Bình thường chân này ở trạng thái cao và khi việc chuyển đổi hoàn tất thì nó xuống thấp để báo cho biết là dữ liệu được chuyển đổi đã sẵn sàng để lấy đi.. Chân này còn được dùng làm điện
Trang 1
• CLKIN và CLKR
CLKIN là chân vào, nối tới đồng hồ ngoài thì đồng hồ ngoài được sử dụng để tạo thời gian Tuy nhiên, ADC804 cũng có một bộ xung đồng hồ trên chip Để dùng đồng hồ trong (cũng được gọi là đồng hồ riêng ) của ADC804 thì các chân CLKIN và CLKR được nối tới một tụ điện và một điện trở như hình 3.3
10K
150pF
Thuong mo
+5V
10K
START
U1
ADC0804
6 7 8 9
10
11 12 13 14 15 16 17 18
19
4
5 1
2
3
+IN -IN AGND VREF/2
GND
DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0
CLKR
CLKIN
INTR CS
RD
WR
Hình 3.3 - Sơ đồ mạch ngoài của ADC804
Trong trường hợp này tần số đồng hồ được xác định bằng biểu thức:
f=1/1.1RC Giá trị thông thường của các đại lượng trên là R=10 kΩ
C=150pF và tần số nhận được là f=606 KHz có thời gian chuyển đổi là 110μs
• Ngắt INTR(Interrupt)
Ngắt hay còn gọi là “ kết thúc việc chuyển đổi” Đây là chân tích cực mức thấp Bình thường chân này ở trạng thái cao và khi việc chuyển đổi hoàn tất thì nó xuống thấp để báo cho biết là dữ liệu được chuyển đổi đã sẵn sàng để lấy đi Sau khi INTR xuống thấp, cần đặt CS= 0 và gửi đi một xung cao xuống thấp tới chân RD để đưa dữ liệu ra
Trang 2
• +in và -in Đây là 2 đầu vào tương tự vi sai
Và ta có Vin =+in - (-)in Thông thường - in được nối xuống đất và +in
được dùng làm đầu vào tương tự
• VCC là chân nguồn +5V Chân này còn được dùng làm điện áp tham
chiếu khi đầu vào VREF/2 (chân 9 ) để hở
• VREF/2: Chân 9 là điện áp đầu vào tương tự được dùng làm điện áp
tham chiếu
Nếu chân này hở (không được nối) thì điện áp đầu vào tương tự cho ADC 804 nằm trong dải 0 đến 5V (giống như chân Vcc) Tuy nhiên có nhiều ứng dụng mà đầu vào tương tự áp đến Vin khác với dải 0 đến 5V Chân VREF/2 được dùng để thực hiện các điện áp đầu vào có dải khác với 0 - 5V
Ví dụ nếu dải đầu vào tương tự cần biến đổi từ 0 đến 4V thì VREF/2 được nối với +2V
Hình 3.4 là biểu diễn dải điện áp Vin đối với các đầu vào VREF/2 khác nhau
bước(mV)
Hình 3.4 - Bảng quan hệ điện áp VREF/2 với Vin
• DB0 – DB7 là các chân ra dữ liệu số (DB7 là bit cao nhất và DB0 là bit
thấp nhất
LSB) Các chân này được đệm ba trạng thái và dữ liệu đã được chuyển đổi chỉ
được truy cập khi chân CS = 0 và chân RD đưa xuống thấp
Trang 3
Từ những trình bày trên, ta có thể tóm tắt các bước khi ADC804 thực hiện chuyển đổi dữ liệu là:
1 Bật CS= 0 và gửi một xung thấp lên cao tới chân WR để bắt đầu chuyển đổi
2 Duy trì kiểm tra chân INTR Nếu chân INTR xuống thấp thì việc chuyển đổi được hoàn tất và có thể chuyển sang bước tiếp theo Nếu INTR
còn có mức cao thì tiếp tục thăm dò cho đến khi nó xuống thấp
3 Sau khi chân INTR xuống thấp, bật CS = 0 và gửi một xung cao xuống thấp đến chân RD để nhận dữ liệu từ chip ADC804
