thiết kế bộ đo và khống chế nhiệt độ, hiển thị lcd

Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA : ĐIỆN TỬ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BỘ ĐO VÀ KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ, HIỂN THỊ LCD .
“Nhiệt độ khống chế được đặt bằng phím nhấn, thao tác khống chế được mô phỏng bằng
3led với 3 màu khác nhau, sai số cho phép là
±
1
0
C”.
File đính kèm 014.rar
Giáo viên hướng
dẫn:
Nguyễn Anh
Dũng
Sinh viên thực hiện:
1.Nguyễn Văn Trường
2.Lê Thanh Tuấn
Lớp CĐ_ĐT2_K9
1
Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK
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
LCD.

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.
Nhóm sinh viên:
Nguyễn Văn Trường
Lê Thanh Tuấn
Lớp CĐ_ĐT2_K9
2
Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK
Mục lục
trang
Lời nói đầu.

2
Mục lục.

3






Chương I>Tổng quan thiết kế phần cứng cho đồ án.
4
I. sơ đồ khối tổng quát .
4

II. Các vi mạch chính sử dụng trong từng khối và nguyên lý hoạt
động từng khối
5


nguyên lý hoạt động từng
khối
Chương II >Lập trình cho vi điều khiển.

13
1. sơ đồ giải thuật

14
2. code lập trình
Lớp CĐ_ĐT2_K9
3
Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN THIẾT KẾ PHẦN CỨNG CHO ĐỒ ÁN

I. SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT
1.sơ đồ
Lớp CĐ_ĐT2_K9
4
KHỐI CẢM
BIẾN
ADC
0804
KHỐI XỬ LÝ TRUNG
TÂM: 8051
KHỐI

CHUYỂN
ĐỒI
TƯƠNG TỰ
=> SỐ
KHỐI ĐIỀU
KHIỂN
(khống chế)
KHỐI HIỂN
THỊ: LCD
ĐẦU RA ỨNG
DỤNG
(điều khiển lò
nhiệt, cảnh báo,
…)
Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK
2> sơ đồ nguyên lý.
Lớp CĐ_ĐT2_K9
5

NGUỒN
Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK
3 >Sơ đồ mạch in :

Lớp CĐ_ĐT2_K9
6
Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK

II. CÁC VI MẠCH CHÍNH SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN
1.trong khối cảm biến: có LM35;
2.Trong khối chuyển đổi: ADC 0804;

3.Trong khối xử lý trung tâm: AT89C52;
4.khối hiển thị: LCD ;
5.Khối điều khiển (khống chế): hệ thống các phím nhấn.
6.đầu ra ứng dụng: (đơn giản) là các led hiển thị.
III. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA TỪNG VI MẠCH.
1> Cảm biến nhiệt LM35.
1.1 Nguyên lý hoạt động chung của IC đo nhiệt độ.
IC đo nhiệt độ là một mạch tích hợp nhận tín hiệu nhiệt độ chuyển thành tín
hiệu điện dưới dạng dòng điện hay điện áp. Dựa vào đặc tính rất nhạy của các bán
dẫn với nhiệt độ, tạo ra điện áp hoặc dòng điện tỷ 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 độ
tạo ra điện tích tự do và các lỗ 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 thể
Lớp CĐ_ĐT2_K9
7
Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK
tạo sự xuất hiện các lỗ trống. Làm cho tỷ lệ điện tử tự do và lỗ trống tăng lên theo
quy luật hàm mũ với nhiệt độ.
+LM135, LM35
Ngõ ra là điện áp.
Độ nhạy 10mv/1
0
C
Sai số cực đại 1,5
0
C khi nhiệt độ lớn hơn 100
0
C.
Phạm vi sử dụng :0
0

