Thiết Kế Mạch Đo Và Hiển Thị Nhiệt Độ Trên LCD

Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Mục Lục

LỜI MỞ ĐẦU
Việt Nam ta ngày một phát triển và giàu mạnh. Một trong những thay đổi
đáng kể là Việt Nam đã gia nhập WTO ,một bước ngoặt quan trọng thay đổi đất
nước,để chúng ta - con người Việt có cơ hội nắm bắt nhiều thành tựu vĩ đại của
thế giới, đặc biệt là về các lĩnh vực khoa học kĩ thuật nói chung và ngành Điện
Tử nói riêng .
Thế hệ trẻ chúng ta không tự mình phấn đấu học hỏi không ngừng thì chúng ta sẽ
sớm lạc hậu và nhanh chóng thụt lùi. Nhìn ra được điều đó Trường “Đại Học Sư
Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên” đã sớm chủ trương hình thức đào tạo sâu rộng, từ
thấp đến cao. Để tăng chất lượng học tập của sinh viên nhà trường nói chung và
khoa Điện - Điện Tử nói riêng đã tổ chức cho sinh viên làm các Đồ Án Môn Học
nhằm tạo nên tảng vững chắc cho sinh viên khi ra trường, đáp ứng nhu cầu tuyển
dụng việc làm.
Ngày nay lĩnh vực điều khiển đã được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị,
sản phẩm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt hằng ngày của con người như máy giặt,
đồng hồ điện tử, ti vi ... nhằm giúp cho đời sống ngày càng hiện đại và tiện lợi
hơn.
Đề tài ứng dụng vi điều khiển trong đời sống thực tế rất phong phú và đa
dạng nhằm đáp ứng cho cuộc sống tiện nghi của con người.Với mục đích tìm
hiểu và đáp ứng những yêu cầu trên chúng em đã lựa chọn một đề tài có tính ứng
dụng trong thực tế, nhưng không quá xa lạ đối với mọi người, đó là: “ Thiết kế
mạch đo và hiển thị nhiệt độ “

Trang 1
GVHD: Nguyễn Thị Luyến

Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Trang 2
GVHD: Nguyễn Thị Luyến


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Tên đề tài: “Thiết kế mạch đo và hiển thị nhiệt độ ”
Nhóm sinh viên thực hiện:
Khoá học: 2012 – 2016
Lớp
: Đ_ĐTK10.1
Ngành đào tạo: Tự Động Hoá
- Số liệu cho trước:
- Các tài liệu chuyên môn
- Nội dung cần hoàn thành: Thiết kế, tính toán và chế tạo mạch điện đo nhiệt độ
sau đó hiển thị LCD.
Sản phẩm của đề tài phải đảm bảo kỹ thuật, mỹ thuật.
Quyển thuyết minh.
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:
Nguyễn Thị Luyến
DĐ :
Email:

Ngày giao đề:
Ngày hoàn thành

Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1 Giới thiệu chung về mạch
1.1.1: Chức năng của mạch:
“ Mạch đo và hiển thị nhiệt độ “ có các chức năng sau:
Đo nhiệt độ
Hiển thị nhiệt độ trên màn hình LCD

Trang 3
GVHD: Nguyễn Thị Luyến


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử
1.1.2: Các thành phần chính của “ mạch đo và hiển thị nhiệt độ “
1: LCD 16x2_R2
2: Cảm biến nhiệt LM35
3: Vi điều khiển AT89C51
4: Các nút nhấn,điện trở,tụ điện,tranzitor,thyzitor…..
1.1.3: Yêu cầu thiết kế:
Mạch hoạt động đúng chức năng của đề tài
Mạch hoạt động có độ ổn định và chính xác cao.
Thiết kế gọn nhe
Giá thành phù hợp

1.2 . Giới thiệu các linh kiện trong mạch
1.2.1. Giới thiệu về LCD 16TC2A
Trong những năm gần đây, màn hình tinh thể lỏng LCD (Liquid Crystal Display)
ngày càng được sử dụng rộng rãi và đang dần thay thế các đèn LED (7 đoạn và
nhiều đoạn). Đó là vì các nguyên nhân sau:

Màn hình LCD có giá thành hạ.
Khả năng hiển thị số, ký tự và đồ hoạ tốt hơn nhiều so với đèn LED (đèn LED chỉ
hiển thị được số và một số ký tự).
Sử dụng thêm một bộ điều khiển tương phản của LCD và như vậy giải phóng
CPU khỏi công việc này. Còn đối với đèn LED luôn cần CPU ( hoặc bằng cách
nào đó) để duy trì việc hiển thị dữ liệu.
- Dễ dàng lập trình các ký
tự và đồ hoạ.
Chức năng và nhiệm vụ
của các chân

Trang 4
GVHD: Nguyễn Thị Luyến


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Hình 1.2.1: Sơ đồ chân của LCD 16TC2A

Trang 5
GVHD: Nguyễn Thị Luyến


Trường
ĐHSPKT
HưngChức
Yên năng chân
STT
chân

Kí hiệu
Khoa Điện – Điện Tử
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 chân này với VCC=5V của mạch điều khiển

3

Vee

4

RS

Lựa chọn độ tương phản của màn hình
Chân chọn thanh ghi (Register select). Nối
chân RS với logic “0” (GND) hoặc logic “1” (VCC)
để chọn thanh ghi.
+ Logic “0”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi lệnh
IR của LCD (ở chế độ “ghi” - write) hoặc nối với bộ
đếm địa chỉ của LCD (ở chế độ “đọc” - read)
+ Logic “1”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ
liệu DR bên trong LCD.

5

R/w

Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write). Nối
chân R/W với logic “0” để LCD hoạt động ở chế độ
ghi, hoặc nối với logic “1” để LCD ở chế độ đọc.

6

E

Chân cho phép (Enable). Sau khi các tín hiệu
được đặt lên bus DB0-DB7, các lệnh chỉ được chấp
nhận khi có 1 xung cho phép của chân E.
+ Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus sẽ được LCD chuyển
vào(chấp nhận) thanh ghi bên trong nó khi phát hiện
một xung (high-to-low transition) của tín hiệu chân
E.
+ Ở chế độ đọc: Dữ liệu sẽ được LCD xuất ra DB0DB7 khi phát hiện cạnh lên (low-to-high transition) ở
chân E và được LCD giữ ở bus đến khi nào chân E
xuống mức thấp.

7

D0

Trang 6
Tám

đường
của
bus
dữ
liệu
dùng
để
trao
đổi
thông
tin với MPU. Có 2 c
8GVHD: Nguyễn
D1 Thị Luyến
độ sử dụng 8 đường bus này
+ Chế độ 8 bit : Dữ liệu được truyền trên cả 8 đường, với bit MSB là bit


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử
Bảng 1.2.1: Chức năng và nhiệm vụ của các chân của LCD

Bảng 1.2.2.Giá trị điện áp của LCD
Kí
hiệu
Điện áp
vào

Vdd

Điều

kiện

Giá trị chuẩn
Min

Typ

Max

Vdd = +5v

4,7

5

5,3

Vdd= +3v

2,7

3

5,3

Đơn
vị

-

V

Dòng
cung cấp

Idd

Vdd= 5V

-

1,2

3

-

mA

hiện thời
-200C

-

-

00C

4.2

4.8

5.1

250C

3,8

4,2

4,6

bình

500C

3,6

4,0

4,4

thường

700C

-

-

-

4,2

4,6

Điện
áp ở

Vdd
Vo

nhiệt độ

V

Điện
áp led

VF

250C

-

V

màn
hình
LCD

Trang 7
GVHD: Nguyễn Thị Luyến


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử
Để hiển thị chữ cái và con số, mã ASCII của các chữ cái từ A đến Z, a đến z và
các con số từ 0 - 9 được gửi đến các chân này khi bật RS = 1.
Cũng có các mã lệnh được gửi đến LCD để xoá màn hình hoặc đưa con trỏ về
đầu dòng hoặc nhấp nháy con trỏ. Bảng 12.2 liệt kê các mã lệnh này.
Cũng có thể sử dụng RS = 0 để kiểm tra bít cờ bận xem LCD đã sẵn sàng nhận
thông tin chưa.
- Khi R/W = 1 và RS = 0 thì cờ bận D7 thực hiện các chức năng như sau: Nếu D7
= 1 (cờ bận bằng 1) có nghĩa LCD đang bận các công việc bên trong và sẽ không
nhận bất kỳ thông tin mới nào, còn nếu D7 = 0 thì LCD sẵn sàng nhận thông tin
mới. Trong mọi trường hợp cần kiểm tra cờ bận trước khi ghi bất kỳ dữ liệu nào
lên LCD.
- Gửi có trễ lệnh và dữ liệu đến LCD
Để gửi một lệnh bất kỳ đến LCD, cần đưa chân RS = 0, còn để gửi dữ liệu thì bật
RS=1.Sau đó, gửi một sườn xung cao xuống thấp đến chân E để cho phép chốt dữ
liệu trong LCD

