Bằng cách nào có thể đo, và hiển thị được nhiệt độ? Việc đo và hiển thị đó dùng để ứng dụng vào việc gì?...Thiết kế mạch đo nhiệt độ 4 kênh trong dải từ 0 đến 140oC. Đo và hiển thị đúng nhiệt độ hiện tại ở nơi đang khảo sát. Cảnh báo nếu nhiệt độ vượt mức ngưỡng nguy hiểm( ở đề tài này chọn ngưỡng nguy hiểm là 50 độ C).sử dụng vi điều khiển và hiển thị trên LCD vì kỹ thuật vi xử lý hiện nay rất phát triển, so với kỹ thuật sử dụng IC số thì vi điều khiển được tích hợp nhiều hơn, nhỏ gọn hơn và quan trọng nhất là được lập trình để điều khiển. Mạch sử dụng vi điều khiển khá đơn giản, không phức tạp, cồng kềnh như kỹ thuật dùng IC số và mang tính thực tế cao hơn..
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG Đề tài: THIẾT KẾ MẠCH ĐO NHIỆT ĐỘ 4 KÊNH DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN AT89S52 GVHD : TS. PHAN VĂN CA SVTH : NGUYỄN VINH – MSSV: 11141222 TP. HỒ CHÍ MINH – 06/2014 MỤC LỤC: - Phần 1: Giới thiệu đề tài…………………………………………….Trang 1 1. Đặt vấn đề………………………………………………… Trang 1 2. Mục tiêu…………………………………………………… Trang 1 3. Phương án thực hiện…………………………………… …Trang 1 - Phần 2: Nội dung……………………………………………………Trang 2 Chương 1: Giới thiệu linh kiện……………………………… Trang 2 1. Giới thiệu ADC0809…………………………………Trang 2 PHẦN 1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1. Đặt vấn đề: - Bằng cách nào có thể đo, và hiển thị được nhiệt độ? Việc đo và hiển thị đó dùng để ứng dụng vào việc gì? - Những vấn đề trên sẽ được giải đáp trong đồ án môn học 1 này. 2. Mục tiêu: - Thiết kế mạch đo nhiệt độ 4 kênh trong dải từ 0 đến 140 o C. - Đo và hiển thị đúng nhiệt độ hiện tại ở nơi đang khảo sát. - Cảnh báo nếu nhiệt độ vượt mức ngưỡng nguy hiểm( ở đề tài này chọn ngưỡng nguy hiểm là 50 độ C). 3. Phương án thực hiện: Có nhiều phương án khác nhau để thực hiện việc đo và hiển thị nhiệt độ: - Sử dụng IC các IC số hay vi điều khiển. - Hiển thị trên led 7 đoạn, LCD, led ma trận… Ở đây em sử dụng vi điều khiển và hiển thị trên LCD vì kỹ thuật vi xử lý hiện nay rất phát triển, so với kỹ thuật sử dụng IC số thì vi điều khiển được tích hợp nhiều hơn, nhỏ gọn hơn và quan trọng nhất là được lập trình để điều khiển. Mạch sử dụng vi điều khiển khá đơn giản, không phức tạp, cồng kềnh như kỹ thuật dùng IC số và mang tính thực tế cao hơn PHẦN 2. NỘI DUNG CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LINH KIỆN 1. Giới thiệu ADC0809: Bộ ADC 0809 là một thiết bị CMOS tích hợp với một bộ chuyển đổi từ tương tự sang số 8 bit, bộ chọn 8 kênh với một bộ logic điều khiển tương thích. Bộ chuyển đổi ADC 8 bit này dùng phương pháp chuyển đổi xấp xỉ tiếp. Bộ chọn kênh có thể truy xuất bất kỳ kênh nào trong các ngõ vào tương tự một cách độc