Đề tài Cân điện tử

LỜI MỞ ĐẦU -----—˜{™–----- Cân trọng lượng là một nhu cầu cần thiết và không thể thiếu trong đời sống xã hội , từ người nông dân làm ra hạt thóc cho đến các khu chế xuất , các nhà máy xi măng sản xuất ra hàng trăm tấn sản phẩm trong 1 ngày... Xuất phát từ nhu cầu thực tế và ứng dụng công nghệ vi điều khiển các nhà khoa học đã nghiên cứu ra các loại cân điện tử hiện thị số có thể cân được trọng lượng từ mg cho đến hàng trăm tấn mà các loại cân cơ bình thường không thể thực hiện được. Trên thực tế các nhà máy sản xuất muốn biết khối lượng hàng hoá, sản phẩm hay nguyên vật liệu, và cả cho những lĩnh vực khác như bến cảng, trạm cân xe phát hiện quá tải của cảnh sát giao thông...đều được sử dụng cân điện tử . Trong thời đại ngày nay các hệ thống điều khiển tự động ngày càng có vai trò quan trọng trong việc phát triển, sự tiến bộ của kĩ thuật công nghệ và văn minh hiện đại. Xuất phát từ thực tế đó em đã được phân công thực hiện đề tài “ Cân điện tử “. Đây là một loại đề tài khá mới mẻ đối với chúng em nhưng nhờ sự giúp đỡ tận tình của cô giáo NGUYỄN THỊ HOÀ cùng các thầy giáo trong khoa Điện- Điện tử đã giúp chúng em hoàn thành đồ án đúng với thời gian quy định. Nam Định, ngày 18 tháng 6 năm 2009 Em xin chân thành cảm ơn! Phần I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI I. Lý do chọn đề tài: Ngày nay khoa học CN phát triển nhu cầu của con người ngày càng cao. Việc nghiên cứu khoa học ngày càng được đầu tư để đáp ứng nhu cầu đó, các ngành công nghệ kỹ thuật điện tử đã có sự phát triển vượt bậc đưa khoa hoc vào kỷ nguyên mới. Kỹ thuật vi xử lý vi điều khiển là một ứng dụng lớn của khoa học kỹ thuật vào cuộc sống phục vụ trực tiếp cho con người. Ví dụ: Lập trình cho vi xử lý vi điều khiển điều khiển mạch đèn giao thông, hệ thống quản lý mạng, các thiết bị điện tử dân dụng… Ở nhóm ngành Điện tử dân dụng thì vi xử lý vi điều khiển đã thâm nhập khá nhiều vào lĩnh vực này. Cân điện tử là một ứng dụng điển hình của vi xử lý vi điều khiển trong cuộc sống của con người: trong kinh doanh, trong chăm sóc sức khoẻ… Ban đầu cân chỉ đơn giản là những quả cân cơ học sau này khoa học dã phát triển cân không chỉ dừng lại ở đó mà nó đã được cải tiến thành những chiếc cân đa dạng có thể cân được khối lượng rất lớn hay những chiếc cân cân được những vật rất nhỏ như cân vàng…với độ chính xác cao. Với mong muốn góp phần nhỏ vào lĩnh vực này em dã chọn đề tài cân điện tử làm đề tài nghiên cứu đồ án. II. Mục đích: Tìm hiểu nguyên lý làm việc của cân điện tử. ứng dụng viết chương trình và giao tiếp với máy tính thành thạo. III. Đối tượng nghiên cứu: IC chuyển đổi tín hiệu tương tự – số, bộ khuếch đại thuật toán OP, Họ vi điều khiển 89C51, một số cảm biến trọng lượng Loadcell và các thiết bị hiển thị IV. Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống cấu trúc của vi điều khiển 89C51 vầ tập lệnh của nó, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Load cell, Phần II: NỘI DUNG Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Ban đầu cân chỉ là đôi bàn tay của con người dựa vào cảm giác để phân biệt vậy này và vật kia. Sau này cân phát triển lên nhờ nguyên tắc thăng bằng vật, một bên đặt vật lấy làm vật chuẩn và một bên đặt vật cần cân để so sánh lấy ra khối lượng vật cần cân. Và khi khoa học công nghệ phát triển đã đi sâu vào trong cuộc sống đem lại rất nhiều thành quả lớn trong việc phát triển cân một dụng cụ đo lường bước sang một trang mới. Cân điện tử ra đời thay thế hoàn toàn những chiếc cân cơ học thô sơ trước kia với tính năng sử dụng rộng rãi trong cuộc sống của con người, nó có thể cân được những vật hết sức nhỏ bé tới tận hàng mg, và cũng có thể cân được những vật có khối lượng rất lớn hàng tấn, trăm tấn mà trước kia không thể cân đo chính xác được. Trọng lượng là đại diện cho lực hút của trái đất với cơ thể con người và với các vật tồn tại xung quanh chúng ta. Trọng lượng là cơ sở cho sự phát triển ngành đo lường của thế giới, theo hệ SI đơn vị của trọng lượng hay khối lượng là: Gam, Kg, pound, … Hiện nay cân điện tử đã được sử dụng rộng rãi trong đời sống nhưng ít ai biết được rằng cân điện tử hoạt động dựa trên nguyên tắc nào? Chủ yếu các loại cân hiện nay đang được sử dụng là dựa trên sức căng của lò xo khi ta đặt cật cần cân lên bàn cân thì lò xo sẽ bị nén xuống và lấy ra sự thay đổi chiều dài hay sức căng của lò xo đưa vào bộ khuếch đại tín hiệu tương tự và đưa đến bộ chuyển đổi tín hiệu để ghép vói khối vi điều khiển trung tâm để xử lý lấy ra kết quả cuối cùng. Vậy sức căng là gì? Tính như thế nào? Sửực caờng e ủửụùc xaực ủũnh baống sửù thay ủoồi chieàu daứi DL cuỷa thanh ủaứn hoài L so vụựi moọt ủụn vũ chieàu daứi : e = DL / L. Do taực ủoọng cuỷa lửùc vaứo thanh L, laứm xuaỏt hieọn sửực caờng, tửụng ửựng cuừng laứm thay ủoồi giaự trũ ủieọn trụỷ ủieọn cuỷa thanh. Caỷm bieỏn sửực caờng hoaùt ủoọng dửùa treõn nguyeõn taộc naứy, cho pheựp bieỏn ủoồi giaự trũ e nhoỷ thaứnh sửù thay ủoồi tửụng ửựng giaự trũ ủieọn trụỷ ủieọn cuỷa thanh. Để nhận biết được sự thay đổi rất