Thiết kế bộ xử lý cân điện tử dùng vi điều khiển 8051 hiển thị dữ liệu ra màn LCD có gioa tiếp với máy tính qua cổng RS232

Trang 1
Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan đồ án này là công trình nghiên cứu của riêng tôi, và
cha đợc công bố trên bất kỳ phơng tiện nào. Những vấn đề đợc trình bày
trong đồ án này không sao chép lại từ bất kỳ tài liệu nào, các tài liệu tôi đa
ra ở phần cuối chỉ mang tính chất tham khảo.
MụC LụC
Lời cam đoan 1
MụC LụC 1
Danh mục bảng 9
A:Phần mở đầu 13
1. Đặt vấn đề 13
Trang 2
2. Giới thiệu đề tài 13
3. Mục đích nghiên cứa của đề tài: 14
B: Nội dung 14
Chơng I : Tổng quan về hệ thống cân điện tử 14
1.1. Hệ thống cân sử dụng loadcell và ứng dụng 14
Hình 1.1 Sơ đồ khối của một hệ thống cân điện tử dùng loadcell 15
1.2. Sơ lợc các phơng pháp và cảm biến đợc dùng trong việc
đo khối lợng 16
1.2.1 Nguyên lý đo khối lợng 16
1.2.2. Các phơng pháp đo khối lợng 16
Bảng1.1.Đặc trng vật lý của một số vật liệu áp điện Dới tác dụng của lực cơ học, tấm áp
điện bị biến dạng, làm xuất hiện trên hai bản cực các điện tích trái dấu. Hiệu điện thế
xuất hiện giữa hai bản cực tỉ lệ với lực tác dụng 18
Hình1.2 Các dạng biến dạng cơ bản 19
Hình1.3 Cách ghép các phần tử áp điện 19
1.3. Giới thiệu chung về loadcell 20
1.3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 20

Hình 1.5a. LoadCell khi không có Hình 1.5b.LoadCell khi có 21
Hình 1.5c . Sơ đồ điện cho cảm biến Load Cell 21
Hình 1.8. Sơ đồ tính tổng trở 23
Hình 1.9. Đầu dây ra của Loadcell 24
Bảng 1.2 Các mầu thông dụng đầu ra của Loadcell 24
Hình 1.10. hình dạng của một số loại Loadcell có trong thực tế 26
1.4. Ví dụ về hệ thống ứng dụng cân điện tử: Hệ thống cân xe26
1.4.1. Sơ đồ khối hệ thống 26
Hình1.11. Sơ đồ khối của một hệ thống cân xe 26
1.4.2. Cầu cân 26
Hình1.12. Bàn cân trạm cân xe 27
1.4.3. Cách bố trí Loadcell và trạm nối dây 27
Hình 1.13. Cách bố trí Loadcell 28
Hình 1.14. Một số loại Loadcell có tải trọng lớn 28
1.4.4. Thiết bị chỉ thị khối lợng 28
Hình 1.15. Một số thiết bị chỉ thị khối lợng trong thực tế 29
1.4.5. Quản lý trạm cân dùng máy tính 29
Chơng II:Khảo sát vi điều khiển 8051, ADC 0809 ,LCD và các mạch
khuếch đại 30
2.1 Khảo sất vi điều khiển 8051 30
2.1.1. Cấu trúc của 8051 30
Hình 2.1.Sơ đồ chân của 8051/8052 30
Hình 2.2 Mắc điện trở kéo cổng P0 32
Bảng 2.1 Các chức năng khác của cổng P3 32
Hình 2.3 Sơ đồ khối tổng quát của 8051/8052 33
Trang 3
2.1.2 Các chế độ định địa chỉ của 8051 và tập lệch của 8051 34
2.1.3 . Các thanh ghi 34
2.1.4. Bộ Timer/ Counter và Các ngắt của 8051 35
a.Bộ Timer/ Counter ( bộ định thời/ bộ đếm ) 35

Bảng 2.2: Thanh ghi chức năng đặc biệt dùng timer 35
36
Hình 2.4 Cấu tạo bộ định thời/ đếm 36
Hình 2.5: Các bít của thanh ghi TCON 37
Bảng 2.3: Các bít của thanh ghi điều khiển trạng thái TCON 37
Hình 2.6 Các bit của thanh ghi TMOD 38
Bảng 2.4 Các bit của thanh ghi TMOD 38
Bảng 2.5 Các chế độ của TMOD 38
b.Các ngắt của 8051 38
Hình 2.7: Thực hiện chơng trình không ngắt(a) và có ngắt chơng trình(b) 38
Hình 2.8. Thanh ghi IE 39
Hình 2.9. Thanh ghi IP 40
2.2. Khảo sát bộ chuyển đổi ADC 42
2.2.1 Các phơng pháp chuyển đổi 43
2.2.2 Giới thiệu ADC 0809 43
Hình2.10 Sơ đồ khối chuyển đổi ADC dùng phơng pháp xấp xỉ liên tiếp 44
Hình 2.11 Sơ đồ chân của ADC0809 44
Bảng2.5 Bảng trạng thái của ADC0809 45
Hình 2.12 Biểu đồ thời gian của ADC 0809 47
2.3. Khảo sát LCD 47
Hình 2.13 Sơ đồ chân của LCD: 48
Bảng2.6 Bảng mô tả chân của LCD: 48
Hình 2.14 Ghép nối LCD 49
2.4 Khảo sát mạch khuếch đại 49
2.4.1 Bộ khuếch đại không đảo : 50
50
Hình 2.15 Bộ khuếch đại không đảo : 50
2.4.2 Bộ khuếch đảo : 50
Hình 2.16 Bộ khuếch đảo 50
Chơng III: vi điều khiển Giao tiếp với máy tính 51

