Đồ án kĩ THUẬT VI điều KHIỂN BKĐN GVHD PHẠM QUỐC THÁI (1)

ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI LỜI NĨI ĐẦU VI ĐIỀU KHIỂN máy tính tích hợp chip, thường sử dụng để điều khiển thiết bị điện tử Về thực chất vi điều khiển vi xử lý kết hợp với thiết bị ngoại vi khác nhớ, modun vào/ra, modun biến đổi số sang tương tự tương tự sang số….Những thành phần vi điều khiển bao gồm lõi CPU, nhớ chương trình(ROM),bộ nhớ liệu(RAM), vài định thời cổng vào để giao tiếp với thiết bị ngoại vi, với mơi trường bên ngồi, tất khối thiết kế vi mạch tích hợp Các vi điều khiển thơng dụng: họ vi điều khiển AMCC Đồ án mơn học vi điều khiển sở để sinh viên ứng dụng kĩ để thiết kế thi cơng mạch hồn chỉnh sử dụng vi điều khiển AT89C51 Nhiệm vụ đồ án nhóm thiết kế thi cơng mạch điều khiển, hiển thị led đoạn Đo nhiệt độ động cảm biến nhiệt LM35 thơng qua thiết kế mạch chuyển đổi ADC0804 SVTH : NHĨM Trang: ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI Qua nỗ lực tìm tòi với hướng dẫn thầy Phạm Quốc Thái giúp chúng em hồn thành xong đồ án vi điều khiển này.Trong q trình hồn thành đồ án khơng tránh khỏi sai sót, chúng em mong Thầy thơng cảm, giúp đỡ bảo thêm cho chúng em để chúng em rút kinh nghiệm q báu cho đồ án Chúng em xin chân thành cám ơn quan tâm tận tình giúp đỡ Thầy Sinh viên thực : NHĨM 05 MỤC LỤC 1.Giới thiệu chung vi điều khiển………………………………………….… 2.Giới thiệu quy trình cơng nghệ hệ thống thiết kế…………………… .4 3.Khảo sát vi điều khiển 8051……………………………………………… 3.1.IC AT89C51………………………………………………………………… 3.2.Các tha nh ghi chức đặc biệt…………………………………………….10 4.Hoạt động định thời…………………………………….…………… 12 4.1.Thanh ghi chế độ định thời TMOD……………………………………….… 12 4.2 Thanh ghi chế độ định thời TCON……………………………….………… 13 Các chế độ định thời………………………………………………………… 14 5.1.Chế độ định thời 13 bit…………………………………………….………….14 5.2 Chế độ định thời 16 bit………………………………………….…………….14 5.3.Chế độ tự động nạp lại bit……………………………………… ………….15 5.4.Chế độ định thời chia sẻ…………………………………………….……… 15 Khảo sát cảm biến nhiệt LM35 thơng qua chuyển đổi ADC0804……….….16 SVTH : NHĨM Trang: ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI 6.1.Giới thiệu ADC……………………………………………………… … 16 6.2.Tìm hiểu ADC0804……………………………………………………… 16 6.3.Dải nhiệt độ thay đổi trở kháng theo nhiệt độ LM35……….………19 6.4 Các cảm biến nhiệt họ LM35…………………………………………….………20 6.5 Phối hợp tín hiệu sơ đồ khối phối ghép LM35 với 8051………………… 20 Khảo sát linh kiện dùng thiết kế mạch led đoạn………………………21 7.1.Điện trở.…………………………… …………………………….………… 22 7.2.Tụ điện phân cực………………………………………………………………22 7.3.Tụ điện khơng phân cực……………………………………………….………23 7.4.Thạch anh………………………………………………………………….… 23 7.5.Transito……………………………………………………………….…… 23 7.6.Diot…………………………………………………………………….………24 7.7 Đèn báo nguồn………………………………………………………… …….24 7.8 Lược cái………………………………………………………………… … 24 Lưu đồ thuật tốn chương trình điều khiển………………………………24 Giới thiệu chung vi điều khiển: *Cấu trúc phần cứng AT89C51: AT89C51 họ IC vi điều khiển hãng Intel Mỹ sản xuất Chúng có đặc điểm sau: +8 KB EPROM bên +128 Byte RAM nội +4 Port xuất/nhập I/O bit +Giao tiếp nối tiếp +64 KB vùng nhớ mã ngồi +64 KB vùng nhớ liệu ngoại +Xử lí Boolean ( hoạt động bit đơn) +210 vị trí nhớ định vị bít +4 µs cho hoạt động nhân chia *Sơ đồ khối AT89C51: SVTH : NHĨM Trang: ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI *Cấu