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
Trang 1Đề 1
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 chuyểnđổi nhiệt độ sang tín hiệu điện áp(U) hoặc dòng điện(I), giá trị này sẽ tương ứng vớimức 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 ADC0804chuyển đổi tín hiệu của cảm biến sang tín hiệu Digital để vxl 8051 có thể đọc được vàthực hiện tính toán từ đó hiển thị lên LED 7 thanh
+ LM35 có dải đo từ 0->50*C ứng với mỗi 1*C là 10mV
Note: 255 là độ phân giải 8 bit của ADC 0804
Vref = 5V (điện áp tham chiếu)
100 (hệ số chuyển đổi từ mV sang độ C)
b sơ đồ khối và giải thích chức năng
*Sơ đồ khối:
Trang 2*Giải thích Chức năng:
+ Khối đo: Sử dụng cảm biến nhiệt độ LM35 để đo nhiệt độ và gửi tín hiệu Analog về bộchuyển đổi ADC cho vxl
+ Khối hiển thị: Để hiển thị kết quả đo được lên LED 7 thanh do dải đo từ 0->50*C nên
ta sử dụng 2 LED 7 thanh cathode chung
+ Khối cảnh báo: Nhận tín hiệu và tiến hành cảnh báo khi giá trị đo được vượt ngưỡngcảnh báo
c thuật toán dự kiến gồm những công việc gì? Giải thích thuật toán đô và cảnh báo nhiệt độ?
*Thuật toán dự kiến:
- Đọc ADC
- Tính toán nhiệt độ
-Hiện giá trị và cảnh báo
Trang 3*Thuật toán chương trình chính: *Thuật toán đọc ADC:
RETĐọc giátrị
Trang 4- Chương trình con tính toán Chương trình cảnh báo
Note : X là giá trị đọc của ADC
1.96(điện áp tham chiếu Vref = 5V)
Trang 6Câu 2: Hệ thống đo nhiệt độ trong khoảng 0->99*C và cảnh báo nhiệt độ khi vượt ngưỡng 38*C sử dụng cảm biến LM35
a Sơ đồ khối cơ bản của hệ thống là gì? Để thực hiện hệ thống trên cần ngoại vi gì?
* Sơ đồ khối cơ bản của hệ thống:
* Sơ đồ chi tiết:
*Thiết bị ngoại vi:
+ Cảm biến: LM35 để đo nhiệt độ và gửi tín Analog về bộ chuyển ADC cho vxl
+ Thiết bị chuẩn hóa: ADC 0804 để chuyển đổi tín hiệu Analog sang tín hiệu Digital chovxl 8051
+ Thiết bị điều khiển: 8051, nhận tín hiệu đã chuẩn hóa từ ADC và xử lí
Khối cảnhbáoKhối đo Khối xử lý Khối hiển thị
Trang 7b Vẽ sơ đồ nguyên lý cơ bản ghép nối các thành phần trong hệ thống.
c Nguyên lý và các bước thực hiện tính toán giá trị đo là gì?
Giá trị nhiệt độ LM35 :1 độ C tương ứng với 10 mV
Tính toán kết quả đo
Nhiệt độ Đầu ra chuẩn hóa Đầu ra ADC
Data Data
P1 P0
8051
P3 LM35
LED 7 thanh
Trang 8d Xây dựng thuật toán đo và cảnh báo
*Chương trình tính toán nhiệt độ
X = read(ADC) Temp = x*Nx END
Hiển thị Cảnh báo
Trang 9Đề 3Cho hệ thống đo mức nước (L) trong bể dùng VĐK AT89C52, cảm biến đo mức có đặc tính: dải đầu vào (đo) L=[0-5]m Tín hiệu ra dạng điện áp tương ứng là [0-2,5]V
có dây màu BROWN, dây âm màu BLACK Khối hiển thị kết quả đo dùng LCD
a, trình bày nguyên lý đo mức? Đề xuất phương pháp xử lý và tính toán mức?