nhỏ này của lò xo người ta sử dụng cảm biến sức căng. Thông thường có 2 loại cảm biến về sức căng đó là: Loaùi gaộn trửùc tieỏp treõn caàn ủaứn hoài cuỷa boọ ủo lửùc, ụỷ vũ trớ caàn ủo sửực caờng. Khi lửùc taực ủoọng laứm caờng hoaởc cong caàn ủaứn hoài , cuừng trửùc tieỏp laứm caờng caỷm bieỏn. Caỷm bieỏn gaộn trửùc tieỏp thửụứng ủửụùc sửỷ duùng ủeồ ủo sửực caờng taùi nhửừng vũ trớ danh ủũnh treõn beà maởùt cuỷa yeỏu toỏ ủaứn hoài. Loaùi giaựn tieỏp ủửụùc lieõn keỏt cụ hoùc vụựi yeỏu toỏ ủaứn hoài, thửụứng sửỷ duùng ủeồ ủo nhửừng ủoọ leọch toồng coọng cuỷa yeỏu toỏ ủaứn hoài. Thửứa soỏ caỷm bieỏn sửực caờng G ủửụùc quy ủũnh laứ tyỷ soỏ cuỷa sửù bieỏn ủoồi ủụn vũ cuỷa ủieọn trụỷ so vụựi sửực caờng : G = (DR / R) / (DL / L) , trong ủoự : DR = sửù thay ủoồi cuỷa ủieọn trụỷ (W). R = ủieọn trụỷ cuỷa caỷm bieỏn sửực caờng (W). DL = sửù thay ủoồi chieàu daứi (m) L = Chieàu daứi cuỷa caỷm bieỏn (m) Vụựi caực caỷm bieỏn thoõng duùng, caực ủaùi lửụùng treõn coự giaự trũ nhử sau : - G = (2 - 4) , - Chieàu daứi hieọu duùng L = (0.5 - 4) cm. - R = (50-5000) W Khi taực duùng moọt lửùc f leõn tieỏt dieọn caột ngang A , ửựng suaỏt S = f/A (N/m2). ễÛ thanh ủaứn hoài , tyỷ soỏ cuỷa ửựng suaỏt S treõn sửực caờng e laứ haống soỏ vaứ ủửụùc goùi laứ modun ủaứn hoài: E = S / e = constant. ẹoỏi vụựi thanh ủaứn hoài coự chieàu daứy laứ h vaứ chieàu roọng laứ b , coự caỷm bieỏn sửực caờng gaộn trửùc tieỏp treõn beà maởt ụỷ vũ trớ caựch ủieồm lửùc taực ủoọng laứ L, ệựng suaỏt ủửụùc xaực ủũnh theo bieồu thửực : S = 6f.L / b.h2 . Tửứ caực bieồu thửực treõn, suy ra : DR/R = (6G.L / b.h2 E).f Tửứ bieồu thửực roừ raứng coự moỏi quan heọ tuyeỏn tớnh giửừa lửùc taực ủoọng vaứ sửù thay ủoồi giaự trũ ủieọn trụỷ ủụn vũ cuỷa caỷm bieỏn. Baống pheựp ủo DR ta coự theồ xaực ủũnh ủoọ lụựn lửùc taực duùng. ẹoự chớnh laứ nguyeõn taộc hoaùt ủoọng cuỷa caỷm bieỏn sửực caờng. Caỷm bieỏn sửực caờng cho pheựp sửỷ duùng ủeồ ủo lửùc taực ủoọng do troùng lửụùng cuỷa vaọt trong caực baứi toaựn caõn.  Chương 2: SƠ ĐỒ KHỐI 2.1. Sơ đồ khối cân điện tử: Cảm biến trọng lượng Khối KĐ tín hiệu Phím bấm Khối chuyển đổi tín hiệu tương tự – số Khối xử lý trung tâm Khối hiển thị Khối nguồn Hình 2.1: Sơ đồ khối cân điện tử 2.2. Nhiệm vụ các khối: 2.2.1 Khối cảm biến trọng lượng: Cảm biến trọng lượng (Load Cell) thửụứng sửỷ duùng caỷm bieỏn sửực caờng maộc theo sụ ủoà caàu. Trong ủoự sửỷ duùng hai caỷm bieỏn sửực caờng R1 vaứ R3 gaộn ụỷ maởt treõn. Hai caỷm bieỏn sửực caờng khaực R2, R4 gaộn ụỷ maởt dửụựi. Khi khoõng coự lửùc taực ủoọng vaứo caỷm bieỏn caực caỷm bieỏn sửực caờng R1-3 ụỷ traùng thaựi vụựi sửực caờng caõn baống vaứ ủieọn theỏ ra baống 0. Khi coự lửùc taực ủoọng, laứm uoỏn cong thanh ủaứn hoài, daón ủeỏn vieọc taờng sửực caờng caực caỷm bieỏn R1- 3 vaứ giaỷm sửực caờng caực caỷm bieỏn R2-4 Keỏt quaỷ, ủieọn trụỷ R1- 3 taờng vaứ R2-4 giaỷm, daón ủeỏn leọch caàu vaứ ụỷ loỏi ra xuaỏt hieọn ủieọn theỏ tyỷ leọ vụựi lửùc taực ủoọng. ẹieọn theỏ naứy seừ ủửụùc khueỏch ủaùi tụựi giaự trũ caàn thieỏt đưa vào khối KĐ tín hiệu tương tự số. 2.2.2. Khối khuếch đại tín hiệu: Có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu tương tự có độ lớn phù hợp với đầu vào của bộ biến đổi tương tự – số. 2.2.3 Khối chuyển đổi tín hiệu tương tự – số (ADC): Có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu tương tự có độ lớn phù hợp ở mạch khuếch đại tín hiệu đưa tới, lấy tín hiệu ở đầu ra là tín hiệu số để đưa vào khối xử lý trung tâm. Mạch biến đổi ADC gồm bộ phận trung tâm là một mạch so sánh. Điện thế tương tự chưa biết V(a) áp vào một ngã vào của mạch so sánh, còn ngã vào kia nối với một điện thế tham chiếu thay đổi theo thời gian Vr(t). Khi chuyển đổi điện thế tham chiếu tăng theo thời gian cho đến khi bằng hoặc gần bằng với điện thế tương tự. Lúc đó mạch tạo mã số ra có giá trị ứng với điện thế vào chưa biết. Thông thường chúng ta thường sử dụng IC chuyển đổi 0809 2.2.4. Khối xử lý trung tâm: Trung tâm xử lý tín hiệu số, xử lí tín hiệu từ ADC chuyển đến ứng với chương trình được viết bên trong của vi điều khiển. Thông thường sử dụng 8051. 2.2.5. Khối hiển thị: Hiển thị tín hiệu đầu ra cho ta biết trọng lượng của vật cần cân, thường người ta hay sử dụng LCD, Led 2.2.6. Khối nguồn: Cung cấp nguồi nuôi cho toàn máy, thường sử dụng các bộ biến đổi nguồn từ nguồn xoay chiều thành nguồn một chiều. Bao gồm nguồn 5V,12,V…. 2.2.7. Hệ thống phim bấm: Hệ thống phím bấm để giao tiếp với bộ xử lý trung tâm và bên ngoài. Thông thường cân có 4 phím bấm như: Call, on/off, print dể giao tiếp với bên ngoài. Call: gọi và so sánh khi cần đưa giá trị khác vào để cân . ON/OFF: bắt đầu và kết thúc quá trình cân. Print: in kết quả Chương 3. GIỚI THIỆU VÀ LỰA CHỌN LINH KIỆN 3.1 Tổng quan về họ 8051. Trong mục này chúng ta xem xét một số thành viên khác nhau của họ bộ vi điều khiển 8051 và các đặc điểm bên trong của chúng. Đồng thời ta điểm qua một số nhà sản xuất khác nhau và các sản phẩm của họ có trên thị trường. 