1.2.2 Gới thiệu về AT89C51
IC 89C51 là một họ IC vi điều khiển do hãng Intel của Mỹ sản xuất. Chúng có
các đặc điểm chung như sau:
- 8 KB EPROM bên trong.
- 128 Byte RAM nội.
- 4 Port xuất /nhập I/O 8 bit.
- Giao tiếp nối tiếp.
- 64 KB vùng nhớ mã ngoài

- 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoại.
- Xử lí Boolean (hoạt động trên bit đơn).
- 210 vị trí nhớ có thể định vị bit.
- 4 g.s cho hoạt động nhân hoặc chia.
* Chức năng các chân của 89C51:

Trang 8
GVHD: Nguyễn Thị Luyến


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Hình 1.2.2: Sơ đồ chân của 89C51
- 8951 có tất cả 40 chân có chức năng như các đường xuất nhập. Trong đó có 24
chân có tác dụng kép (có nghĩa 1 chân có 2 chức năng), mỗi đường có thể hoạt
động như đường xuất nhập hoặc như đường điều khiển hoặc là thành phần của
các bus dữ liệu và bus địa chỉ.
* Các Port:
- Port 0 là port có 2 chức năng ở các chân 32 - 39 của 8951. Trong các thiết kế cỡ
nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường IO. Đối với các
thiết kế cỡ lớn có bộ nhớ mở rộng, nó được kết hợp giữa bus địa chỉ và bus dữ
liệu.
- Port 1:- Port 1 là port IO trên các chân 1-8. Các chân được ký hiệu P1.0, P1.1,
P1.2, ... có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoài nếu cần. Port 1 không có
chức năng khác, vì vậy chúng chỉ được dùng cho giao tiếp với các thiết bị bên
ngoài.
Trang 9
GVHD: Nguyễn Thị Luyến

Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử
- Port 2 là 1 port có tác dụng kép trên các chân 21 - 28 được dùng như các đường
xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết bị dùng bộ nhớ mở
rộng.
- Port 3 Cổng P3 chiếm tổng cộng là 8 chân từ chân 10 đến chân 17. Nó có thể được
sử dụng như đầu vào hoặc đầu ra. Cống P3 không cần các điện trở kéo cũng
như P1 và P2. Mặc dù cổng P3 được cấu hình như một cống đầu ra khi Reset, nhưng
đây không phải là cách nó được sử dụng phổ biến nhất.
Cống P3 được bổ sung các chức năng quan trọng, đặc biệt. Bảng 2 cung cấp các chức
năng khác của cống P3. Thông tin này áp dụng cho cả 8051 và 8031:
Bít của cống P3

Chức năng

chân số

P3.0
P3.1
P3.2
P3.3
P3.4
P3.5
P3.6
P3.7

Nhận dữ liệu (RXD)
Phát dữ liệu (TXD)
Ngắt 0(INT0)

Ngắt 1(INT1)
Bộ định thời 0 (TO)
Bộ định thời 1 (T1)
Ghi (WR)
Đọc (RD)

10
11
12
13
14
15
16
17

Bảng 1.2.3: Các chức năng khác của cống P3
Các bit P3.0 và P3.1 cung cấp tín hiệu nhận và phát dữ liệu trong truyền thông dữ liệu
nối tiếp.

Các bit P3.2 và P3.3 được dành cho các ngắt ngoài.
Bit P3.4 và P3.5 được dùng cho các bộ định thời 0 và 1.
Cuối cùng các bit P3.6 và P3.7 để ghi và đọc các bộ nhớ ngoài khi được nối tới
các hệ thống 8031
Tổ chức bộ nhớ
Các vi điều khiển thuộc họ 8051 đều tổ chức thành 2 không gian chương trình
và dữ liệu. Kiến trúc vi xử lý 8 bit của 8051 này cho phép truy nhập và tính toán
nhanh hơn đối với không gian dữ liệu nhờ việc phân chia 2 không gian bộ nhớ
chương trình và dữ liệu như trên. Tuy nhiên bộ nhớ ngoài được truy nhập bởi hệ
thống 16 bit địa chỉ vẫn có thể thực hiện nhờ thanh ghi con trỏ.

Trang 10
GVHD: Nguyễn Thị Luyến


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử
Bộ nhớ chương trình (ROM, EPROM) là bộ nhớ chỉ đọc, có thể mở rộng tối
đa 64Kbyte. Với họ vi điều khiển 89xx, bộ nhớ chương trình được tích hợp sẵn
trong chip có kích thước nhỏ nhất là 4kByte. Với các vi điều khiển không tích
hợp sẵn bộ nhớ chương trình trên chip, buộc phải thiết kế bộ nhớ chương trình
bên ngoài. Ví dụ sử dụng EPROM: 2764 (64Kbyte), khi đó chân PSEN phải ở
mức tích cực (5V).

Hình 1.2.3: Cấu trúc vi điều khiển 89C51
Bộ nhớ dữ liệu (RAM) tồn tại độc lập so với bộ nhớ chương trình. Họ vi điều
khiển 8051 có bộ nhớ dữ liệu tích hợp trên chip nhỏ nhất là 128byte và có thể mở
rộng với bộ nhớ dữ liệu ngoài lên tới 64kByte. Với những vi điều khiển không
tích hợp ROM trên chip thì vẫn có RAM trên chip là 128byte. Khi sử dụng RAM
ngoài, CPU đọc và ghi dữ liệu nhờ tín hiệu trên các chân RD và WR. Khi sử
dụng cả bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu bên ngoài thì buộc phải kết hợp
chân RD và PSEN bởi cổng logic AND để phân biệt tín hiệu truy xuất dữ liệu
trên ROM hay RAM ngoài.
* Các ngõ tín hiệu điều khiển :
* Ngõ tín hiệu PSEN (Program store enable):
PSEN là tín hiệu ngõ ra ở chân 29 có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương trình
mở rộng thường được nói đến chân 0E\ (output enable) của Eprom cho phép đọc
các byte mã lệnh.

Trang 11
GVHD: Nguyễn Thị Luyến

Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử
PSEN ở mức thấp trong thời gian Microcontroller 8951 lấy lệnh. Các mã lệnh của
chương trình được đọc từ Eprom qua bus dữ liệu và được chốt vào thanh ghi lệnh
bên trong 8951 để giải mã lệnh. Khi 8951 thi hành chương trình trong ROM nội
PSEN sẽ ở mức logic 1.
* Ngõ tín hiệu điều khiển ALE (Address Latch Enable ) :
Khi 8951 truy xuất bộ nhớ bên ngoài, port 0 có chức năng là bus địa chỉ và bus
dữ liệu do đó phải tách các đường dữ liệu và địa chỉ. Tín hiệu ra ALE ở chân thứ
30 dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và dữ liệu khi
kết nối chúng với IC chốt.
Tín hiệu ra ở chân ALE là một xung trong khoảng thời gian port 0 đóng vai trò là
địa chỉ thấp nên chốt địa chỉ hoàn toàn tự động.
Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và có thể
được dùng làm tín hiệu clock cho các phần khác của hệ thống. Chân ALE được
dùng làm ngõ vào xung lập trình cho Eprom trong 8951.
* Ngõ tín hiệu EA\(External Access):
- Tín hiệu vào EA\ ở chân 31 thường được mắc lên mức 1 hoặc mức 0. Nếu ở
mức 1, 8951 thi hành chương trình từ ROM nội trong khoảng địa chỉ thấp 8
Kbyte. Nếu ở mức 0, 8951 sẽ thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng. Chân
EA\ được lấy làm chân cấp nguồn 21V khi lập trình cho Eprom trong 8951.
* Ngõ tín hiệu RST (Reset) :
-Ngõ vào RST ở chân 9 là ngõ vào Reset của 8951. Khi ngõ vào tín hiệu này đưa
lên cao ít nhất là 2 chu kỳ máy, các thanh ghi bên trong được nạp những giá trị
thích hợp để khởi động hệ thống. Khi cấp điện mạch tự động Reset.
* Các ngõ vào bộ dao động X1, X2:
- Bộ dao động
được tích hợp bên trong 8951, khi sử dụng 8951 người thiết

kế chỉ cần
kết nối thêm thạch anh và các tụ như hình vẽ trong sơ đồ. Tần số thạch anh
thường sử dụng cho 8951 là 12Mhz.
* Chân 40 (Vcc) được nối lên nguồn 5V.

