Lưu đò thuật toán đọc adc

Mục lục I Giới thiệu Đặt vấn đề Các phương pháp đo nhiệt độ Nhiệm vụ thiết kế Tổng quan phần cứng Sơ đồ khối Giới thiệu thiết bị 2.1 LM335 2.2 ADC0809 2.3 Bộ vi xử lý 8051 2.4 Khối phím ấn 2.5 Hiển thị Led 2.6 RS 232 2.7 Nguồn III Phần mềm Lưu đồ thuật tốn 1.1 Lưu đị thuật tốn đọc ADC 1.2 Lưu đồ thuạt tốn phục vụ ngắt phím 1.3 Lưu đồ kiểm tra 1.4 Lưu đồ truyền tin Phần mềm chương trình IV Đánh giá sai số V Kết luận,tài liệu tham khảo II I Giới thiệu Đặt vấn đề Nhiệt độ đại lượng vật lý quan tâm nhiều Bởi nhiệt độ có vai trị định nhiều tính chất vật chất Một đặc điểm tác động nhiệt độ làm thay đổi cách liên tục đại lượng chịu ảnh hưởng nú,vớ dụ áp suất ,thể tích chất khí Bởi vậy, nghiên cứu khoa học , công nghiệp đời sống hàng ngày việc đo nhiệt độ điều cần thiết Tuy nhiên, để đo trị số xác nhiệt độ lại vấn đề không đơn giản Cùng với đời phát triển mạnh mẽ hệ vi xử lý,việc đo nhiệt độ áp dụng vi xử lý,vi điều khiển mở nhiêu hướng,đưa đến nhiều phương pháp khác nhau,linh hoạt xác Có nhiều cách để đo nhiệt độ , liệt kê số phương pháp sau đây: - Phương pháp quang dựa phân bố xạ nhiệt dao động nhiệt (do hiệu ứng Doppler) -Phương pháp dựa dãn nở vật rắn , chất lỏng khí (với áp suất khơng đổi ) , dựa tốc độ âm -Phương pháp dựa phụ thuộc đIện trở vào nhiệt độ , hiệu ứng Sêbeck , dựa thay đổi tần số dao động thạch anh Các phương pháp đo nhiệt độ Trước tiên nói cảm biến nhiệt độ,đó cảm biến sử dơng vào q trình nhiệt như: đốt nóng, làm lạnh, trao đổi nhiệt.v.v .Đại lượng vào cảm biến nhiệt độ nhiệt độ đại lượng tín hiệu điện (dòng,áp).Một số cảm biến thường sử dụng: +Nhiệt điện trở : Nguyên lý làm việc có điện trở thay đổi theo sù thay đổi nhiệt độ nó.Tuỳ theo tác dụng nhiệt dòng điện cung cấp chạy qua chuyển đổi người ta phân ra: Nhiệt điện trở đốt nóng nhiệt điện trở khơng đốt nóng  Nhiệt điện trở đốt nóng ,dịng điện chạy qua lớn làm nhiệt độ tăng lên cao nhiệt độ mơi trường(100C -800C), nên có toả nhiệt môi trường xung quanh, nh nhiệt dẫn, đối lưu, xạ  Nhiệt điện trở khơng đốt nóng, dịng điện chạy qua nhỏ khơng làm tăng nhiệt độ điện trở nhệt độ nhiệt độ môi trường Nhiệt điện trở loại dùng để đo nhiệt độ đại lượng học nh đo di chuyển Nhiệt điện trở phân làm hai loại: Nhiệt điện trở dây(nhiệt điện trở đồng,nhiệt điện trở Platin, nhiệt điện trở Niken) nhiệt điện trở bán dẫn +Cặp nhiệt điện:Nguyên lý làm việc dựa hiệu ứng:Thomson Seebek Ứng dụng cặp nhiệt điện chủ yếu để đo nhiệt độ, ngồi cịn dược dùng để đo đại lượng không điện điện khác nh: đo dòng điện tần số cao,đo hướng chuyển động lưu ượng dòng chảy, đo di chuyển , đo áp suất nhỏ +Cảm biến nhiệt độ dùng đặc tính diode tranzitor Đo nhiệt độ nhiệm vụ thường gặp ngành nhiệt học, hoá học ,luyện kim Tuỳ theo nhiệt độ đo mà dùng phương pháp đo khác nhau.Thơng thường nhiệt độ đo chia thành giải : Nhiệt độ thấp, nhiệt độ trung bình nhiệt độ cao.Ở nhiệt độ trung bình thấp, phương pháp đo thường tiếp xúc nghĩa chuyển đổi đặt trực tiếp môi trường cần đo Đối với nhiệt độ cao,đo phương pháp không tiếp xúc, nghĩa dụng cụ đo đặt ngồi mơi trường đo Một số cách đo nhiệt độ khụng tiộp xỳc sử dụng cảm biến LM335 Nhiệm vụ thiết kế Thiết kế hệ VXL đo nhiệt độ sử dụng VĐK89C51 cảm biến LM335 giải vấn đề sau: - Thiết kế mạch đo nhiệt độ dải từ 0oC-100oC hiển thị - Cảnh báo nhiệt độ lớn 80oC nhỏ 20oC - Kết nối truyền thông tin đo vào máy tính - Viết chương trình phần mềm giải vấn đề II Tổng quan phần cứng Sơ đồ khối Cảm biến LM335 Mạch khuếch đại ADC Khối hiển thị LED VĐK 8051 Khối bàn phím PC Giới thiệu khối 2.1 Khối cảm biến LM335 LM335 cảm biến nhiệt độ có khoảng đo từ -400C đến +1000C, độ xác cao, tính cảm