Đồ án Thiết kế hệ thống đo nhiệt độ

LỜI MỞ ĐẦU
Nhiệt độ là tín hiệu vật lý mà ta thường xuyên gặp trong đời sống sinh hoạt
hằng ngày cũng như trong kĩ thuật và công nghiêp. Việc đo đạc nhằm xác định
chính xác giá trị của nhiệt độ theo các thang đo từ lâu đã trở thành một vấn đề
mà cả những nhà khoa học hàng đầu thế giới cũng như những người dân thuộc
nhiều lĩnh vực đều quan tâm; chính vì lẽ đó những phương xác đo đạc ngày một
nhiều hơn và chính xác hơn. Hiện nay, việc sử dụng cảm biến nhiệt độ trong
khối ngành công nghiệp và cả dân dụng ngày càng phỏ biến và mang lại hiệu
quả cao.
Đồ án “Thiết kế hệ thống đo nhiệt độ” này nhóm em sử dụng cảm biến LM35
với mục đích nhằm nghiên cứu về các phương pháp đo nhiệt độ và thực hiện
thiết kế một thiết bị đo và hiển thị nhiệt độ tự động, chính xác.
Đồ án gồm:
Chương 1: Nguyên lý hoạt động của hệ thống vi điều khiển
1.1
1.2

Xây dựng mục tiêu và sơ đồ khối của vi điều khiển Pic
Nguyên lý hoạt động của hệ thống

Chương 2: Tính chọn linh kiện sử dụng trong hệ thống
2.1

giới thiệu các linh kiện được sử dụng trong mạch

2.2

tính tốn inh kiện trong hệ thống

Chương 3: Mô phỏng hệ thống
3.1

thiết kế mạch nguyên lý

3.2

chạy mô phỏng bằng phần mềm ứng dụng Proteus

Chương 4: Chế tạo mạch thực tế
4.1

thiết kế mạch in

4.2

Lắp đặt thiết bị và hoàn thiện mạch

4.2

chạy mạch và đánh giá kết quả

Nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Tiến Dũng đã dành thời gian hướng
dẫn trong suốt quá trình thực hiện đề tài này.
Vì là sinh viên nên những kết quả nghiên cứu được trong đồ án khơng tránh
khỏi những sai sót, nhóm em mong nhận được sự góp ý của thầy cơ giáo để có
thể hồn thiện kiến thức của mình.

Trang 1


CHƯƠNG I

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐO NHIỆT ĐỘ
1.1

Mục tiêu và sơ đồ khối của hệ thống đo nhiệt độ dùng Pic

1.1.1 Một số loại cảm biến đô nhiệt độ
A. Nhiệt điện trở kim loại
Đối với nhiệt điện trở kim loại thì viêc chế tạo nó thích hợp hơn cả là sử
dụng các kim loại nguyên chất như : plantin, đồng, niken. Để tăng độ
nhạy cảm nên sử dụng các kim loại có hệ số nhiệt điện trở càng lớn càng
tốt. Tuy nhiên tùy thuộc vào khoảng nhiệt độ cần kiểm tra mà ta có thể sử
dụng nhiệt điện trở loại này hay loại khác. Cụ thể nhiệt điện trở chế tạo từ
dây dẫn bằng đồng làm việc trong khoảng nhiệt độ -50 0C ÷ 1500C. Nhiệt
điện trở từ dây dẫn plantin làm việc trong khoảng nhiệt độ -190 0C ÷
6500C.
Cấu trúc của nhiệt điện trở kim loại bao gồm: dây dẫn mảnh kép đôi quấn
trên khung cách điện tạo thành phần tử nhạy cảm, nó được đặt trong chiếc
vỏ đặc biệt có các cực đưa ra. Giá trị của nhiệt điện trở từ 100C÷ 1000C.
Ưu điểm:
+
Việc sử dụng nhiệt điện trở kim loại để đo nhiệt độ cao rất tin cậy,
đảm bảo độ chính xác đến 0.010C và sai số không quá 0,5% đến
1%.
+
Vật liệu chế tạo tương đối đơn giản.
Nhược điểm:
+
Kích thước của nhiệt điện trở kim loại lớn nên hạn chế việc sử
dụng nó để đo nhiệt độ ở nơi hẹp.
+

