Đề tài Đo và khống chế nhiệt độ

Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội Lớp: LỜI NĨI ĐẦU Kỹ thuật vi điều khiển phát triển, ứng dụng vào nhiều lĩnh vực sản xuất cơng nghiệp, tự động hóa, đời sống nhiều lĩnh vực khác So với kỹ thuật số kỹ thuật vi điểu khiển nhỏ gọn nhiều tích hợp lại có khả lập trình để điều khiển Nên tiện dụng động Với tính ưu việt vi điều khiển phạm vi đồ án nhỏ này, em dùng vdk để đo khống chế nhiệt độ, đồng thời cho hiển thị lên Led Mục đích đề tài hướng đến: tạo bước đầu cho sinh viên thử nghiệm ứng dụng vdk thực tiễn để từ tìm tòi, phát triển nhiều ứng dụng khác đời sống ngày cần đến Việc thực xong đồ án môn học kiến thức học, số sách tham khảo số nguồn tài liệu khác nên khơng tránh khỏi thiếu sót Vì nhóm mong góp ý thầy bạn Đo khống chế nhiệt độ Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Lớp: NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN Đo khống chế nhiệt độ Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Lớp: MỤC LỤC Lời nói đầu .1 Mục lục Phần I:Giới thiệu chung 1.Giới thiệu chung 2.Đặc điểm chung 3.Sơ đồ chân 89S52 4.Chip ADC0804 5.IC Cảm biến nhiệt LM35 Phần II:Thiết kế thi công 1.Sơ đồ nguyên lý 11 2.Sơ đồ mạch in 11 3.Chương trình phần mềm 12 4.Giải thích chương trình 14 Đo khống chế nhiệt độ Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Lớp: Phần I:Giới thiệu chung 1.Giới thiệu chung Bộ vi điều khiển viết tắt Micro-contronller, mạch tích hợp chíp lập trình được, dùng để điều khiển hoạt động hệ thống Theo tập lệnh người lập trình, vi điều khiển tiến hành đọc, lưu trữ thông tin, xử lý thông tin, đo lường thời gian tiến hành đọc mở cấu Trong thiết bị điện điện tử dân dụng, vi điều khiển, điều khiển hoạt động tivi, máy giặt, đầu đọc laser, điện thoại Trong hệ thống sản xuất tự động, vi điều khiển sử dụng robot, dây chuyền tự động Các hệ thống thơng minh vai trò vi điều khiển quan trọng Đặc điểm chung IC vi điều khiển 8052 thuộc họ MCS51 có đặc điểm sau : -8 kbyte ROM (được lập trình nhà sản xuất có 8052 ) -256 byte RAM -4 Port I/0 bit -3 định thời 16 bit -Giao tiếp nối tiếp -64 KB không gian nhớ chương trình mở rộng -64 KB khơng gian nhớ liệu mở rộng - Một vi xử lí(thao tác bit đơn) -210 bit địa hoá -Bộ nhân/chia 4us Sơ đồ chân 89S52 Đo khống chế nhiệt độ Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Lớp: Sơ đồ sơ đồ bố trí chân 8052 Ta thấy 40 chân có 32 chân dành cho cổng P0, P1, P2 P3 với cổng có chân Các chân lại dành cho nguồn VCC, đất GND, chân dao động XTAL1 XTAL2, tái lập RST, cho phép chốt địa ALE, truy cập địa EA , cho phép cất chương trình PSEN Trong chân chân VCC , GND, XTAL1, XTAL2, RST EA họ 8031 8051 sử dụng Hay nói cách khác chúng phải nối hệ thống làm việc mà không cần biết vi điều khiển thuộc họ 8051 hay 8031 Còn hai chân khác PSEN ALE sử dụng chủ yếu hệ thống dựa 8031 Chức chân sau: -Port (P0.0-P0.7) Port bao gồm chân , chức xuất nhập thi Port Bus đa hợp địa liệu, chức địa sử dụng AT89S52 giao tiếp với thiết bị ngồi có kiến trúc Bus (8255) -Port (P1.0-P1.7) Chức Port chức xuất nhập, Port xuất nhập theo byte theo bit giống Port khác 89S52 Đo khống chế nhiệt độ Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Lớp: Ngoài chân P1.5, P1.6, P1.7 dùng để nạp ROM theo tiêu chuẩn ISP, chân P1.0 P1.1 dùng cho Timer -Port (P2.0-P2.7) Port Port đa hợp địa liệu -Port (P3.0-P3.7) Mỗi chân Port ngồi chức xuất nhập có chức đặc biệt khác Bit P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 Tên RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR Chức Dữ liệu nhận cho Port nối tiếp Dữ liệu phát cho Port nối tiếp Ngắt Ngắt Ngõ vào Timer/counter Ngõ vào Timer/counter Xung nghi nhớ liệu RD Xung đọc nhớ liệu Đo khống chế nhiệt độ Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Lớp: -PSEN ( Program store enable) PSEN chân điều khiển cho phép nhớ chương trình mở rộng, nối đến chân OE EPROM phép đọc bytes mã lệnh - ALE (Addres latch enable) ALE tín hiệu để chốt địa vào nghi bên nửa đầu chu kỳ nhớ Sau đường Port dùng để xuất nhập nửa sau chu kỳ nhớ Các xung tín hiệu ALE có tốc độ 1/6 lần tần số đao động thạch anh sử dụng nguồn xung nhịp cho hệ thống -EA (External access) EA thường mắc lên mức cao (+5V) mức thấp (GND) Nếu mức cao, vi điều khiển thi hành chương trình từ ROM nội Nếu mức thấp chương trình thi hành từ nhớ mở rộng - RST (Reset) Ngõ vào RST chân ngõ reset 89S52 Khi tín hiệu đưa lên mức cao chu kỳ máy nghi vi điều khiển tải giá trị thích hợp để khởi động hệ thống -XTAL1,XTAL2 AT89S52 có dao động chip, thường nối với dao động thạch anh có tần số lớn 33MHz, thơng thường 12MHz -VCC,GND +5có dải điện áp từ 4V đến 5.5V AT89S52 dùng nguồn chiều 10k 20 V Vin( Vc Vin(+) c A )Vref/ 19 GND 2CLK 1 D D 4.Chip ADC0804 0D T 1D 2D 10k ADC0804 D 4D R CLK 5D 150p CS in W F 10 R INT D R D Đo khống chế nhiệt độ R GND PO 18 17 16 15 14 13 12 11 đến đèn LEDs Thường mở START Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Đo khống chế nhiệt độ Lớp: Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Lớp: Chip ADC0804 chuyển đổi tương tự sang số Chip có điện áp ni +5V độ phân giải bit Ngồi độ phân giải thời gian chuyển đổi tham số quan trọng đánh giá ADC Thời gian chuyển đổi 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 thuộc vào tần số đồng hồ cấp tới chân CLKR CLK IN khơng bé 110µs Các chân ADC0804 có chức sau: a)CS (Chip Select) - chọn chip Là chân chọn chip, đầu vào tích cực mức thấp sử dụng để kích hoạt chip ADC804 Để truy cập ADC0804 chân phải mức thấp b)RD (Read) - đọc Đây tín hiệu vào, “tích cực mức thấp” Các ADC chuyển đổi đầu vào tương tự thành số nhị phân giữ ghi RD sử dụng để có liệu chuyển đổi tới đầu ADC0804 Khi CS = có xung cao-xuống-thấp áp đến chân RD liệu dạng số bit đưa tới chân liệu D0 - D7 Chân RD coi cho phép đọc c)WR (Write) - ghi Thực ra, tên xác “Bắt đầu chuyển đổi” Đây chân vào “tích cực mức thấp” dùng để báo cho ADC0804 bắt đầu trình chuyển đổi Nếu CS = WR tạo xung cao-xuống-thấp ADC0804 bắt đầu tiến hành chuyển đổi giá trị đầu vào tương tự Vin số nhị phân bit Lượng thời gian cần thiết để chuyển đổi thay đổi phụ thuộc vào tần số đưa đến chân CLK IN CLK R Khi việc chuyển đổi liệu hồn tất chân INTR ADC0804 hạ xuống thấp d)CLK IN CLK R Đo khống chế nhiệt độ Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Lớp: CLK IN chân vào, nối tới nguồn đồng hồ đồng hồ sử dụng để tạo thời gian Tuy nhiên 0804 có tạo xung đồng hồ chip Để dùng đồng hồ (cũng gọi đồng hồ riêng) 804 chân CLK IN CLK R nối tới tụ điện điện trở hình 12.5 Trong trường hợp tần số đồng hồ xác định biểuthức: f= 1,1RC Giá trị thông thường đại lượng R = 10kΩ, C= 150pF tần số nhận f = 606kHz, thời gian chuyển đổi 110µs e)INTR (Interrupt) Ngắt hay gọi “kết thúc việc chuyển đổi’ Đây chân tích cực mức thấp Bình thường, chân trạng thái cao việc chuyển đổi hoàn tất xuống thấp để báo cho CPU biết liệu chuyển đổi sẵn sàng để lấy Sau INTR xuống thấp, cần đặt CS = gửi xung caoxuống-thấp tới chân RD để