C=>100
0
C
2> bộ chuyển đổi tương tự-số: ADC 0804;
a, cấu tạo
ADC 0804 là một bộ chuyển đổi tương tự số. Gồm có 20 chân.
DB0-DB7: là 8 chân ra dữ liệu.
RD: lối vào đọc
WR :lối vào ghi.
INTR: lối ra ngắt.
CLKR/CLKIN: các lối vào điều khiển xung nhịp.
VIN: lối vào analog dương
b, sơ đồ
c, tính toán và cân chỉnh.
Chọn điện trở R11 và tụ C4 cho bộ dao động của ADC0804.
R11=10k
Ω
và C=15pf.
Có đầu ra số: N=
5
255
xVin.;
.
d, nguyên lý hoạt động
 DB0- DB7: các lối ra số, dữ liệu chuyển đổi xuất hiện trên 8bit này. Bộ biến đổi
có độ phân giải là 5/256=19,53 mV.
 RD :là chân điều khiển đọc dữ liệu. RD=0: có dữ liệu lối ra.
RD=1: không có dữ liệu lối ra.
Lớp CĐ_ĐT2_K9
8

Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK
 WR: bình thường ở mức logic cao, và lối vào này sẽ được kéo xuống mức thấp,
sau đó lại trở về mức cao để bắt đầu quá trình chuyển đổi.
 INTR: là lối ra ngắt của bộ biến đổi A/D. 1 sườn xung âm được tạo lên chân này
khi quá trình chuyển đổi kết thúc. Lối ra này thường được sử dụng để tạo ra một
ngắt trong vi điều khiển sao cho dữ liệu đã chuyển đổi có thể được đọc.
 ADC 0804 chứa một bộ dao động bên trong và cần có 1 tụ điện và 1điện trở bên
ngoài nối chân CLKR và CLKIN để khởi động bộ dao động.
 VIN là chân lối vào của điện áp tương tự.
 Bít 0 và 1 của ADC phải có điện trở kéo lên, do lối ra bộ điều khiển tại những
chân này không có sẵn điện trở kéo lên.
CÁC BƯỚC CỦA QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỔI.
Đặt WR =RD=1;
Bắt đầu biến đổi. Đặt WR=0, trễ( )ms.
Đặt lại WR=1;
Phát hiện điểm kết thúc của quá trình biến đổi khi INTR xuống mức thấp.
(được sử dụng bởi ngắt)
Đặt RD=0 và đọc dữ liệu từ DB0=>DB7.
Đặt RD=1. => kết thúc chu trình.
3> vi điều khiển AT89C52;
a, cấu tạo và chức năng các khối của AT89S52.
• CPU( CPU centralprocessing unit) bao gồm:
 Thanh ghi tích lũy A;
 Thanh ghi tích lũy phụ B;
 Đơn vị logic học (ALU);
 Thanh ghi từ trạng thái chương trình;
 Bốn băng thanh ghi;
 Con trỏ ngăn xếp
• Bộ nhớ chương trình( ROM) gồm 8Kbyte Flash.
• Bộ nhớ dữ liệu( RAM) gồm 256 byte.

• Bộ UART, có chức năng truyền nhận nối tiếp.
• 3 bộ Timer/Counter 16 bit thực hiện chức năng định thời và đếm sự kiện.
• Khối điều khiển ngắt với 2 nguồn ngắt ngoài và 4 nguồn ngắt trong.
• Bộ lập trình( ghi chương trình lên Flash ROM) cho phép người sử dụng có thể
nạp các chương trình cho chíp mà không cần các bộ nạp chuyên dụng.
• Bộ chia tần số với hệ số chia là 12.
• 4 cổng xuất nhập với 32 chân.
b, chức năng các chân của AT89C52
 Port 0( P0.0=>P0.7)
Port 0 gồm 8 chân, ngoài chức năng xuất nhập, port 0 còn là bus đa hợp dữ liệu và địa
chỉ( AD0-AD7), chức năng này sẽ được sử dụng khi 89c52 giao tiếp với các thiết bị
ngoài có kiến trúc Bus như các vi mạch nhớ, mạch PIO…
 Port 1( P1.0=>P1.7)
Chức năng duy nhất của Port 1 là chức năng xuất nhập cũng như các Port khác. Port1
có thể xuất nhập theo bit và theo byte.
 Port 2( P2.0=>P2.7)
Lớp CĐ_ĐT2_K9
9
Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK
Port 2 ngoài chức năng là cổng vào/ra như Port 0 và 1 còn là byte cao của bus địa chỉ
khi sử dụng bộ nhớ ngoài.
 Port 3
Mỗi chân trên Port 3 ngoài chức năng xuất nhập còn có một chức năng riêng, cụ thể
như sau:
Bit Tên Chức năng
P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho Port nối tiếp
P3.1 TXD Dữ liệu truyền cho Port nối tiếp
P3.2 INT0 Ngắt bên ngoài 0
P3.3 INT1 Ngắt ngoài 1
P3.4 TO Ngõ vào của Timer/counter0

