Đồ án vi xử lý : ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ ĐIỆN

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN 1
ĐỀ TÀI : ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ ĐIỆN

GVHD : ĐÀO THỊ THU THỦY
SVTH : TRẦN VŨ CÔNG
LỚP

:

DHDT2B1


GiỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật,
trong cuộc sống hằng ngày việc đo và đặt nhiệt độ theo
mong muốn trong một không gian giới hạn nào đó như:
trong nhà máy, xí nghiệp, trong bệnh viện, trong công ty,
nhà ở,…là rất cần thiết theo nhu cầu của con người.
Điều đó chứng tỏ con người ngày càng muốn giao tiếp
nhiều hơn với môi trường.
Mạch điều khiển nhiệt độ lò đơn giản này sẽ thực hiện
được mục đích đó với sai số có thể chấp nhận được.


CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT
1. Cảm biến nhiệt độ(LM334, LM335)
�

�
LM335 là một cảm
biến thông dụng. Nó hoạt động như
một Diode Zener có điện áp đánh thủng tỷ lệ với nhiệt độ
tuyệt đối với độ gia tăng 10mV/0K. LM335 hoạt động trong
phạm vi dòng từ 0,4mA-5mA mà không thay đổi đặc tính,
điều đặc biệt là LM335 có điện áp đầu ra tỷ lệ tuyến tính
với sự thay đổi nhiệt độ đầu vào.







Ngõ ra là điện áp
Sai số cực đại 1,50C khi nhiệt độ lớn hơn 1000C
Khoảng nhiệt độ hoạt động: -600C đến 1500C
Đáp ứng của LM335:


2. Bộ chuyển đổi ADC
Có chức năng chuyển đổi tín hiệu tương tự sang
số. Có 2 loại được sử dụng rộng rãi là: ADC0804,
ADC0809 với độ phân giải 8 bit.


Bảng điện áp tham chiếu:

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG
1. Nhiệm vụ đặt ra :
Dùng quạt, đèn AC thay thế lò điện, điều khiển
chúng hoạt động luân phiên nhau theo nhiệt độ chuẩn
(Nhiệt độ đặt TĐẶT) và dựa vào sự biến đổi của nhiệt độ
môi trường (Nhiệt độ lò TLÒ) đọc được từ cảm biến nhiệt
LM335.


Khối cảm biến nhiệt độ

Bộ biến đổi ADC

Khối hiển thị

Khối xử lý tâm trung

Khối điều khiển quạt, đèn

Sơ đồ khối

Khối nút nhấn


2. Thiết kế:
Gồm có các khối sau:
 Khối cảm biến và ADC.
 Khối xử lý và nút nhấn.
 Khối điều khiển quạt, đèn.
 Khối hiển thị.

 Khối nguồn.


