BÁO CÁO MẠCH ĐO NHIỆT ĐỘ DÙNG PIC16F877A

BÁO CÁO, MẠCH ĐO NHIỆT ĐỘ, DÙNG PIC16F877A

M C L C Ụ Ụ

M Đ U Ở Ầ 3

CH ƯƠ NG 1: T NG QUAN V M CH ĐI U KHI N NHI T Đ VÀ CÁC LINH Ổ Ề Ạ Ề Ể Ệ Ộ KI N S D NG Ệ Ử Ụ 5

1.1 T ng quan v m ch đi u khi n nhi t đ ổ ề ạ ề ể ệ ộ 5

1.2 Gi i Thi u V Các Linh Ki n S D ng ớ ệ ề ệ ử ụ 6

1.2.1 PIC16F877A 6

1.2.1.1 C u trúc t ng quát c a PIC 16F877A: ấ ổ ủ 6

1.2.1.2 S đ chân c a PIC 16F877A ơ ồ ủ 7

1.2.2 C m bi n nhi t đ LM35 ả ế ệ ộ 8

1.2.2.1 Nguyên lý ho t đ ng chung c a IC đo nhi t đ : ạ ộ ủ ệ ộ 8

1.2.2.2 IC c m bi n nhi t LM35: ả ế ệ 9

1.2.2.3 Các đ c đi m và tính ch t quan tr ng c a LM35 ặ ể ấ ọ ủ 9

1.2.3 Màn hình LCD: 10

1.2.4 Các linh ki n khác: ệ 12

1.2.4.1 T đi n: ụ ệ 12

1.2.4.2 Đi n tr : ệ ở 13

1.2.4.3 Th ch anh: ạ 13

CH ƯƠ NG 2 : T ng Quan V M ch Ph n C ng ổ ề ạ ầ ứ 14

2.1 S đ kh i: ơ ồ ố 14

2.2 S đ nguyên lý : ơ ồ 15

2.2.1 Nguyên lý ho t đ ng: ạ ộ 15

2.3 Quá Trình Thi Công : 16

CH ƯƠ NG 3: Ch ươ ng Trình Ph n M m ầ ề 19

3.1 S l ơ ượ c v ph n m m s d ng: ề ầ ề ử ụ 19

3.2 L u đ thu t toán ư ồ ậ ………20

K T LU N Ế Ậ 22

TÀI LI U THAM KH O Ệ Ả 23

Nguyễn Hữu Nam

Hình 7: S đ chân LCD ơ ồ

Hình 8: Đi n tr ……….…13 ệ ở

Hình 9: Th ch anh 12M ạ

Hình 10: S đ nguyên lý vẽ trên Proteus 8.5 ơ ồ

Hình 11: Mô Ph ng trên Proteus 8.5 ỏ

M Đ U Ở Ầ

Th k 21 m ra m t th i đ i m i, th i đ i khoa h c công ngh đòi h iế ỷ ở ộ ờ ạ ớ ờ ạ ọ ệ ỏcon người luôn luôn không ng ng tìm tòi h c h i đ phát tri n và ti n b ừ ọ ỏ ể ể ế ộ

V i s nh y v t c a khoa h c , kỹ thu t đi n- đi n t , mà vì th trongớ ự ả ọ ủ ọ ậ ệ ệ ử ế

m t th i gian ng n nó đã đ t độ ờ ắ ạ ược nh ng thành t u to l n trong h u h t cácữ ự ớ ầ ếlĩnh v c trong đ i s ng xã h i.Thi t b và công ngh ngày càng đ i m i đự ờ ố ộ ế ị ệ ổ ớ ểgóp ph n nâng cao ch t lầ ấ ượng cu c s ng.Ngày nay các thi t b vi đi u khi nộ ố ế ị ề ể

có ng d ng càng r ng rãi v i u đi m nh g n ,linh ho t và có th đi uứ ụ ộ ớ ư ể ỏ ọ ạ ể ềkhi n để ượ ộc r ng rãi.Vi đi u khi n ngày càng chi m lĩnh và đóng vai trò c cề ể ế ự

kỳ quan tr ng trong kỹ thu t đi u khi n và t đ ng hóa.ọ ậ ề ể ự ộ

Gi đây, nhu c u chuyên d ng hóa, t i u( th i gian, không gian, giáờ ầ ụ ố ư ờthành) b o m t ,tính ch đ ng linh ho t trong công ngh … ngày càng đòi h iả ậ ủ ộ ạ ệ ỏ

kh c khe vi c đ a ra công ngh m i trong lĩnh v c ch t o m ch đi u khi nắ ệ ư ệ ớ ự ế ạ ạ ề ể

