Thiết kế, chế tạo hệ đo đa kênh 8 bit dùng adc0809 hiển thị kết quả trên led 7seg
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.26 MB, 45 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
(VĐK + KTS)
Giảng viên hướng dẫn:Trần Ngọc Thái
Sinh viên thực hiện: Trần Thị Phương Nga
Đào Thị Thùy Ngân
Bùi Thị Ngoan
Lớp: ĐTK38
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Hưng yên, ngày tháng
Giáo viên hướng dẫn
Trần Ngọc Thái
năm 2010
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử
Đồ án môn học (kts,vxl)
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Giảng viên hướng dẫn
: Trần Ngọc Thái
Nhóm sinh viên thực hiện : Trần Thị Phương Nga
Đào Thị Thùy Ngân
Bùi Thị Ngoan
Lớp
: ĐTK38
Trang 2
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử
Đồ án môn học (kts,vxl)
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KT HƯNG YÊN
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
(VĐK+KTS)
Họ và tên sinh viên: 1, Trần Thị Phương Nga
2, Đào Thị Thùy Ngân
3, Bùi Thị Ngoan
p: ĐTK38
Khóa học: 2008-2011
Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo hệ đo đa kênh 8 bit dùng ADC0809 hiển thị kết quả trên LED
7seg.( Thông số đo là nhiệt độ từ cảm biến LM35 hoặc LM335)
Số liệu cho trước:
- Sử dụng Vi điều khiển tự chọn: AVR, PIC, 89C51...
- Kết quả thu thập được so sánh với hai ngưỡng nhiệt độ max, min (lưu trong RAM), cảnh
bảo ngưỡng trên LED khi nhiệt độ ngoài ngưỡng max, min.
5V DC,12VDC.
Nội dung cần hoàn thành:
1. Phần thuyết minh
.
2. Phần thực hành
Người hướng dẫn
1. Trần Ngọc Thái
.
Ngày giao đề tài: 28/9/2010
Ngày hoàn thành: /11/2010
Hưng Yên, ngày 28 tháng 9 năm 2010
Thông qua khoa/ tổ mơn
Trần Ngọc Thái
Giảng viên hướng dẫn
: Trần Ngọc Thái
Nhóm sinh viên thực hiện : Trần Thị Phương Nga
Đào Thị Thùy Ngân
Bùi Thị Ngoan
Lớp
: ĐTK38
Trang 3
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử
Đồ án môn học (kts,vxl)
LỜI NĨI ĐẦU
Trong những thập niên gần đây cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa ngày càng phát triển
mạnh mẽ. Kỹ thuật điện tử đã có những bước phát triển đặc biệt mạnh, đặc biệt là trong
kỹ thuật điều khiển tự động với sự ra đời và phát triển nhanh chóng của kỹ thuật vi điều
khiển.
Hòa cùng nhịp độ phát triển khoa học kỹ thuật thế giới, nhiều lĩnh vực khác cũng phát
triển khơng ngừng đã làm cho thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng có được sự phát
triển chóng mặt trong vài chục năm trở lại đây. Khoa học kỹ thuật trở thành nền tảng
vững chắc thúc đẩy mạnh mẽ nắm vai trò quyết định trong cuộc “ đi tắt đón đầu”. Nổi
trội hơn cả là ngành cơng nghệ thông tin và kỹ thuật điện tử.
Hiện nay công nghệ nước ta được đánh giá là bắt kịp với công nghệ thế giới. Đất
nước ta đang trên đà phát triển mạnh mẽ nhưng ngân sách còn hạn hẹp chưa thể đáp ứng
những điều kiện tốt nhất cho việc học tập và nghiên cứu của sinh viên, điều này là những
khó khăn nhưng cũng chính là động lực cho chúng ta có những sáng tạo mới, ý tưởng
mới giúp cho việc học của mình và bạn bè được tốt hơn. Những lần đi thực tập hay làm
đồ án mơn học chính là lúc mà chúng ta được phát huy trí sáng tạo của sinh viên. Hãy tự
mình tạo ra mơi trường học tập tốt nhất cho bản thân và bạn bè! Chính vì vậy trong lần
làm đồ án mơn học này, được sự hướng dẫn nhiệt tình của các thầy cơ giáo trong khoa
điện_điện tử , đặc biệt là thầy Trần Ngọc Thái ,chúng em đã hoàn thành đề tài “ Nghiên
cứu, chế tạo bộ đo đa kênh 8bít sử dụng ADC0809 kết quả hiển thị trên led 7 đoạn (thông
số đo lấy từ cảm biến nhiệt độ LM35)” đúng thời gian.
