bài tập lớn vi xử lí đo và cảnh báo nhiệt độ bằng pt 100 và vđk 8051 hiển thị lên LCD

GVHD: Phạm Văn Hùng

Mục lục
LỜI NÓI ĐẦU...................................................................................................................2
Chương 1. Cơ sở lý thuyết.................................................................................................3
1.1. Mục đích và yêu cầu................................................................................................3
1.1.1. Mục đích..........................................................................................................3
1.1.2. Yêu cầu.............................................................................................................3
1.2. Các phương pháp đo................................................................................................3
1.2.1. Nhiệt điện trở...................................................................................................3
1.2 Cặp nhiệt ngẫu.........................................................................................................7
1.3. Các linh kiện dùng trong bài...................................................................................9
1.3.1. Vi điều khiển 89C51.........................................................................................9
1.3.2. Cấu trúc VĐK 8051, chức năng từng chân.....................................................12
1.3.3. Các thanh ghi đặc biệt....................................................................................13
1.3.4. Ngắt và xử lí các ngắt.....................................................................................14
1.3.5. Địa chỉ vecto ngắt...........................................................................................15
1.4. Bộ chuyển đổi tương tự sang số(ADC0804).........................................................15
1.4.1. Tổng quan về chuyển đổi tín hiệu tương tự - số.............................................15
1.4.2. Sơ đồ khối và ý nghĩa các chân của ADC0804...............................................16
1.4.3. Các bước để chuyển đổi của ADC..................................................................19
1.4.4. Giản đồ xung giao tiếp IC ADC 0804.............................................................19
1.5. Hiển thị LCD.........................................................................................................20
1.5.1. Giới thiệu màn hình hiển thị LCD..................................................................20
1.5.2. Mô tả các chân LCD.......................................................................................21
1.6. Nhiệt điện trở PT100.............................................................................................23
1.6.1. Khái quát về pt100.........................................................................................23
1.6.2. Cấu tạo của Pt100...........................................................................................24
1.6.3. Nguyên lý hoạt động của Pt100......................................................................24
1.6.4. Đặc điểm của Pt100........................................................................................25
1

GVHD: Phạm Văn Hùng
Chương 2. Thiết kế hệ thống............................................................................................27
2.1. Sơ đồ khối.............................................................................................................27
2.2. Nguyên lí hoạt động..............................................................................................27
2.3. Tính toán và thiết kế..............................................................................................27
2.4. Lưu đồ thuật toán..................................................................................................30
2.5. Chương trình trên keil c ......................................................................................32
2.6. Thiết kế chương trình trên proteus........................................................................36
Chương 3. Kết quả...........................................................................................................37
3.1. Các kết quả đạt được.............................................................................................37
3.2. Các hạn chế tồn tại của bản thiết kế và phương pháp khắc phục...........................37

2


GVHD: Phạm Văn Hùng

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật ,đặc biệt là ngành kỹ
thuật điện tử dẫn đến đời sống xã hội ngày càng phát triển hơn dựa trên những ứng
dụng của khoa học vào đời sống .Vì vậy mà những công cụ điện tử mang tính tự
động ngày càng được ứng dụng rộng rãi.Trong đó có sự góp không nhỏ của kỹ
thuật vi điều khiển .Các bộ vi điều khiển đang được ứng dụng rộng rãi và thâm
nhập ngày càng nhiều trong các lĩnh vực kĩ thuật và đời sống xã hội .Hầu hết các
thiết bị được điều khiển tự động từ các thiết bị văn phòng cho đến các thiết bị trong
gia đình đều dùng các bộ vi điều khiển nhằm đem lại sự tiện nghi cho con người
trong thời đại công nghiệp hóa ,hiện đại hóa.
Với mong muốn làm rõ các kiến thức đã học và giới thiệu các ứng dụng cơ

bản của họ vi điều khiển ,nhóm chúng em thực hiện đề tài :”Ứng dụng họ vi điều
khiển 8051 đo,cảnh báo nhiệt độ có giải đo [0-800] C sử dụng nhiệt điện trở PT
100”.
Mục đích chính của đề tài là thiết kế một bộ đo cảnh báo nhiệt độ sử dụng
8051 và nhiệt điện trở PT100 ,có thể đưa ra được kết quả hiển thị trực quan với độ
chính xác cao.
Bài tập lớn gồm có 3 chương:


CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT



CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐO



CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ

Trong quá trình thực hiên bài tập lớn, chúng em đã được củng cố và tiếp thu
thêm các kiến thức mới về các cảm biến đo nhiệt độ trong công nghiệp. Hơn thế
nữa chúng em đã học tập và rèn luyện phương pháp làm việc, nghiên cứu một cách
chủ động hơn, linh hoạt hơn, và đặc biệt là phương pháp làm việc theo nhóm.
Qua đây, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến Thầy: Phạm Văn Hùng đã giúp
đỡ chúng em nhiệt tình trong quá trình học tập và làm bài tập lớn. Mặc dù cố gắng
tìm hiểu thực hiện nhưng do còn thiếu kinh nghiệm và thời gian nên trong bài khó
tránh khỏi những sai sót,chúng em rất mong được sự hướng dẫn thêm của thầy.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

3


GVHD: Phạm Văn Hùng

Chương 1. Cơ sở lý thuyết
1.1. Mục đích và yêu cầu
1.1.1. Mục đích

Mục đích của đề tài là ứng dụng họ vi điều khiển 8051 đo và cảnh báo nhiệt
độ có giải đo từ [0-800]oC.Từ đó chúng ta có thể biết được nhiệt độ của chúng ta
và có thể đưa ra các biện pháp khắc phục.
1.1.2. Yêu cầu
 Đo và hiển thị chính xác nhiệt độ ra màn hình LCD
 Có cảnh báo nhiệt độ bằng đèn
1.2. Các phương pháp đo

