Do an tot nghiep lò nhiệt trong nhà máy bia

Môc ®Ých tr­íc hÕt khi thùc hiÖn ®Ò tµi nµy lµ ®Ó hoµn tÊt ch­¬ng tr×nh m«n häc ®Ó ®ñ ®iÒu kiÖn ra tr­êng . Cô thÓ khi nghiªn cøu thùc hiÖn ®Ò tµi lµ em muèn ph¸t huy nh÷ng thµnh qu¶ øng dông cña vi ®iÒu khiÓn nh»m t¹o ra nh÷ng s¶n phÈm, nh÷ng thiÕt bÞ tiªn tiÕn h¬n, vµ ®¹t hiÖu qu¶ s¶n xuÊt cao h¬n. MÆt kh¸c ®å ¸n nµy còng cã thÓ lµm tµi liÖu tham kh¶o cho nh÷ng sinh viªn khãa sau, gióp hä hiÓu râ h¬n vÒ nh÷ng øng dông cña vi ®iÒu khiÓn vµ giao tiÕp víi m¸y tÝnh. Ngoµi ra qu¸ tr×nh nghiªn cøu thùc hiÖn ®Ò tµi lµ mét c¬ héi ®Ó em tù kiÓm tra l¹i nh÷ng kiÕn thøc ®· ®­îc häc ë tr­êng, ®ång thêi ph¸t huy tÝnh s¸ng t¹o, kh¶ n¨ng gi¶i quyÕt mét vÊn ®Ò theo yªu cÇu ®Æt ra. Vµ ®©y còng lµ dÞp ®Ó em tù kh¼ng ®Þnh m×nh tr­íc khi ra tr­êng ®Ó tham gia vµo c¸c ho¹t ®éng s¶n xuÊt cña x· héi.

Lời cam đoan

 Tôi xin cam đoan đồ án này là công trình nghiên cứu của riêng tôi, cha đợc công

bố trên bất kỳ phơng tiện nào Những vấn đề đợc trình bày trong đồ án này không sao chép lại từ bất kỳ tài liệu nào, các tài liệu tôi đa ra ở phần cuối chỉ mang tính chất tham khảo.

