Sensor SHT7X và vi điều khiển AT89C52 trong ứng dụng đo độ ẩm

Khoá luận tốt nghiệp

Sensor độ ẩm SHT71

Trƣờng đại học sƣ phạm hà nội 2
Khoa vật lý
----------

Nguyễn thị ngát

Sensor sht7x và vi điều khiển at89c52 trong ứng
dụng đo độ ẩm

Khóa luận tốt nghiệp đại học
Chuyên ngành: Vật lý kĩ thuật

Hà nội - 2009

Nguyễn Thị Ngát

1

K31D_ Cử nhân lý


Khoá luận tốt nghiệp

Sensor độ ẩm SHT71

A. Lời nói đầu
* Lý do chọn đề tài

Trong những năm gần đây với sự phát triển vượt bậc của khoa học
công nghệ và kỹ thuật, đặc biệt là ngành điện tử, tin học, khoa học kỹ thuật
đang có sự chuyển đổi từ dùng kỹ thuật tương tự (Analog) sang kỹ thuật số
(Digital). Sự ra đời và phát triển mạnh mẽ của môn kỹ thuật số, đã đáp ứng
được nhu cầu tiếp cận về kỹ thuật hiện đại, về kỹ thuật máy tính, tin học điều
khiển tự động, đo lường điện tử.
Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ MEMS (vi cơ điện
tử). Những mạch tích hợp cao, xử lý thông minh với giá thành hạ, đang ngày
càng được ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống.
Để thoả mãn những yêu cầu thực tế, như đo một thông số môi trường
đã và đang được nghiên cứu, sử dụng rộng rãi, vì nó mang lại nhiều ứng dụng
cho con người. Ví dụ như thiết kế mạng cảm nhận không dây, hệ thống bơm
nước tự động, mái hiên che mưa thông minh... Một trong những thông số môi
trường cần đo là độ ẩm ta có thể sử dụng SENSOR độ ẩm. Đây là loại
SENSOR số (có độ chính xác cao, nhỏ gọn, giá thành vừa phải…) vì vậy
chúng tôi mạnh dạn đưa ra và nghiên cứu đề tài:
“Sensor SHT7X và vi điều khiển AT89C52 trong ứng dụng đo độ ẩm”.
* Mục đích và nhiệm vụ của đề


Mục đích
- Khai thác sử dụng SENSOR đo độ ẩm SHT7X.
- Tìm hiểu sơ bộ về màn hiển thị LCD loại LMB162A.
- Tìm hiểu sơ bộ về vi điều khiển AT89C52.



Nhiệm vụ

Nguyễn Thị Ngát

2

K31D_ Cử nhân lý


Khoá luận tốt nghiệp

Sensor độ ẩm SHT71

- Nghiên cứu lý thuyết và tài liệu về SHT7X.
- Nghiên cứu lý thuyết và tài liệu về LCD và họ vi điều khiển
AT89C52.
- Thiết kế phần cứng mạch điện đo độ ẩm dùng SHT7X,
AT89C52 và LMB162A.
- Thiết kế phần mềm nhúng cho AT89C52.
* Đối tƣợng nghiên cứu


Sensor SHT1X/SHT7X.



Vi điều khiển AT89C52.



Màn hiển thị LMB162A.

* Phạm vi nghiên cứu



Đo độ ẩm dùng SHT7X.

* ý nghĩa nghiên cứu


Giúp người học nắm được kiến thức về sensor độ ẩm SHT7X và

họ vi điều khiển.
* Phƣơng pháp nghiên cứu


Nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm.

* Cấu trúc nội dung


Chương 1. Tổng quan về họ SHT1X/SHT7X.



Chương 2. Giới thiệu về họ vi điều khiển AT89C52 và màn hiển

thị LMB162A.


Chương 3. Thực nghiệm.

