Thiết kế mạch đo và hiển thị nhiệt độ

Mục LụcLỜI MỞ ĐẦULỜI CẢM ƠNNHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪNChương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT1.1 Giới thiệu chung về mạch61.1.1: Chức năng của mạch:61.1.2: Các thành phần chính của “ mạch đo và hiển thị nhiệt độ “61.1.3: Yêu cầu thiết kế:61.2 . Giới thiệu các linh kiện trong mạch71.2.1. Giới thiệu về LCD 16TC2A71.2.2 Gới thiệu về AT89C51111.2.3.Giới thiệu về cảm biến nhiệt LM35161.2.4.Giới thiệu về ADC 0804192.1. Quá trình đo nhiệt độ232.2.Sơ đồ khối của mạch252..3 Lưu đồ thuật toán26CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC3.1 Sơ dồ nguyên lý273.2. Sơ đò Board mạch28CHƯƠNG IV: KẾT LUẬNTài Liệu Tham Khảo30

Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện Tử Mục Lục LỜI MỞ ĐẦU LỜI CẢM ƠN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Giới thiệu chung mạch 1.1.1: Chức của mạch: 1.1.2: Các thành phần chính của “ mạch đo và hiển thị nhiệt độ “ 1.1.3: Yêu cầu thiết kế: 1.2 Giới thiệu các linh kiện mạch 1.2.1 Giới thiệu LCD 16TC2A 1.2.2 Gới thiệu AT89C51 11 1.2.3.Giới thiệu cảm biến nhiệt LM35 16 1.2.4.Giới thiệu ADC 0804 19 2.1 Quá trình đo nhiệt đợ 23 2.2.Sơ đồ khối của mạch 25 Lưu đồ thuật toán 26 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 3.1 Sơ dồ nguyên lý 27 3.2 Sơ đò Board mạch 28 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN Tài Liệu Tham Khảo 30 LỜI MỞ ĐẦU Việt Nam ta ngày một phát triển và giàu mạnh Một thay đổi đáng kể là Việt Nam gia nhập WTO ,một bước ngoặt quan trọng thay đổi đất nước,để - người Việt có hợi nắm bắt nhiều thành tựu vĩ đại của Trang GVHD: Nguyễn Thị Luyến Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện Tử thế giới, đặc biệt là các lĩnh vực khoa học kĩ thuật nói chung và ngành Điện Tử nói riêng Thế hệ trẻ khơng tự phấn đấu học hỏi khơng ngừng sớm lạc hậu và nhanh chóng thụt lùi Nhìn điều Trường “Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên” sớm chủ trương hình thức đào tạo sâu rợng, từ thấp đến cao Để tăng chất lượng học tập của sinh viên nhà trường nói chung và khoa Điện - Điện Tử nói riêng tổ chức cho sinh viên làm các 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 các thiết bị, sản phẩm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt ngày của người máy giặt, đồng hồ điện tử, ti vi nhằm giúp cho đời sống ngày càng đại và tiện lợi Đề tài ứng dụng vi điều khiển đời sống thực tế phong phú và đa dạng nhằm đáp ứng cho cuộc sống tiện nghi của người.Với mục đích tìm hiểu và đáp ứng yêu cầu chúng em lựa chọn mợt đề tài có tính ứng dụng thực tế, không quá xa lạ người, là: “ Thiết kế mạch đo hiển thị nhiệt độ “ LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn tất thầy cô Trường ĐH sư phạm kỹ thuật hưng yên dạy dỗ suốt thời gian học tập vừa qua Chúng em xin chân thành cảm ơn cô NGUYỄN THỊ LUYẾN tận tình hướng dẫn chúng em thời gian làm đồ án Do kiến thức hạn hẹp nên quá trình thực Đồ Án của chúng em khơng thể tránh khỏi sai sót, mong q thầy hội đồng khảo thi bỏ qua và Trang GVHD: Nguyễn Thị