE3: xuất/nhập số – bit thứ 3 của port E. + MCLR : là ngõ vào reset tích cực mức thấp. + VPP: ngõ vào nhận điện áp khi ghi dữ liệu vào bộ nhớ nội flash. + Chân VDD (11), (32): + Nguồn cung cấp dương từ 2V đến 5V.+ Chân VSS (12), (31): + Nguồn cung cấp 0V.
1.2 Sensor nhiệt độ DS18b20 mạch so sánh với cảm biến dht11
a. Giới thiệu
DS18b20 datasheet là cảm biến (loại digital) đo nhiệt độ mới của hãng MAXIM với độ phân giải cao ( 12bit ) . IC sử dụng giao tiếp 1 dây rất gọn gàng, dễ lập trình. IC còn có chức năng cảnh báo nhiệt độ khi vượt ngưỡng và đặc biệt hơn là có thể cấp nguồn từ chân data ( parasite power ).
ds18b20 datasheet Cảm biến có thể hoạt động ở 125 độ C nhưng cáp bọc PVC => nên giữ nó dưới 100 độ C. Đây cảm biến kỹ thuật số, nên không bị suy hao tín hiệu đường dây dài
ds18b20 datasheet Ứng dụng : HVAC kiểm soát nhiệt môi trường, đo nhiệt độ bên trong các tòa nhà, thiết bị, máy móc, và trong hệ thống giám sát.
b. Thông số kỹ thuật
Nguồn : 3 – 5.5V
Dải đo nhiệt độ : -55 – 125 độ C ( -67 – 257 độ F)
Sai số : +- 0.5 độ C khi đo ở dải -10 – 85 độ C
Độ phân giải : người dùng có thể chọn từ 9 – 12 bits
Chuẩn giao tiếp : 1-Wire ( 1 dây ).
Có cảnh báo nhiệt khi vượt ngưỡng cho phép và cấp nguồn từ chân data.
Thời gian chuyển đổi nhiệt độ tối đa : 750ms ( khi chọn độ phân giải 12bit ).
Mỗi IC có một mã riêng (lưu trên EEPROM của IC) nên có thể giao tiếp nhiều DS18B20 trên cùng 1 dây
Ống thép không gỉ (chống ẩm , nước) đường kính 6mm, dài 50mm
Đường kính đầu dò: 6mm
Chiều dài dây: 1m
c. Mã ROM 64bit
Mỗi ds18b20 datasheet 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.
48 bit tiếp theo là số serial duy nhất của thiết bị.
8 bit cuối cùng mà mã kiểm tra CRC tính toán từ 56 bit trước.
d. 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 nàyByte 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]
e. Bộ nhớ SRAM scratchpad
Thanh ghi cấu hình:Byte thứ 4 của bộ nhớ nháp chứa đựng thanh ghi cấu hình, với tổ chức như hình bên dưới. Người dùng có thể thiết lập độ phân giải của DS18B20 sử dụng bit R0 và R1. Khi cấp nguồn mặt định R0=1, R1=1 (độ phân giải 12 bit). Bit thứ 7 và bit 0 đến bít 4trong thanh ghi cấu hình được để dành riêng cho thiết bị và không thể ghi đèBảng cấu hình độ phân giải và thời gian chuyển đổi tương ứng
R1
R0
Độ phân giải(Bit)
Thời gian chuyển đổi tối đa
0
0
9
93.75ms
(tCONV/8)
0
1
10
187.5ms
(tCONV/4)
1
0
11
375ms
(tCONV/2)
1
1
12
750ms
(tCONV)
f. Các lệnh cơ bảng
SEARCH ROM [F0h]– Khi hệ thống đươc cấp nguồn, thiết bị đóng vai trò master phải xác định mã ROM của tất cả các thiết bị slave được đấu trên cùng bus, việc làm này cho phép thiết bị master xác định số lượng thiết bị salve và kiểu thiết bịREAD ROM (33h)– Lệnh này chỉ dùng khi trên bus có 1 cảm biến DS1820, nếu không sẽ xảy ra xung đột trên bus do tất cả các thiết bị tớ cùng đáp ứng. Nó cho phép đọc 64 bit mã ROM (8 bit mã định tên linh kiện (10h), 48 bit số xuất xưởng, 8 bit kiểm tra CRC) và không sử dụng quy trình Search RomMATCH ROM (55h)– Lệnh này được gửi đi cùng với 64 bit ROM tiếp theo, cho phép bộ điều khiển bus chọn ra chỉ một cảm biến DS1820 cụ thể khi trên bus có nhiều cảm biến DS1820 cùng nối vào. Chỉ có DS1820 nào có 64 bit trên ROM trung khớp với chuỗi 64 bit vừa được gửi tới mới đáp ứng lại các lệnh về bộ nhớ tiếp theo. Còn các cảm biến DS1820 có 64 bit ROM không trùng khớp sẽ tiếp tục chờ một xung reset. Lệnh này được sử dụng cả trong trường hợp có một cảm biến một dây, cả trong trường hợp có nhiều cảm biến một dây.