Mục Lục

Lời cam đoan 1

Mục lục 2

Danh mục hình vẽ 5

Danh mục bảng 7

A- Phần mở đầu 8

B- Nội dung 10

Chơng 1: Cảm biến đo nhiệt độ 10

1.1 Hệ thống đo lờng 10

1.1.1 Giới thiệu 10

1.1.2 Dụng cụ đo lờng 10

1.1.3 Phân loại dụng cụ đo 11

1.2 Đo lờng cảm biến 11

1.2.1 Khái niệm 11

1.2.2 Phân loại cảm biến 12

1.2.3 Các thông số cơ bản của cảm biến 12

1.3 Các phơng pháp đo nhiệt độ 12

1.3.1 Cơ sở chung và phân loại các phơng pháp đo nhiệt độ 12

1.3.2 Các phơng pháp đo tiếp xúc: 13

1.3.3 Đo nhiệt độ bằng phơng pháp không tiếp xúc: 20

Chơng 2: Khảo sát IC vi xử lý, Bộ chuyển đổi ADC và mạch khuếch đại DC 22

2.1- Khảo sát IC vi xử lý 8051 22

2.1.1 Sơ đồ chân- Chức năng các chân 22

2.1.2 Sơ đồ khối: 24

2.1.3 Tổ chức bộ nhớ 26

2.1.4 Các chế độ định địa chỉ 26

2.1.5 Tập lệnh của 8051 27

2.1.6 Bộ định thời, bộ đếm( timer/ couter) 27

2.1.7 Ngắt 31

2.2 Khảo sát bộ chuyển đổi ADC( bộ chuyển đổi tơng tự – số) 34

2.2.1 Khái niệm chung 34

2.2.2 Các phơng pháp chuyển đổi 34

2.2.3 Giới thiệu ADC 0809: 34

2.3 Mạch khuếch đại DC 39

Chơng 3: Vi điều khiển Giao tiếp với máy tính 42

3.1 Truyền dữ liệu giữa máy tính và vi điều khiển 42

3.2 Các chuẩn giao tiếp dùng trong truyền thông nối tiếp 43

3.2.1 Chuẩn RS232 44

3.2.2 Chuẩn RS-449 và RS- 423A 46

3.2.3 Chuẩn RS-422A 46

3.2.4 Chuẩn RS-485 47

3.3 Bộ điều khiển đờng truyền MAX232 47

3.4 Các cổng COM của IBM PC và tơng thích 48

3.5 Các thanh ghi điều khiển thuyền thông nối tiếp 48

3.5.1 Bộ đệm dữ liệu nối tiếp(SBUF) 48

3.5.2 Thanh ghi điều khiển nối tiếp SCON 49

3.6 Ngôn ngữ lập trình Visual Basic 51

3.6.1 Giới thiệu 51

3.6.2 Truyền thông nối tiếp dùng VB 6.0 51

Chơng 4: Thiết kế và thi công 60

4.1 Nhiệm vụ 60

4.2.Sơ đồ khối và chức năng từng khối 60

4.2.1 Sơ đồ khối mạch đo nhiệt độ: 60

4.2.2 Chức năng từng khối: 60

4.3.Thiết kế và tính chọn từng khối 61

4.3.1 Khối cảm biến: 61

4.3.2 Khối khuếch đại 61

4.3.3 Bộ ADC 66

4.3.4 Khối vi điều khiển 66

4.3.5 Khối giao tiếp 67

4.3.6 Khối hiển thị (máy tính): 67

4.3.7 Khối nguồn 68

4.4 Lu đồ thuật toán và chơng trình 69

4.4.1 Lu đồ thuật toán: 69

4.4.2 Chơng trình điều khiển đo nhiệt độ dùng VĐK 8051 hiển thị trên máy tính: 74

4.4.3 Mạch đo nhiệt độ: Phụ lục 75

4.5 Thi công 75

4.5.1.Sơ đồ mạch in mặt trớc 75

4.5.2 Sơ đồ mạch in mặt sau: 76

4.5.3 Mạch đo thi công hoàn chỉnh……… 77

C- Kết luận 78

Tài liệu tham khảo 80

Phụ lục 1 ……… 81

Phụ lục 2 ……… 83

Phụ lục 3 ……… 86

Danh mục hình vẽ

B- Nội dung 10

Chơng 1: Cảm biến đo nhiệt độ 10

Hình1.1: Cấu tạo nhiệt điện trở công nghiệp dùng điện trở Pt( Pt 100): 13

Hình 1.2: Cấu tạo của nhiệt kế cặp nhiệt 16

Hình 1.3: Sơ đồ mạch nguyên lý của IC bán dẫn đo nhiệt độ 18

Hình1.4 : Mạch đo cơ bản dùng IC bán dẫn AD590 đo nhiệt độ 19

Hình 1.5: Đờng cong E 0 f  với các nhiệt độ khác nhau 20

Chơng 2: Khảo sát IC vi xử lý, bộ chuyển đổi ADC và mạch khuếch đại DC 21

Hình 2.1: Sơ đồ chân VĐK 8051 21

Hình 2.2: Sơ đồ khối của VĐK 8051 23

Hình 2.3: Tóm tắt các vùng bộ nhớ của / 8051 25

Hình 2.4: Cấu tạo bộ định thời/ đếm 27

Hình 2.5 : Các bít của thanh ghi TCON 27

Hình 2.6: Các bit cuả thanh ghi TMOD 28

Hình 2.7: Tóm tắt thanh ghi IE 31

Hình 2.8: Tóm tắt thanh ghi IP 31

Hình 2.9: Sơ đồ khối chuyển đổi ADC dùng phơng pháp xấp xỉ liên tiếp 33

Hình 2.10: Sơ đồ chân của IC ADC 0809 34

Hình 2.11: Biểu đồ thời gian của ADC 0809 36

Hình 2.12: Thuật toán truy xuất ADC 37

Hình 2.13: Mạch KĐ không đảo 38

Chơng 3: Vi điều khiển giao tiếp với máy tính 39

Hình 3.1: Đầu nối DB - 25 của RS232 41

Hình 3.2: Sơ đồ đầu nối DB - 9 của RS23 41

Hình3.3: a) Sơ đồ bên trong của MAX232 45

b) Sơ đồ nối ghép của MAX232 với 8051 theo moden không 45

Hình 3.4: Thanh ghi điều khiển cổng nối tiếp SCON 46

Hình3 5: Cách chọn thêm thành phần microsoft comm control ở visual basic 6.0 49

Hình3.6: Thành phần Mscomm trong hợp công cụ (toolbox) 49

Chơng 4: Thiết kế và thi công 57

Hình 4.1: Sơ đồ khối mạch đo nhiệt độ 57

Hình 4.2: Sơ đồ nguyên lý mạch KĐ kênh 1 59

Hình 4.3: Sơ đồ nguyên lý mạch KĐ kênh 2 60

Hình 4.5: Sơ đồ nguyên lý mạch bù nhiệt độ cho cặp nhiệt khi nhiệt độ đầu tự do thay đổi 62

Hình 4.6: Sơ đồ nguyên lý khối dao động 63

Hình 4.7: Sơ đồ nguyên lý khối giao tiếp với máy tính 64

Hình 4.8: Cửa sổ giao diện của mạch đo nhiệt độ 64

Hình 4.9: Các khối nguồn đợc sử dụng trong hệ thống 65

Danh mục bảng

B- Nội dung 10

Chơng 1: Cảm biến đo nhiệt độ 10

Bảng 1.1:Các thang đo nhiệt độ: 12

Bảng 1.2: Sự thay đối giá trị điện trở của cảm biến Platin theo nhiệt độ: 14

Bảng 1.3: Đặc tính kỹ thuật của một số loại cặp nhiệt thông dụng: 17

Chơng 2: Khảo sát IC vi xử lý, bộ chuyển đổi ADC và mạch khuếch đại DC 21

Bảng 2.1: Chức năng của các chân trên port3 23

Bảng 2.2: Thanh ghi chức năng đặc biệt dùng timer 26

Bảng 2.3: Các bít của thanh ghi điều khiển trạng thái TCON 28

Bảng 2.4: Các bit của thanh ghi TMOD 29

Bảng 2.5: Các chế độ của TMOD 29

Bảng 2.6: Các Vector ngắt 30

Bảng 2.7: Bảng trạng thái của ADC 0809: 35

Chơng 3: Vi điều khiển giao tiếp với máy tính 39

Bảng 3.1: Các tín hiệu của các chân đầu nối DB - 9 trên máy tính IBM PC 42

Bảng 3.2: Các chế độ đóng khung dữ liệu: 47

Bảng 3.3: Bảng các đặc tính của điều khiển MSComm 51

A- Phần mở đầu

1 Đặt vấn đề

Ngày nay với sự phát triển của công nghiệp vi điện tử, kỹ thuật số các hệ thống

điều khiển dần dần đợc tự động hóa Với những kỹ thuật tiên tiến nh vi xử lí, vi mạch

số đợc ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển, thì các hệ thống điều khiển cơ khí thô sơ, vớitốc độ xử lí chậm chạp ít chính xác đợc thay thế bằng các hệ thống điều khiển tự độngvới các lệnh chơng trình đã đợc thiết lập trớc

Trong quá trình sản xuất ở các nhà máy, xí nghiệp hiện nay, việc đo và khống chếnhiệt độ tự động là một yêu cầu hết sức cần thiết và quan trọng Vì nếu nắm bắt đợcnhiệt độ làm việc của các hệ thống, dây chuyền sản xuất giúp ta biết đợc tình trạng làmviệc của các yêu cầu Từ đó có những xử lý kịp thời tránh đợc những h hỏng và sự cố

có thể xảy ra

Để đáp ứng đợc yêu cầu đo nhiệt độ thì có nhiều phơng pháp để thực hiện, nghiêncứu khảo sát vi điều khiển 8051 và cảm biến nhiệt em nhận thấy rằng: ứng dụng vi điềukhiển 8051 và truyền thông nối tiếp với máy tính để hiển thị giá trị nhiệt độ vào việc

đo và khống chế nhiệt độ tự động là phơng pháp tối u nhất Đồng thời đợc sự đồng ýcủa khoa Điện - Điện tử Trờng Đại Học S Phạm Kỹ Thuật Nam Định, em tiến hành

2 Giới thiệu đề tài

- Nhiệm vụ của đề tài:

+ Nghiên cứu các phơng pháp đo nhiệt độ

+ Nghiên cứu một số chuẩn giao tiếp máy tính

+ Nghiên cứu truyền thông nối tiếp giữa vi điều khiển 8051 và PC

+ Nghiên cứu ngôn ngữ lập trình Visual Basic(VB)

- Kết quả dự kiến:

+ Xây dựng mạch đo nhiệt tơng thích với một số cảm biến nhiệt thôngdụng

+ Thiết kế giao diện đo nhiệt độ bằng máy tính trên cơ sở Visual Basic

3 Mục đích nghiên cứu đề tài

- Mục đích trớc hết khi thực hiện đề tài này là để hoàn tất chơng trình môn học để

đủ điều kiện ra trờng

- Cụ thể khi nghiên cứu thực hiện đề tài là em muốn phát huy những thành quảứng dụng của vi điều khiển nhằm tạo ra những sản phẩm, những thiết bị tiên tiến hơn,

và đạt hiệu quả sản xuất cao hơn

- Mặt khác đồ án này cũng có thể làm tài liệu tham khảo cho những sinh viênkhóa sau, giúp họ hiểu rõ hơn về những ứng dụng của vi điều khiển và giao tiếp vớimáy tính.