biến nhiệt độ nhạy.Tín hiệu ngõ tuyến tín với tín hiệu ngõ vào Cơng dụng LM335: + LM335 có độ biến thiên theo nhiệt độ là: 10mV/KO + Có ổn định cao: 25OC có sai sè 1% + Chỉ tiêu kĩ thuật: - Tiêu tán cơng suất thấp Dịng làm việc từ 4.10-4A – 5.10-3A Dòng ngược 15mA Dòng thuận 10mA Sự biến thiên điện theo nhiệt độ có hàm VOUT = 0.01xTOK = 2.73 + 0.01xTOC + Cấu trúc cảm biến LM335 loại cảm biến có chân tín hiệu tương tù +5V Vout LM335 VR 2.2 Khối điều chỉnh điện áp hay mạch khuộch đại Đầu đo dạng vi mạch LM 335 đầu đo nhiệt độ đơn giản xác ,có điện áp lối tỷ lệ thuận với nhiệt độ đầu đo Đầu đo khơng cần đến linh kiện ngồi nên khơng cần chuẩn lại nhiệt độ khác Trong vùng nhiệt độ phịng , độ xác đạt cỡ 0,250C Dịng điện tiêu thụ cỡ 60uA nên bỏ qua tăng nhiệt độ đầu đo dịng điện ni tạo Tương ứng với dải nhiệt độ đo dải từ oC-100oC điện áp tuyến tính 2.73-3.73V.Ta điều chỉnh biến trở R20 để 250C điện áp chân cảm biến 2.98V - Điện áp cảm biến từ 2.73-3.73V ,trong thang điện áp vào làm việc ADC0809 0-5V ,do ta cần tiến hành chuẩn hóa tín hiệu trước đưa đến ADC .Sơ đồ mạch thực việc nh Nguyên lý hoạt động mạch là: + Dùng ốt zener nguồn nuôi để tạo điện áp ổn định 5V + Điện áp nối với biến trở R21 nối đất Dùng biến trở để điều chỉnh điện áp vào đệm 2.73V Bộ đệm dùng để hạn chế dòng điện mạch + Qua đệm điện áp 2.73V Điện áp đưa đến mạch trừ + Bộ trừ nối với điện trở nh hình vẽ Giá trị điện trở cho nh hình Với cách mắc nh điện áp trừ : Vout = Vin(+) –Vin(-) Ta có : Vin(+) = 2.73 - 3.73 V Vin(-) = 2.73V Do : Vout = - 1V Ta đạt yêu cầu điện áp Và để hạn chế dòng điện ta phải đưa điện áp vào ADC qua đệm nh hình vẽ  Ta cần hiển thị kết LED ,muốn cần có đồng : Nhiệt độ đo( 0C ) Mã nhị phân đầu ADC + Điện áp lối LM335 10mV / 0C + Do vấn đề giải cách đặt điện áp chân Vref ADC thích hợp Nh ta biết ADC 0809 có bít đầu nên có: 28 - = 255 ( bậc thang ) Ta sử dụng nguồn 5V,và biến trở để tạo Vref(+) ADC0809 2.55V, Nên suy điện áp Ù(ref)=2.55V KÝch cỡ bậc thang : 2.55/ 255 =0.01(V) - Điện áp đưa tới chân vào ADC - V tương ứng với nhiệt độ đầu đo cẩm biến - 100 0C - Tín hiệu lối cảm biến 10mV / 0C - Kích cỡ bậc thang 10mV 2.3Khối chuyển đổi ADC - sử dụng ADC0809 Có nhiều phương pháp để chuyển đổi đại lượng tương tự sang giá trị số nh: - ADC dạng sóng bậc thang :lớp ADC đơn giản sử dụng đếm nhị phân làm ghi cho phép xung nhịp đẩy đếm tăng lần bước,cho đến VAX # VA ADC loại gọi ADC sóng bậc thang dạng sóng VAX có bậc lên ADC dạng sóng bậc thang bao gồm đếm ,một DAC ,một so sánh tương tự ,và cổng AND điều khiển Đầu bé so sánh dùng làm tín hiệu điều khiển kết thúc chuyển đổi EOC-tích cực mức thấp *Ưu điểm: +Tương đối đơn giản +Phù hợp với ứng dụng tốc độ chậm *Nhược điểm:Nếu tăng số bit để tăng độ phân giải thi cần thêm bit ,thời gian chuyển đổi tăng gấp đôi.Như tăng độ phân giải thời gian chuyển đổi kéo dài.Vì ADC loại không phù hợp với ứng dụng địi hỏi phải liên tục chuyển đổi tín hiệu tương tự thay đổi nhanh thành tín hiệu số - ADC liên tiếp-xấp xỉ(ADC0804,ADC0809 ) Đây phương pháp sử dụng rộng rãi , mạch điện có phức tạp thời gian chuyển đổi ngắn Phương pháp có thời gian chuyển đổi khơng phụ thuộc vào điện áp ngõ vào VA + V’A _ Clock Logic điều khiển MSB LSB Start EOC Thanh ghi điều khiển DAC Sơ đồ khối chuyển đổi ADC dùng phương pháp xấp xỉ liên tiếp Hoạt động Khi tác động cạnh xuống xung Start ADC bắt đầu chuyển đổi -Mạch logic điều khiển đặt bit có nghĩa lớn ghi diều khiển lên mức cao tất bit lại mức thấp Số nhị phân ghi điều khiển qua mạch DAC để tạo điện áp tham chiếu V’a Nếu V’a > Va thỡ ngõ bọ so sánh xuống mức thấp làm cho mạch logic diều khiển xóa bit MSB xuống mức thấp Nếu V’a