Các lệnh khác
SKIP ROM (CCh)Thiết bị master có thể sử dungj lệnh này để gửi đến tất cả các thiết bị slave trên bus một các đồng thời mà không cần gửi mã ROM định danh của thiết bị. Ví dụ như thiết bị master ra lệnh cho tất cả các DS18B20 trên Bus chuyển đổi nhiệt độ một cách đồng thời bởi gửi lệnh SKIP ROM và lệnh CONVERT T (44h)Lưu ý rằng lệnh READ SCRATCHPAD có thể theo sau lệnh SKIP ROM chỉ khi trên bus chỉ có một thiết bị slave. Trong trường hợp này, ta tiết kiệm được thời gian bởi nó cho phép đọc từ thiết bị slave mà không cần gửi mã ROM của thiết bị. Trong trường hợp trên bus có nhiều thiết bị tớ nếu ta sử dụng 2 lệnh này sẻ xãy ra xung đột dữ liệu.ALARM SEARCH (ECh)Tiến trình của lệnh này giống hệt như lệnh Search ROM, nhưng cảm biến DS1820 chỉ đáp ứng lệnh này khi xuất hiện điều kiện cảnh báo trong phép đo nhiệt độ cuối cùng. Điều kiện cảnh báo ở đây được định nghĩa là giá trị nhiệt độ đo được lớn hơn giá trị TH và nhỏ hơn giá trị TL là hai giá trị nhiệt độ cao nhất và nhiệt độ thấp nhất đã được đặt trên thanh ghi trong bộ nhớ của cảm biến.
Các lệnh khác
Sau khi thiết bị chủ (thường là một vi điều khiển) sử dụng các lệnh ROM để định địa chỉ cho các cảm biến một dây đang được đấu vào bus, thiết bị chủ sẽ đưa ra các lệnh chức năng DS1820. Bằng các lệnh chức năng thiết bị chủ có thể đọc ra và ghi vào bộ nhớ nháp (scratchpath) của cảm biến DS1820. khởi tạo quá trình chuyển đổi giá trị nhiệt độ đo được và xác định chế độ cung cấp điện áp nguồn. Các lệnh chức năng có thể được mô tả ngắn gọn như sau:WRITE SCRATCHPAD (4Eh)Lệnh này cho phép ghi 2 byte dữ liệu vào bộ nhớ nháp của DS1820. Byte đầu tiên được ghi vào thanh ghi TH (byte 2 của bộ nhớ nháp) còn byte thứ hai được ghi vào thanh ghi TL (byte 3 của bộ nhớ nháp). Dữ liệu truyền theo trình tự đầu tiên là bit có ý nghĩa nhất và kế tiếp là những bit có ý nghĩa giảm dần. Cả hai byte này phải được ghi trước khi thiết bị chủ xuất ra một xung reset hoặc khi có dữ liệu khác xuất hiện.READ SCRATCHPAD (BEh)– Lệnh này cho phép thiết bị chủ đọc nội dung bộ nhớ nháp. Quá trình đọc bắt đầu từ bit có ý nghĩa nhất của byte 0 và tiếp tục cho đến byte thứ 9 (byte 8 – CRC). Thiết bị chủ có thể xuất ra một xung reset để làm dừng quá trình đọc bất kỳ lúc nào nếu như chỉ có một phần của dữ liệu trên bộ nhớ nháp cần được đọc.
Các lệnh khác
COPYSCRATCHPAD (48h)– Lệnh này copy nội dung của hai thanh ghi TH và TL (byte 2 và byte 3), và thanh ghi cấu hình từ bộ nhớ nháp đến bộ nhớ EEPROM. Nếu cảm biến được sử dụng trong chế độ sử dụng nguồn ký sinh, trong 10us (tối đa) sau khi truyền lệnh này, thiết bị master phải cho phép một “strong pullup” lên bus.CONVERT T (44h)– Lệnh này khởi động một quá trình đo và chuyển đổi giá trị nhiệt độ thành số (nhị phân). Sau khi chuyển đổi giá trị kết quả đo nhiệt độ được lưu trữ trên thanh ghi nhiệt độ 2 byte trong bộ nhớ nháp. Trong thời gian đang chuyển đổi nếu thực hiện lệnh đọc thì các giá trị đọc ra đều bằng 0.READ POWER SUPPLY (B4h)– Một lệnh đọc tiếp sau lệnh này sẽ cho biết DS1820 đang sử dụng chế độ cấp nguồn như thế nào, giá trị đọc được bằng 0 nếu cấp nguồn bằng chính đường dẫn dữ liệu và bằng 1 nếu cấp nguồn qua một đường dẫn riêng
g. Kiểu kết nối với vi xử lý
Luôn luôn phải có một điện trở treo 4.7kOhm lên nguồn Vcc với chân DQ của DS18b20.
