Báo cáo nhiệt độ

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Lớp:

LỜI NÓI ĐẦU

Kỹ thuật vi điều khiển hiện nay rất phát triển, nó

được ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp,

tự động hóa, trong đời sống và còn nhiều lĩnh vực khác

nữa. So với kỹ thuật số thì kỹ thuật vi điểu khiển nhỏ gọn

hơn rất nhiều do nó được tích hợp lại và có khả năng lập

trình được để điều khiển. Nên rất tiện dụng và cơ động.

Với tính ưu việt của vi điều khiển thì trong phạm vi đồ án

nhỏ này, em chỉ dùng vdk để đo và khống chế nhiệt độ, đồng

thời cho hiển thị lên Led 7 thanh.

Mục đích của đề tài hướng đến: tạo ra bước đầu cho

sinh viên thử nghiệm những ứng dụng của vdk trong thực

tiễn để rồi từ đó tìm tòi, phát triển nhiều ứng dụng khác

trong đời sống hằng ngày cần đến.

Việc thực hiện xong đồ án môn học bằng các kiến

thức đã học, một số sách tham khảo và một số nguồn tài

liệu khác nên không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy

nhóm rất mong được sự góp ý của thầy cô và các bạn.

Đo và khống chế nhiệt độ

1


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

...................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................

........................................

...................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................

.......


2


...................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................

........................................

...................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................

........................................

MỤC LỤC

Lời nói đầu............................................1

Mục lục................................................2


3


Phần I:Giới thiệu chung1.Giới thiệu chung....................................32.Đặc điểm

chung.....................................................

.................................................3

3.Sơ đồ chân

89S52.....................................................

...............................................44.Chip

ADC0804.......................................................

.............................................................6

5.IC Cảm biến nhiệt

LM35 ..................................................................................................9

Phần II:Thiết kế và 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


4


Phần I:Giới thiệu chung

1.Giới thiệu chung

Bộ vi điều khiển viết tắt là Micro-contronller, là

mạch tích hợp trên một chíp có thể lập trình được,

dùng để điều khiển hoạt động của hệ thống. Theo các

tập lệnh của người lập trình, bộ vi điều khiển tiến

hành đọc, lưu trữ thông tin, xử lý thông tin, đo


5


lường thời gian và tiến hành đọc mở một cơ cấu nào

đó.

Trong các thiết bị điện và điện tử dân dụng, các

bộ vi điều khiển, điều khiển hoạt động của tivi, máy

giặt, đầu đọc laser, điện thoại...Trong hệ thống sản

xuất tự động, bộ vi điều khiển được sử dụng trong

robot, dây chuyền tự động. Các hệ thống càng thông

minh thì vai trò của vi điều khiển càng quan trọng.


6


2. Đặc điểm chung

IC vi điều khiển 8052 thuộc họ MCS51 có các

đặc điểm sau :

-8 kbyte ROM (được lập trình bởi nhà sản xuất

chỉ có ở 8052 )

-256 byte RAM

-4 Port I/0 8 bit

-3 bộ định thời 16 bit

-Giao tiếp nối tiếp

-64 KB không gian bộ nhớ chương trình mở rộng

-64 KB không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng

- Một bộ vi xử lí(thao tác trên các bit đơn)

-210 bit được địa chỉ hoá

-Bộ nhân/chia 4us


7


3. Sơ đồ chân 89S52.

Sơ đồ trên là sơ đồ bố trí chân của 8052. Ta

thấy rằng trong 40 chân thì có 32 chân dành cho các

cổng P0, P1, P2 và P3 với mỗi cổng có 8 chân. Các

chân còn lại được dành cho nguồn VCC, đất GND, các

chân dao động XTAL1 và XTAL2, tái lập RST, cho phép

chốt địa chỉ ALE, truy cập được địa chỉ ngoài , cho

phép cất chương trình . Trong 8 chân này thì 6

chân VCC , GND, XTAL1, XTAL2, RST và được các họ

8031 và 8051 sử dụng. Hay nói cách khác là chúng phải

được nối để cho hệ thống làm việc mà không cần biết

bộ vi điều khiển thuộc họ 8051 hay 8031. Còn hai chân


8


khác là và ALE được sử dụng chủ yếu trong các hệ

thống dựa trên 8031. Chức năng các chân như sau:

-Port 0 (P0.0-P0.7).

