Đồ án môn học vi điều khiển đo và khống chế nhiệt độ

ĐH.GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HỒ CHÍ MINH Lớp: DV12 LỜI NÓI ĐẦU Kỹ thuật vi điều khiển hiện nay rất phát triển, nó được ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp, tự động hóa, trong đời sống và còn nhiều lĩnh vực khác nữa. So với kỹ thuật số thì kỹ thuật vi điểu khiển nhỏ gọn hơn rất nhiều do nó được tích hợp lại và có khả năng lập trình được để điều khiển. Nên rất tiện dụng và cơ động. Với tính ưu việt của vi điều khiển thì trong phạm vi đồ án nhỏ này, em chỉ dùng vdk để đo và khống chế nhiệt độ, đồng thời cho hiển thị lên Led 7 thanh. Mục đích của đề tài hướng đến: tạo ra bước đầu cho sinh viên thử nghiệm những ứng dụng của vdk trong thực tiễn để rồi từ đó tìm tòi, phát triển nhiều ứng dụng khác trong đời sống hằng ngày cần đến. Việc thực hiện xong đồ án môn học bằng các kiến thức đã học, một số sách tham khảo và một số nguồn tài liệu khác nên không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy em rất mong được sự góp ý của thầy cô và các bạn. ĐO VÀ KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ 1 ĐH.GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HỒ CHÍ MINH Lớp: DV12 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN . ĐO VÀ KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ 2 ĐH.GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HỒ CHÍ MINH Lớp: DV12 MỤC LỤC Lời nói đầu 1 Mục lục 3 Phần I:Giới thiệu chung 1.Giới thiệu chung 4 2.Đặc điểm chung 4 3.Sơ đồ chân 89S52 5 4.Chip ADC0804 7 5.IC Cảm biến nhiệt LM35 10 6. Các linh kiện khác 14 Phần II: Thiết kế và thi công 1. Mục đích, yêu cầu đề tài 15 2. Sơ đồ nguyên lý 15 3. Sơ đồ mạch in 16 4. Chương trình phần mềm 16 5. Giải thích chương trình 22 Phần III: Kết Luận ĐO VÀ KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ 3 ĐH.GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HỒ CHÍ MINH Lớp: DV12 Phần I: Giới thiệu chung 1. Giới thiệu chung Bộ vi điều khiển viết tắt là Micro-contronller, là mạch tích hợp trên một chíp có thể lập trình được, dùng để điều khiển hoạt động của 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 lường thời gian và tiến hành đọc mở một cơ cấu nào đó. Trong các thiết bị điện và điện tử dân dụng, các bộ vi điều khiển, điều khiển hoạt động của tivi, máy giặt, đầu đọc laser, điện thoại 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 vi điều khiển càng quan trọng. 2. Đặc điểm chung ĐO VÀ KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ 4 ĐH.GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HỒ CHÍ MINH Lớp: DV12 IC vi điều khiển 8052 thuộc họ MCS51 có các đặc điểm sau : -8 kbyte ROM (được lập trình bởi nhà sản xuất chỉ có ở 8052 ) -256 byte RAM -4 Port I/0 8 bit -3 bộ định thời 16 bit -Giao tiếp nối tiếp -64 KB không gian bộ nhớ chương trình mở rộng -64 KB không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng - Một bộ vi xử lí(thao tác trên các bit đơn) -210 bit được địa chỉ hoá -Bộ nhân/chia 4us 3. Sơ đồ chân 89S52. Sơ đồ trên là sơ đồ bố trí chân của 8052. Ta thấy rằng trong 40 chân thì có 32 chân dành cho các cổng P0, P1, P2 và P3 với mỗi cổng có 8 chân. Các chân còn lại được dành cho nguồn V CC , đất GND, các chân dao động XTAL1 và XTAL2, tái lập RST, cho phép chốt địa chỉ ALE, truy cập được địa chỉ ngoài EA , cho phép cất chương trình PSEN . Trong 8 chân này thì 6 chân V CC , GND, XTAL1, XTAL2, RST và EA được các họ 8031 và 8051 sử dụng. Hay nói cách ĐO VÀ KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ 5 ĐH.GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HỒ CHÍ MINH Lớp: DV12 khác là chúng phải được nối để cho hệ thống làm việc mà không cần biết bộ vi điều khiển thuộc họ 8051 hay 8031. Còn hai chân khác là PSEN và ALE được sử dụng chủ yếu trong các hệ thống dựa trên 8031. Chức năng các chân như