Nguyễn Thị Ngát

3

K31D_ Cử nhân lý


Khoá luận tốt nghiệp

Sensor độ ẩm SHT71
B. Nội Dung
Chƣơng 1

Tổng quan về họ SHT1X/SHT7X
1. Tổng quát về sản phẩm SHT1X/SHT7X
SHTXX là module sensor đo độ ẩm và nhiệt độ tương đối một chip đơn
gồm một đầu ra số chuẩn hóa. ứng dụng trong quá trình CMOS công nghiệp
với cơ chế siêu nhỏ được cấp sáng chế (công nghệ CMOSens) đảm bảo độ tin
cậy cao nhất và độ ổn định dài hạn tốt. Thiết bị gồm một thành phần cảm
nhận điện dung bằng polymer dùng làm sensor đo độ ẩm và dải nhiệt độ
tương đối. Cả hai đều được nối với một bộ chuyển đổi tương tự - số 14 bit và
một mạch giao tiếp nối tiếp trên cùng một chip. Như vậy sẽ thu được chất
lượng tín hiệu tốt, thời gian phản hồi nhanh và khả năng chống nhiễu từ bên
ngoài tốt mà giá thành rẻ. Mỗi SHTXX được chuẩn hóa riêng với một dải độ
ẩm chính xác với ẩm kế đã được thử nghiệm làm tham chiếu. Các hệ số chuẩn
hóa được lập trình trong bộ nhớ OTP. Các hệ số này được dùng trong khi đo
để chuẩn hóa tín hiệu từ sensor.
Giao diện nối tiếp 2 - wire và việc điều chỉnh điện thế trong cho phép
ghép nối hệ thống nhanh chóng và dễ dàng. Kích thước rất nhỏ và tiêu tốn ít
năng lượng tạo thuận lợi cho hầu hết các ứng dụng cần thiết.
Thiết bị có giao diện LCC (sóng mang chip không định hướng) cắm

hay thành phần cắm nóng 4 chân đơn đường. Các tùy chọn về gói sử dụng của
khách hàng có thể làm theo yêu cầu.
Đầu đo nhiệt độ và độ ẩm:
- Đặc tính kĩ thuật.
+ Sensor đo độ ẩm và nhiệt độ tương đối.
+ Điểm sương.

Nguyễn Thị Ngát

4

K31D_ Cử nhân lý


Khoá luận tốt nghiệp

Sensor độ ẩm SHT71

+ Đầu ra số chuẩn hóa toàn phần.
+ Độ ổn định dài hạn cao.
+ Không yêu cầu thành phần gắn ngoài.
+ Tiêu thụ rất ít năng lượng.
+ Giao diện cắm hay nối toàn phần 4 chân.
+ Kích thước nhỏ.
+ Tự động ngắt nguồn.

Nguyễn Thị Ngát

5

K31D_ Cử nhân lý


Khoá luận tốt nghiệp

Sensor độ ẩm SHT71

2. Các thông số kết nối
2.1. Các chân nối nguồn
SHTXX yêu cầu điện thế từ 2.4V đến 5.5V. Sau khi bật nguồn, thiết bị
cần 11ms để thoát khỏi trạng thái “sleep”. Trước thời gian này, các lệnh
không được gửi đi. Các chân nguồn (VDD, GND) có thể được nối với tụ điện
100nF.
2.2. Giao diện kết nối (2 - wire hai chiều trực tiếp)
Giao diện nối tiếp của SHTXX đánh giá số liệu đầu ra sensor và năng
lượng tiêu thụ và không tương thích với giao diện PC.
2.2.1. Dữ liệu đầu vào (SCK)
SCK được dùng để đồng bộ hóa truyền thông giữa vi điều khiển và
SHT1X/SHT7X. Do giao diện gồm các logic tĩnh đầy đủ nên không có tần số
SCK tối thiểu.
2.2.2. Dữ liệu nối tiếp (DATA)
Chân ba trạng thái DATA dùng để truyền dữ liệu vào ra thiết bị. DATA
chuyển sau sườn xung xuống và hoạt động ở sườn xung lên của xung nối tiếp
SCK. Trong quá trình truyền thông, đường DATA phải được giữ ổn định với
mức SCK cao. Để tránh nhiễu tín hiệu, vi điều khiển nên giữ DATA ở mức

Nguyễn Thị Ngát

6

K31D_ Cử nhân lý


Khoá luận tốt nghiệp

Sensor độ ẩm SHT71

thấp. Cần một điện trở lớn gắn ngoài (ví dụ 10kOhm) để giữ cho tín hiệu ở
mức cao (xem hình 2). Điện trở lớn thường gắn trong các kênh vào/ra của vi
điều khiển.