đi n t , đ đáp ng các nhu c u c p thi t trong khoa h c kỹ thu t đi n -đi nệ ử ể ứ ầ ấ ế ọ ậ ệ ệ

t Kỹ thu t vi đi u khi n hi n nay r t phát tri n,nó đáp ng đử ậ ề ể ệ ấ ể ứ ược nhu c uầ

c a nhi u ngành lĩnh v c s n xu t công nghi p, t đ ng hóa ,trong đ iủ ề ự ả ấ ệ ự ộ ờ

s ng…So v i kỹ thu t s thì kỹ thu t vi đi u khi n nh g n h n, do đó nóố ớ ậ ố ậ ề ể ỏ ọ ơ

đượ ậc t p h p l i và có kh năng l p trình đ đi u khi n nên ti n d ng và cợ ạ ả ậ ể ề ể ệ ụ ơ

đ ng.V i các tính ch t u vi c đó, trong đ tài này em s d ng vi đi u khi nộ ớ ấ ư ệ ề ử ụ ề ể

đo nhi t đ và đ ng th i hi n th lên LCDệ ộ ồ ờ ể ị

Đ tài này thi t k d a trên ki n th c đã h c ,sách tham kh o và m tề ế ế ự ế ứ ọ ả ộ

s ngu n tài li u khác.ố ồ ệ

Tuy nhiên do th i gian và trình đ có h n nên em không tránh kh iờ ộ ạ ỏ

nh ng sai sót Vì v y mong th y ,cô góp ý xây d ng giúp đ đ hoàn thành đữ ậ ầ ự ỡ ể ềtài Em xin chân thành c m n.ả ơ

Nguyễn Hữu Nam

Đ th c hi n n i dung trên thì báo cáo c a tôi g m 3 chể ự ệ ộ ủ ồ ương, c th : ụ ể

Chương 1: T ng quan v m ch đi u khi n nhi t đ và các linh ki n s d ngổ ề ạ ề ể ệ ộ ệ ử ụ

Chương 2: T ng quan v m ch ph n c ng.ổ ề ạ ầ ứ

Chương 3: Chương trình ph n m m.ầ ề

Nguyễn Hữu Nam

CH ƯƠ NG 1: T NG QUAN V M CH ĐI U KHI N NHI T Đ VÀ CÁC LINH Ổ Ề Ạ Ề Ể Ệ Ộ

KI N S D NG Ệ Ử Ụ

1.1 T ng quan v m ch đi u khi n nhi t đ ổ ề ạ ề ể ệ ộ

Nhi t đ là m t đ i lệ ộ ộ ạ ượng v t lý g n li n v i cu c s ng c a chúng ta Nóậ ắ ề ớ ộ ố ủtác đ ng đ n m i ngộ ế ọ ười m i m t c a cu c s ng Và các lĩnh v c s n xu tọ ặ ủ ộ ố ự ả ấcũng v y,nhi t đ nh hậ ệ ộ ả ưởng tr c ti p t i quá trình v n hành, s n xu t.ự ế ớ ậ ả ấTrong lĩnh v c s n xu t công nghi p nhi t đ có tác đ ng tr c ti p đ nự ả ấ ệ ệ ộ ộ ự ế ế

ch t lấ ượng s n ph m đ u ra nh trong quá trình gia công hàn v t li u, nhi tả ẩ ầ ư ậ ệ ệ

