ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÔN HỌC Hệ thống nhúng : Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh

Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
KHOA ĐIỆN TỬ
Bộ môn: KỸ THUẬT MÁY TÍNH
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
MÔN HỌC
Hệ thống nhúng
Nhóm sinh viên : NGUYỄN HỮU TOẠI
LÊ THANH TÂM
HỒ QUANG TRƯỜNG
Lớp : 43S
Giáo viên hướng dẫn : TĂNG CẨM NHUNG


Thái Nguyên – 2011
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 2
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:




Thái Nguyên, Ngày Tháng Năm 20
Giáo Viên hướng dẫn
(Ký ghi rõ họ tên)
Nhận xét của giáo viên chấm:




Thái Nguyên, Ngày Tháng Năm 20

Giáo Viên chấm
(Ký ghi rõ họ tên)
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 3
Mục lục
Lời nói đầu 5
Chương 1: Phân tích hệ thống 6
1.1 Giới thiệu đề bài 6
1.2 Mục địch yêu cầu của bài toán 6
1.3 Khảo sát và phân tích bài toán 6
1.3.1 Tính cấp thiết của đề tài 6
1.3.2 Sơ đồ mạch đo 7
1.3.3 Các yêu cầu và giới hạn của hệ thống trong thực tế 7
Chương 2: Thiết kế hệ thống 8
2.1 Sơ đồ tổng quát 8
2.2 Lựa chọn giải pháp công nghệ 9
2.2.1 Giải pháp công nghệ 9
2.2.2 Giải pháp thiết kế 10
2.3 Lựa chọn tổng quan về linh kiện 11
2.3.1 Lựa chọn về linh kiện 11
2.3.2 Tổng quan về linh kiện 13
2.4 Sơ đồ CALL GRAPH 14
2.5 Sơ đồ đặc tả của hệ thống 15
2.6 Các MODULE trong hệ thống 16
2.6.1 Module điều khiển 16
2.6.2 Module hiển thị 16
2.6.3 Module khối nguồn 17
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 4
2.6.4 Module cảm biến nhiệt 17

Chương 3: Xây dựng hệ thống 18
3.1 Sơ đồ nguyên lý 18
3.2 Sơ đồ thuật toán điều khiển 19
3.3 Sơ đồ mô phỏng hệ thống 20
3.4 Sơ đồ mạch in của sản phẩm 21
3.5 Chương trình 22
Kết luận 25
Phụ lục 26
Tài liệu tham khảo 49
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 5
Lời nói đầu
Trong thời kỳ công nghiệp hóa và hiện đại hóa như ngày nay, các thiết bị
điện tử, tự động hóa đóng một vai trò rất quan trọng, đặc biệt là trong quá
trình sản xuất ở các phân xưởng, nhà máy cũng như là trong đời sống gia
đình. Áp dụng những kiến thức đạt được trong quá trình học môn Vi Điều
Khiển, chúng em quyết định chọn đề tài: THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐO
NHIỆT ĐỘ MÔI TRƯỜNG HIỂN THỊ TRÊN LED 7 THANH.
Với khả năng của bản thân và thời gian cho phép để thực hiện đề tài nên
nhóm sinh viên thực hiện vẫn còn những giới hạn cụ thể trong đề tài.
Sau một thời gian thực hiện đồ án chuyên ngành nhóm sinh viên đã được
mở rộng và hiểu biết thêm về các thiết bị chế tạo, cũng như phát hiện ra nhiều
thiếu sót. Ngoài ra, nó còn giúp nhóm sinh viên tìm hiểu thêm một số ứng
dụng thực tế của nhiều thiết bị, linh kiện trong thực tiễn và làm cho kiến thức
nhóm sinh viên ngày càng được nâng cao.
Qua đó, nhóm sinh viên xin chân thành cám ơn cô Th.S Tăng Cẩm Nhung đã
nhiệt tình giúp đỡ và hướng dẫn chúng em hoàn thành tốt đề tài của đồ án.
Đồ án được trình bày thành 03 chương
Chương 1: Khảo sát và phân tích hệ thống: Tìm hiểu qua và khảo sát thực
tế về các linh kiện, các loại IC, led 7 thanh, hoạt động của các loại cảm biến