Hình 2
2.2.3. Truyền lệnh
Để khởi tạo một đợt truyền, chuỗi “bắt đầu truyền” được sinh ra. Nó là
thành phần xung xuống của DATA khi SCK ở mức cao, theo sau là một xung
thấp trên SCK và tăng DATA trở lại khi SCK ở mức cao (xem hình 3).

Hình 3
Lệnh tiếp đó gồm 3 bit địa chỉ (hiện tại chỉ có "000") và 5 bit lệnh.
SHT1X/SHT7X chỉ định việc thu chính xác một lệnh bằng việc chuyển chân
DATA xuống mức thấp (bit ACK) sau sườn xung xuống của xung SCK thứ 8.
Đường DATA hoạt động (lên mức cao) sau sườn xung xuống của xung
SCK
thứ 9.
2.2.4. Chuỗi đo (RH và T)

Nguyễn Thị Ngát

7

K31D_ Cử nhân lý


Khoá luận tốt nghiệp

Sensor độ ẩm SHT71

Sau khi phát sinh lệnh đo ('00000101' cho độ ẩm tương đối, '00000011'
cho nhiệt độ), vi điều khiển phải đợi đến khi đo xong. Mất khoảng 11/55/210
ms cho một phép đo 8/12/14 bit. Thời gian chính xác biến thiên lên đến
 15% với tốc độ bộ tạo dao động. Để báo hiệu đã đo xong, SHT1X hạ đường

dữ liệu xuống. Vi điều khiển phải đợi báo hiệu "dữ liệu sẵn sàng" này trước
khi bắt đầu thay đổi xung SCK tiếp.
2 byte dữ liệu đo và một byte mã kiểm tra tổng CRC sẽ được truyền đi
sau đó. uC phải nhận biết mỗi byte bằng cách hạ đường DATA xuống thấp.
Tất cả các giá trị đều là MSB bên phải tính trước (ví dụ xung SCK thứ 5 là
MSB với giá trị 12 bit, với 8 bit thì byte đầu tiên không được sử dụng).
Việc truyền thông kết thúc sau bit nhận biết dữ liệu CRC. Nếu chuỗi
CRC không sử dụng thì vi điều khiển sẽ kết thúc việc truyền thông sau LSB
dữ liệu đo bằng cách giữ ack ở mức cao.
Thiết bị tự động trở lại chế độ “sleep” sau khi quá trình đo và truyền
thông kết thúc.
Chú ý: Để giữ độ ổn định nhiệt độ là 0.10C, SHTXX không nên hoạt
động hơn 15% thời gian (ví dụ tối đa 3 lần đo/giây cho độ chính xác 12 bit).

Nguyễn Thị Ngát

8

K31D_ Cử nhân lý


Khoá luận tốt nghiệp

Sensor độ ẩm SHT71

2.2.5. Chuỗi khởi tạo lại kết nối
Nếu truyền thông với thiết bị bị mất, chuỗi tín hiệu sau sẽ khởi tạo lại
giao diện nối tiếp của nó.
Khi để DATA ở mức cao, thay đổi SCK từ 9 lần trở lên. Sau đó phải là
một chuỗi “bắt đầu khởi tạo” trước khi thực hiện lệnh tiếp theo. Chuỗi này chỉ
khởi tạo lại giao diện. Thanh ghi trạng thái giữ nguyên nội dung của nó (xem
hình 4).

2.2.6. Tính chuỗi kiểm tra tổng CRC
Việc truyền thông số được đảm bảo bởi chuỗi kiểm tra tổng 8 bit. Nó
đảm bảo rằng dữ liệu sai được tìm ra và loại bỏ.

Nguyễn Thị Ngát

9

K31D_ Cử nhân lý


Khoá luận tốt nghiệp

Sensor độ ẩm SHT71

2.3. Thanh ghi trạng thái
Một số chức năng tiên tiến của SHTXX có sẵn trong thanh ghi trạng
thái. Phần dưới đây sẽ nêu tổng quát ngắn gọn về các đặc tính.
2.3.1. Độ chính xác đo
Độ chính xác đo mặc định với 14 bit (nhiệt độ) và 12 bit (độ ẩm) có thể
giảm xuống 12 hay 8 bit. Như vậy đặc biệt hữu dụng với các ứng dụng tốc độ
cao hay có năng lượng tiêu thụ thấp.
2.3.2. Hết pin
Chức năng hết pin thông báo điện thế VDD dưới 2.47V. Độ chính xác
là  0.05V.
3. Chuyển đổi đầu ra thành các giá trị vật lý
3.1. Độ ẩm tương đối
Để bù cho sự không tuyến tính của sensor độ ẩm và để đạt được độ
chính xác hoàn toàn, nên chuyển đổi các giá trị đầu ra theo công thức sau:
2

