đo và điều khiển nhiệt độ môi trường

Đồ án tốt nghiệp
LỜI NÓI ĐẦU.
Ngày nay, kỹ thuật vi xử lý đã có những bước nhảy vọt trong việc chế tạo vi
mạch điện tử mà đặc trưng là vi mạch vi xử lý, đã tạo một bước ngoặt quan
trọng trong sự phát triển của khoa học, những thành tựu trong kỹ thuật vi mạch,
công nghệ thông tin, công nghệ chế tạo µC, µP đã mở ra một khả năng to lớn
trong công nghiệp chế tạo máy tính, điều khiển các quá trình sản xuất, quản lý
đời sống xã hội.
Trong những năm gần đây việc phát triển công nghiệp hoá, hiện đại hoá là
nhiệm vụ quan trọng hàng đầu cho bất kỳ một quốc gia nào trong việc xây dựng
và quản lý đất nước. Việc ứng dụng các thiết bị đo và hệ thống đo lường có sử
dụng kỹ thuật vi điện tử, vi xử lý và máy tính ngày càng có hiệu quả, tạo ra các
hệ thống thông minh nhờ cài đặt bộ vi xử lý µC, µP. Điều này cho phép các kỹ
sư đo lường có trong tay một công cụ mạnh để thu thập dữ và xử lý thông tin,
điều khiển tự động các quá trình sản xuất. Một hệ vi xử lý có quy mô ứng dụng
rất lớn, vấn đề là phải dựa trên những yêu cầu cụ thể mà tổ chức phần cứng của
hệ ở mức tối thiểu (Nhằm tăng tốc độ, giảm giá thành và tăng độ tin cậy) và xây
dựng phần mềm điều khiển thật tối ưu nhằm tăng khả linh hoạt và mềm dẻo
trong các phép xử lý, gia công và biến đổi tín hiệu mà hệ phải thực hiện. Do
vậy, đối với kỹ sư đo lường, chúng ta nên tìm hiểu và áp dụng kỹ thuật vi xử lý
một cách thành thạo.
Chính vì điều đó em đã chọn đề tài “ Đo và điều khiển nhiệt độ môi
trường “ để có điều kiện tìm hiểu sâu hơn về hệ vi xử lý (cụ thể là 89C51).
Hệ thống đo và điều khiển nhiệt độ làm những công việc sau:
- Đọc mã phím từ bàn phím và kiểm tra xem phím nào được nhấn để
thực hiện công việc tương ứng với phím đó.
Đồ án tốt nghiệp
- Ghi lại những thông về thời gian và nhiệt độ.
- Cho phép hiện thị cả thời gian và nhiệt độ theo yêu cầu cụ thể.
- Giao tiếp với máy tính.
Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 1 . TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO NHIỆT ĐỘ
1.1.Phương pháp đo nhiệt độ.
Trong tất cả các đại lượng vật lý, nhiệt độ là một đại lượng quan trọng do
vai trò quyết định trong nhiều tính chất vật lý của vật chất. Một trong những đặc
điểm quan trọng tác động của nhiệt độ là làm thay đổi một cách liên tục các đại
lượng chịu ảnh hưởng của nó. Bởi vậy trong nghiên cứu khoa học, trong công
nghiệp và trong đời sống hàng ngày việc đo nhiệt độ là rất cần thiết. Đặc biệt là
trong các ngành nhiệt, hoá, và nhất là ngành luyện kim.
Đo nhiệt độ có thể dùng các đơn vị khác nhau, xuất phát từ các định luật
nhiệt động học người ta xác định đơn vị nhiệt độ đặc trưng tổng quát cho mọi
trường hợp. Các đơn vị nhiệt độ tuyệt đối được xác định tương tự nhau dựa trên
tính chất của khí ký tưởng.
- Thang đo nhiệt độ động học tuyệt đối:
Đơn vị nhiệt độ là
0
K ( Nhiệt độ Kelvin ).Trong nhiệt độ Kelvin người ta gán
cho nhiệt độ của điểm cân bằng của ba trạng thái nước - nước đá - hơi. Từ nhiệt
độ tuyệt đối người ta xác định được các đơn vị nhiệt độ mới là nhiệt độ
Celsious và nhiệt độ Fahrenheit bằng cách dịch chuyển các giá trị nhiệt độ.
- Thang đo nhiệt độ Celsious:
Đơn vị nhiệt độ là
0
C. Một độ Celsious bằng một độ Kelvin. Quan hệ giữa
nhiệt độ Kelvin và nhiệt độ Celsious được xác định bằng biểu thức:
T (
0
C) = T(
0
K) – 273,15
- Thang nhiệt độ Faherenhit:

Đơn vị nhiệt độ là
0
F. Quan hệ với nhiệt độ Celsious và nhiệt độ Kelvin
T(
0
C) = ( T(
0
F) – 32 ) .
9
5
Đồ án tốt nghiệp
T(
0
F) = ( T(
0
C) + 32 ) .
5
9
Tuỳ theo nhiệt độ cần đo người ta có thể dùng các phưong pháp khác nhau.
Thông thường nhiệt độ đo được chia ra làm ba dải: nhiệt độ thấp, nhiệt độ trung
bình, nhiệt độ cao.
Ở nhiệt độ nhiệt độ trung bình và thấp phưong pháp đo là phưong pháp tiếp
xúc nghĩa là các chuyển đổi được đặt trực tiếp trong môi trường đo. Đối với
nhiệt độ cao đo bằng phưong pháp không tiếp xúc, dụng cụ đặt ngoài môi
trường đo .
1.1.1.Đo nhiệt độ bằng phưong pháp tiếp xúc .
Phưong pháp đo thường gặp trong công nghiệp là nhiệt kế tiếp xúc. Có hai
loại: Nhiệt kế nhiệt điện trở và nhiệt kế nhiệt ngẫu.
Cấu tạo của nhiệt kế nhiệt điện trở và cặp nhiệt ngẫu cũng nh cách lắp ghép
của chúng phải đảm bảo tính chất trao đổi nhiệt tốt giữa chuyển đổi với môi

trường đo.
Đối với môi trường nước hoặc không khí, chuyển đổi được đặt theo ngược
với dòng chảy. Với vật rắn khi đặt nhiệt kế sát vào vật, nhiệt lượng sẽ truyền từ
từ vật sang chuyển đổi và dễ gây tổn hao nhiệt, nhất là đối với vật dẫn nhiệt
kém. Do vậy diện tích tiếp xúc giữa vật đo và nhiệt kế càng lớn càng tốt. Khi đo
nhiệt độ của các hạt (cát , đất …) cần phải cắm sâu nhiệt kế vào môi trường đo
và thường dùng nhiệt kế điện trở có cáp nối ra ngoài.
a . Nhiệt kế điện trở .
Nhiệt kế nhiệt điện trở là chuyển đổi có điện trở thay đổi theo sù thay đổi
của nó. Tuỳ theo tác động nhiệt của dòng điện cung cấp chay qua chuyển đổi
mà người ta chia thành: Nhiệt điện trở đốt nóng và nhiệt điện trở không đốt
nóng.
Đồ án tốt nghiệp
Trong nhiệt điện trở đốt nóng, dòng điện chạy qua rất lớn làm nhiệt độ của
nó tăng lên cao hơn nhiệt độ của môi trường, nên có sự toả nhiệt ra môi trường
xung quanh. Nhiệt điện trở loại này được dùng để đo lưu lượng của dòng chảy,
phân tích các chất hoá học …. Nhiệt kế nhiệt điện trở có thể được chế tạo bằng
dây Platin, đồng, niken, bán dẫn … quấn trên một lõi cách điện đặt trong vỏ
bằng kim loại có đầu nối ra ngoài. Nhiệt kế nhiệt điện trở có thể dùng mạch đo
bất kỳ để đo điện trở nhưng thông thường dùng mạch cầu không cân bằng. Yêu
cầu đối với vật liệu chế tạo là: Có hệ số nhiệt độ lớn, bền hoá học khi có tác
dụng của môi trường, điện trở suất lớn, khó nóng chảy để giảm tổn hao nhiệt.
Trong nhiệt điện trở không đốt nóng, dòng điện chạy qua rất nhỏ không làm
tăng nhiệt độ của điện trở và nhiệt độ của nó bằng nhiệt độ môi trường. Nhiệt
điện trở loại này dùng để do nhiệt độ và các đại lượng cơ học nh đo di chuyển.
a1. Điện trở kim loại
Các loại điện trở kim loại
Dựa vào dải nhiệt độ cần đo và các tính chất đặc biệt khác người ta thường
chế tạo nhiệt điện trở bằng dây Pt, Ni đôi khi dùng cả Cu, W. Đường kính dây
từ 0.02 ÷ 0.06 mm với chiều dài từ 5 ÷ 20 mm.

- Nhiệt điện trở Platin (Pt).
Platin có thể được chế tạo với độ tinh khiết rất cao ( 99.999% ), điều này cho
phép tăng độ chính xác của các tính chất vật lý của vật liệu. Ngoài ra tính trơ về
mặt hoá học và sự ổn định trong cấu trúc tinh thể Platin đảm bảo sự ổn định của
các đặc tính dẫn điện của điện trở chế tạo từ vật liệu này. Các điện trở làm bằng
Platin hoạt động tốt trong một dải nhiệt độ từ -200
0
C ÷ 1000
0
C.
Phương trình đặc trưng của chuyển đổi có thể được viết đưới dạng sau:
R
T
= R
0
( 1 + At + Bt
2
) ở 0
0
C ÷ 660
0
C
R
T
= R
0
( 1 + At + Bt
2
+ C(1 – t)
3

) ở 0
0
C ÷ 660
0
C
Đồ án tốt nghiệp
Trong đó : R
0
là điện trở ở 0
0
C.
A, B, C là các hằng số.
Đặc tính của nó phi tuyến, với nhiệt độ nhỏ hơn -180
0
C và lớn hơn 660
0
C
quan hệ giữa R
T
= f(t) được cho dưới dạng bảng.
Nhược điểm của chuyển đổi nhiệt điện trở Platin là đặc tính phi tuyến,
không dùng được trong môi trường ôxi hoá khử nhưng do độ bền hoá học cao
hoặc tính dẻo lớn có thể chế tạo thành sợi rất mỏng (đến 1.25 µm) nên được sử
dụng rộng rãi.
- Nhiệt điện trở Niken (Ni).
Niken có độ nhạy nhiệt độ cao hơn nhiều so với Platin và có điện trở suất
cho phép chế tạo được các chuyển đổi có kích thước nhỏ. Điện trở của Niken ở
100
0
C lớn gấp 1.617 lần so với giá trị ở 0

0
C, đối với Platin sự chênh lệch giữa
hai nhiệt độ này là 1.385. Tính chất dẫn điện của Niken phụ thuộc nhiều vào tạp
chất và quá trình nhiệt luyện. Niken là chất có tính chất hoá học cao, nó dễ bị
ôxi hoá khi nhiệt độ làm việc tăng. Điều này làm giảm tính ổn định và hạn chế
dãi nhiệt độ làm việc của điện trở. Thông thường các nhiệt điện trở chế tạo từ
Niken làm việc ở nhiệt độ thấp hơn 250
0
C, ở nhiệt độ cao hơn R
T
= f(t) không
đơn trị.
- Nhiệt điện trở đồng (Cu).
Đồng được sử dụng trong một số trường hợp vì sự thay đổi nhiệt độ của các
nhiệt điện trở được chế tạo bằng đồng có độ tuyến tính cao. Tuy nhiên do hoạt
tính hoá học của đồng quá lớn nên các nhiệt điện trở loại này chỉ sử dụng ở dải
nhiệt độ từ -50

÷ 180
0
C. Ngoài ra điện trở suất của đồng nhỏ nên muốn điện trở
cao phải tăng chiều dài của dây tức là giảm kích thước của chuyển đổi.
Phương trình đặc trưng:
R
T
= R
0
( 1 + αt)
Đồ án tốt nghiệp
Trong đó : α là hệ số nhiệt độ . α = 4,3.10

-3
/
0
C trong khoảng 0÷100
0
C.
t là nhiệt độ.
R
0
là điện trở của chuyển đổi ở 0
0
C.
Nếu biết giá trị của R
0
có thể dùng biểu thức:
R
T2
= R
T1
(τ + t
2
) (τ + t
1
)
Trong đó: R
T1
, R
T2
là điện trở ứng với nhiệt độ t
1

, t
2
.
τ =
α
1
là hằng số phụ thuộc vào vật liệu, với Cu thì τ = 234.
Khi tính điện trở R
2
ở nhiệt độ t
2
chỉ cần biết điện trở R
1
ở nhiệt độ t
1
bất kỳ.
- Nhiệt điện trở Wonfram (W).
Wonfram có độ nhạy cao hơn so với Platin khi nhiệt độ dưới 100
0
K và nó có
thể được sử dụng ở nhiệt độ cao với độ tuyến tính tốt hơn. Từ Wonfram có thể
được chế tạo được các sợi rất mảnh để làm các điện trở có trị số cao hoặc tối
thiểu hoá kích thước của các chuyển đổi. Tuy nhiên ứng suất của Wonfram có
độ ổn định nhỏ hơn so các nhiệt điện trở của Platin .
Chế tạo nhiệt kế.
Một cách tổng quát sự thay đổi theo nhiệt độ của điện trở là:
∆R = Rα
R
∆T
sẽ gây nên một tổn hao:

V
m
= ∆R.i
Trong đó i là dồng điện chạy qua một điện trở. Thông thường dòng điện i
thường được giới hạn ở mức độ vài mA để tránh gây ra nóng đầu dây đo. Để có
độ nhạy cao thì phải sử dụng điện trở tương đối lớn, muốn vậy:
- Giảm tiết diện dây, việc này bị hạn chế vì giảm tiết diện dây làm cho dây
dễ đứt .
- Tăng chiều dài dây, việc này cũng bị hạn chế do tăng chiều dài dây làm
tăng kích thước chuyển đổi .
Đồ án tốt nghiệp
Giải pháp thường dùng là Ên định giá trị R = 100 Ω ở 0
0
C.
Khi đó nếu dùng Platin đường kính dây khoảng 10cm, sau khi quấn lại sẽ
nhận được nhiệt kế cỡ 1cm. Trên thực tế các sản phẩm thương mại có điện trở ở
0
0
C là 50, 500, 1000 Ω. Các điện trở có trị số lớn thường được sử dụng để đo
các dải đo nhiệt độ thấp, ở đó chúng cho phép đo với độ nhạy tương đối tốt.
Khi chọn vật liệu chế tạo nhiệt kế cần chú ý đến hệ số giản nở của các vật
liệu cấu thành để tránh gây ra ứng suất trong quá trình làm việc. Độ kín của các
vỏ bọc cần được đảm bảo một cách tuyệt đối, ngoài ra vật liệu bọc dây điện trở
phải có độ cách điện tốt và tránh mọi hiện tượng điện phân có thể làm hỏng kim
loại.
a2. Nhiệt điện trở bán dẫn.
Một đặc tính quan trọng của loại điện trở này là có độ nhạy nhiệt cao,
khoảng 10 lần so với độ nhạy nhiệt của điện trở kim loại. Ngoài ra hệ số nhiệt
độ của chúng có giá trị âm và phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ.
Nhiệt điện trở bán dẫn được chế tạo từ hỗn hợp các oxit bán dẫn đa tinh thể

như: MgO , MgAl
2
O
4
, Mn
2
O
3
, Fe
3
O
4
. Để chế tạo nhiệt điện trở, các oxit được
trộn với nhau theo một tỉ lệ thích hợp, sau đó chúng được nén định dạng. Các
dây nối kim loại được hàn tại hai điểm trên bề mặt bán dẫn đã phủ bằng một lớp
kim loại. Các nhiệt điện trở được chế tạo với hình dạng khác nhau (đĩa, trụ,
vòng…) và các phần tử nhạy cảm có thể được bọc một lớp bảo vệ hoặc để trần.
Các vật liệu thường được sử dụng có điện trở suất cao cho phép chế tạo những
điện trở có giá trị thích hợp với một lượng vật chất nhỏ và kích thước tối thiểu
(mm). Kích thước nhỏ cho phép đo nhiệt độ ở từng điểm, đồng thời do nhiệt
dung nhỏ nên tốc độ hồi đáp lớn.
Độ ổn định của một nhiệt điện trở phụ thuộc vào việc chế tạo nó và điều
kiện sử dụng nó. Vỏ bọc của nhiệt điện trở sẽ bảo vệ nó không bị phá huỷ hoá
Đồ án tốt nghiệp
học và tăng độ ổn định khi làm việc. Trong quá trình sử dụng nhiệt điện trở cần
tránh những thăng giáng nhiệt độ đột ngột vì điều này có thể dẫn đến rạn nứt
vật liệu. Phụ thuộc vào loại nhiệt điện trở dải nhiệt độ có thể thay đổi từ một vài
độ tuyệt đối đến khoảng 300
0
C. Có thể mở rộng dải nhiệt độ này nhưng khi đó

trị số của điện trở sẽ gia tăng đáng kể khi làm việc ở nhiệt độ cao .
Quan hệ điện trở – nhiệt độ.
Biểu thức phụ thuộc điện trở vào nhiệt độ có thể được viết như sau:
)exp()()(
2
0
0
TT
T
RTR
β
=
Trong đó : β là hằng số phụ thuộc vào tính chất vật lý của chất bán dẫn.
R
0
là điện trở tuyệt đối ở nhiệt độ T
0
.
Có thể biểu diễn độ nhạy nh sau:
2
T
bT
K
+
=
β
α
ảnh hưởng của hàm mũ đến điện trở chiếm ưu thế hơn nên điện trở được viết
dưới dạng:
)exp()(

0
T
RTR
β
=
và bá qua sự phụ thuộc của β vào nhiệt độ. Trong trường hợp này độ nhạy được
tính nh sau:
2
T
R
β
α
−=
Giá trị của β nằm trong khoảng 3000 ÷ 5000K.
Độ nhạy của nhiệt điện trở cho phép ứng dụng chúng để phát hiện các biến
thiên rất nhỏ của nhiệt độ (10
-4
÷ 10
4
). Các nhiệt điện trở có thể được sử dụng
trong khoảng nhiệt độ từ vài
0
K đến 300
0
K. Để đo nhiệt độ ngoài phạm vi này,
cần phải chọn vật liệu đặc biệt, ví dụ Cacbua Silic, và có biện pháp bảo vệ hữu
Đồ án tốt nghiệp
hiệu các nhiệt điện trở có giá trị nhỏ hơn 25
0
C (khoảng 50Ω hoặc 1000Ω). Việc

lựa chọn giá trị xác định của điện trở phụ thuộc vào điện trở của thiết bị đo.
- Nhiệt điện trở Silic.
Đây là một điện trở bán dẫn có những đặc điểm sau:
Hệ số nhiệt độ của điện trở suất có giá trị cỡ 0,7%/
0
C ở 25
0
C. Sù thay đổi
của nó tương đối nhỏ nên có thể tuyến tính hoá đặc tính của cảm biến trong
vùng nhiệt độ làm việc bằng cách mắc thêm một điện trở phụ, song song hay
nối tiếp phụ thuộc vào mạch đo .
Các điện trở Silic được chế tạo bằng công nghệ khuyếch tán tạp chất vào
đơn tinh thể Silic. Sù thay đổi nhiệt của điện trở suất của Silic phụ thuộc vào
nồng độ pha tạp chất và nhiệt độ .
Với nhiệt độ nhỏ hơn 120
0
C (dải nhiệt độ làm việc của Silic) thì điện trở suất
tăng khi nhiệt độ tăng do độ linh động tải giảm mà nồng độ thực tế không đổi.
Hệ số nhiệt độ của điện trở càng nhỏ khi pha tạp chất càng mạnh.
b . Cặp nhiệt ngẫu
Nguyên lý làm việc của cặp nhiệt ngẫu
Nếu hai dây dẫn nối với nhau tại hai điểm 1 và 2, mét trong hai điểm đó
được đốt nóng thì trong mạch sẽ xuất hiện một dòng điện dây bởi suất điện
động gọi là suất điện động nhiệt điện, là hiệu số các hàm nhiệt độ của hai điểm
nối đó.
E
T
= f(t
1
) – f(t

2
)
Mạch điện như vậy gọi là cặp nhiệt ngẫu.
Điểm được đốt nóng gọi là đầu công tác, điểm còn lại gọi là đầu tự do là
hằng số f(t
2
) = const. Như thế:
E
T
= f(t
1
) – C
Biểu thức trên là cơ sở cho phép đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt ngẫu nhiệt.
Đồ án tốt nghiệp
Theo phương pháp này, việc đo nhiệt độ t
1
sẽ dẫn đến việc đo suất điện động
của cặp nhiệt ngẫu khi giữ cố định nhiệt độ đầu tự do của nó. Cặp nhiệt điện
được nối với nhau bằng phương pháp hàn và đặt trong thiết bị bảo vệ để tránh
bị ăn mòn hoá học. Thiết bị này được chế tạo từ vật liệu dẫn nhiệt tốt, bền cơ
học không thấm khí.
Thiết bị trên thường là các ống chế tạo bằng thép đặc biệt. Đối với cặp nhiệt
điện quý, ống bảo vệ thường được làm bằng thạch anh và gốm. Để tránh hiện
tượng điện phân người ta dùng ống Amiăng (300
0
C), ống thạch anh hoặc ống
sứ.
Phương pháp đo.
Đo bằng cặp nhiệt ngẫu là một trong những phương pháp phổ biến và thuận
lợi nhất. Cấu tạo nhiệt kế nhiệt ngẫu gồm: có hai dây hàn với nhau và luồn vào

ống để có thể đo được nhiệt độ cao. Với nhiệt độ thấp hơn, vỏ nhiệt kế có thể
làm bằng thép không rỉ. Để cách điện giữa hai dây một trong hai dây được luồn
vào ống sứ nhỏ . Nếu vỏ làm bằng kim loại cả hai dây đều đặt trong ống sứ.
Đầu ra của cặp nhiệt ngẫu được nối vào đầu nối. Mạch đo của nhiệt kế nhiệt
ngẫu là milivonmet hoặc điện thế kế điện trở nhỏ có giới hạn đo từ 0 ÷ 100mV.
Nếu đo suất điện động nhiệt điện bằng milivonmet sẽ gây sai số, nhiệt độ
của mạch đo thay đổi. Dòng diện chạy qua chỉ thị lúc đó:
dodT
RRR
E
I
++
=
Trong đó: E là suất điện động.
R
T
là điện trở cặp nhiệt ngẫu.
Điện áp rơi trên milivonmet là:
doTT
do
TS
RRR
R
ERRIEU
++
=+−= )(
Đồ án tốt nghiệp
Thông thường R
d
+ R

T
được hiệu chỉnh khoảng 5Ω còn điện trở của
milivonmet lớn hơn rất nhiều. Vì vậy sai số chủ yếu do điện trở của milivonmet
R
do
thay đổi. Đo suất điện động bằng điện thế kế sẽ loại trừ được sai số trên do
dòng tiêu tụ bằng 0 khi tiến hành phép đo.
Trong môi trường nhiệt độ cao từ 1600
0
C, các cặp nhiệt ngẫu không chịu
được lâu dài, vì vậy để đo nhiệt độ ở các môi trường nhiệt độ đó người ta dựa
trên hiện tượng quá trình quá độ đốt nóng cặp nhiệt:
θ = f(t) - ∆T(1 - e
1/
τ
)
θ: Lượng tăng nhiệt độ của đầu đốt nóng trong thời gian t.
∆T: Hiệu nhiệt độ của môi trường và cặp nhiệt độ.
τ: Hằng số thời gian của cặp nhiệt ngẫu.
Dùa theo quan hệ này có thể xác định được nhiệt độ của đối tượng đo mà
không cần nhiệt độ của đầu công tác của cặp nhiệt ngẫu phải đạt tới nhiệt độ
đó. Nhúng nhiệt ngẫu vào môi trường đo trong khoảng thời gian 0,4 ÷ 0,6s, ta
sẽ được phần đầu của đặc tính quá độ của nhiệt ngẫu và theo đó tính được nhiệt
độ môi trường. Nếu nhiệt độ đầu công tác của cặp nhiệt ngẫu trong thời gian
nhóng trong môi trường đo đạt được vào khoảng nửa nhiệt độ môi trường cần
đo thì nhiệt độ này có sai số không quá hai lần sai số của cặp nhiệt ngẫu kế đo
trực tiếp. Phương pháp này dùng để đo nhiệt độ của ống thép nóng chảy.
Ngoài ra, người ta có thể sử dụng các IC bán dẫn, ví dụ LM335.
Đo nhiệt độ sử dụng đầu đo LM335
Để đo nhiệt độ chính xác thì phải có những đầu đo đặc biệt và đầu đo

LM335 là một đầu đo được sử dụng rộng rãi. Vi mạch LM335 là một loại
sensor đo nnhiệt độ của hãng National Semiconductor chế tạo. Loại sensor này
được tích hợp dạng vi mạch có độ chính xác 1
0
C.
Đồ án tốt nghiệp
Hoạt động của đầu đo giống nh một điôt Zener hai cực, điện áp đánh thủng
tương ứng với nhiệt độ tuyệt đối là 10
0
K. Trở kháng động khi đầu đo hoạt động
trong vùng dòng 400µA ÷ 5mA nhỏ hơn 1Ω. Trở kháng nhỏ cùng điện áp lối ra
tuyến tính là ưu điểm loại đầu đo này.
Các thông số của vi mạch:
- Định thang trực tiếp theo độ Kelvin.
- Tín hiệu lối ra bằng 10mV/
0
K.
- Độ chính xác 1
0
.
- Dòng hoạt động nằm trong vùng 400µA ÷ 5mA.
- Điện áp nguồn nuôi: 5 ÷ 18V.
- Dải làm việc:
Chế độ liên tục: -40 ÷ 100
0
C.
Chế độ không liên tục: 100 ÷ 125
0
C.
Vi mạch LM335 được đóng vỏ IC dạng TO-92 có ba chân. Hai chân cung

cấp nguồn 1 và 2, đầu ra lấy trên chân số 2. Chân số 3 dùng để hiệu chỉnh điện
áp đầu ra.
1.1.2. Đo nhiệt độ bằng phương pháp không tiếp xúc .
Đây là phương pháp dựa trên các định luật bức xạ vật đen tuyệt đối, tức là
vật hấp thụ năng lượng theo mọi hướng với khả năng lớn nhất. Bức xạ nhiệt của
mọi vật có thể đặc trưng bằng một mật phổ độ E
λ
nghĩa là số năng lượng bức xạ
trong một đơn vị thời gian với một đơn vị diện tích của vật và xảy ra trên một
đơn vị của độ dài sóng. Quan hệ giữa mật độ phổ của vật đen tuyệt đối và độ
dài sóng được biểu diễn bằng công thức :
E
0
λ
= C
1
λ
-5
(e
C
)/
2
T
λ
-1)
-1
Trong đó :
C
1
, C

2
là hằng số.
Đồ án tốt nghiệp
λ là độ dài sóng.
T là nhiệt độ tuyệt đối.
C
1
= 37,03.10
-17
Jm
2
/s.
C
2
= 1,432.10
-2
m.độ.
Tuỳ theo đại lượng nào vào ta gọi dụng cụ theo phương pháp bằng tên goị
khác nhau như hoả quang kế phát xạ, hoả quang kế cường độ sáng và hoả quang
kế màu sắc .
a. Hoả quang kế phát xạ .
Đối với vật đen tuyệt đối, năng lượng bức xạ toàn phần trên một đơn vị bề
mặt là:
E
0
T
= σT
4
P
Trong đó :

T
P
là

nhiệt độ của vật theo lý thuyết.
σ = 4,96.10
-2
J/m
2
.s.grad
4
.
Hoả quang kế được khắc độ theo độ bức xạ của vật đen tuyệt đối nhưng khi
đo ở đối tượng thực t
P
được tính theo công thức:
σT
4
P
= ε
T
σT
4
T
T
T
là nhiệt độ thực của vật.
ε
T
là hệ số bức xạ tổng , xác định tính chất và nhiệt độ (ε

T
<1).
Cấu tạo của hoả quang kế phát xạ gồm ống kim loại mỏng, phía cuối gắn
gương cầu lõm phản xạ được, gương cầu lõm phản xạ và hội tụ trên nhiệt điện
trở và đốt nóng nó. Để tránh các tia phản xạ từ thành ống bên trong vào nhiệt
điện trở người ta cộng thêm những rãnh, nhiệt điện trở được đặt trong hộp chắn.
Để bảo vệ mặt trong của hoả quang kế phải sạch, đầu ống được gắn thêm một
tấm thuỷ tinh hữu cơ trong suốt. Nhiệt điện trở được mắc vào một nhánh cầu tự
cân bằng cung cấp từ nguồn điện xoay chiều tần số 50Hz. Hoả quang kế dùng
Đồ án tốt nghiệp
để đo nhiệt độ từ 20 ÷100
0
C. Khi cần đo nhiệt độ cao hơn ( 100 ÷2500
0
C ) mà
tần số bước sóng đủ lớn người ta dùng một thấu kính bằng thạch anh hay thuỷ
tinh đặc biệt để tập trung các tia phát xạ và phần tử nhạy cảm với nhiệt độ được
thay thế bằng cặp nhiệt ngẫu ( ví dụ Crômel - Copel ).
Trong nhiệt kế phát xạ thấu kính không để đo nhiệt độ thấp vì các tia hang
ngoại không xuyên qua được thấu kính, kể cả thạch anh.
Nhiệt độ của đối tượng đo khi dùng hoả quang kế phát xạ T
t
bao giờ cũng
nhỏ hơn nhiệt độ lý thuyết tính toán.
b. Hoả quang kế cường độ sáng .
Trong thực tế khi đo nhiệt độ T < 3000
0
C với bước sóng trong khoảng 0,4 ÷
0,7µm thì mật độ phổ bức xạ của vật đen tuyệt đối có thể biểu diễn bằng công
thức:

E
0
λ
= C
1
λ
-5
T
C
e
λ
2
−
Đối với vật thực :
E
λ
= ε
λ
C
1
λ
-5
T
C
e
λ
2
−
với 0 <ε
λ

<1.
Các hoả quang kế cường độ sáng được khắc độ theo bức xạ của vật đen tuyệt
đối nhưng khi đo với đối tượng thực:
λ
ε
λ
ln
11
2
CTT
St
+=
Trong đó : T
S
là nhiệt độ cường độ sáng.
T
t
là nhiệt độ thực.
Xác định ε
λ
là điều rất khó, thường lấy ε
λ
= 0,03 ÷ 0,7 µm ở các vật liệu
khác nhau và độ dài sóng λ = 0,6 ÷ 0,7µm.
Nguyên lý làm việc của một hoả quang kế cường độ sáng là so sánh cường
độ sáng của đối tượng đo nhiệt với cường độ sáng chuẩn trong dải phổ hẹp.
Đồ án tốt nghiệp
Nguồn sáng chuẩn là một bóng đèn sợi đốt Vonfram sau khi đã được già hoá
trong khoảng 100 giờ với nhiệt độ 2000
0

C. Sự phát sáng của đèn đã ổn định nếu
sử dụng ở nhiệt độ từ 1400 ÷ 1500
0
C. Cường độ sáng có thể điều chỉnh bằng
cách thay đổi dòng đốt hoặc dùng bộ lọc sáng. Trong trường hợp thay đổi dòng
đốt, thang đo không đều do cường độ sáng của sợi đốt tỷ lệ bậc năm với dòng
đốt. Nếu thay đổi cường độ sáng bằng tấm chắn quang học hình cầu thì góc
quay của nó tỷ lệ với cường độ sáng cần điều chỉnh.
Cấu tạo của hoả quang kế cường độ sáng có bộ chắn quang học gồm: ống
ngắm có vật kính và thị kính, thị kính qua đó có thể ngắm được đối tượng đo.
trước thị kính có bộ lọc ánh sáng đỏ, sợi đốt của bóng đèn chuẩn được ngắm
trực tiếp. Cường độ sáng của đối tượng đo được chắn và làm yếu đi bằng bộ
chắn quang học. Góc quay của bộ phận chắn tương ứng với cường độ sáng
được tính bằng một thang đo. Dụng cụ có hai giới hạn đo, sau bộ chắn quang
học là bộ lọc ánh sáng. Cường độ sáng của nguồn nhiệt và đèn sợi đốt được so
sánh bằng mắt.
Nếu cường độ sáng của đối tượng đo lớn hơn độ sáng của dây đốt ta sẽ thấy
dây thâm trên nền sáng. Còn nếu độ sáng của đối tượng đo yếu hơn độ sáng của
dây đốt thì cho thấy dây sáng lên trên nền thâm. Lúc độ sáng bằng nhau hình
dây sẽ biến mất. Ta đọc vị trí của bộ chắn sáng ở thang đo để suy ra nhiệt độ.
c. Hoả quang kế màu sắc.
Hoả quang kế màu sắc là dụng cụ đo nhiệt độ dựa trên phương pháp đo tỷ số
cường độ bức xạ của hai ánh sáng có bước sóng khác nhau λ
1
và λ
2
. Năng
lượng thu được:
T
C

eCE
1
2
1111
λ
λε
−
=
T
C
eCE
2
2
2222
λ
λε
−
=
Đồ án tốt nghiệp
Ta có thể tìm giá trị nhiệt độ T theo các gá trị E
1
, E
2
, λ
1
, λ
2
, ε
1
, ε

2
là:
5
112
5
221
21
2
ln
11
λε
λε
λλ
E
E
CT








−=
Vì vậy trong thiết bị dụng cụ hoả quang kế màu sắc có thiết bị tính, tự động
giải phương trình trong đó các giá trị λ
1
, λ
2

, ε
1
, ε
2
được đưa vào trước. Nếu các
thông số đưa vào sau sẽ gây sai sè.
Khi đo nhiệt độ 2000 ÷ 2500
0
C thì các giá trị ε
1
, ε
2
có thể xác định bằng thực
nghiệm.
Phương pháp đo nhiệt độ bằng hoả quang kế màu sắc có ưu điểm là trong
quá trình đo không phụ thuộc vào khoảng cách từ vị trí đo đến đối tượng đo và
không phụ thuộc vào sự hấp thụ bức xạ của môi trường. Nhược điểm của hoả
quang kế màu sắc là chúng tương đối phức tạp. Ngày nay hoả quang kế màu sắc
có các bộ điều biến.
1.2.Phương pháp chọn thiết bị .
Có rất nhiều cách để chọn thiết bị khác nhau và cách thiết lập lắp đặt mạch
khác nhau. Ta cũng biết cùng một tính năng sử dụng cũng có thể có nhiều họ vi
mạch khác nhau và mỗi thiết bị lại thích hợp với nhu cầu sử dụng trong những
điều kiện nhất định.
Lựa chọn thiết bị đòi hỏi chúng ta phải hiểu rõ bản chất và cách sử dụng
thiết bị, quan trọng nhất vẫn là kinh nghiệm thực tế, thứ đến thiết bị lựa chọn
phải có tính kinh tế cao và các linh kiện phổ biến trên thị trường để có thể dễ
dàng lắp đặt sửa chữa thay thế.
Để ghép nối các thiết bị sử dụng ta nên xác định rõ đâu là phần điều khiển
chính (ví dụ như các vi điều khiển) của toàn bộ hệ thống rồi từ đó định ra cách

điều khiển thiết bị trong hệ thống bằng việc định vùng làm việc cho từng bộ
phận hay điều khiển bằng cổng. Quan trọng là khi ghép nối ta cần phải làm sao
Đồ án tốt nghiệp
cho các thiết bị này hoạt động với phần điều khiển chính không bị xung đột lẫn
nhau, các bộ phận hoạt động nhịp nhàng với nhau.
CHƯONG 2 . SƠ ĐỒ KHỐI - MẠCH NGUYÊN LÝ
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
2.1.Sơ đồ khối.
Khèi vi ®iÒu khiÓn
89C52
Bµn
phÝm
RTC1288
7
M¹ch ®o
nhiÖt ®é
ADC0809
HiÓn thÞ LCD
M¹ch ®iÒu
khiÓn
nhiÖt ®é
RS232 M¸y
tÝnh
HiÓn thÞ LED
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321

D
C
B
A
Title
Number Revis io nSize
B
Date: 2-May-20 04 Sheet of
File: C:\MYDOCU~1\DO_ AN\MYDESIGN.DDBDrawn By:
OP 07
!K
47k10k
1k1k
VR2k
1k
+5V
LM33 5
47k
10k
+12
-12V
OP 07
+12
-12V
msb2-1
21
2-2
20
2-3
19

2-4
18
2-5
8
2-6
15
2-7
14
2-8
17
EOC
7
A
25
B
24
C
23
ENABLE
9
START
6
ALE
23
IN-0
26
IN-1
27
IN-2
28

IN-3
1
IN-4
2
IN-5
3
IN-6
4
IN-7
5
ref(-)
16
ref(+)
12
Clock
10
ADC0809
10K
10u/50V
+5v
Reset
1
2
3
4
5
6
7
8
16

15
14
13
12
11
10
9
Aray-10Kx8
+5v
P0.0
P0.1
P0.2
P0.3
P0.4
P0.5
P0.6
P0.7
EA
ALE
PSEND
P2.7
Vcc
P2.6
P2.5
P2.4
P2.3
P2.2
P2.1
P2.0GND
X1

X2
P3.7(RD)
P3.6(WR)
P3.5(T1)
P3.4(T0)
P3.3(INT1)
P3.2(INT0)
P3.1(TxD)
P3.0(RxD)
Reset
P1.7
P1.6
P1.5
P1.4
P1.3
P1.2
P1.1
P1.0
R?
89C52
11.0592MH z
33p
33p
+5V
10K
5V
10 u/ 50V
FUNC KEY
10K
I7

4
I6
3
I5
2
I4
1
I3
13
I2
12
I1
11
I0
10
EO
5
GS
14
EI
48
A0
9
A1
7
A2
6
Vcc
16
GND

8
74148
10u/50V
INC KE Y
10 K
10u/50V
DEC KEY
10K
10u/50V
OK KEY
10K
+5V
220V~
15V~
1
2
3
4
BRIDGE1
Vin
1
GN D
2
Vout
3
7812
Vin
1
GN D
2

Vout
3
79 12
Vin
1
GND
2
Vout
3
7805
2200u /25V
2200u/25 V
470 u/ 16V
470 u/ 16V
470n/16V
220nF
220nF
220nF
220nF
220nF
+5V
+12V
0V
VR
5K
10K
R?
6.8K
+12V
-12V

QS
10
QS
9
a
4
b
5
c
6
d
7
e
14
f
13
g
12
dp
11
OE
15
CLK
3
STR
1
D
2
R?
4094

8 x 560 om
QS
10
QS
9
a
4
b
5
c
6
d
7
e
14
f
13
g
12
dp
11
OE
15
CLK
3
STR
1
D
2
R?

4094
8 x 560 om
QS
10
QS
9
a
4
b
5
c
6
d
7
e
14
f
13
g
12
dp
11
OE
15
CLK
3
STR
1
D
2

R?
4094
8 x 560 om
QS
10
QS
9
a
4
b
5
c
6
d
7
e
14
f
13
g
12
dp
11
OE
15
CLK
3
STR
1
D

2
R?
40 94
8 x 560 om
1
2
3
4
JP?
HEADER 4
+5v
MOT
1
NC
2
NC
3
AD0
4
AD1
5
AD2
6
AD3
7
AD4
8
DA5
9
AD6

10
AD7
11
GND
12
CS
13
AS
14
RW
15
NC
16
DS
17
Reset
18
IRQ
19
98
98
99
99
100
100
SQW
23
Vcc
24
R?

DS1288 7
+5v
R?
33K
C?
10u
+5V
10K
+5V
D7
14
D6
13
D5
12
D4
11
D3
10
D2
66
D1
8
D0
7
LCD
Contrast
3
Vcc
2

GND
1
A
15
K Backlight
16
EN
6
R/W
4
DS
5
+5V
+5V
4.7 om
2MHz
CRYSTAL
33p
3p
4001
NAND
4011
NA ND
2M
CP0
1
CP1
2
Q0
3

Q1
4
Q2
5
Q3
6
MR
7
GND
8
MRB
9
Q3B
10
Q2B
11
Q1B
12
Q0B
13
CP1 B
14
CP0 B
15
Vcc
16
R?
4520
5V
1

6
2
7
3
8
4
9
5
DB9
1
6
2
7
3
8
4
9
5
DB9
RO
1
RE
2
DE
3
Din
4
GND
5
DO/ RI

6
D0/RD
7
Vcc
8
7517 6
10u
10u
10u
C1+
1
V+
2
C1-
3
C2+
4
C2-
5
V-
6
TI1
11
RO1
12
TO1
14
RI1
13
GND

15
Vcc
16
MAX232
LM339
4.7K
6.8K
220nF
3.3K
2.2K
A564
+5V
+5V
+5V
3
12
+5V
10u
10u+5V
RS485
RS485
+5V
+5
+5V
10K
10K
+5V
1
2
3

4
JP?
HEADE R 4
+5V
-12V
Q?
NP N1
Q?
NP N1
4.7K
Q?
NP N1
+12
10K
Q?
NP N1
10K
+5
+5
Đồ án tốt nghiệp
2.2. Sơ đồ mạch nguyên lý.và nguyên lý hoạt động .
Đầu tiên khi có nguồn cung cấp thì vi điều khiển hoạt động và đọc số liệu
thu về thời gian từ DS12887 và nhiệt độ từ ADC0809.
Sau đó số liệu sẽ được ra và hiển thị trên màn hình LCD và LED. Đồng thời
nó so sánh nhiệt độ môi trường đo được với nhiệt độ đặt để điều khiển Rơle
ON/OFF.
Đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG 3 . CÁC KHỐI CHỨC NĂNG
3.1 . Khối nguồn:

Khối nguồn cung cấp điện áp mọi thiết bị . Ta cũng có thể nói khối nguồn là
một khối rất quan trọng vì nếu mất nguồn thì thiết bị sẽ không hoạt động hoặc
nếu nguồn không chính xác thì các khối khác cũng bị ảnh hưởng.
Sau khi lấy điện áp xoay chiều 220V ngoài lưới qua một máy biến áp để hạ
áp xuống còn 15V xoay chiều, qua cầu chỉnh lưu 1A thành điện áp 1 chiều để
rồi từ đó muốn lấy điện áp bao nhiêu thì ta sử dụng các họ ổn áp 78xx hoặc
79xx.
Trong thiết bị này ta sử dụng điện áp +12V , -12V , +5V.
Điện áp 12V phục vụ cho rơle, mạch khuyếch đại ( OP07 ).
Điện áp 12V phục vụ cho các mạch đo nhiệt độ, vi xử lý, DS12887 và khối
hiển thị.
3.2 . Khối cảm biến LM335 và mạch đo nhiệt độ :
Để đo nhiệt độ môi trường ta dùng sensor đo nhiệt độ LM335. Sensor này
dùng để đo nhiệt độ trong dải đo từ 0
0
C ÷ 100
0
C. Nguyên lý hoạt động của
mạch đo nhiệt độ dùng LM335:
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
Title

Number RevisionSize
B
Date: 30-Apr-2004 Sheet of
File: C:\MYDOCU~1\DO_AN\MYDESIGN.DDBDrawn By:
220V~
15V~
1
2
3
4
BRIDGE1
Vin
1
GND
2
Vout
3
7812
Vin
1
GND
2
Vout
3
7912
Vin
1
GND
2
Vout

3
7805
2200u/25V
2200u/25V
470u/16V
470u/16V
470n/16V
220nF
220nF
220nF
220nF
220nF
+5V
+12V
0V
Đồ án tốt nghiệp
Theo dải đo của LM335 thì nếu cung cấp cho nó một nguồn dòng từ 400 µA
÷ 5 mA ở đầu vào thì đầu ra của nó sẽ có mức điện áp thay đổi theo nhiệt độ
10mV/1
0
K, ở đây ta cung cấp cho LM335 nguồn dòng là 5mA.
Để đổi giá trị nhiệt độ từ
0
K sang
0
C thì ta phải có thêm mạch bù nhiệt độ với
điện áp đầu ra của mạch bù nhiệt độ là 2,73V ứng với 273
0
C.
Nh vậy ta thấy rằng lúc đầu điện áp thay đổi từ 2,73V ÷ 3,73V ứng với