Trang 12
GVHD: Nguyễn Thị Luyến


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử
1.2.3.Giới thiệu về cảm biến nhiệt LM35
LM35 là họ cảm biến nhiệt mạch tích hợp chính xác cao có điện áp đầu ra tỷ lệ
tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius. Họ cảm biến này cũng không yêu
cầu căn chỉnh ngoài vì vốn nó đã được căn chỉnh

Hình 1.2.4: Sơ đồ chân của cảm biến nhiệt độ LM 35
LM35 là cảm biến nhiệt độ analog ,nhiệt độ được xác định bằng cách đo
hiệu điện thế ngõ ra của LM 35
Đơn vị nhiệt độ : 0C
Có mức điện áp thay đổi trực tiếp theo 0C ( 10 mV/0C)
Có hiệu năng cao,công suất tiêu thụ là 60 uA
Sản phẩm không cần phải căn chỉnh nhiệt đội khi sử dụng
Độ chính xác thực tế : 1/4 0C ở nhiệt độ phòng và ¾ 0C ở ngoài khoảng -55 0C tới
150 0C
Chân + Vs (1) là chân cung cấp điện áp cho LM 35 DZ hoạt động từ 4 – 20 V
Chân Vout ( 2) là chân điện áp đầu ra LM35 được đưa vào chân Analog của các
bộ ADC
Chân GND là chân nối mass: Chân này này tránh hỏng cảm biến cũng như làm
giảm sai số quá trình đo.

Mã sản phẩm
LM35A

Dải nhiệt độ
-55 c to + 150 c

Độ chính xác
+ 1.0 c

Đầu ra
10 mV/F

LM35

-55 c to + 150 c

+ 1.5 c

10 mV/F

LM35CA

-40 c to + 110 c

+ 1.0C

10 mV/F

-40 c to + 110 c

GVHD:LM35D
Nguyễn Thị Luyến
0 c to + 100 c

+ 1.5 c

10 mV/F

+ 2.0 c

10 mV/F

LM35C

Trang 13


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử
Bảng 1.2.4: Thông số kỹ thuật chính của cảm biến nhiệt họ LM35

* Phối hợp tín hiệu và nối ghép LM35 với 8051
Phối hợp tín hiệu là một thuật ngữ được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực thu nhận
dữ liệu. Hầu hết các bộ cảm biến đều đưa ra tín hiệu dạng điện áp, dòng điện,
dung kháng hoặc trở kháng. Tuy nhiên, chúng ta cần chuyển đổi các tín hiệu này
về điện áp để đưa đến đầu vào của bộ chuyển đổi ADC. Sự chuyển đổi (biến đổi)
này được gọi chung là phối hợp tín hiệu.

Bảng 1.2.4: Nhiệt

Nhiệt độ
(OC)

Vin
(mV)

Vout (D7 DO)

0

0

0000 0000

1

10

0000 0001

2

20

0000 0010

3
10

30

100

0000 0011
0000 1010

độ và Vout của

30
300
0001 1110
ADC804
Phối hợp tín hiệu có thể là chuyển dòng điện thành điệa áp hoặc khuyếch đại
tín hiệu. Ví dụ, bộ cảm biến nhiệt thay đổi trở kháng theo nhiệt độ. Sự thay đổi
trở kháng cần được chuyển thành điện áp để các bộ ADC có thể sử dụng được.
Xét trường hợp nối LM35 tới ADC804. VI ADC804 có độ phân dải 8 bit với tối
đa có 256 mức (28), và LM35 (hoặc ML34) tạo ra điện áp ỈOmV