Nhiệt độ là một trong những đại lượng vật lý được quan tâm nhiều nhất .Bởi
vì nhiệt độ có vai trò quyết định trong nhiều tính chất của vật chất .Một trong
những đặc điểm tác động của nhiệt độ là làm thay đổi một cách liên tục các đại
lượng chịu sử ảnh hưởng của nó,ví dụ như áp suất,thể tích của một chất khí.Bởi
vậy,trong nghiên cứu khoa học ,trong công nghiệp và đời sống hàng ngày việc đo
nhiệt độ là điều rất cần thiết .Tuy nhiên ,để đo được trị số chính xác của nhiệt độ
lại là điều không đơn giản .
Cùng với sự ra đời và phát triển mạnh mẽ của các hệ vi xử lí ,việc đo nhiệt độ
áp dụng vi xử lí ,vi điều khiển đã mở ra nhiều hướng ,đưa đến nhiều phương pháp
khác nhau ,linh hoạt và chính xác hơn .Có nhiều cách để đo nhiệt độ ,trong đó có
thể liệt kê một số phương pháp sau đây:
 Phương pháp quang dựa trên sự phân bố bức xạ nhiệt do dao động nhiệt(do
hiệu ứng Doppler).

 Phương pháp cơ dựa trên sự dãn nở của vật rắn ,của chất lỏng hoặc khí (với
áp suất không đổi ),hoặc dựa trên tốc độ âm.
 Phương pháp dựa trên sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ ,hiệu ứng
sebeck hoặc dựa trên sự thay đổi tần số dao động của thạch anh.
Trước tiên nói về các cảm biến nhiệt độ ,đó là các cảm biến được sử dụng vào
các quá trình nhiệt như :đốt nóng ,làm lạnh ,trao đổi nhiệt .v.v. Đại lượng vào của
cảm biến nhiệt độ là nhiệt độ và đại lượng ra là tín hiệu (dòng,áp).Một số cảm biến
thường sử dụng:
1.2.1. Nhiệt điện trở
4


GVHD: Phạm Văn Hùng

Nhiệt điện trở là sự thay đổi theo sự thay đổi nhiệt độ của nó:

RT

R T =f(t 0 ) ,

đo

có thể suy ra nhiệt độ.

Cảm biến nhiệt điện trở có 2 loại chính là:
 Nhiệt điện trở kim loại
 Nhiệt điện trở bán dẫn
a, Nhiệt điện trở kim loại (RTD)
Nhiệt điện trở kim loại có đặc điểm là quan hệ giữa điện trở của nó và nhiệt
độ hầu như tuyến tính, tính lặp lại của quan hệ ấy rất cao nên thiết bị đơn

giản.Nhiệt điện trở kim loại được chia ra làm nhiệt điện trở kim loại quý và kim
loại không quý.
 Cấu tạo

Nhiệt điện trở kim loại hay còn được gọi là nhiệt kế điện trở thường được
chế tạo thành những can nhiệt có hình dáng bề ngoài như hình vẽ:

Hình 1: Cấu tạo bên trong RTD

Đây là loại thiết kế đơn giản nhất. Sợi dây cảm biến được quấn xung quanh 1
cái lõi hoặc trục. Lõi có thể là tròn hoặc phẳng, nhưng quan trọng là phải cách điện
được. Người ta cách điện bằng cách đặt lõi và dây quấn trong 1 cái ống bằng sứ
hoặc một ống thép không gỉ. Dây cảm biến được nối ra ngoài bằng những sợi dây
lớn hơn. Khi làm việc trong các nhà máy, lò đốt, …, (nơi có nhiệt độ môi trường
xung quanh tương đối cao) các dây dẫn từ những đầu đo của can nhiệt này lại phải
có độ dài lớn dẫn đến tồn tại điện trở trên dây dẫn và giá trị này không ổn định và
gây nên sai số lớn cho phép đo. Để bù sai số nhiệt độ các nhà sản xuất sẽ tạo ra
những loại RTD 3 đầu đo hay 4 đầu đo . Ngoài loại RTD dây nối trên, RTD còn
một loại goi là RTD loại bề mặt hay màng mỏng (Thin Film Element). Người ta
5


GVHD: Phạm Văn Hùng

phủ 1 lớp bạch kim mỏng (dày khoảng 10-7 mm đến 10-6 mm) lên 1 cái đế bằng
sứ. Ưu điểm của loại này là giá thành thấp và khối lượng tác dụng nhiệt thấp, làm
cho chúng đáp ứng nhanh và dễ dàng đặt vào các vỏ nhỏ. Nhưng nó không làm
việc ổn định.

 Đặc điểm

Hình 2: RTD 3 dây và RTD mặt

Giá trị điện trở theo nhiệt độ t của RTD được thể hiện theo biểu thức sau:

R T =R 0 (1+αt+βt 2 +γt 3 )
-

R0

: điện trở tại 0°C (273 K).

- α,β,γ: hệ số nhiệt độ tương ứng bậc 1, 2, 3.
- t: nhiệt độ tương quan với 0°C.

