CLKIN và CLKR CLKIN là chân vào, nối tới đồng hồ ngoài thì đồng hồ ngoài đợc sử dụng để tạo thời gian. Tuy nhiên, ADC804 cũng có một bộ xung đồng hồ trên chip. Để dùng đồng hồ trong (cũng đợc gọi là đồng hồ riêng ) của ADC804 thì các chân CLKIN và CLKR đợc nối tới một tụ điện và một điện trở nh 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 20 4 51 2 3 +IN -IN AGND VREF/2 GND DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 CLKR VCC CLKIN INTR CS RD WR Hình 3.3 - Sơ đồ mạch ngoài của ADC804. Trong trờng hợp này tần số đồng hồ đợc xác định bằng biểu thức: f=1/1.1RC Giá trị thông thờng của các đại lợng trên là R=10 k C=150pF và tần số nhận đợc là f=606 KHz có thời gian chuyển đổi là 110s Ngắt INTR (Interrupt). Ngắt hay còn gọi là kết thúc việc chuyển đổi. Đây là chân tích cực mức thấp. Bình thờng chân này ở trạng thái cao và khi việc chuyển đổi hoàn tất thì nó xuống thấp để báo cho biết là dữ liệu đợc 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 đa dữ liệu ra. +in và -in. Đây là 2 đầu vào tơng tự vi sai Và ta có Vin =+in - (-)in. Thông thờng - in đợc nối xuống đất và +in đợc dùng làm đầu vào tơng tự . VCC là chân nguồn +5V. Chân này còn đợc dùng làm điện áp tham chiếu khi đầu vào VREF/2 (chân 9 ) để hở. VREF/2: Chân 9 là điện áp đầu vào tơng tự đợc dùng làm điện áp tham chiếu. Nếu chân này hở (không đợc nối) thì điện áp đầu vào tơng tự cho ADC 804 nằm trong dải 0 đến 5V (giống nh chân Vcc). Tuy nhiên có nhiều ứng dụng mà đầu vào tơng tự áp đến Vin khác với dải 0 đến 5V. Chân VREF/2 đợc dùng để thực hiện các điện áp đầu vào có dải khác với 0 - 5V. Ví dụ nếu dải đầu vào tơng tự cần biến đổi từ 0 đến 4V thì VREF/2 đợc nối với +2V Hình 3.4 là biểu diễn dải điện áp Vin đối với các đầu vào VREF/2 khác nhau VREF/2(V) Vin(V) Kích thớc bớc(mV) Hở 0 đến 5 5/256=19.53 2.0 0 đến 4 4/256=15.62 1.5 0 đến 3 3/256=11.71 1.28 0 đến 2.56 2.56/256=10 1.0 0 đến 2 2/256=7.81 0.5 0 đến 1 1/256=3.90 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 đợc đệm ba trạng thái và dữ liệu đã đợc chuyển đổi chỉ đợc truy cập khi chân CS = 0 và chân RD đa xuống thấp. Từ những trình bày trên, ta có thể tóm tắt các bớc 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 đợc hoàn tất và có thể chuyển sang bớc 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 đợc 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 phơng thức đo lờng không điện, đo nhiệt độ đợc chia thành nhiều dải: * Đo nhiệt độ thấp. * Đo nhiệt độ trung bình. * Đo nhiệt độ cao. Việc đo nhiệt độ đợc tiến hành nhờ các dụng cụ hỗ trợ chuyên biệt nh: Cặp nhiệt điện. Nhiệt điện kế kim loại. Nhiệt điện trở kim loại. Các IC cảm biến nh LM35, LM135, LM335. . Việc sử dụng các IC cảm biến nhiệt để đo nhiệt độ là một phơng 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 dới 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 đợc 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 đợc căn chỉnh rồi. Họ này cho điện áp ra thay đổi 10mV ứng với thay đổi nhiệt độ là 1 0 C . Hình 3.6 là bảng giới thiệu một số thông số kỹ thuật chính của họ LM35. Mã sản phẩm Dải nhiệt độ Độ chính xác Đầu ra LM35A -55 0 C to +150 0 C+1.0 0 C 10mV/ 0 C LM35 -55 0 C to +150 0 C+1.5 0 C 10mV/ 0 C LM35CA -44 0 C to +110 0 C+1.0 0 C 10mV/ 0 C LM35C -44 0 C to +110 0 C+1.5 0 C 10mV/ 0 C LM35D 0 0 C to +100 0 C +2.0 0 C 10mV/ 0 C 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 / 1 o C. Độ chính xác cao, tính năng cảm biến nhiệt độ rất nhạy, ở nhiệt độ 25 0 C nó có sai số không quá 1%. Với tầm đo 0 0 C-128 0 C, 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 400A đến 5mA. + Dòng ngợc 15mA. + Dòng thuận 10mA. Độ chính xác: Khi làm việc ở nhiệt độ 25 0 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: V out = 0,01ìT o K = 2,73 + 0,01T o C. Vậy ứng với tầm hoạt động từ 0 o C - 100 o C ta có sự biến thiên điện áp ngõ ra là: ở 0 0 