VĐK AT89s52 và IC chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số ADC 08xx để chuyển đổi và xử lý tín hiệu sau đó hiển thị lên LCD

VĐK AT89s52 và IC chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số ADC 08xx để chuyển đổi và xử lý tín hiệu sau đó hiển thị lên LCD

LỜI NÓI ĐẦU

Nhiệt độ là một thông số hết sức quan trọng và có ảnh hưởng rất lớn tới môi trường, sự sống và các hoạt động sản xuất hàng ngày Ngày nay với sự biến đổi ngày càng xấu đi và khó lường của thời tiết thì việc đo nhiệt độ môi trường trở nên rất quan trọng Do vậy vấn đề đo nhiệt độ được quan tâm để thực hành và kiểm tra đồng thời cũng là công cụ để lập trình đo nhiệt độ của các thiết bị dân dụng cũng như trong công nghiệp

Để đo lường nhiệt độ thì có thể dùng nhiều loại cảm biến nhiệt khác, mỗi loại có một ưu điểm riêng phù hợp với từng nhu cầu riêng Trong phạm vi đề tài là

đo nhiệt độ môi trường bình thường chúng em sử dụng LM 35 do đây là loại cảm biến có độ chính xác cao, tầm hoạt động tuyến tính từ 0 - 128 độ C, tiêu tán công suất thấp, và thông dụng…

Trong đồ án môn học này chúng em sử dụng VĐK AT89s52 và IC chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số ADC 08xx để chuyển đổi và xử lý tín hiệu sau đó hiển thị lên LCD

Mục đích của đề tài hướng đến đó là tạo ra bước đầu cho sinh viên thử nghiệm các ứng dụng của các thiết bị đo lường trong thực tiễn để tìm tòi, phát triển nhiều ứng dụng khác trong cuộc sống hàng ngày cần đến

MỤC LỤC

trang

Lời nói đầu……… 1

Mục Lục……… 2

Phần I Giới thiệu tổng quan về các khối……… 3

I Sơ đồ khối tổng quát……… 3

II Cảm biến LM35………… ……… 4

III IC chuyển đổi tín hiệu ADC 0804……… 5

IV VĐK AT89s52……… .10

V Khối hiển thị LCD……….13

Phần II Thiết kế và thi công mạch……….18

I Sơ đồ nguyên lý……… ….18

II Mạch in……….19

Phần I Giới thiệu tổng quan về các khối

I Sơ đồ khối tổng quát

Cảm biến nhiệt LM35

Khối chuyển đổi ADC0804

Vi điều khiển AT89s52

Khối hiển thị LCD

Nguyên lý hoạt động:

- C ả m b i ế n nh i ệ t LM 3 5 ch u yể n n h i ệ t độ mô i t rườ n g th à nh dạng điện áp, sau đó được đưa qua khối chuyển đổi ADC

- ADC 0804 chuyển điện áp sang dạng số sang Vi Điều Khiển AT89s52

- Cuối cùng Vi điều khiển AT89s52 xử lý theo yêu cầu người dùng và hiển thị lên LCD

II Cảm biến LM35

LM35 là một họ IC cảm biến nhiệt độ sản xuất theo công nghệ bán dẫn dựa trên các chất bán dẫn dễ bị tác động bởi sự thay đổi của nhiệt độ, đầu ra của cảm biến là điện áp (V) tỉ lệ với nhiệt độ mà nó được đặt trong môi trường cần

đo

Họ LM35 có rất nhiều loại và nhiều kiểu đóng vỏ khác nhau

Đặc điểm nổi bật của cảm biến

Đo nhiệt độ với thang đo nhiệt bách phân (0 C)

Độ phân giải : 10mV/10C

Khả năng đo nhiệt độ trong khoảng: - 55 đến +150 (0 C)

Nguồn áp hoạt động : 4V đến 30V

Điện áp đầu ra : +6V đến -1V

Ưu điểm: Rẽ tiền, dễ chế tạo, chống nhiễu tốt, mạch xử lý đơn giản

Khuyết điểm: Không chịu nhiệt độ cao, kém bền

Thường dùng: Đo nhiệt độ không khí, dùng trong các thiết bị đo, bảo vệ các

mạch điện tử

III IC chuyển đổi tín hiệu ADC 0804

 Giới thiệu về bộ chuyển đổi ADC

Bộ chuyển đổi ADC là bộ chuyển đổi tín hiệu ở dạng tương tự sang dạng số để

có thể làm việc được với CPU Ứng dụng này chủ yếu mô tả cách thức tối ưu hóa ADC (Analog to DigitalConvertor) trong các phần cứng để không làm thay đổi bản chất của nó và làm cho nó hoạt động tốt nhất Phương pháp này phụ thuộc vào các nhiễu bên trong của ADC và các nhiễu bên ngoài như : trở kháng , nguồn , các vòng dây và ăngten