3.1.1 Tóm tắt về lịch sử của 8051. Vào năm 1981. Hãng Intel giới thiệu một số bộ vi điều khiển được gọi là 8051. Bộ vi điều khiển này có 128 byte RAM, 4K byte ROM trên chíp, hai bộ định thời, một cổng nối tiếp và 4 cổng (đều rộng 8 bit) vào ra tất cả được đặt trên một chíp. Lúc ấy nó được coi là một “hệ thống trên chíp”. 8051 là một bộ xử lý 8 bit có nghĩa là CPU chỉ có thể làm việc với 8 bit dữ liệu tại một thời điểm. Dữ liệu lớn hơn 8 bit được chia ra thành các dữ liệu 8 bit để cho xử lý. 8051 có tất cả 4 cổng vào - ra I/O mỗi cổng rộng 8 bit (xem hình 1.2). Mặc dù 8051 có thể có một ROM trên chíp cực đại là 64 K byte, nhưng các nhà sản xuất lúc đó đã cho xuất xưởng chỉ với 4K byte ROM trên chíp. Điều này sẽ được bàn chi tiết hơn sau này. 8051 đã trở nên phổ biến sau khi Intel cho phép các nhà sản xuất khác sản xuất và bán bất kỳ dạng biến thế nào của 8051 mà họ thích với điều kiện họ phải để mã lại tương thích với 8051. Điều này dẫn đến sự ra đời nhiều phiên bản của 8051 với các tốc độ khác nhau và dung lượng ROM trên chíp khác nhau được bán bởi hơn nửa các nhà sản xuất. Điều này quan trọng là mặc dù có nhiều biến thể khác nhau của 8051 về tốc độ và dung lương nhớ ROM trên chíp, nhưng tất cả chúng đều tương thích với 8051 ban đầu về các lệnh. Điều này có nghĩa là nếu ta viết chương trình của mình cho một phiên bản nào đó thì nó cũng sẽ chạy với mọi phiên bản bất kỳ khác mà không phân biệt nó từ hãng sản xuất nào Đặc tính Số lượng ROM 4Kbyte RAM 128K byte Bộ định thời 2 Các chân vào ra 32 Cổng nối tiếp 1 Nguồn ngắt 6 Bảng3.1: Các đặc tính của 8051 đầu tiên 3.1.2 Bộ ví điều khiển 8051 Bộ vi điều khiển 8051 là thành viên đầu tiên của họ 8051. Hãng Intel ký hiệu nó như là MCS51. Bảng 3.1 trình bày các đặc tính của 8051. ROM ON CHIP CHƯƠNG TRÌNH COUNTER INPUTS OSC 4 I/O PORTS BUS CONTROL SERIAL PORT EXTERNAL INTERRUPTS CPU ON - CHIP RAM ETC TIMER 0 TIMER 1 ADDRESS/DATA TXD RXD P0 P1 P2 P3 INTERRUPT CONTROL Hình 3.1: Bố trí bên trong của sơ đồ khối 8051. Hình 3.2: Sơ đồ chân và chip 8051 * Chức năng các chân của 8051: Port 0: P0.0 – P0.7 từ chân (32 – 39) có 2 chức năng trong các thiết kế cỡ nhỏ. Port 1: P1.0 – P1.7 từ chân (1 – 8) có chức năng giao tiếp với các thiết bị bên ngoài. Port 2: P2.0 – P2.7 từ chân (21 – 28) là một port có công dụng kép được dùng như các đường xuất nhập hoặc là byte của bus địa chỉ đối với các thiết kế dùng bộ nhớ mở rộng. Port 3: P3.0 – P3.7 từ chân (10 - 17) là một port có công dụng kép, các chân của Port này có nhiều chức năng, các công cụ chuyển đổi có liên hệ với các đặc tính dặc biệt của 8051/8031 như bảng sau: Bit Tên Chức năng chuyển đổi P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho Port nối tiếp P3.1 ĐTX Dữ liệu nhận cho Port song song P3.2 INT0 Ngắt 0 bên ngoài P3.3 INT1 Ngắt 1 bên ngoài P3.4 T0 Ngõ vào của timer/counter 0 P3.5 T1 Ngõ vào của timer/counter 1 P3.6 WR Xung ghi bộ nhớ dữ liệu bên ngoài P3.7 RD Xung đọc bộ nhớ dữ liệu bên ngoài Bảng 3.2: Chức năng các chân Port 3 Chân 9: Chân Reset Chân 18,19: Chân dao động Chân 20: Chân mass Chân 40: Chân + VCC Chân 30: Chân ALE (Address lath enable) - Cho phép chốt địa chỉ Chân 29: Chân PSEN (Program storey enable) – Khi làm việc với bộ nhớ ngoài nó sẽ kết nối. Chân 31: Chân EA (Enable arcess) - Cho phép xử lý tín hiệu 3.1.3. các thành viên khác của họ 8051 Có hai bộ vi điều khiển thành viên khác của họ 8051 là 8052 và 8031. a- Bộ vi điều khiển 8052: Bộ vi điều khiển 8052 là một thành viên khác của họ 8051, 8052 có tất cả các đặc tính chuẩn của 8051 ngoài ra nó có thêm 128 byte RAM và một bộ định thời nữa. Hay nói cách khác là 8052 có 256 byte RAM và 3 bộ định thời. Nó cũng có 8K byte ROM. Trên chíp thay vì 4K byte như 8051. Xem bảng 1.4. Đặc tính 8051 8052 8031 ROM trên chíp 4K byte 8K byte OK RAM 128 byte 256 byte 128 byte Bộ định thời 2 3 2 Chân vào - ra 32 32 32 Cổng nối tiếp 1 1 1 Nguồn ngắt 6 8 6 Bảng 3.3: So sánh các đặc tính của các thành viên họ 8051 Như nhìn thấy từ bảng 1.4 thì 8051 là tập con của 8052. Do vậy tất cả mọi chương trình viết cho 8051 đều chạy trên 8052 nhưng điều ngược lại là không đúng. b- Bộ vi điều khiển 8031: Một thành viên khác nữa của 8051 là chíp 8031. Chíp này thường được coi như là 8051 không có ROM trên chíp vì nó có OK byte ROM trên chíp. Để sử dụng chíp này ta phải bổ xung ROM ngoài cho nó. ROM ngoài phải chứa chương trình mà 8031 sẽ nạp và thực hiện. So với 8051 mà chương trình được chứa trong ROM trên chíp bị giới hạn bởi 4K byte, còn ROM ngoài chứa chương trinh được gắn vào 8031 thì có thể lớn đến 64K byte. Khi bổ xung cổng, như vậy chỉ còn lại 2 cổng để thao tác. Để giải quyết vấn đề này ta có thể bổ xung cổng vào - ra cho 8031. Phối phép 8031 với bộ nhớ và cổng vào - ra chẳng hạn với chíp 8255 được trình bày ở chương 14. Ngoài ra còn có các phiên bản khác nhau về tốc độ của 8031 từ các hãng sản xuất khác nhau. 3.1.4. Các bộ vi điều khiển 8051 từ các hãng khác nhau. Mặc dù 8051 là thành viên phổ biến nhất của họ 8051 nhưng chúng ta sẽ thấy nó trong kho linh kiện. Đó là do 8051 có dưới nhiều dạng kiểu bộ nhớ khác nhau như UV - PROM, Flash và NV - RAM mà chúng đều có số đăng ký linh kiện khác nhau. Việc bàn luận về các kiểu dạng bộ nhớ ROM khác nhau sẽ được trình bày ở chương 14. Phiên bản UV-PROM của 8051 là 8751. Phiên bản Flash ROM được bán bởi nhiều hãng khác nhau chẳng hạn của Atmel corp với tên gọi là AT89C51 còn phiên bản NV-RAM của 8051 do Dalas Semi Conductor cung cấp thì được gọi là DS5000. Ngoài ra còn có phiên bản OTP (khả trình một lần) của 8051 được sản xuất bởi rất nhiều hãng. a- Bộ vi điều khiển 8751: Chíp 8751 chỉ có 4K byte bộ nhớ UV-EPROM trên chíp. Để sử dụng chíp này để phát triển yêu cầu truy cập đến một bộ đốt PROM cũng như bộ xoá UV- EPROM để xoá nội dung của bộ nhớ UV-EPROM bên trong 8751 trước khi ta có thể lập trình lại nó. Do một thực tế là ROM trên chíp đối với 8751 là UV-EPROM nên cần phải mất 20 phút để xoá 8751 trước khi nó có thể được lập trình trở lại. Điều này đã dẫn đến nhiều nhà sản xuất giới thiệu các phiên bản Flash Rom và UV-RAM của 8051. Ngoài ra còn có nhiều phiên bản với các tốc độ khác nhau của 8751 từ nhiều hãng khác nhau. b- Bộ vi điều khiển AT8951 từ Atmel Corporation. Chíp 8051 phổ biến này có ROM trên chíp ở dạng bộ nhớ Flash. Điều này là lý tưởng đối với những phát triển nhanh vì bộ nhớ Flash có thể được xoá trong vài giây trong tương quan so với 20 phút hoặc hơn mà 8751 yêu cầu. Vì lý do này mà AT89C51 để phát triển một hệ thống dựa trên bộ vi điều khiển yêu cầu một bộ đốt ROM mà có hỗ trợ bộ nhớ Flash. Tuy nhiên lại không yêu cầu bộ xoá ROM. Lưu ý rằng trong bộ nhớ Flash ta phải xoá toàn bộ nội dung của ROM nhằm để lập trình lại cho nó. Việc xoá bộ nhớ Flash được thực hiện bởi chính bộ đốt PROM và đây chính là lý do tại sao lại không cần đến bộ xoá. Để loại trừ nhu cầu đối với một bộ đốt PROM hãng Atmel đang nghiên cứu một phiên bản của AT 89C51 có thể được lập trình qua cổng truyền thông COM của máy tính IBM PC Số linh kiện ROM RAM Chân I/O Timer Ngắt Vcc Đóng vỏ AT89C51 4K 128 32 2 6 5V 40 AT89LV51 4K 128 32 2 6 3V 40 AT89C1051 1K 64 15 1 3 3V 20 AT89C2051 2K 128 15 2 6 3V 20 AT89C52 8K 128 32 3 8 5V 40 AT89LV52 8K 128 32 3 8 3V 40 Bảng 3.4: Các phiên bản của 8051 từ Atmel (Flash ROM). Chữ C trong ký hiệu AT89C51 là CMOS. Cũng có những phiên bản đóng vỏ và tốc độ khác nhau của những sản phẩm trên đây. Xem bảng 1.6. Ví dụ để ý rằng chữ “C” đứng trước số 51 trong AT 89C51 -12PC là ký hiệu cho CMOS “12” ký hiệu cho 12 MHZ và “P” là kiểu đóng vỏ DIP và chữ “C” cuối cùng là ký hiệu cho thương mại (ngược với chữ “M” là quân sự ). Thông thường AT89C51 - 12PC rát lý tưởng cho các dự án của học sinh, sinh viên. Mã linh kiện Tốc độ Số chân Đóng vỏ Mục đích AT89C51-12PC 42MHZ 40 DTP Thương mại Bảng 3.5: Các phiên bản 8051 với tốc độ khác nhau của Atmel. c- Bộ vi điều khiển DS5000 từ hãng Dallas Semiconductor. Một phiên bản phổ biến khác nữa của 8051 là DS5000 của hãng Dallas Semiconductor. Bộ nhớ ROM trên chíp của DS5000 ở dưới dạng NV-RAM. Khả năng đọc/ ghi của nó cho phép chương trình được nạp vào ROM trên chíp trong khi nó vẫn ở trong hệ thống (không cần phải lấy ra). Điều này còn có thể được thực hiện thông qua cổng nối tiếp của máy tính IBM PC. Việc nạp chương trình trong hệ thống (in-system) của DS5000 thông qua cổng nối tiếp của PC làm cho nó trở thành một hệ thống phát triển tại chỗ lý tưởng. Một ưu việt của NV-RAM là khả năng thay đổi nội dung của ROM theo từng byte tại một thời điểm. Điều này tương phản với bộ nhớ Flash và EPROM mà bộ nhớ của chúng phải được xoá sạch trước khi lập trình lại cho chúng. Mã linh kiện ROM RAM Chân I/O Timer Ngắt Vcc Đóng vỏ DS5000-8 DS5000-32 DS5000T-8 DS5000T-8 8K 32K 8K 32K 128 128 128 128 32 32 32 32 2 2 2 2 6 6 6 6 5V 5V 5V 5V 40 40 40 40 Bảng 3.6: Các phiên bản 8051 từ hãng Dallas Semiconductor. Chữ “T” đứng sau 5000 là có đồng hồ thời gian thực. Lưu ý rằng đồng hồ thời gian thực RTC là khác với bộ định thời Timer. RTC tạo và giữ thời gian l phút giờ, ngày, tháng - năm kể cả khi tắt nguồn. Còn có nhiều phiên bản DS5000 với những tốc độ và kiểu đóng gói khác nhau.( Xem bảng 1.8). Ví dụ DS5000-8-8 có 8K NV-RAM và tốc đọ 8MHZ. Thông thường DS5000-8-12 hoặc DS5000T-8-12 là lý tưởng đối với các dự án của sinh viên. Mã linh kiện NV- RAM Tốc độ DS5000-8-8 DS5000-8-12 DS5000-32-8 DS5000T-32-12 DS5000-32-12 DS5000-8-12 8K 8K 32K 32K 32K 8K 8MHz 12MHz 8MHz 8MHz (with RTC) 12MHz 12MHz (with RTC) Bảng 3.7: Các phiên bản của DS5000 với các tốc độ khác nhau d- Phiên bản OTP của 8051. Các phiên bản OTP của 8051 là các chíp 8051 có thể lập trình được một lần và được cung cấp từ nhiều hãng sản xuất khác nhau. Các phiên bản Flash và NV-RAM thường được dùng để phát triển sản phẩm mẫu. Khi một sản pohẩm được thiết kế và được hoàn thiện tuyệt đối thì phiên bản OTP của 8051 được dùng để sản hàng loạt vì nó sẽ hơn rất nhiều theo giá thành một đơn vị sản phẩm e- Họ 8051 từ Hãng Philips Một nhà sản xuất chính của họ 8051 khác nữa là Philips Corporation. Thật vậy, hãng này có một dải lựa chọn rộng lớn cho các bộ vi điều khiển họ 8051. Nhiều sản phẩm của hãng đã có