trúc bên vi điều khiển : Tổ chức nhớ: *Bảng đồ nhớ data chip sau: SVTH : NHĨM Trang: ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI Bộ nhớ bên AT89C51 bao gồm ROM RAM RAM AT89C51 gồm nhiều thành phần: phần lưu trữ đa dụng, phần lưu trữ địa hóa bit, bank ghi ghi chức đặc biệt AT89C51 có nhớ theo cấu trúc Harvarrd: có vùng nhớ riêng biệt cho chương trình liệu Chương trình liệu chứa bên AT89C51 89C51 kết nối với 64Kbyte nhớ chương trình 64Kbyte liệu *Hai đặc tính cần ý là: +Các ghi port xuất nhập định vị nhớ truy xuất trực tiếp giống địa nhớ khác +Ngăn xếp bên RAM nội nhỏ so với Ram ngoại SVTH : NHĨM Trang: ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI RAM bên AT89C51 phân chia sau: +Các bank ghi có địa từ 00H đến 1FH +RAM địa hóa bit có địa từ 20H đến 2Fh +RAM đa dụng từ 30H đến 7FH +Các ghi chức đặc biệt từ 80H đến FFH 2.Giới thiệu quy trình cơng nghệ hệ thống thiết kế: Quy trình cơng nghệ thiết kế mạch điều khiển led đoạn dùng cảm biến ADC0804 đo nhiệt độ động IC 89C51 + Viết chương trình mơ chương trình nạp chíp 89C51 Proteus + Thiết kế mạch sơ đồ ngun lí a.Ý tưởng : Xuất phát từ ý tưởng sử dụng LED đoạn để hiển thị thơng tin :chạy chữ với nội dung theo u cầu người lập trình , hiển thị hình ảnh đơn giản… để úng dụng vào quảng cáo , hiệu ứng đèn nháy : đèn giao thơng, dòng chữ chạy… b Vẽ sơ đồ ngun lí , mơ phỏng: Từ kiến thức học vi điều khiển,lý thuyết mạch điện tử…ta tiến hành ve sơ đồ ngun lí mạch với đầy đủ linh kiện cần thiết Từ sơ đồ ngun lí ve ta tiến hành mơ mạch máy tính.Ở ta ta sử dụng chương trình mơ Proteus 7.7 để mơ q trình hoạt động mạch Ta viết chương trình đơn giản để kiểm tra xem mạch có hoạt động khơng , khảo sát thơng số dòng điện ,điện áp… c.Lắp mạch thực tế bo mạch thử: Khi q trình mơ mạch phần mềm mơ thành cơng,ta tiến hành lắp mạch thực tế bo mạch thử mơ máy tính với bước sau: +Tìm kiếm linh kiện cần thiết để lắp mạch, tìm hiểu sơ đồ chân thực tế +Tiến hành lắp mạch +Nạp chương trình cho chip +Chạy thử mạch +Kiểm tra mạch *Sơ đồ quy trình cơng nghệ: SVTH : NHĨM Trang: ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI Ý tưởng Vẽ sơ đồ nguyên lí Chạy mô sai dúng Thi công mạch Chạy thử Kiểm tra,hoàn thành Khảo sát vi điều khiển 8051: Mạch điều khiển led IC 89C51 gồm linh kiện sau: 3.1.IC AT89C51: Đây điều khiển trung tâm điều khiển họat động mạch nơi lưu giữ chương trình cho mạch Sơ đồ chân: SVTH : NHĨM Trang: ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI -IC AT89C51 có đặc trưng: ROM: 4Kbyte, RAM: 128byte, có tất 40 chân có chức đường xuất nhập, có 24 chân có tác dụng kép (có nghĩa chân có chức năng), đường hoạt động đường xuất nhập đường điều khiển thành phần bus liệu bus địa chỉ, hai định thời/đếm 16 bit, mạch tạo dao động tạo xung clock chíp -Mơ tả chân IC AT89C51: Chân 40, Vcc: chân cung cấp điện, nối lên nguồn 5V SVTH : NHĨM Trang: ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI Chân 20, GND: chân nối đất Chân 32 – 39, Port 0: port xuất nhập bit hai chiều, cấu hình làm bus địa (byte thấp) làm bus liệu đa hợp xuất nhập nhớ liệu ngồi nhớ chương trình ngồi Chân – 8, Port 1: port xuất nhập bit hai chiều có điện trở kéo lên bên Khi logic ghi lên chân port 1, chân kéo lên mức cao điện trở kéo lên bên sử dụng cổng vào Khi lam nhiệm vụ port nhập, chân port kéo xuống mức thấp tác động bên ngồi se cấp dòng có điện trở kéo lên