Đồ Án : Mạch Đo Nhiệt độ Lm35

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỒ ÁN MÔN HỌC Đề tài: “Mạch đo hiển thị nhiệt độ” Giảng viên hướng dẫn : NGÔ THI THU TÌNH Sinh viên thực hiên : TRẦN QUANG TRUNG ĐỖ TIẾN THÀNH TRẦN ĐỨC HIẾU Lớp : 65DCDT23 Khóa : 2014 – 2019 Hệ : Chính quy Hà Nội, Tháng 4/2016 GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình MỞ ĐẦU Trong thời kỳ công nghiệp hóa đại hóa ngày nay, thiết bị điện tử, tự động hóa đóng vai trò quan trọng, đặc biệt trình sản xuất phân xưởng, nhà máy đời sống gia đình Áp dụng kiến thức đạt trình học môn Điện Tử Tương Tự, nhóm chúng em định chọn đề tài:“ MẠCH ĐO NHIỆT ĐỘ HIỆN THỊ SỐ ” Vì thời gian, tài liệu trình độ hạn chế nên việc thực đồ án nhiều thiếu sót … Kính mong nhận dẫn góp ý tận tình tất quý thầy cô bạn GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn : Sự dẫn góp ý cô Ngô Thị Thu Tình Cảm ơn cô nhiệt tình cung cấp thông tin hướng dẫn hỗ trợ em kiểm tra, khắc phục số thông tin chưa xác Xin cảm ơn bạn sinh viên lớp giúp đỡ nhiều mặt phương tiện, sách vở, ý kiến Trong trình thực đề tài này, em cố gắng, xong không tránh khỏi thiếu xót Rất mong nhận góp ý, phê bình, dẫn quý thầy cô, bạn sinh viên bạn đọc GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình Nhận xét, đánh giá (Của người hướng dẫn) ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Điểm (bằng chữ: ) Đồng ý/Không đồng ý cho sinh viên bảo vệ trước hội đồng chấm đồ án môn học: .Ngày… Tháng… Năm 20 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (ký, ghi rõ họ tên) GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình MỤC LỤC: Lời mở đầu ……………………………………………………….……… Lời cảm ơn………………………………………………………………… … Chương I: Cơ sở lý thuyết Nguyên lý hoạt động nguyên lý …………………………….6 1.1 Các linh kiện sử dụng mạch 1.2 Nguyên lý số linh kiện phục vụ cho công việc đo lường Chương II: Thiết kế thi công mạch Phần cứng…………………………………………………… 17 2.1 Các khối chức 2.2 Sơ đồ nguyên lý 2.3 Sơ đồ mạch in sản phẩm Nguyên lý chi tiết mạch……………………………………… 23 Phần mềm …………………………… ………………………24 GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Nguyên lý hoạt động nguyên lý đo 1.1 Các linh kiện sử dụng mạch • Sử dụng vi điều khiển họ 8051 • Đo nhiệt độ cảm biến nhiệt LM35 thông qua thiết kế mạch chuyển đổi ADC080 • Hiển thị LED đoạn 1.2 Nguyên lý số linh kiện phục vụ cho công việc đo lường 1.2.1-Giới thiệu tổng quan họ Vi điều khiển 8051 AT89S52 họ IC vi điều khiển hãng ATMEL sản xuất Các sản phẩm AT89S52 thích hợp cho ứng dụng điều khiển Việc xử lý byte toán số học cấu trúc liệu nhỏ thực nhiều chế độ truy xuất liệu nhanh RAM nội Tập lệnh cung cấp bảng tiện dụng lệnh số học bit gồm lệnh nhân lệnh chia Nó cung cấp hỗ trợ mở rộng chip dùng cho biến bit kiểu liệu riêng biệt cho phép quản lý kiểm tra bit trực tiếp hệ thống điều khiển AT89S52 cung cấp đặc tính chuẩn như: 8Kbyte nhớ đọc xóa lập trình nhanh (EPROM), 128 byte RAM, 32 đường I/O, TIMER/COUNTER 16 bit, vectơ ngắt có cấu trúc mức ngắt, Port nối tiếp bán song công, mạch dao động tạo xung Clock dao động ON-CHIP Các đặc điểm AT89S52 tóm tắt sau: • 8Kbyte nhớ lập trình nhanh, có khả tới 1000 chu kỳ ghi/xóa • Tần số hoạt động từ: 0Hz đến 24MHz • mức khóa nhớ lập trình • Timer/Counter 16 Bit • 128 Byte RAM nội • Port xuất/nhập I/O bit • Giao tiếp nối tiếp • 64 KB vùng nhớ mã • 64 KB vùng nhớ liệu ngoại GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình • 4µs cho hoạt động nhân chia 1.2.1.1 Sơ đồ khối sơ đồ chân AT89S52 Sơ đồ chân Hình 1.1: Sơ đồ chân AT89S52 GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình Hình 1.2: Sơ đồ khối AT89S52 • Chức chân Port 0: port có chức với số thứ tự chân từ 32-39 - Trong hệ thống điều khiển đơn giản sử dụng nhớ bên không dùng nhớ mở rộng bên port dùng làm đường I/O - Trong hệ thống điều khiển lớn sử dụng nhớ mở rộng bên port có chức bus địa bus liệu AD7-AD0 GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình • Port 1: với số thứ tự chân từ 1-8, có chức làm đường điều khiển xuất nhập có chân có chức bảng sau: Hình 1.3: Chức chân port • Port 2: với số thứ tự chân từ 21-28 với hai chức - Trong hệ thống điều khiển đơn giản sử dụng nhớ bên không dùng nhớ mở rộng bên port dùng làm đường I/O - Trong hệ thống điều khiển lớn sử dụng nhớ mở rộng bên port có chức bus địa cao A8-A15 • Port 3: có hai chức với số thứ tự chân 10-17, chân port có nhiều chức khác bảng sau: Hình 1.4: Chức chân port • Chân PSEN (Program store enable): tín hiệu ngõ chân 29 cho phép đọc nhớ chương trình mở rộng, có giao tiếp với nhớ bên dùng đến chân PSEN GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình Chân ALE/PROG (Address latch enable): tín hiệu ngõ chân 30 dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp đường địa liệu kết nối chúng với IC chốt • Chân EA/VPP (External Access) số thứ chân 31 có chức chọn nhớ chương trình: EA=GND: Chọn nhớ ngoại, EA=VCC chọn nhớ nội • Chân RST (Reset) chân số vi điều khiển, nhấn nút reset mạch reset vi điều khiển, reset tín hiệu phải mức cao chu kỳ máy • Sơ đồ mạch reset: Hình 1.5: Sơ đồ mạch Reset Chân XTAL1 XTAL2: chân 18, 19 vi điều khiển, thường nối với thạch anh tạo thành mạch tạo dao động cho VĐK Tần số thạch anh thường dùng ứng dụng là: 12MHz, Tần số tối đa 33MHz Tần số lớn vi điều khiển xử lý nhanh • Chân VCC, GND: chân 40, 20 vi điều khiển dùng để cấp nguồn nối đất cho vi điều khiển • 1.2.2 Giới thiệu IC ADC0804 Các chuyển đổi ADC thuộc thiết bị sử dụng rộng rãi để thu liệu Các máy tính số sử dụng giá trị nhị phân, giới vật lý đại lượng dạng tương tự (liên tục) Nhiệt độ, áp suất (khí chất lỏng), độ ẩm vận tốc số đại lượng vật lý giới thực mà ta gặp ngày Một đại lượng vật lý chuyển dòng điện điện áp qua thiết bị gọi biến đổi Các biến đổi coi cảm biến Mặc dù có cảm biến nhiệt, tốc độ, áp suất, ánh sáng nhiều đại lượng tự nhiên khác chúng cho GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình 10 A B C D E F - 11111000 10000000 10010000 10001000 10000011 11000110 10100001 10000110 10001110 10111111 F8 80 90 88 83 C6 A1 86 8E BF Bảng mã hiển thị LED đoạn dành cho LED đoạn có Anode chung (các LED đơn sáng mức 0) Số hiển thị LED đoạn A B C D E F - Mã hiển thị LED đoạn dạng nhị phân 00111111 00000110 01011011 01001111 01100110 01101101 01111101 00000111 01111111 01101111 01110111 01111100 00111001 01011110 01111001 01110001 01000000 Mã hiển thị LED đoạn dạng thập lục phân 3F 06 5B 4F 66 6D 7D 07 7F 6F 77 7C 39 5E 79 71 40 Bảng mã hiển thị LED đoạn dành cho LED đoạn có Cathode chung (các LED đơn sáng mức 1) GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình 16 GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình 17 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH Phần cứng Sơ đồ khối mạch đo nhiệt độ 2.1 Các khối chức 2.1.1 Khối cảm biến Khối cảm biến LM35 dùng để cảm biến nhiệt độ môi trường chuyển đến khối ADC0804 Ở chân nối nguồn, chân nối đất chân nối vào chân Vin+ ADC 2.1.2 Khối chuyển đổi tương tự sang số GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình 18 Khối ADC0804 dùng để chuyển đổi tín hiệu tương tự (nhiệt độ) từ cảm biến sang tín hiệu số Sau chuyển đổi ADC xuất liệu chân VXL 2.1.3 Khối xử lý trung tâm Khối IC AT89S52, trình xử lý liệu thực GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình 19 2.1.4 Khối hiển thị Khối có chức hiển thị nhiệt độ, liệu lấy từ port port 3của VXL AT89S52 Khối sử dụng transitor PNP : Led điều khiển ON/OFF transitor, chân b mức tran mở có dòng vào, chân b mức tran đóng GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình 20 2.2 Sơ đồ nguyên lý GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình 21 2.3 Sơ đồ mạch in sản phẩm GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình 22 GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình 23 3.Nguyên lý chi tiết mạch GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình 24 4.Code chương trình GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình 25 GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình 26 GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình 27 GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình 28 GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình 29 GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình 30 [...]... chân LM35 dạng TO-92 Đặc điểm cơ bản của LM3 5: • Điện áp nguồn từ -0,2V đến +35V • Điện áp ra từ -1V đến +6V • Dải nhiệt độ đo được từ -550C đến +1500C • Điện áp đầu ra thay đổi 10mV mỗi khi có sự thay đổi 10C LM35 có độ biến thiên theo nhiệt đ : 10mV/1(0C) Độ chính xác cao, tính năng cảm biến nhiệt độ rất nhạy, ở nhiệt độ 25 0C nó có sai số không quá 1% Với tầm đo từ 0( 0C) đến 128(0C), tín hiệu ngõ... 7D 07 7F 6F 77 7C 39 5E 79 71 40 Bảng mã hiển thị LED 7 đo n dành cho LED 7 đo n có Cathode chung (các LED đơn sáng ở mức 1) GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình 16 GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình 17 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH 2 Phần cứng Sơ đồ khối mạch đo nhiệt độ 2.1 Các khối chức năng 2.1.1 Khối cảm biến Khối cảm biến LM35 dùng để cảm biến nhiệt độ ngoài môi trường rồi chuyển đến khối ADC0804 Ở đây chân... sau: Dout = Vin / Kích thước bước 1.2.3 Giới thiệu về IC cảm biến nhiệt LM35 Đây là cảm biến nhiệt được tích hợp chính xác cao của hãng National Semiconductor Điện áp đầu ra của nó tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius Chúng không yêu cầu căn chỉnh ngoài LM35 có 4 dạng: TO-46, SO-8, TO-92, TO-220 