Luyến Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện Tử có hướng giúp đỡ để chúng em hoàn chỉnh đồ án của hoàn chỉnh Chúng em xin chân thành cảm ơn! ĐỒ ÁN MÔN HỌC Tên đề tài: “Thiết kế mạch đo hiển thị nhiệt độ ” Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Long Vũ Văn Huấn Khoá học: 2012 – 2016 Lớp : Đ_ĐTK10.1 Ngành đào tạo: Tự Động Hoá - Số liệu cho trước: - Các tài liệu chuyên môn - Nội dung cần hoàn thành: Thiết kế, tính toán và chế tạo mạch điện đo nhiệt đợ sau hiển thị LCD Sản phẩm của đề tài phải đảm bảo kỹ thuật, mỹ thuật Quyển thuyết minh GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: Nguyễn Thị Luyến DĐ : Email: Ngày giao đề: Ngày hoàn thành Trang GVHD: Nguyễn Thị Luyến Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện Tử NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hưng Yên, ngày tháng năm 201 Giảng viên Trang GVHD: Nguyễn Thị Luyến Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện Tử Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Giới thiệu chung mạch 1.1.1: Chức của mạch: “ Mạch đo và hiển thị nhiệt đợ “ có các chức sau: Đo nhiệt đợ Hiển thị nhiệt đợ màn hình LCD 1.1.2: Các thành phần chính của “ mạch đo hiển thị nhiệt độ “ 1: LCD 16x2_R2 2: Cảm biến nhiệt LM35 3: Vi điều khiển AT89C51 4: Các nút nhấn,điện trở,tụ điện,tranzitor,thyzitor… 1.1.3: Yêu cầu thiết kế: Mạch hoạt động chức của đề tài Mạch hoạt đợng có đợ ổn định và chính xác cao Thiết kế gọn nhẹ Giá thành phù hợp 1.2 Giới thiệu các linh kiện mạch 1.2.1 Giới thiệu LCD 16TC2A Trong năm gần đây, màn hình tinh thể lỏng LCD (Liquid Crystal Display) ngày càng sử dụng rộng rãi và dần thay thế các đèn LED (7 đoạn và nhiều đoạn) Đó là các ngun nhân sau: Màn hình LCD có giá thành hạ Trang GVHD: Nguyễn Thị Luyến Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện Tử Khả hiển thị số, ký tự và đồ hoạ tốt nhiều so với đèn LED (đèn LED hiển thị số và một số ký tự) Sử dụng thêm một bộ điều khiển tương phản của LCD và giải phóng CPU khỏi cơng việc này Còn đèn LED ln cần CPU ( cách nào đó) để trì việc hiển thị liệu - Dễ dàng lập trình các ký tự và đồ hoạ Chức và nhiệm vụ của các chân Hình 1.2.1: Sơ đồ chân của LCD 16TC2A STT chân Kí hiệu Chức chân Vss Chân nối đất cho LCD, thiết kế mạch ta nối chân này với GND của mạch điều khiển Vdd Chân cấp nguồn cho LCD, thiết kế mạch ta nối chân này với VCC=5V của mạch điều khiển Vee Lựa chọn độ tương phản của màn hình Trang GVHD: Nguyễn Thị Luyến Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện Tử 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 của LCD (ở chế độ “ghi” - write) nối với bộ đếm địa của 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 ở chế độ ghi, nối với logic “1” để LCD ở chế độ đọc E Chân cho phép (Enable) Sau các tín hiệu đặt lên bus DB0-DB7, các lệnh chấp nhận có xung cho phép của chân E + Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus LCD chuyển vào(chấp nhận) ghi bên phát mợt xung (high-to-low transition) của tín hiệu chân E + Ở chế độ đọc: Dữ liệu LCD xuất DB0DB7 phát cạnh lên (low-to-high