bên Chân 21 – 28, Port 2: port xuất nhập bit hai chiều có điện trở kéo lên bên Khi logic ghi lên chân port 2, chân sử dụng cổng vào Khi làm nhiệm vụ port nhập, chân port kéo xuống mức thấp tác động bên ngồi se cấp dòng có điện trở kéo lên bên Port tạo byte cao bus địa thời gian tìm nạp lệnh từ nhớ chương trình ngồi, thời gian truy xuất nhớ liệu ngồi sử dụng địa 16 bit Chân 10 – 17, Port 3: port xuất nhập bit hai chiều có điện trở kéo lên bên Khi logic ghi lên chân port 3, chân kéo lên mức cao điện trở kéo lên bên sử dụng cổng vào Khi làm nhiệm vụ port nhập, chân port kéo xuống mức thấp tác động bên ngồi se cấp dòng có điện trở kéo lên bên Port sử dụng làm chức khác như: Chân P3.0 : ngõ vào port nối tiếp Chân P3.1 : ngõ port nối tiếp Chân P3.2 : ngõ vào ngắt ngồi Chân P3.3 : ngõ vào ngắt ngồi Chân P3.4 : ngõ vào bên ngồi định thời Chân P3.5 : ngõ vào bên ngồi định thời Chân P3.6 : điều khiển ghi nhớ liệu ngồi Chân P3.7 : điều khiển đọc nhớ liệu ngồi SVTH : NHĨM Trang: ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI Chân 9, RST: Ngõ vào Reset Mức cao chân chu kì máy dao động hoạt động se reset AT 89C51 Chân 19, XTAL1: Ngõ vào đến mạch khuyếch đại đảo mạch dao động ngõ vào đến mạch tạo xung clock bên chip Chân 18, XTAL2: Ngõ từ mạch khuyếch đại đảo mạch dao động Để tạo mạch dao động cho AT 89C51 ta sử dụng linh kiện hai tụ C1=C2=30pF, thạch anh dao động có tần số 12 MHz Chân 29, ngõ tín hiệu PSEN: PSEN tín hiệu ngõ có tác dụng cho phép đọc nhớ chương trình mở rộng thường nói đến chân OE EPROM cho phép đọc byte mã lệnh PSEN mức thấp thời gian Microcontroller 8051 SVTH : NHĨM Trang: 10 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI 8051 reset cách giữu chân RST mức cao tối thiểu chu kỳ máy sau chuyển mức thấp RST tác đọng tay tác động cấp nguồn cách dùng mạch RC trinh bày hình Quan trọng ghi có le ghi PC , nạp 0000H Khi RST trở lại mức thấp , việc thực thi chương trình ln ln bắt đầu vị trí nhớ chương trình : địa 0000H nội dung Ram chip khơng bị ảnh hưởng hoạt đọng reset Thanh ghi nội dung Bộ đếm chương trình 0000H Thanh chứa A 00H Thanh ghi B 00H PSW 00H SP 07H DPTR 0000H Port -3 FFH IP xxx00000B(8031/8051) IE 0xx00000B(8031/8051) Các ghi định thời 00H SCON 00H SBUF 00H PCON (HMOS) 0xxxxxxxB PCON (CMOS) 0xxx0000B Bảng 3.1: Trạng thái ghi sau RESET Hoạt động định thời: 4.1 Thanh ghi chế độ định thời TMOD: Thanh ghi chế độ định thời TMOD chứa nhóm 4-bit dùng để thiết lập chế độ hoạt động cho định thời định thời TMOD khơng định địa bit điều khơng cần thiết cách tổng qt , TMOD nạp lần phần mềm thời điểm bắt đầu chương trình để khởi động chế độ hoạt động định thời Sau , định thời dừng bắt đầu ,… cách truy xuất ghi chức đặc biệt khác định thời SVTH : NHĨM Trang: 13 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN BIT TÊN GATE C/T M1 M0 GATE BỘ ĐỊNH THỜI 1 1 C/T M1 M0 0 GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI MƠ TẢ Bit điều khiển cổng set lên Bit chọn chức đếm định thời Bit chon chế độ thứ Bit chọn chế độ thứ Bit điều khiển cổng cho định thời Bit chọn chức đếm định thời cho định thời Bit chọn chế độ thứ Bit chọn chế độ thứ Bảng 3.2 : Thanh ghi chọn chế độ định thời M1 0 1 M0 1 Chế độ Mơ tả Chế độ định thời 13-bit Chế độ định thời 16-bit Chế độ tự đọng nạp lại 8-bit Chế độ định thời chia se 4.2 Thanh ghi chế độ định thời TCON: Thanh ghi chế độ định thời TCON