RHtuyến tính = C1 + C2 * SO RH + C3 * SO RH

SO RH

C1

C2

C3

12 bít
8 bít

-4

-4

0,0405
0,648

-2,8.10 6
-7,2.10 4

Table 6 Humidity conversion coefficients
(Trích dẫn trong tài liệu trang: )
Để đơn giản, đỡ phải tính toán hãy xem các công thức chuyển đổi trong
chú ý ứng dụng “bù không tuyến tính độ ẩm tương đối và nhiệt độ”.
Sensor đo độ ẩm không phụ thuộc nhiều vào điện thế.

Nguyễn Thị Ngát

10

K31D_ Cử nhân lý


Khoá luận tốt nghiệp

Sensor độ ẩm SHT71

Bù độ phụ thuộc độ ẩm tương đối/nhiệt độ.
Với nhiệt độ, đặc biệt khác nhau từ 25 0 C (khoảng 77F), hệ số nhiệt độ
của sensor đo độ ẩm tương đối được tính theo:
RH thực = (T 0 C - 25)* (t 1 + t 2 *SO RH ) + RH tuyến tính
Công thức trên ứng với độ ẩm tương đối cỡ 0.12%/độ C/độ ẩm tương đối 50%.

SO RH
12 bít
8 bít

t1
0,01
0,01

t2
0,00008
0,00128

Table 7 temperature compensation coefficients
(Trích dẫn trong tài liệu trang: )
3.2. Nhiệt độ
Một thành phần tăng nhiệt gắn trên chip có thể được bật lên. Nó sẽ tăng
nhiệt độ sensor lên xấp xỉ 5 0 C (9F). Năng lượng tiêu thụ cũng tăng cỡ
8mA/5V.
Sensor đo nhiệt độ dải tỷ lệ theo nhiệt độ tuyệt đối được thiết kế rất

Nguyễn Thị Ngát

11

K31D_ Cử nhân lý


Khoá luận tốt nghiệp

Sensor độ ẩm SHT71

tuyến tính. Dùng công thức sau đây để chuyển kết quả đầu ra thành nhiệt độ:
Nhiệt độ = d 1 + d 2 *SO T

SO T
14 bít
12 bít

d1
0,01
0,04

VDD

d1

d2
0,018
0,072

 C

d 2 0 C

5V

- 40,00

- 40,00

4V
3,5V 3

- 39,75
- 39,66

- 39,55
- 39,39

3V 3

- 39,60

- 39,28

2,5V 3

- 39,55

- 39,19

0

Table 8 Temerature conversion coefficientss
(Trích dẫn trong tài liệu trang: )
Để có độ chính xác cao khi nhiệt độ cao dùng công thức chuyển đổi
tính toán phức tạp hơn.
3.3. Điểm sương
Do độ ẩm và nhiệt độ đều được đo trên cùng một chip, SHTXX cho

phép đo điểm sương chính xác. Nhờ so sánh các giá trị nhiệt độ và độ ẩm
trước và sau khi bật bộ tăng nhiệt, tính chính xác của cả hai sensor có thể thay
đổi.
Với môi trường có độ ẩm tương đối cao (hơn 95%) thì việc làm nóng
sensor sẽ ngăn sự đọng nước làm thay đổi thời gian phản hồi và độ chính xác.
Chú ý: Khi được làm nóng, SHTXX sẽ có nhiệt độ cao hơn và độ ẩm
tương đối thấp hơn so với khi chưa làm nóng.

Nguyễn Thị Ngát

12

K31D_ Cử nhân lý


Khoá luận tốt nghiệp

Sensor độ ẩm SHT71

Các đặc tính điện
VDD = 5V, nhiệt độ = 250C khi có khuyến cáo khác.
4. Thông tin đóng gói
SHT7X – 4 chân, hàng đơn

Chân

Yêu cầu

Tên

1

SCK

đầu vào xung nối tiếp

2

VDD

cung cấp

3

GND

mass

4

DATA dữ liệu nối tiếp, 2 chiều

4.1. Loại đóng gói
Thiết bị được đóng gói theo kiểu một hàng chân. Đế sensor bao gồm
mũ polime tinh thể lỏng cùng với mũ epoxy dựa theo tiêu chuẩn 0,6mm FR4
với các thành phần Pb, Cd, Hg là tự do.
Đầu sensor được kết nối với các chân bằng một chiếc cầu nhỏ để giảm
thiểu và phản ứng nhiệt. ở mặt sau của sensor được mạ vàng và được nối với
chân mass.
Một tụ 100nF được gắn ở mặt sau giữa VDD và GND.

