thiết kế bộ đo và khống chế nhiệt độ hiển thị LCD

Nhóm 8
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA : ĐIỆN TỬ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BỘ ĐO VÀ KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ, HIỂN THỊ LCD .
“Nhiệt độ khống chế được đặt bằng phím nhấn, thao tác khống chế được mô phỏng bằng
3led với 3 màu khác nhau, sai số cho phép là
±
1
0
C”.
Giáo viên hướng
dẫn:
Hoàng Mạnh Kha
Sinh viên thực hiện:
1.Phạm Hồng Kiền
2.Vũ Văn Học
3.Nguyễn Đăng Tâm
Điện tử 3 k1
1
Nhóm 8
LỜI NÓI ĐẦU
Kỹ thuật vi điều khiển hiện nay rất phát triển, nó được ứng dụng vào rất
nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp, tự động hóa, trong đời sống và còn nhiều
lĩnh vực khác nữa. So với kỹ thuật số thì kỹ thuật vi điểu khiển nhỏ gọn hơn rất
nhiều do nó được tích hợp lại và có khả năng lập trình được để điều khiển. Nên rất
tiện dụng và cơ động. Với tính ưu việt của vi điều khiển thì trong phạm vi đồ án
nhỏ này, em chỉ dùng vdk để đo và khống chế nhiệt độ, đồng thời cho hiển thị lên
LCD.
Mục đích của đề tài hướng đến: tạo ra bước đầu cho sinh viên thử nghiệm

những ứng dụng của vdk trong thực tiễn để rồi từ đó tìm tòi, phát triển nhiều ứng
dụng khác trong đời sống hằng ngày cần đến.
Việc thực hiện xong đồ án môn học bằng các kiến thức đã học, một số sách
tham khảo và một số nguồn tài liệu khác nên không tránh khỏi những thiếu sót. Vì
vậy nhóm rất mong được sự góp ý của thầy cô và các bạn.
Điện tử 3 k1
2
Nhóm 8
Mục lục
trang
Lời nói đầu.

2
Mục lục.

3






Chương I>Tổng quan thiết kế phần cứng cho đồ án.
4
I. sơ đồ khối tổng quát .
4
II. Các vi mạch chính sử dụng trong từng khối và nguyên lý hoạt
động từng khối
5

nguyên lý hoạt động từng
khối
Chương II >Lập trình cho vi điều khiển.

14
1. sơ đồ giải thuật

14
2. code lập trình
Điện tử 3 k1
3
Nhóm 8
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN THIẾT KẾ PHẦN CỨNG CHO ĐỒ ÁN

I. SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT
1.sơ đồ
Điện tử 3 k1
4
KHỐI CẢM
BIẾN
KHỐI ĐIỀU
CHẾ VÀ
KHUẾCH
ĐẠI
KHỐI XỬ LÝ TRUNG
TÂM: 8051
KHỐI
CHUYỂN
ĐỒI

TƯƠNG TỰ
=> SỐ
KHỐI ĐIỀU
KHIỂN
(khống chế)
KHỐI HIỂN
THỊ: LCD
ĐẦU RA ỨNG
DỤNG
(điều khiển lò
nhiệt, cảnh báo,
…)
Nhóm 8
2> sơ đồ nguyên lý.
II. CÁC VI MẠCH CHÍNH SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN
Điện tử 3 k1
5
Nhóm 8
1.trong khối cảm biến: có LM35;
2.Trong khối điều chế và khuếch đại: LM358;
3.Trong khối chuyển đổi: ADC 0804;
4.Trong khối xử lý trung tâm: AT89C52;
5.khối hiển thị: LCD ;
6.Khối điều khiển (khống chế): hệ thống các phím nhấn.
7.đầu ra ứng dụng: (đơn giản) là các led hiển thị.
III. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA TỪNG VI MẠCH.
1> Cảm biến nhiệt LM35.
1.1 Nguyên lý hoạt động chung của IC đo nhiệt độ.
IC đo nhiệt độ là một mạch tích hợp nhận tín hiệu nhiệt độ chuyển thành tín
hiệu điện dưới dạng dòng điện hay điện áp. Dựa vào đặc tính rất nhạy của các bán

dẫn với nhiệt độ, tạo ra điện áp hoặc dòng điện tỷ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.
Đo tín hiệu điện ta biết được giá trị của nhiệt độ cần đo. Sự tác động của nhiệt độ
tạo ra điện tích tự do và các lỗ trống trong chất bán dẫn. Bằng sự phá vỡ các phân
tử, bứt các electron thành dạng tự do di chuyển qua vùng cấu trúc mạng tinh thể
tạo sự xuất hiện các lỗ trống. Làm cho tỷ lệ điện tử tự do và lỗ trống tăng lên theo
quy luật hàm mũ với nhiệt độ.
+LM135, LM35
Ngõ ra là điện áp.
Độ nhạy 10mv/1
0
C
Sai số cực đại 1,5
0
C khi nhiệt độ lớn hơn 100
0
C.
Phạm vi sử dụng :0
0
C=>100
0
C
2> Khuếch đại LM358;
a, cấu tạo
LM358 gồm có 2 con khuếch đại thuật toán:
Con thứ 1: chân 2 ,3 vào, chân 1ra;
Con thứ 2: chân 5,6 vào, chân 7 ra;
Công dụng: khuếch đại điện áp và dòng điện nhận được từ LM35 để sau đó chuyển tiếp
đến đầu vào IN của ADC 0804;
LM358
Sơ đồ mạch như sau:

Điện tử 3 k1
6
Nhóm 8
b, tính toán và cân chỉnh
+tại OA2:
Xét tại: N2:
3
0
R
Un−
=
4R
UrUn −
=>Ur=Un .
3
43
R
RR +
.
Xét tại P2:
1R
UpUv −
=
2R
Up
.
=> Up=Uv .
21
2
RR

R
+
Mà coi như OA lý tưởng.
Uv=Up;
 Ur=Uv.
3
43
R
RR +
.
21
2
RR
R
+
;
Do điện áp đầu ra của bộ khuếch đại chỉ giới hạn trong khoảng từ 0-5V khi dùng
nguồn đơn. Nên chọn giá trị R2= R4=3,9 K
Ω
R1=R3= 1 K
Ω
;
Khi đó Ur=Vin
≈
4Uv;
3> bộ chuyển đổi tương tự-số: ADC 0804;
a, cấu tạo
ADC 0804 là một bộ chuyển đổi tương tự số. Gồm có 20 chân.
DB0-DB7: là 8 chân ra dữ liệu.
RD: lối vào đọc

WR :lối vào ghi.
INTR: lối ra ngắt.
CLKR/CLKIN: các lối vào điều khiển xung nhịp.
VIN: lối vào analog dương
b, sơ đồ
Điện tử 3 k1
7
Nhóm 8
c, tính toán và cân chỉnh.
Chọn điện trở R11 và tụ C4 cho bộ dao động của ADC0804.
R11=10k
Ω
và C=15pf.
Có đầu ra số: N=
5
256
xVin.;
T
0
cần đo=
K
Vin 100.
với K là hệ số khuếch đại qua IC LM358.
d, nguyên lý hoạt động
 DB0- DB7: các lối ra số, dữ liệu chuyển đổi xuất hiện trên 8bit này. Bộ biến đổi
có độ phân giải là 5/256=19,53 mV.
 RD :là chân điều khiển đọc dữ liệu. RD=0: có dữ liệu lối ra.
RD=1: không có dữ liệu lối ra.
 WR: bình thường ở mức logic cao, và lối vào này sẽ được kéo xuống mức thấp,
sau đó lại trở về mức cao để bắt đầu quá trình chuyển đổi.

 INTR: là lối ra ngắt của bộ biến đổi A/D. 1 sườn xung âm được tạo lên chân này
khi quá trình chuyển đổi kết thúc. Lối ra này thường được sử dụng để tạo ra một
ngắt trong vi điều khiển sao cho dữ liệu đã chuyển đổi có thể được đọc.
 ADC 0804 chứa một bộ dao động bên trong và cần có 1 tụ điện và 1điện trở bên
ngoài nối chân CLKR và CLKIN để khởi động bộ dao động.
 VIN là chân lối vào của điện áp tương tự.
 Bít 0 và 1 của ADC phải có điện trở kéo lên, do lối ra bộ điều khiển tại những
chân này không có sẵn điện trở kéo lên.
CÁC BƯỚC CỦA QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỔI.
Đặt WR =RD=1;
Bắt đầu biến đổi. Đặt WR=0, trễ( )ms.
Đặt lại WR=1;
Phát hiện điểm kết thúc của quá trình biến đổi khi INTR xuống mức thấp.
(được sử dụng bởi ngắt)
Đặt RD=0 và đọc dữ liệu từ DB0=>DB7.
Đặt RD=1. => kết thúc chu trình.
4> vi điều khiển AT89C52;
Điện tử 3 k1
8
Nhóm 8
a, cấu tạo và chức năng các khối của AT89S52.
• CPU( CPU centralprocessing unit) bao gồm:
 Thanh ghi tích lũy A;
 Thanh ghi tích lũy phụ B;
 Đơn vị logic học (ALU);
 Thanh ghi từ trạng thái chương trình;
 Bốn băng thanh ghi;
 Con trỏ ngăn xếp
• Bộ nhớ chương trình( ROM) gồm 8Kbyte Flash.
• Bộ nhớ dữ liệu( RAM) gồm 256 byte.

• Bộ UART, có chức năng truyền nhận nối tiếp.
• 3 bộ Timer/Counter 16 bit thực hiện chức năng định thời và đếm sự kiện.
• Khối điều khiển ngắt với 2 nguồn ngắt ngoài và 4 nguồn ngắt trong.
• Bộ lập trình( ghi chương trình lên Flash ROM) cho phép người sử dụng có thể
nạp các chương trình cho chíp mà không cần các bộ nạp chuyên dụng.
• Bộ chia tần số với hệ số chia là 12.
• 4 cổng xuất nhập với 32 chân.
b, chức năng các chân của AT89C52
 Port 0( P0.0=>P0.7)
Port 0 gồm 8 chân, ngoài chức năng xuất nhập, port 0 còn là bus đa hợp dữ liệu và địa
chỉ( AD0-AD7), chức năng này sẽ được sử dụng khi 89c52 giao tiếp với các thiết bị
ngoài có kiến trúc Bus như các vi mạch nhớ, mạch PIO…
 Port 1( P1.0=>P1.7)
Chức năng duy nhất của Port 1 là chức năng xuất nhập cũng như các Port khác. Port1
có thể xuất nhập theo bit và theo byte.
 Port 2( P2.0=>P2.7)
Port 2 ngoài chức năng là cổng vào/ra như Port 0 và 1 còn là byte cao của bus địa chỉ
khi sử dụng bộ nhớ ngoài.
 Port 3
Mỗi chân trên Port 3 ngoài chức năng xuất nhập còn có một chức năng riêng, cụ thể
như sau:
Bit Tên Chức năng
P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho Port nối tiếp
P3.1 TXD Dữ liệu truyền cho Port nối tiếp
P3.2 INT0 Ngắt bên ngoài 0
P3.3 INT1 Ngắt ngoài 1
P3.4 TO Ngõ vào của Timer/counter0
P3.5 T1 Ngõ vào của Timer/counter1
P3.6 /WR Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài.
P3.7 /RD Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài.

 Chân /PSEN : là chân điều khiển đọc chương trình ở bộ nhớ ngoài.
 Chân ALE.
Điện tử 3 k1
9
Nhóm 8
ALE là tín hiệu điều khiển chốt địa chỉ có tần số bằng 1/6 tần số dao động của vi điều
khiển. Tín hiệu ALE được dùng để cho phép vi mạch chốt bên ngoài như 7473.
 Chân /EA.
Tín hiệu /EA cho phép chọn bộ nhớ chương trình là bộ nhớ trong hay ngoài. EA=1 thì
thực hiện chương trình trong RAM nội. EA=0 thực hiện ở RAM ngoài.
 RST( reset)
Ngõ vào reset trên chân số 9. khi RST=1 thì bộ vi điều khiển sẽ được khởi động lại
thiết lập ban đầu.
 XTAL1, XTAL2
2 chân này được nối song song với thạch anh tần số max=33 Mhz. Để tạo dao động
cho bộ vi điều khiển.
 Vcc, GND : cung cấp nguồn nuôi cho bộ vi điều khiển. cấp qua chân 20 và 40.
c, sơ đồ AT89C52 trong mạch
d, nguyên lý hoạt động
+Chân 9 được nối với mạch reset. Khi nhấn SW1 thì bộ vi điều khiển sẽ được khởi động
lại từ đầu.
+điện trở băng U5: có tác dụng làm điện trở kéo lên nguồn.
+ chân 18-19 được nối // với thạch anh 12Mhz. mạch có nhiệm vụ tạo dao động cho vi
điều khiển.
+từ chân P0.0=>P0.2 lần lượt được nối với Vee, RS, RW của LCD. Có nhiệm vụ điều
khiển hoạt động của LCD.
+chân P0.3=>P0.5 điều khiển led. Khi nhiệt độ đo được vượt qua khoảng nhiệt độ khống
chế thì 1 trong 3 đèn led này sẽ sáng.
+ chân P1.0=>P1.7. giao tiếp với ADC0804. Cổng P1 này có nhiệm vụ đọc nhiệt độ thu
được từ bộ chuyển đổi.

Điện tử 3 k1
10
Nhóm 8
+P2.0=>P2.7. Lần lượt được nối với đầu vào dữ liệu từ DB0=> DB7 của LCD. Có chức
năng điều khiển hiển thị LCD theo thao tác khống chế và nhiệt độ đo được.
+P3.0, P3.1 lần lượt nối với /RD và /WR của ADC0804. Nhiệm vụ điều khiển hoạt động
của bộ chuyển đổi số - tương tự.
+P3.2=> P3.4 dùng để nối với các phím nhấn. Có tác dụng để thực hiện các thao tác
khống chế nhiệt độ cần đo.
5> hiển thị( LCD 16x2)
a, cấu tạo
Chức năng các chân của Module LCD 16x2;
Chân số Ký hiệu Mức logic I/O Chức năng
1 Vss - - Nguồn cung cấp(GND)
2 Vdd - - Nguồn cung cấp(+5V)
3 Vee - I Điện áp để điều chỉnh độ tương phản
4 RS 0/1 I Lựa chọn thanh ghi
0= thanh ghi lệnh
1=thanh ghi dữ liệu
5 R/W 0/1 I 0=ghi vào LCD module
1=đọc từ LCD module
6 E 1,1=>0 I Tín hiệu cho phép
7 DB1 0/1 I/O Data bus line 0(LSB)
8 DB2 0/1 I/O Data bus line1
9 DB3 0/1 I/O Data bus line2
10 DB4 0/1 I/O Data bus line3
11 DB5 0/1 I/O Data bus line4
12 DB6 0/1 I/O Data bus line5
13 DB7 0/1 I/O Data bus line6
14 DB8 0/1 I/O Data bus line7(MSB)

15 Vcc - - Nguồn cung cấp
16 GND - - mass
b, mạch trong đồ án
Điện tử 3 k1
11
Nhóm 8
c, nguyên tắc hiển thị ký tự trên LCD
một chương trình hiển thị ký tự trên LCD sẽ đi theo bốn bước sau:
1) Xóa toàn bộ màn hình.
2) Đặt chế độ hiển thị.
3) Đặt vị trí con trỏ (nơi bắt đầu của ký tự hiển thị).
4) Hiển thị ký tự.
Chú ý:
+Các bước 3, 4 có thể lặp lại nhiều lần nếu cần hiển thị nhiều ký tự.
+ Mỗi khi thực hiện ghi lệnh hoặc ghi dữ liệu hiển thị lên LCD cần phải kiểm tra cờ bận
trước. Vì vậy, cần phải chủ động phân phối thời gian khi ra lệnh cho LCD( ví dụ sau khi
xóa màn hình sau khoảng 2ms mới ra lệnh khác vì thời gian để LCD xóa màn hình là
1,64ms).+chế độ hiển thị mặc định sẽ là hiển thị dịch, vị trí con trỏ mặc định sẽ là đầu
dòng thứ nhất.
d. mã lệnh của LCD HD4480
Lệnh Mã lệnh Mô tả Thời
gian
thi
hành
RS R/
W
DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7
Xóa màn
hình
0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 Xóa màn hình đưa

con trỏ về vị trí đầu
1.64m
s
Đưa con trỏ
về vị trí đầu
0 0 0 0 0 0 0 0 1 x Đưa con trỏ về vị
trí đầu
1.64m
s
Thiết lập
chế độ
0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S Thiết lập hướng
dịch chuyển con
trỏ(I/D), dịch hiển
thị(S)
40us
Bật tắt hiển
thị
0 0 0 0 0 0 1 D C B Bật tắt hiển thị, con
trỏ; bật tắt chế độ
nhấp nháy con trỏ
40us
Dịch con trỏ
hiển thị
0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * Thiết lập chiều dịch
chuyển của con trỏ
40us
Điện tử 3 k1
12
Nhóm 8

và hiển thị
Thiết lập
chức năng
0 0 0 0 1 DL N F * * Thiết lập độ dài của
dữ liệu, số dòng và
font chữ
40us
Thiết lập địa
chỉ
CGRAM
0 0 0 1 CGRAM address Thiết lập địa chỉ
CGRAM
40us
Thiết lập địa
chỉ
DDRAM
0 0 1 DDRAM address Thiết lập địa chỉ
DDRAM
40us
Đọc cờ báo
bận và địa
chỉ
CGRAM/
DDRAM
0 1 BF CGRAM/ DDRAM address Đọc cờ báo bận và
địa chỉ của
CGRAM hoặc
DDRAM( tùy vào
lệnh trước đó)
40us

Ghi
CGRAM/
DDRAM
1 0 Write data Ghi dữ liệu vào
CGRAM hoặc
DDRAM.
40us
Đọc
CGRAM/
DDRAM
1 1 Read data Đọc dữ liệu từ
CGRAM hoặc
DDRAM
40us
e> các bit viết tắt trong mã lệnh.
Tên bit Mô tả
I/D 0=không dịch chuyển vị trí
con trỏ
1=dịch chuyển vị trí con trỏ
S =0 không dịch chuyển hiển
thị
=1 dịch chuyển hiển thị
D 0=tắt hiển thị =1 bật hiển thị
C 0=tắt con trỏ =1 bật con trỏ
B 0=con trỏ không nhấp nháy =1 con trỏ nhấp nháy
S/C 0=di chuyển con trỏ =1 dịch chuyển hiển thị
R/L 0= dịch trái =1 dịch phải
DL 0=chế độ 4bit dữ liệu =1 chế độ 8bit dữ liệu
N 0=1 dòng 1= 2 dòng
F 0= font 5x7 1= font 5x10

BF 0= không bận 1= đang bận
6> bộ phím nhấn điều khiển (khống chế)
a, sơ đồ mạch
b, chức năng: dùng để thiết lập nhiệt độ khống chế.
SW2 (được nối với INT0 ) là phím dùng để tăng nhiệt độ khống chế.
SW3 (được nối với INT1) là phím dùng để giảm nhiệt độ khống chế.
SW4 (được nối với T0) là phím dùng để làm phím mode( chế độ).
Điện tử 3 k1
13
Nhóm 8
7> ứng dụng điều khiển
a, sơ đồ mạch
b, chức năng: hiển thị khi nhiệt độ đo được so sánh với nhiệt độ khống chế.
Nếu t
0
đo > t
0
khống chế max thì led 2 sáng.
Nếu t
0
đo<t
0
khống chế min thì led 3 sáng.
Nếu t
0
kcmin< t
0
đo< t
0
kc max. thì led 4 sáng.

Đây chỉ là mạch điều khiển đơn giản sử dụng led. Còn trong thực tế có thể ứng dụng
nhiều: như việc khống chế nhiệt độ của lò lung, máy lạnh,…
CHƯƠNG II>LẬP TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN
I>sơ đồ giải thuật
Chương trình chính.
Điện tử 3 k1
14
START
NẠP GIÁ TRỊ ĐẦU
MODE Tăng t
0
đặt
T
0
đo <t
0
min
T
0
đo > t
0
max
Giảm t
0
đặt
Hiển thị t
0
đo được
Đọc ADC
Khối xử lý

Hiển thị
cảnh báo
Nhóm 8
GIẢI THUẬT CHƯƠNG TRÌNH KHỐNG CHẾ
No
Yes
No
Điện tử 3 k1
15
Hiển thị t
0
đặt
START
Phím
tăng
có
nhấn?
Phím
giảm
có
nhấn?
Giảm thông số đi
một đi vị
Gọi chương trình
hiển thị
Tăng thông số lên
một đơn vị
Phím mode có
nhấn không?
Nhóm 8

Yes
No
II> code chương trình.
Điện tử 3 k1
16