Port 0 bao gồm 8 chân , ngoài chức năng xuất

nhập ra thi Port 0 còn là Bus đa hợp địa chỉ và dữ

liệu, chức năng địa chỉ sẽ được sử dụng khi AT89S52

giao tiếp với các thiết bị ngoài có kiến trúc Bus

(8255).

-Port 1 (P1.0-P1.7).

Chức năng duy nhất của Port 1 là chức năng xuất

nhập, Port 1 có thể xuất

nhập theo byte hoặc theo bit giống như là các Port

khác của 89S52.


9


Ngoài ra các chân P1.5, P1.6, P1.7 được dùng để

nạp ROM theo tiêu chuẩn ISP, 2 chân P1.0 và P1.1 được

dùng cho bộ Timer 2.

-Port 2 (P2.0-P2.7).

Port 2 cũng là Port đa hợp địa chỉ và dữ liệu .

-Port 3 (P3.0-P3.7).

Mỗi chân trên Port 3 ngoài chức năng xuất nhập

ra còn có một chức năng đặc biệt khác.


10


Bit Tên Chức năngP3.0 RXD Dữ liệu nhận cho

Port nối tiếpP3.1 TXD Dữ liệu phát cho

Port nối tiếpP3.2 INT0 Ngắt ngoài 0P3.3 INT1 Ngắt ngoài 1P3.4 T0 Ngõ vào của

Timer/counter 0P3.5 T1 Ngõ vào của

Timer/counter 1P3.6 WR Xung nghi bộ nhớ dữ

liệu ngoàiP3.7 RD Xung đọc bộ nhớ dữ

liệu ngoài


11


-PSEN ( Program store enable).

PSEN là chân điều khiển cho phép bộ nhớ chương

trình mở rộng, được nối đến chân OE của một EPROM để

cho phép đọc các bytes mã lệnh.

- ALE (Addres latch enable).

ALE là tín hiệu để chốt địa chỉ vào một thanh

nghi bên ngoài trong nửa đầu của một chu kỳ bộ nhớ.

Sau đó các đường Port 0 dùng để xuất hoặc nhập trong

nửa sau của chu kỳ bộ nhớ. Các xung tín hiệu ALE có

tốc độ bằng 1/6 lần tần số đao động thạch anh và có

thể được sử dụng là nguồn xung nhịp cho các hệ thống.

-EA (External access).

EA thường được mắc lên mức cao (+5V) hoặc mức

thấp (GND). Nếu ở mức cao, bộ vi điều khiển thi hành

chương trình từ ROM nội. Nếu ở mức thấp chương trình

chỉ được thi hành từ bộ nhớ mở rộng.

- RST (Reset).

Ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ reset của 89S52.

Khi tín hiệu này được đưa lên mức cao trong ít nhất 2

chu kỳ máy thì các thanh nghi trong vi điều khiển

được tải những giá trị thích hợp để khởi động hệ

thống.


12


-XTAL1,XTAL2.

AT89S52 có một bộ dao động trên chip, nó thường

được nối với bộ dao động thạch anh có tần số lớn nhất

là 33MHz, thông thường là 12MHz.

-VCC,GND.

AT89S52 dùng nguồn 1 chiều có dải điện áp từ 4V

đến 5.5V.

4.Chip ADC0804


13

+5

V111

4121

0

91

910k

150p

F

1

1

1

2

1

3

1

4

1

5

1

6

1

7

1

8

35

đến

đèn LEDs

Thườn

g mởSTART

D

0D

1D

2D

3D

4D

5D

6D

7WRINT

RD

GND

RDCSCLK

in

CLK

R

A

GNDVre

f/2

Vin

(-)

Vin

(+)

20Vc

c

10

kPOT

ADC0804


Chip ADC0804 là bộ chuyển đổi tương tự sang số.

Chip có điện áp nuôi +5V và độ phân giải 8 bit. Ngoài

độ phân giải thì thời gian chuyển đổi cũng là một

tham số quan trọng khi đánh giá bộ ADC. Thời gian

chuyển đổi được định nghĩa là thời gian mà bộ ADC cần

để chuyển một đầu vào tương tự thành một số nhị phân.