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 thì thời gian chuyển đổi phụ thuộc vào tần số đồng hồ được cấp tới chân CLK và CLK IN và

không bé hơn 110μs

Sơ đồ chân ADC 0804

 Chức năng các chân của ADC0804:

 CS (Chip select)

Chân số 1, là chân chọn Chip, đầu vào tích cực mức thấp được sử dụng để kíchhoạt chip ADC0804 Để truy cập ADC0804 thì chân này phải ở mức thấp

 RD (Read)

Chân số 2, là một tín hiệu vào, tích cực ở mức thấp Các bộ chuyển đổi đầu vào tương tự thành số nhị phân và giữ nó ở một thanh ghi trong RD được sử dụngđể có dữ liệu đã được chuyển đổi tới đầu ra của ADC0804 Khi CS =

0 nếu cómột xung cao xuống thấp áp đến chân RD thì dữ liệu ra dạng số

8 bit được đưatới các chân dữ liệu (DB0 – DB7)

 WR (Write)

Chân số 3, đây là chân vào tích cực mức thấp được dùng để báo cho ADC biết bắt đầu quá trình chuyển đổi Nếu CS = 0 khi WR tạo ra từ xung cao xuống xung thấp thì bộ ADC0804 bắt đầu quá trình chuyển đổi giá trị đầu vào tương tự Vin về số nhị phân 8 bit Khi việc chuyển đổi hoàn tất thì chân INTR được ADC hạ xuống mức thấp

 Ngắt INTR (Interupt)

Chân số 5, là chân ra tích cực mức thấp Bình thường chân này ở trạng thái caovà khi việc chuyển đổi hoàn tất thì nó xuống thấp để báo cho CPU biết l à dữliệu chuyển đổi 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

 Vin (+) và Vin (-)

Chân số 6 và chân số 7, đây là 2 đầu vào tương tự vi sai, trong đó Vin = Vin (+)Vin (-) Thông thường Vin (-) được nối tới đất và Vin (+) được dùng làm đầu vào tương tự và sẽ được chuyển đổi về dạng số

 Vcc

Chân số 20, là chân nguồn nuôi +5V Chân này còn được dùng làm điện áp tham chiếu khi đầu vào Vref/2 để hở

 Vref/2

Chân số 9, là chân điện áp đầu vào được dùng làm điện áp tham chiếu Nếu chân này hở thì điện áp đầu vào tương tự cho ADC0804 nằm trong dải 0 - +5V Tuy nhiên, có nhiều ứng dụng mà đầu vào tương tự áp đến Vin khác với dải 0 - +5V Chân Vref/2 được dùng để thực hiện các điện áp đầu ra khác 0 - +5V

IV Vi điều khiển AT89s52

AT8 9 s 5 2 t hu ộ c họ 8 0 51 c ó 4 0 c h ân c h o c á c c h ứ c n ă n g k h á c nh a u như vào ra I/O, đọc RD, ghi WR, địa chỉ, dữ liệu và ngắt

 Cổng P1 và P2

Cổng P1 chiếm tất cả 8 chân (chân 1 đến chân 8), P2 (chân 21 đến 28), nó

có thể được sử dụng như đầu vào hoặc đầu ra So với cổng P0 thì cổng này không cần điện trở kéo vì nó đã có điển trở kéo bên trong

Cổng P1: Chân T2 và T2EX dùng cho timer/ counter 2 Hai chức năng này

sẽ khảo sát trong phần Timer Chân SS\, MOSI, MISO, SCK truyền dữ liệu theo chuẫn SPI đồng thời có chức năng kết nối với mạch nạp chương trình

+ Cổng P3: Tích hợp các chức năng đặc biệt Xem bảng:

 Chân /PSEN (Program Store Enable)

Là chân điều khiển đọc chương trình ở bộ nhớ ngoài, nó được phép đọc các byte mã lệnh trên ROM ngoài /PSEN sẽ ở mức thấp trong thời gian đọc mã lệnh Mã lệnh được đọc từ bộ nhớ ngoài qua bus dữ liệu (port 0) thanh ghi lệnh để được giải mã.khi thực hiện chương trìnhROM nội thì /PSEN ở mức cao

+ Chân ALE (Address Latch Enable)