lập. Thiết bị này loại trừ khả năng cần thiết điều chỉnh điểm 0 bên ngoài và khả năng điều chỉnh tỉ số làm tròn ADC 0809 dễ dàng giao tiếp với các bộ vi xử lý. Huỳnh Thanh Vững Page 4 ADC0809 28 15 1 14 IN2 IN1 IN0 A B C ALE 2-1 2-2 2-3 2-4 2-8 REF 2-6 START IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 EOC 2-5 OE CLK VCC REF GND 2-7 1.1. Sơ đồ chân ADC 0809: * Ý nghĩa các chân: . IN 0 đến IN 7 : 8 ngõ vào tương tự. . A, B, C : giải mã chọn một trong 8 ngõ vào. . Z -1 đến Z -8 : ngõ ra song song 8 bit. . ALE : cho phép chốt địa chỉ. . START : xung bắt đầu chuyển đổi. . CLK : xung đồng hồ. . REF (+): điện thế tham chiếu (Vref+). . REF (-) : điện thế tham chiếu (Vref-). . VCC : nguồn cung cấp. 1.1.2 Các đặc điểm của ADC 0809: . Độ phân giải 8 bit. Huỳnh Thanh Vững Page 5 . Tổng sai số chưa chỉnh định ± ½ LSB; ± 1 LSB. . Thời gian chuyển đổi: 100µs ở tần số 640 kHz. . Nguồn cung cấp + 5V. . Điện áp ngõ vào 0 – 5V. . Tần số xung clock 10kHz – 1280 kHz. . Nhiệt độ hoạt động - 40 o C đến 85 o C. . Dễ dàng giao tiếp với vi xử lý hoặc dùng riêng. . Không cần điều chỉnh zero hoặc đầy thang. 1.1.3. Nguyên lý hoạt động: ADC 0809 có 8 ngõ vào tương tự, 8 ngõ ra 8 bit có thể chọn 1 trong 8 ngõ vào tương tự để chuyển đổi sang số 8 bit. Các ngõ vào tương tự được chọn bằng cách giải mã. Chọn 1 trong 8 ngõ vào tương tự được thực hiện nhờ 3 chân ADD A , ADD B , ADD C như bảng trạng thái sau: A B C Ngõ vào được chọn 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 Huỳnh Thanh Vững Page 6 Sau khi kích xung start thì bộ chuyển đổi bắt đầu hoạt động ở cạnh xuống của xung start, ngõ ra EOC sẽ xuống mức thấp sau khoảng 8 xung clock (tính từ cạnh xuống của xung start). Lúc này bit có trọng số lớn nhất (MSB) được đặt lên mức 1, tất cả các bit còn lại ở mức 0, đồng thời tạo ra điện thế có giá trị Vref/2, điện thế này được so sánh với điện thế vào Vin. + Nếu Vin > Vref/2 thì bit MSB vẫn ở mức 1. + Nếu Vin < Vref/2 thì bit MSB vẫn ở mức 0. Tương tự như vậy bit kế tiếp MSB được đặt lên 1 và tạo ra điện thế có giá trị Vref/4 và cũng so sánh với điện áp ngõ vào Vin. Quá trình cứ tiếp tục như vậy cho đến khi xác định được bit cuối cùng. Khi đó chân EOC lên mức 1 báo cho biết đã kết thúc chuyển đổi. Trong suốt quá trình chuyển đổi chân OE được đặt ở mức 1, muốn đọc dữ liệu ra chân OE xuống mức 0. Trong suốt quá trình chuyển đổi nếu có 1 xung start tác động thì ADC sẽ ngưng chuyển đổi. Mã ra N cho một ngõ vào tùy ý là một số nguyên. )()( )( ).