Luận văn Điều khiển hiển thị nhiệt độ trong xe bằng LCD (dùng cảm biến nhiệt độ ,ADC…

Luận văn Đề tài :Điều khiển hiển thị nhiệt độ trong xe bằng LCD (dùng cảm biến nhiệt độ ,ADC… PHỤ LỤC Trang PHẦN I NỘI DUNG VÀ ĐỒ ÁN THUYẾT MINH CHƯƠNG I: Giới thiệu chung về vi điều khiển 1.1 Giới thiệu họ vi điều khiển 1.2 Sơ đồ và chức năng các chân 1.3 Tổ chức bộ nhớ 1.4 Phần mềm lập trình vi điều khiển MCS-51 7 CHƯƠNG II: Giới thiệu chung về quy trình công nghệ hệ thống thiết kế CHƯƠNG III: Khảo sát các linh kiện trong hệ thống 3.1. Giới thiệu về LM35 3.2. Chip ADC 0804 3.2.Giới thiệu về LCD CHƯƠNG IV:Thiết kế và thi công mạch CHƯƠNG V: Lưu đồ thuật toán và chương trình điều khiển PHẦN II : CÁC BẢN VẼ  LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, nhân loại đã và đang trải qua những sự phát triển vượt bật về mọi mặt.Trong đó lĩnh vực điện- điện tử -tự động hoá đóng một vai trò không nhỏ.Điện tử góp phần rất lớn vào quá trình tự động hoá,thực sự đã giúp con người có những tiến bộ vượt bậc. Đặc biệt là trong nghành Oto-nghành tổng hợp của nhiều lĩnh vực tri thức. Trên thế giới, việc ứng dụng điện-điện tử vào xe với xu hướng tối ưu hóa, hiện đại hóa nhằm đem lại tiện ích và an toàn cho người lái đang được phát triển mạnh. Tuy vậy ở Việt Nam việc nghiên cứu và ứng dụng các thành tựu của “vi điều khiển”còn khá mới mẻ trong thời điểm hiện tại. Trong xu hướng chung đó,vận dụng những kiến thức mà chúng em đã được học trong quá trình học tập ở trường cũng như tìm hiểu thêm nhóm 5 sinh viên chúng em thực hiện đồ án môn học “Kỉ thuật vi điều khiển” với đề tài Điều khiển hiển thị nhiệt độ trong xe bằng LCD (dùng cảm biến nhiệt độ ,ADC…).Đồ án này được áp dụng chủ yếu dựa vào vi điều khiển, mà thực tế là IC8051, với mục đích giúp chúng em hiểu một cách tường tận hơn các kiến thức về vi điều khiển, cách đọc, viết và nhận biết về các chân IC, xây dựng mạch nguyên l‎ý…. Các ứng dụng của vi điều khiển rất đa dạng và phong phú.Từ những ứng dụng đơn giản chỉ có vài thiết bị ngoại vi cho đến những hệ thống điều khiển phức tạp. Đặc biệt là các ứng dụng trên Otto như hệ thóng phanh, lái, an toàn...Tuy nhiên do phạm vi trình độ của chúng em còn hạn chế, nên việc nghiên cứu và tìm hiểu về vi điều khiển còn nhiều vướng mắc, do đây là lần đầu tiên áp dụng vào thực tế cũng như là môn đầu mới áp dụng vào cho nghành nên viêc học hỏi gặp nhiều khó khăn hơn. Trong quá trình làm đề tài chúng em xin chân thành cám ơn thầy Phạm Quốc Thái đã tận tình chỉ bảo, định hướng cho chúng em hoàn thành tốt đồ án. Chúng em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 13 tháng 06 năm 2011 PHẦN I: NỘI DUNG THUYẾT MINH ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VI ĐIỀU KHIỂN Khái quát chung về vi điều khiển: Bộ vi điều khiển viết tắt là Micro-controller, là mạch tích hợp trên một chíp có thể lập trình được, dùng để điều khiển hoạt động của một hệ thống. Theo chương trình điều khiển đã nạp sẵn bên trong chip, bộ vi điều khiển tiến hành đọc, lưu trữ thông tin, xử lý thông tin, sau đó dựa vào kết quả của quá trình xử lý để đưa ra các thông báo, tín hiệu điều khiển tiến hành điều khiển quá trình hoạt động của các thiết bị bên ngoài. Vi điều khiển được ứng dụng trong rất nhiều sản phẩm công nghiệp và tiêu dùng. Trong các thiết bị điện và điện tử dân dụng, các bộ vi điều khiển điều khiển hoạt động của TV, máy giặt, đầu đọc laser, điện thoại, lò vi-ba ... 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 hệ vi điều khiển càng quan trọng. 