hiển thị nhiệt độ dùng lm35 và 89s52

sửa đầy đủ hiển thị nhiệt độ dùng lm35hiển thị nhiệt độ dùng lm35hiển thị nhiệt độ dùng lm35hiển thị nhiệt độ dùng lm35hiển thị nhiệt độ dùng lm35hiển thị nhiệt độ dùng lm35hiển thị nhiệt độ dùng lm35hiển thị nhiệt độ dùng lm35hiển thị nhiệt độ d

NHÂN XET CUA GIAO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… Ngày … tháng … năm 2017 Chư ky giáo viên LỜI MỞ ĐẦU Việt Nam ta ngày phát triển giàu mạnh Một thay đổi đáng kể Việt Nam gia nhập WTO, bước ngoặt quan trọng thay đổi đất nước, để chúng ta-con người Việt có hội nắm bắt nhiều thành tựu vĩ đại giới, đặc biệt lĩnh vực khoa học kỹ thuật nói chung ngành Điện Tử nói riêng Thế hệ trẻ không tự phấn đấu học hỏi không ngừng sớm lạc hậu nhanh chóng thụt lùi Nhìn điều Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên sớm chủ trương hình thức đào tạo sâu rộng, từ thấp đến cao Để tăng chất lượng học tập sinh viên nhà trường nói chung khoa Điện-Điện Tử nói riêng tổ chức cho sinh viên làm Đồ Án Môn Học nhằm tạo nên tảng vững cho sinh viên trường, đáp ứng nhu cầu tuyển dụng việc làm Ngày lĩnh vực điều khiển ứng dụng rộng rãi thiết bị, sản phẩm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt ngày người máy giặt, đồng hồ điện tử, ti vi nhằm giúp cho đời sống ngày đại tiện lợi hơn.Đề tài ứng dụng vi điều khiển đời sống thực tế phong phú đa dạng nhằm đáp ứng cho sống tiện nghi người.Với mục đích tìm hiểu đáp ứng yêu cầu chúng em lựa chọn đề tài có tính ứng dụng thực tế, không xa lạ người, là: “ Thiết kế mạch đo hiển thị nhiệt độ dùng lm35 ” Trong suốt thời gian thực đề tài, chúng em gặp m ột s ố v ướng m ắc ly thuyết khó khăn việc thi công sản phẩm Tuy nhiên chúng em giải đáp hướng dẫn tận tình thầy Trần Ngọc Thái, góp y kiến bạn lớp Được chúng em xin chân thành c ảm ơn mong muốn nhận nhiều giúp đỡ, bảo thầy cô bạn đ án sau ` Chúng em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Dương Đình Hung 2.Nguyên Đưc Khang Mục lục Lời mở đầu…………………………………………………………………2 CHƯƠNG I: Tổng quan đề tài 1.1 Đặt vấn đề………………………………………………………………5 1.2 Các phương pháp đo nhiệt độ………………………………………… 1.3 Nhiệm vụ thiết kế……………………………………………………….6 1.4 Mục đích đề tài………………………………………………………….7 1.5 Ý nghĩa đề tài……………………………………………………………7 CHƯƠNG II: Cơ sở lý thuyết 2.1 Giới thiệu chung AT89C51……………………………………………… 2.1.1 Cấu trúc chung VĐK 80C51………………………………………… 2.1.1.2 Sơ đồ khối……………………………………………………………….9 2.1.1.3 Sơ đồ chân tín hiệu………………………………………………………10 2.1.2 Các ghi………………………………………………………….13 2.2 Giới thiệu cảm biến nhiệt lm 35………………………………………14 2.3 Giới thiệu ADC 0804…………………………………………………16 2.4 Giới thiệt LCD……………………………………………………… 19 2.4.1 Hình dáng cấu