Nhiệt kế bể cá có còi báo nước quá nóng/lạnh (Arduino Nano + DS18B20)

Nguyên lý hoạt động

DS18B20 truyền nhiệt độ số qua 1 dây (dây vàng) nên dây dài 1–3m vẫn chính xác; trở 4,7kΩ kéo dây này lên 5V là bắt buộc. Arduino đọc mỗi giây, hiện lên LCD qua 2 dây I2C (A4, A5). Khi nhiệt độ vượt ngưỡng, chân D8 mở transistor S8050 cho còi ăn ~30mA (chân Arduino chỉ cấp ~4mA), LED đỏ nháy qua trở 330Ω (~9mA). Ngưỡng lưu trong EEPROM nên mất điện không mất cài đặt.

Sơ đồ đấu dây

Mỗi màu là một dây. Chấm tròn là điểm hàn. Chạm vào tên dây trong bảng để làm nổi bật.

Danh sách linh kiện

Các bước làm

1. Chuẩn bị
   Mỏ hàn, thiếc, board lỗ 5×7cm, header cái 15 chân ×2 để cắm Nano, dây điện. Nên mua sẵn LCD đã hàn mạch I2C.
2. Hàn đầu dò DS18B20
   Dây đỏ → 5V, dây đen → GND, dây vàng → D2. Hàn trở 4,7kΩ nối giữa dây vàng (D2) và 5V. Bọc co nhiệt mối hàn.
3. Nối LCD I2C
   LCD: GND → GND, VCC → 5V, SDA → A4, SCL → A5.
4. Hàn mạch còi
   S8050 mặt chữ hướng về bạn, chân trái→phải: E – B – C. E → GND; B → trở 1kΩ → D8. Còi: chân dài (+) → 5V, chân ngắn (−) → chân C của S8050.
5. Hàn LED và nút
   D9 → trở 330Ω → chân dài LED đỏ, chân ngắn LED → GND. Nút CHỌN: 1 chân → D3, chân chéo đối diện → GND. Nút CHỈNH: 1 chân → D4, chân chéo → GND (không cần trở, code bật trở kéo lên bên trong chip).
6. Kiểm tra trước khi cắm điện
   Đo thông mạch 5V–GND: không được kêu. Kiểm tra chiều transistor và chân dài còi.
7. Nạp code
   Arduino IDE 2: Library Manager cài "OneWire", "DallasTemperature", "LiquidCrystal I2C" (Frank de Brabander). Mở aquarium_thermo.ino, chọn board "Arduino Nano", Processor: nếu nạp lỗi chọn "ATmega328P (Old Bootloader)". Upload.
8. Chỉnh độ tương phản và ngưỡng
   Nếu LCD sáng nhưng không thấy chữ, vặn biến trở xanh sau mạch I2C. Bấm CHỌN để vào chỉnh Ngưỡng CAO → CHỌN tiếp Ngưỡng THẤP → CHỌN lần nữa để lưu. Bấm nhanh CHỈNH = +0,5°C, giữ CHỈNH = −0,5°C. Ở màn hình chính, bấm CHỈNH để tắt còi 10 phút.

Code nạp cho mạch

Cài thư viện: OneWire, DallasTemperature, LiquidCrystal I2C (Arduino IDE → Library Manager). Chọn board Arduino Nano.

/*
  Mạch Gọn — Nhiệt kế bể cá có còi báo (Arduino Nano)
  Thư viện: OneWire, DallasTemperature, LiquidCrystal I2C
  Chân : D2 <- DS18B20 (trở 4,7k lên 5V) ; A4/A5 -> LCD1602 I2C
         D8 -> 1k -> S8050 -> còi ; D9 -> 330 -> LED đỏ
         D3 nút CHỌN, D4 nút CHỈNH (nối GND, dùng INPUT_PULLUP)
*/
#include <Arduino.h>
#include <Wire.h>
#include <EEPROM.h>
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

const uint8_t PIN_DS = 2, PIN_SEL = 3, PIN_ADJ = 4, PIN_BUZ = 8, PIN_LED = 9;
const float DEF_HI = 30.0, DEF_LO = 24.0;     // ngưỡng mặc định bể cá nhiệt đới
const float LIM_MIN = 0.0, LIM_MAX = 60.0;
const uint32_t MUTE_MS = 10UL * 60UL * 1000UL;
const uint16_t EE_MAGIC = 0xB3C7;

OneWire ow(PIN_DS);
DallasTemperature ds(&ow);
LiquidCrystal_I2C* lcd = nullptr;

struct Cfg { uint16_t magic; float hi; float lo; } cfg;
float tempC = NAN;
bool sensorOk = false;
enum Mode { M_SHOW, M_HI, M_LO } mode = M_SHOW;
uint32_t convStart = 0, muteUntil = 0, lastDraw = 0;
bool converting = false;

uint8_t findLcdAddr() {
  const uint8_t addrs[] = {0x27, 0x3F};
  for (uint8_t a : addrs) { Wire.beginTransmission(a); if (Wire.endTransmission() == 0) return a; }
  return 0x27;
}

void loadCfg() {
  EEPROM.get(0, cfg);
  if (cfg.magic != EE_MAGIC || !(cfg.hi > cfg.lo) || cfg.hi > LIM_MAX || cfg.lo < LIM_MIN) {
    cfg = {EE_MAGIC, DEF_HI, DEF_LO};
    EEPROM.put(0, cfg);
  }
}

