Final project report topic mạch cảm biến nhiệt Độ

Vi điều khiên AT89S52 là một linh kiện dién tr 8-bit phd biến được sử dụng trong các ứng dụng nhúng và hệ thống điều khiến.. IC ADC0808 là một linh kiện điện tử phố biến được sử dụng tro

VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY, HANOI INTERNATIONAL SCHOOL

FINAL PROJECT REPORT

Topic: Mach cam biến nhiệt độ

Supervisors: Le Xuan Hai

Bui Tuan Anh

22070096

Ta Ngoc Hieu Anh Strudents:

Nguyen Minh Hieu

Ha Noi, Decentber 4, 2023

Achknowledgment

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 Hat

Student Bui Tuan Anh

Table of Contents

1.1) _ Electrieal Componen[ 2c 2c 21121211 11911 11011111 1101111101115 01111 H1 H1 xet 3 LLL) ReSistOm ccc “1A 3 1.1.2 ) LED (Light-emitting diodđe) 2c 11211 1121011211111 1111111111111 01211181 x te, 4

2 The principle of operation of the electronic cireuit flashes pusuii 6

3 Design, simulation and machining of flash-generating CÍFCUIÏfS s55 s55» 8 3.1) Simulation of electrical circuits on Proteous qDDÏCAfiOH cece<e<< 8 3.2 Schematic diqgranm<ming qnd 3D primfted cữCHII lesigH 011 ÁÍHHHH «-« «<< 10 3.3 Results of circuit manufacturing and quality evaluati 12

LIST OF FIGURES Figure 1 Resistor Component 0.0.00ccccccccccccccescessecssecnscesseeseeeseeseceseeeessseesseeesteeeeesees 3 Fieure 2 LED Diode c1 2121112211211 1211551 111111111111 11111 0111111111111 ky 4

Flieure 4 Electrical Circuit Scheme :- 2: 22 112112211221 112111511111 111 1132111181111 2kk rry 6 Figure 5 Diagram The principle of operation of the transistor 0c eee eee rere 7

Figure 6 Simulated circuits on Proteous

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

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

Figure 9 LED circuit generates a pursuit flash

1 Introduction

Ld) Electrical Component

“* Necessary Component

>

>

1 IC AT89852

1 Cam bién nhiét d6 LM35

1 Man Hinh LCD 1602

1 IC ADC0808

1 Thạch anh 12MHz

2 Tụ gốm 33pF

2 Biến trở tam giác 10K

>» 1 Tụ hóa I0uF-25V

> 1 Nut Bam 2 chan

3 1 Điện Trở Thanh 10K-1/4W

Ề Dây cấp nguồn điện 5V-1A

3 Dây cáp + Đề nạp ISP cho VĐK AT89S32 1.1.1) Vi diéu Khién AT89S52

Vi điều khiên AT89S52 là một linh kiện dién tr 8-bit phd biến được sử dụng trong các

ứng dụng nhúng và hệ thống điều khiến Với kiến tric vi điều khiến hợp chất (CISC),

nó có bộ nhớ trong 8KB Flash va bộ nhớ ngoại vi 2KB EEPROM, cung cấp khả năng

lưu trữ chương trình và đữ liệu Vi điều khiến 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 bi ngoai vi AT89S52

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

nó cũng có khả năng kết nỗi USB đề thiết lập giao tiếp với máy tính hoặc các thiết bị khác Vi điều khiến AT89S52 duoc sử dung trong cac thiét bi dién tir gia dinh, dén LED, ứng dụng nhúng vả hệ thống điều khién, và nhiều ứng dụng khác

1.12)1C AIDC0808

IC ADC0808 là một linh kiện điện tử phố biến được sử dụng trong các ứng dụng liên quan đến việc chuyên đổi tín hiệu analog thành tín hiệu số ADC0808 là một Analog- to-Digital Converter (ADC) 8-bit, cé kha nang chuyén đối đồng thời 8 kênh đầu vào analog thành đữ liệu số tương ứng

Với tính năng linh hoạt và độ ôn 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 loai cam bién tong tu thường được ứng dụng trong các trường hợp do 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 trone 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:

LM35

GND - Ground

Vout - Output

Vs- Supply Voltage 10mv per degree C Anywhere between 4

to 30 Vdc

4 i sko “7 1000uFL6v cea RNI

104

4RI

lk

GND

OUTS

UI

OU ALE 2 ALE OE

et pets START

OUTS ADDC ree

ou ADDS 242] AT vRER

2 A0 VREFG!

BST UTS 17

0 re OR

ats] XIALL me Lĩy TH i426 INS

Zñ—————”| xrAr2 PSEN |2 ~ 23M

XTAL1

ADC0ISOCN

Ho XI

HH

œ XTAL2

100gF

2 Nguyên lí hoạt động của mạch điện

Trong sơ đồ mạch điện trên ta có thê phân tích nguyên lí hoạt động của mạch:

Màn hình LCD 1602 gồm 16 chân trong đó: chân VSS cấp nguồn đương 5V và chân VDD cấp nguồn âm nói 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

khiến AT89S52 là 8 chân truyền địa chỉ và đữ liệu dưới dạng tín hiệu digital, các chân

36 đến 39 chúng được nỗi với các chân RS, R/W, E đề 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 bít để giao tiếp và truyền đữ liệu từ vi điều

khiến đến LCD dé hién thị lên màn hình Cùng với đó chân EA/VPP được nỗi 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 đao 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 én định Chân