sử dụng trong hệ thống.
Chương 2: Thiết kế hệ thống: Lựa chọn giải pháp: Chọn giải pháp công
nghệ, giải pháp thiết kế, các yêu cầu và giới hạn cho hệ thống.Thiết kế
nguyên lý: Sơ đồ tổng quát, sơ đồ đặc tả, lựa chọn và tổng quan về linh
kiện.Thiết kế kỹ thuật: Module mạch điều khiển,module điều khiển trung tâm,
module tương tác điều khiển, module điều khiển, module hiển thị.
Chương 3: Xây dựng hệ thống: Sơ đồ mạch, chương trình demo, các
module chương trình.
Tuy nhiên do kiến thức chuyên môn còn hạn chế, tài liệu tham khảo có
giới hạn nên còn xảy ra nhiều sai sót. Chúng em rất mong thầy và các bạn góp
ý bổ sung để bản đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn.
Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn!
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 6
CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH HỆ THỐNG
1.1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Nhiệt độ môi trường luôn ảnh hưởng trực tiếp tới sinh hoạt và
đời sống của chúng ta. Việc xác định nhiệt độ môi trường từ lâu đã
là điều không thể thiếu. Chúng ta có rất nhiều cách xác định nhiệt
độ môi trường như nhiệt kế thuỷ ngân … Ngày nay với sự phát triển
của khoa học và kỹ thuật thì nhiệt độ được xác định và xử lý dựa
vào các linh kiện điện tử để giúp đạt hiệu quả cao nhất. Vì vậy
nhóm chúng em đã chọn đề tài : ‘‘Thiết kế thiết bị hiển thị nhiệt độ
môi trường trên LED 7 thanh’’
1.2. MỤC ĐỊCH YÊU CẦU CỦA BÀI TOÁN
Đầu vào là nhiệt độ môi trường thông qua bộ cảm biến và bộ vi
xử lý để hiển thị qua LED 7 thanh. Từ đó ta có yêu cầu bài toán như
sau :
Hiển thị chính xác nhiệt độ môi trường xung quanh
Hiển thị qua LED 7 thanh

Hiển thị làm việc ổn định, tốc độ đáp ứng nhanh
1.3. KHẢO SÁT VÀ PHÂN TÍCH BÁI TOÁN
1.3.1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay nhu cầu về giám sát nhiệt độ có nhiều ứng dụng trong cuộc
sống như: giám sát nhiệt độ của của lò sấy, phòng thí nghiệm…nơi mà có
những yêu cầu cao về tính ổn định của nhiệt độ. Nên trong đồ án này, em
chọn đối tượng đo là nhiệt độ môi trường, và trình bày một mạch đo nhiệt độ
phòng sử dụng IC tích hợp LM35.
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 7
1.3.2. Quy tình đo nhiệt độ
Hình 1.1 Sơ đồ đo nhiệt độ
*Quá trình thực hiện đo:
Nhiệt độ môi trường là tín hiệu tương tự thông qua khối cảm biến thu
nhận tín hiệu và chuyển thành tín hiệu điện tương tự gửi đến ADC. Qua khối
ADC tín hiệu chuyển đổi thành tín hiệu số truyền đến khối vi điều khiển xử lý
và truyền ra khối hiển thị.
1.3.3. Các yêu cầu và giới hạn của hệ thống trong thực tế
a) Các yêu cầu :
- Đo và hiển thị nhiệt độ của môi trường một thời điểm bất kỳ trong
khoảng từ 0 đến 99 độ C.
- Chịu được nhiệt độ thay đổi.
- Sử dụng sensor cảm biến nhiệt.
- Hiển thị trên led 7 thanh.
- Chi phí cho hệ thống với giá hợp lý.
b) Giới hạn cho hệ thống :
- Sử dụng nguồn điện 220v /50Hz.
- Kích thước phù hợp với người sủ dụng.
- Hệ thống bê được bằng tay.
- Hệ thống làm việc được khi mất điện lưới (có nguồn dự trữ).

SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
ĐỐI
TƯỢNG
CẦN ĐO
CẢM
BIẾN
HIỂN
THỊ

XỬ LÝ

ADC
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 8
CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG
2.1 SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT
Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát
Chi tiết từng khối trong sơ đồ như sau:
a) Khối cảm biến nhiệt độ
Khối cảm biến có chức năng thu nhận tín hiệu tương tự ( nhiệt độ môi
trường ) rồi gửi đến khối chuyển đổi ADC dưới dạng điện.
b) Khối xử lý
Khối xử lý có chức năng tiếp nhận tín hiệu gửi đến sau đó xử lý để đưa ra
khối hiển thị.
c) Khối hiển thị
Khối hiển thị có chức năng hiển thị kết quả đo. Có thể hiển qua màn hình
LCD, LED 7 đoạn hoặc LED đơn
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
CẢM BIẾN
NHIỆT ĐỘ

RESET
HIỂN
THỊ
NHIỆT
ĐỘ
NGUỒN
VI
ĐIỀU
KHIỂN
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 9
d) Reset
Khối có chức năng reset lại hệ thống, giúp hệ thống làm việc từ đầu.
d) Khối nguồn
Cung cấp điện cho các khối trong sơ đồ.
Nguyên lý hoạt động của sơ đồ :
Khi nhiệt độ môi trường tác động vào bộ cảm biến, bộ cảm biến sẽ thu
nhận rồi gửi đến khối chuyển đổi ADC dưới dạng điện tương tự. Ở đây ADC
có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu tương tự đó thành tín hiệu số và gửi cho khối vi
điều khiển. Khối vi điều khiển xử lý tín hiệu rồi đưa ra ngoài thông qua khối
hiển thị.
2.2. LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ
2.2.1. Giải pháp công nghệ :
- Dựa vào yêu cầu bài toán ‘‘ Thiết kế thiết bị hiển thị nhiệt độ môi
trường trên LED 7 thanh” và các kiến thức đã học trong chương trình.
+ Sử dụng LED 7 thanh hợp với thiết bị hiển thị nhiệt độ vì LED 7 thanh là
một công cụ thông dụng được dùng để hiển thị các thông số dưới dạng các số
từ 0 đến 9. Mặc dù công cụ LCD giúp ta thể hiện các thông số một cách linh
động hơn nhưng LED 7 thanh vẫn được sử dụng nhiều trong công nghiệp do
các ưu thế của nó như : ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, dễ tạo sự chú ý và góc
nhìn rộng.

+ Sử dụng LM35 để đo nhiệt độ vì :
 Dòng LM35 là dòng mạch tích hợp cảm biến chính xác nhiệt độ, có
điện áp ra tỉ lệ thuận tuyến tính với nhiệt độ (ºC) do đó có lợi thế hơn
so với cảm biến nhiệt độ tuyến tính hiệu chuẩn trong ºK, chẳng hạn như
người dùng không phải trừ đi một lượng lớn hằng số điện áp từ đầu ra
để phân chia thang nhiệt độ thuận tiện hơn.
 LM35 không cần hiệu chuẩn hay chỉnh sửa để đưa về nhiệt độ chính
xác như ±1/4ºC ở nhiệt độ phòng và ±3/4ºC trong khoảng -55 đến
150ºC. Sai số thấp vì được vi mạch điều chỉnh.
 Trở kháng đầu ra của LM35 thấp, đầu ra tuyến tính và hiệu chuẩn chính
xác giúp đọc và kiểm soát mạch dễ dàng. Nó được sử dụng với nguồn
một chiều. Chỉ sử dụng 60µA từ nguồn nên nhiệt độ vi mạch tăng rất ít,
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 10
thấp hơn 0,1ºC trong không khí.Được đánh giá cao khi hoạt động trong
khoảng -55 đến 150ºC, trong khi LM35C được đánh giá trong khoảng
-40 đến 110ºC (-10ºC với độ chính xác được cải thiện).
+ Sử dụng PIC16F877A vì :
 Trong PIC tích hợp sẵn ADC thuận tiện cho quá trình lập trình và tiến
hành lắp mạch tốc độ xử lý nhanh tốc độ tối đa cho phép 20MHz với 1 chu
kỳ 20s. Chúng ta có thể sử dụng AT89C51 nhưng phải kết hợp với ADC lên
rất phức tạp.
 Trong chíp tích hợp nhiều modul của một vi xử lý hiện đại như: timer,
ADC, CCP, PWM…và bộ nhớ chương trình đủ lớn cho phép thực hiện
các dự án trung bình.
2.2.2. Giải pháp thiết kế :
Thiết kế hệ thống có vai trò rất quan trọng.chất lượng của phần mềm
phụ thuộc rất nhiều vào bản thiết kế. Một bản thiết kế tốt còn giúp cho việc
thực hiện các giai đoạn khác dễ dàng hơn, giúp cho người thực hiện hoàn
thành chính xác hơn công việc của mình . Các quy trình thiết kế thường được