3.1 Truyền dữ liệu giữa máy tính và vi điều khiển 51
3.1.1. Cơ sở của truyền thông nối tiếp 51
3.1.2. Tốc độ truyền dữ liệu 52
Bảng 3.1 Các giá trị của thanh ghi TH1 trong Timer1 cho các tốc độ baud khác nhau. 52
3.2 Các chuẩn giao tiếp dùng trong truyền thông nối tiếp .52
3.2.1 Chuẩn RS232 53
Hình 3.1 Đầu nối DB - 25 của RS232 53
Hình3.2 Sơ đồ đầu nối DB - 9 của RS232 54
Trang 4
Bảng 3 2 Các tín hiệu của các chân đầu nối DB - 9 trên máy tính IBM PC 54
3.2.2 Bộ điều khiển đờng truyền MAX232 54
Hình3.3 a) Sơ đồ bên trong của MAX232 55
b) Sơ đồ nối ghép của MAX232 với 8051 theo moden không 55
3.2.3. Các cổng COM của IBM PC và tơng thích 55
3.3 Các thanh ghi điều khiển thuyền thông nối tiếp 55
3.3.1 Bộ đệm dữ liệu nối tiếp(SBUF) 55
3.3.2. Thanh ghi điều khiển nối tiếp SCON 56
Bảng 3.3 Các chế độ đóng khung dữ liệu 56
3.4 Lập trình 8051 truyền thông nối tiếp 57
3.4.1. Lập trình 8051 để truyền dữ liệu nối tiếp 57
3.4.2. Lập trình 8051 để nhận dữ liệu nối tiếp 58
3.5. Ngôn ngữ lập trình Visual basic 6.0 59
3.5.1. Giới thiệu 59
3.5.2. Truyền thông nối tiếp dùng VB 6.0 60
Hình3.4: Cách chọn thêm thành phần microsoft comm control ở visual basic 6.0 61
Hình3.5 Thành phần Mscomm trong hợp công cụ (toolbox) 61
Bảng 3.4 : Bảng các đặc tính của điều khiển MSComm 62
Dim instring as string 63
Mscomm1.comport =1 63
Mscomm1.setting = 9600 ,N,8,1 63

Mscomm1.portopen = true 63
Mscomm1.portopen = false 63
End sub 63
Setting Prorety : 63
Bảng 3.5 Bảng liệt kê các giá trị baud hợp lệ 64
Thông số tốc độ baud 64
Bảng 3.6 Bảng mô tả các giá trị chẳn lẽ hợp lệ: 64
End Sub 66
Chơng IV: Thiết kế và thi công 68
4.1 Nhiệm vụ 68
4.2 Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống 69
Hình 4.1 Sơ đồ khối tổng quát hệ thống 69
4.3 Tính chọn các thiết bị 70
4.3.1 Khối Loadcell 70
Hình 4.2 Hình dạng và kích thớc của Loadcell VLC-A123 71
4.3.2 Khối khuếch đại 71
Hình 4.3: Sơ đồ mạch KĐ 72
4.3.3 Bộ ADC 72
4.3.4 Khối vi điều khiển 72
4.3.5 Khối hiển thị 73
Hình 4.4 Hình dạng của LCD 73
Hình 4.5 Sơ đồ ghép nối LCD và 8051 74
Trang 5
4.3.6 Khối nguồn 74
Hình 4.6 Các khối nguồn đợc sử dụng trong hệ thống 75
4.3.7 Nút nhấn 76
Hình 4.7 Nút nhấn 76
4.3.8 Khối giao tiếp máy tính 76
Hình 4.8 Sơ đồ khối giao tiếp máy tính 77
4.3.9 Màn hình giao diện hiển thị khối lợng trên máy tính 77

Hình 4.9 Màn hình giao diện hiển thị khối lợng 77
4.4. Sơ đồ nguyên lý và giải thuật chơng trình 78
4.4.1. Sơ đồ nguyên lý 78
4.4.2.Chơng trình 79
Hình 4.11 Giải thuật chơng trình viết cho vi điều khiển 80
Hình 4.12 Giải thuật trình ngắt 232 81
Hình 4.13 Giải thuật cho timer nhận(a) và hiển thị (b) 82
Hình 4.14 Giải thuật FORM 83
C- kết luận 90
Sau bảy tuần thực hiện đồ án này với sự hớng dẫn tận tình
của thầy Phạm Xuân Bách cùng các thầy cô trong Khoa Điện -
Điện tử, cộng với sự cố gắng nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ
của các bạn, em đã hoàn thành đồ án này đúng thời gian quy
định theo yêu cầu của đề tài là: Thiết kế cân điện tử dùng vi
điều khiển 8051 hiển thị ra màn hình LCD và giao tiếp với máy
tính qua cổng RS232 91
Tài liệu tham khảo 92
Lời cam đoan 1
MụC LụC 1
Danh mục bảng 9
A:Phần mở đầu 13
1. Đặt vấn đề 13
2. Giới thiệu đề tài 13
3. Mục đích nghiên cứa của đề tài: 14
B: Nội dung 14
Chơng I : Tổng quan về hệ thống cân điện tử 14
1.1. Hệ thống cân sử dụng loadcell và ứng dụng 14
Hình 1.1 Sơ đồ khối của một hệ thống cân điện tử dùng loadcell 15
1.2. Sơ lợc các phơng pháp và cảm biến đợc dùng trong việc
đo khối lợng 16

1.2.1 Nguyên lý đo khối lợng 16
1.2.2. Các phơng pháp đo khối lợng 16
Bảng1.1.Đặc trng vật lý của một số vật liệu áp điện Dới tác dụng của lực cơ học, tấm áp
điện bị biến dạng, làm xuất hiện trên hai bản cực các điện tích trái dấu. Hiệu điện thế
xuất hiện giữa hai bản cực tỉ lệ với lực tác dụng 18
Hình1.2 Các dạng biến dạng cơ bản 19
Trang 6
Hình1.3 Cách ghép các phần tử áp điện 19
1.3. Giới thiệu chung về loadcell 20
1.3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 20
Hình 1.5a. LoadCell khi không có Hình 1.5b.LoadCell khi có 21
Hình 1.5c . Sơ đồ điện cho cảm biến Load Cell 21
Hình 1.8. Sơ đồ tính tổng trở 23
Hình 1.9. Đầu dây ra của Loadcell 24
Bảng 1.2 Các mầu thông dụng đầu ra của Loadcell 24
Hình 1.10. hình dạng của một số loại Loadcell có trong thực tế 26
1.4. Ví dụ về hệ thống ứng dụng cân điện tử: Hệ thống cân xe26
1.4.1. Sơ đồ khối hệ thống 26
Hình1.11. Sơ đồ khối của một hệ thống cân xe 26
1.4.2. Cầu cân 26
Hình1.12. Bàn cân trạm cân xe 27
1.4.3. Cách bố trí Loadcell và trạm nối dây 27
Hình 1.13. Cách bố trí Loadcell 28
Hình 1.14. Một số loại Loadcell có tải trọng lớn 28
1.4.4. Thiết bị chỉ thị khối lợng 28
Hình 1.15. Một số thiết bị chỉ thị khối lợng trong thực tế 29
1.4.5. Quản lý trạm cân dùng máy tính 29
Chơng II:Khảo sát vi điều khiển 8051, ADC 0809 ,LCD và các mạch
khuếch đại 30
2.1 Khảo sất vi điều khiển 8051 30

2.1.1. Cấu trúc của 8051 30
Hình 2.1.Sơ đồ chân của 8051/8052 30
Hình 2.2 Mắc điện trở kéo cổng P0 32
Bảng 2.1 Các chức năng khác của cổng P3 32
Hình 2.3 Sơ đồ khối tổng quát của 8051/8052 33
2.1.2 Các chế độ định địa chỉ của 8051 và tập lệch của 8051 34
2.1.3 . Các thanh ghi 34
2.1.4. Bộ Timer/ Counter và Các ngắt của 8051 35
a.Bộ Timer/ Counter ( bộ định thời/ bộ đếm ) 35
Bảng 2.2: Thanh ghi chức năng đặc biệt dùng timer 35
36
Hình 2.4 Cấu tạo bộ định thời/ đếm 36
Hình 2.5: Các bít của thanh ghi TCON 37
Bảng 2.3: Các bít của thanh ghi điều khiển trạng thái TCON 37
Hình 2.6 Các bit của thanh ghi TMOD 38
Bảng 2.4 Các bit của thanh ghi TMOD 38
Bảng 2.5 Các chế độ của TMOD 38
b.Các ngắt của 8051 38
Trang 7
Hình 2.7: Thực hiện chơng trình không ngắt(a) và có ngắt chơng trình(b) 38
Hình 2.8. Thanh ghi IE 39
Hình 2.9. Thanh ghi IP 40
2.2. Khảo sát bộ chuyển đổi ADC 42
2.2.1 Các phơng pháp chuyển đổi 43
2.2.2 Giới thiệu ADC 0809 43
Hình2.10 Sơ đồ khối chuyển đổi ADC dùng phơng pháp xấp xỉ liên tiếp 44
Hình 2.11 Sơ đồ chân của ADC0809 44
Bảng2.5 Bảng trạng thái của ADC0809 45
Hình 2.12 Biểu đồ thời gian của ADC 0809 47
2.3. Khảo sát LCD 47

Hình 2.13 Sơ đồ chân của LCD: 48
Bảng2.6 Bảng mô tả chân của LCD: 48
Hình 2.14 Ghép nối LCD 49
2.4 Khảo sát mạch khuếch đại 49
2.4.1 Bộ khuếch đại không đảo : 50
50
Hình 2.15 Bộ khuếch đại không đảo : 50
2.4.2 Bộ khuếch đảo : 50
Hình 2.16 Bộ khuếch đảo 50
Chơng III: vi điều khiển Giao tiếp với máy tính 51
3.1 Truyền dữ liệu giữa máy tính và vi điều khiển 51
3.1.1. Cơ sở của truyền thông nối tiếp 51
3.1.2. Tốc độ truyền dữ liệu 52
Bảng 3.1 Các giá trị của thanh ghi TH1 trong Timer1 cho các tốc độ baud khác nhau. 52
3.2 Các chuẩn giao tiếp dùng trong truyền thông nối tiếp .52
3.2.1 Chuẩn RS232 53
Hình 3.1 Đầu nối DB - 25 của RS232 53
Hình3.2 Sơ đồ đầu nối DB - 9 của RS232 54
Bảng 3 2 Các tín hiệu của các chân đầu nối DB - 9 trên máy tính IBM PC 54
3.2.2 Bộ điều khiển đờng truyền MAX232 54
Hình3.3 a) Sơ đồ bên trong của MAX232 55
b) Sơ đồ nối ghép của MAX232 với 8051 theo moden không 55
3.2.3. Các cổng COM của IBM PC và tơng thích 55
3.3 Các thanh ghi điều khiển thuyền thông nối tiếp 55
3.3.1 Bộ đệm dữ liệu nối tiếp(SBUF) 55
3.3.2. Thanh ghi điều khiển nối tiếp SCON 56
Bảng 3.3 Các chế độ đóng khung dữ liệu 56
3.4 Lập trình 8051 truyền thông nối tiếp 57
3.4.1. Lập trình 8051 để truyền dữ liệu nối tiếp 57
3.4.2. Lập trình 8051 để nhận dữ liệu nối tiếp 58

3.5. Ngôn ngữ lập trình Visual basic 6.0 59
3.5.1. Giới thiệu 59
Trang 8
3.5.2. Truyền thông nối tiếp dùng VB 6.0 60
Hình3.4: Cách chọn thêm thành phần microsoft comm control ở visual basic 6.0 61
Hình3.5 Thành phần Mscomm trong hợp công cụ (toolbox) 61
Bảng 3.4 : Bảng các đặc tính của điều khiển MSComm 62
Dim instring as string 63
Mscomm1.comport =1 63
Mscomm1.setting = 9600 ,N,8,1 63
Mscomm1.portopen = true 63
Mscomm1.portopen = false 63
End sub 63
Setting Prorety : 63
Bảng 3.5 Bảng liệt kê các giá trị baud hợp lệ 64
Thông số tốc độ baud 64
Bảng 3.6 Bảng mô tả các giá trị chẳn lẽ hợp lệ: 64
End Sub 66
Chơng IV: Thiết kế và thi công 68
4.1 Nhiệm vụ 68
4.2 Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống 69
Hình 4.1 Sơ đồ khối tổng quát hệ thống 69
4.3 Tính chọn các thiết bị 70
4.3.1 Khối Loadcell 70
Hình 4.2 Hình dạng và kích thớc của Loadcell VLC-A123 71
4.3.2 Khối khuếch đại 71
Hình 4.3: Sơ đồ mạch KĐ 72
4.3.3 Bộ ADC 72
4.3.4 Khối vi điều khiển 72
4.3.5 Khối hiển thị 73

Hình 4.4 Hình dạng của LCD 73
Hình 4.5 Sơ đồ ghép nối LCD và 8051 74
4.3.6 Khối nguồn 74
Hình 4.6 Các khối nguồn đợc sử dụng trong hệ thống 75
4.3.7 Nút nhấn 76
Hình 4.7 Nút nhấn 76
4.3.8 Khối giao tiếp máy tính 76
Hình 4.8 Sơ đồ khối giao tiếp máy tính 77
4.3.9 Màn hình giao diện hiển thị khối lợng trên máy tính 77
Hình 4.9 Màn hình giao diện hiển thị khối lợng 77
4.4. Sơ đồ nguyên lý và giải thuật chơng trình 78
4.4.1. Sơ đồ nguyên lý 78
4.4.2.Chơng trình 79
Hình 4.11 Giải thuật chơng trình viết cho vi điều khiển 80
Hình 4.12 Giải thuật trình ngắt 232 81
Trang 9
Hình 4.13 Giải thuật cho timer nhận(a) và hiển thị (b) 82
Hình 4.14 Giải thuật FORM 83
C- kết luận 90
Sau bảy tuần thực hiện đồ án này với sự hớng dẫn tận tình
của thầy Phạm Xuân Bách cùng các thầy cô trong Khoa Điện -
Điện tử, cộng với sự cố gắng nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ
của các bạn, em đã hoàn thành đồ án này đúng thời gian quy
định theo yêu cầu của đề tài là: Thiết kế cân điện tử dùng vi
điều khiển 8051 hiển thị ra màn hình LCD và giao tiếp với máy
tính qua cổng RS232 91
Tài liệu tham khảo 92
Danh mục bảng
Lời cam đoan 1
MụC LụC 1

Danh mục bảng 9
A:Phần mở đầu 13
1. Đặt vấn đề 13
2. Giới thiệu đề tài 13
3. Mục đích nghiên cứa của đề tài: 14
B: Nội dung 14
Chơng I : Tổng quan về hệ thống cân điện tử 14
1.1. Hệ thống cân sử dụng loadcell và ứng dụng 14
Hình 1.1 Sơ đồ khối của một hệ thống cân điện tử dùng loadcell 15
1.2. Sơ lợc các phơng pháp và cảm biến đợc dùng trong việc
đo khối lợng 16
1.2.1 Nguyên lý đo khối lợng 16
1.2.2. Các phơng pháp đo khối lợng 16
Bảng1.1.Đặc trng vật lý của một số vật liệu áp điện Dới tác dụng của lực cơ học, tấm áp
điện bị biến dạng, làm xuất hiện trên hai bản cực các điện tích trái dấu. Hiệu điện thế
xuất hiện giữa hai bản cực tỉ lệ với lực tác dụng 18
Hình1.2 Các dạng biến dạng cơ bản 19
Hình1.3 Cách ghép các phần tử áp điện 19
1.3. Giới thiệu chung về loadcell 20
1.3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 20
Hình 1.5a. LoadCell khi không có Hình 1.5b.LoadCell khi có 21
Hình 1.5c . Sơ đồ điện cho cảm biến Load Cell 21
Hình 1.8. Sơ đồ tính tổng trở 23
Hình 1.9. Đầu dây ra của Loadcell 24
Trang 10
Bảng 1.2 Các mầu thông dụng đầu ra của Loadcell 24
Hình 1.10. hình dạng của một số loại Loadcell có trong thực tế 26
1.4. Ví dụ về hệ thống ứng dụng cân điện tử: Hệ thống cân xe26
1.4.1. Sơ đồ khối hệ thống 26
Hình1.11. Sơ đồ khối của một hệ thống cân xe 26

1.4.2. Cầu cân 26
Hình1.12. Bàn cân trạm cân xe 27
1.4.3. Cách bố trí Loadcell và trạm nối dây 27
Hình 1.13. Cách bố trí Loadcell 28
Hình 1.14. Một số loại Loadcell có tải trọng lớn 28
1.4.4. Thiết bị chỉ thị khối lợng 28
Hình 1.15. Một số thiết bị chỉ thị khối lợng trong thực tế 29
1.4.5. Quản lý trạm cân dùng máy tính 29
Chơng II:Khảo sát vi điều khiển 8051, ADC 0809 ,LCD và các mạch
khuếch đại 30
2.1 Khảo sất vi điều khiển 8051 30
2.1.1. Cấu trúc của 8051 30
Hình 2.1.Sơ đồ chân của 8051/8052 30
Hình 2.2 Mắc điện trở kéo cổng P0 32
Bảng 2.1 Các chức năng khác của cổng P3 32
Hình 2.3 Sơ đồ khối tổng quát của 8051/8052 33
2.1.2 Các chế độ định địa chỉ của 8051 và tập lệch của 8051 34
2.1.3 . Các thanh ghi 34
2.1.4. Bộ Timer/ Counter và Các ngắt của 8051 35
a.Bộ Timer/ Counter ( bộ định thời/ bộ đếm ) 35
Bảng 2.2: Thanh ghi chức năng đặc biệt dùng timer 35
36
Hình 2.4 Cấu tạo bộ định thời/ đếm 36
Hình 2.5: Các bít của thanh ghi TCON 37
Bảng 2.3: Các bít của thanh ghi điều khiển trạng thái TCON 37
Hình 2.6 Các bit của thanh ghi TMOD 38
Bảng 2.4 Các bit của thanh ghi TMOD 38
Bảng 2.5 Các chế độ của TMOD 38
b.Các ngắt của 8051 38
Hình 2.7: Thực hiện chơng trình không ngắt(a) và có ngắt chơng trình(b) 38

Hình 2.8. Thanh ghi IE 39
Hình 2.9. Thanh ghi IP 40
2.2. Khảo sát bộ chuyển đổi ADC 42
2.2.1 Các phơng pháp chuyển đổi 43
2.2.2 Giới thiệu ADC 0809 43
Hình2.10 Sơ đồ khối chuyển đổi ADC dùng phơng pháp xấp xỉ liên tiếp 44
Hình 2.11 Sơ đồ chân của ADC0809 44
Trang 11
Bảng2.5 Bảng trạng thái của ADC0809 45
Hình 2.12 Biểu đồ thời gian của ADC 0809 47
2.3. Khảo sát LCD 47
Hình 2.13 Sơ đồ chân của LCD: 48
Bảng2.6 Bảng mô tả chân của LCD: 48
Hình 2.14 Ghép nối LCD 49
2.4 Khảo sát mạch khuếch đại 49
2.4.1 Bộ khuếch đại không đảo : 50
50
Hình 2.15 Bộ khuếch đại không đảo : 50
2.4.2 Bộ khuếch đảo : 50
Hình 2.16 Bộ khuếch đảo 50
Chơng III: vi điều khiển Giao tiếp với máy tính 51
3.1 Truyền dữ liệu giữa máy tính và vi điều khiển 51
3.1.1. Cơ sở của truyền thông nối tiếp 51
3.1.2. Tốc độ truyền dữ liệu 52
Bảng 3.1 Các giá trị của thanh ghi TH1 trong Timer1 cho các tốc độ baud khác nhau. 52
3.2 Các chuẩn giao tiếp dùng trong truyền thông nối tiếp .52
3.2.1 Chuẩn RS232 53
Hình 3.1 Đầu nối DB - 25 của RS232 53
Hình3.2 Sơ đồ đầu nối DB - 9 của RS232 54
Bảng 3 2 Các tín hiệu của các chân đầu nối DB - 9 trên máy tính IBM PC 54

3.2.2 Bộ điều khiển đờng truyền MAX232 54
Hình3.3 a) Sơ đồ bên trong của MAX232 55
b) Sơ đồ nối ghép của MAX232 với 8051 theo moden không 55
3.2.3. Các cổng COM của IBM PC và tơng thích 55
3.3 Các thanh ghi điều khiển thuyền thông nối tiếp 55
3.3.1 Bộ đệm dữ liệu nối tiếp(SBUF) 55
3.3.2. Thanh ghi điều khiển nối tiếp SCON 56
Bảng 3.3 Các chế độ đóng khung dữ liệu 56
3.4 Lập trình 8051 truyền thông nối tiếp 57
3.4.1. Lập trình 8051 để truyền dữ liệu nối tiếp 57
3.4.2. Lập trình 8051 để nhận dữ liệu nối tiếp 58
3.5. Ngôn ngữ lập trình Visual basic 6.0 59
3.5.1. Giới thiệu 59
3.5.2. Truyền thông nối tiếp dùng VB 6.0 60
Hình3.4: Cách chọn thêm thành phần microsoft comm control ở visual basic 6.0 61
Hình3.5 Thành phần Mscomm trong hợp công cụ (toolbox) 61
Bảng 3.4 : Bảng các đặc tính của điều khiển MSComm 62
Dim instring as string 63
Mscomm1.comport =1 63
Mscomm1.setting = 9600 ,N,8,1 63
Mscomm1.portopen = true 63
Trang 12
Mscomm1.portopen = false 63
End sub 63
Setting Prorety : 63
Bảng 3.5 Bảng liệt kê các giá trị baud hợp lệ 64
Thông số tốc độ baud 64
Bảng 3.6 Bảng mô tả các giá trị chẳn lẽ hợp lệ: 64
End Sub 66
Chơng IV: Thiết kế và thi công 68

4.1 Nhiệm vụ 68
4.2 Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống 69
Hình 4.1 Sơ đồ khối tổng quát hệ thống 69
4.3 Tính chọn các thiết bị 70
4.3.1 Khối Loadcell 70
Hình 4.2 Hình dạng và kích thớc của Loadcell VLC-A123 71
4.3.2 Khối khuếch đại 71
Hình 4.3: Sơ đồ mạch KĐ 72
4.3.3 Bộ ADC 72
4.3.4 Khối vi điều khiển 72
4.3.5 Khối hiển thị 73
Hình 4.4 Hình dạng của LCD 73
Hình 4.5 Sơ đồ ghép nối LCD và 8051 74
4.3.6 Khối nguồn 74
Hình 4.6 Các khối nguồn đợc sử dụng trong hệ thống 75
4.3.7 Nút nhấn 76
Hình 4.7 Nút nhấn 76
4.3.8 Khối giao tiếp máy tính 76
Hình 4.8 Sơ đồ khối giao tiếp máy tính 77
4.3.9 Màn hình giao diện hiển thị khối lợng trên máy tính 77
Hình 4.9 Màn hình giao diện hiển thị khối lợng 77
4.4. Sơ đồ nguyên lý và giải thuật chơng trình 78
4.4.1. Sơ đồ nguyên lý 78
4.4.2.Chơng trình 79
Hình 4.11 Giải thuật chơng trình viết cho vi điều khiển 80
Hình 4.12 Giải thuật trình ngắt 232 81
Hình 4.13 Giải thuật cho timer nhận(a) và hiển thị (b) 82
Hình 4.14 Giải thuật FORM 83
C- kết luận 90
Sau bảy tuần thực hiện đồ án này với sự hớng dẫn tận tình

của thầy Phạm Xuân Bách cùng các thầy cô trong Khoa Điện -
Điện tử, cộng với sự cố gắng nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ
của các bạn, em đã hoàn thành đồ án này đúng thời gian quy
định theo yêu cầu của đề tài là: Thiết kế cân điện tử dùng vi
Trang 13
điều khiển 8051 hiển thị ra màn hình LCD và giao tiếp với máy
tính qua cổng RS232 91
Tài liệu tham khảo 92
A:Phần mở đầu
1. Đặt vấn đề
Ngày nay với sự phát triển của công nghiệp vi điện tử, kỹ thuật số các hệ thống điều
khiển dần dần đợc tự động hóa. Với những kỹ thuật tiên tiến của vi xử lí, vi mạch số đợc
ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển, thì các hệ thống điều khiển cơ khí thô sơ, với tốc độ xử
lí chậm chạp ít chính xác đợc thay thế bằng các hệ thống điều khiển tự động với các lệnh
chơng trình đã đợc thiết lập trớc.
Cân xe cũng nh việc cân những khối lợng lớn là một nhu cầu cần thiết cho các nhà
máy sản xuất muốn biết khối lợng hàng hoá, sản phẩm hay nguyên vật liệu, và cả cho
những lĩnh vực khác nh bến cảng, trạm cân xe phát hiện quá tải của cảnh sát giao thông
Tuy đã đợc sử dụng rộng rãi ở Việt Nam nhng hầu hết các hệ thống cân xe đều lắp ráp từ
các thiết bị có sẵn từ nớc ngoài nh loadcell, bộ hiển thị (đầu cân) Phần đợc chế tạo ở đây
có thể là nền cầu cân, hộp nối loadcell ( Junction Box) và viết chơng trình quản lý trạm
cân
Vì các lí do trên và trên cơ sở lý thuyết đã học của môn đo lờng và vi điều khiển,
đồng thời đợc sự giúp đỡ của khoa Điện-Điện Tử Trờng Đại Học S Phạm Kỹ Thuật khi
nhận đề tài làm đồ án tốt nghiệp em đã tiến hành thực hiện đề tài: Thiết kế bộ xử lý cân
điện tử dùng vi điều khiển 8051 hiển thị dữ liệu ra màn LCD,có giao tiếp với máy
tính qua cổng RS232. Cụ thể em sẽ thiết kế một cân điện tử có thể cân đợc tối đa
25000 Kg
2. Giới thiệu đề tài
- Tóm tắt nội dung đề tài:

-Nghiên cứu về hệ thống cân điện tử.
-Nghiên cứu cấu trúc và tập lệch của 8051.
-ứng dụng vi điều khiển trong hệ thống cân điện tử có giao tiếp với máy tính.
- Kết quả dự kiến:
-Xây dựng đợc sơ đồ nguyên lý chi tiết.
-Xây dựng đợc la đồ thuật toán và viết chơng trình phần mềm.
Trang 14
-Mô phỏng đợc chơng trình trên máy tính.
3. Mục đích nghiên cứa của đề tài:
- Mục đích trớc hết khi thực hiện đề tài này là để hoàn tất chơng trình môn học để
đủ điều kiện ra trờng .
- Cụ thể khi nghiên cứu thực hiện đề tài là em muốn phát huy những thành quả ứng
dụng của vi điều khiển nhằm tạo ra những sản phẩm, những thiết bị tiên tiến hơn, và đạt
hiệu quả sản xuất cao hơn.
- Mặt khác đồ án này cũng có thể làm tài liệu tham khảo cho những sinh viên khóa
sau, giúp họ hiểu rõ hơn về những ứng dụng của vi điều khiển .
- Ngoài ra quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài là một cơ hội để em tự kiểm tra lại
những kiến thức đã đợc học ở trờng, đồng thời phát huy tính sáng tạo, khả năng giải quyết
một vấn đề theo yêu cầu đặt ra. Và đây cũng là dịp để em tự khẳng định mình trớc khi ra
trờng để tham gia vào các hoạt động sản xuất của xã hội.
B: Nội dung.
Chơng I : Tổng quan về hệ thống cân điện tử .
1.1. Hệ thống cân sử dụng loadcell và ứng dụng .
Sơ đồ khối của một hệ thống cân điện tử dùng loadcell nh sau :
Loadcell
Khuếch đại
Nguồn cung
cấp
A/D
Xử lý

Bộ nhớ
Nút nhấn
ự
Hiển thị
In ấn
Trang 15
Hình 1.1 Sơ đồ khối của một hệ thống cân điện tử dùng loadcell
Tùy theo yêu cầu và mục đích ứng dụng, khối xử lý đợc dùng là vi xử lý hay
máy tính Nếu bộ xử lý sử dụng vi xử lý thì có thể có thêm khối truyền dữ liệu về
máy tính, có thể có khối in ấn hoặc không tùy mục đích sử dụng.
Dới tác dụng của khối lợng đặt bên trên, loadcell sẽ chuyển thành tín hiệu điện
ở ngõ ra. Tín hiệu điện rất nhỏ này đợc khuếch đại lên nhiều lần trớc khi đa vào bộ
chuyển đổi A/D để chuyển thành tín hiệu số và đợc đa về bộ xử lý để xử lý theo ch-
ơng trình có sẵn và hiển thị hoặc có thêm việc in ấn. Bộ xử lý cần thiết phải có thêm bộ
nhớ để lu trữ số liệu, ví dụ trong việc chỉnh 0 và trừ bì của cân
Do tính linh hoạt của bộ xử lý, tùy theo mục đích cụ thể mà chơng trình viết cho
bộ xử lý khác nhau. Do đó, hệ thống cân này có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực có
liên quan đến việc đo khối lợng . Ngoài ứng dụng trong việc cân xe, có thể kể ra các ví
dụ khác mà dùng hệ thống cân điện tử sử dụng loadcell nh sau:
- Trong hệ thống bán hàng có sử dụng cân điện tử loại này, việc tính tiền có thể đ-
ợc tự động hoàn toàn. Hàng ở đây là những loại có thể cân đợc, có thể là rau quả, thủy sản
Ngời sử dụng nhập vào bàn phím giá cả của một đơn vị cân và giá cả này có thể hiển thị
ra màn hình hoặc Led 7 đoạn. Khi ngời dùng nhấn nút tính tiền trên bàn phím, bộ xử lý sẽ
nhân giá trị cân đợc với giá của một đơn vị cân này và hiển thị ra giá cả đã đợc tính toán
cho số hàng ấy. Sau khi để giá này hiển thị một khoảng thời gian vừa đủ cho ngời dùng
đọc nó, hệ thống cân có thể sẽ hiển thị lại giá trị cân đợc. Giá tiền này có thể đợc lu lại và
nếu đợc nối đến máy tính của quầy thu tiền, khách hàng có thể nhận đợc bảng báo cáo bao
gồm trọng lợng cân đợc, giá cả của một đơn vị cân và tổng số tiền phải trả cho số hàng đó

- Cân cũng là một trong những biện pháp để phát hiện ra sản phẩm trong hệ

thống đếm tự động. Khi phát hiện có khối lợng quy định thì mới đếm. Điều này sẽ tránh
đợc việc đếm sai nếu cùng một lúc có hai sản phẩm hoặc vật thể khác không phải là sản
phẩm che cảm biến quang .
Trang 16
- Một ứng dụng khác của hệ thống cân này có thể kể ra là dùng trong bu điện. Sau
khi cân kiện hàng và xác định nơi cần gửi. Ngõ ra của hệ thống cân này thờng đợc nối đến
hệ thống in bu phí lên nhãn dán vào kiện hàng gửi đi.
-Ngoài ra ứng dụng phổ biến của cân điện tử đã đợc sử dụng nhiều trong các nhà
máy ở nớc ta là ứng dụng trong việc đóng gói sản phẩm. Ngời dùng có thể nhập vào
khối lợng cho một gói hàng hay bao gạo khi đạt đến giá trị quy định này, ngõ ra của
bộ xử lý có thể đợc dùng để điều khiển việc rót hàng hay dây chuyền để đóng gói sản
phẩm, có thể là bằng cách kích các relay để làm đóng, mở các valve selenoid dùng khí
nén
Điều quan trọng trong các ứng dụng này là chơng trình điều khiển viết cho bộ
xử lý và cách giao tiếp với các thiết bị bên ngoài. Phần này thì khác nhau đối với các
ứng dụng cụ thể khác nhau.
Nội dung của luận văn này đề cập đến hệ thống cân xe đã đợc sử dụng phổ biến
ở nớc ta.
1.2. Sơ lợc các phơng pháp và cảm biến đợc dùng trong việc đo khối lợng.
1.2.1 Nguyên lý đo khối lợng.
Trong vật lý cơ học, mối quan hệ giữa lực và khối lợng đợc xác định bằng định
luật II Newton, mà theo đó lực tác dụng vào vật thể có khối lợng m sẽ bằng tích số
khối lợng và gia tốc của nó, tức là:
F = ma (1.1)
Trong đó:- F: Lực tác dụng (N).
- m: Khối lợng của vật(Kg)
-a: Gia tốc của vật (m/s
2

)

Trọng lực là một trờng hợp của công thức này. Dới tác dụng của sức hút trái đất, vật
có khối lợng sẽ chịu tác dụng của trọng lực P = m.g với g là gia tốc trọng trờng là một
số cố định ở từng khu vực. Các phơng pháp đo khối lợng là dựa vào quan hệ này.
Công thức (1) không có nghĩa là không có lực trên vật thể nếu không có gia tốc mà
nó chỉ có nghĩa là không có lực cân bằng thực. Hai lực cân bằng và đối nhau tác động
lên một vật thể sẽ cân bằng, không tạo nên gia tốc.
1.2.2. Các phơng pháp đo khối lợng.
a. Cảm biến điện trở lực căng.
Trang 17
Sức căng đợc xác định bằng sự thay đổi chiều dài L của thanh đàn hồi L so với
một đơn vị chiều dài :
= L / L. (1.2)
Do tác động của lực vào thanh L, làm xuất hiện sức căng, tơng ứng cũng làm thay
đổi giá trị điện trở điện của thanh. Cảm biến sức căng hoạt động dựa trên nguyên tắc này,
cho phép biến đổi giá trị nhỏ thành sự thay đổi tơng ứng giá trị điện trở điện của thanh.
Có hai loại cảm biến sức căng :
- Loại gắn trực tiếp trên cần đàn hồi của bộ đo lực, ở vị trí cần đo sức căng. Khi lực
tác động làm căng hoặc cong cần đàn hồi , cũng trực tiếp làm căng cảm biến.
- Loại gián tiếp đợc liên kết cơ học với yếu tố đàn hồi, thờng sử dụng để đo những
độ lệch tổng cộng của yếu tố đàn hồi.
Thừa số cảm biến sức căng G đợc quy định là tỷ số của sự biến đổi đơn vị của điện
trở so với sức căng :
G = (R / R) / (L / L) (1.3)
trong đó : R = sự thay đổi của điện trở ().
R = điện trở của cảm biến sức căng ().
L = sự thay đổi chiều dài (m)
L = Chiều dài của cảm biến (m)
Khi tác dụng một lực f lên tiết diện cắt ngang A, ứng suất S = f/A (N/m
2
). ở thanh

đàn hồi, tỷ số của ứng suất S trên sức căng là hằng số và đợc gọi là modun đàn hồi:
E = S / = constant. (1.4)
Đối với thanh đàn hồi có chiều dày là h và chiều rộng là b, có cảm biến sức căng
gắn trực tiếp trên bề mặt ở vị trí cách điểm lực tác động là L, ứng suất đ ợc xác định theo
biểu thức :
S = 6f.L / b.h
2
. (1.5)
Từ các biểu thức trên, suy ra :
R/R = (6G.L / b.h
2
E).f (1.6)
Từ biểu thức rõ ràng có mối quan hệ tuyến tính giữa lực tác động và sự thay đổi giá
trị điện trở đơn vị của cảm biến. Bằng phép đo R ta có thể xác định độ lớn lực tác dụng.
Đó chính là nguyên tắc hoạt động của cảm biến sức căng.
Trang 18
Cảm biến sức căng cho phép sử dụng để đo lực tác động do trọng lợng của vật
trong các bài toán cân.
b. Cảm biến áp điện.
Cảm biến áp điện hoạt động dựa trên nguyên lý của hiệu ứng áp điện.
Phần tử cơ bản của một cảm biến áp điện có cấu tạo tơng tự một tụ điện đợc chế tạo
bằng cách phủ hai bản cực lên hai mặt đối diện của một phiến vật liệu áp điện mỏng. Vật
liệu áp điện thờng dùng là thạch anh vì nó có tính ổn định và độ cứng cao. Tuy nhiên hiện
nay vật liệu gốm (ví dụ gốm PZT) do có u điểm độ bền và độ nhạy cao, điện dung lớn, ít
chịu ảnh hởng của điện trờng ký sinh, dễ sản xuất và giá thành chế tạo thấp cũng đợc sử
dụng đáng kể.
Đặc trng vật lý của một số vật liệu áp điện đợc trình bày trên bảng 1.1
Bảng1.1.Đặc trng vật lý của một số vật liệu áp điện
Dới tác dụng của lực cơ học, tấm áp điện bị biến dạng, làm xuất hiện trên hai bản
cực các điện tích trái dấu. Hiệu điện thế xuất hiện giữa hai bản cực tỉ lệ với lực tác dụng.

Các biến dạng cơ bản xác định chế độ làm việc của bản áp điện. Trên hình 1.2 biểu
diễn các biến dạng cơ bản của bản áp điện.
Trang 19
Hình1.2 Các dạng biến dạng cơ bản.
a.Theo chiều dọc, b.Theo chiều ngang, c.Cắt theo bề dày, d.Cắt theo bề mặt
Trong nhiều trờng hợp các bản áp điện đợc ghép thành bộ theo cách ghép
nối tiếp hoặc song song.
Hình1.3 Cách ghép các phần tử áp điện
a.Hai phần tử song song, b.Hai phần tử nối tiếp, c.Nhiều phần tử song song.
c. Cảm biến áp từ
Hiệu ứng từ giảo
Dới tác động của từ trờng, một số vật liệu sắt từ thay đổi tính chất hình học hoặc
tính chất cơ học (hệ số Young). Hiện tợng này đợc gọi là hiệu ứng từ giảo. Khi có tác dụng
của lực cơ học gây ra ứng lực trong vật liệu sắt từ làm thay đổi đờng cong từ hoá của
chúng, khi đó dựa vào sự thay đổi của độ từ thẩm hoặc từ d có thể xác định đợc độ lớn của
lực tác dụng từ đó có thể xác định đợc khối lợng của vật gây ra lực tác dụng . Đây là hiệu
ứng từ giảo nghịch.
Cảm biến dựa trên hiện tợng từ giảo
- Cảm biến từ thẩm biến thiên
Cấu tạo của cảm biến gồm một cuộn dây có lõi từ hợp với một khung sắt từ tạo
thành một mạch từ kín (hình 1.4). Dới tác dụng của lực F, lõi từ bị biến dạng kéo theo sự
thay đổi độ từ thẩm à, làm cho từ trở mạch từ thay đổi do đó độ tự cảm của cuộn dây cũng
thay đổi. Sự thay đổi tơng đối của L, R hoặc à tỉ lệ với ứng lực , tức là với lực cần đo F:
Trang 20
Hình 1.4 Cảm biến từ thẩm biến thiên
- Cảm biến từ d biến thiên
Phần tử cơ bản của cảm biến từ d biến thiên là một lõi từ làm bằng Ni tinh
khiết cao, có từ d B
r
. Dới tác dụng của lực cần đo, thí dụ lực nén (dù < 0), B

r
tăng
lên:
Sự thay đổi của từ thông sẽ làm xuất hiện trong cuộn dây một suất điện động tỉ lệ
với dB/dt. Biểu thức của điện áp hở mạch có dạng:
Trong đó K là hệ số tỉ lệ với số vòng dây và tiết diện vòng dây.
1.3. Giới thiệu chung về loadcell.
1.3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động.
Trong cảm biến cân (Load Cell) thờng sử dụng cảm biến sức căng mắc theo sơ đồ
cầu. Trong đó sử dụng hai cảm biến sức căng R1 và R3 gắn ở mặt trên . Hai cảm biến sức
căng khác R2, R4 gắn ở mặt dới (hình 1.5b). Sơ đồ nối điện cho trên hình 1.5c, trong đó
các cảm biến sức căng đợc mắc theo sơ đồ cầu Wheatstone.
Trang 21
Hình 1.5a. LoadCell khi không có Hình 1.5b.LoadCell khi có
lực tác động lực tác động
Hình 1.5c . Sơ đồ điện cho cảm biến Load Cell
Khi không có lực tác động vào cảm biến (hình 1.5a), các cảm biến sức căng R1-4 ở
trạng thái với sức căng cân bằng và điện thế ra bằng 0. Khi có lực tác động, làm uốn cong
thanh đàn hồi, dẫn đến việc tăng sức căng các cảm biến R
1
-R
3
và giảm sức căng các cảm
biến R
2
-R
4
. Kết quả, điện trở R
1
-R