Đối với ADC0804 thời gian chuyển đổi phụ thuộc vào

tần số đồng hồ được cấp tới chân CLKR và CLK IN và

không bé hơn 110s. Các chân của ADC0804 có chức năng

như sau:

a)CS (Chip Select) - chọn chip

Là chân chọn chip, đầu vào tích cực mức thấp

được sử dụng để kích hoạt chip ADC804. Để truy cập

ADC0804 thì chân này phải ở mức thấp.

b)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 nó ở một thanh ghi trong. RD được sử dụng

để có dữ liệu được đã chuyển đổi tới đầu ra của

ADC0804. Khi CS = 0 nếu có một xung cao-xuống-thấp áp

đến chân RD thì dữ liệu ra dạng số 8 bit được đưa tới

các chân dữ liệu D0 - D7. Chân RD còn được coi là cho

phép đọc.


14


c)WR (Write) - ghi

Thực ra, tên chính xác là “Bắt đầu chuyển đổi”.

Đây là chân vào “tích cực mức thấp” được dùng để báo

cho ADC0804 bắt đầu quá trình chuyển đổi. Nếu CS = 0

khi WR tạo ra xung cao-xuống-thấp thì bộ ADC0804 bắt

đầu tiến hành chuyển đổi giá trị đầu vào tương tự Vin

về số nhị phân 8 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 dữ liệu

được hoàn tất thì chân INTR được ADC0804 hạ xuống

thấp.

d)CLK IN và CLK R

CLK IN là chân vào, được nối tới một nguồn đồng hồ

ngoài khi đồng hồ ngoài được sử dụng để tạo thời

gian. Tuy nhiên 0804 cũng có một bộ tạo xung đồng hồ

trên chip. Để dùng đồng hồ trong (cũng còn được gọi

là đồng hồ riêng) của 804 thì các chân CLK IN và CLK

R được nối tới một tụ điện và một điện trở như chỉ ra

ở hình 12.5. Trong trường hợp này tần số đồng hồ được

xác định bằng biểuthức:

Giá trị thông thường của các đại lượng trên là R =

10k, C= 150pF và tần số nhận được là f = 606kHz, còn

thời gian chuyển đổi sẽ là 110s.Đo và khống chế nhiệt độ

15


e)INTR (Interrupt)

Ngắt hay còn gọi là “kết thúc việc chuyển đổi’.

Đây là chân ra tích cực mức thấp. Bình thường, chân

này ở trạng thái cao và khi việc chuyển đổi hoàn tất

thì nó xuống thấp để báo cho CPU biết là dữ liệu được

chuyển đổi đã sẵn sàng để lấy đi. Sau khi INTR xuống

thấp, cần đặt CS = 0 và gửi một xung cao-xuống-thấp

tới chân RD để đưa dữ liệu ra.

f)Vin (+) và Vin (-)

Đây là hai đầu vào tương tự vi sai, trong đó Vin =

Vin (+) - Vin (-). Thông thường Vin (-) được nối xuống

đất và Vin (+) được dùng làm đầu vào tương tự và sẽ

được chuyển đổi về dạng số.

g)VCC

Là chân nguồn nuôi +5v. Chân này còn được dùng làm

điện áp tham chiếu khi đầu vào Vref/2 (chân 9) để hở.

h)Vref/2

Chân 9 là điện áp đầu vào được dùng làm điện áp

tham chiếu. Nếu chân này hở (không được nối) thì điện

áp đầu vào tương tự cho ADC804 nằm trong dải 0 đến

+5v (giống như chân VCC). Tuy nhiên, có nhiều ứng dụng

mà đầu vào tương tự áp đến Vin khác với dải 0 đến 5v.

Chân Vref/2 được dùng để thực hiện các điện áp đầu vàoĐo và khống chế nhiệt độ

16


có dải khác với 0 - 5V. Ví dụ, nếu dải đầu vào tương

tự cần biến đổi từ 0 đến 4V thì Vref/2 được nối với

+2V.

