đồ án môn vi điều khiển THIẾT kế bộ đo và KHỐNG CHẾ NHIỆT độ, HIỂN THỊ LCD

Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA : ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BỘ ĐO VÀ KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ, HIỂN THỊ LCD “Nhiệt độ khống chế đặt phím nhấn, thao tác khống chế mô 3led với màu khác nhau, sai số cho phép ± 10C” Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Anh Dũng Sinh viên thực hiện: 1.Nguyễn Văn Trường 2.Lê Thanh Tuấn Lớp CĐ_ĐT2_K9 Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK LỜI NÓI ĐẦU Kỹ thuật vi điều khiển phát triển, ứng dụng vào nhiều lĩnh vực sản xuất cơng nghiệp, tự động hóa, đời sống nhiều lĩnh vực khác So với kỹ thuật số kỹ thuật vi điểu khiển nhỏ gọn nhiều tích hợp lại có khả lập trình để điều khiển Nên tiện dụng động Với tính ưu việt vi điều khiển phạm vi đồ án nhỏ này, em dùng vdk để đo khống chế nhiệt độ, đồng thời cho hiển thị lên LCD Mục đích đề tài hướng đến: tạo bước đầu cho sinh viên thử nghiệm ứng dụng vdk thực tiễn để từ tìm tịi, phát triển nhiều ứng dụng khác đời sống ngày cần đến Việc thực xong đồ án môn học kiến thức học, số sách tham khảo số nguồn tài liệu khác nên không tránh khỏi thiếu sót Vì nhóm mong góp ý thầy bạn Nhóm sinh viên: Nguyễn Văn Trường Lê Thanh Tuấn Lớp CĐ_ĐT2_K9 Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK Mục lục trang Lời nói đầu Mục lục Chương I>Tổng quan thiết kế phần cứng cho đồ án I sơ đồ khối tổng quát II Các vi mạch sử dụng khối nguyên lý hoạt động khối nguyên lý hoạt động khối Chương II >Lập trình cho vi điều khiển 13 sơ đồ giải thuật 14 code lập trình Lớp CĐ_ĐT2_K9 Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN THIẾT KẾ PHẦN CỨNG CHO ĐỒ ÁN I SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT 1.sơ đồ KHỐI HIỂN THỊ: LCD KHỐI CHUYỂN ĐỒI TƯƠNG TỰ => SỐ KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM: 8051 KHỐI CẢM BIẾN ADC 0804 Lớp CĐ_ĐT2_K9 KHỐI ĐIỀU KHIỂN (khống chế) ĐẦU RA ỨNG DỤNG (điều khiển lò nhiệt, cảnh báo, …) Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK NGUỒN 2> sơ đồ nguyên lý Lớp CĐ_ĐT2_K9 Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK >Sơ đồ mạch in : Lớp CĐ_ĐT2_K9 Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK II CÁC VI MẠCH CHÍNH SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN 1.trong khối cảm biến: có LM35; 2.Trong khối chuyển đổi: ADC 0804; 3.Trong khối xử lý trung tâm: AT89C52; 4.khối hiển thị: LCD ; 5.Khối điều khiển (khống chế): hệ thống phím nhấn 6.đầu ứng dụng: (đơn giản) led hiển thị III CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA TỪNG VI MẠCH 1> Cảm biến nhiệt LM35 1.1 Nguyên lý hoạt động chung IC đo nhiệt độ IC đo nhiệt độ mạch tích hợp nhận tín hiệu nhiệt độ chuyển thành tín hiệu điện dạng dịng điện hay điện áp Dựa vào đặc tính nhạy bán dẫn với nhiệt độ, tạo điện áp dòng điện tỷ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối Đo tín hiệu điện ta biết giá trị nhiệt độ cần đo Sự tác động nhiệt độ tạo điện tích tự lỗ trống chất bán dẫn Bằng phá vỡ phân tử, bứt electron thành dạng tự di chuyển qua vùng cấu trúc mạng tinh thể Lớp CĐ_ĐT2_K9 Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK tạo xuất lỗ trống Làm cho tỷ lệ điện tử tự lỗ trống tăng lên theo quy luật hàm mũ với nhiệt độ +LM135, LM35 Ngõ điện áp Độ nhạy 10mv/10C Sai số cực đại 1,50C nhiệt độ lớn 1000C Phạm vi sử dụng :00 C=>1000 C 2> chuyển đổi tương tự-số: ADC 0804; a, cấu tạo ADC 0804 chuyển đổi tương tự số Gồm có 20 chân