sử dụng như: Top-Down, Bottom-Up hoặc kết hợp cả hai quy trình trên.Ở đây
chúng em lựa chọn giải pháp thiết kế là Top-Down .
Top-down: Quy trình này tiếp cận bài toán theo hướng xem xét bài
toán từ các khía cạnh chi tiết và sau đó mới tổng quát lên. Quy trình Top-
Down thường được áp dụng cho các bài toán đã có giải pháp công nghệ cả về
phần mềm cũng như phần cứng. Các giải pháp này đã được phát triển trước
đó ở các ứng dụng khác, và đã được kiểm định.
Trong thực tế chúng ta sẽ thấy, bản chất hay mấu chốt của quy trình là
vấn đề tìm hiểu và xác định bài toán, làm sao để xác định được chính xác và
đầy đủ nhất các yêu cầu cũng các rằng buộc mà hệ thống phải đạt được.
Sơ đồ khối quy trình kế top-down ở hình dưới đây:
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 11
Hình 2.2 Sơ đồ khối quy trình kế TOP-DOWN
2.3. LỰA CHỌN TỔNG QUAN VỀ CÁC LINH KIỆN
2.3.1. Lựa chọn linh kiện
 Khối cảm biến
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Phân tích vấn đề
(Analyze the proplem)
Thiết kế nguyên lý
(High level design)
Thiết kế kỹ thuật
(Engineering design)
Kiểm tra
(Test)
Xây dựng hệ thống
(Implementation)
Các yêu cầu và điều kiện rằng
buộc cho hệ thống mới

Các yêu cầu và các điều kiện rằng buộc đã
được xác định cụ thể
Sơ đồ khối và các biểu đồ luồng dữ liệu
Các cấu trúc dữ liệu
Các giao tiếp vào ra
Biểu đồ quan hệ giữa các khối
chức năng
Phần cứng
Phần mềm
Đạt yêu cầu
Không Đạt yêu
cầu
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 12
+ Để đo lường nhiệt độ thì có thể sử dụng nhiều loại cảm biến khác nhau,mỗi
loại có một ưu điểm riêng phù hợp với tùng yêu cầu riêng.Ở đây yêu cầu của
bài tập là đo nhiệt môi trường bình thường nên sủ dụng LM35 là tối ưu nhất
vì :đây là loại cảm biến có độ chính xác cao,tầm hoạt động tuyến tính từ 0 –
128 độ C ,tiêu tán công suất thấp.
 Khối xử lý
+ Dùng vi điều khiển
Ưu điểm :
+ Vi điều khiển có khả năng điều khiển linh hoạt theo mong muốn của người
sử dụng dựa vào phần mềm được viết.
+ Khả năng thay đổi mã có thể thực hiện được.
+ Hệ thống đơn giản hơn nhiều,kích thước nhỏ,hơn nữa sẽ giảm được độ
kém ổn định do nhiều linh kiện gây ra.
+ Có thể thay đổi thêm chức năng bằng cách thay đổi mềm.
Nhược điểm :
Chất lượng của hệ thống phụ thuộc vào chất lượng được nạp cho vi điều
khiển.

 Khối hiển thị (yêu cầu của đề bài là dùng LED 7 thanh)
Yêu cầu đặt ra khối hiển thị là thân thiện với người sử dụng trên cơ sở ta có 2
phương án sau :
+ Phương án 1 : Dùng led 7 thanh
Ưu điểm : Đơn giản , rẻ và có góc nhìn rộng.
Nhược điểm : Không chỉ dẫn cụ thể, giới hạn ký tự hiện ra. Nếu muốn
hiển thị dài cần nhiều LED và đi kèm nó là bộ giải mã. Điều này làm cho hệ
thống trở nên cồng kềnh, phức tạp. Việc lập trình quét hàng quét cột để hiển
thị phức tạp.
+ Phương án 2 : Dùng LCD
Ưu điểm : Hiển thị rò ràng kèm theo chỉ dẫn
Thay đổi nội dung linh hoạt.Xử lý lập trình đơn giản hơn LED 7 thanh.
Nhược điểm : Giá thành đắt.
Kết luận :
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 13
Sau khi cân nhắc các phương án đưa ra và khả năng phối hợp giữa các khối,
phù hợp với đề tài, chúng em lựa chọn giải pháp :
- Sử dụng PIC16F877
- Sử dụng Led 7 thanh
- Sử dụng cảm biến nhiệt LM35
2.3.2. Tổng quan về linh kiện
Gồm :
PIC 16F877
LED 7 đoạn Anode chung
Thiết bị cảm biến nhiệt độ LM35
Các linh kiện khác như: tranzito, thạch anh, tụ diện …
***(Được đưa vào phần phụ lục cuối báo cáo)***
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 14