Tất cả các chân được mạ vàng để tránh ăn mòn. Chúng có thể được gắn
và liên kết với hầu hết các đế. Khoảng cách giữa 2 chân là 1,27mm
(0,05”),
( chi tiết xem hình vẽ bên dưới)

Nguyễn Thị Ngát

13

K31D_ Cử nhân lý


Khoá luận tốt nghiệp

Sensor độ ẩm SHT71

4.2. Thông tin về hàn gắn
Tiêu chuẩn SHT7X được hàn trong khoảng thời gian giới hạn là 20
giây cho nhiệt độ lớn nhất là 2350C.
Phương pháp hàn gắn thông thường, chỉ được hàn trong thời gian giới
hạn là 5 giây ở nhiệt độ lên tới 3500C

Nguyễn Thị Ngát

14

K31D_ Cử nhân lý


Khoá luận tốt nghiệp

Sensor độ ẩm SHT71

Sau khi hàn thiết bị phải được bảo quản tại giá trị >74%RH ít nhất
trong 24h.
4.3. Vật liệu dùng để hàn gắn
Có nhiều vật liệu dùng để hấp thụ độ ẩm và sẽ tương tác như bộ đệm
gia tăng độ nhạy và độ trễ. Những vật liệu ở vùng lân cận của sensor phải
được lựa chọn cẩn thận. Những vật liệu thích hợp là:
Tất cả các kim loại, LCP, POM (Delrin), PTFE (teflon), PE, PEEK, PP,
PB, PPS, PSU, PVDF, PVF.
Sự nhả khí của những vật liệu này cũng có thể nhiễm bẩn cho SHTXX.
hãy bảo quản thông gió tốt sau khi sản xuất hoặc sấy khô ở nhiệt độ
500C trong 24h để sản phẩm nhả khí nhiễm bẩn trước khi đóng gói.

Nguyễn Thị Ngát

15

K31D_ Cử nhân lý


Khoá luận tốt nghiệp

Sensor độ ẩm SHT71
CHƢƠNG 2

GIớI THIệU Về Họ VI ĐIềU KHIểN AT89C52 Và MàN HIểN
THị LMB162A
1. Giới thiệu về họ vi điều khiển AT89C52

1.1. Sơ đồ khối của chíp 8051
INT1
INT2

T2

Điều
khiển
ngắt

RAM

Các
thanh
ghi

ROM

T0
T1
T2EX
Bộ định
thời

CPU

Dao
động

Bus điều

khiển
EA
RST

Cổng vào/
ra
P0
P3

P1

Cổng nối
tiếp

P2
RXD
TXD

PSEN
ALE

1.1.1. Tổng quan về họ vi điều khiển 8051
Chíp 8051 có các đặc trưng tóm tắt như sau:
- 4KB ROM.
- 128 byte RAM.
- 4 port xuất nhập (I/O port) 8 - bít.
- 2 bộ định thời 16 - bít.
- Mạch giao tiếp nối tiếp.

Nguyễn Thị Ngát

16

K31D_ Cử nhân lý


Khoá luận tốt nghiệp

Sensor độ ẩm SHT71

- Không gian nhớ chương trình (mã) ngoài 64K.
- Không gian nhớ dữ liệu ngoài 64K.
- Bộ xử lý bít (thao tác trên các bít riêng rẽ).
- 210 vị trí nhớ được định địa chỉ, mỗi vị trí 1 bít.
- Nhân/chia trong 4 s .
1.1.2. Sơ đồ chân của 8051

a) Chân VCC: Chân số 40 là chân VCC cấp điện nguồn cho vi điều khiển.
Nguồn điện cấp là +5V  0.5.
b) Chân GND: Chân số 20 nối GND (hay nối mass).
Khi thiết kế cần sử dụng một mạch ổn áp để bảo vệ cho vi điều khiển,
cách đơn giản là sử dụng IC ổn áp 7805.
1.2. Các chân (PINOUT)
Các chân được mô tả tóm tắt chức năng như sau:

Nguyễn Thị Ngát

17

K31D_ Cử nhân lý

Khoá luận tốt nghiệp

Sensor độ ẩm SHT71

Chip 8051 có 40 chân, 32 trong 40 chân này làm nhiệm vụ xuất/nhập,
tuy nhiên 24 trong 32 đường này có 2 mục đích. Mỗi một đường có thể hoạt
động xuất/nhập hoặc hoạt động như một đường điều khiển hoặc hoạt động
như một đường địa chỉ/dữ liệu của bus địa chỉ/dữ liệu đa hợp.
32 chân đó được chia làm 4 port – 8 bit. Với các thiết kế yêu cầu một
mức tối thiểu bộ nhớ ngoài hoặc các thành phần bên ngoài khác, ta có thể sử
dụng các port này làm nhiệm vụ xuất/nhập dữ liệu. 8 đường cho mỗi port có
thể được xử lý như một đơn vị giao tiếp với các thiết bị song song như máy
in, bộ biến đổi D - A. vv…, hoặc mỗi đường có thể hoạt động độc lập giao
tiếp với một thiết bị đơn bit như chuyển mạch, LED, cuộn dây, động cơ…
1.2.1. Port 0
Port 0 (từ chân 32 đến chân 39 trên 8051) có 2 công dụng. Các chân
của port 0 được ký hiệu P0.0, P0.1…, P0.7. Trong các thiết kế có tối thiểu
thành phần, port 0 được sử dụng làm nhiệm vụ xuất/nhập. Trong các thiết kế
lớn hơn có bộ nhớ ngoài, port 0 trở thành bus địa chỉ và bus dữ liệu đa hợp.
1.2.2. Port 1
Port 1 có một công dụng là xuất/nhập (các chân từ 1 đến 8 của chíp
8051). Các chân của port 1 được ký hiệu là P1.0, P1.1…, P1.7 và được dùng
để giao tiếp với thiết bị bên ngoài khi có yêu cầu chúng chỉ sử dụng để giao
tiếp với các thiết bị ngoại vi.
1.2.3. Port 2
Port 2 (các chân từ 21 đến 28 trên 8051) có 2 công dụng, hoặc làm
nhiệm vụ xuất/nhập hoặc là byte địa chỉ cao của bus địa chỉ 16 bit cho các
thiết kế có bộ nhớ chương trình ngoài hoặc các thiết kế có nhiều hơn 256 byte

bộ nhớ dữ liệu ngoài.
1.2.4. Port 3

Nguyễn Thị Ngát

18

K31D_ Cử nhân lý


Khoá luận tốt nghiệp

Sensor độ ẩm SHT71

Port 3 (các chân từ 10 đến 17 của chíp 8051) có hai công dụng. Khi
không hoạt động xuất/nhập, các chân của port 3 có nhiều chức năng riêng
(mỗi chân có chức năng riêng liên quan đến các đặc trưng cụ thể của 8051).

Bit

Tên

Địa chỉ bit

Chức năng

P3.0

RxD

B0H

Chân nhận dữ liệu của port nối tiêp

P3.1

TxD

B1H

Chân phát dữ liệu của port nối tiếp

P3.2

INT0

B2H

Ngõ vào ngắt ngoài 0

P3.3

INT1

B3H

Ngõ vào ngắt ngoài 1

P3.4

T0

B4H

Ngõ vào của bộ định thời/đếm 0

P3.5

T1

B5H

Ngõ vào của bộ định thời/đếm 1

P3.6

WR

B6H

Điều khiển ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài

P3.7

RD

B7H

Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài

P1.0

T2

90H

Ngõ vào của bộ nhớ định thời/đếm 2

P1.1

T2EX

91H

Nạp lại/thu nhận của bộ định thời 2

Bảng : Chức năng các chân của port 3 và port 1
1.2.5. Các chân cho phép của bộ nhớ chương trình PSEN
8051 cung cấp cho ta 4 tín hiệu điều khiển bus. Tín hiệu cho phép bộ
nhớ chương trình PSEN (program storeenable) là tín hiệu xuất trên chân 29.
Đây là tín hiệu điều khiển cho phép ta truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài.
Chân này thường nối với chân cho phép OE (output enable) của EPROM
(hoặc ROM) để cho phép đọc các byte lệnh.

