vi xử lý hệ thống điều khiển đo nhiệt độ

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP




T
T
À
À
I
I


L
L
I
I
Ệ
Ệ
U
U


H
H
Ư
Ư

Ớ
Ớ
N
N
G
G


D
D
Ẫ
Ẫ
N
N


T
T
H
H
Í
Í


N
N
G
G
H
H

I
I
Ệ
Ệ
M
M


-
-


T
T
H
H
Ự
Ự
C
C


H
H
À
À
N
N
H
H

P. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐO NHIỆT ĐỘ.
Giáo trình thực hành vi xử lý. 2 Biên soạn: Phạm Quang Trí

A. MỤC ĐÍCH:

• Thực hành lập trình ứng dụng trên máy tính, biên dịch chương trình, nạp vào vi điều khiển và sử dụng mô
hình thí nghiệm để kiểm chứng.
• Điều khiển thiết bị ngoại vi bằng các port của vi điều khiển.
• Khảo sát và sử dụng cảm biến nhiệt LM335.
• Minh họa ứng dụng của hệ thống vi điều khiển vào công việc đo lường, hiển thị và điều khiển.

B. YÊU CẦU:

• Nắm vững tập lệnh của vi điều khiển MCS-51.
• Tham khảo trước nguyên lý hoạt động của các dạng mạch khuếch đại dùng Op-Amp và cảm biến nhiệt
LM335



P. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐO NHIỆT ĐỘ.
Bài tập: Chương trình đo nhiệt độ và hiển thị giá trị lên bốn LED 7 đoạn (một LED hiển thị phần thập phân).
Giáo trình thực hành vi xử lý. 3 Biên soạn: Phạm Quang Trí
1 Trình tự tiến hành thí nghiệm:
1.1 Kết nối thiết bị thí nghiệm.
• Tắt nguồn cấp cho mơ hình thí nghiệm.
• Dùng dây bus 8 nối J64 (PORT1) ở khối vi điều khiển với J2 (SEL LED IN) ở khối LED 7 đoạn.
• Dùng bốn dây bus 8 nối J5 (7SEG7 IN), J6 (7SEG6 IN), J7 (7SEG5 IN) và J8 (7SEG4 IN) ở khối LED 7
đoạn với J4 (7SEG IN MUL) ở khối LED 7 đoạn (ta nối chung các bus này lại với nhau thơng qua khối
mở rộng).
• Dùng dây bus 8 nối J63 (PORT0/DATA) ở khối vi điều khiển với J4 (7SEG IN MUL) ở khối LED 7
đoạn.
• Dùng dây bus 8 nối J49 (DIGITAL OUT) ở khối ADC với J66 (PORT3/FUNCTION) ở khối vi điều
khiển.
• Dùng dây bus 4 nối J152 (CONTROL ADC) ở khối ADC với J65 (PORT2/A8 A15)) ở khối vi điều khiển
(chú ý là ta chỉ nối 4 bit thấp của J64 và J152 lại với nhau).
• Dùng dây bus 3 nối D36 (ADDRESS) ở khối ADC với J65 (PORT2/A8 A15) ở khối vi điều khiển (chú ý
là ta chỉ nối 3 bit cao kế tiếp của J64 và D36 lại với nhau).
• Dùng dây bus 1 nối J89 (V OUT) ở khối cảm biến nhiệt với J48 (ANALOG IN) ở khối ADC (chú ý là ta
chỉ nối bit 0 (IN0) của J48 và J89 lại với nhau).
• Dùng hai dây bus 3 nối D34 (POWER) ở khối ADC và J110 (POWER) ở khối LED 7 đoạn với nguồn
+5V ở khối nguồn.