2.4 SƠ ĐỒ CALL GRAPH
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 15

Hình 2.3 Sơ đồ CALL GRAPH
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
VI ĐIỀU
KHIỂN
LED 7 THANH
NHIỆT ĐỘ
BUTTON
Tín hiệu tương tự
Tín hiệu
điện
T
í
n

h
i
ệ
u

s
ố
CẢM BIẾN

Tín hiệu
điện
Tín hiệu

điện
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 16
2.5. SƠ ĐỒ ĐẶC TẢ CỦA HỆ THỐNG
Tín hiệu tương tự

Tín hiệu tương tự
Tín hiệu số


Tín hiệu số

SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Bộ vi xử lý
Bộ cảm
biến
Bộ biến đổi
ADC
Nhiệt độ
môi
trường
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 17
Hình 2.4 Sơ đồ đặc tả của hệ thống
Nguyên lý hoạt động của sơ đồ :
Nhiệt độ môi trường là một dạng tín hiệu tương tự được bộ cảm biến thu nhận
và chuyển thành tín hiệu điện tương tự rồi gửi đến bộ chuyển đổi ADC. Từ tín
hiệu tương tự được đưa vào ADC mã hoá và chuyển nó thành tín hiệu điện
dạng số gửi đến bộ vi xử lý. Ở đây tín hiệu số được xử lý theo chương trình
đã viết để điều chỉnh hiển thị nhiệt độ theo quy ước.
2.6. CÁC MODULE TRONG HỆ THỐNG
2.6.1 Module điều khiển

Hình 2.5 Module điều khiển
- Nhận tín hiệu từ cảm biến qua bộ biến đổi ADC của VDK có chức năng
chuyển đổi từ tín hiệu analog sang digital.Điều khiển,xử lý rồi đưa tới
khối hiển
- Nút ấn và điện trở để tạo ra RESET cho PIC.
- Thạch anh tạo dao dộng và các tụ lọc nhiễu.
2.6.2 Module hiển thị
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Hiển thị nhiệt độ
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 18
Hình 2.6 Module hiển thị
- Các LED đều là ANOT chung, chân A, B, C, D, E, F, G là các chân
dữ liệu của LED, từng LED hoạt động độc lập, chân ANOT chung được
nối qua TRASISTOR và nối với VCC của khối nguồn.
- Khi tín hiệu ở các transistor là mức logic cao thì các led được kích hoạt
và nhận tín hiệu số từ bộ vi xử lý để hiển thị nhiệt độ lên Led 7 thanh
2.6.3 Module khối nguồn
Hình 2.7 Module khối nguồn
- Mạch nguồn cung cấp điện áp cho hệ thông hoạt động,trong đó gồm có :
Biến áp để biến đổi điện áp xoay chiều thành xoay chiều điện áp thấp, cấp
cho mạch chỉnh lưu .
- Chỉnh lưu cầu nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều thành một chiều
- Các tụ có vai trò lọc các thành phần nhiễu và bậc cao .
- 7805 có vai trò tạo ra điện áp 5v chuẩn.
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 19
2.6.4 Module cảm biến nhiệt
Hình 2.8 Module cảm biến nhiệt
- Cảm biến nhiệt LM35 có vai trò đo nhiệt độ môi trường , sau đó truyền tín
hiệu đo được cho pic dưới dạng điện áp. Đầu ra số 3 của biến trở được nối

vào chân RA0 của VĐK. Tụ 100nF cực dương được nối vào chân 1 và cực
âm nối vào chân 3 của cảm biến LM35.
- LM 35 cứ tăng 1
o
C thì điện áp tăng 10mv
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG
3.1 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 20
Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống
3.2. SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Bắt đầu
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 21