Với trình độ và thời gian cịn nhiều hạn chế, chúng em đã cố gắng nhưng không tránh
khỏi những thiếu sót, mong q thầy cơ và bạn bè đóng góp ý kiến để đề tài ngày càng
hoàn thiện và đến được với thực tế. Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Hưng Yên ngày25 tháng 11 năm 2010
Nhóm thực hiện:
Trần Thị Phương Nga
Đào Thị Thuỳ Ngân
Bùi Thị Ngoan
Giảng viên hướng dẫn
: Trần Ngọc Thái
Nhóm sinh viên thực hiện : Trần Thị Phương Nga
Đào Thị Thùy Ngân
Bùi Thị Ngoan
Lớp
: ĐTK38
Trang 4
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử
Đồ án môn học (kts,vxl)
MỤC LỤC
CHƯƠNG I. DẪN NHẬP
1.Cơ sở thực tiễn của đề tài ………………………………………………5
2.Mục đích yêu cầu của đề tài…………………………………………….5
3.Xây dựng sơ đồ khối tổng quát…………………………………………6
CHƯƠNG II:LÝ THUYẾT THIẾT KẾ
1.Khối cảm biến……………………………………………………………8
2.Khối chuyển đổi tương tự sang số……………………………………….9
2.1 Mạch tạo xung clock cho ADC………………………………………..17
2.2 Mạch test giá trị đầu ra của ADC………………………………….18
3.Khối vi xử lý …………………………………………………………….18
3.1Giới thiệu bộ vi điều khiển AT89C51……………………………….....18
3.2 Sơ đồ khối họ vi điều khiển AT89C51………………...........................20
3.3 Chức năng của các chân AT89C51…………………………………….21
3.4 Tổ chức bộ nhớ…………………………………………………………24
4.Khối nguồn ………………………………………………………………28
5..Hiển Thị trên led 7 đoạn…………………………………………………29
CHƯƠNG III.THIẾT KẾ MẠCH VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN.
1.Mạch điều khiển và nguyên lý hoạt động ……………………………….32
2.Sơ đồ mạch board……………………………………………………….34
3.Lưu đồ thuật tốn………………………………………………………..36.
4.Viết chương trình ………………………………………………………..37
Chương IV: TỔNG KẾT
5.1 Kết quả thu được…………………………………………………….. 41
5.2 Hướng phát triển của đề tài…………………………………………....41
5.3 Kết luận ……………………………………………………………….42
Giảng viên hướng dẫn
: Trần Ngọc Thái
Nhóm sinh viên thực hiện : Trần Thị Phương Nga
Đào Thị Thùy Ngân
Bùi Thị Ngoan
Lớp
: ĐTK38
Trang 5
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử
Đồ án môn học (kts,vxl)
CHƯƠNG I: DẪN NHẬP
1.Cơ sở thực tiễn của đề tài:
Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngày khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử
mà trong đó là kỹ thuật số đóng vai trị quan trọng trong lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản
lí, cơng nghiệp tự động hóa, cung cấp thơng tin... do đó chúng ta phải nắm bắt và vận
dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế
giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điện tử nói riêng.
Trong đời sống xã hội ,ngày càng phát triển ,xuất phát từ những nhu cầu thực tế
chúng em đã nghiên cứu và hoàn thành mạch đo nhiệt độ .Nó có ứng dụng rất lớn trong
các doanh ngiệp sản xuất với độ chính xác cao.
2.Mục đích nghiên cứu của đề tài:
Nghiên cứu , chế tạo bộ đo đa kênh 8 bít ADC 0809 kết quả hiển thị trên led 7
đoạn.
Mục đích của đề tài:
- Giải quyết được vấn đề đo lường nhiệt độ
- Chuyển đổi kết quả từ tương tự sang số
- Chuyển đổi và hiển thị trên led 7 đoạn
- Và có các ngưỡng cảnh báo khi nhiệt độ quá ngưỡng (khi t<12 và t>40 lần lượt có
cảnh báo).
- Mạch điện phải an tồn ,dễ sử dụng
3.Các phương pháp lựa chọn phương án thiết kế và sơ đồ khối:
a.Phương pháp lựa chọn:
Để đo lường nhiệt độ người ta có thể chọn nhiều loại cảm biến nhiệt khác nhau
,mỗi loại thì đếu có một ưu điểm riêng biết khác nhau và phù hợp với từng nhu cầu riêng
.Ở đây nhu cầu của mình là đo nhiệt độ mơi trường nên mình sử dụng LM35 là tối ưu
nhất vì: đây là loại cảm biến có độ chính xác c,có thể đo nhiệt độ trong dải từ -55 độ C
_150 độ C.Tầm hoạt động tuyến tính ,tiêu tán cơng suất thấp …..