DB0-DB7: chân liệu RD: lối vào đọc WR :lối vào ghi INTR: lối ngắt CLKR/CLKIN: lối vào điều khiển xung nhịp VIN: lối vào analog dương b, sơ đồ c, tính tốn cân chỉnh Chọn điện trở R11 tụ C4 cho dao động ADC0804 R11=10k Ω C=15pf 255 Có đầu số: N= xVin.; d, nguyên lý hoạt động  DB0- DB7: lối số, liệu chuyển đổi xuất 8bit Bộ biến đổi có độ phân giải 5/256=19,53 mV  RD :là chân điều khiển đọc liệu RD=0: có liệu lối RD=1: khơng có liệu lối Lớp CĐ_ĐT2_K9 Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK  WR: bình thường mức logic cao, lối vào kéo xuống mức thấp, sau lại trở mức cao để bắt đầu trình chuyển đổi  INTR: lối ngắt biến đổi A/D sườn xung âm tạo lên chân trình chuyển đổi kết thúc Lối thường sử dụng để tạo ngắt vi điều khiển cho liệu chuyển đổi đọc  ADC 0804 chứa dao động bên cần có tụ điện 1điện trở bên nối chân CLKR CLKIN để khởi động dao động  VIN chân lối vào điện áp tương tự  Bít ADC phải có điện trở kéo lên, lối điều khiển chân khơng có sẵn điện trở kéo lên CÁC BƯỚC CỦA QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỔI Đặt WR =RD=1; Bắt đầu biến đổi Đặt WR=0, trễ( )ms Đặt lại WR=1; Phát điểm kết thúc trình biến đổi INTR xuống mức thấp (được sử dụng ngắt) Đặt RD=0 đọc liệu từ DB0=>DB7 Đặt RD=1 => kết thúc chu trình 3> vi điều khiển AT89C52; a, cấu tạo chức khối AT89S52 • CPU( CPU centralprocessing unit) bao gồm:  Thanh ghi tích lũy A;  Thanh ghi tích lũy phụ B;  Đơn vị logic học (ALU);  Thanh ghi từ trạng thái chương trình;  Bốn băng ghi;  Con trỏ ngăn xếp • Bộ nhớ chương trình( ROM) gồm 8Kbyte Flash • Bộ nhớ liệu( RAM) gồm 256 byte • Bộ UART, có chức truyền nhận nối tiếp • Timer/Counter 16 bit thực chức định thời đếm kiện • Khối điều khiển ngắt với nguồn ngắt nguồn ngắt • Bộ lập trình( ghi chương trình lên Flash ROM) cho phép người sử dụng nạp chương trình cho chíp mà khơng cần nạp chuyên dụng • Bộ chia tần số với hệ số chia 12 • cổng xuất nhập với 32 chân b, chức chân AT89C52  Port 0( P0.0=>P0.7) Port gồm chân, chức xuất nhập, port bus đa hợp liệu địa chỉ( AD0-AD7), chức sử dụng 89c52 giao tiếp với thiết bị ngồi có kiến trúc Bus vi mạch nhớ, mạch PIO…  Port 1( P1.0=>P1.7) Chức Port chức xuất nhập Port khác Port1 xuất nhập theo bit theo byte  Port 2( P2.0=>P2.7) Lớp CĐ_ĐT2_K9 Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK Port chức cổng vào/ra Port byte cao bus địa sử dụng nhớ  Port Mỗi chân Port ngồi chức xuất nhập cịn có chức riêng, cụ thể sau: Bit Tên Chức P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho Port nối tiếp P3.1 TXD Dữ liệu truyền cho Port nối tiếp P3.2 INT0 Ngắt bên P3.3 INT1 Ngắt P3.4 TO Ngõ vào Timer/counter0 P3.5 T1 Ngõ vào Timer/counter1 P3.6 /WR Xung ghi nhớ liệu P3.7 /RD Xung đọc nhớ liệu  Chân /PSEN : chân điều khiển đọc chương trình nhớ ngồi  Chân ALE ALE tín hiệu điều khiển chốt địa có tần số 1/6 tần số dao động vi điều khiển Tín hiệu ALE dùng phép vi mạch chốt bên ngồi 7473  Chân /EA Tín hiệu /EA cho phép chọn nhớ chương trình nhớ hay ngồi EA=1 thực chương trình RAM nội EA=0 thực RAM ngồi  RST( reset) Ngõ vào reset chân số RST=1 vi điều khiển khởi động lại thiết lập ban đầu  XTAL1, XTAL2 chân nối song song với thạch anh tần số max=33 Mhz Để tạo dao động cho vi điều khiển  Vcc, GND : cung cấp nguồn nuôi cho vi điều khiển cấp qua chân 20 40 c, sơ đồ AT89C52 mạch Lớp CĐ_ĐT2_K9 10 Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK d, nguyên lý hoạt động +Chân nối với mạch reset Khi nhấn SW4 vi điều khiển khởi động lại từ đầu +điện trở băng treo U4: có tác dụng