• Dùng dây bus 4 nối J35 (POWER) ở khối cảm biến nhiệt với nguồn ±5V ở khối nguồn.
NGUỒN
5V
CẢM
BIẾN
NHIỆT
V IN
2
V IN
1
POWER
LM335
V OUT
VI ĐIỀU KHIỂN
PORT 0
A0 A7
PORT 1PORT 3PORT 2
SELECT
CHIP
CLOCK
OUT
PORT 1PORT 3
40 PINS
20 PINS
POWER
SW
NGUỒN
+5V
4
1

3
ADC
ANALOG
IN
CONTROL
ADC
DIGITAL
OUT
POWER ADDRESS
LM335
4
3
3
8
LED 7 ĐOẠN
7SEG7 IN
SEL IN2POWER SEL IN1
7SEG6 IN 7SEG5 IN 7SEG4 IN
7SEG7 IN
MUL
SEL LED IN
8 8 8 8 8
8
8

1.2 Sơ đồ ngun lý của hệ thống:
P. H THNG IU KHIN O NHIT .
Bi tp: Chng trỡnh o nhit v hin th giỏ tr lờn bn LED 7 on (mt LED hin th phn thp phõn).
Giỏo trỡnh thc hnh vi x lý. 4 Biờn son: Phm Quang Trớ
AD7

AD0
AD0
AD1
AD2
AD3
AD4
AD5
AD6
AD7
AD6
AD5
AD4
AD3
AD2
AD1
A
B
C
D
E
F
G
A
B
C
D
E
F
G
A

B
C
D
E
F
G
A
B
C
D
E
F
G
A
B
C
D
E
F
G
A
B
C
D
E
F
G
A
B
C

D
E
F
G
A
B
C
D
E
F
G
A
B
C
D
E
F
G
P1.0
P1.6
P1.5
P1.4
P1.3
P1.2
P1.1
P1.0
P1.7
P1.6
P1.5
P1.4

P1.3
P1.2
P1.1
D7
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
A0
A1
A2
ALE
OE
EOC
ST
AD6
AD0
AD1
AD2
AD3
AD4
AD5
D7
ST
D3
EOC
OE

D6
D2
D4
D5
A0
D0
D1
A1
A2
ALE
P1.7
XTAL2
18
XTAL1
19
ALE
30
EA
31
PSEN
29
RST
9
P0.0/AD0
39
P0.1/AD1
38
P0.2/AD2
37
P0.3/AD3

36
P0.4/AD4
35
P0.5/AD5
34
P0.6/AD6
33
P0.7/AD7
32
P1.0
1
P1.1
2
P1.2
3
P1.3
4
P1.4
5
P1.5
6
P1.6
7
P1.7
8
P3.0/RXD
10
P3.1/TXD
11
P3.2/INT0

12
P3.3/INT1
13
P3.4/T0
14
P3.7/RD
17
P3.6/WR
16
P3.5/T1
15
P2.7/A15
28
P2.0/A8
21
P2.1/A9
22
P2.2/A10
23
P2.3/A11
24
P2.4/A12
25
P2.5/A13
26
P2.6/A14
27
U1
AT89C51
C1

33p
C2
33p
X1
12MHz
2
3
4
5
6
7
8
9
1
RP1
10K
+5V
MAẽCH ẹIEU KHIEN ẹO NHIET ẹO
MAẽCH ẹIEU KHIEN ẹO NHIET ẹOMAẽCH ẹIEU KHIEN ẹO NHIET ẹO
MAẽCH ẹIEU KHIEN ẹO NHIET ẹO
LED7
Q1
A1015
+5V
LED6
Q2
A1015
+5V
R2
1K

R3
1K
R4
56
R5
56
R6
56
R7
56
R8
56
R9
56
R10
56
LED5
Q3
A1015
+5V
LED4
Q4
A1015
+5V
R11
1K
R12
1K
LED3
Q5

A1015
+5V
LED2
Q6
A1015
+5V
R13
1K
R14
1K
LED1
Q7
A1015
+5V
LED0
Q8
A1015
+5V
R15
1K
R16
1K
C3
10uF
R1
10k
+5V
+5V
U3(CLOCK)
OUT1