sau: -Port 0 (P0.0-P0.7). Port 0 bao gồm 8 chân , ngoài chức năng xuất nhập ra thi Port 0 còn là Bus đa hợp địa chỉ và dữ liệu, chức năng địa chỉ sẽ được sử dụng khi AT89S52 giao tiếp với các thiết bị ngoài có kiến trúc Bus (8255). -Port 1 (P1.0-P1.7). Chức năng duy nhất của Port 1 là chức năng xuất nhập, Port 1 có thể xuất nhập theo byte hoặc theo bit giống như là các Port khác của 89S52. Ngoài ra các chân P1.5, P1.6, P1.7 được dùng để nạp ROM theo tiêu chuẩn ISP, 2 chân P1.0 và P1.1 được dùng cho bộ Timer 2. -Port 2 (P2.0-P2.7). Port 2 cũng là Port đa hợp địa chỉ và dữ liệu . -Port 3 (P3.0-P3.7). Mỗi chân trên Port 3 ngoài chức năng xuất nhập ra còn có một chức năng đặc biệt khác. Bit Tên Chức năng P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho Port nối tiếp P3.1 TXD Dữ liệu phát cho Port nối tiếp P3.2 INT0 Ngắt ngoài 0 P3.3 INT1 Ngắt ngoài 1 P3.4 T0 Ngõ vào của Timer/counter 0 P3.5 T1 Ngõ vào của Timer/counter 1 P3.6 WR Xung nghi bộ nhớ dữ liệu ngoài P3.7 RD Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài ĐO VÀ KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ 6 ĐH.GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HỒ CHÍ MINH Lớp: DV12 -PSEN ( Program store enable). PSEN là chân điều khiển cho phép bộ nhớ chương trình mở rộng, được nối đến chân OE của một EPROM để cho phép đọc các bytes mã lệnh. - ALE (Addres latch enable). ALE là tín hiệu để chốt địa chỉ vào một thanh nghi bên ngoài trong nửa đầu của một chu kỳ bộ nhớ. Sau đó các đường Port 0 dùng để xuất hoặc nhập trong nửa sau của chu kỳ bộ nhớ. Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số đao động thạch anh và có thể được sử dụng là nguồn xung nhịp cho các hệ thống. -EA (External access). EA thường được mắc lên mức cao (+5V) hoặc mức thấp (GND). Nếu ở mức cao, bộ vi điều khiển thi hành chương trình từ ROM nội. Nếu ở mức thấp chương trình chỉ được thi hành từ bộ nhớ mở rộng. - RST (Reset). Ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ reset của 89S52. Khi tín hiệu này được đưa lên mức cao trong ít nhất 2 chu kỳ máy thì các thanh nghi trong vi điều khiển được tải những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống. -XTAL1,XTAL2. AT89S52 có một bộ dao động trên chip, nó thường được nối với bộ dao động thạch anh có tần số lớn nhất là 33MHz, thông thường là 12MHz. -VCC,GND. AT89S52 dùng nguồn 1 chiều có dải điện áp từ 4V đến 5.5V. 4.Chip ADC0804 ĐO VÀ KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ 7 +5 V 1 1 1 4 1 2 1 0 9 1 9 10k 150p F 11 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 3 5 đến đèn LEDs Thườn g mở START D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 W R INT R D GN D R D C S CLK in CLK R A GN D Vref /2 Vin( -) Vin( +) 20 Vc c 10 k PO T ADC0804 ĐH.GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HỒ CHÍ MINH Lớp: DV12 ĐO VÀ KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ 8 ĐH.GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HỒ CHÍ MINH Lớp: DV12 Chip ADC0804 là bộ chuyển đổi tương tự sang số. Chip có điện áp nuôi +5V và độ phân giải 8 bit. Ngoài độ phân giải thì thời gian chuyển đổi cũng là một tham số quan trọng khi đánh giá bộ ADC. Thời gian chuyển đổi được định nghĩa là thời gian mà bộ ADC cần để chuyển một đầu vào tương tự thành một số nhị phân. Đối với ADC0804 thời gian chuyển đổi phụ thuộc vào tần số đồng hồ được cấp tới chân CLKR và CLK IN và không bé hơn 110µs. Các chân của ADC0804 có chức năng như sau: a)CS (Chip Select) - chọn chip Là chân chọn chip, đầu vào tích cực mức thấp được sử dụng để kích hoạt chip ADC804. Để truy cập ADC0804 thì chân này phải ở mức thấp. b)RD (Read) - đọc Đây là một tín hiệu vào, “tích cực mức thấp”. Các bộ ADC chuyển đổi đầu vào tương tự thành số nhị phân và giữ nó ở một thanh ghi trong. RD được sử dụng để có dữ liệu được đã chuyển đổi tới đầu ra của