Bài tập lớn đề tài đo nhiệt độ dùng lm35

lOMoARcPSD|39270902

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

--------------------

BÀI TẬP LỚN

MÔN: Vi xử l礃Ā trong đo lường va
điu khiऀn

ĐỀ TÀI: Đo nhi⌀t đ⌀ d甃ng LM35

Giảng Viên Hướng Dẫn: Ph愃⌀m Văn Nam
Sinh Viên Thực Hiện: Nhóm 3

Nguy̀n Quang Huy : 2020608593

1

Downloaded by SAU DO ()

lOMoARcPSD|39270902

Lời giới thiệu
Hiện nay, với t椃nh tr愃⌀ng n漃Āng lên to愃n cu đang trở nên l愃 một
vĀn đ rĀt nghiêm tr漃⌀ng ở trên thĀ giới v愃 Việt Nam c甃̀ng đang ph愃ऀi ch椃⌀u
sự nắng n漃Āng gay gắt trong thời gian k攃Āo d愃i với mức nhiệt độ cao, th椃
việc ứng d甃⌀ng c愃ऀm biĀn nhiệt độ trong cuộc sống c甃̀ng như trong công
nghiệp l愃 điu tĀt yĀu v愃 đem l愃⌀i nhiu lợi ích cho con người, s愃ऀn xuĀt, y

tĀ …
V椃 vậy trong quá tr椃nh h漃⌀c bộ môn Vi xử lý trong đo lường v愃
điu khiển thuộc khoa Điện đ愃⌀i h漃⌀c Công Nghiệp H愃 Nội, được tiĀp cận
với những kiĀn thức của lĩnh vực đo lường v愃 điện tử. Từ những kiĀn
thức đã h漃⌀c em xin ph攃Āp được ứng d甃⌀ng v愃 phát triển trong đ t愃i: " Đo
nhiệt độ d甃ng LM 35 " với một số yêu cu k礃̀ thuật.
ThiĀt b椃⌀ được chĀ t愃⌀o còn đang ở giai đo愃⌀n nghiên cứu nên còn
nhiu vĀn đ cn được ho愃n thiện, rĀt mong được sự giúp đỡ, g漃Āp ý từ
thy v愃 các b愃⌀n trong lớp.

2

Downloaded by SAU DO ()

lOMoARcPSD|39270902

Mục lục

Lời giới thiệu...............................................................................................................................................1
Phn I: đặt vĀn đ v愃 thiĀt kĀ:......................................................................................................................4

1.1.Một số c愃ऀm biĀn nhiệt độ trên th椃⌀ trường...........................................................................................4
Phn II: Ý tưởng thiĀt kĀ.............................................................................................................................5

2.1.Ý tưởng thiĀt kĀ.................................................................................................................................5
Phn III: Lựa ch漃⌀n thiĀt b椃⌀...........................................................................................................................6

3.1.ThiĀt b椃⌀ được sử d甃⌀ng trong đồ án sẽ d甃ng các thiĀt b椃⌀ sau................................................................6
Phn IV: Sơ đồ khối.....................................................................................................................................7

4.1 Các khối chức năng:..........................................................................................................................7
4.1.1 Khối c愃ऀm biĀn.............................................................................................................................7
4.1.2 Khối chuẩn h漃Āa...........................................................................................................................8
4.1.3 Khối ADC 0804..........................................................................................................................8
4.1.4 Khối vi xử lý trung tâm...............................................................................................................9

Phn V: phân tích v愃 thiĀt kĀ thiĀt b椃⌀.........................................................................................................10
5.1 ADC0804.........................................................................................................................................10
5.2 IC khuĀch đ愃⌀i thuật toán 741...........................................................................................................10
5.3 lập tr椃nh đ漃⌀c dữ liệu nhiệt độ sử d甃⌀ng ADC0804 v愃 LCD...............................................................11

Phn VI: lưu đồ thuật toán.........................................................................................................................12
Phn VII: KĀt luận v愃 phương hướng phát triển........................................................................................14

3

Downloaded by SAU DO ()

lOMoARcPSD|39270902

Phn I: đặt vĀn đ v愃 thiĀt kĀ:
C愃ऀm biĀn nhiệt độ "Temperature Sensor" l愃 thiĀt b椃⌀ d甃ng để đo, đĀm,

c愃ऀm nhận, …các đ愃⌀i lượng vật lý khơng điện th愃nh các tín hiệu điện. Ví
d甃⌀ nhiệt độ l愃 1 tín hiệu khơng điện, qua c愃ऀm biĀn n漃Ā sẽ trở th愃nh 1 d愃⌀ng
tín hiệu khác (điện áp, điện trở…). Sau đ漃Ā các bộ phận xử lí trung tâm sẽ
thu nhận d愃⌀ng tín hiệu điện trở hay điện áp đ漃Ā để xử lí.
1.1. Một số c愃ऀm biĀn nhiệt độ trên th椃⌀ trường