Nguyễn Thị Ngát

19

K31D_ Cử nhân lý

Khoá luận tốt nghiệp

Sensor độ ẩm SHT71

Tín hiệu PSEN ở logic 0 trong suốt thời gian tìm nạp lệnh. Các mã nhị
phân của chương trình hay opcode (mã thao tác) được đọc từ EPROM, qua
bus dữ liệu và được chốt vào thanh ghi lệnh IR của 8051 để được giải mã.
Khi thực thi một chương trình chứa ở ROM nội, PSEN được duy trì ở
logic không tích cực (logic 1).

1.2.6. Chân cho phép chốt địa chỉ ALE
8051 sử dụng chân 30, chân xuất tín hiệu cho phép chốt địa chỉ ALE
(address latch enable) để giải đa hợp (demultiplexing) bus dữ liệu và bus địa
chỉ. Khi port 0 được sử dụng làm bus địa chỉ/dữ liệu đa hợp, chân ALE xuất
tín hiệu để chốt địa chỉ (byte thấp của địa chỉ 16 bit) vào một thanh ghi ngoài
trong suốt 1/2 đầu của chu kỳ bộ nhớ (memory cycle). Sau khi điều này đã
được thực hiện, các chân của porst 0 sẽ xuất/nhập dữ liệu hợp hệ trong suốt
1/2 thứ 2 của chu kỳ bộ nhớ.
Tín hiệu ALE có tần số bằng 1/6 tần số của mạch dao động bên trong
chíp vi điều khiển và có thể được dùng làm xung clock cho phần còn lại của
hệ thống. Nếu mạch dao động có tần số 12 MHz, tín hiệu ALE có tần số
2MHz. Ngoài hệ duy nhất là trong thời gian thực thi lệnh MOVX, một xung
ALE sẽ bị bỏ qua. Chân ALE còn được dùng để nhận xung ngõ vào lập trình
cho EPROM trên chíp đối với các phiên bản của 8052 có EPROM này.
1.2.7. Chân truy xuất ngoài EA
Ngõ vào này (chân 31) có thể được nối với 5V (logic 1) hoặc với GND
(logic 0).
Nếu chân này nối lên 5V, 8051/8052 thực thi chương trình trong ROM
nội (chương trình nhỏ hơn 4K/8K).

Nguyễn Thị Ngát

20

K31D_ Cử nhân lý


Khoá luận tốt nghiệp

Sensor độ ẩm SHT71

Nếu chân nối với GND (và chân PSEN cũng ở logic 0), chương tình
cần thực thi chứa ở bộ nhớ ngoài.
Các phiên bản của EPROM của 8051 còn sử dụng chân EA làm chân
nhân điện áp cấp điện 21V (V PP ) cho việc lập trình EPROM nội (nạp
EPROM).
1.2.8. Chân RESET (RST)
Ngõ vào RST (chân 9) là ngõ vào xóa chính (master reset) của 8051
dùng để thiết lập lại trạng thái ban đầu cho hệ thống hay gọi tắt là reset hệ
thống.
Khi ngõ vào này được treo ở mức logic 1 tối thiểu hai chu kỳ máy, các
thanh ghi bên trong 8051 được nạp các giá trị thích hợp cho việc khởi động
lại hệ thống.
1.2.9. Các chân XTAL1 và XTAL2
Mạch dao động bên trong chíp 8051 được ghép với thạch anh bên ngoài
ở hai chân XTAL1 và XTAL2 (chân 18 và chân 19). Tần số danh định của
thạch anh là 12 MHz cho hầu hết các chíp của họ MCS - 51 (80C31BH – 1 sử
dụng thạch anh 16 MHz bên trong, mạch dao động bên trong chíp không cần
thạch anh bên ngoài).