Hình 3.2 Sơ đồ thuật toán

3.3 SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Định nghĩa các biến,
khởi tạo các ngắt, cài
đặt các thông số LED
Đọc giá trị nhiệt độ
hiện tại từ ADC PIC
16F877A
Hiển thị các giá trị nhiệt độ
lên LED 7 thanh
Kết
thúc
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 22

Hình 3.3 Sơ đồ tổng thể mô phỏng bằng PROTEUS
Nguyên lý hoạt động của hệ thống:
Khi khởi động hệ thống, cảm biến nhiệt LM35 sẽ thu nhận tín hiệu
tương tự đầu vào là nhiệt độ môi trường được mã hóa thành tín hiệu điện đưa
tới bộ vi xử lý .Tín hiệu này được đưa vào vi điều khiển qua chân AN0
(analog của ADC) của PIC16f877A; trong pic đã tích hợp sẵn bộ chuyển đổi
tương tự sang số  tín hiệu điện áp được chuyển đổi sang tín hiệu số và được
xuất ra cổng từ RD4->RD7 và được hiển thị lên màn hình LED 7 thanh.
Công thức biến đổi trong ADC:
ở đây ta dùng adc của pic là 10bit  max= 1023, Vref=Vcc; giả thiết đầu ra
của Vcc=5V nên tại 0 độ C hay 273 độ K thi đầu ra của LM35 là 0 V.
ví dụ: nhiệt độ là 30 độ C = 303k out= 303x10mV/K =3,03 V. Ta
tính toán giá trị đọc được từ adc 10 bit (ADC_Vin là điện áp đưa vào chân
ADC của pic, ADC_value la giá trị đầu ra của ADC dưới dạng thập phân):
ADC_Vin =5V  ADC_value =1023
ADC_Vin =0 V  ADC_value =0 (ứng với 0 độ C)
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 23
ADC_Vin =3,03V ADC_value =(1023/5)x3,03=619,938 (ứng với 30
độ C)
Mặt khác do: Vref=Vcc=5V nên ADC_value =1 tương ứng với
(5/1023=4,887mV =5V).Trong khi đó LM35 cho ra điện áp là 10mV/1K nên
giá trị ADC thay đổi 1 đơn vị thì nhiệt độ phải thay đổi là 0.5K (hay là gần
5mV).như vậy ta có công thức đầy đủ tính độ C như sau:
C=(ADC_value )x(4,887mV/10mV)
 C=(ADC_value )/2.048
3.4 SƠ ĐỒ MẠCH IN CỦA SẢN PHẨM
Hình 3.4 Sơ đồ mạch in
3.5 CHƯƠNG TRÌNH
#include<16f877a.h>

SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 24
#device *=16 adc=10
#FUSES NOWDT, HS, NOPUT, NOPROTECT, NODEBUG, NOBROWNOUT,
NOLVP, NOCPD, NOWRT
#use delay(clock=20m)
#byte port_led7 = 0x06 //port B
#byte scan_led = 0x08 //port D
#byte trisa = 0x85 //tris A
#byte trisb = 0x86 //tris B
#byte trisd = 0x88 //tris D
#bit led1 = scan_led.7
#bit led2 = scan_led.6
#bit led3 = scan_led.5
#bit led4 = scan_led.4
int8 read,dem_ngat;
int8
led_code[13]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xff,0x9c,0xc6};/
/{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, , *,C}
int8 led_buffer[4];
#int_timer0
void quet_led(void)//sau 5ms thi thay doi led sang
{
set_timer0(6);//cai dat gia tri ban dau cho timer0
///////////
if(++dem_ngat==3)
{
dem_ngat=0;
port_led7=led_code[10];//tat led
if(led1==0)

{
led1=1;
led2=0;
port_led7=led_buffer[1];
}else
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 25
{
if(led2==0)
{
led2=1;
led3=0;
port_led7=led_buffer[2];
}else
{
if(led3==0)
{
led3=1;
led4=0;
port_led7=led_buffer[3];
}else
{
led4=1;
led1=0;
port_led7=led_buffer[0];
}
}
}
}
}

void write_led_buffer(int8 temp)
{
led_buffer[0]=led_code[temp/10];
led_buffer[1]=led_code[temp%10];
led_buffer[2]=led_code[11];
led_buffer[3]=led_code[12];
}
void main()
{
//set tris
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK