báo cáo lắp mạch điện final project report

IC ADC0808 là một linh kiện điện tử phổ biến được sử dụng trong các ứng dụng liênquan đến việc chuyển đổi tín hiệu analog thành tín hiệu số.. ADC0808 là một Analog-to-Digital Converter A

VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY, HANOI

INTERNATIONAL SCHOOL

FINAL PROJECT REPORT

Topic: Mạch cảm biến nhiệt độ

Supervisors:

Strudents:

Class: ISV300202

1

Le Xuan Hai Bui Tuan Anh Dao Duy Hoang 22070096

Ta Ngoc Hieu Anh Nguyen Minh Hieu

Ha Noi, December 4, 2023

We would like to send a special thank to Dr Le Xuan Hai, who have led us to the final destination of completing this report

He has always been caring and supporting us from simulation and more knowledge about this report

Without his help, it would have been difficult for us to complete this report Once again, we would like to express our deep gratitude to Dr Le Xuan Hai Student

Bui Tuan Anh

Table of Contents

Achknowledgment 1

LIST OF FIGURES 2

1 Introduction 3

1.1) Electrical Component 3

1.1.1 ) Resistor 3

1.1.2 ) LED (Light-emitting diode) 4

1.1.3 ) Transitor C1815 5

2 The principle of operation of the electronic circuit flashes pusuit 6

3 Design, simulation and machining of flash-generating circuits 8

3.1) Simulation of electrical circuits on Proteous application 8

3.2 Schematic diagramming and 3D printed circuit design on Altium 10

3.3 Results of circuit manufacturing and quality evaluation 12

Reference 14

LIST OF FIGURES Figure 1 Resistor Component 3

Figure 2 LED Diode 4

Figure 3 Transistor C1815 5

Figure 4 Electrical Circuit Scheme 6

Figure 5 Diagram The principle of operation of the transistor 7

Figure 6 Simulated circuits on Proteous 9

Figure 7 Diagram of the principle of the circuit designed on Altium 11

Figure 8 Design diagram of 2D and 3D simulated printed circuits in Altium 12

Figure 9 LED circuit generates a pursuit flash 12

1 Introduction

1.1) Electrical Component

Necessary Component

1 IC AT89S52

1 Cảm biến nhiệt độ LM35

1 Màn Hình LCD 1602

1 IC ADC0808

1 Thạch anh 12MHz

2 Tụ gốm 33pF

2 Biến trở tam giác 10K

1 Tụ hóa 10uF-25V

1 Nút Bấm 2 chân

1 Điện Trở Thanh 10K-1/4W

Dây cấp nguồn điện 5V-1A

Dây cáp + Đế nạp ISP cho VĐK AT89S32

1.1.1 ) Vi điều Khiển AT89S52

Vi điều khiển AT89S52 là một linh kiện điện tử 8-bit phổ biến được sử dụng trong các ứng dụng nhúng và hệ thống điều khiển Với kiến trúc vi điều khiển hợp chất (CISC),

nó có bộ nhớ trong 8KB Flash và bộ nhớ ngoại vi 2KB EEPROM, cung cấp khả năng lưu trữ chương trình và dữ liệu Vi điều khiển này có tốc độ xử lý lên đến 33 MHz và

hỗ trợ giao tiếp SPI và I2C, giúp nó tương thích với nhiều thiết bị ngoại vi AT89S52

có 32 chân giao tiếp IO, cho phép kết nối với linh kiện và thiết bị bên ngoài Ngoài ra,

nó cũng có khả năng kết nối USB để thiết lập giao tiếp với máy tính hoặc các thiết bị khác Vi điều khiển AT89S52 được sử dụng trong các thiết bị điện tử gia đình, đèn LED, ứng dụng nhúng và hệ thống điều khiển, và nhiều ứng dụng khác

1.1.2 ) IC ADC0808

IC ADC0808 là một linh kiện điện tử phổ biến được sử dụng trong các ứng dụng liên quan đến việc chuyển đổi tín hiệu analog thành tín hiệu số ADC0808 là một Analog-to-Digital Converter (ADC) 8-bit, có khả năng chuyển đổi đồng thời 8 kênh đầu vào analog thành dữ liệu số tương ứng

Với tính năng linh hoạt và độ ổn định cao, nó là một linh kiện quan trọng được ứng dụng nhiều trong các thiết bị điện tử và được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng như thiết bị đo lường, điều khiển quy trình, điện tử y tế, hệ thống kiểm tra và nhiều ứng dụng khác y

1.1.3 ) Cảm biến nhiệt độ LM35

Cảm biến nhiệt độ LM35 là một loại cảm biến tương tự thường được ứng dụng trong các trường hợp đo nhiệt độ thời gian thực Do việc hoạt động với độ chính xác tương đối và sai số nhỏ, đồng thời với kích thước nhỏ và giá thành rẻ là một trong những ưu điểm của linh kiện điện tử này Nhiệt độ được xác định bằng cách đo hiệu điện thế ngõ

ra của LM35 Sơ đồ chân LM35 như sau:

2 Nguyên lí hoạt động của mạch điện

Trong sơ đồ mạch điện trên ta có thể phân tích nguyên lí hoạt động của mạch: Màn hình LCD 1602 gồm 16 chân trong đó: chân VSS cấp nguồn dương 5V và chân VDD cấp nguồn âm nối đất, Chân VE điều chỉnh độ tương phản cho LCD, các chân A

và K dùng để cấp nguồn dương và âm cho đèn nền Các chân từ 32 đến 39 của vi điều khiển AT89S52 là 8 chân truyền địa chỉ và dữ liệu dưới dạng tín hiệu digital, các chân

36 đến 39 chúng được nối với các chân RS, R/W, E để đọc/viết sử lí tín hiệu dưới dạng

“logic 0” hoặc “logic 1”, các chân từ 32 đến 35 nối với các chân từ D4 đến D7 của LCD lúc này đang hoạt động ở chế độ 4 bit để giao tiếp và truyền dữ liệu từ vi điều khiển đến LCD để hiển thị lên màn hình Cùng với đó chân EA/VPP được nối nguồn dương kích hoạt Flash hoặc kích hoạt truy suất bên ngoài Các chân XTAL 1 và XTAL

2 là hai chân đầu vào và đầu ra của bộ tạo dao động bên ngoài được nếu với 2 tụ điện

để bình ổn điện áp và 1 thạch anh để điều chỉnh tần số, tạo dao động ổn định Chân RESET của AT89S52 được nốt với một nút bấm để có thể khởi động lại toàn bộ chương trình đang chạy trong mạch

Vi điều khiển AT89S52 sử dụng các chân từ 10 đến 17 và các chân từ 21 đến 28 để kết nối với IC ADC0808 Như đã được kí hiệu trên hình các dây dẫn OUT1 đến OUT8 có chức năng nhập và xuất dữ liệu được ADC0808 gửi vào và đồng thời cũng là các ngõ

ra song song 8 bit của nó Trong khi đó các chân từ 21 đến hai 28 lần lượt được nối với các đường dây có chức năng như sau: Các chân IN0-IN7 là các ngõ vào của tín hiệu analog, duy nhất chỉ các ở đây chân IN7 được nhận dữ liệu từ LM35 sau đó chuyển thành tín hiệu digital Các chân VREF(+) và VREF(-) để cấp nguồn dương và âm cho linh kiện CLOCK là chân cấp xung đồng hồ cho IC ADC0808 hoạt động, OE là chân báo cho IC xuất dữ liệu ra các chân để vi điều khiển lấy đi Các chân ADD A, ADD B, ADD C là 3 bit địa chỉ chọn kênh tín hiệu đầu vào từ IN0-IN7 Cuối cùng là các chân ALE được kích hoạt tạm thời lên mức logic cao dùng để cho phép giao tiếp giữa AT89S52 và ADC0808, chân EOC là chân đầu ra, sẽ có mức logic cao khi quá trình

chuyển đổi tín hiệu kết thúc, START là chân đầu vào, nếu được cấp mức logic cao sẽ bắt đầu quá trình chuyển đổi tín hiệu

Cảm biến LM35 là bộ cảm biến tích hợp chính xác cao mà điện áp đầu ra của nó tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius

Cách tính toán nhiệt độ đầu ra của LM35:

Việc đo nhiệt độ sẽ được thực hiện bằng cách lấy dữ liệu từ cảm biến LM35 chuyển sang bộ chuyển đổi tín hiệu ADC, quá trình tiếp theo là thực hiện chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số và xuất ra dữ liệu truyền vào vi điều khiển AT89S52 Như vậy ta có công thức:

U =t k (1) + Trong đó:

- U : là điện áp đầu ra

- t : là nhiệt độ môi trường

- k : là hệ số theo nhiệt độ của LM35 10mV/1oC

Sai số của LM35:

+ Tại 0oC thì điện áp của LM35 là 10mV

+ Tại 150o

C thì điện áp của LM35 là 1.5V

Suy ra giải điện áp ADC biến đổi là 1.5 – 0.01 = 1.49(V)

Tóm lai,

3 Thiết kế, mô phỏng và chế tạo mạch điện

Trong phần này trình bày về quy trình chính là bắt đầu từ việc lập trình cho vi điều khiển, sau đó đến các bước thiết kế mạch điện từ sơ đồ nguyên lí hoạt động của mạch,

thử nghiệm quá trình hoạt động thông qua phần mềm mô phỏng mạch điện Sau khi các quy trình trên được hoàn thiện sẽ đến với bước lựa chọn các linh kiện điện tử, vật liệu và cung cụ cần thiết để hoàn thiện quá trình gia công và thiết kế mạch điện

3.1) Viết chương trình cho vi điều khiển AT89S52 trên phần mềm Keil C uVision 5

Keil C uVison5 là một môi trường phát triển tích hợp (IDE) được sử dụng để lập trình

vi điều khiển Nó được phát triển bởi Keil Software, một công ty con của ARM Keil C uVison5 hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình, bao gồm C, C++, và Assembly Nó cũng hỗ trợ nhiều dòng vi điều khiển, bao gồm ARM, 8051, và PIC

3.2) Lập trình nhúng chương trình cho vi điều khiển AT89S52 trên phần mềm ProISP

Progisp là phần mềm lập trình vi điều khiển miễn phí và mã nguồn mở cho các vi điều khiển 8051 và AVR Với giao diện đơn giản và thân thiện, phần mềm giúp người dùng

dễ dàng lựa chọn và nạp chương trình vào vi điều khiển

Chức năng chính của ProISP bao gồm nạp chương trình vào bộ nhớ của vi điều khiển, xóa bộ nhớ, đọc và ghi dữ liệu vào vi điều khiển Với khả năng tương thích với nhiều loại vi điều khiển và đa dạng giao diện kết nối, nó được ứng dụng trong việc phát triển

và lập trình vi điều khiển trong các ứng dụng nhúng và hệ thống điều khiển

3.3) Mô phỏng hệ thống mạch điện trên phần mềm Proteous 8 Professional

Proteus là một phần mềm mô phỏng mạch điện tử mạnh mẽ và phổ biến được phát triển bởi Labcenter Electronics Phần mềm này cho phép người dùng thiết kế và mô phỏng các mạch điện tử tương tự và số, bao gồm cả các mạch vi điều khiển

Proteus hỗ trợ một thư viện linh kiện khổng lồ bao gồm các linh kiện điện tử thông dụng và chuyên dụng Phần mềm cũng cung cấp các tính năng mô phỏng mạnh mẽ cho phép người dùng xem cách các mạch hoạt động trong thời gian thực

Kết quả mô phỏng:

Như có thể thấy trên màn hình LCD hiển thị kết quả nhiệt độ đo được bắt dầu từ việc lấy dữ liệu đo được của cảm biến nhiệt độ LM35, qua bộ chuyển đổi tín hiệu ADC và sau đó nạp chương trình và dữ liệu cho vi điều khiển sử lí, quá trình này diễn ra và lặp lại liên tục trong suốt quá trình hoạt động của mạch

3.4) Thiết kế sơ đồ nguyên lí, và thiết kế mạch in 3D trên phần mềm Altium Designer

Altium Designer là một phần mềm thiết kế mạch điện chuyên nghiệp được phát triển bởi công ty Altium Limited Với giao diện người dùng thân thiện và linh hoạt, Altium Designer giúp các kỹ sư và nhà thiết kế dễ dàng tạo ra các mạch điện tử phức tạp Phần mềm này cung cấp một loạt các công cụ mạnh mẽ cho việc vẽ và kết nối linh kiện, thiết kế mạch in 3D và mô phỏng mạch

Altium Designer không chỉ hỗ trợ quy trình thiết kế mạch, mà còn tích hợp các tính năng quản lý thư viện linh kiện, quản lý dự án, và tạo bản vẽ mạch in chất lượng cao

Nó cũng cho phép tạo và mô phỏng mạch bằng cách sử dụng các công cụ mô phỏng tích hợp

3.5) Results of circuit manufacturing and quality evaluation

Sau khi hoàn thiện các bước thiết kế và mô phỏng mạch điện, phần tiếp theo sẽ trình bày về quy trình gia công mạch điện thực tế

The first step is to prepare the surface sanded copper panel, then use temperature and ink to draw a circuit diagram on it

The second step is the process of corroding the electrical circuit with chemical salts until the outer coating is corroded to the rest of the complete circuit layer The third step is to remove the ink layer on the surface of the wire, then drill the pod holes at the base of the component, after completing that stage, pour turpentine solution on the surface of the circuit to preserve, and avoid chemical corrosion that will lead to damage to the circuit

Figure 1 LED circuit generates a pursuit flash

The final step is to mount the components on the circuit and use a tin welding machine

to fix the components to the circuit Power supply and check the stable operation of the electrical circuit

Reference