transition) ở chân E và LCD giữ ở bus đến nào chân E xuống mức thấp D0 D1 D2 10 D3 Tám đường của bus liệu dùng để trao đổi thơng tin với MPU Có chế độ sử dụng đường bus này + Chế độ bit : Dữ liệu truyền đường, với bit MSB là bit DB7 Trang GVHD: Nguyễn Thị Luyến Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện Tử + Chế độ bit : Dữ liệu truyền đường từ DB4 tới DB7, bit MSB là DB7 11 D4 1a2 D5 13 D6 14 D7 15 Vdd Nguồn dương cho đèn 16 Vss GND cho đèn Bảng 1.2.1: Chức và nhiệm vụ của các chân của LCD Kí hiệu Điện áp vào Vdd Điều kiện Giá trị chuẩn Min Typ Max Vdd = +5v 4,7 5,3 Vdd= +3v 2,7 5,3 Đơn vị V Dòng cung cấp Idd Vdd= 5V - 1,2 - mA thời Điện Vdd - -200C - - 00C 4.2 4.8 5.1 Trang GVHD: Nguyễn Thị Luyến Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện Tử áp ở Vo nhiệt đợ bình thường 250C 3,8 4,2 4,6 500C 3,6 4,0 4,4 700C - - - 4,2 4,6 V Điện áp led VF 250C - V màn hình LCD Bảng 1.2.2.Giá trị điện áp của LCD - Để hiển thị chữ cái và số, mã ASCII của các chữ cái từ A đến Z, a đến z và các số từ - gửi đến các chân này bật RS = Cũng có các mã lệnh gửi đến LCD để xoá màn hình đưa trỏ đầu dòng nhấp nháy trỏ Bảng 12.2 liệt kê các mã lệnh này Cũng sử dụng RS = để kiểm tra bít cờ bận xem LCD sẵn sàng nhận thông tin chưa - Khi R/W = và RS = cờ bận D7 thực các chức sau: Nếu D7 = (cờ bận 1) có nghĩa LCD bận các công việc bên và không nhận thơng tin nào, nếu D7 = LCD sẵn sàng nhận thơng tin Trong trường hợp cần kiểm tra cờ bận trước ghi liệu nào lên LCD - Gửi có trễ lệnh và liệu đến LCD Để gửi một lệnh đến LCD, cần đưa chân RS = 0, để gửi liệu bật RS=1.Sau đó, gửi mợt sườn xung cao xuống thấp đến chân E phép chốt liệu LCD 1.2.2 Gới thiệu AT89C51 IC 89C51 là một họ IC vi điều khiển hãng Intel của Mỹ sản xuất Chúng có các đặc điểm chung sau: Trang GVHD: Nguyễn Thị Luyến Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện Tử - KB EPROM bên - 128 Byte RAM nội - Port xuất /nhập I/O bit - Giao tiếp nối tiếp - 64 KB vùng nhớ mã ngoài - 64 KB vùng nhớ liệu ngoại - Xử lí Boolean (hoạt động bit đơn) - 210 vị trí nhớ định vị bit - g.s cho hoạt động nhân chia * Chức chân 89C51: Hình 1.2.2: Sơ đồ chân của 89C51 - 8951 có tất 40 chân có chức các đường xuất nhập Trong có 24 chân có tác dụng kép (có nghĩa chân có chức năng), đường hoạt động đường xuất nhập đường điều khiển là thành phần của các bus liệu và bus địa * Các Port: Trang 10 GVHD: Nguyễn Thị Luyến Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện Tử - Port là port có chức ở các chân 32 - 39 của 8951 Trong các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rợng có chức các đường IO Đối với các thiết kế cỡ lớn có bợ nhớ mở rợng, kết hợp bus địa và bus liệu - Port 1:- Port là port IO các chân 1-8 Các chân ký hiệu P1.0, P1.1, P1.2, dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoài nếu cần Port chức khác, chúng dùng cho giao tiếp với các thiết bị bên ngoài - Port là port có tác dụng kép các chân 21 - 28 dùng các đường xuất nhập là byte cao của bus địa các thiết bị dùng bộ nhớ mở rộng - Port Cổng P3 chiếm tổng cộng là chân từ chân 10 đến chân 17 Nó sử dụng đầu vào đầu Cống P3 không cần các điện trở kéo P1 và P2 Mặc dù cổng P3 cấu một cống đầu Reset, là cách sử dụng phổ biến Cống P3 bổ sung các chức quan trọng, đặc biệt Bảng cung cấp các chức khác của cống P3 Thông tin này áp dụng cho 8051 và 8031: Bít của cống P3 Chức chân số P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 Nhận liệu (RXD) Phát liệu (TXD) Ngắt 0(INT0) Ngắt 1(INT1) Bộ định thời (TO) Bộ định thời (T1) Ghi (WR) Đọc (RD) 10 11 12 13 14 15 16 17 Bảng 1.2.3: Các chức khác của cống P3 Các bit P3.0 và P3.1 cung cấp tín hiệu nhận và phát liệu truyền thông liệu nối tiếp Các bit P3.2 và P3.3 dành cho các ngắt ngoài Bit P3.4 và P3.5 dùng cho các bộ định thời và Trang 11 GVHD: Nguyễn Thị Luyến Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện Tử Cuối các bit P3.6 và P3.7 để ghi và đọc các bộ nhớ ngoài nối tới các hệ thống 8031 Tổ chức nhớ Các vi điều khiển thuộc họ 8051 tổ chức thành khơng gian chương trình và liệu Kiến trúc vi xử lý bit của 8051 này cho phép truy nhập và tính toán nhanh không gian liệu nhờ việc phân chia không gian bợ nhớ chương trình và liệu Tuy nhiên bộ nhớ ngoài truy nhập bởi hệ thống 16 bit địa thực nhờ ghi trỏ Bợ nhớ chương trình (ROM, EPROM) là bợ nhớ đọc, mở rợng tối đa 64Kbyte Với họ vi điều khiển 89xx, bộ nhớ chương trình tích hợp sẵn chip có kích thước nhỏ là 4kByte Với các vi điều khiển khơng tích hợp sẵn bợ nhớ chương trình chip, ḅc phải thiết kế bợ nhớ chương trình bên ngoài Ví dụ sử dụng EPROM: 2764 (64Kbyte), chân PSEN phải ở mức tích cực (5V) Hình 1.2.3: Cấu trúc vi điều khiển 89C51 Bộ nhớ liệu (RAM) tồn đợc lập so với bợ nhớ chương trình Họ vi điều khiển 8051 có bợ nhớ liệu tích hợp chip nhỏ là 128byte và mở rộng với bộ nhớ liệu ngoài lên tới 64kByte Với vi điều khiển không tích hợp ROM chip có RAM chip là 128byte Khi sử dụng RAM ngoài, CPU đọc và ghi liệu nhờ tín hiệu các chân RD và WR Khi sử dụng bợ nhớ chương trình và bợ nhớ liệu bên ngoài ḅc phải kết hợp chân Trang 12 GVHD: Nguyễn Thị Luyến Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện Tử RD và PSEN bởi cổng logic AND để phân biệt tín hiệu truy xuất liệu ROM hay RAM ngoài * Các ngõ tín hiệu điều khiển : * Ngõ tín hiệu PSEN (Program store enable): PSEN là tín hiệu ngõ ở chân 29 có tác dụng cho phép đọc bợ nhớ chương trình mở rợng thường nói đến chân 0E\ (output enable) của Eprom cho phép đọc các byte mã lệnh PSEN ở mức thấp thời gian Microcontroller 8951 lấy lệnh Các mã lệnh của chương trình đọc từ Eprom qua bus liệu và chốt vào ghi lệnh bên 8951 để giải mã lệnh Khi 8951 thi hành chương trình ROM nợi PSEN ở mức logic * Ngõ tín hiệu điều khiển ALE (Address Latch Enable ) : Khi 8951 truy xuất bợ nhớ bên ngoài, port có chức là bus địa và bus liệu phải tách các đường liệu và địa Tín hiệu ALE ở chân thứ 30 dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa và liệu kết nối chúng với IC chốt Tín hiệu ở chân ALE là một xung khoảng thời gian port đóng vai trò là địa thấp nên chốt địa hoàn toàn tự đợng Các xung tín hiệu ALE có tốc đợ 1/6 lần