đưa liệu f)Vin (+) Vin (-) Đây hai đầu vào tương tự vi sai, V in = Vin (+) - Vin (-) Thông thường Vin (-) nối xuống đất Vin (+) dùng làm đầu vào tương tự chuyển đổi dạng số g)VCC Là chân nguồn nuôi +5v Chân dùng làm điện áp tham chiếu đầu vào Vref/2 (chân 9) để hở h)Vref/2 Chân điện áp đầu vào dùng làm điện áp tham chiếu Nếu chân hở (không nối) điện áp đầu vào tương tự cho ADC804 nằm dải đến +5v (giống chân V CC) Tuy nhiên, có nhiều ứng dụng mà đầu vào tương tự áp đến Vin khác với dải đến 5v Chân Vref/2 dùng để thực điện áp đầu vào có dải khác với - 5V Ví dụ, dải đầu vào tương tự cần Đo khống chế nhiệt độ 10 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Lớp: biến đổi từ đến 4V Vref/2 nối với +2V Bảng 12.5 biểu diễn dải điện áp Vin đầu vào Vref/2 khác i)D0 - D7 D0 - D7 chân liệu số (D7 bit cao MSB D0 bit thấp LSB) Các chân đệm ba trạng thái liệu chuyển đổi truy cập chân CS = chân RD đưa xuống mức thấp Để tính điện áp đầu ta sử dụng cơng thức sau: Dout = Vin (kích thước bước tham khảo phần giải thích) kichthuocbuoc Dout đầu liệu số (dạng thập phân) V in điện áp đầu vào tương tự kích thước bước (độ phân dải) thay đổi nhỏ tính (2× Vref/2) chia cho 256 ADC bit Từ trình bày trên, tóm tắt bước ADC0804 thực chuyển đổi liệu là: Bật CS = gửi 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 hồn tất chuyển sang bước Nếu INTR mức cao tiếp tục thăm dò xuống thấp Sau chân INTR xuống thấp, bật CS = gửi xung cao-xuống-thấp đến chân RD để nhận liệu từ chip ADC0804 5.IC Cảm biến nhiệt LM35 LM35 họ cảm biến nhiệt mạch tích hợp xác cao có điện áp đầu tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius Họ cảm biến không yêu cầu chỉnh ngồi vốn chỉnh Họ cho điện áp 10mV ứng với thay đổi nhiệt độ 10C Một số thông số kỹ thuật họ LM35 Dòng làm việc 400µA – 5mA Dòng thuận : 10mA Đo khống chế nhiệt độ 11 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Lớp: Dòng ngược: 15mA Điện áp VS=4V-30V Điện áp 10mV/ 0C Phối hợp tín hiệu nối ghép LM35 với 8051 Phối hợp tín hiệu thuật ngữ sử dụng rộng rãi lĩnh vực thu Đo khống chế nhiệt độ 12 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Lớp: nhận liệu Hầu hết cảm biến đưa tín hiệu dạng điện áp, dòng điện, dung kháng trở kháng Tuy nhiên, cần chuyển đổi tín hiệu điện áp để đưa đến đầu vào chuyển đổi ADC Sự chuyển đổi (biến đổi) gọi chung phối hợp tín hiệu Phối hợp tín hiệu chuyển dòng điện thành điện áp khuyếch đại tín hiệu Ví dụ, cảm biến nhiệt thay đổi trở kháng theo nhiệt độ Sự thay đổi trở kháng cần chuyển thành điện áp để ADC sử dụng Xét trường hợp nối LM35 tới ADC0804 Vì ADC0804 có độ phân dải bit với tối đa có 256 mức (28), LM35 tạo điện áp 10mV ứng với thay đổi nhiệt độ 10C, nên ta có điều chỉnh điện áp vào chân IN cách thay đổi Vref/2 chân Phần II: thiết kế thi công Sơ đồ nguyên lý Đo khống chế nhiệt độ 13 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Lớp: Sơ đồ mạch in: Đo khống chế nhiệt độ 14 Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội Lớp: Chương trình phần mềm #include #include #include sbit den_do=P2^3; sbit den_vang=P2^1; sbit den_xanh=P2^2; sbit INTR_ADC=P3^6; sbit RD_ADC=P3^4; sbit WR_ADC=P3^5; sbit led1 = P2^4; sbit led2 = P2^5; sbit led3 = P2^6; sbit led4 = P2^7; unsigned int temp,i; unsigned int set_t=25; unsigned char M[10]={0XC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80,0X90}; unsigned char donvi,chuc ; void tre(unsigned int t) { for(i=1;iset_t) { den_xanh=0; den_do=den_vang=1; } else if (temp