RESET của AT§9S52 được nốt với một nút bấm để có thể khởi động lại toàn bộ

chương trình đang chạy trong mạch

Vi điều khiên AT89S52 sử dụng các chân từ 10 đến 17 va các chân từ 21 đến 28 đề kết

nỗi với IC ADC0808 Như đã được kí hiệu trên hình các đây đẫn OUTI 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 bít 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 đữ liệu từ LM35 sau đó chuyền thành tín hiéu digital Cac chan VREF(~) và VREE(-) 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 đề vi điều khiến lấy đi Các chân ADD A, ADD B, ADD C là 3 bít địa chỉ chọn kênh tín hiệu đầu vảo 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

chuyên đơi tín hiệu kết thúc, START là chân đâu vào, nêu được câp mức lòIc cao sẽ bắt đầu quá trình chuyền đổi tín hiệu

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

Cách tính tốn nhiệt độ đầu ra của LM35:

Việc đo nhiệt độ sẽ được thực hiện bằng cách lấy dữ liệu từ cảm biến LM35 chuyền

sang bộ chuyên đổi tín hiệu ADC, quá trình tiếp theo là thực hiện chuyên đối tín hiệu tương tự thành tín hiệu số và xuất ra dữ liệu truyền vào vi điều khiên AT89S52

Như vậy ta cĩ cơng thức:

+ Trong đĩ:

- U: là điện áp đầu ra

-_†: là nhiệt độ mơi trường

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

Sai số của LM35:

+ Tai 0°C thi điện áp của LM35 là 10mV

+ Tại 150”C thi điện áp của LM35 là 1.5V

Suy ra giải điện áp ADC biến đối là 1.5 - 0.01 = 1.49(V)

Tom lai,

3 Thiết kế, mơ phỏng và chế tạo mạch điện

Trong phần này trình bảy về quy trình chính là bắt đầu từ việc lập trình cho vi điều khiên, sau đĩ đên các bước thiệt kề mạch điện từ sơ đỗ nguyên lí hoạt động của mạch,

thử nghiệm quá trình hoạt động thông qua phần mềm mô phỏng mạch điện Sau khi

các quy trinh trên được hoàn thiện sẽ đến với bước lựa chọn các linh kiện điện tử, vật liệu và cung cụ cân thiết đề hoàn thiện quá trình s1a công và thiết kê 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 đề lập trình

vi điều khiển Nó được phát triên 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 diéu khién, bao g6m ARM, 8051, va PIC

Development

_Environment

Copyright © 2010-2017 ARM Ltd All rights reserved ARM KEIL This product is protected by US and international laws

3.2) Lập trình nhúng chương trình cho vi điều khiển AT89S52 trên phan

mềm ProISP

Progisp là phần mềm lập trình vi điều khiển miễn phí và mã nguồn mở cho các vi điều khiến 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 khiến

+ togisp We 172) ee =—.=)

File Command Buffer About

PROGRAM BUFFER | CHECKIO | CONFIG | Reacme Select Chp Program State ‘Opuons Fie

+ -Í* — UsB „nh Image Dota ~ Load Flesh

ID: IE:52:08 {Ro} {sw PRG „ Load Eexrom

Programming Open Project

High Changed Down YZ) Data Reload =

Save Verify Signature | Verify FLASH

Save Eeprom

Save project

Pr TPRO

| eros rr |

Low Flash-0/8192

kind reminder

Please dick readme button and get yourself familiarized with the latest features of this software befeore you proceed to using it, Thank you'

Sate Reedy Use Times 00:00:00 Copyriaht(n Zhifena Software[nc 2009

Chức năng chính của ProISP bao gồm nạp chương trình vào bộ nhớ của vi điều khiến, xóa bộ nhớ, đọc và ghi đữ liệu vào vi điều khiến Với khả năng tương thích với nhiều loại vi điều khiến và đa dang 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 khiến

33) 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 phô biến được phát triển bởi Labcenter Electronics Phần mềm này cho phép người dùng thiết kế và mô phóng các mạch điện tử tương tự và sô, bao ôm cả các mạch vị điêu khiến

ELECTRONIC SIMULATOR

PROTEUS 8.8

GV

Proteus hỗ trợ một thư viện linh kiện không lỗ 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 trone thời ø1an thực

Kết quả mô phỏng:

Như có thé thấy trên màn hình LCD hiển thị kết quả nhiệt độ đo được bắt dầu từ việc

lay dữ liệu đo được của cảm biến nhiệt độ LM35, qua bộ chuyền đổi tín hiệu ADC và sau đó nạp chương trình và dữ liệu cho vi điều khiến sử lí, quá trình này diễn ra va 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 Altum Limited Với giao điện người dùng thân thiện và linh hoat, Alttum Designer giúp các kỹ sư và nhà thiết kế đễ 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 ín 3D và mô phỏng mạch

ALTIUM

DESIGNER

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

60000000000008

(SRR aah ee ee ee

°

$09

°

9990000600090 09669696666

i Sess see ee ee

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 trinh bày về quy trình ø1a công mạch điện thực tế

® The first step 1s to prepare the surface sanded copper panel, then use temperature and ink to draw a circuit diagram on 1t

Figure 1 LED circuit generates a pursuit flash

® 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

e 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

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