Khối cảm biến nhiệt và ADC
R 10 39K
- VC C

- VC C

VC C

3

+

O P07

2
10K

3

U 2

-

6

+

O P07

6
19

C LKR

VC C

20

4
8

30p
C 1

D 6
LM 335

3
R 8

C 5
10U

U 3

+

R 12
6

O P07

R 3

10K

10K

R 13
39K

R 2
10K

20K

1

0
0

VC C

0

C 2
10U

0

0

7
1

2

3

4

C L K IN
V C C /V R E F

V R E F /2

- VC C

VC C

R 1

47K

R 11
2K2

0

+ IN

7
1

0

VC C

2

U 4

7
8
1
10

6

AD C 0804

9

0

-

7
1

C 4
10U

R 9

-IN
AG N D
C S
G N D

2

20K

0

U 1

4
8

4
8

R 7

0

D
D
D
D
D
D
D
D

B
B
B
B
B
B
B
B

0
1
2
3
4
5
6
7

W R
IN T R

R D

1
1
1
1
1
1
1
1
3
5
2

8
7
6
5
4
3
2
1

P
P
P
P
P
P
P

P

2
2
2
2
2
2
2
2

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

P 1 .4
P 1 .5
P 1 .6


Khối xử lý và nút nhấn
1

V C C

R 1

2 2 0

R 8

V C C L E D
L E D

2 2 0

D K
D K

2
2
2
2
2
2
2
2

1
2
3
4
5
6
7

8

1 0
1 1
1 2
1 3
1 4
D E N1 5
Q U A 1 T6
1 7
3 0
2 9

V C C

V C C
R 3
4 K 7
S W 4

E N TE R

0

P
P
P
P
P
P

P
P

2
2
2
2
2
2
2
2

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

/A
/A
/A
/A
/A
/A
/A
/A

P
P
P
P
P
P
P
P

3
3
3
3
3
3
3
3

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

/R XD
/T XD
/IN T 0

/IN T 1
/T 0
/T 1
/W R
/R D

R 5
4 K 7
S W 2

G IA M

T A N G

0

P
P
P
P
P
P
P
P

0
1
2
3
4

5

A L E /P R O G
P S E N

V C C

R 4
4 K 7
S W 3

8
9
1
1
1
1
1
1

V C C

0
1
2
3
4
5
6
7

0
0
0
0
0
0
0
0

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

/A
/A
/A
/A
/A
/A
/A
/A

D
D

D
D
D
D
D
D

0
1
2
3
4
5
6
7

P
P
P
P
P
P
P
P

1
1
1
1
1

1
1
1

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

XT A L 1
XT A L 2

G N D

R 9

B
B
B
B
B
B
B
B

E A /V P P

R S T

3
3
3
3
3
3
3
3

J 1

9
8
7
6
5
4
3
2

P 8 9 V 5 1 R B 2
9
8
7
6
5
4
3

2

1
2
3
4
5
6
7
8
1 9
1 8
3 1
9

1
2
3
4
5
6
7
8

J 3

W R /
IN T R /
R D /

Q
Q
Q
Q

1
2
3
4

C O N 4
C 1

C R Y S T A L
V C C
S W 1

Y 1

3 3 p
C 2
3 3 p
R 2

4 K 7

0
0

0

R E S E T

20

D 1
D 2

D
D
D
D
D
D
D
D

U 1

40

J 2

4 K 7

D A T A LE D 7D O A N

D A T A A D C 0804

V C C

0


Khối điều khiển quạt, đèn
J 1
N G U O N
V C C

D C

1 2 V

1
2
3

L S 1
D 1

P 3 .6

D IO D E
R 2
1 0 K

0

4

1

2

2
1

P 3 .5

5

3

P 3 .4
P 3 .3

R 5
2 2 0

R 6

S P D T

Q U A T D C
J 2

R 1
2 2 K

N G U O N

V C C

2 2 0

0

D IO D E
R 3
1 0 K

5

3

4

2
1

1
2

V C C

Q 2
C 1 8 1 5

R E L A Y

S P D T
J 4

R 4
2 2 K

D E N

0

2 2 0 V
J 3

1
2
D 2

L E D

L E D

A C

L S 2

D 4
D 3

R E L A Y

Q 1
C 1 8 1 5

A C


Khối hiển thị

LED ?

.0
.1
.2
.3

J1
A
B
C
D
E
F
G
D P

1
2
3
4
5
6
7

8

PO R T 0

C A

8

U 12

A
B
C
D
E
F
G
D P

LED ?

7
6
4
2
1
9
10
5

C A

8

U 11

PN P BC E

1
1
1
1

3

PN P BC E

A
B
C
D
E
F
G
D P

C A

LED ?

A
B
C
D
E
F
G
D P

C A

8

U 10

3

PN P BC E

P
P
P
P

Q 4

7
6
4
2

1
9
10
5

7
6
4
2
1
9
10
5

Q 3

7
6
4
2
1
9
10
5

3
C A

8

LED ?