Do là kim loại nên sau 1 thời gian chúng sẽ dễ bị oxy hóa, gây ảnh
hưởng đến độ nhạy của chúng.
B. Nhiệt điện trở bán dẫn
Nhiệt điện trở được chế tạo từ vật liệu bán dẫn, chúng được sử dụng trong
hệ thống tự động kiểm tra và điều khiển. Nhiệt điện trở bán dẫn được chế
tạo từ hợp kim của đồng – măng gan hoặc coban. Loại này hoàn toàn trái
ngược với nhiệt điện trở kim loại, khi nhiệt độ tăng thì điện trở của chúng
lại giảm khoảng nhiệt độ đo của chúng thường dao động trong khoảng từ
-600C ÷ 1800C.
Ưu điểm:
+
độ chính xác khá cao
+
kích thước nhỏ nhẹ, giúp nó làm việc ở những nơi chật hẹp

Trang 2


Nhược điểm:
+
chế tạo phức tạp
1.1.2 Một số phương pháp đo nhiệt độ
A. Đo nhiệt độ bằng phương pháp cặp nhiệt điện
Bộ cảm biến cặp nhiệt ngẫu là 1 mạch có 2 dây dẫn. chỗ nối giữa 2 dây
dẫn này được hàn với nhau. Chiều của dòng điện phụ thuộc vào nhiệt
độ tương ứng của mỗi hàn. Nếu để hở một đầu thì giữa 2 cực xuất hiện
1 suất điện động nhiệt. như vậy bằng cách đo sdd ta có thể tìm được
nhiệt độ của đối tượng đó.
B. Đo nhiệt độ bằng hỏa kế quang học
Nguyên lý làm việc của hỏa kế quang học là dựa trên các hiện tượng

bức xa của các vật thể ở nhiệt độ cao, chúng dựa trên ánh sáng, bức xạ
nhiệt của vật phát ra mà tính được nhiệt độ của vật.
C. Đo nhiệt độ bằng IC
Các IC này làm việc bằng cách tìm mỗi quan hệ giữa đại lượng nhiệt độ
đầu vào và đại lượng ( điện áp, dòng điện) đầu ra. Các cảm biến này tạo
ra các giá trị điện áp hay dòng điện tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ đầu
vào,vì vậy đo tín hiệu điện đầu ra sẽ biết được nhiệt độ đầu vào. Nó có
ưu điểm là vận hành đơn giản, tuy nhiên phạm vi đo nhiệt độ giới hạn
từ -500C ÷ 1500C.
đặc tính của một số loại ic thơng dụng
• AD 590
+ ngõ ra là dòng điện
+ độ nhạy 1A/10K
+ nguồn cung cấp 4-30V
+ phạm vi sử dụng -550C ÷ 1500C
• Họ LM35, LM135, LM235, LM335
+ ngõ ra là điện áp
+ độ nhạy 10mV/0C
+ nguồn cung cấp 5-30V
+ phạm vi sư dụng:
- LM335: -100C ÷ 1250C
- LM235: - 400C ÷ 1400C
- LM135: - 550C ÷ 2000C
- LM35: - 550C ÷ 1500C
1.1.3 Mục tiêu và sơ đồ khối của mạch đo nhiệt độ dùng Pic
A. Mục tiêu

Trang 3

Ngày nay việc sử dụng các thiết bị điện tử phục vụ đời sống hằng ngày
rất phổ biến. Trong đó ta có thế kể đến các thiết bị cảm ứng và hiển thị
các thông số môi trường phục vụ nhiều mục đích khác nhau nhằm tạo
sự tiện lợi trong sinh hoạt hằng ngày. Bắt nguồn từ mục đích đó, nhóm
em đã thiết kế một mạch cảm ứng nhiệt độ và hiển thị ra LCD sử dụng
vi điều khiển pic 16F877A và cảm biến nhiệt độ LM35.
Mục tiêu của mạch giúp chúng ta biết được :
- Chức năng ADC của PIC ứng trong mạch
- Cách sử dụng LCD, giao tiếp giữa LCD và PIC
- Cách sử dụng cảm biến
- Tới việc đầy đủ các công cụ để làm mạch ( viết code, mô phỏng
bằng proteus, vẽ layout, test mạch thử v…v..)
- Làm ra mạch thực tế.
B. Sơ đồ khối của hệ thống đo nhiệt độ dùng Pic 16F877A

Nút Bấm
LED Báo

Cảm biến
siêu âm

PIC 16F877A

Rơ le

Hiển thị LCD
Nguồn Nuôi
+
Khối 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. Nhiệm vụ

của khối này là nhận trực tiếp đại lượng vật lý (nhiệt độ) đặc trưng cho đối
tượng cần đo biến đổi đại lương vật lý này sang đại lương vật lý khác (điện áp)
để thuận tiện cho việc tính tốn.

