do va hien thi nhiet do dung lm35

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 - Điện Tử nói riêng .
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 ”

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Trang 1


Khoa Điện – Điện Tử

Tên đề tài: “ Thiết kế mạch đo và hiển thị nhiệt độ ”
Nhóm sinh viên thực hiện:
1. Đinh Công Hợp
2. Nguyễn Đình Hoàng
Khoá học: 2013 – 2017
Lớp
: Đ_ĐTK11.4.1
Ngành đào tạo: Đo Lường và Điều Khiển Tự Động

- 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:
Đỗ Quang Huy

Ngày giao đề:
Ngày hoàn thành

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Trang 2


Khoa Điện – Điện Tử
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
...................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................

....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
..........................................................................................................
Hưng yên, ngày…. tháng….. năm 2016
Chữ ký của giáo viên hướng dẫn
Trang 3


Khoa Điện – Điện Tử

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.
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: Bộ biến đổi tín hiệu ADC8040
5: Các nút nhấn,điện trở,tụ điện,led…..
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).

Trang 4

Khoa Điện – Điện Tử
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:

Hình 1.2.1 Sơ đồ chân của LCD 16TC2A.
STT

Kí

chân

hiệu

1

Vss

Chức năng chân

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.

Trang 5


Khoa Điện – Điện Tử

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 DB0-DB7 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

8

D1

9

D2

10

D3

11

D4

12

D5

13

D6

14

D7

15

Vdd

Nguồn dương cho đèn nền

16

Vss

GND cho đèn nền

Tám đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin 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 là

bit DB7.
+ Chế độ 4 bit : Dữ liệu được truyền trên 4 đường từ DB4 tới DB7, bit
MSB là DB7

Bảng 1.2.1 Chức năng và nhiệm vụ của các chân của LCD.
Kí
hiệu

Điện áp vào

Vdd

Điều
Kiện

Giá trị chuẩn

Đơn
Vị

Min

Typ

Max

Vdd = +5v

4,7

5

5,3

Vdd= +3v

2,7

3

5,3

V

Trang 6


Khoa Điện – Điện Tử

Dòng cung

Idd

Vdd= 5V

-

1,2

3

mA

cấp hiện thời
Điện áp ở nhiệt
độ bình thường

Vdd
Vo

-200C

-

-

00C

4.2

4.8

5.1

250C

3,8

4,2

4,6

500C

3,6

4,0

4,4

700C

-

-

-

4,2

4,6

V

Điện áp led
màn hình LCD

250C

VF

-

V

Bảng 1.2.2 Giá trị điện áp của LCD.
- 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.

Trang 7

Khoa Điện – Điện Tử
- 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:

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.

Trang 8


Khoa Điện – Điện Tử
- 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.
- 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

Trang 9


Khoa Điện – Điện Tử
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.
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 10


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.
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

Trang 11


Khoa Điện – Điện Tử

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

LM35C

-40 c to + 110 c

+ 1.5 c

10 mV/F

LM35D

0 c to + 100 c

+ 2.0 c

10 mV/F

Bảng 1.2.4 Thông số kỹ thuật chính của cảm biến nhiệt họ LM35.

Trang 12


Khoa Điện – Điện Tử

* Phối hợp tín hiệu và nối ghép LM35 với VĐK
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.

Nhiệt độ
(OC)

Bảng 1.2.5 Nhiệt độ
ADC804.

Vin
(mV)

Vout (D7 - DO)

0

0

0000 0000

1

10

0000 0001

2

20

0000 0010

3

30

0000 0011

10

100

0000 1010

30

300

0001 1110

và Vout của

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 (2 8), và LM35 (hoặc

ML34) tạo ra điện áp 10mV.

Trang 13


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 tương 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

Hình 1.2.5 Sơ đồ các chân của ADC 0804.
- (Chip Select) - chọn chip

Trang 14

Khoa Điện – Điện Tử
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 c i n v à C 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 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 = l0kΩ, c= 150pF và tần sô' nhận được
là f = 606kHz, còn thời gian chuyển đổi sẽ là 110ps

Trang 15


Khoa Điện – Điện Tử

Hình 1.2.6 Kiểm tra ADC0804 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 ADC0804 nằm trong dải 0 đến +5V (giống
như chân vcc). Tuy nhiên, có nhiều ứng dụng mà đầu vào tương tự áp đến V in 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 ADC0804 thực hiện chuyển đổi dữ liệu là:

Trang 16


Khoa Điện – Điện Tử
- 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 ADC0804

Bảng 1.2.6 Bảng quan hệ điện áp ADC0804

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

Một số thông số chính của cảm biến đo nhiệt độ LM35:

cần đo

ADC

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

Trang 17


Khoa Điện – Điện Tử
+ Điện áp đầu vào từ 4V đến 30V
+ Độ phân giải điện áp đầu ra là 10mV/°C
+ 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).
Với đện áp Verf/2 = 1.28 (V), bước thay đổi của mỡi lần nhiệt độ thay đổi sẽ là n=10 mV
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 (10mV/10mV) = 1
Khi thay đổi 1 độ thì điện áp ra của LM35 sẽ thay đổi 10mV.
Vì vậy công thức nhiệt độ sẽ là T=
Để thay đổi giá trị đo lường của ADC ta thay đổi giá trị của biến trở tinh chỉnh để thay
đổi giá trị điện áp tại chân Vref qua đó sẽ thay đổi giá trị ADC thay đổi trong 1 đơn vị đo.
- 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)
Ta tính được sai số củả LM35 khi đo là

Trang 18


Khoa Điện – Điện Tử
X=%

2.2.Sơ đồ khối của mạch.

Nút ấn reset

Cảm biến đo

ADC

nhiệt độ

0804

Vi điều khiển

Hiển thị nhiệt
độ

Nguồn
Nguyên lý hoạt động chung của mạch :
- Khối nguồn có nhiện vụ cấp nguồn 5V chung cho toàn bộ mạch hoạt đông.
- Cảm biến nhiệt độ LM35 đo nhiệt độ với tín hiệu vào là nhiệt độ, tín hiệu ra là tín
hiệu tương tự đưa vào chân 6 của ADC0804.
- Bộ chuyển đổi ADC0804 có nhiệm vụ chuyển tín hiệu tương tự nhận được từ cảm biến
sang tín hiệu số sau đó tín hiệu số được xuất ra các chân DB0-DB7 rồi đưa vào các chân
P2.0-P2.7 của IC 89S52.
- IC 89S52 sẽ nhận tín hiệu chuyển đổi dạng số từ ADC, xử lý tín hiệu và hiển thị ra
LCD.
- Nút reset sẽ khởi động lại hoạt động của VĐK

Trang 19


Khoa Điện – Điện Tử
2.3 Lưu đồ thuật toán .

Bắt đầu

Khởi tạo LCD
Khởi tạo vào ra các
Port
Chuyển đổi ADC

Hiển thị ra LCD

Kết thúc

Trang 20


Khoa Điện – Điện Tử
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
3.1 Sơ dồ nguyên lý

Trang 21


Khoa Điện – Điện Tử
3.1.1 kết nối ADC

3.1.2 kết nối Lm35

Trang 22


Khoa Điện – Điện Tử
3.1.3 kết nối VĐK

3.1.4 kết nối LCD

Trang 23

Khoa Điện – Điện Tử
3.2. Sơ đồ Board mạch

Trang 24


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:.
- 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 thầy Đỗ Quang Huy 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 2016

Tài Liệu Tham Khảo
1 ) “Tài liệu vi điều khiển PID 16F877A” - Trường sĩ quan chỉ huy kĩ thuật thông tin

Trang 25