Trang 14
GVHD: Nguyễn Thị Luyến


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử
1.2.4.Giới thiệu về ADC 0804
Các bộ chuyển đổi ADC được sử dụng hết sức rộng rãi. Máy tính số làm việc
trên các giá trị nhị phân, tuy nhiên, trong thực tế, các đại lượng vật lý đều ở dạng
tưomg tự (liên tục). Nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, tốc độ... là một trong những dại
lượng vật lý của thế giới thực mà ta thường gặp hàng ngày. Một đại lượng vật lý
được chuyển về dòng điện hoặc điện áp qua một thiết bị được gọi là bộ biến dổi.
Bộ biến đổi cũng có thể được xem là bộ cảm biến. Mặc dù chỉ có các bộ cảm biến

nhiệt, tốc độ, áp suất, ánh sáng và nhiều đại lượng tự nhiên khác, nhưng chúng
đều có một điểm chung là cho ra các tín hiệu dòng điện hoặc điện áp ở dạng liên
tục. Do vậy, cần một bộ chuyển đổi tưorng tự số để bộ vi điều khiển có thể đọc
được chúng. Chip ADC được sử dụng rộng rãi hiện nay đó là ADC804.
Chip ADC804 là bộ chuyển đổi tưorng tự số thuộc họ ADC800 của hãng
National Semiconductor. Chip này cũng được nhiều hãng khác sản xuất. Chip có
diện áp nuôi +5V và độ phân giải 8 bit. Ngoài độ phân giải thì thời gian chuyển
dổi cũng là một tham số quan trọng khi đánh giá bộ ADC. Thời gian chuyển đổi
được định nghĩa là thời gian mà bộ ADC cần để chuyển một đầu vào tưorng tự
thành một số nhị phân. Đối với ADC804 thời gian chuyển đổi phụ thuộc vào tần
số đồng hồ được cấp tới chân CLK và CLK IN và không bé horn 1 lOps. Các
chân của ADC804 có chức năng

Trang 15
GVHD: Nguyễn Thị Luyến


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Hình 1.2.5: Sơ đồ các chân của ADC 0804
- (Chip Select) - chọn chip
Là chân chọn chip, đầu vào tích cực mức thấp được sử dụng để kích hoạt chip
ADC804. Để truy cập ADC804 thì chân này phải ở mức thấp.
- RD (Read) - đọc
Đây là một tín hiệu vào, tích cực mức thấp. Các bộ ADC chuyển đổi đầu vào
tương tự thành số nhị phân và giữ nó ở một thanh ghi trong. RD được sử dụng để
có dữ liệu được đã chuyển đổi tới đầu ra của ADC804. Khi cs = 0 nếu có một
xung cao xuống thấp áp đến chân RD thì dữ liệu ra dạng.số 8 bít được đưa tới các
chân dữ liệu DO - D7. Chân RD còn được coi là cho phép đầu ra.

- WR (Wtite) - ghi
Thực ra, tên chính xác là “Bắt đầu chuyển đổi”. Đây là chân vào tích cực mức
thấp được dùng để báo cho ADC804 bắt đầu quá trình chuyển đổi. Nếu cs = 0 khi
WR tạo ra xung cao xuống thấp thì bộ ADC804 bắt đầu tiến hành chuyển đổi giá
trị đầu vào tương tự vjn về số nhị phân 8 bit. Lượng thời gian cần thiết để chuyển
đổi thay đổi phụ thuộc vào tần số đưa đến chân CLK IN và CLK R. Khi việc
chuyển đổi dữ liệu được hoàn tất thì chân INTR được ADC804 hạ xuống thấp.
- C l ci n v àC l k r
CLK IN là chân vào, nối tới đồng hồ ngoài khi đồng hồ ngoài được sử dụng để
tạo thời gian. Tuy nhiên, 804 cũng có một bộ tạo xung đồng hồ trên chip. Để
dùng đồng hồ trong (cũng còn được gọi là đồng hồ riêng) của 804 thì các chân
Trang 16
GVHD: Nguyễn Thị Luyến


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử
CLK IN và CLK R được nối tới một tụ điện và một điện trở như chỉ ra ở hình
12.5. Trong trường hợp này tần số đồng hồ được xác định bằng biểu thức:
f =
Giá trị thông thường của các đại lượng trên là R = lOkQ, c= 150pF và tần sô'
nhận được là f = 606kHz, còn thời gian chuyển đổi sẽ là 1 lOps.