6


GVHD: Phạm Văn Hùng

Bảng1: số liệu về vật liệu thông dụng sản xuất RTD

 Mạch đo
Mạch đo sử dụng nguồn dòng

Mạch đo sử dụng nguồn dòng
RTD được mắc nối tiếp với một nguồn
dòng chuẩn, Vout = I.R = I.(R+∆R)
cũng tuyến tính với nhiệt độ đo được.
Từ tín hiệu điện áp thu được ta có thể

đưa ra các bộ chuyển đổi để hiện thị
giá trị nhiệt độ đo được.



Mạch đo có dạng mạch cầu.

Mạch đo có dạng mạch cầu
RTD được mắc vào một mạch cầu như
hình vẽ trên. Khi ở 0ºC, ∆R = 0 mạch
cầu cân bằng.

b, Nhiệt điện trở bán dẫn
 Cấu tạo
7


GVHD: Phạm Văn Hùng

Nhiệt điện trở bán dẫn được làm từ hỗn hợp oxit kim loại: mangan, cô-ban,…

Hình 3: Cấu tạo nhiệt điện trở bán dẫn

 Đặc điểm
Nhiệt điện trở bán dẫn được chế tạo như những linh kiện điện tử, vì vậy giá
trị của nó ở tại một nhiệt độ xác định không chính xác.
Quan hệ giữa điện trở và nhiệt độ không tuyến tính và không đồng đều giữa
các nhiệt điện trở với nhau.
Quan hệ giữa điện trở và nhiệt độ

R = R 0 .e
độ chuẩn

T0

β(

1 1
- )
T T0

-

R0

: điện trở tại nhiệt

(Kelvin).

- R: điện trở tại nhiệt độ đo T (K).
- β: hằng số thực nghiệm phụ thuộc vào vật liệu chế tạo cảm biến có giá trị
trong khoảng 3000-4400K.
Hệ số nhiệt độ:
α=

dR/dTβ
= 2
R
T

Giả thiết nếu β=4000K, T=298K, α=-0.045

K -1

Hệ số nhiệt độ nhiệt điện trở bán dẫn có giá trị âm, có độ lớn gấp 6 đến 10
lần nhiệt điện trở kim loại vì thế được dùng trong các mạch khống chế nhiệt độ,
hoặc đo nhiệt độ trong phạm vi nhỏ.
 Mạch đo

8


GVHD: Phạm Văn Hùng

Hình 4:Mạch đo với nhiệt điện trở bán dẫn
U R = U Rt

R2
R
= I.R t 2
R1
R1

1.2 Cặp nhiệt ngẫu
a. Cấu tạo:

Cặp nhiệt điện có cấu tạo gồm hai dây kim loại khác nhau được nối với nhau
bởi hai mối hàn có dạng như hình vẽ:

Hình 5: Cấu tạo đơn giản cặp nhiệt điện

Cũng như RTD, cảm biến nhiệt loại cặp nhiệt ngẫu được sử dụng nhiều
trong công nghiệp dưới dạng can nhiệt.

Hình 6: Cấu tạo cặp nhiệt ngẫu

b. Nguyên lí làm việc
9


GVHD: Phạm Văn Hùng

Cặp nhiệt điện là cảm biến đo nhiệt độ, chuyển tín hiệu nhiệt độ sang tín
hiệu điện áp dựa trên hiện tượng nhiệt điện. Hiện tượng này như sau: Nếu lấy hai
dây dẫn có bản chất kim loại khác nhau nối chặt lại với nhau ở hai đầu rồi đốt nóng
một đầu thì trong vòng dây sẽ xuất hiện dòng điện. Dòng điện này được gọi là
dòng điện nhiệt. sự xuất hiện dòng nhiệt điện này có thể giải thích bằng hiện tượng
khuếch tán điện tử tự do. Ở đây tồn tại hai hiện tượng: hiện tượng khuếch tán điện
tử tự do giữa hai dây dẫn tại điểm tiếp xúc và hiện tượng khuếch tán điện tử trong
mỗi dây dẫn khi có sự chênh lệch nhiệt độ ở hai đầu dây.
Khi hai dây dẫn khác nhau được gắn tiếp xúc với nhau, thì do hai dây có số
lượng điện tử tự do khác nhau nên tại điểm tiếp xúc sẽ có sự khuếch tán điện tử tự
do. Dây nào có điện tử tự do n hiều hơn thì số lượng tử tự do của nó khuếch tán
sang dây kia sẽ nhiều hơn sự khuếch tán ngược lại, vì vậy bản thân nó sẽ thiếu điện
tử tự do và mang điện tích dương. Phía bên dây còn lại sẽ thừa điện tử tự do nên
mang điện tích âm. như vậy tại điểm tiếp xúc sẽ xuất hiện sức điện động mà điện
trường của nó chống lại sự khuếch tán điện tử từ dây có số lượng điện tử tự do
nhiều hơn sang dây có ít hơn. Giá trị sức điện động tiếp xúc phụ thuộc vào bản
chất của hai dây dẫn và nhiệt độ của điểm tiếp xúc. Nhiệt độ càng tăng thì hoạt tính
của các điện tử càng tăng, khả năng khuếch tán tăng lên, giá trị sức điện động tăng

lên.
Nếu đốt nóng một đầu của dây dẫn thì hoạt tính của điện từ tự do ở đầu đốt
nóng sẽ tăng lên vì vậy có dòng điện khuếch tán từ đầu nóng đến đầu lạnh làm cho
đầu nóng thiếu điện tử tự do nên mang điện tích dương còn đầu lạnh thừa điện tử
tự do nên mang điện tích âm. Giữa hai đầu của dây dẫn sẽ xuất hiện một sức điện
động.
Một số loại cặp nhiệt ngẫu thường dùng:

10


GVHD: Phạm Văn Hùng

Bảng2: một số cặp nhiệt điện thông dụng.
c. Mạch đo
Do sức điện động cảm biến nhỏ lại có đầu tự do chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ
nên cần có mạch bù nhiệt độ đầu tự do.
1.3. Các linh kiện dùng trong bài
1.3.1. Vi điều khiển 89C51

a, Khái quát chung về vi điều khiển:
Bộ vi điều khiển viết tắt là Micro-controller, là mạch tích hợp trên một chíp
có thể lập trình được, dùng để điều khiển hoạt động của một hệ thống. Theo
chương trình điều khiển đã nạp sẵn bên trong chip, bộ vi điều khiển tiến hành đọc,
lưu trữ thông tin, xử lý thông tin, sau đó dựa vào kết quả của quá trình xử lý để đưa
ra các thông báo, tín hiệu điều khiển tiến hành điều khiển quá trình hoạt động của
các thiết bị bên ngoài. Vi điều khiển được ứng dụng trong rất nhiều sản phẩm công
nghiệp và tiêu dùng. Trong các thiết bị điện và điện tử dân dụng, các bộ vi điều
khiển điều khiển hoạt động của TV, máy giặt, đầu đọc laser, điện thoại, lò vi-ba ...
Trong hệ thống sản xuất tự động, bộ vi điều khiển được sử dụng trong Robot, dây

chuyền tự động. Các hệ thống càng thông minh thì vai trò của hệ vi điều khiển
càng quan trọng.
b, Lịch sử phát triển của vi điều khiển
11


GVHD: Phạm Văn Hùng

Bộ vi điều khiển thực ra là một loại vi xử lí trong tập hợp các bộ vi xử lý nói
chung. Bộ vi điều khiển được phát triển từ bộ vi xử lí, từ những năm 1970 do sự
phát triển và hoàn thiện về công nghệ vi điện tử dựa trên kỹ thuật MOS (MetalOxide-Semiconductor), mức độ tích hợp của các linh kiện bán dẫn trong một chip
ngày càng cao.
Năm 1971 xuất hiện bộ vi xử lí 4 bit loại TMS1000 do công ty texas
Instruments vừa là nơi phát minh vừa là nhà sản xuất. Nhìn tổng thể thì bộ vi xử lý
chỉ có chứa trên một chip những chức năng cần thiết để xử lý chương trình theo
một trình tự, còn tất cả bộ phận phụ trợ khác cần thiết như: bộ nhớ dữ liệu, bộ nhớ
chương trình, bộ chuyển đổi AD, khối điều khiển, khối hiển thị, điều khiển máy in,
nối đồng hồ và lịch là những linh kiện nằm ở bên ngoài được nối vào bộ vi xử lý.
Mãi đến năm 1976 công ty INTEL (Intelligen-Elictronics) mới cho ra đời bộ
vi điều khiển đơn chip đầu tiên trên thế giới với tên gọi 8048. Bên cạnh bộ xử lý
trung tâm, 8048 còn chứa bộ nhớ dữ liệu, bộ nhớ chương trình, bộ đếm và phát
thời gian, các cổng vào ra digital trên một chip. Các công ty khác cũng lần lược
cho ra đời các bộ vi điều khiển 8 bit tương tự như 8048 và hình thành họ vi điều
khiển MCS-48.
Đến năm 1980 công ty INTEL cho ra đời thế hệ thứ hai của bộ vi điều khiển
đơn chip với tên gọi 8951. Và sau đó hàng loạt các vi điều khiển cùng loại với
8951 ra đời và hình thành họ vi điều khiển MCS-51 .
Đến nay họ vi điều khiển 8 bit MCS51 đã có đến 250 thành viên và hầu hết
các công ty hàng dẫn đầu thế giới chế tạo. Đứng đầu là công ty INTEL và rất nhiều
công ty khác như : AMD, SIEMENS, PHILIPS, DALLAS, OKI …

c, Sơ đồ khối của một bộ vi điều khiển
Sơ đồ khối chung của hầu hết các bộ vi điều khiển bao gồm CPU, bộ nhớ
ROM hay EPROM và RAM, mạch giao tiếp, mạch giao tiếp song song, bộ định
thời gian, hệ thống ngắt và các BUS được tích hợp trên cùng một chip.
d, Kiến trúc của vi điều khiển 8951
IC vi điều khiển 8951 thuộc họ MCS51 có các đặc điểm sau :







4 KB ROM 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.
12


GVHD: Phạm Văn Hùng

 Xử lý Boolean (hoạt động trên bit đơn).
 210 vị trí nhớ có thể định vị bit.
 4 s cho hoạt động nhân hoặc chia.
Bảng mô tả sự khác nhau của các IC trong họ MSC-51:

Bảng 3: Sự khác nhau của các IC trong họ MCS-51

1.3.2. Cấu trúc VĐK 8051, chức năng từng chân

Hình 7: Cấu trúc từng chân VĐK 8051
13


GVHD: Phạm Văn Hùng

Chức năng hoạt động của từng chân (pin) được tóm tắt như sau:
Từ chân 1 8 Port 1 (P1.0, . . ., P1.7) dùng làm Port xuất nhập I/O để giao tiếp bên
ngoài.
 Chân 9 (RST) là chân để RESET cho 8051. Bình thường các chân này ở
mức thấp. Khi ta đưa tín hiệu này lên cao (tối thiểu 2 chu kỳ máy). Thì
những thanh ghi nội của 8051 được LOAD những giá trị thích hợp để khởi
động lại hệ thống.
 Từ chân 1017 là Port3 (P3.0, P3.1, . . ., P3.7) dùng vào hai mục đích : dùng
là Port xuất / nhập I/O hoặc mỗi chân giữ một chức năng cá biệt được tóm
tắt sơ bộ như sau:
P3.0 (RXD) : Nhận dữ liệu từ Port nối tiếp.
P3.1 (TXD) : Phát dữ liệu từ Port nối tiếp.
P3.2 (INT0) : Ngắt 0 bên ngoài.
P3.3 (INT1) : Ngắt 1 từ bên ngoài.
P3.4 (T0) : Timer/Counter 0 nhập từ bên ngoài.
P3.5 (T1) : Timer/Counter 1 nhập từ bên ngoài.
P3.6 (WR) : Tín hiệu Strobe ghi dữ liệu lên bộ nhớ bên ngoài.
P3.7 (RD) : Tín hiệu Strobe đọc dữ liệu lên bộ nhớ bên ngoài.
 Các chân 18,19 (XTAL2 và XTAL1) được nối với bộ dao động thạch anh 12
MHz để tạo dao động trên CHIP. Hai tụ 30 pF được thêm vào để ổn định dao
động.
 Chân 20 (Vss) nối đất (Vss = 0).

 Từ chân 2128 là Port 2 (P2.0, P2.1, . . ., P2.7) dùng vào hai mục đích: làm
Port xuất/nhập I/O hoặc dùng làm byte cao của bus địa chỉ thì nó không còn
tác dụng I/O nữa. Bởi vì ta muốn dùng EPROM và RAM ngoài nên phải sử
dụng Port 2 làm byte cao bus địa chỉ.
 Chân 29 (PSEN) là tín hiệu điều khiển xuất ra của 8051, nó cho phép chọn
bộ nhớ ngoài và được nối chung với chân của OE (Outout Enable) của
EPROM ngoài để cho phép đọc các byte của chương trình. Các xung tín
hiệu PSEN hạ thấp trong suốt thời gian thi hành lệnh. Những mã nhị phân
của chương trình được đọc từ EPROM đi qua bus dữ liệu và được chốt vào
thanh ghi lệnh của 8051 bởi mã lệnh.
 Chân 30 (ALE : Adress Latch Enable) là tín hiệu điều khiển xuất ra của
8051, nó cho phép phân kênh bus địa chỉ và bus dữ liệu của Port 0.
 Chân 31 (EA : Eternal Acess) được đưa xuống thấp cho phép chọn bộ nhớ
mã ngoàiđối với 8031.
14


GVHD: Phạm Văn Hùng

Đối với 8051 thì :
EA = 5V : Chọn ROM nội.
EA = 0V : Chọn ROM ngoại.
EA = 21V : Lập trình EPROM nội.
 Các chân từ 32 đến 39 là Port 0 (P0.0, P0.1, . . . , P0.7) dùng cả hai mục
đích: Vừa làm byte thấp cho bus địa chỉ, vừa làm bus dữ liệu, nếu vậy Port 0
không còn chức năng xuất nhập I/O nữa.
 Chân 40 (Vcc) được nối lên nguồn 5V.
1.3.3. Các thanh ghi đặc biệt

kí hiệu

*ACC
*B
*PSW
SP
DPTR
DP1
DPH
*P0
*P1
*P2
*P3
*IE
TMOD
*TCON
*T2CON
THO
T1O
TH1
T11
TH2
T12
RCAP2L
RCAP2
H
*SCON
SBUF
PCON

Tên
Thanh ghi chứa

Thanh ghi B
Thanh ghi trạng thái
Con trỏ ngăn xếp( 8 bit)
Con trỏ dữ liệu
Byte thấp của DPTR
Byte cao của DPTR
Thanh ghi đệm cổng P0
Thanh ghi đệm cổng P1
Thanh ghi đệm cổng P2
Thanh ghi đệm cổng P3
Thanh ghi cho phép che chắn các ngắt
Thanh ghi chọn chế độ Timer/Counter 0,1
Thanh ghi điều khiển Timer/Counter 0,1
Thanh ghi điều khiển Timer/Counter2
Byte cao của bộ đếm trong Timer/Counter0
Byte thấpcủa bộ đếm trong Timer/Counter0
Byte cao của bộ đếm trong Timer/Counter1
Byte thấp của bộ đếm trong Timer/Counter 1
Byte cao của bộ đếm trong Timer/Counter 2
Byte thấp của bộ đếm trong Timer/Counter 2
Byte thấp của thanh ghi Capture/Reload trong TIC2

Địa chỉ
OEOH
OFOH
ODOH
81H
82H
83H
80H

90H
0A0H
OBOH
OB8H
OA8H
89H
88H
OC8H
8CH
8AH
8DH
OCDH
OCCH
OCAH

Byte cao của thanh ghi Capture/Reload trong TIC2

OCBH

Thanh ghi điều khiển cổng truyền thông nối tiếp
Bộ đếm cổng truyền thông nối tiếp
Thanh ghi công suất tiêu thụ của 8051

98H
99H
87H
15


GVHD: Phạm Văn Hùng

1.3.4. Ngắt và xử lí các ngắt

-Ngắt tràn của T0,T1:TF0,TF1
-Ngắt cổng truyền thông nối tiếp:RI,TI
-Ngắt bên ngoài vi điều khiển: INT0,INT1
-Ngắt của Timer 2:TF2
 Thanh ghi cho phép ngắt IE
EA