ALE là tín hiệu điều khiển chốt địa chỉcó tần số bằng 1/6 tần số dao động của vi điều khiển.Tín hiệu ALE được dùngđể cho phép vi mạch chốt bên ngoài như 74373, 74573 chốt byte địa chỉ thấp rakhỏi bus đa hợp địa chỉ/dữ liệu (Port 0)

+ Chân /EA(External Access)

Tín hiệu cho phép chọn bộ nhớ chương trình là bộ nhớ trong hay ngoài vi điều khiển Nếu /EA ở mức cao (nối với VCC), thì vi điều khiển thi hành chương trình trong ROM nội Nếu /EA ở mức thấp(nối GND)thì

vi điều khiển thi hành chương trình bộ nhớ ngoài

V Khối hiển thị LCD

+ Phân loại LCD

Có thể chia các module LCD làm hai loại chính là:

 Loại hiển thị kí tự gồm có các kích cỡ 16x1 (16 ký tự trên 1 dòng), 16x2,16x4, 20x1, 20x2, 20x4, 40x1, 40x2, 40x4 Mỗi ký tự được tạo bởi một ma trận các điểm sáng kích thước 5x7 hoặc 5x10

điểm ảnh

 Loại hiển thị đồ họa đen trắng hoặc màu, gồm có các

k í c h c ỡ 1 , 4 7i n c h (128x128 điểm ảnh); 1,8 inch(128x160 điểm

ảnh) được dùng trong điện thoại di động, máy ảnh số, camera

+ Sơ đồ chân của LCD

 Chân Vcc, Vss và Vee:

+ Vcc,Vss: Cấp nguồn dương 5v và đất tương ứng

+ Vee: Dùng để điều khiển độ tương phản của LCD

 Chân chọn thanh ghi RS(Resistor Select):

Có 2 thanh ghi rất quan trọng trong LCD, chân RS được dùng để chọn các thanh ghi như sau:

+ Nếu RS= 0 thì thanh ghi mà lệnh được chọn để cho phép người dùng gửi một lệnh chẳng hạn như xóa màn hình, đưa con trỏ về đầu dòng… + Nếu RS=1 thì thanh ghi dữ liệu được chọn cho phép người dung gửi

dữ liệu cần hiển thị lên LCD

 Chân đọc /ghi (R/W):

Đầu vào đọc/ghi cho phép người dùng:

+ Ghi thông tin lên LCD khi R/W = 0

+ Đọc thông tin từ LCD khi R/W = 1

 Chân cho phép E ( Enable):

Chân cho phép E được sử dụng bởi LCD để chốt thông tin hiện hữu trên chân dữ liệu của nó Khi dữ liệu được cấp đến chân dữ liệu thì một xung mức cao xuống thấp phải được áp đến chân nàyđể LCD chốt dữ liệu trên các chân dữ liệu Xung này phải rộng tối thiểu 450 ns

 Chân D0-D7:

+ Đây là 8 chân dữ liệu 8 bit, được dùng gửi thông tin lên LCD hoặc đọc nội dung của các thanh ghi trong LCD

+ Để hiển thị các chữ cái, các con số, chúng ta gửi mã ASCII của các chữ cái

từ A đến Z, a đến f và các con số 0-9 đến các chân này khi bật RS=1

+ Cũng có các mã lệnh mà có thể được gửi đến LCD để xóa màn hình hoặc đưa con trỏ về đầu dòng hoặc nhấp nháy con trỏ

 Gửi mã lệnh hoặc dữ liệu đến LCD có kiểm tra cờ bận

Để gửi mã lệnh hoặc dữ liệu không kiểm tra cờ bận (Busy Flag), cần đặt một

độ trễ lớn trong quá trình xuất dữ liệu hoặc lệnh ra LCD Tuy nhiên có mộ tcách tốt hơn là hiển thị cờ bận trước khi xuất một lệnh hoặc dữ liệu tới LCD

Sử dụng RS=0 để kiểm tra bit cờ bận để xem LCD có sẵn sàng nhận thôngtin Cờ bận là D7 và có thể được đọc khi R/W=1 và RS=0 như sau:

+ Nếu R/W = 1, RS = 0 khi D7 = 1 (cờ bận 1) thì LCD bận bởi các công

việc bên trong và sẽ không nhận bất cứ thông tin mới nào

+ D7 = 0 thì LCD sẵn sàng nhận thông tin mới Nên kiểm tra cờ bận

trước khi ghi bất cứ dữ liệu nào lên LCD

Phần II Thiết kế và thi công mạch

I Sơ đồ nguyên lý

II Mạch in

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………