Tương tự vậy ta chuyển đổi từ tương tự sang số cũng có nhiều loại IC nói chung
giống nhau như:ADC0808, ADC0809, ADC0804.Nhưng ở đây tôi dùng con ADC 0809
Giảng viên hướng dẫn
: Trần Ngọc Thái
Nhóm sinh viên thực hiện : Trần Thị Phương Nga
Đào Thị Thùy Ngân
Bùi Thị Ngoan
Lớp
: ĐTK38
Trang 6
Trường ĐHSPKT Hưng n
Khoa Điện-Điện Tử
Đồ án mơn học (kts,vxl)
vì nó có 8 đầu vào tương tự nên ta có thể sử dụng như hệ đo đa kênh ,chọn lần lượt từng
kênh đầu vào thỏa mãn yêu cầu của bài tốn
Cịn vấn đề hiển thị trên led 7 đoạn hay LCD thì với quy mơ của đề tài thì ta dung
led 7 đoạn là hợp lý,vừa tiết kiệm đươc vấn đề kinh tế
b.Sơ đồ khối của mạch nhiệt độ
Tín
hiệu
tương
tự
Bộ
chuyển
đổi
ADC
0809
Vi
Điều
Hiển thị
trên led đơn
khiển
89C51.
Hiển thị
led 7 đoạn
8 bit
Khối nguồn
Giảng viên hướng dẫn
: Trần Ngọc Thái
Nhóm sinh viên thực hiện : Trần Thị Phương Nga
Đào Thị Thùy Ngân
Bùi Thị Ngoan
Lớp
: ĐTK38
Trang 7
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử
Đồ án môn học (kts,vxl)
CHƯƠNG II:LÝ THUYẾT THIẾT KẾ
1Khối cảm biến (LM35):
* Dải nhiệt độ và sự thay đổi trở kháng theo nhiệt độ của LM35
Các bộ biến đổi (Transducer) chuyển đổi các đại lượng vật lý ví dụ như nhiệt độ,
cường độ ánh sáng, lưu tốc và tốc độ thành các tín hiệu điện phụ thuộc vào bộ biến đổi
mà đầu ra có thể là tín hiệu dạng điện áp, dịng, trở kháng hay dung kháng. Ví dụ, nhiệt
độ được biến đổi thành về các tín hiệu điện sử dụng một bộ biến đổi gọi là Thermistor
(bộ cảm biến nhiệt), một bộ cảm biến nhiệt đáp ứng sự thay đổi nhiệt độ bằng cách thay
đổi trở kháng nhưng đáp ứng của nó khơng tuyến tính.
Bảng 3.6.2: Trở kháng của bộ cảm biến nhiệt theo nhiệt độ.
Nhiệt độ (0C)
Trở kháng của cảm biến (k)
0
29.490
25
10.000
50
3.893
75
1.700
100
0.817
Bảng 3.6.3: Hướng dẫn chọn loạt các cảm biến nhiệt họ LM35.
Mã sản phẩm
Dải nhiệt độ
Độ chính xác
Đầu ra
LM35A
-55 C to + 150 C
+ 1.0 C
10 mV/F
LM35
-55 C to + 150 C
+ 1.5 C
10 mV/F
LM35CA
-40 C to + 110 C
+ 1.0 C
10 mV/F
LM35C
-40 C to + 110 C
+ 1.5 C
10 mV/F
LM35D
0 C to + 100 C
+ 2.0 C
10 mV/F
*Các bộ cảm biến nhiệt họ LM35.
Loạt các bộ cảm biến LM35 là bộ cảm biến nhiệt mạch tích hợp chính xác cao mà
điện áp đầu ra của nó tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius. Chúng cũng
Giảng viên hướng dẫn
: Trần Ngọc Thái
Nhóm sinh viên thực hiện : Trần Thị Phương Nga
Đào Thị Thùy Ngân
Bùi Thị Ngoan
Lớp
: ĐTK38
Trang 8
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử
Đồ án môn học (kts,vxl)
không u cầu cân chỉnh ngồi vì vốn chúng đã được cân chỉnh. Chúng đưa ra điện áp
10mV cho mỗi sự thay đổi 10C. Bảng 3.6.3 hướng dẫn ta chọn các cảm biến họ LM35.
*LM35
LM35 là một họ IC cảm biến nhiệt độ sản xuất theo công nghệ bán dẫn dựa trên
các chất bán dẫn dễ bị tác động bởi sự thay đổi của nhiệt độ , đầu ra của cảm biến là điện
áp(V) tỉ lệ với nhiệt độ mà nó được đặt trong mơi trường cần đo.
Họ LM35 có rất nhiều loại và nhiều kiểu đóng vỏ khác nhau.
*Đặc điểm nổi bật
Đo nhiệt độ với thang đo nhiệt bách phân (0 C)
Độ phân giải : 10mV/10C
Khả năng đo nhiệt độ trong khoảng: - 55 đến +150 0 C
Nguồn áp hoạt động : 4V đến 30V
Điện áp đầu ra : +6V đến -1V
Giảng viên hướng dẫn
: Trần Ngọc Thái
Nhóm sinh viên thực hiện : Trần Thị Phương Nga
Đào Thị Thùy Ngân
Bùi Thị Ngoan
Lớp
: ĐTK38
Trang 9
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử
Đồ án môn học (kts,vxl)
Ưu điểm: Rẻ tiền, dễ chế tạo chống nhiễu tôt, mạch sử lý đơn giản
Khuyết điểm: Không chịu nhiệt độ cao, kém bền
Bảng 3.6.4: Nhiệt độ.