C thì điện áp ngõ ra V out = 2,73 (V). ở 5 0 C thì điện áp ngõ ra V out = 2,78 (V). ở 100 0 C thì điện áp ngõ ra V out = 3,73 (V). Tầm biến thiên điện áp tơng ứng với nhiệt độ từ 0 o C - 100 o C là 1V (nghĩa là khi nhiệt độ thay đổi 1 0 C 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 75 và tụ 1F đợc tra trong datasheet của nó. Vin 1uf GND LM35 1 2 3 Vcc VOUT GND +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 đợc 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 đợc số và một số ký tự ). * Sử dụng thêm một bộ điều khiển làm tơi LCD và nh 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 đợc mục đích hiển thị ta chọn LCD loại 16x2 (2 dòng, mỗi dòng 16 ký tự). D7 14 D6 13 D5 12 D4 11 D3 10 D2 9 D1 8 D0 7 E 6 RW 5 RS 4 VSS 1 VDD 2 VEE 3 LCD Hình 3.8 - Mô tả chân của LCD 16x2. LCD có 14 chân, chức năng các chân đợc trình bày sau đây: VSS,VDD là chân nguồn +5V và chân đất VEE đợc dùng để điều khiển độ tơng phản của màn hình. RS (Register Select) - chọn thanh ghi. Có 2 thanh ghi rất quan trọng bên trong LCD. Chân RS đợc dùng để chọn các thanh ghi này. Nếu RS = 0 thì thanh ghi mã lệnh đợc chọn, cho phép ngời dùng gửi mã lệnh chẳng hạn nh xoá màn hình, đa con trỏ về đầu dòng. Nếu RS =1 thì thanh ghi dữ liệu đợc chọn và cho phép ngời dùng gửi dữ liệu cần hiển thị lên LCD. R/W (Read/Write) - Chân đọc ghi. Chân vào đọc/ ghi cho phép ngời 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 đợc LCD sử dụng để chốt thông tin hiện có trên chân dữ liệu. Khi dữ liệu đợc cấp đến chân dữ liệu thì một xung mức cao xuống thấp đợc 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, đợc dùng để gửi thông tin lên LCD hoặc 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 đợc gửi đến các chân này khi RS = 1. Cũng có các mã lệnh đợc gửi đến LCD để xoá màn hình hoặc đa 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 đa ra quyết định điều khiển. Vì vậy cần phải có các phím để tăng giảm thông số đặt vào để đặt đợc 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 đa 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 Đa con trỏ về đầu dòng thứ nhất C Bật hiển thị, tắt con trỏ C0 Đa con trỏ về đầu dòng thứ hai U3 74148 Dip 16 10 11 12 13 1 2 3 4 5 9 7 6 14 15 16 8 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 EI Q0 Q1 Q2 GS EO VCC GN D H×nh 3.10 - M« t¶ ch©n cña IC74148. * 0D – 7D : lµ c¸c tÝn hiÖu vµo. * 0Q , 1Q , 2Q : 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 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7D 2Q 1Q 0Q 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. 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 EO sẽ 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 đợc nhấn thì sẽ có một ngắt đợc 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 đợc sử dụng). Và chân EI là chân cho phép vào tích cực mức thấp nên sẽ đợc nối đất thông qua một điện trở 1K. Các đầu vào bình thờng ở mức cao nên sẽ đợc nối với nguồn nuôi. Các phím nhấn sẽ đợc nối với các đầu vào đợc 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 12 3 4 5 6 7 8 9 +5V Q1 C13 104 C14 104 INT1 SW4 SW3 U3 74148 Dip 16 10 11 12 13 1 2 3 4 5 9 7 6 14 15 16 8 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 EI Q0 Q1 Q2 GS EO VCC GND C12 104 Hình 3.12 - Sơ đồ nguyên lý của phím nhấn. . nhiều ứng dụng mà đầu vào tơng tự áp đến Vin khác với dải 0 đến 5V. Chân VREF/2 đợc dùng để thực hiện các điện áp đầu vào có dải khác với 0 - 5V. Ví dụ nếu dải đầu vào tơng tự cần biến đổi từ. chân RD để đa dữ liệu ra. +in và -in. Đây là 2 đầu vào tơng tự vi sai Và ta có Vin =+in - (-)in. Thông thờng - in đợc nối xuống đất và +in đợc dùng làm đầu vào tơng tự . VCC là chân nguồn. phép vào tích cực mức thấp nên sẽ đợc nối đất thông qua một điện trở 1K. Các đầu vào bình thờng ở mức cao nên sẽ đợc nối với nguồn nuôi. Các phím nhấn sẽ đợc nối với các đầu vào đợc sử dụng