273
0
K ÷ 373
0
K tức là 0
0
C ÷ 100
0
C. Sau khi qua mạch bù nhiệt độ thì đầu ra sẽ
có mức điện áp thay đổi từ 0 ÷ 1V tương ứng 10mV/1
0
C.
Trước khi đưa vào ADC ta khuyếch đại lên 4 lần tức là điện áp biến đổi từ 0
÷ 4V ứng với dải nhiệt độ đo được là 0
0
C ÷ 100
0
C.
Để chuẩn hoá mạch bù ta thay đổi giá trị biến trở 2K và đo đầu ra sao cho
điện áp đúng bằng 2,73. Để chuẩn hoá mạch đầu vào ADC ta điều chỉnh biến
trở sao cho 1
0
C ứng với 2 bước ADC.
3.3 . Khối chuyển đổi tương tự ADC và các thiết bị :
Khối chuyển đổi A/D có nhiệm vụ chuyển giá trị điện áp ở đầu vào thành
giá trị số để đưa lên vi xử lý tính toán, sau đó hiển thị lên giá trị nhiệt độ. Khối
biến đổi A/D ta dùng ADC0809.
1 2 3 4 5 6
A
B

C
D
654321
D
C
B
A
Title
Number RevisionSize
B
Date: 1-May-2004 Sheet of
File: C:\MYDOCU~1\DO_AN\MYDESIGN.DDBDrawn By:
OP07
!K
47k10k
1k1k
VR2k
5V
1k
+5V
LM335
47k
10k
+12
-12V
OP07
+12
-12V
IN-0 (ADC)
Đồ án tốt nghiệp

ADC0809 là một vi mạch 8 kênh, 8 bit có sai số là 0,4% nên chấp nhận
được vì nhiệt độ cần đo không yêu cầu độ chính xác cao. Bộ biến đổi ADC0809
là bộ biến đổi 8 kênh làm việc hoàn toàn độc lập với nhau để lựa chọn, 8 đầu ra
song song tương thích với TLL và một điều đáng quan tâm là sự tiêu thụ dòng
điện của vi mạch hầu nh không đáng kể. Thời gian biến đổi nhanh: 100 µs.
Các thông số kỹ thuật của ADC0809 :
- Không đòi hỏi điều chỉnh điểm ‘0’.
- Quét động 8 kênh bằng logic địa chỉ.
- Dải tín hiệu lối vào analog từ 0÷5V khi điện áp nguồn nuôi là 5V.
- Tất cả các tín hiệu đều tương thích TTL.
- Độ phân giải 8 bit.
- Sai sè 1 bit lượng tử.
- Thời gian biến đổi nhanh: 100 µs.
- Ghép nối tương thích với vi xử lý.
- Nhiệt độ làm việc: -55
0
C ÷ 125
0
C.
Sơ đồ chân của ADC0809:
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A

Title
Number RevisionSize
B
Date: 1-May-2004 Sheet of
File: C:\MYDOCU~1\DO_AN\MYDESIGN.DDBDrawn By:
msb2-1
21
2-2
20
2-3
19
2-4
18
2-5
8
2-6
15
2-7
14
2-8
17
EOC
7
A
25
B
24
C
23
ENABLE

9
START
6
ALE
23
IN-0
26
IN-1
27
IN-2
28
IN-3
1
IN-4
2
IN-5
3
IN-6
4
IN-7
5
ref(-)
16
ref(+)
12
Clock
10
ADC0809
Đồ án tốt nghiệp
Tín hiệu giữ nhịp dùng cho bộ biến đổi A/D được tạo từ bên ngoài và được

dẫn tới chân Clock (dải tần hoạt động của ADC0809 từ 200KHz ÷1MHz). Điện
áp so sánh được đưa qua tầng lặp điện áp để đến chân V
ref+
, chân này có điện trở
lối vào cỡ 2,5 kΩ. Tám kênh analog được đưa vào 8 đầu vào IN0 ÷ IN7 , việc
lựa chọn kênh do 3 mẫu bit ở lối vào địa chỉ A, B, C xác định.
Bảng lựa chọn :
C B A Lối vào kích hoạt
0 0 0 IN0
0 0 1 IN1
0 1 0 IN2
0 1 1 IN3
1 0 0 IN4
1 0 1 IN5
1 1 0 IN6
1 1 1 IN7
Nguyên lý :
Đưa mét xung dương vào chân Start để kích hoạt. Qua mẫu bit ở lối vào địa
chỉ A, B, C xác định kênh chọn và đồng thời chốt lại địa chỉ đó. Trong quá trình
biến đổi chân EOC luôn ở mức LOW sau 1 khoảng thời gian 100 µs kết thúc
quá trình biến đổi chân EOC chuyển thành HIGH và báo kết thúc quá trình biến
đổi. Kết quả của quá trình biến đổi sẽ đứng ở các đường dẫn từ D0 ÷ D7 nằm ở
bộ đệm ( buffer ). Khi OE = 1 bắt đầu quá trình đọc dữ liệu từ D0 ÷ D7 vào các
thiết bị khác.
Hoạt động của ADC:
Tín hiệu sau khi qua mạch lặp đưa vào kênh 0 của ADC0809. Tín hiệu xung
Clock 500Khz cho ADC được tạo từ mạch dao động thạch anh. Chân Refferen
Đồ án tốt nghiệp
+ (16) của ADC được nối với điện áp +5V tương ứng với 256 mức. Tín hiệu số
D0 ÷ D7 từ ADC sẽ vµo Port 0 của 89C52. Vi điều khiển 89C52 sẽ đọc dữ liệu

từ Port 0 vào, ADC được điều khiển bằng 2 bit P1.0 và P1.1. ADC mất khoảng
100 µs để biến đổi.
Ngoài ra để ADC biến đổi còn phải có một xung Start, xung này phát ra từ
cổng P1.0 của vi xử lý mỗi khi cần đọc nhiệt độ. Đồ thị hoạt động của ADC nh
sau:
Khi cần đọc nhiệt độ, vi xử lý sẽ phát ra mét xung ở cổng. Đây là xung cho
phép ADC đọc dữ liệu. Sau khi có xung Start thì ADC sẽ đọc dữ liệu, biến đổi
và đưa ra chốt ở 8 bit đầu ra. Thời gian để ADC biến đổi là 120 µs. Nh vậy, sau
khi phát xung Start thì vi xử lý phải đợi Ýt nhất là 120 µs, sau đó phát xung OE
ở cổng P1.1 lúc này dữ liệu mới từ đầu ra của ADC đi vào vi xử lý.
Data
120µs
P1.0
P1.1
Start-ALE
OE