- Ngoài ra quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài là một cơ hội để em tự kiểm tralại những kiến thức đã đợc học ở trờng, đồng thời phát huy tính sáng tạo, khả năng giảiquyết một vấn đề theo yêu cầu đặt ra Và đây cũng là dịp để em tự khẳng định mình tr-

ớc khi ra trờng để tham gia vào các hoạt động sản xuất của xã hội

bằng số so với đơn vị đo

Kết quả đo đợc biểu diễn dới dạng:

1.1.2 Dụng cụ đo lờng

Dụng cụ đo là thiết bị để gia công các thông tin đo lờng và thể hiện kết quả đo dớidạng con số hoặc đồng hồ, chỉ thị

Sơ đồ cấu trúc chung của dụng cụ đo tổng quát:

- Khối chuyển đổi: Làm nhiệm vụ nhận trực tiếp các đại lợng vật lí đặc trng cho

đối tợng cần đo thành các đại lợng vật lí thống nhất( dòng điện hay điện áp) để thuậnlợi cho việc tính toán

- Mạch đo: có nhiệm vụ tính toán biến đổi tín hiệu nhận đợc từ bộ chuyển đổi saocho phù hợp với yêu cầu thể hiện kết quả đo của bộ chỉ thị Mạch đo th ờng là cácmạch điện, điện tử, các bộ vi xử lí để nâng cao đặc tính của dụng cụ đo

- Khối chỉ thị: làm nhiệm vụ biến đổi tín hiệu điện nhân đợc từ mạch đo để thểhiện kết quả đo

1.1.3 Phân loại dụng cụ đo.

a) Theo cách biến đổi:

- Dụng cụ đo biến đổi thẳng

- Dụng cụ đo kiểu biến đổi bù

b) Theo phơng pháp so sánh.

- Dụng cụ đo đánh giá trực tiếp

- Dụng cụ đo kiểu so sánh

c) Theo phơng pháp đa ra thông tin đo.

- Dụng cụ đo tơng tự

- Dụng cụ đo chỉ thị số

d) Theo đại lợng đo: Các dụng cụ đo đợc mang tên đại lợng đo nh : Vônmét,

các phần tử khác Cảm biến là một thiết bị chịu tác động của đại lợng cần đo m không

có tính chất điện và cho một đặc trng mang bản chất điện( điện tích, điện áp, dòng

điện, trở kháng), ký hiệu là s

Quan hệ trên thờng rất phức tạp do nhiều yếu tố ảnh hởng tới quan hệ giữa đầu ra

và đầu vào của cảm biến

- Cảm biến thờng dùng ở khâu đo lờng và kiểm tra Các loại cảm biến đợc sửdụng rộng rãi trong tự động hoá các quá trình sản xuất và điều khiển tự động các hệthống khác nhau Chúng có chức năng biến đổi sự thay đổi liên tục các đại lợng đầuvào (đại lợng đo lờng- kiểm tra, là các đại lợng không điện nào đó) thành sự thay đổicủa các đại lợng đầu ra là đại lợng điện nh điện trở, điện dung, điện kháng, dòng điện,tần số, góc pha

1.2.2 Phân loại cảm biến.

Với mục đích nghiên cứu và ứng dụng có thể phân loại cảm biến theo các ph ơngpháp sau:

- Phân loại theo đại lợng vào ra

- Phân loại theo tính chất vật lí

- Phân loại theo tính chất nguồn điện

- Phân loại theo phơng pháp đo

1.2.3 Các thông số cơ bản của cảm biến.

- Độ nhạy của cảm biến

- Độ tuyến tính

- Sai số và độ chính xác

- Độ nhanh và thời gian hồi đáp

- Giới hạn sử dụng của cảm biến

1.3 Các phơng pháp đo nhiệt độ

1.3.1 Cơ sở chung và phân loại các phơng pháp đo nhiệt độ.

Nhiệt độ là một trong những thông số quan trọng nhất ảnh hởng đến đặc tính củavật chất nên trong các quá trình kỹ thuật cũng nh trong đời sống hằng ngày rất hay gặpyêu cầu đo nhiệt độ Ngày nay, hầu hết các quá trình sản xuất công nghiệp, các nhàmáy đều có yêu cầu đo nhiệt độ Tuỳ theo dải nhiệt độ đo có thể dùng các phơng phápkhác nhau, thờng phân loại các phơng pháp dựa vào dải nhiệt độ cần đo.Thông thờngnhiệt độ cần đo đợc chia thành 3 dải: dải nhiệt độ thấp, nhiệt độ trung bình và nhiệt độcao

- ở nhiệt độ trung bình và thấp, phơng pháp đo thờng là phơng pháp tiếp xúc,nghĩa là các chuyển đổi đợc đặt trực tiếp ở ngay môi trờng cần đo

- Đối với nhiệt độ cao: đo bằng phơng pháp không tiếp xúc, dụng cụ đặt ở ngoàimôi trờng đo.

Bảng 1.1:Các thang đo nhiệt độ:

- Nhiệt kế nhiệt điện trở

- Nhiệt kế nhiệt ngẫu (cặp nhiệt)

ngời ta thơng ứng dụng các IC bán dẫn ứng dụng tính chất nhạy nhiệt của các điốt,tranzito để đo nhiệt độ

1.3.2.1 Nhiệt kế nhiệt điện trở.

Nhiệt kế nhiệt điện trở RTD (Resistanr Temperature Detector) có thể tạo thành

từ dây platin, đồng, niken, bán dẫn quấn trên một lõi cách điện đặt trong vỏ kim loại

có đầu nối ra ngoài Để giảm tổn hao do nhiệt dẫn, chiều dài của dây cần lớn hơn đờngkính dây gấp nhiều lần (lớn hơn 200 lần) Điện trở của dây từ vài chục ôm đến vàinghìn ôm, vật liệu chế tạo cần có hệ số nhiệt độ (α) l) lớn, bền hoá học với tác dụng củamôi trờng, có điện trở suất lớn và chịu đợc nhiệt độ cao Cảm biến nhiệt điện trở hoạt

động dựa trên nguyên tắc điện trở R của đa số kim loại thay đổi theo nhiệt độ T Khinhiệt độ tăng, giá trị điện trở tăng

Cảm biến PT – 100 là loại RTD, trong đó sử dụng điện trở thuần của đoạn dâyplatin cuốn theo dạng cuộn lò xo đặt ở vị trí đầu của cảm biến

Hình1.1: Cấu tạo nhiệt điện trở công nghiệp dùng điện trở Pt( Pt 100):

1-Dây nhiệt điện trở 3-ổ đỡ

Bảng 1.2: Sự thay đối giá trị điện trở của cảm biến Platin theo nhiệt độ:

điện trở R phụ thuộc tuyến tính vào nhiệt độ T:

độ chính xác cao, độ phi tuyến nhỏ và tính đồng nhất của các cảm biến cùng loại cao Khi cấp dòng I cho cảm biến, nhận đợc thể ra cảm biến U=I.R Với giá trị điệntrở R thay đổi tuyến tính theo nhiệt độ, điện thế lối ra cảm biến cũng là đại l ợng phụ

thuộc tuyến tính theo nhiệt độ Sơ đồ với RTD đòi hỏi dòng I cung cấp phải rất ổn

n

Đó chính là suất điện động cảm ứng Peltier:

Định luật Volta: trong một mạch kín đẳng nhiệt đợc cấu tạo bởi những dây dẫnkhác nhau, sức điện động Peltier tổng cộng bằng 0 Trong mạch đợc cấu tạo bởi nhữngvật liệu A, B, C, D ( hình bên):

Ta có:

0

/ /

/

T B

T

T A T

M

(T

M)

N(T

N)

N

MT

T A

A

B

a d

c

T h a n h g h i

đ i ề u k h i ể nA

C

-15-

*) Hiệu ứng Seebeck

Nếu trong một mạch điện kín, đợc cấu tạo bởi

hai dây dẫn A và B mà hai mối nối của chúng có nhiệt

/

T T B A

hiệu ứng Thomson và hiệu ứng Peltier

2

1

T

T A

T B A

T B A

T B

b) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động.

Phơng pháp đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt là một trong những phơng pháp phổ biến

và thuận lợi nhất

- Cấu tạo của nhiệt kế cặp nhiệt nh sau:

a n h g h i

đ i ề u k h i ể n

Hình 1.2: Cấu tạo của nhiệt kế cặp nhiệt

Nhiệt kế cặp nhiệt gồm hai dây kim loại hàn với nhau ở điểm 1 và luồn vào ống 2

để có thể đo đợc nhiệt độ cao Với nhiệt độ thấp hơn, vỏ nhiệt kế có thể làm bằng thépkhông gỉ Để cách điện giữa hai dây, một trong hai dây đợc lồng vào ống sứ nhỏ 3 Nếu

vỏ làm bằng kim loại thì cả hai dây đều đặt vào ống sứ

- Nguyên lý hoạt động: Nguyên tắc hoạt động của cặp nhiệt điện dựa trên hiệuứng khuếch tán các điện tử khi có tiếp xúc hai kim loại khác nhau Sự khuếch tán nàyhình thành hiệu điện thế tiếp xúc E, phụ thuộc bản chất của hai kim loại và nhiệt độchỗ tiếp xúc

Tất cả các kim loại khác nhau đều thoả hiệu ứng này Khi có sự thay đổi nhiệt độnhỏ điện áp Seebeck tuyến tính tơng ứng với nhiệt độ:

Khi chọn cặp nhiệt nên quan tâm cả về loại cặp nhiệt, cách điện và cấu trúc đầu

dò của chúng Tất cả những điều đó sẽ ảnh hởng đến khoảng nhiệt độ đo đợc, độ tincậy và chính xác của giá trị đọc

Do vậy cần phải nắm rõ đặc tính của các loại cặp nhiệt định hớng cho việc lựachọn:

Bảng 1.3: Đặc tính kỹ thuật của một số loại cặp nhiệt thông dụng:

Sức điện động

1.3.2.3 Đo nhiệt độ dùng cảm biến vi mạch bán dẫn.

a) Nguyên lý hoạt động: Các linh kiện điện tử bán dẫn nhạy cảm với nhiệt độ, do đó

có thể sử dụng một số linh kiện bán dẫn nh điốt hoặc tranzito nối theo kiểu điôt (nốibazơ với colectơ), khi đó điện áp giữa 2 cực U là hàm của nhiệt độ Để tăng độ tuyếntính, độ ổn định và khả năng thay thế ngời ta mắc theo sơ đồ sau:

Hình 1.3: Sơ đồ mạch nguyên lý của IC bán dẫn đo nhiệt độ.

Khi nhiệt độ thay đổi ta có:

c

c BE

BE d

I

I q

T K E

E U

Với Ic1/Ic2 = const thì Ud tỷ lệ với nhiệt độ T mà không cần đến nguồn ổn định.Hiện nay các cảm biến đo nhiệt độ sử dung điốt hoặc tranzito đã đợc tích hợpthành các IC bán dẫn đo nhiệt độ Các cảm biến này cho đầu ra là điện áp hoặc dòng

điện tỷ lệ với nhiệt độ cần đo với độ tuyến tính cao, sử dụng đơn giản

b) đặc điểm:

không cố định mà thờng thay đổi theo nhiệt độ

- Ưu điểm: độ tuyến tính cao, sử dụng đơn giản và có độ nhạy cao

hạn chịu nhiệt của các phần tử bán dẫn

c) Mạch đo: Dới đây là ví dụ mạch đo cơ bản sử dụng IC bán dẫn AD590 đo nhiệt độ:

- Mạch đo cơ bản:

Hình1.4 : Mạch đo cơ bản dùng IC bán dẫn AD590 đo nhiệt độ

d) Giới thiệu IC cảm biến LM335

Moọt soỏ tớnh chaỏt cụ baỷn cuỷa LM335:

- Độ biến thiên điện áp theo nhiệt độ( độ nhạy):

có độ tuyến tính cao

Thông số kỹ thuật:

+ Tiêu tán công suất thấp

+ Dòng làm việc từ 450 A- 5mA

LM335 là linh kiện tạo dòng chuẩn điều chỉnh đợc

1.3.3 Đo nhiệt độ bằng phơng pháp không tiếp xúc:

Phơng pháp hoả quang kế

Đây là phơng pháp dựa trên định luật bức xạ của vật đen tuyệt đối, tức là vật hấpthụ năng lợng theo mọi hớng với khả năng lớn nhất Bức xạ nhiệt của mọi vật thể có

thời gian với một đơn vị điện tích của vật và xảy ra trên một đơn vị độ dài sóng

Quan hệ giữa mật độ phổ bức xạ của vật đen tuyệt đối với nhiệt độ và độ dài sóng

Hình 1.5: Đờng cong E 0 f  với các nhiệt

độ khác nhau

Tuỳ theo đại lợng vào ta gọi dụng cụ đo theo phơng pháp trên bằng tên gọi khácnhau: hỏa kế quang học, hoả kế phát xạ

Chơng 2: Khảo sát IC vi xử lý,

Bộ chuyển đổi ADC và mạch khuếch đại dc

Khi các cơ cấu đo hiển thị bằng máy tính thì đều phải thực hiện qua các bớc:

1 Lấy tín hiệu từ bộ cảm biến (là tín hiệu analog)

2 Khuếch đại tín hiệu

3 Chuyển đổi thành tín hiệu số (digital)

4 Đa vào bộ vi xử lý để gửi dữ liệu lên máy tính thông qua truyền thông nốitiếp

a) Nhóm chân nguồn, dao dộng và điều khiển.