Nhiệt độ (0C)
Vin (mV)
Vout (D7 – D0)
0
0
0000 0000
1
10
0000 0001
2
20
0000 0010
3
30
0000 0011
10
100
0000 1010
30
300
01
0
2 Khối chuyển đổi tương tự sang số:
a.Giới thiệu ADC0809:
Bộ ADC0809 là một thiết bị CMOS tích hợp với bộ chuyển đổi từ tương tự sang số 8
bít, bộ chọn 8 kênh và một bộ logic điều khiển tương thích.Bộ chuyển đổi ADC 8 bít
này dùng phương pháp chuyển đổi xấp xỉ.Bộ chọn kênh có thể truy xuất bất cứ kênh
nào trong các ngõ vào tương tự một cách độc lập.
Thiết bị này loại trừ khả năng cần thiết điều chỉnh điểm 0 bên ngoài và khả năng điều
chỉnh tỉ số làm tròn ADC0809 dễ dàng giao tiếp với các bộ vi xử lý.
Giảng viên hướng dẫn
: Trần Ngọc Thái
Nhóm sinh viên thực hiện : Trần Thị Phương Nga
Đào Thị Thùy Ngân
Bùi Thị Ngoan
Lớp
: ĐTK38
Trang 10
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử
Đồ án môn học (kts,vxl)
*Ý nghĩa các chân:
+IN0 đến IN7 : 8 ngõ vào tương tự
+A,B,C
:giải mã chọn một trong 8 ngõ vào
-1
-8
+Z đến Z
:Ngõ ra song song 8 bit
+ALE
:Cho phép chốt địa chỉ
+START
:Cho phép chuyển đổi
+CLK
:xung đồng hồ
+REF (+)
:điện thế tham chiếu (+)
+REF(-)
:điện thế tham chiếu (- )
+VCC
:nguồn cung cấp
Giảng viên hướng dẫn
: Trần Ngọc Thái
Nhóm sinh viên thực hiện : Trần Thị Phương Nga
Đào Thị Thùy Ngân
Bùi Thị Ngoan
Lớp
: ĐTK38
Trang 11
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử
Đồ án môn học (kts,vxl)
*.Các đặc điểm của ADC0809:
+) Độ phân giải 8 bít
+) Tổng sai số chưa chỉnh định ±1/2 LSB; ±1 LSB.
+) Thời gian chuyển đổi 100 s ở tần số 640 KHz.
+) Nguồn cung cấp +5V.
+) Điện áp ngõ vào 0 ÷ 5V.
+) Tần số xung clock 10 ÷ 1280 KHz.
+) Nhiệt độ hoạt động -400 C đến 850c
+) Dễ dàng giao tiếp với vi xử lý hoặc dùng riêng
+) Không cần điều chỉnh zero hoặc đầy thang
*. Nguyên lý hoạt động :
ADC 0809 xó 8 ngõ vào tương tự ,8 ngỏ ra 8 bít có thể chọn 1 trong 8 ngõ
tương tự để chuyển đổi sang số 8 bít .
vào
+) Các ngõ vào được chọn bằng cách giải mã.Chọn một trong 8 ngõ vào tương
tự được thực hiện nhờ ba chân ADDA , ADDB, ADDC,
Giảng viên hướng dẫn
: Trần Ngọc Thái
Nhóm sinh viên thực hiện : Trần Thị Phương Nga
Đào Thị Thùy Ngân
Bùi Thị Ngoan
Lớp
: ĐTK38
Trang 12
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử
Đồ án môn học (kts,vxl)
Sau khi tách xung start thì bộ chuyển đổi bắt đầu hoạt động ở cạnh sườn xuống của
xung start, ngõ ra OEC sẽ xuống mức thấp sau khoảng 8 xung clock (tính từ sườn xuống
của xung start).Lúc này bít có trọng số lớn nhất (MSB) được đặt lên mức 1 , tất cả các bít
cịn lại ở mức 0 đồng thời tạo ra điện thế có giá trị Vref/2, điện thế này được so sánh với
điện thế vào IN.
+) Nếu Vin > Vref/2 thì bít MSB vẫn ở mức 1.
+) Nếu Vin < Vref/2 thì bít MSB ở mức 0.
Tương tự như vậy bít kế tiếp MSB được đặt lên 1 và tạo ra điện thế có giá trị
Vref/4 và cũng so sánh với điện áp ngõ vào Vin.Quá trình cứ tiếp tục như vậy
cho đến khi xác định được bít cuối cùng.Khi đoc chân EOC lên mức 1 báo cho
đã kết thúc chuyển đổi.