chứa bit điều khiển trạng thái định thời định thời 1.Bốn bit cao TCON dùng để điều khiển định thời hoạt động ngưng để báo cáo định thời tràn BIT KÝ HIỆU TCON.7 TF1 ĐỊA CHỈ BIT 8FH MƠ TẢ Cờ tràn định thời cờ set phần cứng có tràn , xóa phần mềm , phần cứng có vi xử lystror đến trình phục vụ ngắt Bit điều khiển hoạt động định thời TCON.6 TR1 8EH TCON.5 TF0 8DH TCON.4 TR0 8CH TCON.3 IE1 8BH Bit set xóa phần mềm để điều khiển định thời hoạt động hay ngưng hoạt động Cờ tràn định thời Bit điều khiển hoạt động định thời Cờ ngắt bên ngồi cờ set phần cứng có cạnh âm xuất chân INT1, xóa phần mềm , phần cứng CPU trỏ đến trình SVTH : NHĨM Trang: 14 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI phục vụ ngắt Cờ ngắt bên ngồi 1.cờ set TCON.2 IT1 8AH TCON.1 IE0 TCON.0 IT0 89H 88H xóa phần mềm xẩy cạnh âm (xuống) mức thấp chân ngắt ngồi Cờ ngắt bên ngồi Cờ ngắt bên ngồi Bảng 3.2 :Thanh ghi điều khiển định thời TCON 5.Các chế độ định thời: 5.1.chế độ định thời 13 bit (chế độ khơng): Để tương thích với 8048 có trước 8051 Ba bit cao TLX TL0 VÀ TL1 khơng dùng TLx (5 BIT) THx (8 BIT) Xung nhịp time TFx cờ báo tràn 5.2.Chế độ 16-bit (chế độ 1): Hoạt động timer 16 bit đầy đủ Cờ báo tràn bit TFx TCON đọc ghi phần mềm MSB giá trị ghi bit THx LBS bit TLx Các ghi timer (TLx/THx) đọc ghi lúc phần mềm SVTH : NHĨM Trang: 15 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN TLx (5 BIT) GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI THx (8 BIT) Xung nhịp time TFx cờ báo tràn 5.3 Chế độ tự động nạp lại bit: Chế độ chế độ tự động nạp lại 8-bit Byte thấp định thời (TLx) hoạt động định thời 8-bit byte cao định thời lưu giữ giá trị nạp lại số đếm tràn từ FF xuống 00H, khơng cờ tràn định thời set lên 1maf giá trị tronh THx nạp vào TLx; việc đếm se tiếp tục từ giá trị xảy tràn TLx (8-bit) TFx Xung nhịp time Nạp lại Cờ báo tràn THx (8-bit) 5.4.Chế độ định thời chia sẻ ( chế độ 3): Bộ định thời chế độ chia thành định thời 8-bit hoạt động riêng re TL0 TH0, định thời se set cờ tràn tương ứng TF0 TF1 xảy tràn Bộ định thời khơng hoạt động chế độ khởi động cách chuyển định thời vào chế độ khác Chế độ chủ yếu cung cấp thêm định thời 8-bit nữa, nghĩa 8051 có thêm định thời thứ định thời chế độ thứ 3, định thời 1có thể hoạt động SVTH : NHĨM Trang: 16 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI ngưng cách chuyển khỏi chế độ vào chế độ định thời sử dụng port nối tiếp sử dụng theo cách khơng u cầu ngắt TH1 TL1 Xung nhịp timer TL0 TF0 TH0 TF1 Xung nhịp timer Khảo sát cảm biến nhiệt LM35 thơng qua chuyển đổi ADC0804: 6.1.Giới thiệu ADC: Bộ chuyển đổi ADC chuyển đổi tín hiệu dạng tương tự sang dạng sốđể làm việc với CPU.Ứng dụng chủ yếu mơ tả cách thức tối ưu hóa ADC (Analog to DigitalConvertor) phần cứng để khơng làm thay đổi chất làmcho hoạt động tốt Phương pháp phụ thuộc vào nhiễu bên trongcủa ADC nhiễu bên ngồi : trở kháng , nguồn , vòng dây vàanten 6.2.Tìm hiểu ADC0804: Chip ADC0804 chuyển đổi tương tự số thuộc họ ADC800 hãng National Semiconductor Chip nhiều hãng khác sản xuất Chip cóđiện áp ni +5V độ phân giải bit Ngồi độ phân giải thời gian chuyểnđổi tham số quan trọng đánh giá ADC Thời gian chuyển đổiđược định nghĩa thời gian mà ADC cần để chuyển đầu vào tương tự thành số nhị phân Đối với ADC0804 thời gian chuyển đổi phụ thuộcvào tần số đồng hồ cấp tới chân CLK CLK IN khơng bé 110μs * Sơ đồ chân SVTH : NHĨM Trang: 17 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI U5 10 19 CS RD WR CLK IN INTR A GND D GND VREF/2 CLK R VCC DB0(LSB) DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7(MSB) 20 18 17 16 15 14 13 12 11 VIN+ VINADC0804 *Các chân ADC0804 có chức sau: *CS (Chip select) Chân số 1, chân chọn Chip, đầu vào tích cực mức thấp sử dụng để kíchhoạt chip ADC0804 Để truy cập ADC0804 chân phải mức thấp *RD (Read) Chân số 2, tín hiệu vào, tích cực mức thấp Các chuyển đổi đầu vàotương tự thành số nhị phân giữ ghi RD sử dụngđể có liệu chuyển đổi tới đầu ADC0804 Khi CS = cómột xung cao xuống thấp áp đến chân RD liệu dạng số bit đưatới chân liệu (DB0 – DB7) *WR (Write) Chân số 3, chân vào tích cực mức thấp dùng để báo cho ADC biết b ắ t đ ầ u q u t r ì n h c h u y ể n đ ổ i N ế u C S = k h i W R t o r a t SVTH : NHĨM Trang: 18 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI x u n g c a o x u ố n g xung thấp ADC0804 bắt đầu q trình chuyển đổi giá trị đầu vào tương tự Vin số nhị phân bit Khi việc chuyển đổi hồn tất chân INTR ADChạ xuống thấp *CLK IN CLK R CLK IN (chân số 4), chân vào nối tới đồng hồ ngồi sử dụng để tạo thờig i a n Tuy nhiên ADC0804 có tạo xung đồng hồ riêng Để d ù n g đồng hồ riêng chân CLK IN CLK R (chân số 19) nối với tụđiện điện trở (như hình ve) f= 1,1RC Giá trị tiêu biểu đại lượng R = 10kΩ C= 150pF tần số nhận f = 606kHz thời gian chuyển đổi se l *Ngắt INTR (Interupt) Chân số 5, chân tích cực mức thấp Bình thường chân trạng thái cao việc chuyển đổi hồn tất xuống thấp để báo cho CPU biết l dữliệu chuyển đổi sẵn sàng để lấy Sau INTR xuống thấp, cần đặt CS = v àgửi xung cao xuống thấp tới chân RD để đưa liệu *Vin (+) Vin (-) Chân số chân số 7, đầu vào tương tự vi sai, Vin = Vin (+)Vin (-) Thơng thường Vin (-) nối tới đất Vin (+) dùng làm đầuvào tương tự se chuyển đổi dạng số *Vcc Chân số 20, chân nguồn ni +5V Chân dùng làm điện áp thamchiếu đầu vào Vref/2 để hở *Vref/2 Chân số 9, chân điện áp đầu vào dùng làm điện áp tham chiếu Nếu chânnày hở điện áp đầu vào tương tự cho ADC0804 nằm dải - +5V Tuynhiên, có nhiều ứng dụng mà đầu vào tương tự áp đến Vin khác với dải +5V.Chân Vref/2 dùng để thực điện áp đầu khác - +5V Ví dụ, dải đầu vào tương tự cần phải đến 4v Vref/2 nối với +2v Điện áp Vref/2 liên hệ với dải Vin SVTH : NHĨM Trang: 19 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Vref/ 2(V) Hở * 2.0 1.5 1.28 1.0 0.5 GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI Vin(V) đến đến đến đến 2.56 đến đến Step Size (mV) 5/256 = 19.53 4/255 = 15.62 3/256 = 11.71 2.56/256 = 10 2/256 = 7.81 1/256 = 3.90 Ghi chú: - VCC = 5V - * Khi Vref/2 hở đo khoảng 2,5V - Kích thước bước (độ phân dải) thay đổi nhỏ mà ADC phân biệt *D0 - D7 D0 - D7, chân số 18 – 11, chân liệu số (D7 bit cao MSB vàD0 bit thấp LSB) Các chân đệm ba trạng thái liệu chuyển đổi truy cập chân CS = chân RD đưa xuống mứcthấp Để tính điện áp đầu ta sử dụng cơng thức sau: D out = V in kich thuoc buoc Với Dout đầu liệu số (dạng thập phân) Vin điện áp đầu vào tương tự độ phân dải thay đổi nhỏ tính (2 × Vref/2) chia cho 256 ADC bít 6.3.Dải nhiệt độ thay đổi trở kháng theo nhiệt độ LM35: Các biến đổi (Transducer) chuyển đổi đại lượng vật lý ví dụ nhiệt độ, cường độ ánh sáng, lưu tốc tốc độ thành tín hiệu điện phụ thuộc vào biến đổi mà đầu tín hiệu dạng điện áp, dòng, trở kháng hay