- VCC: chân 40, cung cấp điện áp nguồn +5V

mắc lên mức cao (+5V) hoặc mức thấp (GND) Nếu ở

mức cao, 8051 thi hành chơng trình từ ROM nội

trong khoảng địa chỉ thấp (4K) Nếu ở mức thấp,

ch-ơng trình chỉ đợc thi hành từ bộ nhớ mở rộng

Hình 2.1: Sơ đồ chân VĐK 8051

bộ nhớ chơng trình mở rộng và thờng đợc nối đến chân OE (Output Enable) của một

lệnh Các mã nhị phân của chơng trình đợc đọc từ EPROM qua bus và đợc chốt vàothanh ghi lệnh của 8051 để giải mã lệnh Khi thi hành chơng trình trong ROM nội

XTAL2 18

XTAL1 19

ALE 30 EA 31 PSEN 29

RST 9

P0.0/AD0 39P0.1/AD1 38P0.2/AD2 37P0.3/AD3 36P0.4/AD4 35P0.5/AD5 34P0.6/AD6 33P0.7/AD7 32

P2.7/A15 28

P2.0/A8 21P2.1/A9 22P2.2/A10 23P2.3/A11 24P2.4/A12 25P2.5/A13 26P2.6/A14 27

P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8

P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT0 12P3.3/INT1 13P3.4/T0 14

P3.7/RD 17P3.6/WR 16P3.5/T1 15U1

80C51

- ALE: cho phép chốt địa chỉ Tín hiệu ra ALE trên chân 30 để chốt địa chỉ vàomột thanh ghi bên ngoài trong nửa đầu của chu kỳ bộ nhớ Sau đó, các đ ờng port 0dùng để xuất hoặc nhập dữ liệu trong nửa sau chu kỳ của bộ nhớ.

Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và có thể

đợc dùng là nguồn xung nhịp cho các hệ thống

b) Nhóm chân cổng vào/ ra:

- Cổng P0( port 0): cổng P0 có 8 chân (từ chân 32 đến 39) Bình thờng đây là

điện trở nối tới cổng P0, để tạo thành cổng vào thì cần phải lập trình bằng cách ghi 1tới tất cả các bit của cổng Đối với các thiết kế từ lớn ( với bộ nhớ mở rộng ), nó đ ợckết hợp kênh giữa các bus )

- Cổng P1( port 1): cổng P1 cũng có 8 chân (từ chân 1 đến chân 8), có thể sử dụnglàm đầu vào hoặc ra Khi Reset, cổng P1 đợc cấu hình làm cổng ra Để chuyển cổng P1thành đầu vào cần lập trình bằng cách ghi 1 đến tất cả các bít của cổng, cổng P1 khôngcần đến trở kéo vì nó đã cá các điện trở kéo bên trong Port1 không có chức năng khác,vì vậy chúng ta chỉ đợc dùng trong giao tiếp với các thiết bị ngoài

- Cổng P2 (port 2): có 8 chân, từ chân 21 đến 28, có thể đợc sử dụng làm đầu vàohoặc đầu ra Cũng giống P1, cổng P2 không cần điện trở kéo Khi Reset, cổng P2 đợccấu hình làm đầu ra, để chuyển cổng P1 thành đầu vào cần lập trình bằng cách ghi 1

đến tất cả các bít của cổng P2 là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết kế dùng bộnhớ mở rộng

- Cổng P3( port 3): có 8 chân, từ chân 10 đến chân 17 P3 là một port công dụngkép Các chân của port này có nhiều chức năng, các công dụng chuyển đổi có liên hệvới các đặc tính đặc biệt của 8051 / 8031 nh ở bảng sau :

Bảng 2.1: Chức năng của các chân trên port3

- 128 byte nhớ dữ liệu on- chip.

- 4 Kbyte bộ nhớ chơng trình on- chip

- 32 đờng vào ra 2 chiều định địa chỉ độc lập

- 2 bộ timer/couter 16 bit

- Một cổng trao đổi tin đồng bộ nối tiếp

- 6 nguồn ngắt tơng ứng với 5 ngắt

- Bộ dao động on – chíp

- Các chế độ hoạt động tiết kiệm năng lợng

Phần chính của vi điều khiển 8051 là bộ xử lí trung tâm CPU (central processingunit ) bao gồm :

- Thanh ghi tích luỹ A

ROM

ON HIIP

BUS CONTR OL

SERIAL PORT

EXTERNAL

INTERRUPTS

CP U

RAM ON

- CHIP RAM

ETC TIMER 0 TIMER 1

- Thanh ghi tích luỹ phụ B, dùng cho phép nhân và phép chia

- Đơn vị xử lý toán học (ALU : Arithmetic Logical Unit )

- Thanh ghi từ trạng thái chơng trình (PSW : Prorgam Status Word)

Hai bộ định thời 16 bit hoạt động nh một bộ đếm

Các cổng (port0, port1, port2, port3) sử dụng vào mục đích điều khiển ở cổng 3

có thêm các đờng dẫn điều khiển dùng để trao đối với một bộ nhớ bên ngoài, hoặc để

đầu nối giao điện nối tiếp, cũng nh các đờng ngắt dẫn bên ngoài

Giao điện nối tiếp có chứa một bộ truyền và một bộ nhận không đồng bộ, làmviệc độc lập với nhau Tốc độ truyền qua cổng nối tiếp có thể đặt trong dải rộng và đợc

Hình 2.3: Tóm tắt các vùng bộ nhớ của / 8051 2.1.4 Các chế độ định địa chỉ.

CPU có thể truy cập dữ liệu theo nhiều cách khác nhau Dữ liệu có thể ở mộtthanh ghi, ở trong bộ nhớ hoặc đợc cho dới dạng một giá trị tức thời Cách CPU truycập dữ liệu đợc gọi là chế độ định địa chỉ Chế độ định đỉa chỉ đợc xác định từ khi thiết

kế bộ vi xử lý và không thể thay đổi đợc 8051 có tất cả 5 chế độ định địa chỉ:

- Chế độ định địa chỉ tức thời.

- Chế độ định địa chỉ theo thanh ghi:

Ví dụ : MOV R2, A; Sao nội dung thanh ghi A vào thanh ghi R2

- Chế độ định địa chỉ trực tiếp

- Chế độ định địa chỉ gián tiếp.

Ví dụ: MOV A, @R0 ; chuyển ngăn nhớ Ram có địa chỉ ở R0 vào A

- Chế độ định địa chỉ chỉ số thanh ghi: MOVC A, @A+DPTR

2.1.6 Bộ định thời, bộ đếm (timer/ couter).

8051 có hai bộ định thời/ bộ đếm Chúng có thể đợc dùng nh các bộ định thời đểtạo một bộ trễ thời gian hoặc nh các bộ đếm để đếm các sự kiện xảy ra bên ngoài bộBVĐK

Truy xuất timer của 8051dùng 6 thanh ghi chức năng đặc biệt cho trong bảng 2.2:

Bảng 2.2: Thanh ghi chức năng đặc biệt dùng timer.

từng bitTCON

88H89H8AH8BH

CóKhôngKhôngKhông

a) Cấu tạo timer 0, timer 1.