(256 −+ − − − = refref refIN VV VV N Trong đó Vin: điện áp ngõ vào hệ so sánh. Vref(+): điện áp tại chân REF(+). Vref(-): điện áp tại chân REF(-). Nếu chọn Vref(-) = 0 thì N = 256. )(+ref in V V Vref(+) = Vcc = 5V thì đầy thang là 256. - Gi trị bước nhỏ nhất Huỳnh Thanh Vững Page 7 1 LSB = 12 5 8 − = 0,0196 V/byte Vậy với 256 bước Vin = 5V. Áp vào lớn nhất của ADC0809 là 5V. • Biểu đồ thời gian của ADC 0809. Hình 1.1 Biểu đồ thời gian của ADC 0809 1.2. Mạch tạo xung clock cho ADC 0809: Xung nhịp cho ADC có thể được lấy từ nguồn bên ngoài như CPU clock hay có thể dùng các mạch tạo dao động sau: 1.2.1Sử dụng mạch dao động dùng các cổng not để tạo dao động cho ADC như sau: Huỳnh Thanh Vững Page 8 Vcc Vref + IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 Tần số dao động của mạch là f = RC3 1 . Tần số dao động chuẩn là 640 kHz. Suy ra 640 = RC3 1 Với R từ 100Ω đến vi kΩ chọn R =1 kΩ ⇒ C = 500 PF. • Sơ đồ kết nối mạch như sau: Huỳnh Thanh Vững Page 9 CLK OE ALE Start C B A D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 8255 8255 0809 Hình 1.2 Sơ đồ kết nối mạch chuyển đổi ADC 0809. 1.2.2.Mạch dao động RC tạo xung clock: Ở đây tôi sử dụng mạch này để tạo dao động cho ADC làm việc. Hình 1-3: mạch dao động cho ADC0809 Tần số của mạch dao động: f = RC.8,0 1 Ta chọn các giá trị linh kiện R và C sao cho xung clock tạo được có tần số khoảng 640kHz để chu kỳ chuyển đổi là 100us. Huỳnh Thanh Vững Page 10 [...]... đó Trong các thiết bị điện và điện và điện tử dân dụng, các bộ vi điều khiển, điều khiển hoạt động của TV, máy giặt, đầu đọc laser, điện thọai, lò vi- ba … Trong hệ thống sản xuất tự động, bộ vi điều khiển được sử dụng trong Robot, dây chuyền tự động Các hệ thống càng “thông minh” thì vai trò của hệ vi điều khiển càng quan trọng 2.2.Lịch sử phát triển của các bộ vi điều khiển Bộ vi điều khiển thực ra,... dùng để chỉnh contrast thường nối với biến trở Hai chân A,K để cấp nguồn cho đèn nền để nhìn vào ban đêm - Các chân điều khiển: Chân số 4 là chân RS dùng để điều khiển lựa chọn thanh ghi Chân R/W dùng để điều khiển quá trình đọc/ghi Chân E là chân cho phép dạng xung chốt Các chân dữ liệu D0: là chân số 7 đến chân số 14 dùng để trao đổi dữ liễu giữa thiết bị điều khiển và LCD 4. 3 Giao tiếp Vi điều khiển. .. tốc độ baud chế độ 0 là 1 MHz Huỳnh Thanh Vững Page 27 Dao động trên chip Xung nhịp tốc độ baud 12 a Chế độ 0 64 Dao động trên chip SMOD=0 Xung nhịp tốc độ baud 32 SMOD=1 b Chế độ 2 32 Dao động trên chip SMOD=0 16 Xung nhịp tốc độ baud SMOD=1 c Chế độ 1 và 3 Hình10 Các nguồn tạo xung nhịp cho port nối tiếp Mặc nhiên, sau khi reset hệ thống, tốc độ baud chế độ là 2 tần số bộ dao động chia cho 64 Tốc độ. .. PC5 D0 đổi PB2 PC4 PB1 • Nhận dữ liệu từ ADC vào port tương ứng • • PB0 PC2 PC1 2 Giới thiệu vi điều khiển AT89C52: PC0 2.1 Giới thiệu: Bộ vi điều khiển vi t tắt là Micro-controller, là mạch tích hợp trên một chip có