Trong suốt quá trình chuyển đổi chân OE được đặt ở mức 1, muốn đọc dữ liệu
ra chân OE xuống mức 0.
Trong suốt quá trình chuyển đổi nếu có 1 xung start tác động thì ADC sẽ
ngưng chuyển đổi.
Mã ra N cho một ngõ vào là một số nguyên tùy ý:
Giảng viên hướng dẫn
: Trần Ngọc Thái
Nhóm sinh viên thực hiện : Trần Thị Phương Nga
Đào Thị Thùy Ngân
Bùi Thị Ngoan
Lớp
: ĐTK38
Trang 13
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử
Giảng viên hướng dẫn
: Trần Ngọc Thái
Nhóm sinh viên thực hiện : Trần Thị Phương Nga
Đào Thị Thùy Ngân
Bùi Thị Ngoan
Lớp
: ĐTK38
Đồ án môn học (kts,vxl)
Trang 14
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử
Đồ án môn học (kts,vxl)
b. Đặc điểm của bộ chuyển đổi:
Trái tim của hệ thống thu dữ liệu của chíp đơn này là bộ chuyển đổi analog
thành digital 8 bít của nó.Bộ thiết kế để cho nhanh, chính xác,và có thể lặp lại
nhiều chuyển đổi trên phạm vi rộng của nhiệt độ.Bộ chuyển đổi được chia làm
3 phần chính:
+) Mạng bậc thang 256R.
+) Thanh ghi phép tính xấp xỉ liên tục.
+) Bộ so sánh.
Các đầu ra kỹ thuật số của bộ chuyển đổi là đúng tuyệt đối.
Phương pháp mạng bậc thang (hình 1) đã được chọn trên bậc thang thường
R/2R vì tính cương đơn sắc (mono-tonicity) của nó đều đảm bảo khơng mất
các mã digital.Tính đơn sắc là đặc biệt quan trọng trong vịng lặp kín những hệ
thống điều khiển phản hồi.Quan hệ khơng có tính cương đơn sắc có thể là lý do
những dao động của nó sẽ là thảm khốc (catastrophic) đối với hệ thống.Ngồi
ra mạng bậc thang 256R đã khơng là lý do nạp biến trên điện áp tham chiếu.
Giảng viên hướng dẫn
: Trần Ngọc Thái
Nhóm sinh viên thực hiện : Trần Thị Phương Nga
Đào Thị Thùy Ngân
Bùi Thị Ngoan
Lớp
: ĐTK38
Trang 15
Trường ĐHSPKT Hưng n
Khoa Điện-Điện Tử
Đồ án mơn học (kts,vxl)
Hình 1 và hình 4
Nút nhấn điện trở ở đáy và điện trở ở đỉnh của mạng bậc thang ở hình 1 là khơng cùng
giá trị như chỗ cịn lại của mạng.Sự khác nhau trong những điện trở này là nguyên do
đặc tính đầu ra để cân xứng với những điểm zero và full-scale của đường cong chuyển
giao.Sự chuyển tiếp đầu ra đầu tiên xuất hiện khi tín hiệu analog đạt đến +1/2 LSB và
những chuyển tiếp đầu ra tiếp theo xuất hiện cứ 1 LSB muộn hơn lên đến full-scale.
Thanh ghi phép tính xấp xỉ liên tục(SAR): thực hiện 8 lặp đi lặp lại đến xấp xỉ điện áp
vào.Đối với bất cứ kiểu chuyển đổi SAR nào n lặp lại đối với u cầu chuyển đổi nbít.Hình 2 trình bày ví dụ tiêu biểu của bộ chuyển đổi 3 bít.Trong ADC0808;ADC0809
kỹ thuật phép tính xấp xỉ là tùy thuộc vào 8 bít đã sử dụng mạng 256R.
Hình 2
Thanh ghi phép tính xấp xỉ liên tục của bộ chuyển đổi A/D(SAR) thì lại đặt trên
sườn dương của xung bắt đầu chuyển đổi SC.Sự chuyển đổi bắt đầu trên sườn đi xuống
Giảng viên hướng dẫn
: Trần Ngọc Thái
Nhóm sinh viên thực hiện : Trần Thị Phương Nga
Đào Thị Thùy Ngân
Bùi Thị Ngoan
Lớp
: ĐTK38
Trang 16
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử
Đồ án môn học (kts,vxl)
của xung bắt đầu chuyển đổi.Sự chuyển đổi theo quá trình sẽ bị gián đoạn do nhận được
xung bắt đầu chuyển đổi mới.Sự chuyển đổi liên tục có thể được hồn thành do liên kết
end-off-conversion(EOC) đầu ra với SC đầu vào.Nếu thường dùng trong chế độ này xung
chuyển đổi bắt đầu bên trong nên được áp dụng sau khi tăng năng lượng. end-offconversion(EOC) sẽ xuống thấp giữa 0 và 8 nhịp đồng hồ sau sườn tăng lên của bắt đầu
chuyển đổi.