P3.5 T1 Ngõ vào của Timer/counter1
P3.6 /WR Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài.
P3.7 /RD Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài.
 Chân /PSEN : là chân điều khiển đọc chương trình ở bộ nhớ ngoài.
 Chân ALE.
ALE là tín hiệu điều khiển chốt địa chỉ có tần số bằng 1/6 tần số dao động của vi điều
khiển. Tín hiệu ALE được dùng để cho phép vi mạch chốt bên ngoài như 7473.
 Chân /EA.
Tín hiệu /EA cho phép chọn bộ nhớ chương trình là bộ nhớ trong hay ngoài. EA=1 thì
thực hiện chương trình trong RAM nội. EA=0 thực hiện ở RAM ngoài.
 RST( reset)
Ngõ vào reset trên chân số 9. khi RST=1 thì bộ vi điều khiển sẽ được khởi động lại
thiết lập ban đầu.
 XTAL1, XTAL2
2 chân này được nối song song với thạch anh tần số max=33 Mhz. Để tạo dao động
cho bộ vi điều khiển.
 Vcc, GND : cung cấp nguồn nuôi cho bộ vi điều khiển. cấp qua chân 20 và 40.
c, sơ đồ AT89C52 trong mạch
Lớp CĐ_ĐT2_K9
10
Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK
d, nguyên lý hoạt động
+Chân 9 được nối với mạch reset. Khi nhấn SW4 thì bộ vi điều khiển sẽ được khởi động
lại từ đầu.
+điện trở băng treo U4: có tác dụng làm điện trở kéo lên nguồn.
+ chân 18-19 được nối // với thạch anh 12Mhz. mạch có nhiệm vụ tạo dao động cho vi
điều khiển.
+từ chân P0.0=>P0.2 lần lượt được nối với Vee, RS, RW của LCD. Có nhiệm vụ điều
khiển hoạt động của LCD.
+chân P0.3=>P0.5 điều khiển led. Khi nhiệt độ đo được vượt qua khoảng nhiệt độ khống

chế thì 1 trong 3 đèn led này sẽ sáng.
+ chân P1.0=>P1.7. giao tiếp với ADC0804. Cổng P1 này có nhiệm vụ đọc nhiệt độ thu
được từ bộ chuyển đổi.
+P2.0=>P2.7. Lần lượt được nối với đầu vào dữ liệu từ DB0=> DB7 của LCD. Có chức
năng điều khiển hiển thị LCD theo thao tác khống chế và nhiệt độ đo được.
+P3.0, P3.1 lần lượt nối với /RD và /WR của ADC0804. Nhiệm vụ điều khiển hoạt động
của bộ chuyển đổi số - tương tự.
+P3.2=> P3.4 dùng để nối với các phím nhấn. Có tác dụng để thực hiện các thao tác
khống chế nhiệt độ cần đo.
Lớp CĐ_ĐT2_K9
11
Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK
4> hiển thị( LCD 16x2)
a, cấu tạo
Chức năng các chân của Module LCD 16x2;
Chân số Ký hiệu Mức logic I/O Chức năng
1 Vss - - Nguồn cung cấp(GND)
2 Vdd - - Nguồn cung cấp(+5V)
3 Vee - I Điện áp để điều chỉnh độ tương phản
4 RS 0/1 I Lựa chọn thanh ghi
0= thanh ghi lệnh
1=thanh ghi dữ liệu
5 R/W 0/1 I 0=ghi vào LCD module
1=đọc từ LCD module
6 E 1,1=>0 I Tín hiệu cho phép
7 DB1 0/1 I/O Data bus line 0(LSB)
8 DB2 0/1 I/O Data bus line1
9 DB3 0/1 I/O Data bus line2
10 DB4 0/1 I/O Data bus line3
11 DB5 0/1 I/O Data bus line4