ADC0804. Khi CS = 0 nếu có một xung cao-xuống-thấp áp đến chân RD thì dữ liệu ra dạng số 8 bit được đưa tới các chân dữ liệu D0 - D7. Chân RD còn được coi là cho phép đọc. c)WR (Write) - ghi Thực ra, tên chính xác là “Bắt đầu chuyển đổi”. Đây là chân vào “tích cực mức thấp” được dùng để báo cho ADC0804 bắt đầu quá trình chuyển đổi. Nếu CS = 0 khi WR tạo ra xung cao-xuống-thấp thì bộ ADC0804 bắt đầu tiến hành chuyển đổi giá trị đầu vào tương tự V in về số nhị phân 8 bit. Lượng thời gian cần thiết để chuyển đổi thay đổi phụ thuộc vào tần số đưa đến chân CLK IN và CLK R. Khi việc chuyển đổi dữ liệu được hoàn tất thì chân INTR được ADC0804 hạ xuống thấp. d)CLK IN và CLK R ĐO VÀ KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ 9 ĐH.GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HỒ CHÍ MINH Lớp: DV12 CLK IN là chân vào, được nối tới một nguồn đồng hồ ngoài khi đồng hồ ngoài được sử dụng để tạo thời gian. Tuy nhiên 0804 cũng có một bộ tạo xung đồng hồ trên chip. Để dùng đồng hồ trong (cũng còn được gọi là đồng hồ riêng) của 804 thì các chân CLK IN và CLK R được nối tới một tụ điện và một điện trở như chỉ ra ở hình 12.5. Trong trường hợp này tần số đồng hồ được xác định bằng biểuthức: RC f 1,1 1 = Giá trị thông thường của các đại lượng trên là R = 10kΩ, C= 150pF và tần số nhận được là f = 606kHz, còn thời gian chuyển đổi sẽ là 110µs. e) INTR (Interrupt) Ngắt hay còn gọi là “kết thúc việc chuyển đổi’. Đây là chân ra 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 CPU biết là dữ liệu được chuyển đổi đã sẵn sàng để lấy đi. Sau khi INTR xuống thấp, cần đặt CS = 0 và gửi một xung cao- xuống-thấp tới chân RD để đưa dữ liệu ra. f) V in (+) và V in (-) Đây là hai đầu vào tương tự vi sai, trong đó V in = V in (+) - V in (-). Thông thường V in (-) được nối xuống đất và V in (+) được dùng làm đầu vào tương tự và sẽ được chuyển đổi về dạng số. g)V CC Là chân nguồn nuôi +5v. Chân này còn được dùng làm điện áp tham chiếu khi đầu vào V ref/2 (chân 9) để hở. h) V ref/2 Chân 9 là điện áp đầu vào được dùng làm điện áp tham chiếu. Nếu chân này hở (không được nối) thì điện áp đầu vào tương tự cho ADC804 nằm trong dải 0 đến +5v (giống như chân V CC ). Tuy nhiên, có nhiều ứng dụng mà đầu vào tương tự áp đến V in khác với dải 0 đến 5v. Chân V ref/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 ĐO VÀ KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ 10 [...]... đề tài: - Mạch đo nhiệt độ có dải đo nhiệt độ lớn từ 0 C đến 99 C -Khả năng đáp ứng nhanh với sự thay đổi của môi trường -Mạch đặt được nhiệt độ khống chế dể so sánh với nhiệt độ môi trường bên ngoài -Mạch có đèn báo tương ứng khi nhiệt độ môi trường thay đổi so với nhiệt độ khống chế, có đèn báo để xác định đang tang nhiệt độ khống chế hay giảm nhiệt độ khống chế -Mạch hiển thị led 7 đo n nên dễ dàng... được hiển thị trên 2Led 7 thanh.(Q1 và Q2) Ta có thể điều chỉnh nhiệt độ khống chế tăng lên hoặc giảm xuống bằng phím nhấn Thao tác khống chế ở đây được thực hiện mô phỏng qua 3 led là đỏ, vàng, xanh Để tiện cho vi c thay đổi giá trị khống chế nhiệt độ, chúng em để 2LED 7 thanh (Q3 và Q4) để hiển thị giá trị nhiệt độ khống chế Phần III:Kết Luận ĐO VÀ KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ 24 ĐH.GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HỒ CHÍ... phẩm: ( vd :đo nhiệt độ điều khiển tự dộng tắt/mở điều hòa,đóng/mở cửa,kéo/mở rèm… để nhiệt độ trong phòng phù hợp với người sử dụng hoặc đo nhiệt độ lò nhiệt v.v… ) Kết thúc đồ án môn học 1 em đã vận dụng kiến thức đã học vào đồ án và biết thêm được nguyên lý hoạt động của LM35 và bộ chuyển đổi tương tự sang số ADC0804 Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của thầy ! Tài liệu tham khảo 1 Họ vi điều khiên... thi công ĐO VÀ KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ 15 