Trang 4


+
Khối chuyển đổi ADC: Có nhiệm vụ nhận tín hiệu điện từ khối LM35
sau đó chuyển thành tín hiệu số, để từ đó mã hóa ra LCD.
Khối LCD: có chức năng hiển thị nhiệt độ của đối tượng cần đo sau khi
nó nhận tín hiệu từ khổi giải mã LCD.
+

+
Nút Bấm: có chức năng cho hệ thống hoạt động và dừng để xem nhiệt độ
tạm thời
1.2

Nguyên lý hoạt động của hệ thống đo nhiệt độ
Khi cho cảm biến vào vật cần đo nhiệt độ, đầu ra của cảm biến LM35 cho
ta 1 điện áp tuyến tính với nhiệt độ đầu vào, tín hiệu điện này được đươc
vào trong PIC16F877A, trong PIC có bộ chuyển đổi ADC nó sẽ thực hiện
viêc chuyển tín hiệu tương tự (điện áp) sang tín hiệu số, rồi từ đó qua bộ
giải mã led LCD sẽ giải mã tín hiệu số thành tín hiệu điện đưa ra cho
LCD hiển thị.

CHƯƠNG 2
TÍNH CHỌN LINH KIỆN TRONG HỆ THỐNG
Trang 5

2.1

Giới thiệu các linh kiện trong hệ thống

2.1.1 Giới thiệu Pic 16F877A
A. sơ đồ chân Pic 16F877A
PIC là viết tắt của “Programable Intelligent Computer” có thể tạm dịch là máy
tính thơng minh khả trình” do hãng Genenral Instrument đặt tên cho vi điều
khiển đầu tiên của họ là PIC1650 được thiết kế để dùng làm các thiết bị ngoại vi
cho vi điều khiển CP1600. Vi điều khiển này sau đó được nghiên cứu phát triển
thêm và từ đó hình thành nên dòng vi điều khiển PIC ngày nay.
Pic 16F877A là dòng Pic phổ biến nhất hiện nay (đủ mạnh về tính năng, có 40
chân, bộ nhớ đủ cho hấu hết các ứng dụng thông thường) cấu trúc tổng quát của
Pic16F877A:
- 8K plash Rom
- 368 byte Ram
- 256 byte EEPROM
- 5 port (A, B, C, D, E) vào ra với tín hiệu độc lập.
- 2 bộ định thời 8 bit (timer0 và timer 2)
- 1 bộ định thời 16 bit (timer 1) có thể hoạt động trong chế độ tiết kiệm
năng lượng (Sleep Mode) với xung clock bên ngoài
- 2 bộ CCP (Capture/Compare/PWM)
- 1 bộ biến đổi AD 10 bit với 8 ngõ vào
- 2 bộ so sánh tương tự (Compartor)
- 1 bộ định thời giám sát (Watchdog Timer)
- 1 cổng song song 8 bit với các tín hiệu điều khiển
- 1 cổng nối tiếp
- 15 nguồn ngắt

- Nạp chương trình bằng cổng nối tiếp ICSP (In-Circuit Serial
Programming)
- Được chế tạo bằng cơng nghệ CMOS
- 35 tập lệnh có độ dài 14bit
- Tầng số hoạt động tối đa 20MHz
- Để Pic hoạt động ta cần cấp nguồn cho Pic, ngoài ra có thể thêm vào
bộ dao động thạch anh, và nút reset.