*Nguyên lý đo mức nước: Cảm biến đo mức là loại cảm biến analog Nguyên lý hoạtđộng của cảm biến là chuyển đổi sang tín hiệu điện áp, tín hiệu này sẽ được gửi đến bộ
xử lý để thực hiện tính toán và đưa ra giá trị đo tương ứng
*Phương án: Sử dụng bộ chuyển đổi ADC 0804 để chuyển đổi tín hiệu Analog sang tínhiệu Digital cho vi xử lí 8051 tính toán
*Tính toán: 1 ADC = V ref
+ Khối hiển thị: Để hiển thị kết quả đo được lên LED 7 thanh do dải đo từ 0->5m nên ta
sử dụng 1 LED 7 thanh cathode chung
Trang 10c thuật toán dự kiến gồm có những công việc gì? Giải thích thuật toán đo và hiển thị?
*Thuật toán dự kiến:
RET
Trang 11Chương trình con tính toán
Muc = 2*Vin
Khai báo
Float Muc
Trang 12Đề 4
Hệ thống đo và cảnh báo áp suất sd VĐK họ 8051, dải đo từ [0-10]Pa , đầu ra mạch cảm biến dải điện áp tương ứng [0-5]V Hai đèn báo ngưỡng thấp (LP) và ngưỡng cao (HP) tương ứng vs giá trị 0,5 Pa và 8,5 Pa Khối hiển thị kết quả đo dùng LCD
a, trình bày nguyên lý đo áp suất? Đề xuất phương án xử lý tín hiệu và tính toán áp suất
*Nguyên lý đo áp suất:
Cảm biến áp suất là loại cảm biến Analog Nguyên lý hoạt động của cảm biến là chuyểnđổi áp suất sang tín hiệu điện áp tín hiệu này sẽ được gửi đến bộ chuyển đổi tín hiệuAnalog sang Digital cho vxl tính toán
* Đề xuất phương án xử lý tín hiệu ra từ cảm biến và tính toán áp suất:
+ Vì đầu ra của cảm biến là tín hiệu Analog nên ta cần sử dụng bộ chuyển đổi ADC0804chuyển đổi tín hiệu của cảm biến sang tín hiệu Digital để vxl 8051 có thể đọc được vàthực hiện tính toán từ đó hiển thị lên LCD (LM016L)
+ Cảm biến có dải đo từ 0->10Pa tương ứng với dải điện áp đầu ra từ 0->5V
Trang 14*Thuật toán chương trình chính: *Thuật toán đọc ADC:
Đọc giátrị
RET
Trang 15Chương trình con tính toán Chương trình cảnh báo
Khai báo
Float áp suất
SS
Cảnh báo Cảnh báo
Trang 16Đề 5Câu 1 : VĐK có mấy Timer/Counter? Khi lựa chọn Counter chế độ 1 thì Counter đếm tối đa đến số bao nhiêu?
Vi điều khiển 8051 có 2 Timer/Counter là T/C 1 và T/C 0
Khi lựa chọn Counter chế độ 1 ( chế độ 16 bit ( M1 M0 = 0 1)), thì có thể đếm đến số65535(FFFF H)
Câu 2 : hệ thống đo tốc độ động cơ (dải đo 0-1500v/p) sử dụng VĐK họ 8051 với Encoder 100 xung/vòng Cảnh báo tốc độ mức cao 1400v/p Khối hiển thị LED 7 thanh.
a, Mô tả Sơ đồ khối chức năng của hệ thống? Để thực hiện hệ thống trên sd ngoại vi nào?
Sơ đồ khối hệ thống:
Hình 3 1:Sơ đồ khối chức năng của hệ thống
- Cảm biến : dùng encorder 100 xung/vòng đo tốc độ động cơ , phát ra xung đưa vào8051
- Thiết bị điều khiển : 8051, nhận xung từ encoder rồi xử lí
Trang 17*Để thực hiện hệ thống trên sử dụng các ngoại vi
- Động cơ :
- Cảm biến: dùng encorder 100 xung/vòng đo tốc độ động cơ , phát ra xung đưa vào8051
- Khối vi xử lí : 8051, nhận xung từ encoder rồi xử lí Hiển thị :LED 7 thanh
- Cảnh báo : đèn cảnh báo mức cao
b giải thích và lập luận việc sd các chân của VĐK cho các ngoại vi?