đ nh hộ ả ưởng t i đ chính xác ,tính giãn n nhi t c a v t li u ớ ộ ở ệ ủ ậ ệ

Trong quá trình nung nóng,s y nh nung g ch men thì nhi t đ nhấ ư ạ ệ ộ ả

hưởng t i ch t lớ ấ ượng v đ c ng ,đ d o, màu s c c a s n ph m đ u ra.ề ộ ứ ộ ẻ ắ ủ ả ẩ ầTrong y h c nhi t đ nh họ ệ ộ ả ưởng t i các k t qu nghiên c u ch a b nh ớ ế ả ứ ữ ệTrong cu c s ng nhi t đ nh hộ ố ệ ộ ả ưởng t i ch t lớ ấ ượng và b o qu n lả ả ương

th c th c ph m.ự ự ẩ

Trong nông nghi p c a b n nhi t đ nh hệ ủ ạ ệ ộ ả ưởng tr c ti p t i thành quự ế ớ ả

và năng su t nông nghi p ấ ệ

V i các y u t đó em xin thi t k đ tài n đ nh nhi t đ v i kho nớ ế ố ế ế ề ổ ị ệ ộ ớ ảnhi t đ n đ nh và đi u khi n là 0 đ n 60 đ C dùng c m bi n LM35 ,sệ ộ ổ ị ề ể ế ộ ả ế ử

d ng b vi đi u khi n PIC16F877A và hi n th lên LCD ụ ộ ề ể ể ị

u đi m c m bi n LM35

Ư ể ả ế : là m t lo i c m bi n nhi t có giá thành tộ ạ ả ế ệ ương

đ i r và có nhi u trên th trố ẻ ề ị ường , có kho ng đo phù h p v i yêu c u c a đả ợ ớ ầ ủ ềtài

Nguyễn Hữu Nam

PIC16F877A: là m t lo i chip vi đi u khi n kh trình có th dùng mãộ ạ ề ể ả ểngu n m ,nó có u đi m v giá thành tồ ở ư ể ề ương đ i r ,đi u khi n n đ nh vàố ẻ ề ể ổ ịkhá chính xác và khá ph bi n trên th trổ ế ị ường.

chân, b nh đ cho h u h t các ng d ng thông thộ ớ ủ ầ ế ứ ụ ường)

1.2.1.1 C u trúc t ng quát c a PIC 16F877A: ấ ổ ủ

 8 K Flash ROM

 5 ports (A, B, C, D, E) vào ra v i tín hi u đi u khi n đ c l p.ớ ệ ề ể ộ ậ

 2 b đ nh th i 8 bits (Timer 0 và Timer 2).ộ ị ờ

Nguyễn Hữu Nam

 M t b đ nh th i 16 bits (Timer 1) có th ho t đ ng trong ch độ ộ ị ờ ể ạ ộ ế ộ

ti tki m năng lế ệ ượng (SLEEP MODE) v i ngu n xung Clock ngoàiớ ồ

 1 b bi n đ i AD 10 bits, 8 ngõ vào.ộ ế ổ

 2 b so sánh tộ ương t (Compartor).ự

 1 b đ nh th i giám sát (WatchDog Timer)ộ ị ờ

 M t c ng song song 8 bits v i các tín hi u đi u khi n.ộ ổ ớ ệ ề ể

1.2.1.2 S đ chân c a PIC 16F877A ơ ồ ủ

Nguyễn Hữu Nam

Hình 5: Hình dạng và sơ đồ chân IC cảm biến nhiệt độ LM35

1.2.2 C m bi n nhi t đ LM35 ả ế ệ ộ

Hình 4:C m bi n LM35 ả ế

1.2.2.1 Nguyên lý ho t đ ng chung c a IC đo nhi t đ : ạ ộ ủ ệ ộ

IC đo nhiệt độ là một mạch tích hợp nhận tín hiệu nhiệt đo chuyển thành tínhiệu điện dưới dạng dòng điện hay điện áp Dựa vào đặc tính rất nhạy của các bándẫn với nhiệt độ tạo ra điện áp hoặc dòng điện, tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối

Đo tín hiệu điện ta biết được giá trị của nhiệt độ cần đo.Sự tác động của nhiệt độtạo ra điện tích tự do và các lổ trống trong chất bán dẫn Bằng sự phá vỡ các phân

tử, bứt các electron thành dạng tự do di chuyển qua vùng cấu trúc mạng tinh thểtạo sự xuất hiện các lỗ trống Làm cho tỉ lệ điện tử tự do và lổ trống tăng lên theoqui luật hàm mũ với nhiệt độ

1.2.2.2 IC c m bi n nhi t LM35: ả ế ệ

Nguyễn Hữu Nam

 LM35 tạo ra một điện áp cao mà không cần khuếch đại.