B. Sơ đồ chân của pic 16F877A

Trang 6


C. Tổ chức bộ nhớ vi điều khiển
Đây là vi điều khiển họ PIC16Fxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh với độ dài
14bit. Mỗi lệnh đều được thực hiện trong 1 chù kỳ xung clock, tốc độ
hoạt động tối đa cho phép là 20MHz vời 1 chu kỳ lệnh là 200ns. Bộ nhớ
chương trình 8Kx 14 bit, bộ nhớ dữ liệu 368x8 byte RAM và bộ nhớ dữ
liệu EEPROM với dung lượng 256x8 byte. Số PORT I/O là 5 vời 33 pin
I/O.
D. Các đặc tính ngoại vi của các khối chức năng
- Timer0: Bộ đếm 8 bit với bộ chia tầng 8 bit.
- Timer1: Bộ đếm 16 bit với bộ chia tầng,có thể thực hiện chức năng
đếm dựa vào xung clock ngoại vi ngay khi vi điều khiển hoạt động ở
chế độ sleep.

Trang 7


- Timer 2:Bộ đếm 8 bit với bộ chia tầng số,bộ postcaler.

- Hai bộ capture,so sánh,điều chế độ rộng xung.
- Các chuẩn giao tiếp nối tiếp SSP (Synchronous serial port),SPI và I2C.
- Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với 9 bit địa chỉ.
- Cổng giao tiếp song song PSP( Parallel Slave Port) với các chân điều
khiển RD, WR, CS ở bên ngồi

E. Các đặc tính Analog
- 8 kênh chuyển đổi ADC 10 bit.
- 2 bộ so sánh.
F. Các cổng nhập/xuất của Pic 16F877A
Cổng xuất nhập chính là phương tiện mà vi điều khiển dùng để tương tác với
thế giới bên ngồi. Sự tương tác này rất đa dạng và thơng qua sự tương tác đó,
chức năng của vi điều khiển được thể hiện rõ ràng.
Vi điều khiển PIC 16F877A có 5 cổng xuất nhập PORTA, PORTB, PORTC,
PORTD và PORTE.
+ PORT A (RPA) bao gồm 6 I/O đây là các chân 2 chiều có thể xuất và
nhập, chức năng xuất nhập được điều khiển bởi thanh ghi TRISA (địa chỉ
85h). Muốn xác lập 1 chân trong thanh ghi TRISA là input ta “set” bit
tương ứng trong thanh ghi TRISA và mún có 1 chân output ta “clear”bit
tương ứng trong thanh ghi. Thao tác này hoàn toàn tương tự với PORT và
các thanh ghi điều khiển tương ứng.Bên cạnh đó PORTA cịn là ngõ ra
của bộ ADC, bộ so sánh, ngõ vào Analog, ngõ vào xung clock Timer0 và
ngõ vào của bộ giao tiếp MSSP.Các thanh ghi TRISA bao gồm:
+ PORTA (địa chỉ 05h): chứa giá trị các chân I/O trong PORTA
+ TRISA (địa chỉ 85h): điều khiển xuất nhập.
+ CMCON (địa chỉ 9Ch): thanh ghi điều khiển bộ so sánh.
+ CVRCON (địa chỉ 9Dh): thanh ghi điều khiển bộ so sánh điện áp.
+ ADCON1 (địa chỉ 9Fh): thanh ghi điều khiển ADC.
+ PORTB (RPB) bao gồm 8 chân I/O, thanh ghi điều khiển xuất nhập
tương ứng là TRISB. Bên cạnh đó có 1 số chân của PORTB dùng để nạp

chương trình cho vi điều khiển với các chế độ nạp khác nhau. PORTB
còn liên quan đến ngắt ngoại vi và Timer0. PORTB cịn được tích hợp
chức năng điện trở kéo lên được điều khiển bởi chương trình.Các thanh
ghi PORTB bao gồm:
+ PORTB (địa chỉ 06h,106h): chứa giá trị các chân trong PORTB.
Trang 8


+ TRISB (địa chỉ 86h,186h): điểu khiển xuất nhập.
+ OPTION_REG (địa chỉ 81h,181h): điểu khiển ngắt ngoại vi toàn bộ
Timer0.
+ PORTC (RPC) gồm 8 chân I/O,thanh ghi điều khiển xuất nhập tương
ứng là TRISC, bên cạnh đó PORTC cịn chứa các chân chức năng của bộ
so sánh, Timer1, bộ PWM, và các chuẩn giao tiếp nối tiếp I2C, SPI, SSP,
USART. Các thanh ghi điều khiển:
+ PORTC (địa chỉ 07h):chứa giá trị các chân trong PORTC.
+ TRISC (địa chỉ 87h):điều khiển xuất nhập.
+ PORTD (RPD) gồm 8 chân I/O,thanh ghi điều khiển xuất nhập tương
ứng là TRISD, PORTD còn là cổng xuất dữ liệu của chuận giao tiếp PSP.
Các thanh ghi:
+ Thanh ghi PORTD (địa chỉ 08h): chứa giá trị các chân trong PORTD
+ TRISD (địa chỉ 88h) điều khiển xuất nhập
+ PORTE (RPE) gồm 3 chân I/0,thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng
là TRISE. Các chân PORTE có ngõ vào analog, bên cạnh đó PORTE cịn
là các chân điều khiển của chuẩn giao tiếp PSP
Các thanh ghi:
+ PORT (địa chi 09h) chứa giá trị các chân trong PORTE.
+ TRISE (địa chỉ 89h) điều khiển xuất nhập và xác lập các thông số cho
chuẩn PSP.
+ ADCON1 thanh ghi điều khiển khối ADC.