kèm theo các đặc tính như các bộ chuyển đổi ADC, DAC, cổng I/0 mở rộng và cả các phiên bản OTP và Flas 3.1.5. Các tập lệnh bộ vi xử lý 8051 1 . Nhóm lệnh di chuyển dữ liệu Quy ước: # Data: Toán hạng định địa chỉ tức thời Direct : Toán hạng định địa chỉ trực tiếp @Ri : Toán hạng định đia chỉ gián tiếp Rn : Toán hạng định địa chỉ thanh ghi Lệnh Mov Lệnh Movx Lệnh Movc Lệnh trao đổi nội dung thanh ghi A với toán hạng 2 Lệnh XCHD Lệnh PUSH Lệnh POP 2- Nhóm lệnh số học: Lệnh cộng không nhớ ADD Lệnh cộng có nhớ ADDC Lệnh tăng toán hạng một đơn vị: Lệnh trừ Lệnh giảm một đơn vị DEC Lệnh nhân MUL: Thưc hiện nhân nội dung thanh ghi A với nội dung thanh ghi B Kết quả: Byte thấp lưu trên thanh ghi A Byte cao lưu trên thanh ghi B Lệnh chia DIV: Thưc hiện chia nội dung thanh ghi A với nội dung thanh ghi Kết quả: Phần nguyên lưu trên thanh ghi A Phần dư lưu trên thanh ghi B 3. Nhóm lệnh lôgic: Lệnh ANL Cú pháp: Lệnh thực hiện giữa các bít tương ứng của toán hạng thứ nhất với các bít của toán hạng hai Lệnh ORL: Cú pháp: Lệnh hoặc tuyệt đối Lệnh xoá thanh ghi A Cú pháp : CLR A Lệnh quay phải nội dung thanh ghi A Cú pháp: RR A Lệnh quay trái nội dung thanh ghi A Cú pháp: RL A Lệnh quay phải nội dung thanh ghi A qua cờ C Cú pháp: RRC A Lệnh quay trái nội dung thanh ghi A qua cờ C Cú pháp: RLC A Lệnh trao đổi 4 bit cao với 4 bít thấp của thanh ghi A Cú pháp: SWAP A 4- Nhóm lệnh rẽ nhánh chương trình a. Nhóm lệnh rẽ nhánh không điều kiện Lệnh nhảy JMP Cú pháp: JMP nhãn Thực hiện rẽ nhánh chương trình đến địa chỉ được xác đinh bởi toán hạng nhãn *Khái niệm về nhãn: Nhãn là tên hình thức đại diện cho một địa chỉ vật lý xác đinh trong bộ nhớ *Quy tắc đặt tên nhãn P: -Tên nhãn bao giờ cũng bao gồm các chữ cái từ AZ; az; các số từ 09 “-’’, “?” -Kết thúc tên của nhãn là dấu “:” -Giữa các ký tự trong nhãn không được đặt dấu cách -Tên nhãn phải được bắt đầu bằng một chữ cái -Tên nhãn không được trùng với các từ đã được định nghĩa trước -Tên nhãn không dai quá 32 ký tự Lệnh gọi chương trình con *Lệnh CALL Cú pháp: CALL tên chương trình con *Lệnh ACALL Cú pháp: ACALL địa chỉ 11bít *Lệnh LCALL Cú pháp: LCALL địa chỉ 16 bít Lệnh AJMP Cú pháp: AJMP địa chỉ 11 Lệnh nhảy không điều kiện *Lệnh nhảy dài LJMP Cú pháp: LJMP địa chỉ 16 *Lệnh nhảy ngắn SJMP Cú pháp: SJMP Rel Lệnh JZ Cú pháp: JZ nhãn Thực hiện kiểm tra nội dung thanh ghi A *A0 Nếu A=0 rẽ nhánh đến nhãn Nếu A0 thực hiện lệnh tiếp theo b. Nhóm lệch rẽ nhánh có điều kiện: Lệnh JNZ Thực hiện kiểm tra nội dung thanh ghi A *A0 Nếu A=0 thực hiện lệnh tiếp theo Nếu A0 rẽ nhánh đến nhãn Lệnh CJNE: So sánh nội dung của toán hạng1 Cú pháp: CJNE TH1, TH2, nhãn So sánh nội dung của TH1TH2 -Nếu TH1TH2 rẽ nhánh đến nhãn -Nếu TH1=TH2 thực hiện lệnh tiếp theo Lệnh DJNZ Cú pháp: DJNZ TH,nhãn Nếu TH0 thì rẽ nhánh chương trình đến địa chỉ xác định bởi toán hạng nhãn Nếu TH=0 thì thực hiện lệnh tiếp theo Lệnh NOP 5- Nhóm lệnh xử lý toán hạng bít Lệnh xoá bít CLR Cú pháp : CLR THbit Lệnh SETB Cú pháp: SETB C Lệnh CPL Cú pháp: CPL Lệnh ANL Lệnh ORL Lệnh MOV Lệnh JNC Cú pháp: JNC nhãn Thực hiện kiểm tra cờ C -Nếu C=1 thực hiện lệnh tiếp theo -Nếu C=0 thực hiện rẽ nhánh Lệnh JB Cú pháp : JB TH, nhãn Kiểm tra nội dung của toán hạng -Nếu TH=1 thì rẽ nhánh đến nhãn -Nếu TH=0 thì thực hiện lệnh tiếp theo Lệnh JNB Cú pháp: JNB TH bít, nhãn - Nếu TH=0 thì rẽ nhánh đến nhãn -Nếu TH=1 thì thực hiện lệnh tiếp theo Lệnh JBC Cú pháp: JBC TH bít, nhãn 3.2. Bộ biến đổi tương tự số (ADC) 0809CCN. Các bộ chuyển đổi ADC được sử dụng hết sức rộng rãi hiện nay. Tiêu biểu là máy tính số chỉ làm việc với các số nhị phân , nhưng trong thực tế thì các đại lượng hầu hết là tương tự chính vì vậy ta cần có bộ chuyển đổi qua lại giữa các loại số này. Trong bài này sử dụng chip ADC 0809, do linh kiện không có sẵn nên mặc dù ADC 0804 là linh kiện có những ưu điểm hơn so với ADC 0809 như : Có bộ dao động riêng bên trong do vậy chỉ cần nối thêm điện trở khoảng 10 khz, và tụ điện khoảng 150 pF là sẽ tạo nên bộ dao động có tần số khoảng 600 KHz, và thời gian chuyển đổi là 110 us Trong đề tài chỉ sử dụng 1 đầu vào cảm biến nên rõ ràng ADC 0804 sẽ tiết kiệm hơn vì nó chỉ có 1 đầu vào cảm biến còn ADC 0809 có những 8 đầu vào cảm biến vậy còn 7 đầu vào là không sử dụng ( bỏ không) gây nên lãng phí. Không phải chọn kênh đầu vào nên dễ dàng trong lập trình hơn. Và tốn ít dung lượng bộ nhớ của vi điều khiển hơn. Trong bài này em sử dụng bộ biến đổi ADC 0809 ( vì nó được bán rộng rãi hơn trên thị trường VN). Hình 3.3 : Sơ đồ cấu trúc chân của ADC 0809. * Chức năng các chân của ADC 0809. Chân In 0 – In 7 : Đầu vào kênh tương tự. Chân 6 : Start : Bắt đầu chuyển đổi. Chân 7 EOC : Kết thúc chuyển đổi (End-of-Convéion). Chân 9 OE : Cho phép đầu ra (Output Enable). Chân 10 - Clock : Chân đưa xung vào. Chân 11 : Vcc : Chân cấp nguồn (+5 v DC). Chân 12,14 : Vref+,Vref- :Thiết lập điện áp tham chiếu. Hình 3.4: Cấu trúc bên trong. Vref/2 (V) Vref+/Vref- (V) Kích thước bước (mv) Hở 0-5 19.53 2 0-4 15.62 1.5 0-3 11.71 1.28 0-2.56 10 1 0-2 7.81 0.5 