Trên th椃⌀ trường hiện nay c漃Ā rĀt nhiu lo愃⌀i c愃ऀm biĀn : cặp nhiệt điện

(Thermocouples), C愃ऀm biĀn PT series (K,J,E,N,S,R,B). Phổ biĀn nhĀt l愃
c愃ऀm biĀn đo nhiệt độ kiểu PT-100, PT-200, PT-500, PT-1000 được cĀu
t愃⌀o từ kim lo愃⌀i Platinum được quĀn t甃y theo h椃nh dáng của đu dò nhiệt.

Ưu điểm:
- Ho愃⌀t động ổn đ椃⌀nh
- Độ chính xác cao

4

Downloaded by SAU DO ()

lOMoARcPSD|39270902

- Kh愃ऀ năng chống b甃⌀i, ăn mòn tốt.
Nhược điểm:

- Giá th愃nh cao, thời gian đáp ứng chậm
- Độ nh愃⌀y thĀp khi nhiệt độ thĀp
- Nh愃ऀy c愃ऀm rung sốc
C愃ऀm biĀn LM35

Kho愃ऀng nhiệt độ đo được: -55°C đĀn 150°C
Giá th愃nh rẻ chỉ từ 30k vậy nên không được bn, …
Tuy nhiên v椃 còn đang trong quá tr椃nh h漃⌀c tập l愃 sinh viên nên em ch漃⌀n
ThiĀt b椃⌀ đo nhiệt độ LM35 với giá th愃nh c愃⌀nh tranh, d̀ t椃m kiĀm v愃
thay thĀ, ......
Phn II: Ý tưởng thiĀt kĀ
2.1.Ý tưởng thiĀt kĀ

Từ các kiĀn thức được h漃⌀c trong bộ môn Vi xử lý t愃⌀i ĐH Công
Nghiệp với yêu cu đo nhiệt độ v愃 hiển th椃⌀ lên LCD. Từ các yêu cu trên
em xin tr椃nh b愃y đồ án của m椃nh c漃Ā tên: “ThiĀt b椃⌀ đo nhiệt độ LM35”
ThiĀt b椃⌀ cơ b愃ऀn c漃Ā những chức năng sau:

- Đo được nhiệt độ
- Hiện th椃⌀ lên m愃n LCD

5

Downloaded by SAU DO ()

lOMoARcPSD|39270902

- C漃Ā 2 nút Ān để đặt ngưỡng c愃ऀnh báo;
- C漃Ā tín hiệu c愃ऀnh báo khi nhiệt độ cao
- Bật qu愃⌀t l愃m mát khi nhiệt độ cao.
Phn III: Lựa ch漃⌀n thiĀt b椃⌀
3.1. ThiĀt b椃⌀ được sử d甃⌀ng trong b愃i tập lớn sẽ d甃ng các thiĀt b椃⌀ sau
- C愃ऀm biĀn nhiệt độ LM35
- Vi xử lý 8051
- Bộ chuyển đổi ADC 0804
- B漃Āng led
- Qu愃⌀t t愃ऀn nhiệt
- M愃n H椃nh LCD LM016L
- M愃⌀ch khuĀch đ愃⌀i
Các thiĀt b椃⌀ trên được lựa ch漃⌀nn ph甃 hợp với m甃⌀c đích v愃 giá th愃nh trên
th椃⌀ trường, đáp ứng đủ nhu cu của đ t愃i.

6

Downloaded by SAU DO ()

lOMoARcPSD|39270902

LCD LM0160L
Phn IV: Sơ đồ khối

4.1 Các khối chức năng:
4.1.1 Khối c愃ऀm biĀn
Đu tiên thiĀt b椃⌀ đo cn c漃Ā một khối thu thập tín hiệu nhiệt độ. C愃ऀm biĀn
LM35:

- Hiệu chuẩn trực tiĀp theo độ C
- Điện áp ho愃⌀t động: 4-30VDC
- Dòng điện tiêu th甃⌀: kho愃ऀng 60uA

7

Downloaded by SAU DO ()

lOMoARcPSD|39270902

- Nhiệt độ thay đổi tuyĀn tính: 10mV/°C
- Kho愃ऀng nhiệt độ đo được: -55°C đĀn 150°C
- Kiểu chân: TO92
- Kích thước: 4.3 × 4.3mm
Cách mắc: nối chân +Vs với nguồn v愃 chân GND nối với đĀt chân
OUTPUT nối với chân Vin+ của ADC0804.
4.1.2 Khối chuẩn h漃Āa