1.2 Cảm biến DHT11 giao tiếp Pic16F
a. Giới thiệu cảm biến DHT11
Cảm biến độ ẩm và nhiệt độ DHT11 là cảm biến rất thông dụng hiện nay vì chi phí rẻ và rất dễ lấy dữ liệu thông qua giao tiếp 1 wire (giao tiếp digital 1 dây truyền dữ liệu duy nhất). Bộ tiền xử lý tín hiệu tích hợp trong cảm biến giúp bạn có được dữ liệu chính xác mà không phải qua bất kỳ tính toán nào. So với cảm biến đời mới hơn là DHT22 thì DHT11 cho khoảng đo và độ chính xác kém hơn rất nhiều.
b. Thông số kỹ thuật cảm biến DHT11
Nguồn: 3 -> 5 VDC.
Dòng sử dụng: 2.5mA max (khi truyền dữ liệu).
Đo tốt ở độ ẩm 2080%RH với sai số 5%.
Đo tốt ở nhiệt độ 0 to 50°C sai số ±2°C.
Tần số lấy mẫu tối đa 1Hz (1 giây 1 lần)
Kích thước 15mm x 12mm x 5.5mm.
4 chân, khoảng cách chân 0.1”.
Lưu ý:Cảm biến này khi làm các bạn phải để ý chân, vì rất dễ chết khi các bạn cấp sai.
1.4 LCD1602 mạch so sánh cảm biến nhiệt độ ds18b20 và dht11
a. Giới thiệu LCD trong mạch cảm biến dht11
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.
b. Thông 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.
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.
c. Sơ đồ chân LCD 16×2
Số chân
Ký hiệu chân
Mô tả chân
1
Vss
Cấp điện 0v
2
Vcc
Cấp điện 5v
3
V0
Chỉnh độ tương phản
4
RS
Lựa chọn thanh ghi địa chỉ hay dữ liệu
5
RW
Lựa chọn thanh ghi Đọc hay Viết
6
EN
Cho phép xuất dữ liệu
7
D0
Đường truyền dữ liệu 0
8
D1
Đường truyền dữ liệu 1
9
D2
Đường truyền dữ liệu 2
10
D3
Đường truyền dữ liệu 3
11
D4
Đường truyền dữ liệu 4
12
D5
Đường truyền dữ liệu 5
13
D6
Đường truyền dữ liệu 6
14
D7
Đường truyền dữ liệu 7
15
A
Chân dương đèn màn hình
16
K
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.
d. 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. a. Bộ nhớ DDRAM
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. b. Bộ phát kí tự ROM – CGROM
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. c. Bộ phát kí tự RAM – CGRAM
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.
e. Các lệnh điều khiển của LCD
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.
Các bit cao còn lại là hằng số không đổi.
Lệnh xoá màn hình “Clear Display”: khi thực hiện lệnh này thì LCD sẽ bị xoá 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 xoá 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, không cho hiển thị thì bit D = 0.
Bit C: cho phép con trỏ hiển thị thì C= 1, không cho hiển thị con trỏ thì bit C = 0.
Bit B: cho phép con trỏ nhấp nháy thì B= 1, không cho con trỏ nhấp nháy thì bit B = 0.
Với các bit như trên thì để hiển thị phải cho D = 1, 2 bit còn 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 không 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 không 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.
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.
Hai lệnh cuối cùng là lệnh đọc và lệnh ghi dữ liệu LCD.
f. Bảng mã ASCII sử dụng cho LCD
g. Bảng địa chỉ cho LCD
2. Hướng dẫn đồ án cảm biến DHT11 giao tiếp Pic16F hiển thị LCD1602
Phần này chưa được chia sẻ.
LIÊN HỆ thông tin ở TẠI ĐÂY để được hổ trợ tốt hơn.