+ Timer1 là bộ định thời 16 bit, giá trị của 2 timer 1 sẽ lưu vào 2 thanh ghi
(TMR1h và TML1R), cờ ngắt timer 1 là bit TMR 1IF, bit điều khiển của
Timer1 là TMR1IE. Tương tự như Timer0,Timer1 cũng có 2 chế độ hoạt
động: chế độ định thời (timer) với xung kích là xung clock của
oscillator( tầng số bằng ¼ tầng số của oscillator) và chế độ đếm (counter)
với xung kích là xung phản ánh các sự kiện cần đếm lấy từ bên ngoài.
Các thanh ghi liên quan đến timer1 bao gồm:
+ INTCON(0BH, 8BH, 10BH, 18Bh) cho phép ngắt hoạt động( GIE và
PEIE)
+ IR1( địa chỉ 0CH) chứa cờ ngắt timer1(TMR1IF)
+ PIE1( địa chỉ 8CH) cho phép ngắt timer1(TMR1IE)
+ TMR1L( địa chỉ 0Eh) chứa giá trị 8 bit thấp của bộ đếm timer1.
+ TMR1H( địa chỉ 0Eh) chứa giá trị 8 bit cao của bộ đếm timer1.
+ T1CON( địa chỉ 10H) xác lập các thông số cho Timer1
G. Bộ chuyển đổi ADC (Analog to Digital Converter) là bộ chuyển đổi
tín hiệu giữa 2 dạng tương tự và số. PIC16F877A có 8 ngõ vào analog
gồm RA4, RA3, RA2, RA1, RA0, RE2, RE1, RE0.
Hiệu điện thế chuẩn VREF có thể được lựa chọn là V DD, VSS hay hiệu điện
thế chuẩn được xác lập trên 2 chân RA2 và RA3. Kết quả chuyển đổi từ
tín hiệu tương tự sang tín hiệu số 10 bit số tương ứng và lưu trên 2 thanh
ghi ADRESH:ADRESL. Khi không sử dụng bộ chuyển đổi ADC, các
Trang 9


thanh ghi này có thể sử dụng như các thanh ghi thơng thường khác. Cần
chú ý là có 2 cách lưu kết quả chuyển đổi AD, việc lựa chọn cách lưu
được điều khiển bởi ADFM và được minh họa cụ thể trong hình sau:

2.1.2 Khối cảm biến
Để đo lường nhiệt độ có thể sử dụng nhiều loại cảm biến khác nhau, mỗi loại có

ưu điểm riêng phù hợp với từng yêu cầu riêng. Đối với đề tài này chỉ đo nhiệt
độ mơi trường bình thường nên sử dụng LM35 là tối ưu nhất vì: đây là loại cảm
biến có độ chính xác cao tầm hoạt động tuyến tính từ 00C – 1280C, tổn hao cơng
suất thấp.
Cảm biến nhiệt LM35 có vai trị đo nhiệt độ mơi trường sau đó truyền tín hiệu
đo được cho Pic dưới dạng điện áp, nhiệt độ tăng hay giảm 1 0C thì LM35 cũng
tăng hay giảm 10mv theo 10C.
LM35 có 3 chân,2 chân cấp nguồn (chân 1:cấp nguồn từ 4V – 20V, chân 3 nối
GND) 1 chân xuất điện áp ra tùy theo nhiệt độ (chân 2).
Các đặc tính kỹ thuật khác:
+ LM35 có dãi nhiệt từ -550C đến 1500C, độ chính xác 1.50C, đầu ra
10mv/10C.
+ Dịng LM35 là dịng mạch tích hợp cảm biến chính xác nhiệt độ, có điện
áp ra tỷ lệ thuận với nhiệt độ, do đó có lợi thế hơn so với cảm biến nhiệt
độ tuyến tính hiệu chuẩn như (0K) chẳng hạn nhưng dùng không phải trừ