3
tăng và R
2
-R
4
giảm, dẫn đến lệch cầu và ở lối ra xuất
hiện điện thế tỷ lệ với lực tác động. Điện thế này sẽ đợc khuếch đại tới giá trị cần thiết.
Cách dùng bốn cảm biến bố trí trên 4 nhánh cầu đợc ứng dụng rộng rãi trong các
loadcell thực tế. Thông thờng 4 cảm biến này đợc bố trí trên hai mặt của loadcell, và nh
vậy sẽ có hai cảm biến điện trở bị dãn ra và 2 cảm biến điện trở sẽ co lại khi có lực tác
dụng. Do đó ta có quan hệ sau :
Sự thay đổi
của điện áp ra theo
biến dạng của các điện trở này có thể đợc tính nh sau :
R 1 R 1
R 2 R 2
R 3 R 3
R 4 R 4
M A ậT C H ề U L ệ ẽC
T R U ẽC
T R U Y E N
L ệ ẽC
T R U ẽC
T R U Y E N
L ệ ẽC
R 1 R 2
R 3
R 4
+ V
- VL O A D C E L L

A M P L I F I E R
O U T
I
R+R
R L
V+v
R-R
R+R
R-R
Va
Vb
R 1
R 2
+
-
Hình 1.6. Sơ đồ tính điện áp ra
Trang 22
Hai điện trở R
1
và R
2
thờng đợc dùng trong mục đích cộng các tín hiệu từ các loadcell
lại với nhau, R
l
là tải.
Sơ đồ tơng đơng Thevenin cho mạch trên đợc vẽ nh sau:
ở đây R
0
là tổng trở ra của loadcell.
Theo hình (a) ta có :

( )
2

2
I
RRRIV
a
++=
(1.12)
( )
2

2
I
RRRIV
B
+=
(1.13)
Điện áp ra sẽ là :
V
0
= V
a
V
b
=

R. I (1.14)
Hay:
V

RRR
R
V .
21
0
++

=
(1.15)
Vì thế điện áp ngõ ra sẽ thay đổi theo sự thay đổi giá trị của các điện trở này.
Để tính tổng trở ra của loadcell ta ngắn mạch nguồn áp cung cấp V, khi đó
mạch trở thành:
R-R
R+R
R-R
R+R
Io-I1+I2
+
-
Vo
Io
I1
Io-I1
I2
I1-I2
Hình 1.7. Sơ đồ t ơng đ ơng
R o
R L
V LV o
+

-
Trang 23
Hình 1.8. Sơ đồ tính tổng trở
áp dụng định luật kierhoff cho ba vòng kín nh hình vẽ,ta có:
( R-

R).I
1
+ (R +

R).( I
1
I
2
) = V
0
(1.16)
(R -

R).I
1
+ (R
1
+R
2
) I
2
(R +

R).(I

0
I
1
)=0 (1.17)
(R+

R).(I
0
I
1
) + (R -

R).(I
0
I
1
+ I
2
) =V
0
(1.18)
(1.17) + (1.18)

(R
1
+ R
2
+ R -

R).I

2
+ (R-

R).I
0
= (1.19)
(1.16)+ (1.18)

(R -

R).I
2
(R +

R).I
2
+2.R.I
0
=2.V
0
(1.20)



-

R.I
2
+ R.I
0

=V
0
(1.21)



R
VIR
I


=
00
2
.
(1.22)
Thay vào (1.19) ta suy ra
( )
00
00
21
.
).( VIRR
R
VIR
RRR =+


++

( R1+ R2+ R -

R).(R.I
0
V
0
) +

R.( R -

R).I
0
=

R.V
0

I
0
.[( R1 +R2 + R + R -

R).R +

R.( R -

R) ]= V
0
(

R +R1 + R2 +R -

R)

I
0
. [ (R1 +R2 +R ).R -

R
2
] = V
0
. [R1+R2+R]
( )
RRR
R
R
RRR
RRRRR
I
V
R
++

=
++
++
==
21
2

2
2
21
0
0
0
1
.
(1.22)
Đây chính là tổng trở ra của loadcell.
Nh vậy điện áp rơi trên tải R
L
là:
Trang 24
RRR
R
R
RRR
RVR
RR
RV
V
L
L
L
L
L
++

+

++

=
+
=
21
2
21
0
0

.
(1.23)
Từ biểu thức trên ta có thể nhận thấy là điện áp ra V
L
không thay đổi tuyến tính theo sự
thay đổi của điện trở cảm biến . Hệ thống làm tuyến tính hoá sự thay đổi này thì do nhà
sản xuất thiết kế.
b. Một số Loadcell thực tế.
Có nhiều loại loadcell do các hãng sản xuất khác nhau nh KUBOTA (của Nhật),
Global Weighing (Hàn Quốc), Transducer Techniques. Inc, Tedea Huntleigh Mỗi
loại loadcell đợc chế tạo cho một yêu cầu riêng biệt theo tải trọng chịu đựng, chịu lực
kéo hay nén. Tùy hãng sản xuất mà các đầu dây ra của Loadcell có màu sắc khác
nhau.Có thể kể ra nh sau:

Hình 1.9. Đầu dây ra của Loadcell
Bảng 1.2 Các mầu thông dụng đầu ra của Loadcell
Đầu ra Mầu
Exc+ Đỏ Vàng Xanh Đỏ
Exc+ Đen Nâu Đen Trắng

Exc+ Xanh Xanh Đen Xanh lá cây
Sig- Trắng Trắng Đỏ Xanh dơng
Các màu sắc này đều đợc cho trong bảng thông số kỹ thuật khi mua từng loại loadcell
.
Thông số kỹ thuật của từng loại loadcell đợc cho trong catalogue của mỗi loadcell
và thờng có các thông số nh : tải trọng danh định , điện áp ra danh định ( giá trị này có
thể là từ 2 miliVolt / Volt đến 3 miliVolt/Volt hoặc hơn tuỳ loại loadcell), tầm nhiệt độ
hoạt động, điện áp cung cấp, điện trở ngõ ra, mức độ chịu đợc quá tải (Với giá trị điện
áp ra danh định là 2mili Volt / Volt thì với nguồn cung cấp là 10 Volt thì điện áp ra sẽ là
20 mili Volt ứng với khối lợng tối đa.)
Exc+
Exc-
Sig+
Sig-
R4
R1
R2
R3
Trang 25
Tuỳ ứng dụng cụ thể mà cách chọn loại loadcell có thông số và hình dạng khác nhau.
Hình dạng Loadcell có thể đặt cho nhà sản xuất theo yêu cầu ứng dụng riêng. Sau đây là
hình dạng của một số loại Loadcell có trong thực tế.