Phân chia thời gian cho quá trình này được trình bày trên hình 3.5
CS
WR Bắt đầu chuyển đổi
INTR
Kết thúc chuyển đổi
RD Bắt đầu đọc dữ liệu
D0-D7
Ra dữ liệu
Hình 3.5 - Phân chia thời gian đọc và ghi của ADC804
3.1.3 Khối đo nhiệt độ
Đo nhiệt độ là một phương thức đo lường không điện, đo nhiệt độ được
chia thành nhiều dải:
* Đo nhiệt độ thấp
* Đo nhiệt độ trung bình
* Đo nhiệt độ cao
Trang 4
Việc đo nhiệt độ được tiến hành nhờ các dụng cụ hỗ trợ chuyên biệt như:
• Cặp nhiệt điện
• Nhiệt điện kế kim loại
• Nhiệt điện trở kim loại
• Các IC cảm biến như LM35, LM135, LM335
• …
Việc sử dụng các IC cảm biến nhiệt để đo nhiệt độ là một phương pháp thông dụng hiện nay Và trong đề tài này chúng tôi cũng dùng một loại IC cảm biến nên trong đồ án này chỉ giới thiệu về IC cảm biến
* Nguyên lý hoạt động chung của IC đo nhiệt độ
IC đo nhiệt độ là một mạch tích hợp nhận tín hiệu nhiệt độ chuyển thành tín hiệu
điện dưới dạng dòng điện hay điện áp Dựa vào đặc tính rất nhạy của các bán dẫn với nhiệt độ, tạo ra điện áp hoặc dòng điện, tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt
đối Đo tín hiệu điện ta biết được giá trị của nhiệt độ cần đo Sự tác động của nhiệt độ tạo ra điện tích tự do và các lỗ trống trong chất bán dẫn Bằng sự phá
vỡ các phân tử, bức xạ các electron thành dạng tự do di chuyển qua vùng cấu trúc mạng tinh thể tạo sự xuất hiện các lỗ trống Làm cho tỉ lệ điện tử tự do và
lỗ trống tăng lên theo qui luật hàm mũ với nhiệt độ ở đây để đo nhiệt độ khí sấy chúng tôi chọn đầu đo LM35
LM35 là họ cảm biến nhiệt, mạch tích hợp, chính xác cao có điện áp
đầu ra tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius Họ cảm biến này không yêu cấu căn chỉnh ngoài vì vốn nó đã được căn chỉnh rồi Họ này cho
điện áp ra thay đổi 10mV ứng với thay đổi nhiệt độ là 10C Hình 3.6 là bảng giới thiệu một số thông số kỹ thuật chính của họ LM35
Trang 5
Mã sản phẩm Dải nhiệt độ Độ chính xác Đầu ra
LM35A -550C to +1500C +1.00C 10mV/0C
LM35 -550C to +1500C +1.50C 10mV/0C
LM35CA -440C to +1100C +1.00C 10mV/0C
LM35C -440C to +1100C +1.50C 10mV/0C
LM35D 00C to +1000C +2.00C 10mV/0C
Hình 3.6 - Bảng giới thiệu một số thông số kỹ thuật chính của họ LM35
Và sau đây là một số tính chất riêng của LM35:
• LM35 có độ biến thiên theo nhiệt độ: 10mV / 1o
C
• Độ chính xác cao, tính năng cảm biến nhiệt độ rất nhạy, ở nhiệt độ
250C nó
có sai số không quá 1% Với tầm đo 00C-1280C, tín hiệu ngõ ra tuyến tính liên tục với những thay đổi của tín hiệu ngõ vào
• Thông số kỹ thuật:
+ Tiêu tán công suất thấp
+ Dòng làm việc từ 400μA đến 5mA
+ Dòng ng−ợc 15mA
+ Dòng thuận 10mA
• Độ chính xác: Khi làm việc ở nhiệt độ 250
C với dòng làm việc 1mA thì điện áp ngõ ra từ 2,94V - 3,04V
• Đặc tính điện:
Theo thông số của nhà sản xuất LM35, quan hệ giữa nhiệt độ và điện áp ngõ ra là nh− sau:
Vout = 0,01ìToK = 2,73 + 0,01ToC
Vậy ứng với tầm hoạt động từ 0oC - 100oC ta có sự biến thiên điện áp ngõ
ra là:
ở 00C thì điện áp ngõ ra Vout = 2,73 (V)
Trang 6
ở 50C thì điện áp ngõ ra Vout = 2,78 (V)
ở 1000C thì điện áp ngõ ra Vout = 3,73 (V)
Tầm biến thiên điện áp tương ứng với nhiệt độ từ 0oC - 100oC là 1V (nghĩa là khi nhiệt độ thay đổi 10C thì điện áp thay đổi 10 mV)
Hình 3.7 là sơ đồ thiết kế với LM35 Trong đó Vin là chân nối với đầu vào của ADC, điện trở 75Ω và tụ 1μF được tra trong datasheet của nó
Vin
1uf
GND
LM35
+5V
75
Hình 3.7 - Sơ đồ mạch ngoài của LM35
3.1.4 Khối hiển thị
Trong những năm gần đây, màn hình tinh thể lỏng LCD (Liqqid Crystal Display) ngày càng được sử dụng rộng rãi và đang dần thay thế các đèn LED (7 đoạn và nhiều vạch ) Đó là vì:
* Màn hình tinh thể có giá thành ngày càng hạ
* Khả năng hiển thị số, ký tự và đồ hoạ tốt hơn nhiều so với đèn LED (đèn LED chỉ hiển thị được số và một số ký tự )
* Sử dụng thêm một bộ điều khiển làm tươi LCD và như vậy giải phóng CPU khỏi công việc này Còn đối với các đèn LED luôn cần CPU hoặc bằng cách nào đó để duy trì việc hiển thị dữ liệu
* Dễ dàng lập trình các ký tự và đồ hoạ
ở đây để đáp ứng được mục đích hiển thị ta chọn LCD loại 16x2 (2 dòng, mỗi dòng 16 ký tự)
Trang 7
LCD
Hình 3.8 - Mô tả chân của LCD 16x2
LCD có 14 chân, chức năng các chân được trình bày sau đây:
• VSS,VDD là chân nguồn +5V và chân đất
• VEE được dùng để điều khiển độ tương phản của màn hình
• RS (Register Select) - chọn thanh ghi
Có 2 thanh ghi rất quan trọng bên trong LCD Chân RS được dùng để chọn các thanh ghi này Nếu RS = 0 thì thanh ghi mã lệnh được chọn, cho phép người dùng gửi mã lệnh chẳng hạn như xoá màn hình, đưa con trỏ về đầu dòng Nếu RS =1 thì thanh ghi dữ liệu được chọn và cho phép người dùng gửi dữ liệu cần hiển thị lên LCD
• R/W (Read/Write) - Chân đọc ghi
Chân vào đọc/ ghi cho phép người dùng đọc/ ghi thông tin từ/ lên LCD R/W=0 thì đọc, còn R/W=1 thì ghi
• E (Enable) - Chân cho phép
Chân cho phép E được LCD sử dụng để chốt thông tin hiện có trên chân dữ liệu Khi dữ liệu được cấp đến chân dữ liệu thì một xung mức cao xuống thấp được áp đến chân E để LCD chốt dữ liệu trên chân dữ liệu Xung này phải rộng tối thiểu 450ns
• D0 - D7 Đây là 8 chân dữ liệu 8 bít, được dùng để gửi thông tin lên
LCD hoặc
Trang 8
đọc nội dung của các thanh ghi trong LCD Để hiển thị chữ cái và con số, mã ASCII của các chữ cái từ A đến Z, a đến z và các con số từ 0 đến 9 đ−ợc gửi
đến các chân này khi RS = 1 Cũng có các mã lệnh đ−ợc gửi đến LCD để xoá màn hình hoặc đ−a con trỏ về đầu dòng hoặc nhấp nháy con trỏ
Hình 3.9 - Bảng các mã lệnh của LCD
3.1.5 Khối phím và mã hoá
Với hệ thống điều khiển nhiệt độ này, ta cần đặt nhiệt độ cần thiết của buồng sấy để so sánh với nhiệt độ thực tế của phòng để từ đó đ−a ra quyết