Trong vi mạch VĐK có 1 bộ đếm xung thời gian (định thời) và đếm xung ngoài(Counter) Đó là bộ đếm 16 bít, có 4 chế độ hoạt động (do thanh ghi TMOD điềukhiển), có các cờ báo đếm tràn (Từ giá trị FFFh về 0 ở thanh ghi TCON) Bộ đếm này

có thể hoạt động cho chế độ định thời (timer) hay ở chế độ bộ đếm (counter) ở chế độ

định thời ( timer ) dùng để đếm chuỗi xung nhịp của VĐK với tần số chia cho 12 ởchế độ đếm xung ngoài (counter), bộ đếm trên đếm xung ngoài vào các lối vào T0 (bítP3.4 chân số 14), T1 (bít P3.5 chân số 15)

Cấu trúc chung:

Hình 2.4: Cấu tạo bộ định thời/ đếm

Các VĐK 8051/ 8052 đều có hai bộ timer/ counter 0,1 Mỗi bộ có cấu trúc nhhình 2.11 gồm nguồn xung đếm, hai bộ đếm 8 bít TH, TL và cơ cấu điều khiển gồmcác thanh ghi ở chế độ TMOD và điều khiển trạng thái TCON

Các thanh ghi đếm

Mỗi một timer/ counter có 3 thanh ghi: thanh ghi đệm dữ liệu và đếm TL ( 8 bít ),

TH ( 8 bít ), thanh ghi chế độ TMOD ( 8 bít ) và thanh ghi điều khiển TCON

Tùy chế độ khác nhau, ta sẽ dùng bộ đếm 16 bít của các thanh ghi TH, TL nàytạo nên các bộ đếm dung lợng khác nhau

Thanh ghi điều khiển trạng thái TCON

Thanh ghi này có các bít nh hình 2.12 và đặc tính các bít nh bảng 2.4 Thanh ghinày là thanh ghi xử lý bít, có thể xóa (bởi lệnh CLR) hay xác lập (bởi lệnh SETB) từngbít

XTAL

0 T /

1 T /

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

Hình 2.5 : Các bít của thanh ghi TCON

Nh vậy 4 bít cao (TF1, TR1, TF0, TR0) dành để điều khiển timer/ counter hoạt

động ở chế độ không có ngắt, còn 4 bít thấp dành cho hoạt động khi có ngắt ngoài vớisờn xung xuống

Bảng 2.3: Các bít của thanh ghi điều khiển trạng thái TCON

Bít trạng thái cờ đếm tràn của timer1 Xác lập bởi phần cứngkhi đếm tràn về 0000H Xóa bởi lệnh hay xử lý ngắt chơngtrình

dừng đếm cho timer1

Bít trạng thái cờ đếm tràn của timer0 Xác lập bởi phần cứngkhi đếm tràn về 0000H Xóa bởi lệnh hay xử lý ngắt chơngtrình

dừng đếm cho timer 0

phát hiện ngắt ngoài INT1 Xóa khi xử lý ngắt

xuống/ mức thấp của ngắt ngoài

phát hiện ngắt ngoài INT0 Xóa khi xử lý ngắt

xuống/ mức thấp của ngắt ngoài

-Thanh ghi chế độ timer (TMOD)

Hình 2.6: Các bit cuả thanh ghi TMOD

Cả hai bộ timer/couter 0,1 của họ 8051 chỉ có một thanh ghi điều khiển chế độTMOD nh hình 2.13.Trong đó 4 bit cao dùng cho timer 1,4 bit thấp cho timer 0

Chức năng của các bit đợc thể hiện ở bảng:

Bảng 2.4: Các bit của thanh ghi TMOD

cho couter (=1)

cho couter (=1)

b) Các chế độ timer

Hai bit M0,M1 xác định chế độ làm việc cho bộ định thời nh bảng 2.5

Bảng 2.5: Các chế độ của TMOD

Các đặc trng cơ bản của ngắt:

- Ngắt xảy ra tại thời điểm không biết trớc

- Chơng trình phải phục vụ tức thời khi ngắt xảy ra

- Chơng trình phải đợc phục vụ tiếp tại đúng vị trí bị gián đoạn khi chơng trìnhphục vụ ngắt

8051 có 6 nguồn ngắt tơng ứng với 5 vector ngắt:

- 2 ngắt ngoài: INT0 (P3.2) và INT1 (P3.3)

- 2 ngắt từ timer: TIMER 0 vsf TIMER 1

- 2 nguồn ngắt port nối tiếp: 1 vector ngắt

Tất cả các ngắt sẽ không đợc đặt sau khi reset hệ thống và cho phép ngắt riêng rẽbởi phần mềm

Các Vector ngắt: Khi chấp nhận ngắt, giá trị đợc nạp vào PC đợc gọi là Vectorngắt Nó là địa chỉ bắt đầu của ISR cho nguồn tạo ngắt Các Vector ngắt đợc cho ởbảng sau:

TI hoặc RI

0000H0003H000BH0013H001BH0023H

Vector reset hệ thống (RST ở địa chỉ 0000H) nó giống nh một ngắt Nó ngắt

ch-ơng trình chính và tải vào PC một giá trị mới

a) Các thanh ghi quy định ngắt của 8051:

* Thanh ghi cho phép ngắt IE:

Mỗi nguồn ngắt đợc cho phép hoặc không cho phép từng ngắt một qua thanh ghichức năng đặc biệt cố định địa chỉ bit IE (Interrupt Enable : cho phép ngắt) ở địa chỉA8H Cũng nh các bit cho phép mỗi nguồn ngắt, có một bit cho phép hoặc cấm toàn bộ

đợc xóa để cấm tất cả các ngắt hoặc đợc đặt lên 1 để cho phép tất cả các ngắt

IE là thanh ghi 8 bit đợc phép truy cập ở mức bit:

AFHAEHADHACHABHAAHA9HA8H

Cho phép hoặc cấm toàn bộKhông đợc định nghĩaCho phép ngắt từ timer 2 (8052)Cho phép ngắt Port nối tiếp Cho phép ngắt từ timer 1Cho phép ngắt ngoài 1Cho phép ngắt từ timer 0Cho phép ngắt ngoài 0

Hình 2.7: Tóm tắt thanh ghi IE.

* Thanh ghi u tiên ngắt IP:

Mỗi nguồn ngắt đợc lập trình riêng vào một trong hai mức u tiên qua thanh ghichức năng đặc biệt đợc địa chỉ bit IP (Interrupt priority : u tiên ngắt) ở địa chỉ B8H.

Đây là thanh ghi 8 bit đợc phép truy nhập ở mức byte:

BDHBCHBBHBAHB9H B8H

Không đợc định nghĩaKhông đợc định nghĩa

Ưu tiên cho ngắt từ timer 2 (8052)

Ưu tiên cho ngắt Port nối tiếp

Ưu tiên cho ngắt từ timer 1

Ưu tiên cho ngắt ngoài

Ưu tiên cho ngắt từ timer 0

Ưu tiên cho ngắt ngoài 0

Hình 2.8: Tóm tắt thanh ghi IP.