Trang 10


đi 1 lượng lớn hằng số điện áp từ đầu ra để phân chia thang nhiệt độ
thuận tiện hơn.
+ LM35 không cần hiệu chỉnh hay chỉnh sửa để đưa về nhiệt độ chính xác
như 1/40C nhiệt độ ở trong phịng và 3/40C ở trong khoảng -550C đến
1500C. Sai số thấp vì được vi mạch điều chỉnh.
+ Trở kháng đầu ra của LM35 thấp, đầu ra tuyến tính và hiệu chỉnh chuẩn
xác giúp đọc và kiểm sốt mạch dễ dàng.
+ Nó được sử dụng với nguồn 1 chiều, chỉ sử dụng 60µA từ nguồn nên
nhiệt độ vi mạch tăng rất ít, thấp hơn 0,10C trong khơng khí.
2.1.3 Khối hiển thị LCD
LCD (Liquid Crystal Display) cịn gọi là màn hình tinh thể lỏng là loại thiết bị

hiển thị cấu tạo bởi các tế bào (các điểm ảnh) chứa tinh thể lỏng có khả năng
thay đổi tính phân cực của ánh sáng và do đó thay đổi cường độ ánh sáng truyền
qua khi kết hợp với các kính lọc phân cực. Chúng có ưu điểm là phẳng, cho
hình ảnh sáng, chân thật và tiết kiệm điện. Ngày nay thiết bị hiển thị LCD được
sử dụng trong rất nhiều các ứng dụng của VĐK. LCD có rất nhiều ưu điểm so
với các dạng hiển thị khác: Nó có khả năng hiển thị kí tự đa dạng, trực quan
(chữ, số và kí tự đồ họa) dễ dàng đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức
giao tiếp khác nhau, tốn rất ít tài nguyên hệ thống và giá thành rẻ . . .
A. Tổng
Hình
thước.
loại
hình
thước
hình
thơng dụng.

quan về LCD
dạnh và kích
Có rất nhiều
LCD với nhiều
dáng và kích
khác nhau, trên
là loại LCD

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

Trang 11

B. Bảng
chức
năng
các
chân
- M
ột
số

chú ý :
+
Chân 15 và
chân
16: ghi là A và
K.
Nó là anot và
katot
của một con led
dùng để sáng LCD trong bóng tối, chúng ta có thể khơng nối, nếu sử
dụng nối chân 15 với trở 220 or 330 ôm lên VCC, chân 16 nối đất.
Trang 12


+ Các lệnh của LCD có thể chia thành 4 nhóm như sau: các lệnh về kiểu
hiển thị. VD: Kiểu hiển thị (1 hàng / 2 hàng), chiều dài dữ liệu (8bit/4 bit)
Chỉ định địa chỉ RAM nội. Nhóm lệnh truyền dữ liệu trong RAM nội.
+ Địa chỉ của RAM (AC) sẽ tự động tăng (giảm) 1 đơn vị, mỗi khi có
lệnh ghi vào RAM (điều này giúp chương trình gọn hơn).