12 DB6 0/1 I/O Data bus line5
13 DB7 0/1 I/O Data bus line6
14 DB8 0/1 I/O Data bus line7(MSB)
15 Vcc - - Nguồn cung cấp
16 GND - - mass
b, mạch trong đồ án
c, nguyên tắc hiển thị ký tự trên LCD
một chương trình hiển thị ký tự trên LCD sẽ đi theo bốn bước sau:
1) Xóa toàn bộ màn hình.
2) Đặt chế độ hiển thị.
Lớp CĐ_ĐT2_K9
12
Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK
3) Đặt vị trí con trỏ (nơi bắt đầu của ký tự hiển thị).
4) Hiển thị ký tự.
Chú ý:
+Các bước 3, 4 có thể lặp lại nhiều lần nếu cần hiển thị nhiều ký tự.
+ Mỗi khi thực hiện ghi lệnh hoặc ghi dữ liệu hiển thị lên LCD cần phải kiểm tra cờ bận
trước. Vì vậy, cần phải chủ động phân phối thời gian khi ra lệnh cho LCD( ví dụ sau khi
xóa màn hình sau khoảng 2ms mới ra lệnh khác vì thời gian để LCD xóa màn hình là
1,64ms).+chế độ hiển thị mặc định sẽ là hiển thị dịch, vị trí con trỏ mặc định sẽ là đầu
dòng thứ nhất.
5> bộ phím nhấn điều khiển (khống chế)
a, sơ đồ mạch
b, chức năng: dùng để thiết lập nhiệt độ khống chế.
SW1 (được nối với INT0 ) là phím dùng để tăng nhiệt độ khống chế.
SW2 (được nối với INT1) là phím dùng để giảm nhiệt độ khống chế.
SW3(được nối với T0) là phím dùng để làm phím mode( chế độ).
SW4(được nối với RESET) là phím dùng để reset mạch
6> ứng dụng điều khiển

a, sơ đồ mạch
b, chức năng: hiển thị khi nhiệt độ đo được so sánh với nhiệt độ khống chế.
Nếu t
0
đo > t
0
khống chế max thì led 3 sáng.
Nếu t
0
đo<t
0
khống chế min thì led 1 sáng.
Nếu t
0
kcmin< t
0
đo< t
0
kc max. thì led 2 sáng.
Đây chỉ là mạch điều khiển đơn giản sử dụng led. Còn trong thực tế có thể ứng dụng
nhiều: như việc khống chế nhiệt độ của lò lung, máy lạnh,…

Lớp CĐ_ĐT2_K9
13
Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK
CHƯƠNG II>LẬP TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN
I>sơ đồ giải thuật
Chương trình chính.
Lớp CĐ_ĐT2_K9
14

START
NẠP GIÁ TRỊ ĐẦU
MODE Tăng t
0
đặt
T
0
đo <t
0
min
T
0
đo > t
0
max
Giảm t
0
đặt
Hiển thị t
0
đo được
Đọc ADC
Khối xử lý
Hiển thị t
0
đặt
Hiển thị
cảnh báo
Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK
GIẢI THUẬT CHƯƠNG TRÌNH KHỐNG CHẾ

No
Yes
No
Yes
No
Lớp CĐ_ĐT2_K9
15
START
Phím
tăng
có
nhấn?
Phím
giảm
có
nhấn?
Giảm thông số đi
một đi vị
Gọi chương trình
hiển thị
Tăng thông số lên
một đơn vị
Phím mode có
nhấn không?
Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK
II> code chương trình.