Các ngắt u tiên đợc xóa sau khi reset hệ thống để đặt tất cả các ngắt ở mức u tiênthấp hơn

b) Xử lý ngắt.

Khi có một ngắt xảy ra và đợc CPU chấp nhận, chơng trình chính bị ngắt quãng.Trình tự thực hiện của bộ vi điều khiển nh sau:

- Kết thúc lệnh hiện tại và lu địa chỉ của lệnh kế tiếp (PC) vào ngăn xếp

- Lu lại trạng thái hiện hành của tất cả các ngắt vào bên trong(không lu vào ngănxếp)

- Nhảy đến một về trí cố định trong bộ nhớ đợc gọi là bảng vector ngắt, nơi lu giữ địachỉ của trình phục vụ ngắt

- Nhận địa chỉ ISR từ bảng vector ngắt rồi nhảy tới địa chỉ đó và bắt đầu thực hiệntrình phục vụ ngắt cho đến lệnh cuối cùng của ISR là RETI (trở về từ ngắt)

- Kết thúc trình phục vụ ngắt, bộ vi điều khiển gặp lệnh RETI và trở về nơi nó đã bịngắt Trớc hết, hai byte của đỉnh ngăn xếp đợc nạp vào bộ đếm chơng trình PC, tiếptheo bộ vi điều khiển bắt đầu thực hiện lệnh tại về trí đó

2.2 Khảo sát bộ chuyển đổi ADC( bộ chuyển đổi tơng tự – số)

2.2.1 Khái niệm chung

Các bộ chuyển đổi ADC thuộc trong những thiết bị đợc sử dụng rộng rãi nhất đểthu dữ liệu Các máy tính số sử dụng các giá trị nhị phân, nhng trong thế giới vật lý thìmọi đại lợng ở dạng tơng tự (liên tục) nh nhiệt độ, áp suất (khí hoặc chất lỏng), độ ẩm

và vận tốc và một số đại lợng vật lý khác Một đại lợng vật lý đợc chuyển về dòng điệnhoặc điện áp qua một thiết bị đợc gọi là các bộ biến đổi Các bộ biến đổi cũng có thể đ-

ợc coi nh các bộ cảm biến Mặc dù chỉ có các bộ cảm biến nhiệt, tốc độ, áp suất, ánhsáng và nhiều đại lợng tự nhiên khác nhng chúng đều cho ra các tín hiệu dạng dòng

điện hoặc điện áp ở dạng liên tục Do vậy, ta cần một bộ chuyển đổi tơng tự số sao cho

bộ vi điều khiển có thể đọc đợc chúng

2.2.2 Các phơng pháp chuyển đổi

Có nhiều phơng pháp chuyển đổi từ tín hiệu tơng tự sang tín hiệu số nh:

- Phơng pháp chuyển đổi dùng tín hiệu dốc đơn

- Phơng pháp chuyển đổi dùng tín hiệu dốc đôi

- Phơng pháp tích phân

- Phơng pháp ADC xấp xỉ liên tiếp

- Phơng pháp song song (paralled method):

2.2.3 Giới thiệu ADC 0809:

Bộ ADC 0809 là một thiết bị CMOS tích hợp với một bộ chuyển đổi từ t ơng tựsang số 8 bit, bộ chọn 8 kênh và một bộ logic điều khiển tơng thích Bộ chuyển đổiADC 8 bit này dùng phơng pháp chuyển đổi xấp xỉ liên tiếp Đây là một trong nhữngphơng pháp đợc sử dụng rộng rãi Tuy nhiên, mạch điện có phức tạp nhng thời gianchuyển đổi ngắn hơn Phơng pháp chuyển đổi ADC xấp xỉ liên tiếp có thời gian chuyển

đổi cố định không phụ thuộc vào điện áp ngõ vào

Clock Start EOC

Hình 2.9: Sơ đồ khối chuyển đổi ADC dùng phơng pháp xấp xỉ liên tiếp.

Hoạt động:

Khi tác động cạnh xuống của xung start thì ADC bắt đầu chuyển đổi:

Mạch logic điều khiển đặt bit có nghĩa lớn nhất (Most Signifi cant Bit) của thanhghi điều khiển lên mức cao và tất cả các bit còn lại ở mức thấp Số nhị phân ra ở mạch

khiển xóa bit MSB xuống mức thấp

khiển giữ bit MSB ở mức cao

Tiếp theo mạch logic điều khiển đa bit có nghĩa kế bit MSB lên mức cao và tạo ở

trên Quá trình này cứ tiếp tục cho đến bit cuối cùng trong thanh ghi điều khiển Lúc

Nh vậy mạch đổi ra n bit chỉ mất n chu kỳ xung clock nên có thể đạt tốc độ rấtcao Tuy nhiên mạch ADC xấp xỉ liên tiếp lại không thể đáp ứng với tín hiệu t ơng tựvào biến đổi cực nhanh

Bộ chọn kênh có thể truy xuất bất kỳ kênh nào trong các ngõ vào tơng tự mộtcánh độc lập

Thiết bị này loại trừ khả năng cần thiết điều chỉnh điểm 0 bên ngoài và khả năng

điều chỉnh tỷ số làm tròn ADC 0809 dễ dàng giao tiếp với các bộ vi xử lý

ADC0809

28 15

1 14

- ALE : cho phép chốt địa chỉ

*) Các đặc điểm của ADC 0809:

- Độ phân giải 8 bit

- Tổng sai số cha chỉnh định:  1/2LSB;  1 LSB

- Thời gian chuyển đổi: 100s ở tần số 640 kHz

- Nguồn cung cấp + 5V

- Điện áp ngõ vào 0 – 5V

- Tần số xung clock 10kHz – 1280 kHz

- Dễ dàng giao tiếp với vi xử lý hoặc dùng riêng

- Không cần điều chỉnh zero hoặc đầy thang

*) Nguyên lý hoạt động:

ADC 0809 có 8 ngõ vào tơng tự, 8 ngõ ra 8 bit có thể chọn 1 trong 8 ngõ vào tơng

tự để chuyển đổi sang số 8 bit

Các ngõ vào đợc chọn bằng cách giải mã Chọn 1 trong 8 ngõ vào tơng tự đợc

Bảng 2.7: Bảng trạng thái của ADC 0809:

00001111

00110011

01010101

IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7Sau khi kích xung start thì bộ chuyển đổi bắt đầu hoạt động ở cạnh xuống củaxung start, ngõ ra EOC sẽ xuống mức thấp sau khoảng 8 xung clock (tính từ cạnhxuống của xung start) Lúc này bit có trọng số lớn nhất (MSB) đợc đặt lên mức1, tất cả

+ Nếu Vin < Vref/2 thì bit MSB vẫn ở mức0.

