Hệ thống đo và cảnh báo nhiệt độ (dải 0 => 50 độ C) sử dụng VĐK họ 8051 và cảm biến LM35. Tín hiệu cảnh báo khi nhiệt độ khi vượt ngưỡng 40 độ C. Khối hiển thị kết quả đo dùng LED 7 thanh. a. nguyên lý đo và đề xuất phương án xử lý: Nguyên lý đo nhiệt độ: Cảm biến nhiệt độ là loại cảm biến Analog. Nguyên lý hoạt động của cảm biến là chuyển đổi nhiệt độ sang tín hiệu điện áp(U) hoặc dòng điện(I), giá trị này sẽ tương ứng với mức nhiệt độ nhất định. Đề xuất phương án xử lý tín hiệu ra từ LM35 và tính toán nhiệt độ: + Vì đầu ra của LM35 là tín hiệu Analog nên ta cần sử dụng bộ chuyển đổi ADC0804 chuyển đổi tín hiệu của cảm biến sang tín hiệu Digital để vxl 8051 có thể đọc được và thực hiện tính toán từ đó hiển thị lên LED 7 thanh. + LM35 có dải đo từ 0>50C ứng với mỗi 1C là 10mV
Đề Hệ thống đo cảnh báo nhiệt độ (dải => 50 độ C) sử dụng VĐK họ 8051 cảm biến LM35 Tín hiệu cảnh báo nhiệt độ vượt ngưỡng 40 độ C Khối hiển thị kết đo dùng LED a nguyên lý đo đề xuất phương án xử lý: * Nguyên lý đo nhiệt độ: Cảm biến nhiệt độ loại cảm biến Analog Nguyên lý hoạt động cảm biến chuyển đổi nhiệt độ sang tín hiệu điện áp(U) dòng điện(I), giá trị tương ứng với mức nhiệt độ định * Đề xuất phương án xử lý tín hiệu từ LM35 tính tốn nhiệt độ: + Vì đầu LM35 tín hiệu Analog nên ta cần sử dụng chuyển đổi ADC0804 chuyển đổi tín hiệu cảm biến sang tín hiệu Digital để vxl 8051 đọc thực tính tốn từ hiển thị lên LED + LM35 có dải đo từ 0->50*C ứng với 1*C 10mV Cách tính nhiệt độ: V ref 255 = 5255 →1 ADC 0.0196 V → xADC → V ¿= x V ref 255 → Nhi ệ t độ=100.V ¿(¿ C) Note: 255 độ phân giải bit ADC 0804 Vref = 5V (điện áp tham chiếu) 100 (hệ số chuyển đổi từ mV sang độ C) b sơ đồ khối giải thích chức *Sơ đồ khối: *Giải thích Chức năng: + Khối đo: Sử dụng cảm biến nhiệt độ LM35 để đo nhiệt độ gửi tín hiệu Analog chuyển đổi ADC cho vxl + Khối hiển thị: Để hiển thị kết đo lên LED dải đo từ 0->50*C nên ta sử dụng LED cathode chung + Khối cảnh báo: Nhận tín hiệu tiến hành cảnh báo giá trị đo vượt ngưỡng cảnh báo c thuật tốn dự kiến gồm cơng việc gì? Giải thích thuật tốn cảnh báo nhiệt độ? *Thuật toán dự kiến: - Đọc ADC - Tính tốn nhiệt độ -Hiện giá trị cảnh báo *Thuật toán chương trình chính: *Thuật tốn đọc ADC: Đọc giá trị RET - Chương trình tính tốn Chương trình cảnh báo Note : X giá trị đọc ADC 1.96(điện áp tham chiếu Vref = 5V) ĐỀ 2: Câu 1: Các ghi liên quan đến Timer/Counter 8051 gì? Muốn sử dụng Timer chế độ 1, Counter chế độ giá trị ghi TMOD bao nhiêu? *Các ghi liên quan : Thanh ghi TCON, TMOD, TH, TL TMOD: TCON TH1: Timer chế độ Counter chế độ Giá trị ghi TMOD: 0110 0001 0x61; TH2: Timer chế độ 1: 0000 0001 0x01; Counter chế độ 2: 0110 0000 0x60; Câu 2: Hệ thống đo nhiệt độ khoảng 0->99*C cảnh báo nhiệt độ vượt ngưỡng 38*C sử dụng cảm biến LM35 a Sơ đồ khối hệ thống gì? Để thực hệ thống cần ngoại vi gì? * Sơ đồ khối hệ thống: Khối đo Khối xử lý Khối hiển thị * Sơ đồ chi tiết: Khối cảnh báo LM35 ADC *Thiết bị ngoại vi: + Cảm biến: LM35 để đo nhiệt độ gửi tín Analog chuyển ADC cho vxl + Thiết bị chuẩn hóa: ADC 0804 để chuyển đổi tín hiệu Analog sang tín hiệu Digital cho vxl 8051 + Thiết bị điều khiển: 8051, nhận tín hiệu chuẩn hóa từ ADC xử lí + Hiển thị: với dải đo từ 0->99*C cần LED để hiển thị kết phép đo.