-

ET2

ES

ET1

EX1

ET0

EX0

+EA: Cho phép /cấm tất cả ngắt ngoài
+ET2:Cho phép /cấm ngắt Timer2
+ES:Cho phép/cấm ngắt cổng truyền thông nối tiếp
+ET1:Cho phép /cấm ngắt Timer1
+EX1:Cho phép /cấm ngắt ngoài INT1
+ET0:Cho phép /cấm ngắt Timer 0
+EX0:Cho phép /cấm ngắt ngoài INT0

1.3.5. Địa chỉ vecto ngắt

STT

Nguồn gây ngắt

Địa chỉ

1

IE0

0003H

2

TF0

000BH

3

IE1

0013H

4

TF1

001BH

5

RI_TI

0023H

6

TF2+EXF2

002BH

1.4. Bộ chuyển đổi tương tự sang số(ADC0804)

Các bộ chuyển đổi tương tự-sô, viết tắt là ADC thực hiện hai chức năng cơ
bản là lượng tử hóa và mã hóa. Lượng tử hóa là gán cho những mã nhị phân cho
từng giá trị rời rạc sinh ra trong quá trình lượng tử hóa.
1.4.1. Tổng quan về chuyển đổi tín hiệu tương tự - số

Biến đổi tương tự – số (analog – digital) là thành phần cần thiết trong việc
xử lý thông tin và các cách điều khiển sử dụng phương pháp số. Tín hiệu thực ở
16


GVHD: Phạm Văn Hùng

Analog. Một hệ thống tiếp nhận dữ liệu phải có các bộ phận giao tiếp Analog –
Digital (A/D).

Các bộ chuyển đổi tương tự số, viết tắt là ADC thực hiện hai chức năng cơ
bản là lượng tử hóa và mã hóa. Lượng tử hóa là gán cho những mã nhị phân cho
từng giá trị rời rạc sinh ra trong quá trình lượng tử hóa.
 Quan hệ In – Out:

Biến đổi AD có tính chất tỉ lệ. Tín hiệu vào Analog được biến đổi thành một
phân số X bằng cách so sánh với tín hiệu tham chiếu Vref. Đầu ra của bộ ADC là
mã của phân số này. Bất kỳ một sai số tín hiệu Vref nào cũng sẽ dẫn đến sai số
mức ra, vì vậy người ta cố gắn giữ cho Vref càng ổn định càng tốt.

Hình 8: Quan hệ vào ra các khối ADC

Nếu bộ ADC xuất mã ra gồm n bit thì số mức ra rời rạc là 2n. Đối quan hệ
tuyến tính, tần vào được lượng tử hóa theo đúng mức này. Mỗi mức như vậy là một
tín hiệu Analog được phân biệt với hai mã kế tiếp nhau, nó chính là kích thước của
LSB (Least Significant Bit).
1.4.2. Sơ đồ khối và ý nghĩa các chân của ADC0804

17


GVHD: Phạm Văn Hùng

Chíp ADC 0804 là bộ chuyển đổi tương tự sang số trong họ các loạt ADC
0800 từ hãng National Semiconductor. Nó cũng được nhiều hãng khác sản xuất,
làm việc với +5V và có độ phân giải là 8 bít. Ngoài độ phân giải thì thời gian
chuyển đổi cũng là một yếu tố quan trọng khác khi đánh giá một bộ ADC. Thời
gian chuyển đổi được định nghĩa như là thời gian mà bộ ADC cần để chuyển một
đầu vào tương tự thành một số nhị phân. Trong ADC 0804 thời gian chuyển đổi
thay đổi phụ thuộc vào tần số đồng hồ được cấp tới chân CLK và CLK IN nhưng

không thể nhanh hơn 110s. Các chân của ADC 804 được mô tả như sau:
Chân CS :chọn chíp: Là một đầu vào tích cực mức thấp được sử dụng để kích
hoạt chíp ADC 804. Để truy cập ADC 804 thì chân này phải ở mức thấp.
Chân

RD :(đọc): Đây là một tín hiệu đầu vào được tích cực mức thấp. Các

bộ ADC chuyển đổi đầu vào tương tự thành số nhị phân tương đương với nó
và giữ nó trong một thanh ghi trong. RD được sử dụng để nhận dữ liệu được
chuyển đổi ở đầu ra của ADC 804. Khi CS = 0 nếu một xung cao - xuống thấp được áp đến chân RD thì đầu ra số 8 bít được hiển diện ở các chân dữ liệu
D0 - D7. Chân RD cũng được coi như cho phép đầu ra.
Chân ghi WR :(thực ra tên chính xác là “Bắt đầu chuyển đổi”). Đây là chân
đầu vào tích cực mức thấp được dùng để báo cho ADC 804 bắt đầu quá trình
18


GVHD: Phạm Văn Hùng

chuyển đổi. Nếu CS = 0 khi WR tạo ra xung cao - xuống - thấp thì bộ ADC 804
bắt đầu chuyển đổi giá trị đầu vào tương tự Vin về số nhị phân 8 bít. 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 ép xuống
thấp bởi ADC 804.
Chân CLK IN và CLK R:Chân CLK IN là một chân đầu vào được nối tới một
nguồn đồng hồ ngoài khi đồng hồ ngoài được sử dụng để tạo ra thời gian. Tuy
nhiên 804 cũng có một bộ tạo xung đồng hồ. Để sử dụng bộ tạo xung đồng hồ
trong (cũng còn được gọi là bộ tạo 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 trên hình
3.6.1.Trong trường hợp này tần số đồng hồ được xác định bằng biểu thức:

f 

1/
1,1RC

Giá trị tiêu biểu của các đại lượng trên là R = 10k và C= 150pF và tần số
nhận được là f = 606kHz và thời gian chuyển đổi sẽ mất là 110s.
Chân ngắt INTR (ngắt hay gọi chính xác hơn là “kết thúc chuyển đổi’).Đây là
chân đầu ra tích cực mức thấp. Bình thường nó 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 sẵn sàng để lấy đi. Sau khi INTR xuống thấp, ta đặt CS = 0 và gửi
một xung cao 0 xuống - thấp tới chân RD lấy dữ liệu ra của 804.
Chân Vin (+) và Vin (-):Đây là các đầu vào tương tự vi sai mà Vin = Vin (+) Vin
(-). Thông thường Vin (-) được nối xuống đất và Vin (+) được dùng như đầu
vào tương tự được chuyển đổi về dạng số.
19


GVHD: Phạm Văn Hùng

Chân VCC:Đây là chân nguồn nuôi +5v, nó cũng được dùng như điện áp
tham chiếu khi đầu vào Vref/2 (chân 9) để hở.
Chân Vref/2:Chân 9 là một điện áp đầu vào được dùng cho điện áp tham chiếu.
Nếu chân này hở (không được nối) thì điện áp đầu vào tương tự cho ADC 804 nằm
trong dải 0 đến +5v (giống như chân VCC). Tuy nhiên, có nhiều ứng dụng mà đầu
vào tương tự áp đến Vin cần phải khác ngoài dải 0 đến 5v. Chân Vref/2 đượcdùng
để thực thi các điện áp đầu vào khác ngoài dải 0 - 5v. Ví dụ, nếu dải đầu vào tương
tự cần phải là 0 đến 4v thì Vref/2 được nối với +5v.
D0 – D7, chân số 18 – 11, là các chân ra dữ liệu số (D7 là bit cao nhất MSB và D0

là bit thấp nhất LSB). Các chân này được đệm ba trạng thái và dữ liệu đã được
chuyển đổi chỉ được truy cập khi chân CS = 0 và chân RD đưa xuống mức thấp.
Để tính điện áp đầu ra ta tính theo công thức sau :
Dout = Vin / Kích thước bước.

Cách tính giá trị điện áp đầu vào :
+ Vin= Độ mịn x Giá trị số đầu ra.
+ Độ mịn = Điện áp tham chiếu / Độ phân giải.
Ví dụ điện áp tham chiếu là 5V, độ phân giải 8 bit = 2^8 = 256.
Giá trị đầu ra là 128 => Vin = 128x 5/256=2,5V.
1.4.3. Các bước để chuyển đổi của ADC

+Chọn kênh ngõ vào
+Chốt địa chỉ kênh vào
+Bắt đầu chuyển dổi
+Chờ chuyển đổi xong đọc kết quả
1.4.4. Giản đồ xung giao tiếp IC ADC 0804

20


GVHD: Phạm Văn Hùng

21


GVHD: Phạm Văn Hùng

1.5. Hiển thị LCD
1.5.1. Giới thiệu màn hình hiển thị LCD

Hình 9:Màn hình hiển thị LCD

Trong những năm gần đây LCD đang ngày càng được sử dụng rộng rãi thay
thế dần cho các đèn LED (các đèn LED 7 đoạn hay nhiều đoạn). Đó là vì các
nguyên nhân sau:
 Các LCD có giá thành hạ.
 Khả năng hiển thị các số, các ký tự và đồ hoạ tốt hơn nhiều so với các đèn
LED (vì các đèn LED chỉ hiển thị được các số và một số ký tự).
 Nhờ kết hợp một bộ điều khiển làm tươi vào LCD làm giải phóng cho CPU
công việc làm tươi LCD. Trong khi đèn LED phải được làm tươi bằng CPU
(hoặc bằng cách nào đó) để duy trì việc hiển thị dữ liệu.
 Dễ dàng lập trình cho các ký tự và đồ hoạ.
 Thông số kỹ thuật
 Điện áp hoạt động 3,3VDC
 kích thước :80x36x12,5mm
 Chữ đen ,nền xanh lá
 Khoảng cách giữa hai chân kết nối là 0,1inch tiện dụng khi kết nối với Bread
board.
 Tên các chân được ghi ở mặt sau của màn hình LCD hỗ trợ việc kết nối di
động
 Có đèn led nền ,có thể dùng biến trở hoặc PWM điều chỉnh độ sáng để sử
dụng ít điện năng hơn.
 Có thể được điều khiển với 6 dây tín hiệu
22


GVHD: Phạm Văn Hùng

 Có bộ kí tự được xây dựng hỗ trợ tiếng Anh và tiếng Nhật.

1.5.2. Mô tả các chân LCD

LCD được nói trong mục này có 16 chân, chức năng của các chân được cho trong
bảng 12.1. Vị trí của các chân được mô tả trên hình 12.1 cho nhiều LCD khác
nhau.
Chân VCC, VSS và VEE: Các chân VCC, VSS và VEE: Cấp dương nguồn - 5v và đất
tương ứng thì VEE được dùng để điều khiển độ tương phản của LCD.
Chân chọn thanh ghi RS (Register Select):Có hai thanh ghi rất quan trọng bên
trong LCD, chân RS được dùng để chọn các thanh ghi này như sau: Nếu RS = 0
thì thanh ghi mà lệnh được chọn để cho phép người dùng gửi một lệnh chẳng hạn
như xoá màn hình, đưa con trỏ về đầu dòng v.v… Nếu RS = 1 thì thanh ghi dữ
liệu được chọn cho phép người dùng gửi dữ liệu cần hiển thị trên LCD.
Chân đọc/ ghi (R/W):Đầu vào đọc/ ghi cho phép người dùng ghi thông tin lên