 Hệ số thang chia độ là 0,01V/10C (tức độ biến thiên theo nhiệt độ) Nókhông yêu cầu sự kiểm tra bên ngoài hay sắp xếp và duy trì độ chínhxác bằng tại nhiệt độ phòng (250C) và trên dãy nhiệt độ từ

 Đặc tính quan trọng khác của LM35DZ là nó chịu đựng dòng tối thiểu60μA từ nguồn cung cấp của nó Đặc biệt khi ta nung bộ cảm biến dẫnđến nhiệt độ tăng lên trong môi trường chân không ít hơn 0,1

 Đặc tính điện

 Theo thông số nhà sản xuất LM35DZ, quan hệ giữa nhiệt độ và điện ápngõ ra như sau:

 Dòng điện đầu ra khoảng 10mA

 Vậy ứng với tầm hoạt động từ 01280C, ta có sự biến thiên điện áp ngõ

ra là:

o Ở 0 thì điện áp ngõ ra

o Ở 100 thì điện áp ngõ ra

o Ở 128 thì điện áp ngõ ra

Tùy theo cách m c c a LM35 đ ta đo các gi i nhi t đ phù h p Đ i v iắ ủ ể ả ệ ộ ợ ố ớ

h th ng này thì đo t 0 đ n 150 Chi ti t các b n có th xem trongệ ố ừ ế ế ạ ểdatasheet c a nó.ủ

1.2.3 Màn hình LCD:

Hình 7: S đ chân LCD ơ ồ

Nguyễn Hữu Nam

Hình 6: LCD 16X2

o Ch c năng các chân : ứ

1 Vss Chân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này vớiGND của mạch điều khiển

2 VDD Chân cấp nguồn cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với

VCC=5V của mạch điều khiển

3 VEE Điều chỉnh độ tương phản của LCD.

+ Logic “1”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR bên trong LCD.

5 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, hoặc nối với logic “1” để

LCD ở chế độ đọc.

Chân cho phép (Enable) Sau khi các tín hiệu được đặt lên bus DB0-DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có 1 xung cho phép của chân E.

+ Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus sẽ được LCD chuyển vào(chấp nhận) thanh ghi bên trong nó khi phát hiện một xung (high-to-low transition) của tín hiệu chân E.

+ Ở chế độ đọc: Dữ liệu sẽ được LCD xuất ra DB0-DB7 khi phát

Nguyễn Hữu Nam

7 - 14 DB0 - DB7

Tám đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU.

Có 2 chế độ sử dụng 8 đường bus này : + Chế độ 8 bit : Dữ liệu được truyền trên cả 8 đường, với bit MSB

làm cho đi n áp đ u ra ph ng h n d p t t các dao đ ng.ệ ầ ẳ ơ ậ ắ ộ

T g m: có đ tích đi n nh do có đi n tích nh nên t g m có thụ ố ộ ệ ỏ ệ ỏ ụ ố ểphóng n p r t nhanh và m t u đi m n a là lo i t này không phân c cạ ấ ộ ư ể ữ ạ ụ ự

được

dùng đ l c các gai sóng làm cho đi n áp ngõ ra ph ng h nể ọ ệ ẳ ơ

Nguyễn Hữu Nam Hình 8: Tụ gốm và tụ hóa

Th ch anh s d ngạ ử ụ r t r ng rãi, h u nh đâu cũng có và giá thành thìấ ộ ầ ư ở

nó cũng r t d , kho ng Vài nghìn 1 con.ấ ẻ ả

Nguyễn Hữu Nam

N G U Ồ N

 Kh i C m Bi n Nhi t Đ :ố ả ế ệ ộ cảm nhận nhiệt độ môi trường bên ngoài và xuất

ra tín hiệu gửi về bộ xử lý trung tâm

 Kh i B X Lý Trung Tâm:ố ộ ử xử lý tính hiệu nhận được từ khối cảm biến nhiệt

độ và giá trị cài đặt

 Kh i Hi n Th :ố ể ị hiển thị nhiệt độ ra màn hình LCD

Nguyễn Hữu Nam

b ADC 10 bit.Quá trình chuy n đ i nh sau:ộ ể ổ ư

ADC 10 bit tương ng giá tr là 1023ứ ị

Ta ch n Vọ EP = 5V = 5000 mV

V y 5000mV ng v i 1023 kho nậ ứ ớ ảLM35 chuy n đ i 1ể ổ 0C tương ng v i 10mVứ ớSuy ra 5000mV tương ng v i 500ứ ớ 0C