dung kháng Ví dụ, nhiệt độ biến đổi thành tín hiệu điện sử dụng biến đổi gọi Thermistor (bộ cảm biến nhiệt), cảm biến nhiệt đáp ứng thay đổi nhiệt độ cách thay đổi trở kháng đáp ứng khơng tuyến tính Nhiệt độ (0C) 25 50 75 SVTH : NHĨM Trở kháng cảm biến (kΩ) 29.490 10.000 3.893 1.700 Trang: 20 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI 100 0.817 Bảng : Trở kháng cảm biến nhiệt theo nhiệt độ Mã sản phẩm LM35A LM35 LM35CA LM35C LM35D Dải nhiệt độ -55 C to + 150 C -55 C to + 150 C -40 C to + 110 C -40 C to + 110 C C to + 100 C Độ chính xác + 1.0 C + 1.5 C + 1.0 C + 1.5 C + 2.0 C Đầu 10 mV/F 10 mV/F 10 mV/F 10 mV/F 10 mV/F Bảng : Hướng dẫn chọn loạt cảm biến nhiệt họ LM35 6.4 Các cảm biến nhiệt họ LM35: Loạt cảm biến LM35 cảm biến nhiệt mạch tích hợp xác cao mà điện áp đầu tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius Chúng khơng u cầu cân chỉnh ngồi vốn chúng cân chỉnh Chúng đưa điện áp 10mV cho thay đổi 10C Bảng 3.6.3 hướng dẫn ta chọn cảm biến họ LM35 6.5 Phối hợp tín hiệu sơ đồ khối phối ghép LM35 với 8051: Xét trường hợp nối LM35 tới ADC 804 Sự thay đổi trở kháng phải chuyển thành điện áp để sử dụng cho các, ADC 804 có độ phân dải bít với tối đa 256 bước (28) LM35 (hoặc ML34) tạo điện áp 10mV cho thay đổi nhiệt độ 10C nên ta tạo điều kiện Vin ADC 804 tạo Vout = 2560mV (2,56V) cho đầu đầu thang đo vậy, nhằm tạo Vout đầy thang 2,56V cho ADC 804 ta cần đặt điện áp Vref/2 = 1,28V Điều làm cho Vout ADC 804 đáp ứng trực tiếp với nhiệt độ hiển thị LM35 Các giá trị Vref/2 cho bảng 3.6.1 Nhiệt độ (0C) 10 30 Vin (mV) 10 20 30 100 300 Vout (D7 – D0) 0000 0000 0000 0001 0000 0010 0000 0011 0000 1010 0001 1110 Bảng: Nhiệt độ SVTH : NHĨM Trang: 21 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Cảm biến nhiệt LM35 GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI ADC 0804 Vi điều khiển 8051 Mơi trường cần điều khiển nhiệt độ Hiển thị led đoạn Điều khiển hệ thống cảnh báo Khảo sát linh kiện dùng thiết kế mạch led đoạn: *Mơ protues: CAM BIEN QUA ADC HIEN THI LED DOAN Q1 Q2 B C4 C 2N2907 2N2907 7 Q3 D 2N2907 U4 8.0 VOUT U1 33p X1 CRYSTAL C5 +5V 19 18 XTAL1 XTAL2 33p R2 C3 100 10p R3 10k 29 30 31 RST PSEN ALE EA P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 39 38 37 36 35 34 33 32 P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 U3 21 22 23 24 25 D 26 C 27 B 28 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 LM35 A B C D BI/RBO RBI LT QA QB QC QD QE QF QG 13 12 11 10 15 14 7447 10 11 12 13 14 15 16 17 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD AT89C51 U2 VINVIN+ 11 12 13 14 15 16 17 18 20 DB7(MSB) DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0(LSB) VCC CLK R VREF/2 D GND A GND INTR CLK IN WR RD CS 19 10 R1 10k C1 100p ADC0804 1.28V 7.1/ Điện trở: Loại điện trở than ép 1k Mạch nguồn,dùng để hạn dòng cho LED báo nguồn 10k Mạch reset 330Ω Điện trở làm nhiệm vụ phân cực cho transistor khuếch đại C828 SVTH : NHĨM Trang: 22 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI 7.2.Tụ điện phân cực: 1000μF, 100V có nhiệm vụ lọc nguồn 10μF, 50V Mạch reset 7.3.Tụ điện khơng phân cực: Gồm có:+tụ gốm 104pF làm nhiệm vụ lọc nguồn +tụ gốm 33pF mạch dao động cho IC89C51 Điện dung C : cho biết khả phóng điện tụ Hiệu điện U : cho biết điện áp đánh thủng tụ 7.4.Thạch anh: 11.0592 12Hz Mạch tạo dao động 7.5.Transito: Khuyếch đại dòng điện loại A1015 Hình dạng: Sơ đồ chân: SVTH : NHĨM Trang: 23 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI 7.6.Diot: Chỉ hoạt động dẫn dòng điện từ cực A sang cực K Điot mắc dương nguồn có nhiệm vụ ngăn tượng cắm ngược gây hỏng chip 1A, 2A 5A Và loại điot cầu: Dùng để chỉnh lưu điện áp xoay chiều thành điện áp chiều, điot cầu chỉnh lưu nửa chu kì KBP 208 7.7.