1.2. Lịch sử phát triển của vi điều khiển Bộ vi điều khiển thực ra là một loại vi xử lí trong tập hợp các bộ vi xử lý nói chung. Bộ vi điều khiển được phát triển từ bộ vi xử lí, từ những năm 1970 do sự phát triển và hoàn thiện về công nghệ vi điện tử dựa trên kỹ thuật MOS (Metal-Oxide-Semiconductor), mức độ tích hợp của các linh kiện bán dẫn trong một chip ngày càng cao. Năm 1971 xuất hiện bộ vi xử lí 4 bit loại TMS1000 do công ty texas Instruments vừa là nơi phát minh vừa là nhà sản xuất. Nhìn tổng thể thì bộ vi xử lý chỉ có chứa trên một chip những chức năng cần thiết để xử lý chương trình theo một trình tự, còn tất cả bộ phận phụ trợ khác cần thiết như: bộ nhớ dữ liệu, bộ nhớ chương trình, bộ chuyển đổi AD, khối điều khiển, khối hiển thị, điều khiển máy in, nối đồng hồ và lịch là những linh kiện nằm ở bên ngoài được nối vào bộ vi xử lý. Mãi đến năm 1976 công ty INTEL (Intelligen-Elictronics) mới cho ra đời bộ vi điều khiển đơn chip đầu tiên trên thế giới với tên gọi 8048. Bên cạnh bộ xử lý trung tâm, 8048 còn chứa bộ nhớ dữ liệu, bộ nhớ chương trình, bộ đếm và phát thời gian, các cổng vào ra digital trên một chip. Các công ty khác cũng lần lược cho ra đời các bộ vi điều khiển 8 bit tương tự như 8048 và hình thành họ vi điều khiển MCS-48. Đến năm 1980 công ty INTEL cho ra đời thế hệ thứ hai của bộ vi điều khiển đơn chip với tên gọi 8951. Và sau đó hàng loạt các vi điều khiển cùng loại với 8951 ra đời và hình thành họ vi điều khiển MCS-51 . Đến nay họ vi điều khiển 8 bit MCS51 đã có đến 250 thành viên và hầu hết các công ty hàng dẫn đầu thế giới chế tạo. Đứng đầu là công ty INTEL và rất nhiều công ty khác như : AMD, SIEMENS, PHILIPS, DALLAS, OKI … 1.3. Sơ đồ khối của một bộ vi điều khiển Sơ đồ khối chung của hầu hết các bộ vi điều khiển bao gồm CPU, bộ nhớ ROM hay EPROM và RAM, mạch giao tiếp, mạch giao tiếp song song, bộ định thời gian, hệ thống ngắt và các BUS được tích hợp trên cùng một chip. 2. Kiến trúc của vi điều khiển 8951 IC vi điều khiển 8951 thuộc họ MCS51 có các đặc điểm sau : + 4 kbyte ROM + 128 byte RAM + 4 port I/0 8 bit + Hai bộ định thời 16 bits + Giao tiếp nối tiếp + Quản lý được 64K bộ nhớ chương trình bên ngoài + Quản lý được 64K bộ nhớ dữ liệu bên ngoài + 210 vị trí nhớ được định địa chỉ bit +Thực hiện phép nhân/chia trong 2.1. Cấu trúc bên trong của 8051 COUNTER INPUTS OSC INTERRUPT CONTROL 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 Sơ Đồ Khối 8051 Phần chính của vi điều khiển 8051 là bộ xử lí trung tâm (CPU: central processing unit) bao gồm : + Thanh ghi tích lũy A + Thanh ghi tích lũy phụ B, dùng cho phép nhân và phép chia + Đơn vị logic học (ALU : Arithmetic Logical Unit ) + Từ trạng thái chương trình (PSW : Prorgam Status Word) + Bốn băng thanh ghi + Con trỏ ngăn xếp + Ngoài ra còn có bộ nhớ chương trình, bộ giải mã lệnh, bộ điều khiển thời gian và logic. Đơn vị xử lí trung tâm nhận trực tiếp xung từ bộ dao động, ngoài ra còn có khả năng đưa một tín hiệu giữ nhịp từ bên ngoài. Chương trình đang chạy có thể cho dừng lại nhờ một khối điều khiển ngắt ở bên trong. Các nguồn ngắt có thể là: các biến cố ở bên ngoài, sự tràn bộ đếm định thời hoặc cũng có thể là giao diện nối tiếp. Hai bộ định thời 16 bit hoạt động như một bộ đếm. Các cổng (port0,1,2,3), sử dụng vào mục đích điều khiển. Ở cổng 3 có thêm các đường dẫn điều khiển dùng để trao đổi với một bộ nhớ bên ngoài, hoặc để đầu nối giao diện nối tiếp, cũng như các đường ngắt dẫn bên ngoài. Giao diện nối tiếp có chứa một bộ truyền và một bộ nhận không đồng bộ, làm việc độc lập với nhau.Tốc độ truyền qua cổng nối tiếp có thể đặt trong dãi rộng và được ấn định bằng một bộ định thời. Trong vi điều khiển 8951 có hai thành phần quan trọng khác đó là bộ nhớ và các thanh ghi : + Bộ nhớ gồm có bộ nhớ RAM và bộ nhớ ROM dùng để lưu trữ dữ liệu và mã lệnh. + Các thanh ghi sử dụng để lưu trữ thông tin trong quá trình xử lí. Khi CPU làm việc nó làm thay đổi nội dung của các thanh ghi. 1.2 Sơ đồ và chức năng các chân: Sơ đồ các chân ra trên vỏ của các vi mạch MCS-51 như hình dướ đây Vi điều khiển 8051 có 32 trong 40 chân có chức năng như là các cổng I/O, trong đó 24 chân được sử dụng với hai mục đích. Nghĩa là ngoài chức năng cổng I/O, mỗi chân có công dụng kép này có thể là một đường điều khiển của Bus địa chỉ hay Bus dữ liệu hoặc là mỗi chân hoạt động mọt cách độc lập để giao tiếp với các thiết đơn bit như là công tắc, LED, transistor… a.Port0: là