Phần quan trọng nhất của bộ chuyển đổi A/D là bộ so sánh.Thực ra phần này chịu
trách nhiệm đối với nền tảng chính xác của tồn bộ sự chuyển đổi. Nó cịn được gọi là bộ
so sánh độ lệch (dirft) có ảnh hưởng lớn đến năng lực lặp lại của thiết bị.Bộ so sánh ổn
định ngắt (chopper-stabilized) cung cấp phương pháp hiệu quả nhất về thỏa mãn tất cả
nhu cầu chuyển đổi.
Bộ so sánh ổn định ngắt chuyển đổi tín hiệu đầu vào DC thành tín hiệu AC,Tín hiệu này
sau đó cung cấp(fed) qua bộ khuyếch đại AC cao hơn và có mức DC được phục hồi.Kỹ
thuật này giới hạn sự sai lệch thành phần của bộ khuyếch đại bởi sự sai lệch thành phần
DC mà không được truyền nhờ bộ khuyếch đại AC.Điều này làm cho toàn bộ bộ chuyển
đổi A/D cực kỳ nhạy cảm với nhiệt độ,lệch lâu dài và tín hiệu vào,ra nhiều lỗi.Hình 4
trình bày đường cong lỗi tiêu biểu đối với ADC0808 khi được đo với cách dùng các thủ
tục được thảo ra trong AN179.
2.1Mạch tạo xung clock cho ADC0809
Sử dụng mạch dao động dung các cổng not để tạo dao động cho ADC0809 như sau :
Giảng viên hướng dẫn
: Trần Ngọc Thái
Nhóm sinh viên thực hiện : Trần Thị Phương Nga
Đào Thị Thùy Ngân
Bùi Thị Ngoan
Lớp
: ĐTK38
Trang 17
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử
Đồ án môn học (kts,vxl)
2.Mạch test giá trị đầu ra của ADC 0809
Giảng viên hướng dẫn
: Trần Ngọc Thái
Nhóm sinh viên thực hiện : Trần Thị Phương Nga
Đào Thị Thùy Ngân
Bùi Thị Ngoan
Lớp
: ĐTK38
Trang 18
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử
Đồ án môn học (kts,vxl)
3.Khối vi xử lý:
3.1 Giới thiệu bộ vi điều khiển 89c51
Họ vi điều khiển MCS-51 do Intel sản xuất đầu tiên vào năm 1980 là các IC
thiết kế cho các ứng dụng hướng điều khiển. Các IC này chính là một hệ thống vi
xử lý hoàn chỉnh bao gồm các các thành phần của hệ vi xử lý: CPU, bộ nhớ, các
mạch giao tiếp, điều khiển ngắt.
MCS-51 là họ vi điều khiển sử dụng cơ chế CISC (Complex Instruction Set
Computer), có độ dài và thời gian thực thi của các lệnh khác nhau. Tập lệnh cung
cấp cho MCS-51 có các lệnh dùng cho điều khiển xuất / nhập tác động đến từng bit.
MCS-51 bao gồm nhiều vi điều khiển khác nhau, bộ vi điều khiển đầu tiên là
8051 có 4KB ROM, 128 byte RAM và 8031, khơng có ROM nội, phải sử dụng
bộ nhớ ngoài. Sau này, các nhà sản xuất khác như Siemens, Fujitsu, … cũng được
cấp phép làm nhà cung cấp thứ hai.
MCS-51 bao gồm nhiều phiên bản khác nhau, mỗi phiên bản sau tăng thêm một
số thanh ghi điều khiển hoạt động của MCS-51.
1.2. Vi điều khiển AT89C51
AT89C51 là vi điều khiển do Atmel sản xuất, chế tạo theo cơng nghệ CMOS
có các đặc tính như sau:
- 4 KB PEROM (Flash Programmable and Erasable Read Only Memory), có
khả
năng tới 1000 chu kỳ ghi xoá
- Tần số hoạt động từ: 0Hz đến 24 MHz
- 3 mức khóa bộ nhớ lập trình
- 128 Byte RAM nội.
- 4 Port xuất /nhập I/O 8 bit.
- 2 bộ Timer/counter 16 Bit.
- 6 nguồn ngắt.
- Giao tiếp nối tiếp điều khiển bằng phần cứng.
- 64 KB vùng nhớ mã ngoài
- 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoài.
- Cho phép xử lý bit.
- 210 vị trí nhớ có thể định vị bit.
Giảng viên hướng dẫn
: Trần Ngọc Thái
Nhóm sinh viên thực hiện : Trần Thị Phương Nga
Đào Thị Thùy Ngân
Bùi Thị Ngoan
Lớp
: ĐTK38
Trang 19
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử
Đồ án môn học (kts,vxl)
- 4 chu kỳ máy (4 µs đối với thạch anh 12MHz) cho hoạt động nhân hoặc
chia
- Có các chế độ nghỉ (Low-power Idle) và chế độ nguồn giảm (Power-down).