tạo………………………………………………….20 2.4.2 Chức chân………………………………………………… 20 CHƯƠNG III: Thiết kế thi công mạch 3.1 Sơ đồ khối……………………………………………………………… 22 3.2 Chức khối…………………………………………………… 23 3.3 Quá trình đo nhiệt độ…………………………………………………… 26 3.4 Sơ đồ nguyên lí nguyên lí hoạt động mạch……………………….26 3.4.1 Sơ đồ nguyên lí……………………………………………………… 26 3.4.2 Nguyên lí hoạt động……………………………………………………28 3.4.3 Sơ đồ board mạch…………………………………………………… 28 3.5 Lưu đồ thuật toán…………………………………………………………30 3.5.1 Chương trình………………………………………………………….31 CHƯƠNG IIII: Kết luận 4.1 Ưu điểm………………………………………………………………… 34 4.2 Nhược điểm………………………………………………………………34 4.3 Tính thực tế sản phẩm thiết kế……………………………………34 4.4 Hướng cải tiếng phát triển……………………………………………34 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề Nhiệt độ đại lượng vật lý quan tâm nhiều Bởi nhiệt độ có vai trò định nhiều tính chất vật chất Một đặc điểm tác động nhiệt độ làm thay đổi cách liên tục đại lượng chịu ảnh hưởng nó,ví dụ áp suất ,thể tích chất khí Bởi vậy, nghiên cứu khoa học , công nghiệp đời sống hàng ngày việc đo nhiệt độ điều cần thiết Tuy nhiên, để đo trị số xác nhiệt độ lại vấn đề không đơn giản Cùng với đời phát triển mạnh mẽ hệ vi xử lý, việc đo nhiệt độ áp dụng vi xử lý, vi điều khiển mở nhiều hướng, đưa đến nhiều phương pháp khác nhau, linh hoạt xác Có nhiều cách để đo nhiệt độ, liệt kê số phương pháp sau đây: - Phương pháp quang dựa phân bố xạ nhiệt dao động -Phương pháp quang dựa phân bố xạ nhiệt dao động nhiệt (do hiệu ứng Doppler) -Phương pháp dựa dãn nở vật rắn, chất lỏng khí (với áp suất không đổi ) dựa tốc độ âm -Phương pháp dựa phụ thuộc điện trở vào nhiệt độ, hiệu ứng Sêbeck, dựa thay đổi tần số dao động thạch anh 1.2 Các phương pháp đo nhiệt độ Trước tiên nói cảm biến nhiệt độ,đó cảm biến sử dụng vào trình nhiệt như: đốt nóng, làm lạnh, trao đổi nhiệt v v Đại lượng vào cảm biến nhiệt độ nhiệt độ đại lượng tín hiệu điện (dòng,áp).Một số cảm biến thường sử dụng: +Nhiệt điện trở : Nguyên lý làm việc có điện trở thay đổi theo thay đổi nhiệt độ nó.Tuỳ theo tác dụng nhiệt dòng điện cung cấp chạy qua chuyển đổi người ta phân ra: Nhiệt điện trở đốt nóng nhiệt điện trở không đốt nóng • Nhiệt điện trở đốt nóng,dòng điện chạy qua lớn làm nhiệt độ tăng lên cao nhiệt độ môi trường(100°C -800°C) nên có toả nhiệt môi trường xung quanh, nhiệt dẫn, đối lưu, xạ • Nhiệt điện trở không đốt nóng, dòng điện chạy qua nhỏ không làm tăng nhiệt độ điện trở nhệt độ nhiệt độ môi trường Nhiệt điện trở loại dùng để đo nhiệt độ đại lượng học đo di chuyển Nhiệt điện trở phân làm hai loại: Nhiệt điện trở dây(nhiệt điện trở đồng,nhiệt điện trở Platin, nhiệt điện trở Niken) nhiệt điện trở bán dẫn +Cặp nhiệt điện:Nguyên