Chỉ mang tính chất tham khảo
Phần cứng cảm biến dht11
Phần mềm cảm biến dht11
#include <LiquidCrystal.h> // Include LiquidCrystal Library#include <dht.h>#define outPin 8LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); // Create an LCD object.dht DHT; // Create a DHT objectvoid setup() { lcd.begin(16,2); // Initialize the LCD}void loop() { int readData = DHT.read11(outPin); float t = DHT.temperature; float h = DHT.humidity; lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Temp.: "); lcd.print(t); lcd.print((char)223);//shows degrees character lcd.print("C"); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("Humi.: "); lcd.print(h); lcd.print("%"); delay(2000);}
Phần cứng cảm biến ds18b20
Phần mềm cảm biến ds18b20
#include <OneWire.h> //OneWire Library for DS18B20 Sensor#include <DallasTemperature.h> //Library with all function of DS18B20 Sensor#include <LiquidCrystal.h> //Library for LCD 16 x 2#define ONE_WIRE_BUS 8 //Digital Pin to connect the DS18B20 Sensor//Define uma instancia do oneWire para comunicacao com o sensor
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);DallasTemperature sensors(&oneWire);DeviceAddress sensor1;const int rs=2, en=3, d4=4, d5=5, d6=6, d7=7;LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);bool ControlAccess=0;void setup(void){ Serial.begin(9600); sensors.begin(); lcd.begin(16, 2); // Localiza e mostra enderecos dos sensores
Serial.println("Localizando sensores DS18B20..."); Serial.print("Sensor Localization successfully!"); Serial.print(sensors.getDeviceCount(), DEC); Serial.println(" Sensor");do{if(!sensors.getAddress(sensor1, 0)){if(ControlAccess==0){ lcd.clear(); lcd.setCursor(3,0); lcd.print("Sensor not"); lcd.setCursor(5,1); lcd.print("found!");ControlAccess=1;} Serial.println("Sensor not found!");}}while(!sensors.getAddress(sensor1, 0));ControlAccess=0;}void loop(){ //Request sensor data
sensors.requestTemperatures(); float tempC= sensors.getTempC(sensor1); //Read temperature of DS18B20 Sensor
//Show the temperature on the LCD 16x2
lcd.clear(); lcd.setCursor(2,0); lcd.print("Temperature"); lcd.setCursor(4,1); lcd.print(tempC); lcd.write(223); lcd.print("C"); delay(3000); //Verificação do Funcionamento do Sensor de Temperatura
Serial.print("Sensor Localization successfully!"); Serial.print(sensors.getDeviceCount(), DEC); Serial.println(" Sensor");do{if(!sensors.getAddress(sensor1, 0)){if(ControlAccess==0){ lcd.clear(); lcd.setCursor(3,0); lcd.print("Sensor not"); lcd.setCursor(5,1); lcd.print("found!");ControlAccess=1;} Serial.println("Sensor not found!");}}while(!sensors.getAddress(sensor1, 0));ControlAccess=0;}
3. Hoạt động của mạch so sánh cảm biến nhiệt độ ds18b20 và dht11
Khi cấp điện hệ thống hoạt động, vi điều khiển đưa tín hiệu ban đầu cho lcd1602 hiển thị thông tin người dùng, lúc này vi điều khiển chờ tín hiệu được gửi vào từ cảm biến dht11 bằng đường truyền 1 dây, và từ cảm biến nhiệt độ ds18b20 bằng tín hiệu analog. Khi nhận được tín hiệu vi điều khiển xử lý và gửi giá trị nhiệt độ ra ngoài màn hình để hiển thị giá trị. Việc so sánh sẽ được đánh giá trực quan bằng mắt thường.
4. Cụ thể hoạt động của mạch so sánh cảm biến nhiệt độ ds18b20 và cảm biến nhiệt độ dht11
Vi xử lý có rất nhiều loại bắt đầu từ 4 bit cho đến 32 bit, vi xử lý 4 bit hiện nay không còn nhưng vi xử lý 8 bit vẫn còn mặc dù đã có vi xử lý 64 bit.
Lý do sự tồn tại của vi xử lý 8 bit là phù hợp với một số yêu cầu điều khiển trong công nghiệp. Các vi xử lý 32 bit, 64 bit thường sử dụng cho các máy tính vì khối lượng dữ liệu của
máy tính rất lớn nên cần các vi xử lý càng mạnh càng tốt.
Các hệ thống điều khiển trong công nghiệp sử dụng các vi xử lý 8 bit hay 16 bit như hệ thống điện của xe hơi, hệ thống điều hòa, hệ thống điều khiển các dây chuyền sản xuất, … 
Các khối bên trong vi điều khiển bao gồm:
Bảng cấu hình độ phân giải và thời gian chuyển đổi tương ứng
Luôn luôn phải có một điện trở treo 4.7kOhm lên nguồn Vcc với chân DQ của DS18b20.