Ngoải ra, một số IC khác của họ MCS-51 có thêm bộ định thời thứ 3 và
256 byte RAM nội
3.2 Sơ đồ khối của89c51
Giảng viên hướng dẫn
: Trần Ngọc Thái
Nhóm sinh viên thực hiện : Trần Thị Phương Nga
Đào Thị Thùy Ngân
Bùi Thị Ngoan
Lớp
: ĐTK38
Trang 20
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử
Đồ án môn học (kts,vxl)
Sơ đồ chân
Sơ đồ chân IC AT 89C51
Vi xử lý AT8951 có 40 chân thì có 32 chân dành cho các cổng P0, P1, P2 và P3
với mỗi cổng có 8 chân. Các chân còn kại được dành cho nguồn Vcc, đất GND, các chân
giao động XTLA1 và XTLA2, tái lập RST, cho phép chốt địa chỉ ALE, truy cập được địa
chỉ ngồi EA , cho phép cất chương trình PSEN .
3.3.Chức năng các chân của AT 89C51:
Mặc dù các thành viên của họ MSC-51 có nhiều kiểu đóng vỏ khác nhau, chẳng hạn như
hai hàng chân DIP (Dual In-Line Pakage) dạng vỏ dẹt vng QFP (Quad Flat Pakage) và
dạng chíp khơng có chân đỡ LLC (Leadless Chip Carrier) và đều có 40 chân cho các
chức năng khác nhau như vào ra I/0, đọc , ghi , địa chỉ, dữ liệu và ngắt. Tuy nhiên, vì hầu
hết các nhà phát triển chính dụng chíp đóng vỏ 40 chân với hai hàng chân DIP, nên chúng
ta cùng khảo sát Vi điều khiển với 40 chân dạng DIP.
Chân VCC: Chân số 40 là VCC cấp điện áp nguồn cho Vi điều khiển
Nguồn điện cấp là +5V±0.5.
Chân GND: Chân số 20 nối GND (hay nối Mass).
Port 0 (P0)
Port 0 gồm 8 chân (từ chân 32 đến 39) có hai chức năng:
Giảng viên hướng dẫn
: Trần Ngọc Thái
Nhóm sinh viên thực hiện : Trần Thị Phương Nga
Đào Thị Thùy Ngân
Bùi Thị Ngoan
Lớp
: ĐTK38
Trang 21
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử
Đồ án môn học (kts,vxl)
-Chức năng xuất/nhập : các chân này được dùng để nhận tín hiệu từ bên ngồi vào để xử
lí, hoặc dùng để xuất tín hiệu ra bên ngồi, chẳng hạn xuất tín hiệu để điều khiển led đơn
sáng tắt.
-Chức năng là bus dữ liệu và bus địa chỉ (AD7-AD0) : 8 chân này (hoặc Port 0) còn làm
nhiệm vụ lấy dữ liệu từ ROM hoặc RAM ngoại (nếu có kết nối với bộ nhớ ngồi), đồng
thời Port 0 cịn được dùng để định địa chỉ của bộ nhớ ngoài.
Port 1 (P1):
Port P1 gồm 8 chân (từ chân 1 đến chân 8), chỉ có chức năng làm các đường xuất/nhập,
khơng có chức năng khác.
Port 2 (P2):
Port 2 gồm 8 chân (từ chân 21 đến chân 28) có hai chức năng:
- Chức năng xuất/nhập
- Chức năng là bus địa chỉ cao (A8-A15): khi kết nối với bộ nhớ ngồi có dung lượng
lớn,cần 2 byte để định địa chỉ của bộ nhớ, byte thấp do P0 đảm nhận, byte
cao do P2 này đảm nhận.
Port 3 (P3):
Port 3 gồm 8 chân (từ chân 10 đến 17):
- Chức năng xuất/nhập
- Với mỗi chân có một chức năng riêng thứ hai như trong bảng sau:
Bit
Tên
Chức năng
P3.0
RxD
Ngõ vào nhận dữ liệu nối tiếp
P3.1
TxD
Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp
P3.2
INT0
Ngõ vào ngắt cứng thứ 0
P3.3
INT1
Ngõ vào ngắt cứng thứ 1
P3.4
T0
Ngõ vào của Timer/Counter thứ 0
P3.5
T1
Ngõ vào của Timer/Counter thứ 1
P3.6
WR
Ngõ điều khiển ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài
P3.7
RD
Ngõ điều khiển đọc dữ liệu từ bộ nhớ bên ngoài
Giảng viên hướng dẫn
: Trần Ngọc Thái
Nhóm sinh viên thực hiện : Trần Thị Phương Nga
Đào Thị Thùy Ngân
Bùi Thị Ngoan
Lớp
: ĐTK38
Trang 22
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử
Đồ án môn học (kts,vxl)
P1.0
T2
Ngõ vào của Timer/Counter thứ 2
P1.1
T2X
Ngõ Nạp lại/thu nhận của Timer/Counter thứ 2
Chân RST (RESET):
Ngõ vào RST ở chân 9 là ngõ vào Reset dùng để thiết lập trạng thái ban đầu cho vi điều
khiển. Hệ thống sẽ được thiết lập lại các giá trị ban đầu nếu ngõ này ở mức 1 tối thiểu 2
chu kì máy
Chân XTAL1 và XTAL2: Hai chân này có vị trí chân là 18 và 19 được sử dụng để nhận
nguồn xung clock từ bên ngoài để hoạt động, thường được ghép nối với thạch anh và các
tụ để tạo nguồn xung clock ổn định.