Bảng 12.5 biểu diễn dải điện áp Vin đối với các đầu

vào Vref/2 khác nhau.

i)D0 - D7

D0 - D7 là các chân ra dữ liệu số (D7 là bit cao

nhất MSB và D0 là bit thấp nhất LSB). Các chân này

được đệm ba trạng thái và dữ liệu đã được chuyển đổi

chỉ được truy cập khi chân CS = 0 và chân RD đưa

xuống mức thấp. Để tính điện áp đầu ra ta có thể sử

dụng công thức sau:

(kích thước bước tham khảo phần giải thích)

ở đây Dout là đầu ra dữ liệu số (dạng thập phân). Vin

là điện áp đầu vào tương tự và kích thước bước (độ

phân dải) là sự thay đổi nhỏ nhất được tính bằng

(2Vref/2) chia cho 256 đối với ADC 8 bit.

Từ những trình bày trên, có thể tóm tắt các bước

khi ADC0804 thực hiện chuyển đổi dữ liệu là:

1. Bật CS = 0 và gửi một xung thấp lên cao tới chân

WR để bắt đầu chuyển đổi.

2. Duy trì kiểm tra chân INTR. Nếu INTR xuống thấp


17


thì việc chuyển đổi được hoàn tất và có thể chuyển

sang bước tiếp theo. Nếu INTR còn ở mức cao thì tiếp

tục thăm dò cho đến khi nó xuống thấp.

3. Sau khi chân INTR xuống thấp, bật CS = 0 và gửi

một xung cao-xuống-thấp đến chân RD để nhận dữ liệu

từ chip ADC0804.

5.IC Cảm biến nhiệt LM35

LM35 là họ cảm biến nhiệt mạch tích hợp chính

xác cao có điện áp đầu ra tỷ lệ tuyến tính với nhiệt

độ theo thang độ Celsius. Họ cảm biến này không yêu

cầu căn chỉnh ngoài vì vốn nó đã được căn chỉnh. Họ

này cho ra điện áp 10mV ứng với thay đổi nhiệt độ là

10C.

Một số thông số kỹ thuật chính của họ

LM35.

Dòng làm việc 400A – 5mA.

Dòng thuận : 10mA

Dòng ngược: 15mA

Điện áp VS=4V-30V

Điện áp ra 10mV/ 0C


18


Phối hợp tín hiệu và nối ghép LM35 với 8051

Phối hợp tín hiệu là một thuật ngữ được sử dụng

rộng rãi trong lĩnh vực thu nhận dữ liệu. Hầu hết các

bộ cảm biến đều đưa ra tín hiệu dạng điện áp, dòng


19


điện, dung kháng hoặc trở kháng. Tuy nhiên, chúng ta

cần

chuyển đổi các tín hiệu này về điện áp để đưa đến

đầu vào của bộ chuyển đổi ADC. Sự chuyển đổi (biến

đổi) này được gọi chung là phối hợp tín hiệu. Phối hợp

tín hiệu có thể là chuyển dòng điện thành điện áp

hoặc khuyếch đại tín hiệu. Ví dụ, bộ cảm biến nhiệt

thay đổi trở kháng theo nhiệt độ. Sự thay đổi trở

kháng cần được chuyển thành điện áp để các bộ ADC có

thể sử dụng được. Xét trường hợp nối LM35 tới

ADC0804. Vì ADC0804 có độ phân dải 8 bit với tối đa

có 256 mức (28), và LM35 tạo ra điện áp 10mV ứng với

sự thay đổi nhiệt độ 10C, nên ta có điều chỉnh điện

áp vào tại chân IN bằng cách thay đổi Vref/2 tại chân

9

Phần II: thiết kế và thi công

Sơ đồ nguyên lý .