định điều khiển Vì vậy cần phải có các phím để tăng giảm thông số đặt vào
để đặt đ−ợc nhiệt độ cần ở đây tôi sử dụng 4 phím: một phím để tăng nhiệt độ
đặt, một phím để giảm nhiệt độ đặt, một phím xác nhận lựa chọn và một phím
dự trữ Để vi xử lý nhận tín hiệu từ các phím này cần có bộ mã hoá để chuyển tín hiệu của phím thành tín hiệu số đ−a vào bộ vi xử lý Bộ mã hoá ở đây tôi sử dụng IC74148
Mã
(Hexa )
Lệnh đến thanh ghi của
LCD
Mã
(Hexa )
Lệnh đến thanh ghi của LCD
1 Xoá màn hình hiển thị E Bật hiển thị, nhấp nháy con trỏ
2 Trở về đầu dòng F Tắt con trỏ, nhấp nháy con trỏ
4 Dịch con trỏ sang trái 10 Dịch vị trí con trỏ sang trái
6 Dịch con trỏ sang phải 14 Dịch vị trí con trỏ sang phải
5 Dịch hiển thị sang phải 18 Dịch toàn bộ hiển thị sang trái
7 Dịch hiển thị sang trái 38 Hai dòng và ma trận 5x7
8 Tắt con trỏ, tắt hiển thị 1C Dịch toàn bộ hiển thị sang phải
A Tắt hiển thị, bật con trỏ 80 Đ−a con trỏ về đầu dòng thứ nhất
C Bật hiển thị, tắt con trỏ C0 Đ−a con trỏ về đầu dòng thứ hai
Trang 9
U3 74148 Dip 16
10 11 12 13 1 2 3 4 5
9 7 6
14 15
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 EI
Q0 Q1 Q2
GS EO
H×nh 3.10 - M« t¶ ch©n cña IC74148
* D0 –D7: lµ c¸c tÝn hiÖu vµo
* Q0, Q1, Q2: lµ c¸c ch©n ra sè
* EI: Enable Input: Cho phÐp vµo
* GS, EO: Enable Output: Cho phÐp ra
H×nh 3.11 lµ b¶ng ch©n lý cña 74148
INPUTS OUTPUTS
EI D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Q2 Q1 Q0 GS EO
H
L
L
L
L
L
L
L
L
L
X X X X X X X X
H H H H H H H H
X X X X X X X L
X X X X X X L H
X X X X X L H H
X X X X L H H H
X X X L H H H H
X X L H H H H H
X L H H H H H H
L H H H H H H H
H H H
H H H
L L L
L L H
L H L
L H H
H L L
H L H
H H L
H H H
H H
H L
L H
L H
L H
L H
L H
L H
L H
L H
H×nh 3.11 - B¶ng ch©n lý cña 74148
Trang 10
Dựa vào bảng chân lý trên ta thấy khi chân EI ở mức thấp (mức tích
cực) thì khi có một tín hiệu vào ở mức thấp thì các bít đầu ra sẽ thay đổi, chân
GS sẽ chuyển từ mức cao xuống thấp và EOsẽ chuyển từ thấp lên cao Mặt khác ta đã thấy chân INT1 của AT89C52 cũng tích cực mức thấp nên khi nối chân GS của IC74148 vào chân INT1 thì khi có một phím được nhấn thì sẽ có
một ngắt được tác động
Trong đề tài này chúng tôi sử dụng 4 phím nhấn nên đầu ra sẽ có 2 tín hiệu ra (2 chân ra được sử dụng) Và chân EI là chân cho phép vào tích cực
mức thấp nên sẽ được nối đất thông qua một điện trở 1KΩ Các đầu vào bình thường ở mức cao nên sẽ được nối với nguồn nuôi Các phím nhấn sẽ được nối với các đầu vào được sử dụng của vi điều khiển
Hình 3.12 là sơ đồ thiết kế các phím nhấn
C11 104
R8 1K
Q0
SW2
SW5
+5V
R7 10K
+5V
Q1
C13 104 C14 104
INT1
SW4 SW3
10 11 12 13 1 2 3 4 5
9 7 6
14 15
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 EI
Q0 Q1 Q2
GS EO
C12 104
Hình 3.12 - Sơ đồ nguyên lý của phím nhấn