Chân cho phép bộ nhớ chương trình PSEN :
PSEN ( program store enable) tín hiệu được xuất ra ở chân 29 dùng để truy xuất bộ
nhớ chương trình ngồi. Chân này thường được nối với chân OE (output enable) của
ROM ngoài.
Khi vi điều khiển làm việc với bộ nhớ chương trình ngồi, chân này phát ra tín hiệu
kích hoạt ở mức thấp và được kích hoạt 2 lần trong một chu kì máy
Khi thực thi một chương trình ở ROM nội, chân này được duy trì ở mức logic khơng
tích cực (logic 1)
(Không cần kết nối chân này khi không sử dụng đến)
Chân ALE: (chân cho phép chốt địa chỉ-chân 30)
Khi Vi điều khiển truy xuất bộ nhớ từ bên ngoài, port 0 vừa có chức năng là bus địa
chỉ, vừa có chức năng là bus dữ liệu do đó phải tách các đường dữ liệu và địa chỉ. Tín
hiệu ở chân ALE dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và các
đường dữ liệu khi kết nối chúng với IC chốt.
Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động đưa vào Vi điều khiển,
như vậy có thể dùng tín hiệu ở ngõ ra ALE làm xung clock cung cấp cho các phần khác
của hệ thống.
Ghi chú: khi không sử dụng có thể bỏ trống chân này
Chân EA :
Chân EA dùng để xác định chương trình thực hiện được lấy từ ROM nội hay ROM
ngoại.
Khi EA nối với logic 1(+5V) thì Vi điều khiển thực hiện chương trình lấy từ bộ nhớ
Giảng viên hướng dẫn
: Trần Ngọc Thái
Nhóm sinh viên thực hiện : Trần Thị Phương Nga
Đào Thị Thùy Ngân
Bùi Thị Ngoan
Lớp
: ĐTK38
Trang 23
Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện-Điện Tử
Đồ án môn học (kts,vxl)
nội
Khi EA nối với logic 0(0V) thì Vi điều khiển thực hiện chương trình lấy từ bộ nhớ
ngoại
SRT (Reset):
Ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ Reset của 8051(8951). Khi tín hiệu này được đưa lên
mức cao (trong ít nhất 2 chu kỳ máy), các thanh ghi trong 8951 đựoc tải những giá trị
thích hợp để khởi động hệ thống.
Các ngõ vào bộ dao động trên chip:
8051(8951) có một bộ dao động trên chip. Nó thường được nối với thạch anh giữa hai
chân 18 và 19. Các tụ giữa cũng cần thiết. Tần số thạch anh thông thường là 12 MHz.
Các chân nguồn:
8051(8951) vận hành với nguồn đơn +5V. VCC được nối vào chân 40 và VSS (GND)
được nối vào chân 20.
3.4 Tổ chức bộ nhớ :
8051(8951) có bộ nhớ chương trình theo cấu trúc Harvard: có những vùng cho
bộ nhớ riêng biệt cho chương trình dữ liệu. Như đã nói ở trên, cả chương trình và dữ liệu
có thể ở bên trong 8951, dù vậy chúng có thể được mở rộng bằng các thành phần ngoài
lên đến tối đa 64 Kbytes bộ nhớ chương trình và 64 Kbytes bộ nhớ dữ liệu.
Bộ nhớ bên trong bao gồm ROM và RAM trên chíp, RAM trên chip bao gồm
nhiều phần: Phần lưu trữ đa dụng, phần lưu trữ địa chỉ hoá từng bit, các bank thanh ghi
và các thanh ghi chức năng đặc biệt
FFFF
FF
00
Bộ nhớ
Bộ nhớ dữ
chương
liệu được
trình được
chọn qua
chọn qua
WR và RD
PSEN
Giảng viên hướng dẫn
: Trần Ngọc Thái
Nhóm sinh viên thực hiện : Trần Thị Phương Nga
Đào Thị Thùy Ngân
Bùi Thị Ngoan
Lớp
: ĐTK38
Trang 24