làm điện trở kéo lên nguồn + chân 18-19 nối // với thạch anh 12Mhz mạch có nhiệm vụ tạo dao động cho vi điều khiển +từ chân P0.0=>P0.2 nối với Vee, RS, RW LCD Có nhiệm vụ điều khiển hoạt động LCD +chân P0.3=>P0.5 điều khiển led Khi nhiệt độ đo vượt qua khoảng nhiệt độ khống chế đèn led sáng + chân P1.0=>P1.7 giao tiếp với ADC0804 Cổng P1 có nhiệm vụ đọc nhiệt độ thu từ chuyển đổi +P2.0=>P2.7 Lần lượt nối với đầu vào liệu từ DB0=> DB7 LCD Có chức điều khiển hiển thị LCD theo thao tác khống chế nhiệt độ đo +P3.0, P3.1 nối với /RD /WR ADC0804 Nhiệm vụ điều khiển hoạt động chuyển đổi số - tương tự +P3.2=> P3.4 dùng để nối với phím nhấn Có tác dụng để thực thao tác khống chế nhiệt độ cần đo Lớp CĐ_ĐT2_K9 11 Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK 4> hiển thị( LCD 16x2) a, cấu tạo Chức chân Module LCD 16x2; Chân số Ký hiệu Mức logic I/O Vss Vdd Vee I RS 0/1 I R/W 0/1 I 10 11 12 13 14 15 16 E DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 DB8 Vcc GND 1,1=>0 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 - I I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O - Chức Nguồn cung cấp(GND) Nguồn cung cấp(+5V) Điện áp để điều chỉnh độ tương phản Lựa chọn ghi 0= ghi lệnh 1=thanh ghi liệu 0=ghi vào LCD module 1=đọc từ LCD module Tín hiệu cho phép Data bus line 0(LSB) Data bus line1 Data bus line2 Data bus line3 Data bus line4 Data bus line5 Data bus line6 Data bus line7(MSB) Nguồn cung cấp mass b, mạch đồ án c, nguyên tắc hiển thị ký tự LCD chương trình hiển thị ký tự LCD theo bốn bước sau: 1) Xóa tồn hình 2) Đặt chế độ hiển thị Lớp CĐ_ĐT2_K9 12 Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK 3) Đặt vị trí trỏ (nơi bắt đầu ký tự hiển thị) 4) Hiển thị ký tự Chú ý: +Các bước 3, lặp lại nhiều lần cần hiển thị nhiều ký tự + Mỗi thực ghi lệnh ghi liệu hiển thị lên LCD cần phải kiểm tra cờ bận trước Vì vậy, cần phải chủ động phân phối thời gian lệnh cho LCD( ví dụ sau xóa hình sau khoảng 2ms lệnh khác thời gian để LCD xóa hình 1,64ms).+chế độ hiển thị mặc định hiển thị dịch, vị trí trỏ mặc định đầu dịng thứ 5> phím nhấn điều khiển (khống chế) a, sơ đồ mạch b, chức năng: dùng để thiết lập nhiệt độ khống chế SW1 (được nối với INT0 ) phím dùng để tăng nhiệt độ khống chế SW2 (được nối với INT1) phím dùng để giảm nhiệt độ khống chế SW3(được nối với T0) phím dùng để làm phím mode( chế độ) SW4(được nối với RESET) phím dùng để reset mạch 6> ứng dụng điều khiển a, sơ đồ mạch b, chức năng: hiển thị nhiệt độ đo so sánh với nhiệt độ khống chế Nếu t0 đo > t0khống chế max led sáng Nếu t0 đoLẬP TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN I>sơ đồ giải thuật Chương trình START NẠP GIÁ TRỊ ĐẦU MODE Tăng t0 đặt T0 đo > t0 max Hiển thị cảnh báo Đọc ADC Giảm t0 đặt T0 đo code chương trình #include #include #include sbit RS = P0^0; sbit RW= P0^1; sbit EN= P0^2; sbit tang=P3^4; sbit giam=P3^5; sbit ADC_RD=P3^0; sbit ADC_RW=P3^1; sbit led1= P0^3; sbit led2= P0^4; sbit led3= P0^5; char x; void khongche(); void dieukhien(); int dem=0,min=20,max=40; unsigned char message[32]; static float nhietdo; void delay(unsigned long int t) { unsigned long int i; for(i=0;iP0.2 nối với Vee, RS, RW LCD Có nhiệm vụ điều khiển hoạt động LCD +chân P0.3=>P0.5 điều khiển led Khi nhiệt độ đo vượt qua khoảng nhiệt độ khống chế đèn led sáng... mode( chế độ) SW4(được nối với RESET) phím dùng để reset mạch 6> ứng dụng điều khiển a, sơ đồ mạch b, chức năng: hiển thị nhiệt độ đo so sánh với nhiệt độ khống chế Nếu t0 đo > t 0khống chế max