0-1 3.90 Bảng 3.8: Bảng quan hệ điện áp giữa Vref(+) và Vref (-)(Mass) *Ý nghĩa : Khi chân Vref- nối xuống mass còn chân Vref+ được nối với điện áp biến thiên từ 0 (v) cho đến 5 (v) thì mỗi khi bộ cảm biến của ADC 0809 CCN biến đổi 19,53 (mV) thì bộ biến đổi sẽ thay đổi trạng tháI đầu ra. Các trường hợp còn lại tương tự. * Kích thước bước (độ phân giải ) là sự thay đổi nhỏ nhất của đầu vào mà ADC có thể phân biệt được. * Vref+/Vref- : Điện áp tham chiếu thường thì Vref- được nối xuống mass còn Vref+ thì được đấu vào một mức điện áp tham chiếu nào đó. Chân 13 : Chân GND ( mass ). Chân 2.1 – 2.8 : Đầu ra số dạng 8 bit trong đó 2.1 là bit cao(MSB) còn 2.8 là bit thấp(LSB). Chân 22 : ALE : Chốt địa chỉ (Address Latch Enable). Chân 23,24,25 : ADD A , ADD B , ADD C : Dùng để chọn kênh tương tự đầu vào. Chọn kênh tương tự C B A IN 0 0 0 0 IN 1 0 0 1 IN 2 0 1 0 IN 3 0 1 1 IN 4 1 0 0 IN 5 1 0 1 IN 6 1 1 0 IN 7 1 1 1 Bảng 3.9: Bảng chân lý chon tín hiệu đầu vào * Ý nghĩa : Khi ta chọn các đầu vào tại các chân A , B , C là các xung ở mức thấp thì khi kết nối bộ cảm biến với bộ biến đổi ADC 0809 CCN thì phảI kết nối vào đầu IN 0. Các chân khác tương tự. Phương thức bộ ADC chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số. Mạch biến đổi ADC gồm bộ phận trung tâm là một mạch so sánh. Điện thế tương tự chưa biết V(a) áp vào một ngã vào của mạch so sánh, còn ngã vào kia nối với một điện thế tham chiếu thay đổi theo thời gian Vr(t). Khi chuyển đổi điện thế tham chiếu tăng theo thời gian cho đến khi bằng hoặc gần bằng với điện thế tương tự. Lúc đó mạch tạo mã số ra có giá trị ứng với điện thế vào chưa biết. Mạch đổi dùng điện thế tham chiếu nấc thang. Hình 3.5: Mạch đổi dùng điện thế tham chiếu nấc thang. Mạch đổi gần đúng kế tiếp. Hình 3.6: Mạch đổi gần đúng kế tiếp.  Mạch đổi dùng tín hiệu dốc đơn Hình 3.7: Mạch đổi dùng tín hiệu dốc đơn. Mạch đổi lấy tích phân. Hình 3.8: Mạch đổi lấy tích phân. Mạch chuyển đổi tín hiệu song song.( Đây là phương pháp có tốc độ chuyển đổi rất nhanh và hay được ứng dụng nhất). ADC 0809 sử dụng phương pháp này. ADC dùng phương pháp này có tần số lấy nẫu phụ thuộc vào tốc độ (thời gian trễ) của các bộ so sánh. Thông thuờng vi mạch so sánh có thời gian trễ trong khoảng 10-12ns, vì vậy trên lý thuyết, tần số lấy mẫu của ADC có độ phân giải 8 Bits cần tới 2 8 – 1=255 bộ so sánh, do vậy kích thước vi mạch sẽ rất lớn. Hình 3.9: Cấu trúc bên trong của ADC Giản đồ xung miêu tả sự chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số của ADC. Hình 3.10: Giản đồ thời gian Sơ đồ chuyển hóa tín hiệu. Mạch đổi lấy tích phân. Mạch kiểm tra ADC 0809 ở chế độ chạy tự do ( các nhà sản xuất thường khuyến cáo người sử dụng nên sử dụng mạch này trước khi lắp mạch chạy thực tế). Hình 3.11: Quá trình chuyển hoá tín hiệu 3.3. Các linh kiện khác: 3.3.1 Thiết bị hiển thị: * Sơ đồ chân Hình3.12: Sơ đồ chân của LCD - EN (Enable): cho phép đọc/ghi dữ liệu. Trong chế độ đọc, EN tác động bằng xung dương (cạnh lên) và trong chế độ ghi, EN tác động bằng xung âm (cạnh xuống). - RS (register selection): chọn thanh ghi lệnh (RS = 0) hoặc thanh ghi dữ liệu (RS = 1) - R/W: đọc (R/W = 1) hay ghi (R/W = 0) - D7 – D4: bus dữ liệu (chế độ 8 bit: 4 bit cao, chế độ 4 bit: dùng cho truyền 4 bit cao và 4 bit thấp). Ngoài ra, bit D7 cũn dựng làm ngừ ra cho cờ Busy. - D3 – D0: 4 bit thấp trong chế độ 8 bit hay bỏ trống trong chế độ 4 bit. - A, K: anode và cathode đèn nền của LCD. * Các thành phần chức năng của LCD1602A: - Cờ Busy (BF – Busy flag): Nếu BF = 1, LCD đang trong quá trỡnh thực thi một lệnh. Khi đó, các lệnh gởi tiếp theo sẽ bị bỏ qua. BF được đọc tại chân D7 khi RS = 0 và R/W = 1. Do đó, trước khi thực hiện một lệnh, cần kiểm tra BF trước, nếu BF = 0 thỡ mới gởi lệnh. - DDRAM (Display Data RAM): chứa cỏc ký tự sẽ hiển thị trờn LCD, tối đa là 80x8 bit (80 ký tự). Khi hiển thị ở chế độ 1 dũng, địa chỉ của DDRAM cú phạm vi từ 00h ữ 4Fh cũn khi ở chế độ 2 dũng, địa chỉ DDRAM từ 00h ÷ 27h cho dũng 1 và 40h ữ 67h cho dũng 2 . - Bộ đếm địa chỉ (AC - Address Counter): dùng để lưu địa chỉ hiện hành của DDRAM và CGRAM, có thể thực hiện đọc AC khi RS = 0 và R/W = 1. - CGROM (Character Genaration ROM): chứa cỏc mụ hỡnh ký tự sẽ hiển thị trờn LCD, bao gồm 192 ký tự 5x7 theo bảng mó ASCII (nghĩa là khi DDRAM chứa giá trị 41h tương ứng với mó ASCII của ký tự ‘A’ thỡ trờn LCD sẽ hiện ‘A’), trong đó chỉ có các mó từ 00h – 0Fh sẽ khụng lấy theo mó ASCII mà lấy theo cỏc ký tự đó định nghĩa trong CGRAM. - CGRAM (Character Genaration RAM): chứa cỏc mụ hỡnh ký tự do người sử dụng định nghĩa để hiển thị các ký tự không có sẵn trong CGROM. CGRAM cho phép tạo tối đa 8 ký tự 5x8 * Cỏc chế độ truyền dữ liệu: LCD1602A có 2 chế độ truyền dữ liệu: chế độ 8 bit (dùng cả D0 – D7) và chế độ 4 bit (không dùng D3 – D0, chỉ dùng D7 – D4). Trong trường hợp dùng chế độ 4bit, dữ liệu 8 bit sẽ được truyền 2 lần: truyền 4 bit cao rồi tiếp tục truyền 4 bit thấp. Sau khi thực hiện truyền xong 8 bit, BF mới chuyển lên 1. Hai chế độ truyền này mô