lý làm việc dựa hiệu ứng:Thomson Seebek ứng dụng cặp nhiệt điện chủ yếu để đo nhiệt độ, dược dùng để đo đại lượng không điện điện khác như: đo dòng điện tần số cao,đo hướng chuyển động lưu ượng dòng chảy, đo di chuyển , đo áp suất nhỏ +Cảm biến nhiệt độ dùng đặc tính diode tranzitor Đo nhiệt độ nhiệm vụ thường gặp ngành nhiệt học, hoá học ,luyện kim Tuỳ theo nhiệt độ đo mà dùng phương pháp đo khác nhau.Thông thường nhiệt độ đo chia thành giải : Nhiệt độ thấp, nhiệt độ trung bình nhiệt độ cao.ở nhiệt độ trung bình thấp, phương pháp đo thường tiếp xúc nghĩa chuyển đổi đặt trực tiếp môi trường cần đo Đối với nhiệt độ cao,đo phương pháp không tiếp xúc, nghĩa dụng cụ đo đặt môi trường đo Một số cách đo nhiệt độ không tiếp xúc sử dụng cảm biến LM35 1.3 Nhiệm vụ thiết kế Thiết kế hệ VXL đo nhiệt độ sử dụng VĐK89C51 cảm biến LM35 giải vấn đề sau: - Thiết kế mạch đo nhiệt độ dải từ 0oC-100oC hiển thị - Viết chương trình phần mềm giải vấn đề 1.4 Mục đích đề tài Khi nghiên cứu đồ án chúng em đã: Hiểu cách thức chế độ hoạt động VĐK AT89C51 Hiểu cách thức hoạt động cảm biến nhiệt độ LM 35 Thiết kế, chế tạo mạch đo nhiệt độdùng AT89C51 1.5 Ý nghĩa đề tài + Ý nghĩa lý luận: Toàn chương trình thuyết minh đề tài trở thành tài liệu nghiên cứu, tham khảo nhanh, dễ hiểu, thiết thực cho bạn sinh viên, người thích tìm hiểu đề tài chúng em + Ý nghĩa thực tiễn: Với thành công đề tài góp phần giúp cho bạn sinh viên nói chung bạn sinh viên khoa Đ-ĐT nói riêng thấy rõ ý nghĩa thực tế thêm yêu thích chuyên ngành chọn CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu chung AT89C51 AT9C51 hệ vi tính bit đơn chíp CMOS có hiệu suất cao,công suất nguồn tiêu thụ thấp có 4Kbyte nhớ ROM Flash xoá l ập trình Chip sản xuất dựa vào công ngh ệ nh không m ất nội dung có độ tích hợp cao Atmel Chip AT89C51 tương thích với tập lệnh chân chuẩn công nghiệp MCS-51 Flash chip cho phép nhớ chương trình lập trình lại hệ thống lập trình nhớ không nội dung qui ước Bằng cách kết hợp CPU linh hoạt bit với Flash chip đơn thể, Atmel 89C51 hệ vi tính bit đơn chip mạnh cho ta giải pháp có hiệu chi phí linh hoạt ứng dụng điều khiển AT89C51 có đặc trưng sau: 4Kbyte Flash, 128 byte Ram, 32 đường xuất nhập, hai định thời / đếm 16 bit, cấu trúc ngắt mức ưu tiên nguyên nhân ngắt, port nối tiếp song công, mạch dao động tạo xung clock chip Các đặc điểm 8951 tóm tắt sau: - KB nhớ lập trình lại nhanh, có khả tới 1000 chu kỳ ghixoá - Tần số hoạt động từ: 0Hz đến 24 MHz - 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 2.1.1 Cấu trúc chung VĐK 80C51 2.1.1.2 Sơ đồ khối 2.1.1.3 Sơ đồ chân tín hiệu Chức chân tín hiệu sau: - P0.0 đến P0.7 chân cổng - P1.0 đến P1.7 chân cổng - P2.0 đến P2.7 chân cổng - P3.0 đến P3.7 chân cổng - RxD (Pin 10 - P3.0): Nhận tín hiệu kiểu nối tiếp - TxD (Pin 11 - P3.1): Truyền tín hiệu kiểu nối tiếp - /INT0 (Pin 12 - P3.2): Ngắt - /INT1(Pin 13 - P3.3): Ngắt - T0 (Pin 14 - P3.4): Chân vào Timer/Counter - T1(Pin 15 - P3.5): Chân vào Timer/Counter - /Wr (Pin 16 - P3.6): Ghi liệu vào nhớ - /Rd (Pin 17 - P3.7): Đọc liệu từ nhớ - RST (Pin 9): Chân vào Reset, tích cực mức logic cao khoảng chu kỳ máy - XTAL1(Pin 19): Chân vào mạch khuếch đaị dao động - XTAL2 (Pin 18): Chân từ mạch khuếch đaị dao động - /PSEN (Pin 29): Chân cho phép đọc nhớ chương trình (ROM ngoài) Mô tả chức số chân quan trọng: - Vcc: Chân cung cấp điện - GND: Chân nối đất - Port 0: Port port xuất nhập bit chiều cực D hở Port cấu hình làm bus địa (byte thấp) làm bus liệu đa hợp truy xuất nhớ liệu nhớ chương trình Port nhận byte mã lập trình cho Flash xuất byte mã kiểm tra chương trình - Port 1: Port 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 ngõ vào Khi làm nhiệm vụ port nhập, chân port kéo xuống mức thấp tác động bên cấp dòng có điện trở kéo lên bên  Port 2: Port port xuất nhập bit hai chiều có điện trở kéo lên bên Khi logic ghi lên chân port 2, chân sử dụng ngõ vào Khi làm nhiệm vụ port nhập, chân port kéo xuống mức thấp tác động bên cấp dòng có điện trở kéo lên bên Port tạo byte cao bus địa thời gian tìm nạp lệnh từ nhớ chương trình ngoài, thời gian truy xuất nhớ liệu sử dụng địa 16 bit  Port 3: Là 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 ngõ vào Khi làm nhiệm vụ port nhập, chân port kéo xuống mức thấp tác động bên cấp dòng có điện trở kéo lên bên Port sử dụng làm chức khác AT89C51  RST: Ngõ vào Reset Mức cao chân chu kỳ máy dao động hoạt động Reset AT89C51 Chân reset có tác dụng reset cho chíp, mức tích cực chân mức 1, để reset ta phải đưa mức (5v) đến chân với thời gian tối thiểu chu kỳ 10 Hình 1.4 Kiểm tra ADC0804 chế độ chạy tự - Ngắt INTR (Interrupt) Ngắt hay gọi “kết thúc việc chuyển đổi’ Đây chân tích c ực m ưc thấp Bình thường, chân trạng thái cao việc chuy ển đ ổi hoàn t ất xuống thấp để báo cho CPU biết dư liệu chuy ển đổi s ẩn sàng đ ể lấy Sau INTR xuống thấp, cần đặt cs = gửi m ột xung cao xu ống th ấp tới chân RD để đưa dư liệu - Vin (+) Vin (-) Đây hai đầu vào tương tự vi sai, Vin= Vin (+) - Vin (-) Thông thường vin(-) nối xuống đất vin(+) dung làm đầu vào tương tự chuyển đổi dạng số - Vcc Là chân nguồn nuôi +5V Chân dung làm ện áp tham chi ếu đầu vào Vref/2 (chân 9) để hở - Vref/2 Chân điện áp đầu vào dung làm điện áp tham chi ếu N ếu chân hở (không nối) điện áp đầu vào tương tự cho ADC0804 n ằm dải đến +5V (giống chân Vcc) Tuy nhiên, có nhiều ưng dụng mà đầu