Hình 1.2.6:. Kiểm tra ADC804 ở chê độ chạy tự do
- Ngắt INTR (Interrupt)
Ngắt hay còn gọi là “kết thúc việc chuyển đổi’. Đây là chân ra tích cực mức thấp.
Bình thường, chân này ở trạng thái cao và khi việc chuyển đổi hoàn tất thì nó
xuống thấp để báo cho CPU biết là dữ liệu được chuyển đổi đã sẩn sàng để lấy đi.
Sau khi INTR xuống thấp, cần đặt cs = 0 và gửi một xung cao xuống thấp tới
chân RD để đưa dữ liệu ra.

- Vin (+) và Vin (-)
Đây là hai đầu vào tương tự vi sai, trong đó vin = Vin (+) - Vin (-). Thông thường vin
(-) được nối xuống đất và vin (+) được dùng làm đầu vào tương tự và sẽ được
chuyển đổi về dạng số.
- Vcc
Là chân nguồn nuôi +5V. Chân này còn được dùng làm điện áp tham chiếu khi
đầu vào Vref/2 (chân 9) để hở.
- Vref/2
Chân 9 là điện áp đầu vào được dùng làm điện áp tham chiếu. Nếu chân này hở
(không được nối) thì điện áp đầu vào tương tự cho ADC804 nằm trong dải 0 đến
Trang 17
GVHD: Nguyễn Thị Luyến


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử
+5V (giống như chân vcc). Tuy nhiên, có nhiều ứng dụng mà đầu vào tương tự áp
đến Vin khác với dải 0 đến 5V. Chân Vrcf/2 được dùng để thực hiện các điện áp đầu
vào có dải khác với 0 - 5V. Ví dụ, nếu dải đầu vào tương tự cần biến đổi từ 0 đến
4V thì Vrcf/2 được nối với +2V.
Ta có tóm tắt các bước khi ADC804 thực hiện chuyển đổi dữ liệu là:
- Bật cs = 0 và gửi một xung thấp lên cao tới chân WR để bắt đầu chuyển đổi.
- Duy trì kiểm tra chân INTR. Nếu INTR xuống thấp thì việc chuyển đổi được
hoàn tất và có thể chuyển sang bước tiếp theo. Nếu INTR còn ở mức cao thì tiếp
tục thăm dò cho đến khi nó xuống thấp.
- Sau khi chân INTR xuống thấp, bật cs = 0 và gửi một xung cao xuống thấp đến
chân RD để nhận dữ liệu từ chip ADC804

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN
2.1. Quá trình đo nhiệt độ

Quy trình đo

Đối

Cảm

Chuyển

tượng

biến

đổi

Xử lý

Hiển
Thị

cầnthông
đo số chính của cảm biến đo
ADC
Một số
nhiệt độ LM35:
Cảm biến LM35 là bộ cảm biến nhiệt mạch tích hợp chính xác cao mà điện áp
đầu ra của nó tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius. Chúng cũng
không yêu cầu cân chỉnh ngoài vì vốn chúng đã được cân chỉnh
Đặc điểm chính của cảm biến LM35
+ Điện áp đầu vào từ 4V đến 30V
+ Độ phân giải điện áp đầu ra là 10mV/°C

Trang 18
GVHD: Nguyễn Thị Luyến


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử
+ Độ chính xác cao ở 25 C° là 0.5° C
+ Trở kháng đầu ra thấp 0.1 cho 1mA tải
Dải nhiệt độ đo được của LM35 là từ -55 °C - 150° C với các mức điện áp ra
khác nhau. Xét một số mức điện áp sau :
- Nhiệt độ -55 C điện áp đầu ra -550mV
- Nhiệt độ 25° C điện áp đầu ra 250mV
- Nhiệt độ 150° C điện áp đầu ra 1500mV
Tùy theo cách mắc của LM35 để ta đo các giải nhiệt độ phù hợp. Đối với hệ
thống này thì đo từ 0 °Cđến 150°C
Tính toán nhiệt độ đầu ra của phép đo khi hiển thị
Việc đo nhiệt độ sự dụng LM35 thông thường chúng ta sử dụng bằng cách
LM35 - > ADC - > Vi điều khiển
Như vậy ta có
Bộ ADC 8 bit thì giá trị của ADC sẽ là từ 0-256 (2^18).
Vì thế bước thay đổi của mỡi lần nhiệt độ thay đổi sẽ là n==19,5mv
Tại 0 độ C thì giá trị đầu ra của LM35 là 0mV tương ứng với ADC = 0
Với ADC = 1 thì điện áp tương úng là 19,5mV mà LM35 thay đổi trong 10mV.
Nên giá trị ADC thay đổi trong 1 đơn vị thì nhiệt độ phải thay đổi là
(19,5mV/10mV) = 1,95
Khi thay đổi 1 độ thì điện áp ra của LM35 sẽ thay đổi 10mV.
Vì vậy công thức nhiệt độ sẽ là T=
- Sai số của LM35
+Tại 0 độ thì điện áp của LM35 là 10mV
+ Tại 150 độ C thì điện áp của LM35 là 1.5V