+ Với mỗi lệnh LCD cần một khoảng thời gian để hồn tất, thời gian này
có thể khá lâu đối với tốc độ của MPU, nên ta cần kiểm tra cờ BF hoặc
đợi.
+ Tuy trong sơ đồ khối của LCD có nhiều khối khác nhau, nhưng khi lập
trình điều khiển LCD ta chỉ có thể tác động trực tiếp được vào 2 thanh ghi
DR và IR thông qua các chân DBx, và ta phải thiết lập chân RS, R/W phù
hợp để chuyển qua lại giữ 2 thanh ghi này.
2.2 Tính tốn linh kiện trong hệ thống
2.2.1 LM35
Dựa vào những đặc điểm của LM35 đã nêu trên ta tính tốn nhiệt độ đầu
ra của LM35.
việc đo nhiệt độ dùng LM35 ta tính bằng cách.
LM35 → ADC → VI ĐIỀU KHIỂNNN
Như vậy ta có
U = t*K
trong đó :
U là điện áp đầu ra
t là nhiệt độ môi trường cần đo
K là hệ số nhiệt độ của LM35 10mV/0C.
Giả sử điện áp Vcc cấp cho LM35 là 5V, dùng ADC 10 bit vậy bước thay
đổi của LM35 là 5/1024, giá trị ADC đo được t = giá trị ADC/2048.
Sai số của LM35 :
+ Tại 0° C thì hiệu điện áp của lm35 là 10mV
+ Tại 150° C thì hiệu điện áp của lm35 là 1500mV
2.2.2. Máy biến áp :
Ta chọn máy biến áp có các thơng số hoạt động sau :
- Thơng số điện áp : 220V/12V, để thuận tiện ta chọn loại máy biến
áp có chia thành nhiều dải điện áp khác nhau như “ 5v,9v,12v…”
- Dòng điện cho phép ở cuộn thứ cấp 12V là 2.5A
2.2.3. Tính chọn cầu diod.

Ở đây vì cơng suất của mạch nhỏ nên ta chọn loại cầu diod cỡ 2-3A. Ta
chọn Diode cầu 2A.
Trang 13


2.2.4 Tính chọn thạch anh.
Để tốc độ xử lý của PIC 16F877A được nhanh nhất,ta chon thạch anh
loại 20MHz.

Chức năng :
Thạch anh dùng để tạo ra khối dao động, và tần số dao động được ghi
trên lưng thạch anh.Trong điện tử đa phần để tạo tần số đươc ổn định vì
tần số của thạch anh tạo ra ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ hơn là các mạch
dao động RC. Trong vi điều khiển bắt buộc phải có thạch anh, vì khi xét
chi tiết thì vi điều khiển có CPU, timer,… CPU bao gồm các mạch logic
và mạch logic muốn hoạt động cũng cần có xung clock, cịn timer thì
cũng cần phải có xung để đếm. Tùy loại vi điều khiển mà bao nhiêu xung
clock thì ứng với 1 chu kì máy, và với mỗi xung clock thi vi điều khiển sẽ
đi làm 1 công việc nhỏ ứng với lệnh đang thực thi
2.2.5 Led đơn.
Định nghĩa : LED, viết tắt của Light-Emitting-Diode có nghĩa là “đi-ốt
phát sáng”, là một nguồn sáng phát sáng khi có dịng điện tác động
lên nó. Được biết tới từ những năm đầu của thế kỷ 20, công nghệ LED
ngày càng phát triển, từ những diode phát sáng đầu tiên với ánh sáng yếu
và đơn sắc đến những nguồn phát sáng đa sắc, công suất lớn hay phát ra
các tia hồng ngoại hoặc tử ngoại
ta chọn 3 đèn led : xanh, đỏ và vàng để báo ở 3 mức nhiệt độ
thấp, trung bình, cao.
2.2.6 Tính chọn điện trở.
Chọn điện trở cho led báo nguồn và led báo trạng thái:

Trang 14


Ta có : dịng qua led là 15mV,điện
áp rơi trên led là 2V.
giá trị R =220
Chọn R=220 . Điện trở trong
mạch reset, chon R=10K

Hình 2.24

2.2.8 LM7805:
Giới thiệu :
- Với những mạch điện khơng địi hỏi độ ổn định của điện áp quá cao, sử
dụng IC ổn áp thường được người thiết kế sử dụng vì mạch điện khá đơn
giản. Các loại ổn áp thường được sử dụng là IC 78xx, 79xx, với xx là
điện áp cần ổn áp. Ví dụ 7805 ổn áp 5V, 7808 ổn áp 8V, 7812 ổn áp 12V
hay ổn áp điện áp âm có 7905 ổn áp điện áp -5V, 7912 ổn áp -12V.
Họ 78xx là họ cho ổn định điện áp đầu ra là dương. Còn xx là giá trị điện
áp đầu ra như 5V, 6V...
- Họ 79xx là họ ổn định điện áp đầu ra là âm. Còn xx là điện áp đầu ra như:
-5V,
-6V
Sự kết hợp của hai con này sẽ tạo ra được bộ nguồn đối xứng.
Về mặt nguyên lý nó hoạt động tương đối giống nhau. Bây giờ ta xét từng
IC 78xx, 79xx

Hình 2.20 LM7805

2.2.9 Cổng Header.

Trang 15


Định nghĩa : Dùng để kết nối đầu ra của máy biến áp với mạch n
guồn và cung cấp nguồn cho vi điều khiển,LCD.