Nguyễn Hữu Nam

5000C ng v i 1023ứ ớ ? giá tr ADC đã chuy n đ i (value)ị ể ổ

V y ta có công th c chuy n đ i nh sau:ậ ứ ể ổ ư

Đ C = (value * 500)/1023ộ

2.3 Quá Trình Thi Công :

Hình 11: Mô Ph ng trên Proteus 8.5 ỏ

Hình 12 : S đ m ch in ơ ồ ạ

Nguyễn Hữu Nam

Hình 13: Mô Ph ng 3D ỏ

Nguyễn Hữu Nam

Hình 14 : Hình nh sau khi hoàn thành ả

Nguyễn Hữu Nam

CH ƯƠ NG 3: Ch ươ ng Trình Ph n M m ầ ề

3.1 S l ơ ượ c v ph n m m s d ng: ề ầ ề ử ụ

3.1.1 Ph n m m Proteus 8.5: ầ ề

Hình 15: Proteus 8.5

Proteus VSM (Virtual Simulation Machine) c a Labcenter Electronics làủ

ph n m m mô ph ng m ch đi n r t đầ ề ỏ ạ ệ ấ ượ ưc a thích hi n nay.ệ

Proteus h tr r t nhi u các chip vi đi u khi n nh 8051, AVR, PIC, HC11,ỗ ợ ấ ề ề ể ưARM7/LPC2000

Phần mềm bao gồm 2 chương trình: ISIS cho phép mô phỏng mạch và ARESdùng để vẽ mạch in

3.1.2 Ph n m m l p trình CCS: ầ ề ậ

Nguyễn Hữu Nam Hình 16: Phần mềm lập trình CCS

LẤY MẪU

CHUYỂN ĐỔI ADC VÀ CHUYỂN SANG GIÁ TRỊ

NHIỆT ĐỘ BEGIN

HIỂN THỊ

Phần mềm CCS lập trình cho họ vi điều khiển PIC bằng ngôn ngữ C cho hầuhết các dòng vi điều khiển PIC.Sử sụng CCS có thể tạo 1 project,viết source code ,xây dựng ,debug và lập trình cho PIC 1 cách nhanh chóng

3.1.3 L u đ thu t toán: ư ồ ậ

3.1.3.1 Ch ươ ng trình chính:

Nguyễn Hữu Nam

Khởi tạo chế độ cho bộ ADC trong PIC

Lấy mẫu nhiệt độ lần đầu tiên

Cập nhật nhiệt độ

Xuất lên LCD

K T LU N Ế Ậ

Sau 3 tháng n l c làm vi c cùng v i s hổ ự ệ ớ ự ướng d n t n tình c a th yẫ ậ ủ ầgiáo Th.S Võ Minh Thông v i đ tài “Thi t k kỹ thu t v PIC 16F877A – Đoớ ề ế ế ậ ềnhi t đ ” đã hoàn thành đúng th i gian quy đ nh.ệ ộ ờ ị

u đi m:

 M ch có dãy đo nhi t l n t 0 đ n 1500Cạ ệ ớ ừ ế

 Kh năng đáp ng nhanh v i đ thay đ i nhi t đ c a môi trả ứ ớ ộ ổ ệ ộ ủ ường

 M ch có th đo dạ ể ược nhi t đ trong kho n 0 đ n 1500c.ệ ộ ả ế

 Có th s d ng nh ng n i c n theo dõi nhi t đ nh nhà kho, côngể ử ụ ở ữ ơ ầ ệ ộ ư

xưởng, nhà và trong m t s thi t b máy móc khác.ở ộ ố ế ị

TÀI LI U THAM KH O Ệ Ả

[1] Ngô Diên Tập, “Vi Đi u Khi n V i L p Trình Cề ể ớ ậ ”, 2006, NXB Khoa h cọ

và kỹ thu tậ .

[2] Lê Duy Phi, “L p Trình Vi Đi u Khi n PICậ ề ể ”,2006,Xu t b n b i tác gi ấ ả ở ả

[3] Trang web tham khảo: http://www.picvietnam.com

Nguyễn Hữu Nam