+ Encoder 100 xung/vòng:
Dùng encoder đo tốc độ động cơ và xuất ra tín hiệu xung , đưa tín hiệu này vào chânP3.2(INT0) ( dùng ngắt ngoài 0 theo mức sườn xuống ) sử dụng Timer 0 để tạo chu kìlấy mẫu 1s
Hoặc xung từ encoder đưa vào chân P3.4(đầu vào xung đếm ngoài cho T0 – sử dụng bộđếm T0 để đêm xung từ Encoder)
+ Dữ liệu đưa ra được hiển thị lên LED 7 thanh qua cổng P0
+ LED 7 thanh có chân Anode chung – 4 chân chung nối lần lượt với cổng P2_0; P2_1;P2_2; P2_3
Trang 18c Nguyên lý và các bước thực hiện tính toán đo
- Phương pháp đo là đếm số xung trong một khoảng thời gian đo (t đ), số xung đếm đượctrong thời gian đo t đ là Nx
Hiển thịKhởi tạo(Ngắt INT0; ngắt T0-1ms; sx = 0; dem = 0; v=0)
BEGIN
Trang 19* Thuật toán chương trình ngắt:
END
Trang 20Đề 6Câu 1: cấu trúc 8051 gồm những thành phần chính gì? Thành phần nào lưu trữ chương trình của VXL?
Cấu trúc 8051 gồm:
- OSC: bộ phát xung nhịp đồng bộ cho hệ thống
- CPU: bộ xử lý trung tâm
- RAM: bộ nhớ dữ liệu 128 byte
- ROM: bộ nhớ chương trình 4K
- Interrupt control: khối đk ngắt
- Bus control: khối đk các bus địa chỉ
- I/O port: cổng vào/ra
- Timer/Counter: bộ đếm tgian/ bộ đếm xung
- Serial port: truyền thông nối tiếp
Thành phần lưu trữ chương trình:
bộ nhớ trong (RAM) và bộ nhớ ngoài (ROM) Bộ nhớ trong được sử dụng để lưu trữ cácchương trình và dữ liệu tạm thời trong khi bộ nhớ ngoài được sử dụng để lưu trữ cácchương trình và dữ liệu vĩnh viễn
Câu 2: hệ thống đo tốc độ động cơ (giải đo 0-1500 v/p) sd Encoder 360 xung/vòng và cảnh báo tốc độ mức cao 1000 v/p.
a, sơ đồ khối cơ bản? Cần sd ngoại vi gì?
Trang 21Hình 3 2:Sơ đồ khối chức năng của hệ thống
- Cảm biến : dùng encorder 360 xung/vòng đo tốc độ động cơ , phát ra xung đưa vào8051
- Thiết bị điều khiển : 8051, nhận xung từ encoder rồi xử lí
- Hiển thị :với dải đo từ 0-1500 v/p cần 4 led 7 thanh để hiển thị kết quả của phép đo
*Để thực hiện hệ thống trên sử dụng các ngoại vi
- Động cơ :
- Cảm biến: dùng encorder 360 xung/vòng đo tốc độ động cơ , phát ra xung đưa vào8051
- Khối vi xử lí : 8051, nhận xung từ encoder rồi xử lí Hiển thị :LED 7 thanh
- Cảnh báo : đèn cảnh báo mức cao
b Vẽ sơ đồ nguyên lý cơ bản ghép nối các thành phần trong hệ thống.
P1 P3
Trang 22c, nguyên lý và các bước thực hiện tính toán giá trị đo?
- Phương pháp đo là đếm số xung trong một khoảng thời gian đo (t đ), số xung đếm đượctrong thời gian đo t đ là Nx
Hệ thống đo độ dài (H) của máy cắt tôn tấm có dải đo H=[0-10]m dùng VĐK
AT89C52 và Encoder có số xung trên 1 vòng(PPR) là PPR =100, dây dương màu BLUE, dây âm màu BLACK Hệ thống hiển thị kết quả đo dùng LED 7 thanh.
a, trình bày về nguyên lý đo chiều dài? Đề xuất phương án xử lý tín hiệu ra từ Encoder và tính toán chiều dài?
*Nguyên lý đo chiều dài: Sử dụng cảm biến Encoder để đo số xung từ đó suy ra số vòngrồi từ số vòng ta tính được chiều dài của tấm tôn
Trang 23- Phương pháp đo là đếm số xung từ lúc tấm tôn được đưa vào tới lúc tấm tôn bị cắt, sốxung đếm được trong thời điểm đó là Nx
ta sử dụng 2 LED 7 thanh cathode chung
c thuật toán dự kiến gồm những công việc gì? Giải thích thuật toán đo và hiển thị chiều dài?
