Trong nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp hiện nay, nhất là ngành công nghiệp luyện kim, chề biến thực phẫm… vấn đề đo và khống chế nhiệt độ đặc biệt được chú trọng đến vì nó là một yếu tố quyết định chất lượng sản phẫm. Nắm được tầm quan trọng của vấn đề trên nhóm thực hiện tiến hành nghiên cứu và thiết kế một hệ thống đo và khống chế nhiệt độ tự động làm sao để đáp ứng nhanh nhất và dễ sử dụng nhất với mong muốn là giải quyết những yêu cầu trên thì việc sử dụng bộ PID số để đạt được nhanh nhất những chỉ tiêu chất lượng đề ra. Và hiện nay nền nông nghiệp đang rất phát triển, một yêu cầu được đặt ra là khi nông sản, thực phẩm không bán được thì vấn đề bảo quản sao cho tốt nhất Với yêu cầu đó thì chúng ta nghĩ ngay đến lò sấy để bảo quản nông sản, lương thực.
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện tử Đồ án chuyên ngành1 Lớp: Đ-ĐTK5.4 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Điểm : …………… Nhóm SVTH : Trần Văn Đồn Nguyễn Văn Bắc Nguyễn Xn Bình Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thi Luyến Hưng Yên, tháng 12 năm 2009 GVHD: Nguyễn Thị Luyến @&? -1- SVTH :Nguyễn Văn Bắc Nguyễn Xn Bình Trần Văn Đồn Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện tử Đồ án chuyờn ngnh1 Lp: -TK5.4 Lời cảm ơn Chúng em xin chân thành cảm ơn cụ Nguyn Th Luyn đà tận tình dạy hớng dẫn, đóng góp nhiều ý kiến quý báu tạo điều kiện chúng em sửa sai hoàn chỉnh kiến thức suốt thời gian qua Sự dạy ý kiến thầy mở đờng cho chúng em nhanh chóng khắc phục đợc khúc mắc khó khăn sớm tìm đợc phơng án giải hiệu trình thực đề tài Chúng em xin cảm ơn quý thầy cô khoa Điện - Điện tử trờng ĐHSP KT Hng Yên đà hết lòng dạy dỗ chúng em thời gian qua Xin cảm ơn bạn sinh viên khoá đà tận tình ủng hộ, giúp đỡ để hoàn thành tốt đề tài GVHD: Nguyễn Thị Luyến @&? -2- SVTH :Nguyễn Văn Bắc Nguyễn Xn Bình Trần Văn Đồn Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện tử Đồ án chuyên ngành1 Lớp: Đ-ĐTK5.4 MỤC LỤC Tên trang Lời nói đầu CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 1.1Tính ứng dụng th thời đề tà thi 1.2 Tình hình nghiên cứu hướng tập trung nghiên cứu đề tài CHƯƠNG II : LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 10 2.1 Vi điều khiển 2.1.1 Tãm t¾t vỊ lÞch sư cđa 8051 10 10 2.1.2 Cấu trúc bên sơ đồ chân bên 11 2.1.3 Cấu trúc bên sơ đồ chân bên 12 2.1.4 Phần mềm lập trình vi điều khiển MCS-51 2.2 LCD 2.2.1 Phèi ghÐp mét LCD víi 8051 2.2.1.1 Ho¹t động LCD 2.2.1.2 Mô tả chân LCD 2.2.1.3 Gửi lệnh liệu đến LCD với độ trễ 2.2.1.4 Gửi mà lệnh liệu đến LCD có kiểm tra cờ bận 2.2.1.5 Bảng liƯu cđa LCD 2.3 Phèi ghÐp 8051 víi ADC 2.3.1 Các thiết bị ADC 2.3.2 Chíp ADC 0804 2.3.3 Kiểm tra ADC 0804 2.3.4 Phèi ghÐp víi mét c¶m biÕn nhiệt 8051 2.3.5 Các cảm biến nhiệt họ LM34 LM35 2.3.6 Phối hợp tín hiệu phối ghÐp LM35 víi 8051 GVHD: Nguyễn Thị Luyến @&? -3- 23 24 24 24 24 27 29 31 35 35 35 40 42 43 43 SVTH :Nguyễn Văn Bắc Nguyễn Xn Bình Trần Văn Đồn Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện tử Đồ án chuyên ngành1 Lớp: Đ-ĐTK5.4 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 46 3.1 Sơ đồ chức từng khối 46 3.2 Thiết kế phân tích ngun lý hoạt đợng từng khối 46 3.2.1 Khối cảm biến: 50 3.2.2 Thiết kế khối ADC: 50 3.2.3 Thiết kế khối VĐK: 50 CHƯƠNG IV: LẬP CHƯƠNG TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN 53 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN 63 LỜI NÓI ĐẦU GVHD: Nguyễn Thị Luyến @&? -4- SVTH :Nguyễn Văn Bắc Nguyễn Xn Bình Trần Văn Đồn Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện tử Đồ án chuyên ngành1 Lớp: Đ-ĐTK5.4 Trong nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp nay, ngành công nghiệp luyện kim, chề biến thực phẫm… vấn đề đo khống chế nhiệt độ đặc biệt trọng đến yếu tố định chất lượng sản phẫm Nắm tầm quan trọng vấn đề nhóm thực tiến hành nghiên cứu thiết kế hệ thống đo khống chế nhiệt độ tự động để đáp ứng nhanh dễ sử dụng với mong muốn giải yêu cầu việc sử dụng PID số để đạt nhanh tiêu chất lượng đề Và nông nghiệp phát triển, yêu cầu đặt nông sản, thực phẩm khơng bán vấn đề bảo quản cho tốt Với u cầu nghĩ đến lò sấy để bảo quản nông sản, lương thực Với mong muốn giải vấn đề có lợi ích cao q trình sản xuất chúng em tiến hành nghiên cứu thiết kế hệ thống hiển thị nhiệt độ sử dụng điều khiển PID Tuy nhiên thời gian trình độ có hạn nên có nhiều thiếu sót, mong có bảo tận tình thầy cô giáo bạn bè để đồ án hoàn thiện Chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu xắc đến thầy cô giáo khoa Điện – Điện tử đặc biệt cô giáo Nguyễn Thị Luyến thầy cô giao khoa tận tình giúp đỡ tạo điều khiện cho chúng em hoàn thành đồ án Nghiên cứu, chế tạo mạch hiển thị nhiệt độ * Ý tưởng thiết kế mạch Từ mạch hiển thị nhiệt độ led đoạn chúng em đưa ý tưởng hiển thị nhiệt độ LCD, sư dơng chÝp AT89C51 ®Ĩ viÕt chơng trình điều khiển Phng ỏn v k hoch thc GVHD: Nguyễn Thị Luyến @&? -5- SVTH :Nguyễn Văn Bắc Nguyễn Xn Bình Trần Văn Đồn Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện tử Đồ án chuyên ngành1 Lớp: Đ-ĐTK5.4 Đưa ý tưởng thiết kế (sử dụng chíp vi sử lý AT89C51 ) 2.Thiết kế sơ đồ phần cứng diều khiển LCD phần mềm mơ Eagle Vẽ lưu đồ thuật tốn 4.Viết chương trình hiển thị nhiệt độ LCD 5.Test mạch boart thực tế để cân chỉnh cho phù hợp 6.In mạch hàn linh kiện vào mạch, chạy thử thời gian cần thiết để quan sát tính bền vững mạch Đối tượng, phạm vi nghiên cứu Ngoài việc tạo sản phẩm thiết bị hiển thị nhiệt độ mục đích thực đề tài chúng em còn nghiên cứu cách thiết kế mạch ứng dụng rộng rãi vi diều khiển vào đời sống Chính nói đối tượng chủ yếu mà chúng em nghiên cứu đề tài vi điều khiển Hoặc phần mở rộng vi điều khiển dùng cổng giao tiếp kết nối với máy tính điều khiển từ xa dụng cụ thiết bị điện điện tử gia đình nghiên cứu thiết kế mạch điều chỉnh hiển thị nhiệt độ Nhưng