Đèn báo nguồn: SVTH : NHĨM Trang: 24 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI Loại điot quang, có màu đỏ, U=5V Kí hiệu hình dạng: a: anot(+) k: katot(-) 7.8.Lược cái: Loại 40 chân, loại nhỏ Ngồi nhiều linh kiện khác phục vụ cho q trình làm mạch Lưu đồ thuật tốn chương trình điều khiển: * Sơ đồ thuật tốn * Chương trình điều khiển: ; chuong trinh cam bien nhiet hien thi led doan va cam bien ADC 0804 ; cong P2 duoc noi voi IC 7447 ; xxxxxxxxxxxDINH NGHIA CAC BITxxxxxxx RDCB BIT P3.7 ;DOC CAC BIC WRCB BIT P3.6 INTR BIT P3.5 ; XXXXXXX CHUONG TRINH CHINH XXXXXX MAIN: ORG 0000H CALL DOCCAMBIEN CALL CHUYENMA CALL HIENTHI LJMP MAIN ;CHUONG TRINH DOC CAM BIEN DOCCAMBIEN: CLR WRCB ;bat dau cho phep chuyen doi WRCB ;BAT DAU GHI NOP SETB HERE: JB INTR,HERE ;khi ghi xong thi INTR=1 ket thuc chuyen doi CLR SVTH : NHĨM RDCB ; gui data port cho phep doc du lieu Trang: 25 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI NOP MOV A,P1 ;GUI DU LIEU VAO A SETB RDCB ;ngat gui data RET ; HAM CHUYEN MA CHUYENMA: MOV B,#100;100oC LA TUONG HIEN LED LA 100 DIV AB ADD A,#10110000B MOV R1,A MOV A,B MOV B,#10 DIV AB ADD A,#11010000B MOV R2,A MOV A,B ADD A,#11100000B MOV R3,A RET ; HAM HIEN THI LED HIENTHI: MOV A,R1 MOV P2,A CALL DELAY MOV P2,#11111111B MOV A,R2 MOV P2,A CALL DELAY MOV P2,#11111111B MOV A,R3 MOV P2,A CALL DELAY MOV P2,#11111111B RET SVTH : NHĨM Trang: 26 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI ; xxxxxxxx DELAY ROUTINE xxxxxxxxxxxxxxxxxx DELAY: MOV R6, #10 LOOP2: MOV R7, #250 WAIT: DJNZ R7, WAIT DJNZ R6,LOOP2 RET END SVTH : NHĨM Trang: 27 [...]... báo nguồn: SVTH : NHÓM 5 Trang: 24 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI Loại điot quang, có màu đỏ, U=5V Kí hiệu và hình dạng: a: anot(+) k: katot(-) 7.8.Lược cái: Loại 40 chân, loại nhỏ Ngoài ra còn rất nhiều các linh kiện khác phục vụ cho quá trình làm mạch nữa 8 Lưu đồ thuật toán và chương trình điều khiển: * Sơ đồ thuật toán * Chương trình điều khiển: ; chuong trinh cam bien nhiet do trong... = 1,28V Điều này làm cho Vout của ADC 804 đáp ứng trực tiếp với nhiệt độ được hiển thị trên LM35 Các giá trị của Vref/2 được cho ở bảng 3.6.1 Nhiệt độ (0C) 0 1 2 3 10 30 Vin (mV) 0 10 20 30 100 300 Vout (D7 – D0) 0000 0000 0000 0001 0000 0010 0000 0011 0000 1010 0001 1110 Bảng: Nhiệt độ SVTH : NHÓM 5 Trang: 21 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Cảm biến nhiệt LM35 GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI ADC 0804 Vi điều khiển 8051... ghi chức năng đặc biệt khác của bộ định thời SVTH : NHÓM 5 Trang: 13 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN BIT 7 6 5 4 3 TÊN GATE C/T M1 M0 GATE BỘ ĐỊNH THỜI 1 1 1 1 0 2 C/T 0 1 0 M1 M0 0 0 GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI MÔ TẢ Bit điều khiển cổng khi được set lên 1 Bit chọn chức năng đếm hoặc định thời Bit chon chế độ thứ nhất Bit chọn chế độ thứ 2 Bit điều khiển cổng cho bộ định thời 0 Bit chọn chức năng đếm hoặc định thời... Trang: 18 