A
B
C
D
E
F
G
D P

C A

U 9

VC C

2K2

Q 2

PN P BC E

R 5

3

Q 1

VC C

R 4
2K2

C A

VC C

R 3
2K2

C A

VC C

R 2
2K2

+5V
J3

A B C D E F G D P

A B C D E F G D P

A B C D E F G D P

1
2
3

A B C D E F G D P

0

N G U O N


Khối nguồn
U1

C1
2200u

4

+

-

0

8

TR A N SF O R M E R C T

U2

0
1

R1
R
D2

~
D IO D E B R ID G E _ 1 4 2 3

V IN

7812
U3

0

0

C2
LED

0
2200u D 3

R
LED

2

R2

C4

0

100u

0

0
VOUT

GND

6

D1

7805

V IN

7905

+5V

0 0
1
2
3

3

C6
1u

+12V

0
0

GND

AC 220V

5

C3
100u

0

2

2
1

~

3
C5
1u

1

1

J1

T1

VOUT

GND

V IN

2

1

1
2
3

0

VOUT

1
2
3

3
C7
1u

0 0

-5 V


Sơ đồ nguyên lý toàn mạch
0

0
R 2

C 1

V C C
19
A L E / P R O GX T A L 1 1 8
P S E N
X T A L2

1
2
3
4
5
6
7

8
.0
.1
.2
.3
.4
.5
.6
.7
P
P
P
P
P
P
P
P

A T 8 9 C 5 1
V C C
2 0

G N D

0

V C C

4 K 7
R 3

S W 4

8
7
6
5
4
3
2
1
B
B
B
B
B
B
B
B
G N D
C S
A G N D
-IN

L E D ?

U 2

8
4

- V C C

O P 0 7

2 2 0

L E D

2 2 0

L E D

J 1
N G U O N
V C C
R 2

1 0 K

1 0 K

D 1

0 R 13

C 1

R 2
1 0 K

3 9 K
R 1 2

6

0

1
7

D 2

O P 0 7

D IO D E

2
8
4

C 5

V C C

R 3
1 0 K

0

R 8

5

3

4

1
2

2
1

- V C C

1
7

A C

L S 2

V C C

+

-

- V C C

J 2
Q U A T D C

N G U O N
J 3

V C C

O P 0 7
8
4

S P D T

R 1
2 2 K

U 3

1 0 K

0

4

1
2
R E L A Y

Q 1

C 1 8 1 5

1 0 K

R 9

1 2 V

5

3

D IO D E

0

V C C

D C

L S 1

0

3 0 p

U 1

D 2

9

0

R 1

1
7

D 3

R 3 6

1
2

3 9 K

V C C

R 3 5

C 2

R 3
4 7 K

A D C 0 8 0 4

0

2

R D
V R E F /2

1 0 U

R 1 0

T A N G

0

1
2
3

0

G IA M

0

5

IN T R

R 4
4 K 7

S W 2

2
1

1 0
1
8
7

V C C

R 4
4 K 7
S W 3

E N T E R

30
29

3
3
3
3
3
3
3
3
0

1
2
3
4
5
6
7
1
1
1
1
1
1
1
1

P
P
P
P
P
P
P
P

.0
.1
.2
.3
.4

.5
.6
.7

/R X D
/T X D
/IN T 0
/IN T 1
/T 0
/T 1
/W R
/R D

1
1
1
1
1
1
1
1

39
30 8
31 7
32 6
33 5
34 4
35 3
36 2

7
D
D
D
D
D
D
D
D
/A
/A
/A
/A
/A
/A
/A
/A
.0
.1
.2
.3
.4
.5
.6
.7
0
0
0
0
0

0
0
0
P
P
P0
P1
P2
P3
P4
P5
8
9
1
1
1
1
1
1
/A
/A
/A
/A
/A
/A
/A
/A
.0
.1
.2

.3
.4
.5
.6
.7
2
2
2
2
2
2
2
2
P
P
P
P
P
P
P
P
1
2
3
4
5
6
7
8
2

2
2
2
2
2
2
2

U 5

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

3

W R

3

2 0 K
1 0 U

Q 2
C 1 8 1 5

0

C 4

0
R 1 1

1 0 U
V C C

0
R 7
2 0 K

2

V C C
2 K 2

1
D 6

L M 3 3 5

0

R E L A Y

S P D T
D E N

R 4
2 2 K

3

C A

R E S E T

C R Y S T A L

U 4

2 0

2 K 2

8

D P

G
F
E
D
C
B
A

4

V C C
R 3 0

C A

D P
G
F
E
D
C
B
A

1 9

3
Q 4

5

1 0
9
1
2
4
6
7

S W 1

D P

V C C

6

2 K 2

C A
U 4
L E D ?