V椃 điện áp ra của LM35 nhỏ chỉ kho愃ऀng từ -0.05V -1.5 V nên ta cn
c漃Ā khối chuẩn h漃Āa tín hiệu để tăng điện dáp lên v愃i vôn để đưa v愃o bộ
chuyển đổi 0804.
IC khuyĀc đ愃⌀i thuật toán 741

Tín hiệu đu ra của c愃ऀm biĀn nhiệt độ LM35 nhỏ chỉ từ kho愃ऀng
-0.05V đĀn 1,5V. Để đưa tín hiệu vi sai đu ra v d愃ऀi điện áp đu v愃o của
ADC, thiĀt kĀ ph愃ऀi c漃Ā hệ số khuĀch đ愃⌀i v愃o kho愃ऀng 10 ln.
V椃 vậy R2/R1 sĀp xỉ 2.32

4.1.3 Khối ADC 0804

8

Downloaded by SAU DO ()

lOMoARcPSD|39270902

Ngay từ cái tên khối ADC0804 chuyển tín từ tín hiệu Analog sang tín
hiệu số c漃Ā độ phân gi愃ऀi 8bit. Chip c漃Ā điện áp nuôi l愃 5V.

4.1.4 Khối vi xử lý trung tâm
ThiĀt kĀ đ椃⌀nh hướng l愃 một thiĀt b椃⌀ thông minh, do đ漃Ā việc sử d甃⌀ng
một con vi xử lý trung tâm nhằm đ愃ऀm nhiệm các nhiệm v甃⌀ mm dẻo
l愃 lựa ch漃⌀n ph甃 hợp.
Vi xử lý 8051 l愃 con vi xử lý đang được h漃⌀c tập v愃 nghiên cứu nên
được lựa ch漃⌀n.

9

Downloaded by SAU DO ()

lOMoARcPSD|39270902

Phương thức ho愃⌀t động như sau:
Tín hiệu nhiệt từ mơi trường được thu v qua c愃ऀm biĀn LM35. Đu

ra c愃ऀu LM35 từ -0.05-1.5V được qua bộ khuĀch đ愃⌀i hông đ愃ऀo lên cỡ v愃i
Vôn. Sau đ漃Ā được chuyển sang tín hiệu số thơng qua con ADC0804. Tín
hiệu được đi v愃o vi xử lý trung tâm 8051. Tín hiệu được xử lúy v愃 hiển
th椃⌀ trên LCD, được lưu trữ trên máy tính. Khi quá nhiệt độ cho ph攃Āp
LED báo động sẽ sáng v愃 qu愃⌀t sẽ được bật l愃m mát.
Phn V: phân tích v愃 thiĀt kĀ thiĀt b椃⌀
Phn n愃y bao gồm những nội dung sau:

- Tính tốn các thơng số của các tín hiệu
- Các thông số cơ b愃ऀn của các thiĀt b椃⌀
5.1 ADC0804
CĀp nguồn cho module ADC sử d甃⌀ng +5V
Đối với ADC0804 th椃 thời gian chuyển đổi ph甃⌀ thuộc v愃o tn số đồng hồ
được cĀp tới chân CLK v愃 CLK IN v愃 khơng b攃Ā hơn 110µs.
5.2 IC khuĀch đ愃⌀i thuật toán 741

10

Downloaded by SAU DO ()

lOMoARcPSD|39270902

Tín hiệu đu ra của c愃ऀm biĀn nhiệt độ LM35 nhỏ chỉ từ kho愃ऀng -0.05V

đĀn 1,5V. Để đưa tín hiệu vi sai đu ra v d愃ऀi điện áp đu v愃o của ADC,
thiĀt kĀ ph愃ऀi c漃Ā hệ số khuĀch đ愃⌀i v愃o kho愃ऀng 3.32 ln.
Phương án đưa ra:
Sử d甃⌀ng bộ thu thập tín hiệu điện tim d甃ng OPAMP v愃 các bộ l漃⌀c RC.

Hình 5-2: Sơ đồ khối thu thập dùng OPAMP và các bộ lọc RC
Tín hiệu nhiệt độ được tiĀp nhân nhờ c愃ऀm biĀn nhiệt độ LM35 tín
hiệu ra l愃 điện áp. Sau đ漃Ā được khuĀch đ愃⌀i lên kho愃ऀng 3.32 ln nhờ IC
khuĀch đ愃⌀i 741. Tín hiệu nhiệt độ đưa v愃o ADC0804 c漃Ā biên độ lớn nhĀt
v愃o kho愃ऀng 0-1.5V.
5.3 lập tr椃nh đ漃⌀c dữ liệu nhiệt độ sử d甃⌀ng ADC0804 v愃 LCD
C甃ng với thiĀt kĀ b椃⌀ được thiĀt kĀ như trên, đồ án triển khai các phn
mm hỗ trợ đi kèm:
- Phn mm Keil uVision 4
- Phn mm mô phỏng Proteus
Một số h愃m của khối ADC:
unsigned char read_adc(void); // h愃m đ漃⌀c ADC
Một số h愃m của khối LCD do nh愃 s愃ऀn xuĀt cung cĀp:
void lcd1602_enable(void);
void lcd1602_send_command (unsigned char c);
void lcd1602_init (void);
void lcd1602_gotoxy (unsigned char x, unsigned char y);
void lcd1602_clear(void);