port có 2 chức năng, ở trên chân từ 32 đến 39 của MC 8051. Trong các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ ngoài, P0 được sử dụng như là những cổng I/O. Còn trong các thiết kế lớn có yêu cầu một số lượng đáng kể bộ nhớ ngoài thì P0 trở thành các đường truyền dữ liệu và 8 bit thấp của bus địa chỉ. b. Port1: là một port I/O chuyên dụng, trên các chân 1-8 của MC8051. Chúng được sử dụng với một múc đích duy nhất là giao tiếp với các thiết bị ngoài khi cần thiết. c. Port2: là một cổng có công dụng kép trên các chân 21 – 28 của MC 8051. Ngoài chức năng I/O, các chân này dùng làm 8 bit cao của bus địa chỉ cho những mô hình thiết kế có bộ nhớ chương trình ROM ngoài hoặc bộ nhớ dữ liệu RAM có dung lượng lớn hơn 256 byte. d. Port3: là một cổng có công dụng kép trên các chân 10 – 17 của MC 8051. Ngoài chức năng là cổng I/O, những chân này kiêm luôn nhiều chức năng khác nữa liên quan đến nhiều tính năng đặc biệt của MC 8051, được mô tả trong bảng sau: Bit Tên Chức năng chuyển đổi P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 RxD TxD T0 T1 Ngõ vào dữ liệu nối tiếp. Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp. Ngắt ngoài 0. Ngắt ngoài 1. Ngõ vào TIMER 0. Ngõ vào của TIMER 1. Điều khiển ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài. Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài. Chức năng của các chân trên port3 e. PSEN (Program Store Enable): 8051 có 4 tín hiệu điều khiển, PSEN là tín hiệu ra trên chân 29. Nó là tín hiệu điều khiển để cho phép truy xuất bộ nhớ chương trình mở rộng và thường được nối đến chân OE (Output Enable) của một EPROM để cho phép đọc các byte mã lệnh của chương trình. Tín hiệu PSEN ở mức thấp trong suốt phạm vi quá trình của một lệnh. Các mã nhị phân của chương trình được đọc từ EPROM qua bus và được chốt vào thanh ghi lệnh của 8051 để giải mã lệnh. Khi thi hành chương trình trong ROM nội PSEN sẽ ở mức cao. f. ALE (Address Latch Enable ): Tín hiệu ra ALE trên chân 30 tương hợp với các thiết bị làm việc với các xử lý 8585, 8088. 8051 dùng ALE để giải đa hợp bus địa chỉ và dữ liệu, khi port 0 được dùng làm bus địa chỉ/dữ liệu đa hợp: vừa là bus dữ liệu vừa là byte thấp của địa chỉ 16 bit . ALE là tín hiệu để chốt địa chỉ vào một thanh ghi bên ngoài trong nữa đầu của chu kỳ bộ nhớ. Sau đó, các đường Port 0 dùng để xuất hoặc nhập dữ liệu trong nữa sau chu kỳ của chu kỳ bộ nhớ. Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và có thể được dùng là nguồn xung nhịp cho các hệ thống. Nếu xung trên 8951 là 12MHz thì ALE có tần số 2MHz. Chân này cũng được làm ngõ vào cho xung lập trình cho EPROM trong 8051. g. EA (External Access): Tín hiệu vào EA trên chân 31 thường được nối lên mức cao (+5V) hoặc mức thấp (GND). Nếu ở mức cao, 8051 thi hành chương trình từ ROM nội trong khoảng địa chỉ thấp (4K). Nếu ở mức thấp, chương trình chỉ được thi hành từ bộ nhớ mở rộng. Người ta còn dùng chân EA làm chân cấp điện áp 21V khi lập trình cho EPROM trong 8051. h. RST (Reset): Ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ reset của 8051. Khi tín hiệu này được đưa lên mức cao (trong ít nhất 2 chu kỳ máy), các thanh ghi trong 8051 được đưa vào những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống. i.OSC: 8051 có một bộ dao động trên chip, nó thường được nối với thạch anh giữa hai chân 18 và 19. Tần số thạch anh thông thường là 12MHz. j. POWER: 8051 vận hành với nguồn đơn +5V. Vcc được nối vào chân 40 và Vss (GND) được nối vào chân 20. 1.3 Tổ chức bộ nhớ: Bộ nhớ của MCS-51 bao gồm :bộ nhớ trong và bộ nhớ ngoài. Bộ nhớ trong ROM4KB 0000h-0FFFh RAM 128byte 00h-7Fh SFR 80h-0FFh Bộ nhớ ngoài Bộ nhớ chương trình 64 KB 0000h-FFFFh Điều khiển bằng PSEN Bộ nhớ dữ liệu 64 KB 0000h-FFFFh Điều khiển bằng RD và WR -Khi /EA được nối với +5v thì bộ nhớ ngoài không được dùng, MCS-51 chỉ truy nhập EEPROM trong để đọc mã chương trình và cất số liệu vào RAM trong. Khi /EA được nối đất thì bộ nhớ chương trình ROM trong không được dùng, MCS-51 đọc mã chương trình từ bộ nhớ chương trình ngoài bằng tín hiệu /PSEN, còn bộ nhớ số liệu ngoài được truy nhập bằng các tín hiệu /WR và /RD, do có bộ nhớ chương trình và bộ nhớ số liệu ngoài có thể dùng chung bus địa chỉ A0 A15.Bộ nhớ số liệu trong của họ MCS-51 có địa chỉ từ 00h đến FFh, trong đó nhóm 8052 có đủ 256 byte RAM, nhóm 8051 chỉ có 128 byte RAM ở các địa chỉ thấp từ 00h đến 7fh, vùng địa chỉ cao từ 80h đến FFh được dành cho các thanh ghi chức năng đặc biệt SFR. Tổ chức vùng 128 byte thấp bộ nhớ số liệu RAM trong của họ MCS-51như trên hình 3, nó được chia thành ba miền. -Miền các băng thanh ghi chiếm địa chỉ từ 00h đến 1fh có 32 byte chia thành băng, mỗi băng có 8 thanh ghi được đánh số từ R0 đến R7. -Tại mỗi thời điểm chỉ có một băng thanh ghi có thể truy nhập và được gọi là băng tích cực. Để chọn băng tích cực cần nạp giá trị thích hợp cho các bít RS0 và RS1 của thanh ghi từ trạng thái PSW, mặc định bằng 0 là tích cực. Miền RAM được định địa chỉ bít có 16 byte 8 bít = 128 bít, chiếm địa chỉ từ 20h đến 1fh. Mỗi bít ở miền này được định địa chỉ riêng từ 00h đến 7fh nên có thể truy nhập đến từng bít riêng rẽ bằng các lệnh xử lý bít. Vùng RAM được định địa chỉ bít và các lệnh xử lý bít là một trong những đặc tính nổi bật đem lại sứcmạnh cho họ bộ vi điều khiển MCS-51. -Miền RAM thông thường có 80 byte chiếm địa chỉ từ 30h đến 7fh. Các thanh ghi chức năng đặc biệt (viết tắt theo tiếng Anh là SFR) là tập các thanh ghi bên trong của bộ vi điều khiển. Họ MCS-51 định địa chỉ cho tất cả các SFR ở vùng 128 byte cao của bộ nhớ số liệu trong (xem hình 2), mỗi SFR có tên gọi và địa chỉ riêng, một số SFR có định địa chỉ cho từng bít. Khi bật nguồn hoặc RESET, tất cả các SFR đều được nạp giá trị đầu, sau đó chương trình cần nạp lại giá trị cho các SFR cần dùng theo yêu cầu sử dụng. -Việc truy nhập đến các SFR chỉ có thể thực hiện bằng phương pháp địa chỉ trực tiếp với tên gọi hoặc địa chỉ của SFR là toán hạng của lệnh. Với các SFR có định địa chỉ bít, có thể truy nhập và thay đổi trực tiếp từng bít.của nó bằng các lệnh xừ lý bít. Bảng 2 cho biết thông tin chủ yếu về các SFR. -Ở nhóm 8051vùng 128 byte cao của bộ nhớ số liệu trong chỉ có các SFR,không tồn tại các ô nhớ khác ở vùng nhớ này. Ở nhóm 8052 bộ nhớ số liệu trong có 256 byte RAM, các ô nhớ của vùng RAM 128 byte cao chỉ có thể truy nhập được bằng phương pháp địa chỉ gián tiếp, còn các SFR cũng có địa chỉ nằm trong vùng đó nhưng chỉ truy nhập được bằng phương pháp địa chỉ trực tiếp, vì thế việc truy nhập chúng không bị xung đột và nhầm lẫn. 7F 30 2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 1F 18 17 10 0F 08 07 00 RAM đa dụng 7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 78 77 76 75 74 73 72 71 70 6F 6E 6D 6C 6B 6A 69 68 67 66 65 64 63 62 61 60 5F 5E 5D 5C 5B 5A 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 4F 4E 4D 4C 4B 4A 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40 3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 1F 1E 1D 1C 1B 1A 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 0F 0E 0D 0C 0B 0A 09 08 07 06 05 04 03 02 01 00 BANK 3 BANK 2 BANK 1 Default register Bank for RO¸R7 RAM 1.4 Phần mềm lập trình vi điều khiển MCS-51 -Có thể viết trên ngôn ngữ Assembler hoặc các ngôn ngữ bậc cao khác như C, Basic, Forth... Tập lệnh Assembler của họ MCS-51 có 83 lệnh, được chia thành 5 nhóm là các lệnh số học, các lệnh logic, các lệnh chuyển số liệu, các lệnh xử lý bít và các lệnh rẽ nhánh. Các lệnh xứ lý bít là điểm mạnh cơ bản của họ MCS-51, vì chúng làm cho chương trình ngắn gọn hơn và chạy nhanh hơn. Chương trình Assembler được viết trên máy tính, sau đó phải dịch ra mã máy của họ MCS-51 bằng trình biên dịch ASM51, rồi mới nạp. Chương trình mã máy vào bộ nhớ cho trình EEPROM (hoặc EPROM) ở bên trong hoặc bên ngoài MCS-51. Khi lập trình bằng ngôn ngữ bậc cao như C, Basic, Forth.... cũng phải dịch chúng ra mã máy của họ MCS-51 bằng các trình biên dịch tương ứng, sau đó nạp chương trình mã máy vào bộ nhớ chương trình. Nói chung, chương trình viết trên ngôn ngữ Assembler khó hơn viết trên ngôn ngữ bậc cao, nhưng khi dịch ra mã máy sẽ ngắn gọn hơn và chạy nhanh hơn các chương trình viết trên ngôn ngữ bậc cao. Để viết và nạp phần mềm cho MCS-51, bạn phải có các công cụ là máy vi tính, trình biên dịch ngôn ngữ sử dụng ra mã máy của họ MCS-51 và bộ nạp chương trình mã máy từ máy tính vào bộ nhớ chương trình EEPROM trong Mcs-51 hoặc bộ nhớ EPROM ngoài. CHƯƠNG II:KHÁI QUÁT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG THIẾT KẾ Nhiệt độ trong xe Bộ cảm biến nhiệt độ LM35 Bộ chuyển đổi ADC Bộ xử lý trung tâm 8051 Màn hình hiển thị LCD Nguyên lý hoạt động của hệ thống:Để biết được nhiệt độ trong xe là bao nhiêu thì trong xe ta đặt một cảm biến nhiệt độ tuy nhiên nhiệt độ trong xe là một đại lượng vật lý mà các máy tính số lại sử dụng các giá trị nhị phân.Do vậy ta cần một bộ chuyển đổi ADC tương tự số cao cho vi điều khiển có thể đọc được chúng một chíp ADC được sử dụng rộng rải là ADC 804,sau khi chuyển đổi xong toàn bộ dử liệu được đưa về bộ xử lý trung tâm ở đây dử liệu sẽ được xử lý và cho phếp hiện thị lên màn hình LCD. CHƯƠNG III: KHẢO SÁT CÁC LINH KIỆN DÙNG TRONG VI MẠCH 3.1.Giới thiệu về LM35: Để đo nhiệt độ được chính xác, tất nhiên cần có một đầu dò thích hợp. Đầu dò là một cảm biến nhiệt độ có nhiệm vụ vận chuyển từ nhiệt độ qua tín hiệu điện. Có rất nhiều loại cảm biến.Dựa vào lý thuyết và thực tế của mạch cần thiết kế ta dùng phương pháp đo bằng IC cảm biến nhiệt độ. Các IC cảm biến nhiệt độ có độ chính xác cao, dễ tìm và giá thành rẽ. Một trong số đó là IC LM35, là loại thông dụng trên thị trường hiện nay, đồng thời nó có những đặc tính làm việc phù hợp với thiết kế chi tiết của mạch. -Một số tính chất cơ bản của LM35: LM35 có độ biến thiên theo nhiệt độ: 10mV / 1oC.Độ chính xác cao, tính năng cảm biến nhiệt độ rất nhạy, ở nhiệt độ 25oC nó có sai số không quá 1%. Với tầm đo từ -55oC – 150oC, tín hiệu ngõ ra tuyến tính liên tục với những thay đổi của tín hiệu ngõ vào. -Thông số kỹ thuật: Tiêu tán công suất thấp. Dòng làm việc từ 450mA – 5mA. Dòng ngược 15mA. Dòng thuận 10mA. Đặc tính điện: Theo thông số của nhà sản xuất LM35, quan hệ giữa nhiệt độ và điện áp ngõ ra như sau:Vout = 0,01´ToC (V). Vậy ứng với tầm hoạt động từ 0oC – 150oC ta có sự biến thiên điện áp ngõ ra là: Ở 0oC thì điện áp ngõ ra Vout = 0 (V). Ở 150oC thì điện áp ngõ ra Vout = 1,5(V). 3.2. Chip ADC 0804. Chíp ADC 0804 là bộ chuyển đổi tương tự sang số trong họ các loạt ADC 0800 từ hãng National Semiconductor. Nó cũng được nhiều hãng khác sản xuất, làm việc với +5V và có độ phân giải là 8 bít. Ngoài độ phân giải thì thời gian chuyển đổi cũng là một yếu tố quan trọng khác khi đánh giá một bộ ADC. Thời gian chuyển đổi được định nghĩa như là thời gian mà bộ ADC cần để chuyển một đầu vào tương tự thành một số nhị phân. Trong ADC 0804 thời gian chuyển đổi thay đổi phụ thuộc vào tần số đồng hồ được cấp tới chân CLK và CLK IN nhưng không thể nhanh hơn 110ms. Các chân của ADC 804 được mô tả như sau: Chân - chọn chíp: Là một đầu vào tích cực mức thấp được sử dụng để kích hoạt chíp ADC 804. Để truy cập ADC 804 thì chân này phải ở mức thấp. Chân (đọc): Đây là một tín hiệu đầu vào được tích cực mức thấp. Các bộ ADC chuyển đổi đầu vào tương tự thành số nhị phân tương đương với nó và giữ nó trong một thanh ghi trong. được sử dụng để nhận dữ liệu được chuyển đổi ở đầu ra của ADC 804. Khi CS = 0 nếu một xung cao - xuống - thấp được áp đến chân thì đầu ra số 8 bít được hiển diện ở các chân dữ liệu D0 - D7. Chân cũng được coi như cho phép đầu ra. Chân ghi :(thực ra tên chính xác là “Bắt đầu chuyển đổi”). Đây là chân đầu vào tích cực mức thấp được dùng để báo cho ADC 804 bắt đầu quá trình chuyển đổi. Nếu CS = 0 khi tạo ra xung cao - xuống - thấp thì bộ ADC 804 bắt đầu chuyển đổi giá trị đầu vào tương tự Vin về số nhị phân 8 bít. 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 ép xuống thấp bởi ADC 804. Chân CLK IN và CLK R:Chân CLK IN là một chân đầu vào được nối tới một nguồn đồng hồ ngoài khi đồng hồ ngoài được sử dụng để tạo ra thời gian. Tuy nhiên 804 cũng có một bộ tạo xung đồng hồ. Để sử dụng bộ tạo xung đồng hồ trong (cũng còn được gọi là bộ tạo 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 trên hình 3.6.1. Trong trường hợp này tần số đồng hồ được xác định bằng biểu thức: Giá trị tiêu biểu của các đại lượng trên là R = 10kW và C= 150pF và tần số nhận được là f = 606kHz và thời gian chuyển đổi sẽ mất là 110ms. Chân ngắt (ngắt hay gọi chính xác hơn là “kết thúc chuyển đổi’).Đây là chân đầu ra tích cực mức thấp. Bình thường nó 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 sẵn sàng để lấy đi. Sau khi xuống thấp, ta đặt CS = 0 và gửi một xung cao 0 xuống - thấp tới chân lấy dữ liệu ra của 804. Chân Vin (+) và Vin (-):Đây là các đầu vào tương tự vi sai mà Vin = Vin (+) - Vin (-). Thông thường Vin (-) được nối xuống đất và Vin (+) được dùng như đầu vào tương tự được chuyển đổi về dạng số. Chân VCC:Đây là chân nguồn nuôi +5v, nó cũng được dùng như điện áp tham chiếu khi đầu vào Vref/2 (chân 9) để hở. Chân Vref/2:Chân 9 là một điện áp đầu vào được dùng cho điện áp tham chiếu. Nếu chân này hở (không được nối) thì điện áp đầu vào tương tự cho ADC 804 nằm trong dải 0 đến +5v (giống như chân VCC). Tuy nhiên, có nhiều ứng dụng mà đầu vào tương tự áp đến Vin cần phải khác ngoài dải 0 đến 5v. Chân Vref/2 đượcdùng để thực thi các điện áp đầu vào khác ngoài dải 0 - 5v. Ví dụ, nếu dải đầu vào tương tự cần phải là 0 đến 4v thì Vref/2 được nối với +2v. ADC0804 4 +5V 1 1 1 4 1 2 10 9 19 10k 150pF 11 12 13 14 15 16 17 18 3 5 to LEDs Nomally Open START D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 WR INTR D GND RD CS CLK in CLK R A GND Vref/2 Vin(-) Vin(+) 20 Vcc 10k POT 3.2.Giới thiệu về LCD: Trong những năm gần đây LCD đang ngày càng được sử dụng rộng rãi thay thế dần cho các đèn LED (các đèn LED 7 đoạn hay nhiều đoạn). Đó là vì các nguyên nhân sau: Các LCD có giá thành hạ. Khả năng hiển thị các số, các ký tự và đồ hoạ tốt hơn nhiều so với các đèn LED (vì các đèn LED chỉ hiển thị được các số và một số ký tự). Nhờ kết hợp một bộ điều khiển làm tươi vào LCD làm giải phóng cho CPU công việc làm tươi LCD. Trong khi đèn LED phải được làm tươi bằng CPU (hoặc bằng cách nào đó) để duy trì việc hiển thị dữ liệu. Dễ dàng lập trình cho các ký tự và đồ hoạ. 3.2.1 Mô tả các chân của LCD. LCD được nói trong mục này có 14 chân, chức năng của các chân được cho trong bảng 12.1. Vị trí của các chân được mô tả trên hình 12.1 cho nhiều LCD khác nhau. Chân VCC, VSS và VEE: Các chân VCC, VSS và VEE: Cấp dương nguồn - 5v và đất tương ứng thì VEE được dùng để điều khiển độ tương phản của LCD. Chân chọn thanh ghi RS (Register Select):Có hai thanh ghi rất quan trọng bên trong LCD, chân RS được dùng để chọn các thanh ghi này như sau: Nếu RS = 0 thì thanh ghi mà lệnh được chọn để cho phép người dùng gửi một lệnh chẳng hạn như xoá màn hình, đưa con trỏ về đầu dòng v.v… Nếu RS = 1 thì thanh ghi dữ liệu được chọn cho phép người dùng gửi dữ liệu cần hiển thị trên LCD. Chân đọc/ ghi (R/W):Đầu vào đọc/ ghi cho phép người dùng ghi thông tin lên LCD khi R/W = 0 hoặc đọc thông tin từ nó khi R/W = 1. Chân cho phép E (Enable):Chân cho phép E được sử dụng bởi LCD để chốt thông tin hiện hữu trên chân dữ liệu của nó. Khi dữ liệu được cấp đến chân dữ liệu thì một xung mức cao xuống thấp phải được áp đến chân này để LCD chốt dữ liệu trên các chân dữ liêu. Xung này phải rộng tối thiểu là 450ns. Chân D0 - D7:Đây là 8 chân dữ liệu 8 bít, được dùng để gửi thông tin lên LCD hoặc đọc nội dung của các thanh ghi trong LCD.