tần số dao động chip và dùng làm tín hiệu clock cho các phần khác của hệ thống Chân ALE dùng làm ngõ vào xung lập trình cho Eprom 8951 * Ngõ tín hiệu EA\(External Access): - Tín hiệu vào EA\ ở chân 31 thường mắc lên mức mức Nếu ở mức 1, 8951 thi hành chương trình từ ROM nợi khoảng địa thấp Kbyte Nếu ở mức 0, 8951 thi hành chương trình từ bợ nhớ mở rợng Chân EA\ lấy làm chân cấp nguồn 21V lập trình cho Eprom 8951 * Ngõ tín hiệu RST (Reset) : -Ngõ vào RST ở chân là ngõ vào Reset của 8951 Khi ngõ vào tín hiệu này đưa lên cao ít là chu kỳ máy, các ghi bên nạp giá trị thích hợp để khởi động hệ thống Khi cấp điện mạch tự động Reset * Các ngõ vào bộ dao động X1, X2: Trang 13 GVHD: Nguyễn Thị Luyến Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện Tử - Bộ dao động tích hợp bên 8951, sử dụng 8951 người thiết kế cần kết nối thêm thạch anh và các tụ hình vẽ sơ đồ Tần số thạch anh thường sử dụng cho 8951 là 12Mhz * Chân 40 (Vcc) nối lên nguồn 5V 1.2.3.Giới thiệu cảm biến nhiệt LM35 LM35 là họ cảm biến nhiệt mạch tích hợp chính xác cao có điện áp đầu tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius Họ cảm biến này không yêu cầu chỉnh ngoài vốn chỉnh Hình 1.2.4: Sơ đồ chân của cảm biến nhiệt độ LM 35 LM35 là cảm biến nhiệt độ analog ,nhiệt độ xác định cách đo hiệu điện thế ngõ của LM 35 Đơn vị nhiệt độ : 0C Có mức điện áp thay đổi trực tiếp theo 0C ( 10 mV/0C) Có hiệu cao,cơng suất tiêu thụ là 60 uA Sản phẩm không cần phải chỉnh nhiệt đội sử dụng Độ chính xác thực tế : 1/4 0C ở nhiệt đợ phòng và ¾ 0C ở ngoài khoảng -55 0C tới 150 0C Chân + Vs (1) là chân cung cấp điện áp cho LM 35 DZ hoạt động từ – 20 V Chân Vout ( 2) là chân điện áp đầu LM35 đưa vào chân Analog của các bộ ADC Chân GND là chân nối mass: Chân này này tránh hỏng cảm biến làm giảm sai số quá trình đo Trang 14 GVHD: Nguyễn Thị Luyến Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện Tử Mã sản phẩm LM35A Dải nhiệt độ Độ chính xác -55 c to + 150 c + 1.0 c Đầu 10 mV/F LM35 -55 c to + 150 c + 1.5 c 10 mV/F LM35CA -40 c to + 110 c + 1.0C 10 mV/F LM35C -40 c to + 110 c + 1.5 c 10 mV/F LM35D c to + 100 c + 2.0 c 10 mV/F Bảng 1.2.4: Thông số kỹ thuật chính của cảm biến nhiệt họ LM35 * Phối hợp tín hiệu nối ghép LM35 với 8051 Phối hợp tín hiệu là một thuật ngữ sử dụng rộng rãi lĩnh vực thu nhận liệu Hầu hết các bộ cảm biến đưa tín hiệu dạng điện áp, dòng điện, dung kháng trở kháng Tuy nhiên, cần chuyển đổi các tín hiệu này điện áp để đưa đến đầu vào của bộ chuyển đổi ADC Sự chuyển đổi (biến đổi) này gọi chung là phối hợp tín hiệu Nhiệt độ (OC) Vin (mV) Vout (D7 DO) 0 0000 0000 10 0000 0001 20 0000 0010 Bảng 1.2.4: Nhiệt 10 30 100 0000 0011 0000 1010 ADC804 30 300 0001 1110 độ và Vout của Trang 15 GVHD: Nguyễn Thị Luyến Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện Tử Phối hợp tín hiệu là chuyển dòng điện thành điệa áp khuyếch đại tín hiệu Ví dụ, bộ cảm biến nhiệt thay đổi trở kháng theo nhiệt độ Sự thay đổi trở kháng cần chuyển thành điện áp để các bợ ADC sử dụng Xét trường hợp nối LM35 tới ADC804 VI ADC804 có đợ phân dải bit với tối đa có 256 mức (28), và LM35 (hoặc ML34) tạo điện áp ỈOmV 1.2.4.Giới thiệu ADC 0804 Các bộ chuyển đổi ADC sử dụng hết sức rộng rãi Máy tính số làm việc các giá trị nhị phân, nhiên, thực tế, các đại lượng vật lý ở dạng tưomg tự (liên tục) Nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, tốc độ là một dại lượng vật lý của thế giới thực mà ta thường gặp hàng ngày Mợt đại lượng vật lý chuyển dòng điện điện áp qua một thiết bị gọi là bợ biến dổi Bợ biến đổi xem là bợ cảm biến Mặc dù có các bộ cảm biến nhiệt, tốc độ, áp suất, ánh sáng và nhiều đại lượng tự nhiên khác, chúng có mợt điểm chung là cho các tín hiệu dòng điện điện áp ở dạng liên tục Do vậy, cần một bộ chuyển đổi tưorng tự số để bợ vi điều khiển đọc chúng Chip ADC sử dụng rợng rãi là ADC804 Chip ADC804 là bộ chuyển đổi tưorng tự số thuộc họ ADC800 của hãng National Semiconductor Chip này nhiều hãng khác sản xuất Chip có diện áp nuôi +5V và độ phân giải bit Ngoài độ phân giải thời gian chuyển dổi là mợt tham số quan trọng đánh giá bộ ADC Thời gian chuyển đổi định nghĩa là thời gian mà bộ ADC cần để chuyển một đầu vào tưorng tự thành một số nhị phân Đối với ADC804 thời gian chuyển đổi phụ thuộc vào tần số đồng hồ cấp tới chân CLK và CLK IN và không bé horn lOps Các chân của ADC804 có chức Trang 16 GVHD: Nguyễn Thị Luyến Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện Tử Hình 1.2.5: Sơ đồ các chân của ADC 0804 - (Chip Select) - chọn chip Là chân chọn chip, đầu vào tích cực mức thấp sử dụng để kích hoạt chip ADC804 Để truy cập ADC804 chân này phải ở mức thấp - RD (Read) - đọc Đây là một tín hiệu vào, tích cực mức thấp Các bộ ADC chuyển đổi đầu vào tương tự thành số nhị phân và giữ ở một ghi RD sử dụng để có liệu chuyển đổi tới đầu của ADC804 Khi cs = nếu có mợt xung cao xuống thấp áp đến chân RD liệu dạng.số bít đưa tới các chân liệu DO - D7 Chân RD coi là cho phép đầu - WR (Wtite) - ghi Thực ra, tên chính xác là “Bắt đầu chuyển đổi” Đây là chân vào tích cực mức thấp dùng để báo cho ADC804 bắt đầu quá trình chuyển đổi Nếu cs = WR tạo xung cao xuống thấp bợ ADC804 bắt đầu tiến hành chuyển đổi giá trị đầu vào tương tự vjn số nhị phân bit Lượng thời gian cần thiết để chuyển đổi thay đổi phụ thuộc vào tần số đưa đến chân CLK IN và CLK R Khi việc chuyển đổi liệu hoàn tất chân INTR ADC804 hạ xuống thấp - C l c i n v à C l k r CLK IN là chân vào, nối tới đồng hồ ngoài đồng hồ ngoài sử dụng để tạo thời gian Tuy nhiên, 804 có mợt bợ tạo xung đồng hồ chip Để dùng đồng hồ (cũng gọi là đồng hồ riêng) của 804 các chân Trang 17 GVHD: Nguyễn Thị Luyến Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện Tử CLK IN và CLK R nối tới một tụ điện và một điện trở ở hình 12.5 Trong trường hợp này tần số đồng hồ xác định biểu thức: f = Giá trị thông thường của các đại lượng là R = lOkQ, c= 150pF và tần sô' nhận là f = 606kHz, thời gian chuyển đổi là lOps Hình 1.2.6: Kiểm tra ADC804 ở chê đợ chạy tự - Ngắt INTR (Interrupt) Ngắt hay gọi là “kết thúc việc chuyển đổi’ Đây là chân tích cực mức thấp Bình thường, chân này ở