11

Downloaded by SAU DO ()

lOMoARcPSD|39270902

void lcd1602_puts (char *s);

Phn VI: lưu đồ thuật toán

12

Downloaded by SAU DO ()

lOMoARcPSD|39270902

Nhiệt độ c愃i đặt v愃 Nhiệt độ đo l愃 2 ngưỡng đặt nhiệt độ với NĐCĐ =
35 độ C v愃 NĐĐ = 25 độ C. Khi nhiệt độ đo cao hơn mức nhiệt độ c愃i
đặt sẽ c漃Ā c愃ऀnh báo từ đèn led v愃 qu愃⌀t l愃m mát sẽ được kích ho愃⌀t.
Phn VI: KĀt qu愃ऀ thực hiện

Mô phỏng trên phn mm proteus v cơ b愃ऀn thiĀt b椃⌀ đáp ứng được
các yêu cu của b愃i toán.

13

Downloaded by SAU DO ()

lOMoARcPSD|39270902

Hình 5.1 Mơ phỏng mơ hình trên proteus
Phn VII: KĀt luận v愃 phương hướng phát triển

Hiện nay c漃Ā rĀt nhiu lo愃⌀i c愃ऀm biĀn nhiệt độ khác nhau, v愃 việc lựa
ch漃⌀n chúng th椃 ph甃⌀ thuộc v愃o rĀt nhiu yĀu tố: độ chính xác, kho愃ऀng
nhiệt, tốc độ ph愃ऀn ứng, môi trường (h漃Āa h漃⌀c, vật lý, hay điện) v愃 giá

th愃nh. Việc lựa ch漃⌀n không h d̀ d愃ng mỗi c愃ऀm biĀn được sử d甃⌀ng
trong một chuyên ng愃nh riêng. Tuy nhiên đối với c愃ऀm biĀn trong đồ án
ln n愃y s愃ऀn phẩm “ThiĀt b椃⌀ đo nhiệt độ LM35” c漃Ā các ưu điểm sau:
+ giá th愃nh rẻ, độ nh愃⌀y cao, chống nhi̀u tốt

14

Downloaded by SAU DO ()

lOMoARcPSD|39270902

+ D愃ऀi đo từ -50-150 độ C
+ D̀ chĀ t愃⌀o, m愃⌀ch xử lý đơn gi愃ऀn giúp cho việc s愃ऀn xuĀt số lượng lớn
trở nên d̀ hơn.
Tuy nhiên c漃Ā 1 số nhược điểm như:
+ Không ch椃⌀u được nhiệt cao, k攃Ām bn;

Với những ưu diểm trên “ThiĀt b椃⌀ đo nhiệt độ LM35” ứng d甃⌀ng rĀt
tốt trong đo nhiệt độ khơng khí, d甃ng trong các thiĀt b椃⌀ đo, b愃ऀo vệ m愃⌀ch
điện tử. Chính v椃 vậy s愃ऀn phẩm c漃Ā thể ứng d甃⌀ng rĀt nhiu trong đời sống
hẳng ng愃y với giá c愃ऀ vô c甃ng ph愃ऀi chăng.
Hướng phát triển tiĀp theo của đ t愃i:

- Ho愃n thiện nâng cao chĀt lượng m愃⌀ch đo của thiĀt b椃⌀.
- TiĀn h愃nh lập tr椃nh các phn mm giúp c漃Ā thể điu khiển trên m愃n

h椃nh c愃ऀm ứng hoặc tích hợp trên smart phone.
- Ho愃n thiện thiĀt kĀ v giao diện thiĀt b椃⌀.
- Kiểm tra so sánh chĀt lượng của thiĀt b椃⌀ với các s愃ऀn phẩm trên th椃⌀

trường.
- Nghiên cứu triển khai s愃ऀn xuĀt h愃ng lo愃⌀t.

Với những nghiên cứu đã thực hiện, rĀt mong nhận được sự ủng hộ
của các chuyên gia, tổ chức để giúp đỡ đ t愃i n愃y trở th愃nh một đ t愃i
thực sự hữu ích cho tĀt c愃ऀ m漃⌀i người.

15

Downloaded by SAU DO ()