trình độ kiến thức thực tế còn hạn hẹp nên chúng em đưa ý tưởng nghiên cứu dừng lại việc thiết kế sản phẩm thiết bị hiển thị nhiệt độ Vì đề tài đưa chúng em mong thầy giáo hướng dẫn thầy khoa tận tình hướng dẫn chúng em để chúng em tự tay thiết kế sản phẩm mang tính ứng dụng cao Ý nghĩa khoa học thực tiễn Ý nghĩa thực tiễn đề tài giúp chúng em không thực hành kiến thức học mà còn giúp chúng em vận dụng học mà làm sản phẩm ứng dụng thị trường tạo động lực cho chúng em học hỏi nhiều chuyên ngành Trong viết chúng em, chúng em xin giới thiêu ứng dụng IC AT89C51 để hiển thị nhiệt độ LCD.Tuy nhiên trình viêt trình độ hiểu biết chúng em còn hạn chế, nên còn xẩy nhiều sai sót mong thầy GVHD: Nguyễn Thị Luyến @&? -6- SVTH :Nguyễn Văn Bắc Nguyễn Xn Bình Trần Văn Đồn Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện tử Đồ án chuyên ngành1 Lớp: Đ-ĐTK5.4 bạn góp ý bổ sung để em hiểu biết trình học tâp Chúng em xin chân thành cảm ơn! Hưng Yên, tháng 11 năm 2009 CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 1.1Tính ứng dụng th thời đề tà thi Tríc sù ph¸t triĨn mạnh mẽ khoa học công nghệ việc ứng dụng thành tựu khoa học công nghệ vào sèng cđa ngêi ngµy cµng phỉ biÕn GVHD: Nguyễn Thị Luyến @&? -7- SVTH :Nguyễn Văn Bắc Nguyễn Xuân Bình Trần Văn Đồn Trường Đại Học SPKT Hưng n Đồ án chuyên ngành1 Khoa Điện – Điện tử Lớp: -TK5.4 Theo sách trắng đợc công ty Sun Microsystems công bố đa dự đoán gia đình có mức sống trung bình cuối thập niên chứa khoảng 50 đến 100 vi điều khiển thực công việc nh : điều khiển điện thoại số, điều khiển hệ thống máy điều hoà không khí, điều khiển hệ thống lò vi sóng, điều khiển từ xa cho máy thu hình, hệ thống bảo vệ cho gia đình, thiết bị hỗ trợ cá nhân PAD Một số khổng lồ vi điều khiển vi xử lý đợc sử dụng đồ điện tử gia dụng Bên cạnh ứng dụng gia đình, lĩnh vực khác kích động tăng trởng vi điều khiển thơng mại điện tử công nghệ sản xuất Vi xử lý ngày chiếm u so với điều khiển khác Tính u việt đợc thể : - Dễ dàng sử dụng thiết bị điện tử hệ thống điện tử số - Chi phí nâng cấp thấp cần linh kiện cho việc bảo hành bảo dỡng - Mang lại hiệu kinh tế cao Vi điều khiển mang lại nhiều lợi nhuận lại có thêm sức cạnh tranh lớn chất lợng cao nên ngày đợc sử dụng rộng dÃi, tăng thêm tính hấp dẫn phía ngời dùng đồng thời mang lại nhiều lợi nhuận cho nhà sản xuất Đó động lực để vi điều khiển tăng trởng số lợng chất lợng 1.2 Tỡnh hỡnh nghiờn cu v hướng tập trung nghiên cứu đề tài Qua qu¸ trình tìm hiểu học hỏi chúng em thấy vi xử lý tham gia vào mạch quang báo có nhiều chức hơn, tiện lợi hơn, chơng trình đa dạng Đáp ứng đầy đủ nhu cầu, mong muốn nguyện vọng ngời sử dơng Víi vi xư lý điỊu khiĨn quang b¸o ta thay đổi chơng trình hiển thị cách dễ dàng cách nhập chơng trình Vi điều khiĨn Khi dïng vi xư lý th× néi dung hiĨn thÞ rÊt phong phó, víi néi dung nhá ta chØ cần dùng nhớ trong, bạn cần thị chơng trình với dung lợng lớn