trạng thái cao và việc chuyển đổi hoàn tất xuống thấp để báo cho CPU biết là liệu chuyển đổi sẩn sàng để lấy Sau INTR xuống thấp, cần đặt cs = và gửi một xung cao xuống thấp tới chân RD để đưa liệu - Vin (+) Vin (-) Đây là hai đầu vào tương tự vi sai, vin = Vin (+) - Vin (-) Thông thường vin (-) nối xuống đất và vin (+) dùng làm đầu vào tương tự và chuyển đổi dạng số - Vcc Là chân nguồn ni +5V Chân này dùng làm điện áp tham chiếu đầu vào Vref/2 (chân 9) để hở - Vref/2 Chân là điện áp đầu vào dùng làm điện áp tham chiếu Nếu chân này hở (khơng nối) điện áp đầu vào tương tự cho ADC804 nằm dải đến Trang 18 GVHD: Nguyễn Thị Luyến Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện Tử +5V (giống chân vcc) Tuy nhiên, có nhiều ứng dụng mà đầu vào tương tự áp đến Vin khác với dải đến 5V Chân V rcf/2 dùng để thực các điện áp đầu vào có dải khác với - 5V Ví dụ, nếu dải đầu vào tương tự cần biến đổi từ đến 4V Vrcf/2 nối với +2V Ta có tóm tắt các bước ADC804 thực chuyển đổi liệu là: - Bật cs = và gửi một xung thấp lên cao tới chân WR để bắt đầu chuyển đổi - Duy trì kiểm tra chân INTR Nếu INTR xuống thấp việc chuyển đổi hoàn tất và chuyển sang bước tiếp theo Nếu INTR ở mức cao tiếp tục thăm dò cho đến xuống thấp - Sau chân INTR xuống thấp, bật cs = và gửi một xung cao xuống thấp đến chân RD để nhận liệu từ chip ADC804 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN 2.1 Quá trình đo nhiệt độ Quy trình đo Đối Cảm Chuyển tượng biến đổi Xử lý Hiển Thị cầnthông đo số chính của cảm biến đo ADC Một số nhiệt độ LM35: Cảm biến LM35 là bộ cảm biến nhiệt mạch tích hợp chính xác cao mà điện áp đầu của tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius Chúng không yêu cầu cân chỉnh ngoài vốn chúng cân chỉnh Đặc điểm chính của cảm biến LM35 + Điện áp đầu vào từ 4V đến 30V + Độ phân giải điện áp đầu là 10mV/°C Trang 19 GVHD: Nguyễn Thị Luyến Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện Tử + Độ chính xác cao ở 25 C° là 0.5° C + Trở kháng đầu thấp 0.1 cho 1mA tải Dải nhiệt độ đo của LM35 là từ -55 °C - 150° C với các mức điện áp khác Xét một số mức điện áp sau : - Nhiệt độ -55 C điện áp đầu -550mV - Nhiệt độ 25° C điện áp đầu 250mV - Nhiệt độ 150° C điện áp đầu 1500mV Tùy theo cách mắc của LM35 để ta đo các giải nhiệt độ phù hợp Đối với hệ thống này đo từ °Cđến 150°C Tính toán nhiệt độ đầu của phép đo hiển thị Việc đo nhiệt độ dụng LM35 thông thường sử dụng cách LM35 - > ADC - > Vi điều khiển Như ta có Bợ ADC bit giá trị của ADC là từ 0-256 (2^18) Vì thế bước thay đổi của mỡi lần nhiệt độ thay đổi là n==19,5mv Tại đợ C giá trị đầu của LM35 là 0mV tương ứng với ADC = Với ADC = điện áp tương úng là 19,5mV mà LM35 thay đổi 10mV Nên giá trị ADC thay đổi đơn vị nhiệt đợ phải thay đổi là (19,5mV/10mV) = 1,95 Khi thay đổi độ điện áp của LM35 thay đổi 10mV Vì cơng thức nhiệt đợ là T= - Sai số của LM35 +Tại đợ điện áp của LM35 là 10mV + Tại 150 đợ C điện áp của LM35 là 1.5V ==> Giải điện áp ADC biến đổi là 1.5 - 0.01 = 1.49 (V) + Độ phân giải bước là €= = = 20m (V) Trang 20 GVHD: Nguyễn Thị