20


Sơ đồ mạch in:


21


Chương trình phần mềm

#include<reg52.h>

#include<stdio.h>

#include<math.h>

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;Đo và khống chế nhiệt độ

22


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]={0XC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80,0

X90};

unsigned char donvi,chuc ;

void tre(unsigned int t)

{

for(i=1;i<=t;++i);

}

void hienthi(void)

{

chuc=(temp)/10; // tach lay hang chuc

donvi=(temp)%10; // tach lay hang don vi

led1=1;

P0=M[chuc];


23


tre(800);

led1=0;

P0=0xFF;

led2=1;

P0=M[donvi];

tre(800);

led2=0;

P0=0xFF;

}

void ht_dat()

{

chuc=(set_t)/10; // nt

donvi=(set_t)%10; //nt

led3=1;

P0=M[chuc];

tre(800);

led3=0;

P0=0xFF;

led4=1;

P0=M[donvi];

tre(800);

led4=0;

P0=0xFF;


24


}

void so_sanh_temp() // ham so sanh nhiet do

{

if(temp==set_t)

{

den_vang=0;

den_do=den_xanh=1;

}

else

if(temp>set_t)

{

den_xanh=0;

den_do=den_vang=1;

}

else

if (temp<set_t)

{

den_do=0;

den_vang=den_xanh=1;

}

}

void main ()

{


25


IE=0x85; // cho phep ngat ngoai 0 va ngat ngoai 1

IP=0; // uu tien ngat bang nhau

IT1=IT0=1; // ngat theo suon am

//++++++++++++++++//

den_do=den_vang=den_xanh=1;// tat toan bo den

while(1)

{

WR_ADC=0;//bat dau chuyen doi

tre(50);

WR_ADC=1; //dung chuyen doi

while(!INTR_ADC);//CHO BIEN DOI XONG

RD_ADC=0; // doc du lieu chuyen doi

temp=P1; // gan gia tri chuyen doi vao bien temp

hienthi();

ht_dat();

so_sanh_temp();

}

}

void ngat_int0() interrupt 0 // ham ngat ngoai 0

{


26


tre(50); // chong rung phim

set_t++;

}

void ngat_int1() interrupt 2 // ham ngat ngoai 1

{

tre(50); // chong rung phim

set_t--;

}

Giải thích chương trình:

Cảm biến LM35 biến đổi nhiệt độ môi trường thành

giá trị điện áp xuất ra tại chân 2 đưa vào ADC. Thao

tác chuyển đổi nhiệt độ đo được thành điện áp cấp vào

chân IN của ADC, từ điện áp cấp vào ADC lại được

chuyển qua các chân BD để truyền sang cổng P1 của Vi

diều khiển dưới dạng các bít 0 và 1

Điều khiển các chân WR, RD, INT0 của vi mạch

biến đổi tương tự – số ADC0804 để ADC biến đổi điện

áp được lấy từ chân 2 của IC cảm biến nhiệt độ LM35:

- WR=0: cho phép ADC biến đổi.

- WR=1:không cho phép ADC biến đổi.


27


- Chân RD và INT0 luôn = 0: luôn cho phép ADC xuất ra

giá trị ra cổng và VDK luôn nhận được.

- Điện áp tham chiếu tại chân 9 của ADC được hiệu

chỉnh thành 1.28V như vậy ta có kích thước bước là

10mV.Như vậy giá trị nhỏ nhất mà ADC có thể nhận biết

được là 10mV tương ứng với 1 độ C.

-Giá trị nhiệt độ khống chế được thay đổi bằng 2 phím

và được đưa vào ngắt ngoài INT0 và INT1 của VDK.

Đợi sau khi đã biến đổi xong thực hiện đọc dữ liệu

từ ADC vào Port 1 của vi điều khiển, gán giá trị đọc

được cho biến temp. Qua chương trình chuyển đổi lại

chuyển đổi ngược lại từ dạng bít nhận được sang dạng

điện áp và rồi chuyển từ điện áp sang nhiệt độ rồi

được hiển thị trên 2Led 7 thanh.(Q1 và Q2)

Ta có thể điều chỉnh nhiệt độ khống chế tăng lên

hoặc giảm xuống bằng phím nhấn. Thao tác khống chế ở

đây được thực hiện mô phỏng qua 3 led là đỏ, vàng,

xanh. Để tiện cho việc thay đổi giá trị khống chế

nhiệt độ,chúng em để 2LED 7 thanh (Q3 và Q4) để hiển

thị giá trị nhiệt độ khống chế.


28

Báo cáo nhiệt độ

Documents

Transcript of Báo cáo nhiệt độ