4 0

6

8

D P
G

F
E
D
C
B
A

G

+

V C C
R 3 4

C A

D P
G
F
E
D
C
B
A

V C C

-

3

Q 3

5
1 0
9
1
2
4
6
7

F

3

2 K 2

C A
U 3
L E D ?

D P
G
F
E
D
C
B
A

2

8

E

6

V C C
R 3 1

C A

D P
G
F
E
D
C
B
A

D

+

Q 2

5
1 0

9
1
2
4
6
7

C

R 3 R7 3 R8 3 R9 4 R0 4 R1 4 R2 4 R3 4 4
R R R R R R R
3 3 0

-

3

B

3

2 K 2

C A
U 2
L E D ?

A

2

8

D P
G
F
E
D
C
B
A

D
D
D
C L K R
D
D
C L K IN
D
D
D
V C C /V R E F

Q 1
V C C
R 3 3

5
1 0

9
1
2
4
6
7

+ IN

C A

D P
G
F
E
D
C
B
A

3 3 p

31
E A / V P P9
R S T

U 1
3

4 K 7

C 2

Y 13 3 p

0

J 4
A C

2 2 0 V


Bắt đầu
Hiển thị 250C
(TĐặt = 250C)

Y

P3.1 =
0?
(Giảm
TĐặt) N

TĐặt = TĐặt - 1
Hiển thị TĐặt

N

N

P3.2 = 0
?
(Tăng
TĐặt)

Y
TĐặt = TĐặt+1
Hiển thị TĐặt

P3.0 = 0 ?
(Kết thúc nhập
TĐặt)
Y
Đọc nhiệt độ từ lò điện LM335
(TLò điện)

N

TĐặt < TLò

Bật lò (Đèn AC) và
tắt quạt

Y
Tắt lò và mở
quạt làm mát

Hiển thị nhiệt đô lò điện
(TLò)

Kết thúc

Lưu đồ giải thuật


CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ - KẾT LUẬN
1. Kết quả thực hiện







Hệ thống điều khiển tương đối ổn định, đáp ứng được
yêu cầu của đề tài.
Giám sát được quá trình hoạt động của lò qua khối
hiển thi led 7 đoạn, đèn AC, quạt DC, led đèn…
Cảm biến đọc nhiệt độ tương đối chính xác
Phần mềm chương trình tương đối ngắn gọn, đơn
giản, dễ hiểu


Hình ảnh mô hình hoàn tất:


2. Khuyết điểm:






Đọc nhiệt độ từ môi trường vào chưa tuyệt đối chính
xác
Do quá trình xử lý quạt DC, đèn AC hoạt động liên tục
làm cho BJT, Relay được kích liên tục nếu mạch công
suất lớn dễ hỏng BJT, Relay
Kích thước mô hình tương đối lớn.

3. Hướng khắc phục và phát triển




Dùng cảm biến nhiệt độ khác, có độ ổn định hơn và
đọc nhiệt độ chính xác hơn
Đưa ra các giải thuật khác để lập trình hệ thống tối ưu
hơn.








Với mạch ta có thể kết nối khác hơn, tiện lợi hơn như
thay quạt và đèn bằng một thiết bị làm mát và làm
nóng khác.

Nếu sử dụng lò điện thực tế, mạch công suất lớn thì ta
có thể thay thế C1815, Relay bằng các linh kiện điện
tử khác để mạch hoạt động tối ưu hơn
Có thể giao tiếp với máy tính để điều khiển nhiệt độ lò


THE END