thật đơn giản, ta cần kết nối thêm với nhớ Vi xử lý có u điểm bật so với điều khiển khác Ngày vi xử lý đợc sử dụng ngày phổ biến s¶n xt cịng nh cc sèng cđa ngời Sau nhận định phân tích sử dụng vi điều khiển để điều khiển LCD hiển thị nhit ụ ý tởng tối u GVHD: Nguyễn Thị Luyến @&? -8- SVTH :Nguyễn Văn Bắc Nguyễn Xn Bình Trần Văn Đồn Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện tử Đồ án chuyên ngành1 Lớp: Đ-ĐTK5.4 CHƯƠNG II : LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 2.1 VI IU KHIN 2.1.1 Tóm tắt lịch sử 8051 Vào năm 1981 HÃng Intel giới thiệu số vi điều khiển đợc gọi 8051 Bộ vi ®iỊu khiĨn nµy cã 128 byte RAM, 4K byte ROM chíp, hai định thời, cổng nối tiếp cổng (đều rộng bit) vào tất đợc đặt chíp Lúc đợc coi hệ thống chíp 8051 bé xư lý bit cã nghÜa lµ CPU chØ làm việc với bit liệu thời điểm Dữ liệu lớn bit đợc chia thành liệu bit xử lý 8051 có tất cổng vào - I/O cổng rộng bit (xem hình 1.2) Mặc dù 8051 có ROM chíp cực đại 64 K byte, nhng nhà sản xt lóc ®ã ®· cho xt xëng chØ víi 4K byte ROM chíp Điều đợc bàn chi tiÕt h¬n sau GVHD: Nguyễn Thị Luyến @&? -9- SVTH :Nguyễn Văn Bắc Nguyễn Xn Bình Trần Văn Đồn Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ án chuyên ngành1 Khoa in in t Lp: -TK5.4 8051 đà trở nên phổ biến sau Intel cho phép nhà sản xuất khác sản xuất bán dạng biến 8051 mà họ thích với điều kiện họ phải để mà lại tơng thích với 8051 Điều dẫn đến đời nhiều phiên Phần vi điều khiển AT89C51 xử lý trung t©m CPU ( Central processing unit ) bao gåm: - Thanh ghi tÝch luü A - Thanh ghi tích luỹ phụ B, dùng cho phép nhân phép chia - Đơn vị logic học ALU ( Arithmetic Logical Unit ) - Từ trạng thái chơng trình PSW ( Program Status Word) - Bốn băng ghi - Con trỏ ngăn xếp - Ngoài có nhớ chơng trình, giải mà lệnh, điều khiển thời gian logic Đơn vị xử lý trung tâm nhận trực tiếp xung từ dao động, có khả đa tín hiệu giữ nhìp từ bên Chơng trình chạy cho dừng lại nhờ khối điều khiển ngắt bên Các nguồn ngắt là: biến cố bên ngoài, tràn đếm định thời giao diện nối tiếp Hai định thời 16 bit hoạt động nh đếm Các cổng ( port0,port1,port2,port3 ) sử dụng vào mục đích điều khiển cổng có thêm đơng dẫn điều khiển dùng để trao đổi với nhớ bên để đầu nối giao diện nối tiếp nh đờng ngắt dẫn bên ngoài.Giao diện nối tiếp có chứa truyền nhận không ®ång bé lµm viƯc ®éc lËp víi Tèc ®é truyền qua cổng nối tiếp đặt vảy rộng đợc ấn định định thời Trong vi điều khiển AT89C51 có hai thành phần quan trọng khác nhớ ghi Bộ nhí gåm cã bé nhí Ram vµ bé nhí Rom dùng để lu trữ liệu mà lệnh Các ghi sử dụng để lu trữ thông tin trình xử lý Khi CPU làm việc làm thay đổi nội dung ghi chíp, nhng tất chúng tơng thích với 8051 ban đầu lệnh Điều có nghĩa ta viết chơng trình cho phiên chạy với phiên khác mà không phân biệt từ hÃng sản xuất 2.1.2 Cu trỳc bờn v s đồ chân bên GVHD: Nguyễn Thị Luyến @&? - 10 - SVTH :Nguyễn Văn Bắc Nguyễn Xuân Bình Trần Văn Đoàn