2. Màn hiển thị LMB162A
2.1. Hình dáng và kích thước
Có rất nhiều loại LCD có hình dáng và kích thước khác nhau, đây là
một loại LCD thông dụng:

Nguyễn Thị Ngát

21

K31D_ Cử nhân lý


Khoá luận tốt nghiệp

Sensor độ ẩm SHT71

Khi sản xuất LCD, nhà sản xuất đã tích hợp chíp điều khiển bên trong
lớp vỏ và chỉ đưa các chân giao tiếp cần thiết. Các chân này được đánh số thứ
tự và đặt như sau:

1
11

2
12

3
13

4

14

15

5
16

6

7

8

9

10

2.2. Chức năng các chân
Chân số

Tên

Chức năng

1

VSS

Chân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân
này với GND của mạch điều khiển

2

VDD

Chân cấp nguồn cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối

Nguyễn Thị Ngát

22

K31D_ Cử nhân lý


Khoá luận tốt nghiệp

Sensor độ ẩm SHT71

chân này với VCC = 5V của mạch điều khiển.
3

Vee

Chân này dùng để điều chỉnh độ tương phản của
LCD

4

RS

Chân chọn thanh ghi. Báo cho LCD biết sắp tới là
hiển thị dữ liệu hay thực thi các lệnh điều khiển
(mức 0: Lệnh , mức 1: Hiển thị dữ liệu)

5

R/W

Chân chọn chế độ đọc/ghi. Có tác dụng cho LCD
biết vi điều khiển muốn đọc hay ghi. (mức 0: LCD
hoạt động ở chế độ ghi, mức 1: LCD hoạt động ở chế
độ đọc)

6

E

Chân cho phép (enable): Chân này cho biết là vi điều
khiển đang liên lạc với nó, mức tích cực là mức 1.
Chân này dùng để điều khiển trạng thái đường
truyền dữ liệu

7 - 14

DB0-

Tám đường bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin

DB7

với MPU, có 2 chế độ sử dụng 8 đường bus này:
+ Chế độ 8 bit: Dữ liệu được truyền trên cả 8
đường, với bit MSB (bít có trọng số lớn) là bit DB7
+ Chế độ 4 bit: Dữ lệu được truyền trên 4 đường
từ DB4 tới DB7, bit MSB là DB7
Chi tiết sử dụng 2 giao thức này được đề cập ở phần
sau

Nguyễn Thị Ngát

23

K31D_ Cử nhân lý


Khoá luận tốt nghiệp
15 - 16

A-K

Sensor độ ẩm SHT71

Là các chân Anode và Cathode của các LED
backlight
Do bản chất cấu tạo, ta không thể nhìn theo kí tự
trên LCD nếu không có nguồn sáng xung quanh.
Trong điều kiện ánh sáng môi trường yếu hoặc
không có, LCD muốn hiển thị thì phải tự tạo ánh
sáng cho riêng nó. Các LED backlight được thiết kế
bên trong LCD để thực hiện nhiệm vụ này. Muốn

cho LCD tự phát sáng, chỉ cần đặt điện áp phân cực
thuận vào 2 chân AK này. Có thể sử dụng transistor
để điều khiển tắt bật theo ý muốn
Bảng: Chức năng các chân của LCD

Ghi chú: ở chế độ “đọc”, MPU sẽ đọc thông tin từ LCD thông qua các chân
DBx
ở chế độ “ghi”, MPU xuất thông tin điều khiển cho LCD thông qua
các chân DBx.

Nguyễn Thị Ngát

24

K31D_ Cử nhân lý


Khoá luận tốt nghiệp

Sensor độ ẩm SHT71
CHƢƠNG 3
THựC NGHIệM

1. Thiết kế phần cứng
1.1. Mạch ổn áp 5V

IC 7805 có 3 chân:


Chân số 1 là chân IN (hình vẽ dưới)



Chân số 2 là chân GND (hình vẽ dưới)



Chân số 3 là chân OUT (hình vẽ dưới)

Ngõ ra OUT luôn ổn định ở 5V dù điện áp ở nguồn thay đổi. Mạch này
dùng để bảo vệ những mạch điện chỉ hoạt động ở điện áp 5V (các lọai IC
thường hoạt động ở điện áp này). Nếu nguồn điện có sự cố đột ngột: Điện áp
tăng cao thì mạch điện vẫn hoạt động ổn định nhờ có IC 7805 vẫn giữ được
điện áp ở ngõ ra OUT 5V không đổi.
Nguồn cung cấp là nguồn một chiều được lấy từ một máy biến áp với
điện áp từ 5V đến 15V để đưa vào ngõ IN.

Sơ đồ chân IC7805

Nguyễn Thị Ngát

25

K31D_ Cử nhân lý