#include<reg52.h>
#include<stdio.h>
#include<math.h>

sbit RS = P0^0;
sbit RW= P0^1;
sbit EN= P0^2;
sbit tang=P3^4;
sbit giam=P3^5;
sbit ADC_RD=P3^0;
sbit ADC_RW=P3^1;
sbit led1= P0^3;
sbit led2= P0^4;
sbit led3= P0^5;
char x;
void khongche();
void dieukhien();
int dem=0,min=20,max=40;
unsigned char message[32];
static float nhietdo;
void delay(unsigned long int t)
{
unsigned long int i;
for(i=0;i<t;++i);
}
void ngat0 () interrupt 1
{
ADC_RD=0;
nhietdo=P1;
nhietdo=nhietdo/2;
}
void chuyendoi()
{ADC_RD=1;
ADC_RW=0;

delay (150);
ADC_RW=1;;
Lớp CĐ_ĐT2_K9
16
Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK
delay(150);
}
void delay30ms(void)
{int z;
for(z=0;z<=10;z++)
{TMOD=0x10;
TH1=(65356-50000)/256;
TL1=(65535-50000)%256;
TR1=1;
while(!TF1);
TR1=TF1=0;
}
}
void busy_flag(void)
{
P2=0xff;
RS=0;
RW=1;
do
{ EN=1;
delay(500);
EN=0;
x=P2 ;
x=x&0x80;
}

while(x==0x80);
}
void write_command(unsigned char LCD_command)
{
busy_flag();
P2=LCD_command;
RS=0;
RW=0;
EN=1;
delay(500);
EN=0;
delay(500);
}
void write_data(unsigned char LCD_data)
{
busy_flag();
if(LCD_data!='\n')
{
P2=LCD_data;
}
else
Lớp CĐ_ĐT2_K9
17
Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK
{
write_command(0xC0);
return;
}
RS=1;
RW=0;

EN=1;
delay(500);
EN=0;
delay(500);
}
void write_string(char *s)
{
while(*s)
{
write_data(*s);
s++;
}
}
void init(void) //khoi tao LCD
{
write_command(0x03);
write_command(0x38);
write_command(0x06);
write_command(0x0e);
}
void dieukhien()
{ if( nhietdo<min)
{ led1=1;
led2=0;
led3=0;
}
if( nhietdo>max)
{ led1=0;
led2=0;
led3=1;

}
if ((nhietdo>=min)&&(nhietdo<=max))
{ led1=0;
led2=1;
led3=0;
}
}
void main(void)
{
Lớp CĐ_ĐT2_K9
18
Trường ĐHCN HÀ NỘI Đồ án VĐK
IE=0x85;
IT1=1;
IT0=1;
delay30ms();
init();
write_command(0x01);
write_string("DO AN MON VDK");
delay30ms();
write_command(0xc0);
write_string("NHOM SVTH :");
delay30ms();
write_command(0x01);
write_string("NGUYEN TRUONG");
delay30ms();
write_command(0xc0);
write_string("LE THANH TUAN");
delay30ms();
while(1)

{
khongche();
chuyendoi();
dieukhien();

write_command(0x01);
sprintf(&message[0],"nhietdo: %0.1foC\n kc %d >%d",nhietdo,min,max);
write_string(&message[0]);
delay30ms();
}
}
void ngat1 () interrupt 2
{dem=dem+1;}
void khongche(void)
{
if (dem%2==0)
{if (tang==0) min=min+1;
if (giam==0) min=min-1;
}
else
{if (tang==0)max=max+1;
if (giam==0) max=max-1;
}
}

Lớp CĐ_ĐT2_K9
19