Để hiển thị các chữ cái và các con số, chúng ta gửi các mã ASCII của các chữ cái từ A đến Z, a đến f và các con số từ 0 - 9 đến các chân này khi bật RS = 1. Cũng có các mã lệnh mà có thể được gửi đến LCD để xoá màn hình hoặc đưa con trỏ về đầu dòng hoặc nhấp nháy con trỏ. Bảng 12.2 liệt kê các mã lênh. Chúng ta cũng sử dụng RS = 0 để kiểm tra bít cờ bận để xem LCD có sẵn sàng nhân thông tin. Cờ bận là D7 và có thể đượcđọc khi R/W = 1 và RS = 0 như sau: Nếu R/W = 1, RS = 0 khi D7 = 1 (cờ bận 1) thì LCD bận bởi các công việc bên trong và sẽ không nhận bất kỳ thông tin mới nào. Khi D7 = 0 thì LCD sẵn sàng nhận thông tin mới. Lưu ý chúng ta nên kiểm tra cờ bận trước khi ghi bất kỳ dữ liệu nào lên LCD. Bảng 12.1: Mô tả các chân của LCD. Chân Ký hiệu I/O Mô tả 1 VSS - Đất 2 VCC - Dương nguồn 5v 3 VEE - Cấp nguồn điều khiển phản 4 RS I RS = 0 chọn thanh ghi lệnh. RS = 1 chọn thanh dữ liệu 5 R/W I R/W = 1 đọc dữ liệu. R/W = 0 ghi 6 E I/O Cho phép 7 DB0 I/O Các bít dữ liệu 8 DB1 I/O Các bít dữ liệu 9 DB2 I/O Các bít dữ liệu 10 DB3 I/O Các bít dữ liệu 11 DB4 I/O Các bít dữ liệu 12 DB5 I/O Các bít dữ liệu 13 DB6 I/O Các bít dữ liệu 14 DB7 I/O Các bít dữ liệu Bảng 12.2: Các mã lệnh LCD. Mã (Hex) Lệnh đến thanh ghi của LCD 1 Xoá màn hình hiển thị 2 Trở về đầu dòng 4 Giả con trỏ (dịch con trỏ sang trái) 6 Tăng con trỏ (dịch con trỏ sang phải) 5 Dịch hiển thị sang phải 7 Dịch hiển thị sang trái 8 Tắt con trỏ, tắt hiển thị A Tắt hiển thị, bật con trỏ C Bật hiển thị, tắt con trỏ E Bật hiển thị, nhấp nháy con trỏ F Tắt con trỏ, nhấp nháy con trỏ 10 Dịch vị trí con trỏ sang trái 14 Dịch vị trí con trỏ sang phải 18 Dịch toàn bộ hiển thị sang trái 1C Dịch toàn bộ hiển thị sang phải 80 ép con trỏ Vũ đầu dòng thứ nhất C0 ép con trỏ Vũ đầu dòng thứ hai 38 Hai dòng và ma trận 5 ´ 7 12 14 14 13 2 1 14 21 DMC20261 DMC24227 DMC24138 DMC32132 DMC32239 DMC40131 DMC40218 DMC1610A DMC1606C DMC16117 DMC16128 DMC16129 DMC1616433 DMC20434 DMC16106B DMC16207 DMC16230 DMC20215 DMC32216 CHƯƠNG IV:THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH Quá trình thiết kế và thi công mạch được xem là phần mấu chốt của đồ án. Bởi vì nó là điều kiện để cho ra một sản phẩm hoàn hảo.Quá trình thiết kế bao gồm: +Hỏi và mua các thiết bị và linh kiện cần thiết. +Thiết kế bản vẽ mạch in trên Orcad và in mạch. +Ủi mạch và rửa mạch bằng dung dịch FeCl3. +Quét một lớp nhựa thông mỏng để bảo vệ lớp đồng không bị oxy hóa. +Khoan mạch. +Gắn và hàn các chân linh kiện vào bản mạch.(quét lại một lớp nhựa thông). +Hoàn thành mạch chính. CHƯƠNG V:LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN START 1:Lưu đồ thuật toán: ĐỊNH NGHĨA BIT Đ A=’8’ S ĐỌC CẢM BIẾN VÀ CHUYỂN DỰ LIỆU VÀO THANH GHI R0 A=00H A=@A+DPTR Gọi hàm gửi dự liệu Gọi hàm trệ DPTR=DPTR+1 ĐẶT CÁC LỆNH HIỂN THỊ CHO LCD DPTR=550H Đ A=0C0H Gọi hàm gửi lệnh Gọi hàm trễ Chuyển con trọ về đầu dòng thứ 2 R0=15 DPTR=600H Đ R0=16 A R0 SUBB A,#35 DPTR=1900H DPTR=… DPTR=1550H A=00H A=@A+DPTR Gọi hàm dử liệu Gọi hàm trễ DPTR=DPTR+1 Đ R0=... Đ Đ S A=’.’ R0=35 Đ CY =1 S DPTR=1850H 2.Chương trình nạp cho chíp: ; CONG P2 DUOC NOI VOI DU LIEU D0..D7 ; xxxxxxxxxxxDINH NGHIA CAC BITxxxxxxx RSLCD BIT P0.0 RWLCD BIT P0.1 ELCD BIT P0.2 RDCB BIT P3.7 WRCB BIT P3.6 INTR BIT P3.5 ; XXXXXXX CHUONG TRINH CHINH XXXXXX ORG 0000H MAIN: CALL DOCCAMBIEN CALL HIENTHI LJMP MAIN ;CHUONG TRINH DOC CAM BIEN DOCCAMBIEN: CLR WRCB ;bat dau cho phep chuyen doi NOP SETB WRCB ;BAT DAU GHI HERE: JB INTR,HERE ;khi ghi xong thi INTR=1 ket thuc chuyen doi CLR RDCB ; gui data ra port 1 cho phep doc du lieu NOP MOV R0,P1 ;GUI DU LIEU VAO A SETB RDCB ;ngat gui data RET ; HAM HIEN THI LCD HIENTHI: MOV A, #38H ; LCD hien thi 2 dong ACALL SEND_COMMAND ; Truyen lenh den LCD ACALL DELAY ; Tao tre MOV A, #0CH ; Hien thi man hinh,tat con tro ACALL SEND_COMMAND ACALL DELAY MOV A, #80H ;DUA CON TRO VE DAU DONG THU NHAT ACALL SEND_COMMAND ACALL DELAY MOV A, #06H ; Dich con tro sang phai ACALL SEND_COMMAND ACALL DELAY HIENTHI15DO: CJNE R0,#15,HIENTHI16D0 MOV DPTR,#550H LJMP DISPLAY HIENTHI16D0: CJNE R0,#16,HIENTHI17DO MOV DPTR,#600H LJMP DISPLAY HIENTHI17DO: CJNE R0,#17,HIENTHI18D0 MOV DPTR,#650H LJMP DISPLAY HIENTHI18D0: CJNE