tả như hình: Hỡnh 3.13: Định thời giao tiếp ở chế độ 8 bit Hỡnh 3.14 :Định thời giao tiếp ở chế độ 4 bit * Các lệnh thường gặp của LCD Lệnh Mô tả 01H Xúa màn 02H Trở về đầu chuỗi 04H Dịch con trỏ sang trỏi 05H Dịch con trỏ sang phải 06H Dịch màn hỡnh sang phải 07H Dịch màn hỡnh sang trỏi 08H Tắt con trỏ, tắt hiển thị 0AH Tắt hiển thị, bật con trỏ 0CH Bật hiển thị, tắt con trỏ 0EH Bật hiển thị, nhấp nhỏy con trỏ 0FH Tắt hiển thị, nhấp nhỏy con trỏ 10H Dịch vị trớ con trỏ sang trỏi 14H Dịch vị trớ con trỏ sang phải 18H Dịch toàn bộ màn hỡnh sang trỏi 1CH Dịch toàn bộ màn hỡnh sang phải 80CH Đưa con trỏ về đầu dũng 1 C0H Đưa con trỏ về đầu dũng 38H Xác lập chế độ 2 dũng và độ phân giải chữ 5x7 3.3.2. Cảm biến trọng lượng ( loadcell) Trong caỷm bieỏn caõn (Load Cell) thửụứng sửỷ duùng caỷm bieỏn sửực caờng maộc theo sụ ủoà caàu (hỡnh M11-1). Trong ủoự sửỷ duùng hai caỷm bieỏn sửực caờng R1 vaứ R3 gaộn ụỷ maởt treõn . Hai caỷm bieỏn sửực caờng khaực R2, R4 gaộn ụỷ maởt dửụựi (hỡnh M11-1a). Sụ ủoà noỏi ủieọn cho treõn hỡnh M11-1c, trong ủoự caực caỷm bieỏn sửực caờng ủửụùc maộc theo sụ ủoà caàu Wheatstone. Load Cell khi khoõng coự Load Cell khi coự lửùc taực ủoọng lửùc taực ủoọng Hình: Sơ đồ điện của cảm biến Loadcell Khi khoõng coự lửùc taực ủoọng vaứo caỷm bieỏn, caực caỷm bieỏn sửực caờng R1-4 ụỷ traùng thaựi vụựi sửực caờng caõn baống vaứ ủieọn theỏ ra baống 0. Khi coự lửùc taực ủoọng, laứm uoỏn cong thanh ủaứn hoài, daón ủeỏn vieọc taờng sửực caờng caực caỷm bieỏn R1-3 vaứ giaỷm sửực caờng caực caỷm bieỏn R2-4. Keỏt quaỷ, ủieọn trụỷ R1-3 taờng vaứ R2-4 giaỷm, daón ủeỏn leọch caàu vaứ ụỷ loỏi ra xuaỏt hieọn ủieọn theỏ tyỷ leọ vụựi lửùc taực ủoọng. ẹieọn theỏ naứy seừ ủửụùc khueỏch ủaùi tụựi giaự trũ caàn thieỏt. Có nhiều loại loadcell do các hãng sản xuất khác nhau như Siemens (Đức), Kubota (Nhật), Global Weighing (Hàn Quốc), Transducer Techniques. Inc, Tedea Huntleigh ... Mỗi loại loadcell được chế tạo cho một yêu cầu riêng biệt theo tải trọng chịu đựng, chịu lực kéo hay nén. Có nhiều kiểu hình dạng loadcell cho những ứng dụng khác nhau. Do đó cách kết nối loadcell vào hệ thống cũng khác nhau trong từng trường hợp. Thông số kỹ thuật của từng loại loadcell được cho trong catalogue của mỗi loadcell và thường có các thông số như: tải trọng danh định, điện áp ra danh định (giá trị này có thể là từ 2 miliVolt/ Volt đến 3 miliVolt/Volt hoặc hơn tuỳ loại loadcell), tầm nhiệt độ hoạt động, điện áp cung cấp, điện trở ngõ ra, mức độ chịu được quá tải...(Với giá trị điện áp ra danh định là 2mili Volt / Volt thì với nguồn cung cấp là 10 Volt thì điện áp ra sẽ là 20 mili Volt ứng với khối lượng tối đa.) Tuỳ ứng dụng cụ thể mà cách chọn loại loadcell có thông số và hình dạng khác nhau. Hình dạng loadcell có thể đặt cho nhà sản xuất theo yêu cầu ứng dụng riêng. Ngoài bộ phận chính là những tấm điện trở dán, một số loại loadcell còn có thêm thiết bị bảo vệ quá tải có thể là các lò xo. Chương 4: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 4.1 Tính chọn linh kiện: Yêu cầu: - Thiết kế cân điện tử có phạm vi cân (0-3)kg - Hiển thị trên LCD 4.1.1.Khối vi xử lý: Trong mạch này chúng ta chọn họ 8051.Để cho vi điều khiển hoạt đông được thì cần có những điều kiện sau: Nguồn nuôi là nguồn +5v cấp cho 8051. Phải có dao động cấp vào chân 18, 19 của IC Dao động bằng thạch anh Dao động bằng cổng logic Thông thường chúng ta sử dụng dao động bằng Thạch anh. Tụ gốm cú trị số từ 27pF - 33pF để ổn định làm việc cho thạch anh, thường dùng loại 33pF. - Reset cú tỏc dụng reset chip 8051, mức tớch cực của chõn này là mức 1 đưa vào chân 9 Sau đây là mạch reset Reset bằng tay (nút ấn) Reset khi cấp nguồn Trong bài này chúng ta sử dụng Reset tự động khi cấp nguồn cho thuận tiện. 4.1.2. Khối chuyển đổi tín hiệu tương tự số (ADC) * Tính toán điện áp vào ADC Mã ra N cho một ngõ vào tùy ý là một số nguyên. Trong đó Vin : điện áp ngõ vào hệ so sánh. Vref(+): điện áp tại chân REF(+). Vref(-): điện áp tại chân REF(-). Nếu chọn Vref(-) = 0 thì N = 256. Vref(+) = Vcc = 3V thì đầy thang là 256. Giá trị bước nhỏ nhất 1 LSB = = 0,0117 V/byte Vậy với 256 bước Vin = 3V. Điện áp vào lớn nhất của ADC 0809 là 3V để khống chế đầu ra của VXL . * Mạch tạo xung clock cho ADC 0809 (Thể hiện như sơ đồ nguyên lý) Sử dụng IC dao động 7414 Tần số dao động của mạch là f = Tần số dao động chuẩn là 600 kHz Suy ra 640 = Với R từ 100 W đến vài kW chọn R =10 kW Þ C = 103 4.1.3 Khối khuếch đại tín hiệu: ẹaõy laứ maùch trung gian giửừa boọ caỷm bieỏn vaứ maùch ADC. Vụựi maùch naứy thỡ ủaàu vaứo laứ caỷm bieỏn cụ Vo = 2,73 V + 0,01ToC. Khoaỷng bieỏn thieõn ủieọn aựp trong daỷi nhieọt ủoọ tửứ 0oC – 100oC laứ 1 volt. Trong khi ủoự, yeõu caàu maùch duứng boọ chuyeồn ủoồi tớn hieọu tửụng tửù sang soỏ ADC 0809 coự mửực ủieọn aựp tửứ 0V – 3V. Dùng OA: LM324 khuếch đại đệm tín hiệu trước khi đưa vào ADC. 4.1.4 Khối nguồn: Bộ nguồn được thiết kế với nhiều mức điện áp cho các ứng dụng khác nhau: +5Vcung cấp cho hoạt động của tất cả các IC, nguồn ±12V cung cấp cho bộ khuếch