(sử dụng tran để bảo vệ mạch dùng để phục vụ thuật toán quét LED) b Vẽ sơ đồ nguyên lý ghép nối thành phần hệ thống LM35 Data P1 P0 Data LED Control ADC 8051 0804 P3 Control c Nguyên lý bước thực tính tốn giá trị đo gì? Giá trị nhiệt độ LM35 :1 độ C tương ứng với 10 mV Tính tốn kết đo Nhiệt độ Đầu chuẩn hóa Đầu ADC độ C 00H 99 độ C 0.99(V) 33H Tx ( độ C) Ux (V) Nx Vậy ta có : 99 = 51 ↔ T x= 99∗N x=k∗Nx Tx Nx 51 Kết luận :Nhiệt độ cần đo cách đọc giá trị Nx có cách tính sau T =k∗Nx d Xây dựng thuật toán đo cảnh báo Cảnh báo S BEGIN T>38*C LED tắt Khởi tạo Đ Đọc ADC Tính nhiệt độ LED sáng Hiển thị Cảnh báo RETI END *Chương trình tính tốn nhiệt độ Tính T X = read(ADC) Temp = x*Nx Return temp RETI Đề Cho hệ thống đo mức nước (L) bể dùng VĐK AT89C52, cảm biến đo mức có đặc tính: dải đầu vào (đo) L=[0-5]m Tín hiệu dạng điện áp tương ứng [0-2,5]V có dây màu BROWN, dây âm màu BLACK Khối hiển thị kết đo dùng LCD a, trình bày nguyên lý đo mức? Đề xuất phương pháp xử lý tính tốn mức? *Nguyên lý đo mức nước: Cảm biến đo mức loại cảm biến analog Nguyên lý hoạt động cảm biến chuyển đổi sang tín hiệu điện áp, tín hiệu gửi đến xử lý để thực tính tốn đưa giá trị đo tương ứng *Phương án: Sử dụng chuyển đổi ADC 0804 để chuyển đổi tín hiệu Analog sang tín hiệu Digital cho vi xử lí 8051 tính tốn *Tính tốn: ADC = V ref 255 = 2.5 255 =0.0098V xADC V ¿= x∗V ref 255 → Mức nước =V ¿∗5( dải đầu vào max) 2.5( điệnáp max) =2∗V ¿ b dự kiến sơ đồ khối phần cứng? Giải thích chức khối đo hiển thị? *Sơ đồ khối - Chức năng: + Khối đo: Sử dụng cảm biến mức để đo mức nước gửi tín hiệu Analog chuyển đổi ADC cho vxl + Khối hiển thị: Để hiển thị kết đo lên LED dải đo từ 0->5m nên ta sử dụng LED cathode chung c thuật toán dự kiến gồm có cơng việc gì? Giải thích thuật toán đo hiển thị? *Thuật toán dự kiến: - Đọc ADC - Tính tốn mức nước - Hiện giá trị *Thuật tốn chương trình chính: *Thuật tốn đọc ADC: Đọc giá trị ADC RET 10 *Để thực hệ thống sử dụng ngoại vi - Động : - Cảm biến: dùng encorder 100 xung/vòng đo tốc độ động , phát xung đưa vào 8051 - Khối vi xử lí : 8051, nhận xung từ encoder xử lí Hiển thị :LED - Cảnh báo : đèn cảnh báo mức cao b giải thích lập luận việc sd chân VĐK cho ngoại vi? + Encoder 100 xung/vòng: Dùng encoder đo tốc độ động xuất tín hiệu xung , đưa tín hiệu vào chân P3.2(INT0) ( dùng ngắt theo mức sườn xuống ) sử dụng Timer để tạo chu kì lấy mẫu 1s Hoặc xung từ encoder đưa vào chân P3.4(đầu vào xung đếm cho T0 – sử dụng đếm T0 để đêm xung từ Encoder) + Dữ liệu đưa hiển thị lên LED qua cổng P0 + LED có chân Anode chung – chân chung nối với cổng P2_0; P2_1; P2_2; P2_3 17 c Nguyên lý bước thực tính tốn đo - Phương pháp đo đếm số xung khoảng thời gian đo (tđ), số xung đếm thời gian đo tđ Nx Thời gian Số xung Số vòng tđ Nx Nx/100 phút n vòng Số vòng quay encoder xác định theo công thức : n=(100∗tđ ) Nx ( pv ) Vd: Thời gian lấy mẫu tđ=0.1 s → n= Nx 100 60 ∗t đ d xây dựng thuật toán đo cảnh báo * Chương trình chính: BEGIN Khởi tạo(Ngắt INT0; ngắt T0-1ms; sx = 0; dem = 0; v=0) Hiển thị S LED sáng v>1400v/p Đ LED sáng 18 * Thuật tốn chương trình ngắt: END Ngắt INT0 Ngắt T0 sx++ dem++ RETI S Dem=100 Đ V=6*sx; sx=0; dem=0 Reset ngắt T0 RETI 19 Đề Câu 1: cấu trúc 8051 gồm thành phần gì? Thành phần lưu trữ chương trình VXL? Cấu trúc 8051 gồm: - OSC: phát xung nhịp đồng cho hệ thống - CPU: xử lý trung tâm - RAM: nhớ liệu 128 byte - ROM: nhớ chương trình 4K - Interrupt control: khối đk ngắt - Bus control: khối đk bus địa - I/O port: cổng vào/ra - Timer/Counter: đếm tgian/ đếm xung - Serial port: truyền thông nối tiếp Thành phần lưu trữ chương trình: nhớ (RAM) nhớ ngồi (ROM) Bộ nhớ sử dụng để lưu trữ chương trình liệu tạm thời nhớ sử dụng để lưu trữ chương trình liệu vĩnh viễn Câu 2: hệ thống đo tốc độ động (giải đo 0-1500 v/p) sd Encoder 360 xung/vòng cảnh báo tốc độ mức cao 1000 v/p a, sơ đồ khối bản? Cần sd ngoại vi gì? Sơ đồ khối hệ thống: 20