// Nút: trả về 1 = nhấn nhanh, 2 = giữ (lặp lại mỗi 300ms khi giữ)
struct Btn {
  uint8_t pin; bool last; uint32_t downAt, lastRep; bool longFired;
  explicit Btn(uint8_t p) : pin(p), last(HIGH), downAt(0), lastRep(0), longFired(false) {}
  int poll() {
    bool v = digitalRead(pin);
    uint32_t now = millis();
    int ev = 0;
    if (v == LOW && last == HIGH) { downAt = now; longFired = false; }
    if (v == LOW && now - downAt > 800 && now - lastRep > 300) { lastRep = now; longFired = true; ev = 2; }
    if (v == HIGH && last == LOW && now - downAt > 40 && !longFired) ev = 1;
    last = v;
    return ev;
  }
};
Btn bSel(PIN_SEL), bAdj(PIN_ADJ);

void draw() {
  if (!lcd) return;
  char l1[17], l2[17];
  if (mode == M_SHOW) {
    if (sensorOk) snprintf(l1, 17, "Nuoc: %s C", String(tempC, 1).c_str());
    else snprintf(l1, 17, "Loi cam bien!   ");
    bool alarm = sensorOk && (tempC > cfg.hi || tempC < cfg.lo);
    if (alarm) snprintf(l2, 17, "%s%s", tempC > cfg.hi ? "QUA NONG " : "QUA LANH ", millis() < muteUntil ? "(tat coi)" : "");
    else snprintf(l2, 17, "%s-%s C       ", String(cfg.lo, 1).c_str(), String(cfg.hi, 1).c_str());
  } else {
    snprintf(l1, 17, mode == M_HI ? "Nguong CAO:     " : "Nguong THAP:    ");
    snprintf(l2, 17, "  %s C  +/-    ", String(mode == M_HI ? cfg.hi : cfg.lo, 1).c_str());
  }
  lcd->setCursor(0, 0); lcd->print(l1); for (int i = strlen(l1); i < 16; i++) lcd->print(' ');
  lcd->setCursor(0, 1); lcd->print(l2); for (int i = strlen(l2); i < 16; i++) lcd->print(' ');
}

void readSensor() {
  uint32_t now = millis();
  if (!converting) { ds.requestTemperatures(); convStart = now; converting = true; return; }
  if (now - convStart < 800) return;   // 12-bit cần 750ms
  converting = false;
  float t = ds.getTempCByIndex(0);
  sensorOk = t != DEVICE_DISCONNECTED_C && t > -55 && t < 125 && t != 85.0;  // 85 = giá trị lúc mới cấp điện
  if (sensorOk) tempC = t;
  Serial.print("Nhiet do: "); Serial.println(sensorOk ? String(t, 2) : String("loi"));
}

void alarmOutput() {
  uint32_t now = millis();
  bool alarm = sensorOk && (tempC > cfg.hi || tempC < cfg.lo);
  bool muted = now < muteUntil;
  if (!sensorOk) {                      // lỗi cảm biến: LED sáng, bíp ngắn mỗi 10 giây
    digitalWrite(PIN_LED, HIGH);
    digitalWrite(PIN_BUZ, !muted && (now % 10000) < 80);
  } else if (alarm) {                   // vượt ngưỡng: nháy LED, bíp 2 tiếng/giây
    uint16_t ph = now % 1000;
    digitalWrite(PIN_LED, ph < 500);
    digitalWrite(PIN_BUZ, !muted && (ph < 120 || (ph > 250 && ph < 370)));
  } else {
    digitalWrite(PIN_LED, LOW);
    digitalWrite(PIN_BUZ, LOW);
  }
}

void setup() {
  pinMode(PIN_BUZ, OUTPUT); digitalWrite(PIN_BUZ, LOW);
  pinMode(PIN_LED, OUTPUT);
  pinMode(PIN_SEL, INPUT_PULLUP);
  pinMode(PIN_ADJ, INPUT_PULLUP);
  Serial.begin(115200);
  loadCfg();
  Wire.begin();
  static LiquidCrystal_I2C l(findLcdAddr(), 16, 2);
  lcd = &l;
  lcd->init(); lcd->backlight();
  lcd->setCursor(0, 0); lcd->print("Mach Gon");
  lcd->setCursor(0, 1); lcd->print("Nhiet ke be ca");
  ds.begin();
  ds.setResolution(12);
  ds.setWaitForConversion(false);
  delay(800);
}

void loop() {
  readSensor();
  int s = bSel.poll(), a = bAdj.poll();
  if (s == 1) {
    if (mode == M_SHOW) mode = M_HI;
    else if (mode == M_HI) mode = M_LO;
    else { mode = M_SHOW; EEPROM.put(0, cfg); Serial.println("Da luu nguong"); }
    draw();
  }
  if (a) {
    if (mode == M_SHOW) { if (a == 1) muteUntil = millis() + MUTE_MS; }
    else {
      float step = a == 1 ? 0.5 : -0.5;
      if (mode == M_HI) cfg.hi = constrain(cfg.hi + step, cfg.lo + 0.5, LIM_MAX);
      else cfg.lo = constrain(cfg.lo + step, LIM_MIN, cfg.hi - 0.5);
    }
    draw();
  }
  alarmOutput();
  if (millis() - lastDraw > 500) { lastDraw = millis(); draw(); }
}

Đo kiểm bằng đồng hồ vạn năng

Sửa lỗi thường gặp