==> Giải điện áp ADC biến đổi là 1.5 - 0.01 = 1.49 (V)
+ Độ phân giải mỗi bước là €= =

= 20m (V)

Trang 19
GVHD: Nguyễn Thị Luyến


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử
Tả tính được sai số củả LM35 khi đo là

X=%

2.2.Sơ đồ khối của mạch

Nút ấn reset

Cảm biến đo

Vi điều khiển

Hiển thị nhiệt
độ

nhiệt độ

Nguyển lý hoạt động chung của mạch
: Khối nguồn có nhiện vụ cấp nguồn 5V

Nguồn
chung cho toàn bộ mạch hoạt đông,Cảm biến đo nhiệt độ ở đây là LM35 với tín
hiệu vào là nhiệt độ tín hiệu ra là tín hiệu tương tự chuyển cho khối vi điều
khiển.Khối vi diều khiển gồm ADC0804 có nhiệm vụ chuyển tín hiệu tương tự
nhận được sang tín hiệu số và IC 89C51 sẽ kết nối với ADC hiên thị ra LCD.

2..3 Lưu đồ thuật toán

Bắt đầu
Trang 20
GVHD: Nguyễn Thị Luyến

Khởi tạo LCD


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Khởi tạo vào ra các
Port
Chuyển đổi ADC

Hiển thị ra LCD

Kết thúc

Trang 21
GVHD: Nguyễn Thị Luyến

Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
3.1 Sơ dồ nguyên lý

3.2. Sơ đò Board mạch

Trang 22
GVHD: Nguyễn Thị Luyến


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN
Ưu điểm:
- Phần cứng được thiết kế nhỏ gọn và được lắp ráp theo kiểu module nên dễ dàng
thay thế cũng như kiểm tra các linh kiển trong mạch
- Phần mềm chạy khá ổn định,sai lệch nhiệt độ trong khoảng cho phép.
- Có thế ứng dụng trong thực tế
Nhược điểm:.
Trang 23
GVHD: Nguyễn Thị Luyến


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử
- Phần cứng thiết kế chưa đươc đep.
- Sai số mạch còn lớn

Như trên chúng em đã trình bày về đề tài đồ án môn học : “Thiết mạch đo và
hiển thị nhiệt độ”
Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu và thực hiện cho đến nay đề tài của chúng em
đã hoàn thành. Từng thành viên trong nhóm đã nỗ lực cố gắng để hoàn thành đề
tài được giao .Trong quá trình thực hiện chúng em đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt
tình của bạn bè trong lớp và đặc biệt là sự hướng dẫn nhiệt tình của cô NGUYỄN
THỊ LUYẾN giúp chúng em đã thực hiện được đề tài đồ án được giao. Chùng em
xin chân thành cảm ơn.
Tuy vậy,do kiến thức còn hạn chế , chúng em không tránh khỏi gặp sai sót,
chúng em mong được sự đóng góp và chỉ bảo của thầy cô và các bạn giúp cho
đề tài của chúng em thêm hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Hưng Yên, Ngày

tháng

năm 2015

Nhóm sinh viên thực hiện
Tài Liệu Tham Khảo

1 ) “Tài liệu vi điều khiển PID 16F877A” - Trường sĩ quan chỉ huy kĩ thuật
thông tin
2 ) “Giáo trình lập trình C căn bản – Giáo trình lập trình C ứng dụng “ Trường
đại học sư phạm kĩ thuật thông tin.
3 )“Kỹ thuật số “ – PGS.TS Nguyễn Quốc Trung, Ths Bùi Thị Kim Thoa
Và một số tài liệu khác

Trang 24

GVHD: Nguyễn Thị Luyến


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Trang 25
GVHD: Nguyễn Thị Luyến