Luyến Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện Tử Tả tính sai số củả LM35 đo là X=% 2.2.Sơ đồ khối của mạch Nút ấn reset Cảm biến đo Vi điều khiển Hiển thị nhiệt độ nhiệt độ Nguyển lý hoạt đợng chung của mạch : Khối nguồn có nhiện vụ cấp nguồn 5V Nguồn chung cho toàn bộ mạch hoạt đông,Cảm biến đo nhiệt độ ở là LM35 với tín hiệu vào là nhiệt độ tín hiệu là tín hiệu tương tự chuyển cho khối vi điều khiển.Khối vi diều khiển gồm ADC0804 có nhiệm vụ chuyển tín hiệu tương tự nhận sang tín hiệu số và IC 89C51 kết nối với ADC hiên thị LCD Lưu đồ thuật toán Bắt đầu Trang 21 GVHD: Nguyễn Thị Luyến Khởi tạo LCD Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện Tử Khởi tạo vào các Port Chuyển đổi ADC Hiển thị LCD Kết thúc Trang 22 GVHD: Nguyễn Thị Luyến Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện Tử CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 3.1 Sơ dồ nguyên lý 3.2 Sơ đò Board mạch Trang 23 GVHD: Nguyễn Thị Luyến Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện Tử CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN Ưu điểm: - Phần cứng thiết kế nhỏ gọn và lắp ráp theo kiểu module nên dễ dàng thay thế kiểm tra các linh kiển mạch - Phần mềm chạy khá ổn định,sai lệch nhiệt đợ khoảng cho phép - Có thế ứng dụng thực tế Nhược điểm: Trang 24 GVHD: Nguyễn Thị Luyến Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện Tử - Phần cứng thiết kế chưa đươc đẹp - Sai số mạch lớn Như chúng em trình bày đề tài đồ án mơn học : “Thiết mạch đo hiển thị nhiệt độ” Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu và thực cho đến đề tài của chúng em hoàn thành Từng thành viên nhóm nỗ lực cố gắng để hoàn thành đề tài giao Trong quá trình thực chúng em nhận giúp đỡ nhiệt tình của bạn bè lớp và đặc biệt là hướng dẫn nhiệt tình của NGUYỄN THỊ LUYẾN giúp chúng em thực đề tài đồ án giao Chùng em xin chân thành cảm ơn Tuy vậy,do kiến thức hạn chế , chúng em khơng tránh khỏi gặp sai sót, chúng em mong đóng góp và bảo của thầy cô và các bạn giúp cho đề tài của chúng em thêm hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! Hưng Yên, Ngày tháng năm 2015 Nhóm sinh viên thực Tài Liệu Tham Khảo ) “Tài liệu vi điều khiển PID 16F877A” - Trường sĩ quan huy kĩ thuật thông tin ) “Giáo trình lập trình C bản – Giáo trình lập trình C ứng dụng “ Trường đại học sư phạm kĩ thuật thông tin )“Kỹ thuật số “ – PGS.TS Nguyễn Quốc Trung, Ths Bùi Thị Kim Thoa Và số tài liệu khác Trang 25 GVHD: Nguyễn Thị Luyến ... Nguyễn Thị Luyến Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện Tử - Phần cứng thiết kế chưa đươc đẹp - Sai số mạch lớn Như chúng em trình bày đề tài đồ án môn học : Thiết mạch đo hiển thị nhiệt. .. chức sau: Đo nhiệt độ Hiển thị nhiệt độ màn hình LCD 1.1.2: Các thành phần chính của “ mạch đo hiển thị nhiệt độ “ 1: LCD 16x2_R2 2: Cảm biến nhiệt LM35 3: Vi điều khiển AT89C51 4: Các... – Điện Tử Tả tính sai số củả LM35 đo là X=% 2.2.Sơ đồ khối của mạch Nút ấn reset Cảm biến đo Vi điều khiển Hiển thị nhiệt độ nhiệt độ Nguyển lý hoạt động chung của mạch : Khối nguồn có