thể lập trình được, dùng để điều khiển hoạt động của một hệ thống Theo các tập lệnh của người lập trình, bộ vi điều khiển tiến hành đọc, lưu trữ thông tin, xử lý thông tin, đo thời gian và... và làm giảm độ nhạy của cảm biến LM35 - IC7805 để tạo nguồn ổn định 5V cho hệ thống, ngoài ra còn có diode để chỉnh lưu CHƯƠNG II: THIẾT KẾ I Sơ đồ khối: Nguồn Nhiệt độ môi trường Khối cảm biến Khối nguồn Huỳnh Thanh Vững Page 34 Khối báo động Khối vi điều khiển Khối hiển thị Nguồn 1 Nguyên tắc hoạt động: - Khối nguồn cung cấp điện áp cho các khối: cảm biến, vi điều khiển, hiển thị và báo động - Khối... 2 Khối cảm biến: - Do yêu cầu đề tài thực hiện đo nhiệt độ dùng 4 kênh ADC nên ta dùng 4 cảm biến LM35 để thực hiện vi c đo nhiệt độ 4 điểm - LM35: Chân số 1 nối nguồn, chân số 2 và 3 nối với nhau thông qua tụ hóa để giảm độ nhạy của nó Chân số 2 nối vào các ngõ vào tương tự (từ in0 đến in3) của ADC0809 Huỳnh Thanh Vững Page 35 - Ngõ ra của khối tạo dao động được nối vào chân số 10 của ADC - Ta chọn... (Interlligen-Elictronics) Mới cho ra đời bộ vi điều khiển đơn chip đầu tiên trên thế giới với tên gọi 8 048 Bên cạnh bộ xử lí trung tâm 8 048 còn chứa bộ nhớ dữ liệu, bộ nhớ chương trình, bộ đếm và phát thời gian các cổng vào và ra Digital trên một chip Các công ty khác cũng lần lược cho ra đời các bộ vi điều khiển 8bit tương tự như 8 048 và hình thành họ vi điều khiển MCS -48 (Microcontroller-sustem -48 ) Huỳnh Thanh Vững Page... (Microcontroller-sustem -48 ) Huỳnh Thanh Vững Page 11 Đến năm 1980 công ty INTEL cho ra đời thế hệ thứ hai của bộ vi điều khiển đơn chip với tên gọi 8051 Và sau đó hàng loạt các vi điều khiển cùng loại với 8051 ra đời và hình thành họ vi điều khiển MCS-51 Đến nay họ vi điều khiển 8 bit MCS51 đã có đến 250 thành vi n và hầu hết các công ty hàng dẫn hàng đầu thế giới chế tạo Đứng đầu là công ty INTEL và rất nhiều... Khối cảm biển nhận nhiệt độ môi trường rồi chuyển thành tín hiệu điện áp tương tự đưa vào ngõ vào của ADC0809 để thực hiện quá trình chuyển đổi - Khối vi điều khiển nhận dữ liệu đã chuyền đổi từ ADC của khối cảm biến, tiến hành xử lý và gửi dữ liệu ra khối hiển thị và báo động - Khối hiển thị: LCD nhận dữ liệu từ vi điều khiển và hiển thị - Khối báo động: khi nhiệt độ vượt quá ngưỡng thiết lập (cụ thể... bit điều khiển Các bit điều khiển đặt chế độ hoạt động cho port nối tiếp, và các bit trạng thái báo cáo kết thúc vi c phát hoặc thu ký tự Các bit trạng thái có thể được kiểm tra bằng phần mềm hoặc có thể được lập trình để tạo ngắt Tần số làm vi c của port nối tiếp còn gọi là tốc độ baund có thể cố định (lấy từ bộ giao động của chip) Nếu sử dụng tốc độ baud thay đổi, timer 1 sẽ cung cấp xung nhịp tốc độ