vào tương tự áp đến Vin khác với dải đến 5V Chân V rcf/2 dung để thực điện áp đầu vào có dải khác với - 5V Ví d ụ, n ếu d ải đ ầu vào t ương t ự c ần biến đổi từ đến 4V Vrcf/2 nối với +2V Ta có tóm tắt bước ADC0804 thực chuyển đổi dư liệu là: - Bật CS= gửi xung thấp lên cao tới chân WR để bắt đầu chuy ển đổi 17 - Duy trì kiểm tra chân INTR Nếu INTR xuống th ấp vi ệc chuy ển đ ổi hoàn tất chuyển sang bước Nếu INTR mưc cao tiếp tục thăm dò xuống thấp - Sau chân INTR xuống thấp, bật CS= gửi xung cao xuống thấp đến chân RD để nhận dư liệu từ chip ADC0804 2.4 Giới thiệu LCD 2.4.1 Hình dáng cấu tạo Có nhiều loại LCD sử dụng nhiều ứng dụng vi điều khiển LCD có nhiều ưu điểm so với dạng hiển thị khác: có khả hiển thi kí tự đa dạng, trực quan (chữ, số, kí tự đồ họa) dễ dàng đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau, tốn tài nguyên hệ thống giá thành rẻ Có nhiều loại LCD với nhiều hình dáng kích thước khác Hình 1.5 Hình dạng LCD thông dụng 2.4.2 Chức chân 18 Chân Ký Mô tả hiệu Vss Chân nối đất cho LCD, thiết kế mạch ta nối chân với GND mạch điều khiển VDD Chân cấp nguồn cho LCD, thiết kế mạch ta nối chân với VCC=5V mạch điều khiển VEE Điều chỉnh độ tương phản LCD RS Chân chọn ghi (Register select) Nối chân RS với logic “0” (GND) logic “1” (VCC) để chọn ghi + Logic “0”: Bus DB0-DB7 nối với ghi lệnh IR LCD (ở chế độ “ghi” - write) nối với đếm địa LCD (ở chế độ “đọc” - read) + Logic “1”: Bus DB0-DB7 nối với ghi liệu DR bên LCD R/W Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write) Nối chân R/W với logic “0” để LCD hoạt động chế độ ghi, nối với logic “1” để LCD chế độ đọc E Chân cho phép (Enable) Sau tín hiệu đặt lên bus DB0-DB7, lệnh chấp nhận có xung cho phép chân E + Ở chế độ ghi: Dữ liệu bus LCD chuyển vào(chấp nhận) ghi bên phát xung (high-to-low transition) tín hiệu chân E + Ở chế độ đọc: Dữ liệu LCD xuất DB0-DB7 phát cạnh lên (low-to-high transition) chân E LCD giữ bus đến chân E xuống mức thấp - 14 DB0 DB7 Tám đường bus liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU Có chế độ sử dụng đường bus : + Chế độ bit : Dữ liệu truyền đường, với bit MSB bit DB7 + Chế độ bit : Dữ liệu truyền đường từ DB4 tới DB7, bit MSB DB7 15 - Nguồn dương cho đèn 16 - GND cho đèn 19 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI VÀ THI CÔNG 3.1 Sơ đồ khối Khối Điều Khiển Khối Cảm Biến Khối Nguồn Khối Hiển Thị Khối Chuyển Đổi ADC 20 3.2 Chức khối - Khối nguồn: Có chức cung cấp nguồn nuôi cho toàn mạch điện Nguồn nuôi thường trì ổn định mức +5V Do yêu cầu cao hệ thống nguồn nuôi thường chế tạo cách đặc biệt nhằm đem lại hiệu quả, tính ổn định cao -Khối cảm biến: Hoạt động LM35(chuyển tín hiệu nhiệt độ thành điện áp tương tự) Cảm biến cho điện áp thay đổi theo nhiệt đ ộ đ ầu vào t -50 oC đến 150oC Sự thay đổi điện áp qua mạch đo x ly đ ể đ ược giá tr ị hi ển th ị Chân GND,chân Vout,chân Vcc Dư li ệu chân đ ược đ ưa vào b ộ đ ọc chuyển đổi ADC tích hợp xử ly thông qua kênh AN1 21 -Khối chuyển đổi ADC ADC 0804 với đọ phân dải bit có chưc chuy ển đổi từ tương tự sang s ố giúp vi xử ly đọc xuất tín hiệu tương ưng từ LM35 22 Khối xử ly hiển thị: Chưc chuyển tín hiệu số từ ADC 0804 vào AT89C51 để hiển thị LCD 3.3 Quá trình đo nhiệt độ Quy trình đo 23 Đối Cảm Chuyển Xử Hiển Tượng Biến Đổi ADC Lí Thị Cần Đo 3.4 Sơ đồ nguyên lý nguyên lý hoạt động mạch 3.4.1 Sơ đồ nguyên lí 3.4.2 Nguyên lí hoạt động Cấp nguồn 5V cho toàn mạch LM35 cảm biến nhiệt độ từ môi trường từ -55 đến 150OC xuất điện áp từ chân nối vào ADC0804 thực hi ện trình chuyển đổi từ tương tự sang số trình chuyển đổi thực sau: Chân điều khiển CS chân chọn chip cho xuống 0, tạo xung WR b đầu chuy ển 24 đổi (tưc WR =0 kéo lên mưc 1) ADC bắt đầu chuy ển đổi INTR kéo xu ống mưc 0, vi xử ly AT89C51 đọc INTR, đọc chân INRT chuy ển đổi xong hay chưa.Tiến hành đọc cách ghi mưc RD đọc giá trị từ bit ngõ t DB0 =>DB7 kéo RD lên mưc kết thúc chương trình đọc ghi dư liệu 89c51 AT89C51 hoạt động với chân nối với mạch reset, nh ấn RST vi điều khiển khởi động lại từ đầu.Chân 18, 19 nối với thạch anh với nhiệm vụ tạo dao động cho vi điều ển.Cổng P1có nhiệm v ụ đ ọc nhi ệt đ ộ đo từ ADC, từ P1.0 => P1.7 chân giao tiếp dư liệu với ADC.Cổng P3, từP3.4 đến P3.7 chân có nhiệm vụ điều khiển chuyển đổi số-tương tự.C p0 từ p0.0 đến p0.7 nối với LCD.LCD hiển thị tín hiệu truy ền từ 89C51 3.4.3 Sơ đồ board mạch 25 3.5 lưu đồ thuật toán Bắt đầu Khởi tạo LCD 26 Khởi tạo vào Port Chuyển đổi ADC Hiển thị nhiệt độ lên LCD Kết thúc 3.5.1 Chương trình //// CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH//// #include "main.h" #include " \lib\Lcd4.h" #include " \lib\ADC0804.h" #include " \lib\Delay.h" void main() { unsigned char adc_value; unsigned char t; Lcd_Init(); Lcd_Out(1,1,"GVHD: "); Lcd_Out(2,3,"TRAN NGOC THAI"); Delay_ms(1500); Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR); Lcd_Out(1,1,"SVTH: "); Lcd_Out(1,7,"DINH HUNG"); Lcd_Out(2,8,"DUC KHANG"); Delay_ms(1000); Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR); Lcd_Out(1,1,"LOP 112142.2"); 27 Lcd_Out(2,1,"NHIET DO: "); Lcd_out(2,14, " doC"); while(1) { adc_value = ADC0804_Read(); t = adc_value * 1.961f + 0.5f; Lcd_Chr(2,11,t/100+0x30); Lcd_Chr_Cp(t%100/10+0x30); Lcd_Chr_Cp(t%10+0x30); Delay_ms(500); } } /********* Chương Trình delay ********/ #include"delay.h" void Delay_ms(unsigned int t) { unsigned int x,y; for(x=0;x