21
ADD B
24
ADD A
25
ADD C
23
VREF(+)
12
VREF(-)
16
IN3
1
IN4
2
IN5
3
IN6
4
IN7
5
START
6
OUT5
8
EOC
7
OE
9
CLOCK

10
OUT2
20
OUT7
14
OUT6
15
OUT8
17
OUT4
18
OUT3
19
IN2
28
IN1
27
IN0
26
ALE
22
U3
ADC0808
U2
OP07
U4
OP07
U5
OP07
R17

39K
R18
10K
R19
10K
R20
39K
C4
10uF
C5
10uF
RV1
20K
+5V
R21
39K
+5V
V-
3
V+
2
ADJ
1
U6
LM335
RV2
20K

1.3 V lu gii thut v vit chng trỡnh iu khin.

1.4 Lu chng trỡnh v biờn dch chng trỡnh.
1.5 Kim tra li v hiu chnh li nu cú.
1.6 Gn chip vi iu khin thớ nghim vo socket tng ng trờn khi np chip v bt ngun cho khi np chip
hot ng.
1.7 Np chng trỡnh vo vi iu khin.
1.8 S dng vi iu khin va np gn vo socket tng ng trờn khi vi iu khin.
1.9 Bt ngun cho mụ hỡnh thớ nghim. Quan sỏt kt qu hot ng, nu kt qu hot ng khụng ỳng yờu
cu ca bi thỡ phi quay li kim tra vic kt ni mch, hiu chnh chng trỡnh v lm li cỏc bc t
bc 3 n bc 9.
2 Bi tp:
Bi 1: Hóy vit chng trỡnh iu khin o nhit v hin th lờn bn LED 7 on (mt LED hin th
phn thp phõn) vi nhng yờu cu sau:
o Cho bit trc nhit l 50
OC
.
o o nhit hin ti.
o Nu nhit o c nh hn nhit t thỡ kớch úng RELAY 1.
o Nu nhit o c ln hn nhit t thỡ kớch ngt RELAY 1.
Bi 2: Hóy vit chng trỡnh iu khin o nhit v hin th lờn bn LED 7 on (mt LED hin th
phn thp phõn) vi nhng yờu cu sau:
o Cho phộp t trc nhit l (10
OC
- 50
OC
) bng cỏc nỳt nhn KEY0 (tng nhit ) v KEY1
(gióm nhit ).
o o nhit hin ti.
o Nu nhit o c nh hn nhit t thỡ kớch úng RELAY 1.
o Nu nhit o c ln hn nhit t thỡ kớch ngt RELAY 1.
Bi 3: Sinh viờn t mỡnh suy ngh v phỏt trin thờm chng trỡnh.

3 Hng dn:
Cõn chnh khi cm bin nhit:
o Chnh bin tr R137 sao cho V1 = 2,73 + 0,01 x t
O
C (V). Trong thc t chớnh xỏc thỡ ta nhỳng
LM335 vo nc ỏ ang tan (0
O
C).
o Chnh bin tr R133 sao cho V2 = 2,73 V.
P. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐO NHIỆT ĐỘ.
Bài tập: Chương trình đo nhiệt độ và hiển thị giá trị lên bốn LED 7 đoạn (một LED hiển thị phần thập phân).
Giáo trình thực hành vi xử lý. 5 Biên soạn: Phạm Quang Trí
Đo nhiệt độ với độ phân giải 0,5
OC
:
o Nhiệt độ sau khi qua khối cảm biến nhiệt sẽ tạo ra một điện áp tại J93 (V OUT) có giá trị là VOUT
= 39 * t
O
C (mV).
o Với độ phân giải của ADC0809 là 19,6 mV thì điện áp trên sau khi qua ADC0809 sẽ có giá trị là
39 * t
O
C / 19,6
≈
2 * t
O
C.
o Để hiển thị giá trị nhiệt độ lên LED 7 đoạn với một số phần thập phân thì giá trị hiển thị sẽ phải là
10 * t. Do đó, giá trị thu được sau khi biến đổi A/D sẽ được nhân với 5 rồi biến đổi qua mã BCD nén
→

hiển
thị lên LED 7 đoạn.