đại sử dụng OA. Khối ±12V cung cấp cho OA sử dụng IC ổn áp LM7812 và LM7912. Đây là họ IC ổn áp dùng cho nhiều ứng dụng khác nhau. Khối ±5V sử dụng 2 IC ổn áp LM7805, LM7905 dùng làm nguồn nuôi cho tất cả các IC trong mạch vi xử lý. Điện áp ngõ vào LM7805, LM7905 được lấy từ nguồn ±12V đã ổn định trước đó. Nguồn cấp cho Loadcell Điện áp cấp cho Loadcell được thiết kế sử dụng LM723 nhằm mục đích làm tăng tính ổn định vì tín hiệu ra của Loadcell rất nhỏ nên dễ bị ảnh hưởng nếu nguồn không ổn định. LM723CN là IC có thể dùng để ổn áp dương hay ổn áp âm. 4.2 Sơ đồ nguyên lý: Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý cân điện tử  * Tác dụng linh kiện: VR1 : Đóng vai trò Là đầu vào thay thế cho cầu điện trở của Loadcell. OA1, OA2 l: Là IC khuếch đại thuật toán lam nhiệm vụ khếch đại tín hiệu lấy từ Loadcell khuếch đại len đủ lớn đưa vào ADC0809. OA3 ,OA4 : Là IC tạo dao động cung cấp dao động cho 0809 hoạt động. ADC 0809: IC chuyển đổi tương tự – số nhận tín hiệu tương tự từ bộ khuếch đại biến đổi và cho ra tín hiệu số đưa vào 8051. C3, R8: Tạo thành mạch Reset cho 8051. C1, C2 và Thạch anh tạo thành mạch dao động cấp dao động cho 8051. LCD là thiết bị hiển thị kết quả. * nguyên lý làm việc: Khi không có lực tác động vào cảm biến các cảm biến sức căng cân bằng tức điện thế ra bằng không. Khi có lực tác động trong cảm biến sức căng có sự thay đổi dẫn đến sự chênh lệch điện áp đầu ra. Điện áp này quả nhỏ dễ bị suy hao và nhiễu nên trước khi đưa vào khối chuyển đổi tượng tụ số ta đưa vào khối khuéch đại.khối này sẽ khuếch đại tín hiệu có biên độ đủ lớn đưa vào ADC.Tại đây tín hiệu được xử lý chuyển đổi từ tương tự sang số đưa vào vi điêu khiển. Vi điêù khiển sẽ xử lý tín hiệu cho kết quả hiển thị ra màn hình 4.3 Lưu đồ giải thuật: ON/OFF Xác lập vào ra Chuyển đổi ADC Hiển thị kết quả Trên LCD Kiểm tra các phím bấm Xử lý trung tâm Close Close 4.4 Chương trình điều khiển: Org 0000h ADC_startCV equ p2.4 ;Bit P2.4 khoi tao mot chu trinh chuyen doi ADC_eoc equ p2.5 ;P2.5 la bit kiem tra ket thuc mot chu trinh Chuyen doi cua ADC ;-------Bat dau chuong trinh----------- ;------- Thiet lap dau vao ------------ Start: Mov R0,#40h Mov P1,#0ffh Loop: Mov P0,#0ffH Jb P1.7,$ Reload: Setb ADC_startCV Nop Nop Nop Clr ADC_StartCV Jb ADC_eoc,$ Call delay View: Call hienthi Call delay Loop1: Jnb P1.6,View Jnb P1.5,Reload Jmp loop1 ;---------Doc du lieu tu ADC va cho hien thi ra cong P0---------------- Hienthi: Mov A,P0 Mov B,#100 Div AB Mov 40h,A Mov A,B Mov B,#10 Div AB mov 41h,A Mov 42h,A Mov 43h,#0 ; ret ;***************************************** ;------------------------------------- Sent_LCD: Mov A,#38H Acall cstrobe Mov A,#0EH Acall cstrobe Mov A,#01H Acall cstrobe Mov A,#06H Acall cstrobe Mov A,#80H Acall cstrobe Mov R0,#40H Dong1: Mov A,@R0 Add A,#30h Acall dstrobe Inc R0 Cjne R0,#44H,Dong1 Here: Ret Cstrobe: Acall Ready Mov P3,A Clr P1.0 Clr P1.1 Setb P1.2 Clr P1.2 Ret Dstrobe: Acall rready Mov P3,A Setb P1.0 Clr P1.1 Setb P1.2 Clr P1.2 Ret ; kie^?m tra co+` BF Ready: Setb P3.7 ;P3.7: input Clr P1.0 Setb P1.1 Back: Clr P1.2 Setb P1.2 Jb P3.7,Back Ret ;----------chuong trinh con tre-------------------- Delay: Mov R0,#250 Nhan1: Mov R1,#150 ; Call hienthi Chinhno: Djnz R1,Chinhno Djnz R0,Nhan1 Ret Delayms: Mov R7,#100 Djnz R7,$ Ret ;------------------------------------ end Phần III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Với toàn bộ sự lỗ lực của bản thân, sự tận tình hướng dẫn của các thầy cô giáo đặc biệt là sự hướng dẫn trực tiếp của thầy giáo Trần Văn Hạnh giúp em hoàn thành đồ án đúng thời hạn. Mặc dù còn nhiều thiếu sót về trình độ và sự hiều biết, nhưng qua đây em cũng đã trình bày được toàn bộ sự hiểu biết và khả năng tiếp cận thực tế của mình. Chúng em được khoa thực hiện các đề tài này nhằm mục đích củng cố, mở rộng và nâng cao kiến thức chuyên môn, khả năng tìm toài và tiếp cận thực tế nhanh nhậy. Đối với chúng em đồ án này là một chương trình rất khó và mới mẻ. Nhận đề tài là kèm với sự bắt buộc sinh viên phải có đầu óc tổng hợp, tư duy và đặc biệt là tham khảo nhiều tài liệu Tuy đã cố gắng hết sức mình nhưng chắc chắn cũng không tránh khỏi những hạn chế, thiếu sót, của một sinh viên thực tập. Qua đồ án này chúng em mong được sự chỉ bảo giúp đỡ của các thày cô cùng toàn thể bạn đọc để chúng em có thể cố gắng tốt hơn trong những đề tài sau cũng như trong công việc sau này. Em xin chân thành cảm ơn ! TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Cấu trúc và lập trình họ vi điều khiển 8051 Tácgiả: Nguyễn Tăng Cường 2. 1000 Transistor quốc tế Tác giả: Nguyễn thế Cường 3. Kỹ thuật vi xử lý Tác giả: Văn Thế Minh 4. Giáo trình điện tử - Kỹ thuật mạch điện tử Tác giả: Nguyễn hữu Phước 5. Kỹ thuụât vi xử lý và lập trình ASSEMBLY cho hệ vi điều khiển Tác giả: Đỗ Xuân Tiến 6. Vi xử lý trong đo lường và điều khiển Tác giả: Ngô Diên Tập 7. Kỹ thuật vi điều khiển Tác giả: Lê văn Doanh Phạm Khắc Chương -NXB khoa học kỹ thuật. 8.Giáo trình vi mạch số Tác giả-Nguyễn Hữu Phương Một ssố trang web