ĐH.GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HỒ CHÍ MINH Lớp: DV12 1 Mục đích, yêu cầu của đề tài: - Sơ đồ khối mạch đo nhiệt độ Nhiệt độ MẠCH ĐIỆN Khối hiển thị môi trường Khối điều khiển Tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của thiết bị cảm biến (cảm biến nhiệt) và ứng dụng cảu nó trong thực tiễn 2.Sơ đồ nguyên lý - 3.Sơ đồ mạch in ĐO VÀ KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ 16 ĐH.GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HỒ... (28), và LM35 tạo ra điện áp 10mV ứng với sự thay đổi nhiệt độ 10C, nên ta có điều chỉnh điện áp vào tại chân IN bằng cách thay đổi V ref/2 tại chân 9 ĐO VÀ KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ 14 ĐH.GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HỒ CHÍ MINH Lớp: DV12 * Sơ đồ thời gian hoạt động: 6 Các linh kiện khác: - Các loại điện trở, tụ điện, LED, led 7 thanh - Thạch anh 12Mhz để tạo dao động Phần II: thiết kế và thi công ĐO VÀ KHỐNG CHẾ NHIỆT... Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của thầy ! Tài liệu tham khảo 1 Họ vi điều khiên 8051 – Ngyễn Tăng Cường 2 Vi điều khiển với lập trình C_Ngô Diện Tập 3 Điều khiển logic lập trình PLC _Nguyễn Tiến Dũng ĐO VÀ KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ 25 ĐH.GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HỒ CHÍ MINH ĐO VÀ KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ Lớp: DV12 26 ... 10mV tương ứng với 1 độ C -Giá trị nhiệt độ khống chế được thay đổi bằng 2 phím và được đưa vào ngắt ngoài INT0 và INT1 của VDK Đợi sau khi đã biến đổi xong thực hiện đọc dữ liệu từ ADC vào Port 1 của vi điều khiển, gán giá trị đọc được cho biến temp Qua chương trình chuyển đổi lại chuyển đổi ngược lại từ dạng bít nhận được sang dạng điện áp và rồi chuyển từ điện áp sang nhiệt độ rồi được hiển thị... 0804 8051 đo n Môi trường cần Điều khiển hệ điều khiển nhiệt độ thống cảnh báo Phối hợp tín hiệu và nối ghép LM35 với 8051 ĐO VÀ KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ 13 ĐH.GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HỒ CHÍ MINH Lớp: DV12 Phối hợp tín hiệu là một thuật ngữ được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực thu nhận dữ liệu Hầu hết các bộ cảm biến đều đưa ra tín hiệu dạng điện áp, dòng điện, dung kháng hoặc trở kháng Tuy nhiên, chúng ta cần... 5.Giải thích chương trình: Cảm biến LM35 biến đổi nhiệt độ môi trường thành giá trị điện áp xuất ra tại chân 2 đưa vào ADC Thao tác chuyển đổi nhiệt độ đo được thành điện áp cấp vào chân IN của ADC, từ điện áp cấp vào ADC lại được chuyển qua các chân BD để truyền sang cổng P1 của Vi diều khiển dưới dạng các bít 0 và 1 Điều khiển các chân WR, RD, INT0 của vi mạch biến đổi tương tự – số ADC0804 để ADC biến... (28) và LM35 (hoặc ML34) tạo điện áp 10mV cho mỗi sự thay đổi nhiệt độ 10C nên ta có thể tạo điều kiện Vin của ADC 804 tạo ra một Vout = 2560mV (2,56V) cho đầu ra đầu thang đo do vậy, nhằm tạo ra Vout đầy thang 2,56V cho ADC 804 ta cần đặt điện áp Vref/2 = 1,28V Điều này làm cho Vout của ADC 804 đáp ứng trực tiếp với nhiệt độ được hiển thị trên LM35 Bảng: Nhiệt độ Nhiệt độ (0C) 0 1 2 3 10 30 Vin (mV) . 1110 ĐO VÀ KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ 12 ĐH.GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HỒ CHÍ MINH Lớp: DV12 Phối hợp tín hiệu và nối ghép LM35 với 8051 ĐO VÀ KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ 13 Vi điều khiển 8051 Hiển thị led 7 đo n Điều. tài: - Sơ đồ khối mạch đo nhiệt độ. - Tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của thiết bị cảm biến (cảm biến nhiệt) và ứng dụng cảu nó trong thực tiễn. 2.Sơ đồ nguyên lý . 3.Sơ đồ mạch in ĐO VÀ KHỐNG CHẾ NHIỆT. vi điểu khiển nhỏ gọn hơn rất nhiều do nó được tích hợp lại và có khả năng lập trình được để điều khiển. Nên rất tiện dụng và cơ động. Với tính ưu vi t của vi điều khiển thì trong phạm vi đồ