Nhưng thường dùng nhất là dạng TO-92 như hình dưới GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình 12 Sơ đồ chân LM35. .. PNP : Led được điều khiển ON/OFF bằng transitor, khi chân b bằng mức 0 thì tran nó được mở và có dòng đi vào, còn khi chân b ở mức 1 thì tran sẽ đóng GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình 20 2.2 Sơ đồ nguyên lý GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình 21 2.3 Sơ đồ mạch in và sản phẩm GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình 22 GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình 23 3.Nguyên lý chi tiết của mạch GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình 24 4.Code chương trình GVHD: Cô... ngõ vào Thông số kỹ thuật: • Tiêu tán công suất thấp • Dòng làm việc từ 400µA đến 5mA • Dòng ngược 15mA • Dòng thuận 10mA • Độ chính xác: khi làm việc ở nhiệt độ 25( 0C) với dòng làm việc 1mA thì điện áp ngõ ra từ 2,94V đến 3,04V Đặc tính điện: • Theo thông số của nhà sản xuất LM35, quan hệ giữa điện áp và ngõ ra như sau: Vout= 0,01*T(0K)=2,73+0,01*T(0C) Vậy ứng với tầm hoạt động từ 0( 0C) đến 100(0C)... tắt của từng LED đơn trong nó, dữ liệu được xuất ra điều khiển LED 7 đo n thường được gọi là “mã hiển thị LED 7 đo n” Có hai kiểu mã hiển thị LED 7 đo n: mã dành cho LED 7 đo n có Anode(cực +) chung và mã dành cho LED 7 đo n có Cathode(cực -)chung Chẳng hạn, để hiển thị số 1 cần làm cho các LED ở vị trí b và c sáng, nếu sử dụng LED 7 đo n có Anode chung thì phải đặt vào hai chân b và c điện áp là 0V... số chỉ là các dãy số đơn thuần, thường người ta sử dụng “LED 7 đo n” LED 7 đo n được sử dụng khi các dãy số không đòi hỏi quá phức tạp, chỉ cần hiển thị số là đủ, chẳng hạn LED 7 đo n được dùng để hiển thị nhiệt độ phòng, trong các đồng hồ treo tường bằng điện tử, hiển thị số lượng sản phẩm được kiểm tra sau một công đo n nào đó LED 7 đo n có cấu tạo bao gồm 7 LED đơn xếp theo hình phía trên và có... nối với mạch điện 7 cực còn lại trên mỗi LED đơn của LED 7 đo n và 1 cực trên LED đơn ở góc dưới, bên phải của LED 7 đo n được đưa thành 8 chân riêng để điều khiển cho LED sáng tắt theo ý muốn Nếu LED 7 đo n có Anode (cực +) chung, đầu chung này được nối với +Vcc, các chân còn lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các LED đơn, LED chỉ sáng khi tín hiệu đặt vào chân này ở mức 0 Nếu LED 7 đo n... LED nếu LED 7 đo n được nối với nguồn 5V Chân nhận tín hiệu a điều khiển LED a sáng tắt, ngõ vào b để điều khiển LED b Tương tự với các chân và các LED còn lại Kết nối với Vi điều khiển Ngõ nhận tín hiệu của LED 7 đo n có 8 đường, vì vậy có thể dùng 1 Port nào đó của Vi điều khiển để điều khiển LED 7 đo n Như vậy LED 7 đo n nhận một dữ liệu 8 bit từ Vi điều khiển để điều khiển hoạt động sáng tắt của... thiên điện điện áp ngõ ra l : Ở 0(0C) thì điện áp ngõ ra Vout= 2,73V Ở 5(0C) thì điện áp ngõ ra Vout= 2,78V Ở 100(0C) thì điện áp ngõ ra Vout= 3,17V Tầm biến thiên điện áp tương ứng với nhiệt độ từ 0(0C) đến 100(0C) là 1V 1.2.4 Cấu tạo của LED 7 đo n Giao tiếp với LED 7 đo n Các khái niệm cơ bản GVHD: Cô Ngô Thị Thu Tình 13 Trong các thiết bị để báo trạng thái hoạt động của thiết bị đó cho người