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI x u n g c a o x u ố n g 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 vi c chuyển đổi hoàn tất thì chân INTR được ADChạ xuống thấp *CLK IN và CLK R CLK IN (chân số 4), là chân vào nối tới đồng hồ ngoài được sử dụng để tạo thờig i a n Tuy nhiên ADC0804 cũng có một bộ tạo xung đồng hồ... cảm biến nhiệt), một bộ cảm biến nhiệt đáp ứng sự thay đổi nhiệt độ bằng cách thay đổi trở kháng nhưng đáp ứng của nó không tuyến tính Nhiệt độ (0C) 0 25 50 75 SVTH : NHÓM 5 Trở kháng của cảm biến (kΩ) 29.490 10.000 3.893 1.700 Trang: 20 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI 100 0.817 Bảng : Trở kháng của bộ cảm biến nhiệt theo nhiệt độ Mã sản phẩm LM35A LM35 LM35CA LM35C LM35D Dải nhiệt độ... cũng là một tham số quan trọng khi đánh giá bộ ADC Thời gian chuyển đổiđược 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 thuộcvào tần số đồng hồ được cấp tới chân CLK và CLK IN và không bé hơn 110μs * Sơ đồ chân SVTH : NHÓM 5 Trang: 17 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI U5 1 2 3 4 5 8 10 9 19 CS RD WR... Sơ đồ chân: SVTH : NHÓM 5 Trang: 23 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI 7.6.Diot: Chỉ hoạt động dẫn dòng điện từ cực A sang cực K Điot mắc ở dương nguồn có nhiệm vụ ngăn hiện tượng cắm ngược gây hỏng chip 1A, 2A và 5A Và loại điot cầu: Dùng để chỉnh lưu điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều, đây là điot cầu chỉnh lưu 2 nửa chu kì KBP 208 7.7.Đèn báo nguồn: SVTH : NHÓM 5 Trang: 24 ĐỒ ÁN. .. 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 Ví dụ, nếu dải đầu vào tương tự cần phải là 0 đến 4v thì Vref/2 được nối với +2v Điện áp Vref/2 liên hệ với dải Vin SVTH : NHÓM 5 Trang: 19 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Vref/ 2(V) Hở * 2.0 1.5 1.28 1.0 0.5 GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI Vin(V) 0 đến 5 0 đến 4 0 đến 3 0 đến 2.56 0 đến...ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI lấy lệnh Các mã lệnh của chương trình được đọc từ Eprom qua bus dứ liệu và được chốt vào thanh ghi lệnh bên trong 8951 để giải mã lệnh.Khi 8951thi hành chương trình trong ROM nội PSEN se ở mức logic 1 Chân 30, ngõ tín hiệu điều khiển ALE: khi 8951 truy xuất bộ nhớ bên ngoài , port 0 có chức... phần cứng khi CPU trỏ đến trình SVTH : NHÓM 5 Trang: 14 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI phục vụ ngắt Cờ ngắt bên ngoài 1.cờ này được set và TCON.2 IT1 8AH TCON.1 IE0 TCON.0 IT0 89H 88H xóa bởi phần mềm khi xẩy ra cạnh âm (xuống) hoặc mức thấp tại chân ngắt ngoài Cờ ngắt bên ngoài 0 Cờ ngắt bên ngoài 0 Bảng 3.2 :Thanh ghi điều khiển định thời TCON 5.Các chế độ định thời: 5.1.chế độ ...ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI Qua nỗ lực tìm tòi với hướng dẫn thầy Phạm Quốc Thái giúp chúng em hồn thành xong đồ án vi điều khiển này.Trong q trình hồn thành đồ án khơng tránh... *Sơ đồ khối AT89C51: SVTH : NHĨM Trang: ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI *Cấu trúc bên vi điều khiển : Tổ chức nhớ: *Bảng đồ nhớ data chip sau: SVTH : NHĨM Trang: ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN... bên ngồi định thời Chân P3.6 : điều khiển ghi nhớ liệu ngồi Chân P3.7 : điều khiển đọc nhớ liệu ngồi SVTH : NHĨM Trang: ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ThS PHẠM QUỐC THÁI Chân 9, RST: Ngõ vào Reset