R0,#18,HIENTHI19DO MOV DPTR,#700H LJMP DISPLAY HIENTHI19DO: CJNE R0,#19,HIENTHI20DO MOV DPTR,#750H LJMP DISPLAY HIENTHI20DO: CJNE R0,#20,HIENTHI21DO MOV DPTR,#800H LJMP DISPLAY HIENTHI21DO: CJNE R0,#21,HIENTHI22D0 MOV DPTR,#850H LJMP DISPLAY HIENTHI22D0: CJNE R0,#22,HIENTHI23DO MOV DPTR,#900H LJMP DISPLAY HIENTHI23DO: CJNE R0,#23,HIENTHI24D0 MOV DPTR,#950H LJMP DISPLAY HIENTHI24D0: CJNE R0,#24,HIENTHI25DO MOV DPTR,#1000H LJMP DISPLAY HIENTHI25DO: CJNE R0,#25,HIENTHI26D0 MOV DPTR,#1050H LJMP DISPLAY HIENTHI26D0: CJNE R0,#26,HIENTHI27DO MOV DPTR,#1100H LJMP DISPLAY HIENTHI27DO: CJNE R0,#27,HIENTHI28DO MOV DPTR,#1150H LJMP DISPLAY HIENTHI28DO: CJNE R0,#28,HIENTHI29D0 MOV DPTR,#1200H LJMP DISPLAY HIENTHI29D0: CJNE R0,#29,HIENTHI30DO MOV DPTR,#1250H LJMP DISPLAY HIENTHI30DO: CJNE R0,#30,HIENTHI31D0 MOV DPTR,#1300H LJMP DISPLAY HIENTHI31D0: CJNE R0,#31,HIENTHI32DO MOV DPTR,#1350H LJMP DISPLAY HIENTHI32DO: CJNE R0,#32,HIENTHI33DO MOV DPTR,#1400H LJMP DISPLAY HIENTHI33DO: CJNE R0,#33,HIENTHI34D0 MOV DPTR,#1450H LJMP DISPLAY HIENTHI34D0: CJNE R0,#34,HIENTHI35DO MOV DPTR,#1500H LJMP DISPLAY HIENTHI35DO: CJNE R0,#35,HIENTHICANHBAO MOV DPTR,#1550H LJMP DISPLAY HIENTHICANHBAO: MOV A,R0 SUBB A,#35 JB CY,NHIETDOTHAP NHIETDOCAO: MOV DPTR,#1850H LJMP DISPLAY NHIETDOTHAP: MOV DPTR,#1900H DISPLAY: MOV A,#00H MOVC A,@A+DPTR ACALL SEND_DATA ACALL DELAY INC DPTR CJNE A,#'.',DISPLAY MOV A,#0C0H ;DUA CON TRO VE DAU DONG THU 2 ACALL SEND_COMMAND ACALL DELAY DISPLAY2: MOV A,#00H MOVC A,@A+DPTR ACALL SEND_DATA CALL DELAY INC DPTR CJNE A,#'8',DISPLAY2 RET ; xxxxxxxx--------SEND_COMMAND ROUTINE----------------xxxxxxxxxxx SEND_COMMAND: ACALL DELAY MOV P2,A CLR RSLCD ; RS = 0: Cho phep gui lenh(ma)den LCD CLR RWLCD ; R/W = 0: Cho phep ghi lenh den LCD SETB ELCD ; Tao xung Enable CLR ELCD RET ; xxxxxxxx--------SEND_COMMAND ROUTINE----------------xxxxxxxxxxx SEND_DATA: ACALL DELAY MOV P2,A SETB RSLCD ; RS = 0: Cho phep gui lenh den LCD CLR RWLCD ; R/W = 0: Cho phep ghi du lieu den LCD SETB ELCD ; Tao xung Enable CLR ELCD RET ; xxxxxxxx--------DELAY ROUTINE----------------xxxxxxxxxxxxxxxxxx DELAY: MOV R6, #5 LOOP2: MOV R7, #250 WAIT: DJNZ R7, WAIT DJNZ R6,LOOP2 RET ;------LAP BANG----------------- ORG 550H DATA15: DB 'NHIETDOTRONGXE: 15*C. DO AN VDK: NHOM 08' ORG 600H DATA16: DB 'NHIETDOTRONGXE: 16*C. DO AN VDK: NHOM 08' ORG 650H DATA17: DB 'NHIETDOTRONGXE: 17*C. DO AN VDK: NHOM 08' ORG 700H DATA18: DB 'NHIETDOTRONGXE: 18*C. DO AN VDK: NHOM 08' ORG 750H DATA19: DB 'NHIETDOTRONGXE: 19*C. DO AN VDK: NHOM 08' ORG 800H DATA20: DB 'NHIETDOTRONGXE: 20*C. DO AN VDK: NHOM 08' ORG 850H DATA21: DB 'NHIETDOTRONGXE: 21*C. DO AN VDK: NHOM 08' ORG 900H DATA22: DB 'NHIETDOTRONGXE: 22*C. DO AN VDK: NHOM 08' ORG 950H DATA23: DB 'NHIETDOTRONGXE: 23*C. DO AN VDK: NHOM 08' ORG 1000H DATA24: DB 'NHIETDOTRONGXE: 24*C. DO AN VDK: NHOM 08' ORG 1050H DATA25: DB 'NHIETDOTRONGXE: 25*C. DO AN VDK: NHOM 08' ORG 1100H DATA26: DB 'NHIETDOTRONGXE: 26*C. DO AN VDK: NHOM 08' ORG 1150H DATA27: DB 'NHIETDOTRONGXE: 27*C. DO AN VDK: NHOM 08' ORG 1200H DATA28: DB 'NHIETDOTRONGXE: 28*C. DO AN VDK: NHOM 08' ORG 1250H DATA29: DB 'NHIETDOTRONGXE: 29*C. DO AN VDK: NHOM 08' ORG 1300H DATA30: DB 'NHIETDOTRONGXE: 30*C. DO AN VDK: NHOM 08' ORG 1350H DATA31: DB 'NHIETDOTRONGXE: 31*C. DO AN VDK: NHOM 08' ORG 1400H DATA32: DB 'NHIETDOTRONGXE: 32*C. DO AN VDK: NHOM 08' ORG 1450H DATA33: DB 'NHIETDOTRONGXE: 33*C. DO AN VDK: NHOM 08' ORG 1500H DATA34: DB 'NHIETDOTRONGXE: 34*C. DO AN VDK: NHOM 08' ORG 1550H DATA35: DB 'NHIETDOTRONGXE: 35*C. DO AN VDK: NHOM 08' ORG 1850H CANHBAO1: DB 'WANNING: NHIETDOCAO. DO AN VDK: NHOM 08' ORG 1900H CANHBAO2: DB 'WANNING:NHIETDOTHAP. DO AN VDK: NHOM 08' END TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Tống Văn On :Họ vi điều khiển 8051, NXB Lao động- Xã hội, Hà Nội_2001 2. Nguyễn Đình Phú:Giáo trình Vi Điều Khiển,lí thuyết và thực hành 3.Nguyễn Tăng Cường,Phan QuốcThắng:cấu trúc và lập trình họ vi điều khiển 8051