LCD khi R/W = 0 hoặc đọc thông tin từ nó khi R/W = 1.
Chân cho phép E (Enable):Chân cho phép E được sử dụng bởi LCD để chốt

thông tin hiện hữu trên chân dữ liệu của nó. Khi dữ liệu được cấp đến chân dữ
liệu thì một xung mức cao xuống thấp phải được áp đến chân này để LCD chốt
dữ liệu trên các chân dữ liêu. Xung này phải rộng tối thiểu là 450ns.
Chân D0 - D7:Đây là 8 chân dữ liệu 8 bít, được dùng để gửi thông tin lên LCD

hoặc đọc nội dung của các thanh ghi trong LCD.Để hiển thị các chữ cái và các
con số, chúng ta gửi các mã ASCII của các chữ cái từ A đến Z, a đến f và các
con số từ 0 - 9 đến các chân này khi bật RS = 1.
Cũng có các mã lệnh mà có thể 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 lênh.
Chúng ta cũng sử dụng RS = 0 để kiểm tra bít cờ bận để xem LCD có sẵn sàng
nhân thông tin. Cờ bận là D7 và có thể đượcđọc khi R/W = 1 và RS = 0 như
23

GVHD: Phạm Văn Hùng

sau: Nếu R/W = 1, RS = 0 khi D7 = 1 (cờ bận 1) thì LCD bận bởi các công
việc bên trong và sẽ không nhận bất kỳ thông tin mới nào. Khi D7 = 0 thì
LCD sẵn sàng nhận thông tin mới. Lưu ý chúng ta nên kiểm tra cờ bận trước khi
ghi bất kỳ dữ liệu nào lên LCD.

Bảng 12.1: Mô tả các chân của LCD.
Chân
1

Ký hiệu
VSS

I/O
-

Mô tả
Đất

2

VCC

-

Dương nguồn 5v

3

VEE

-

Cấp nguồn điều khiển phản

RS
R/W
E
DB0
DB1
DB2
DB3
DB4
DB5
DB6
DB7
LampLamp+

I
I
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O

I/O
I/O
-

RS = 0 chọn thanh ghi lệnh. RS = 1 chọn thanh dữliệu
R/W = 1 đọc dữ liệu. R/W = 0 ghi
Cho phép
Các bít dữ liệu
Các bít dữ liệu
Các bít dữ liệu
Các bít dữ liệu
Các bít dữ liệu
Các bít dữ liệu
Các bít dữ liệu
Các bít dữ liệu
Đèn LCD
Đèn LCD

4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

16

Bảng 12.2: Các mã lệnh LCD.
Mã (Hex)
1
2
4
6
5
7

Lệnh đến thanh ghi của LCD
Xoá màn hình hiển thị
Trở về đầu dòng
Giả con trỏ (dịch con trỏ sang trái)
Tăng con trỏ (dịch con trỏ sang phải)
Dịch hiển thị sang phải
Dịch hiển thị sang trái

8
A
C
E

Tắt con trỏ, tắt hiển thị
Tắt hiển thị, bật con trỏ
Bật hiển thị, tắt con trỏ
Bật hiển thị, nhấp nháy con trỏ
24

GVHD: Phạm Văn Hùng

F
10
14
18
1C
80
C0
38

Tắt con trỏ, nhấp nháy con trỏ
Dịch vị trí con trỏ sang trái
Dịch vị trí con trỏ sang phải
Dịch toàn bộ hiển thị sang trái
Dịch toàn bộ hiển thị sang phải
ép con trỏ Vũ đầu dòng thứ nhất
ép con trỏ Vũ đầu dòng thứ hai
Hai dòng và ma trận 5  7

LCD có hai chế độ hiển thị là 4bit và 8 bit .Trong CCS có hỗ trợ sẵn thư viện 4 bit khá
hay .Ở chế độ 4 bit chỉ cần dùng 3 chân điều khiển là RS,RW,EN và 4 chân dữ liệu
D4,D5,D6,D7.Nếu dùng để hiển thị lên LCD có thể nối chân RW với GND.
CCS hỗ trợ thư viện LCD 4 bit có thể xem ở thư mục sau khi cài đặt xong .Mặc định là:
C:\Program File\PICC\Drivers chọn tệp LCD.c
 Các hàm điều khiển LCD
-LCD_Init(): khởi tạo LCD ,gọi 1 lần trong hàm main.
-LCD_Gotoxy(int8x,int8y):Hiển thị tại vị trí cột x,hàng y bắt đầu ở x=1,y=1
-LCD_Send-byte(byte address,byte n)gửi 1 byte n đến lad,address=0,thao tác

lệnh,address=1,thao tác dữ liệu.
-LCD_read_byte (void):đọc về 1 byte
-LCD_put(char):gửi các kí tự lên LCD
-Char LCD_getc(Int8x,Int8y):Đọc ký tự tại cột x,hàng y.
1.6. Nhiệt điện trở PT100
1.6.1. Khái quát về pt100

Pt (Platinum resistance thermometers) có nghĩa là nhiệt điện trở bạch kim.
Vì Bạch kim có tính chất thay đổi điện trở theo nhiệt độ tốt hơn các loại kim loại
khác nên chúng được sử dụng rộng rãi trong các nhiệt điện trở. Pt100 là một đầu
dò cảm biến nhiệt bên trong có các lõi được làm bằng Bạch kim. Bên ngoài có bọc
một số lớp bảo vệ cho phần lõi bên trong nhưng vẫn truyền nhiệt tốt cho phần lõi.
25