đợc 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 đợc đặt ở mức1, muốn đọc dữ liệu rachân OE xuống mức 0

Trong suốt quá trình chuyển đổi nếu có 1 xung start tác động thì ADC sẽ ngngchuyển đổi

Điện áp vào lớn nhất của ADC 0809 là 5V

Hình 2.11: Biểu đồ thời gian của ADC 0809

*) Thuật toán truy xuất ADC 0809 bằng VĐK:

Hình 2.12: Thuật toán truy xuất ADC

2.3 Mạch khuếch đại DC.

Đây là mạch trung gian giữa bộ cảm biến và mạch ADC Đầu vào của mạch này

là khoảng biến thiên điện áp đầu ra của cảm biến nhiệt Khoảng biến thiên điện áp

Kết thúc

Xuất tín hiệu chọn kênh

Xuất tín hiệu ALE

Xuất tín hiệu start

trong dải nhiệt độ từ 0oC – 100oC là nhỏ trong khi đó, yêu cầu mạch dùng bộ chuyển

đổi tín hiệu tơng tự sang số ADC 0809 có mức điện áp từ 0V – 5V

Các yêu cầu của mạch khuyếch đại:

- Khuếch đại tuyến tính: do tín hiệu đầu vào cần khuếch đại là điện áp DC rấtnhỏ, do đó sự thay đổi này là rất chậm

- Có khả năng khuếch đại điện áp sai biệt của 2 ngõ vào

- Có khả năng chống nhiễu tần số công nghiệp

Ngời ta thờng sử dụng mạch khuếch đại vi sai để khuếch đại điện áp cần đo.Mạch khuếch đại vi sai có những u điểm là trở kháng vào lớn, hạn chế nhiễu đồng pha,thích hợp khi sử dụng với mạch cầu đo điện trở không có điểm nối đất, độ ổn định cao,trôi ít và tổng trở ra thấp

Chẳng hạn ta có mạch khuếch đại sau (mạch KĐ khôngđảo):

3 2

Uo

Ur

Hình 2.13: Mạch KĐ không đảo

- Tín hiệu cần khuếch đại đặt vào đầu không đảo

để ổn định chế độ công tác

1

R R R

R U U

ht r v

U ht v r

R

R R

R R U

U

v r

Chơng 3:Vi điều khiển Giao tiếp với máy tính

3.1 Truyền dữ liệu giữa máy tính và vi điều khiển

Các máy tính truyền dữ liệu theo nhiều cách: truyền song song, truyền nối tiếp,truyền qua slot – card, truyên bằng USB

Truyền dữ liệu qua slot – card đơn giản, số bít có thể tăng dễ dàng, giảm đợcnhiều linh kiện, tốc độ truyền dữ liệu nhanh Tuy nhiên, do khe cắm nằm bên trongmáy tính nên khi muốn gắn card giao tiếp vào thì phải mở nắp ra, điều này gây bất tiệncho ngời sử dụng

Trong truyền dữ liệu song song thờng cần 8 hoặc nhiều đờng dây dẫn đểtruyền dữ liệu đến một thiết bị chỉ cách xa vài bớc Mặc dù trong các trờng hợp nh

vậy thì nhiều dữ liệu đợc truyền đi trong một khoảng thời gian ngắn nhng khoảngcách thì không thể lớn đợc.

Để truyền dữ liệu đi xa thòng sử dụng phơng pháp truyền nối tiếp Trongtruyền thông nối tiếp dữ liệu đợc gửi đi từng bít một so với truyền song song thì mộthoặc nhiều byte đợc truyền đi cùng một lúc Việc truyền thông giữa máy tính và vi

điều khiển đợc thực hiện bằng phơng pháp truyền nối tiếp vì vậy trong chơng này tôichỉ trình bày những kiến thức liên quan đến truyền thông nối tiếp

Đối với truyền thông nối tiếp thì để làm đợc các byte dữ liệu phải đợc chuyển

đổi thành các bít nối tiếp sử dụng thanh ghi dịch vào - song song - ra - nối tiếp Sau

đó nó có thể đợc truyền qua một đờng dữ liệu đơn Điều này cũng có nghĩa là ở đầuthu cũng phải có một thanh ghi vào - nối tiếp - ra - song song để nhận dữ liệu nốitiếp và sau đó gói chúng thành từng byte một Tất nhiên, nếu dữ liệu đợc truyền qua

đờng thoại thì nó phải đợc chuyển đổi từ các số 0 và 1 sang âm thanh ở dạng sónghình sin Việc chuyển đổi này thực thi bởi một thiết bị có tên gọi là Modem là chữviết tắt của “Modulator/ demodulator” (điều chế/ giải điều chế)

Trong truyền dữ liệu nếu dữ liệu có thể đợc vừa phát và vừa đợc thu thì gọi làtruyền song công Điều này tơng phản với truyền đơn công chẳng hạn nh các máy inchỉ nhận dữ liệu từ máy tính Truyền song công có thể có hai loại là bán song công

và song công hoàn toàn phụ thuộc vào truyền dữ liệu có thể xảy ra đồng thời không?Nếu dữ liệu đợc truyền theo một đờng tại một thời điểm thì đợc gọi là truyền bánsong công Nếu dữ liệu có thể đi theo cả hai đờng cùng một lúc thì gọi là song côngtoàn phần Tất nhiên, truyền song công đòi hỏi hai đờng dữ liệu (ngoài đờng âm củatín hiệu), một để phát và một để thu dữ liệu cùng một lúc

Truyền thông dữ liệu nối tiếp sử dụng hai phơng pháp đồng bộ và dị bộ Phơngpháp đồng bộ truyền một khối dữ liệu (các ký tự) tại cùng thời điểm trong khi đótruyền dị bộ chỉ truyền từng byte một Có thể viết phần mềm để sử dụng một tronghai phơng pháp này, những chơng trình có thể rất dài và buồn tẻ Vì lý do này mànhiều nhà sản xuất đã cho ra thị trờng nhiều loại IC chuyên dụng phục vụ cho truyềnthông dữ liệu nối tiếp Những IC này phục vụ nh các bộ thu - phát dị bộ tổng hợpUART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) và các bộ thu - phát đồng -

dị bộ tổng hợp UBART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) Bộ vi điềukhiển 8051 có một cài sẵn một UART

3.2 Các chuẩn giao tiếp dùng trong truyền thông nối tiếp.

Truyền dữ liệu từ máy tính đến vi xử lý là theo những chuẩn khác nhau Vì trong

đồ án này có sử dụng đến việc thu phát dữ liệu theo kiểu nối tiếp nên cần phải kháiquát vài nét về các chuẩn truyền thông

Truyền thông nối tiếp là việc thu phát dữ liệu ở dạng chuỗi các xung điện gọi làcác bit Hiệp hội điện tử công nghiệp (EIA) đa ra các chuẩn truyền thông khác nhau

Recommended standard, nghĩa là theo chuẩn khuyến cáo