*Thuật toán chương trình chính: *Chương trình tính chiều dài
Trang 24a: Chiều dàitấm tôn khi Encoderquét đc 1 vòng(đg kính)
sx: số xung
Đề 8Câu 1: VĐK 8051 có các không gian bộ nhớ nào? Phân tích chức năng các vùng nhớ của bộ nhớ dữ liệu trong của 8051?
ROM: Bộ nhớ chương trình 4K
RAM: bộ nhớ dữ liệu 128 byte
- Phân tích chức năng của vùng nhớ (RAM):
+Vùng từ 00H đến 07H: Vùng này được sử dụng để lưu trữ các thanh ghi tổng
Sx++
L= a∗sx
100
Trang 25+Vùng từ 08H đến 0FH: Vùng này được sử dụng để lưu trữ các thanh ghi hỗ trợ(R8-R15).
+Vùng từ 10H đến 1FH: Vùng này được sử dụng để lưu trữ các biến cục bộ
Trang 26+Vùng từ 20H đến 2FH: Vùng này được sử dụng để lưu trữ các biến cục bộ.
+Vùng từ 30H đến 7FH: Vùng RAM có thể dùng để lưu trữ các dữ liệu thườngtruy cập
Câu 2: cho hệ thống đo lưu lượng (F) dòng chảy dùng VĐK AT89C52 và cảm biến
đo lưu lượng có đặc tính: dải đo F=[0-15] lít/s, đầu ra cảm biến dạng xung vuông có f=[0-1]KHz, dây(+) màu RED, dây (-) màu BLACK hệ thống hiển thị dùng LED 7 thanh
a, vẽ sơ đồ khối và mạch nguyên lý cho hệ thống
*Nguyên lý đo: Cảm biến lưu lượng có tín hiệu đầu ra dạng xung Vì vậy để đo lưulượng ta phải sử dụng chương trình ngắt của vxl để tiến hành đếm xung từ đó tính toán ralưu lượng
*Nguyên lý đề: Dùng Timer 1 tạo chu kỳ lấy mẫu là T(s) và counter 0 để đếm xung cảmbiến với số xung là N
Sau khi tính toán sẽ xóa số xung đếm được ở counter 0 để tiếp tục cho lần đo tiếp theo
Cứ sau khoảng thời gian T(s) thì lấy giá trị đo 1 lần
Trang 27+ Khối đo: Sử dụng cảm biến lưu lượng để đo lưu lượng và gửi tín hiệu xung về cho vxl.+ Khối hiển thị: Để hiển thị kết quả đo được lên LED 7 thanh do dải đo từ 0->15(l/s) nên
ta sử dụng 2 LED 7 thanh cathode chung
c xây dựng thuật toán
*Thuật toán chương trình chính: *Thuật toán tính lưu lượng:
Trang 28END
Dem++
Trang 29Đề 9
a, nguyên lý đo
- Nguyên lý đo nhiệt độ: Cảm biến nhiệt độ LM35 là loại cảm biến analog Nguyên
lý hoạt động của cảm biến là chuyển đổi nhiệt độ sang tín hiệu điện áp với 1℃ứng với 10mV
b, Mô tả hệ thống ? chức năng từng khối ? ghép nối với ngoại vi nào?
* Chức năng:
+ Khối đo: Dùng để đo nhiệt độ và gửi tín hiệu Analog về bộ chuyển đổi sang tín hiệuADC cho vxl
+ Khối hiển thị: Để hiển thị kết quả đo được lên LCD
+ Khối cảnh báo: Nhận tín hiệu và tiến hành cảnh báo khi giá trị đo được vượt ngưỡngcảnh báo
*Lựa chọn phương án khi thực hiện ghép nối các ngoại với vi điều khiển trên phần cứng:+ Chọn AT89C52
+ Chọn ADC 0804 hoặc 0808
+ Chọn LM35
Trang 30+ Chọn LCD
+ Chọn đèn cảnh báo
c, giải thích thuật toán
- Thuật toán chương trình chính: Thuật toán Đo nhiệt độ:
Trang 31Thuật toán tính nhiệt độ: Thuật toán cảnh báo
Note : X là giá trị đọc của ADC