Hình 2.21 Header

CHƯƠNG 3
Trang 16


MƠ
PHỎNG HỆ
THỐNG
3.1 THIẾT KẾ
MẠCH
NGUN LÝ
3.1.1 Sơ đồ
thuật tốn

Call hien thi led

Trang 17


-thuật toán ngắt

Trang 18


-cài đặt LCD

Trang 19


3.1.2 chương trình
#INCLUDE P16F877A.INC
__CONFIG _HS_OSC & _WDT_OFF&_LVP_OFF
#define LCD_D4 PORTB, 0
#define LCD_D5

PORTB, 1

#define LCD_D6

PORTB, 2

#define LCD_D7

PORTB, 3

#define
LCD_RS
tu tu vdk de hien thi
#define LCD_E

; 4 data lines

PORTD, 4

PORTD, 6

; 0 = nhan lenh tu vdk, 1 = nhan ki

; 1 to send data

;khai bao bien
cblock 0x20
vong1,vong2, thap, cao, a, hc, hangchuc, so, dv, counta,countb,count1,dem,
LCD_tam, D0,D1,D2,LCDTmp, n1, n2,led,led1
endc
;chi dan bien dich
org 0x00
goto main
org 0x04
movwf n1
swapf status,w
movwf n2
;chuyen sang bank mot de lay so lieu thanh ghi adresl roi gan cho thanh ghi thap
bsf status,5
movf adresl,w
;chuyen ve bank khong
bcf status,5

Trang 20

movwf thap
movf adresh,w
movwf cao
;khoi tao ban dau so bang 0
clrf so
;kiem tra bit dau tien cau thanh ghi cao
btfss cao,0
goto $+3
movlw d'64'
movwf so
;vao chuong trinh chia bit tim nhiet do yeu cau
call timdegree
;goi call chia so de ta tim duoc hang chuc(hc) va hang don vi(dv)
call chiaso
movf hc,w
movwf hangchuc
;day la chuong trinh con chia so
timdegree
movlw d'4'
subwf thap,f
btfsc status,c
goto $+2
goto $+3
incf so,f
goto $-5
return
;ket qua cua phep tinh uoc dua vao so
chiaso
clrf dv
clrf hc

Trang 21


movlw d'10'
subwf so,f
btfsc status,c
goto $+2
goto $+3
incf hc,f
goto $-5
movlw d'10'
addwf so,w
movwf dv
return
bcf pir1,adif
swapf n2,w
movwf status
swapf n1,w
retfie

; chuong trinh chinh
main
;chuyen sang bank1
bsf status,5
movlw b'00000100'
movwf option_reg
clrf trisd
clrf trisb
bsf pie1,adie
;cai dat thanh ghi adcon1

movlw b'10000001'
movwf adcon1
bcf status,5
Trang 22


bsf intcon,gie
bsf intcon,peie
bcf pir1,adif
clrf portd
;da chuyen sang bank0
;cai dat adcon0
movlw b'10000001'
movwf adcon0
;bat dau ghi du lieu
batdau
call

lcdinit

; khoi tao lcd

start
bsf adcon0,2
; hien thi lcd
hienthi

movlw
call

0x01

LCDADD_line1

movlw
call

'D'

LCDSEND

movlw 'O'
call

LCDSEND

movlw ' '
call

LCDSEND

movlw 'A'
call

LCDSEND

movlw 'N'
Trang 23

call

LCDSEND

movlw ' '
call

LCDSEND

movlw 'V'
call

LCDSEND

movlw 'D'
call

LCDSEND

movlw 'K'
call

LCDSEND

movlw 0x02
call

LCDADD_line2

; nhay den dia chia 0x05

movlw 'n'
call

LCDSEND

movlw 'h'
call

LCDSEND

movlw 'i'
call

LCDSEND

movlw 'e'
call

LCDSEND

movlw 't'
call

LCDSEND

movlw ' '
call

LCDSEND

movlw 'd'
call

LCDSEND

movlw 'o'
call

LCDSEND

movlw ':'
call

LCDSEND
Trang 24


movlw ' '
call

LCDSEND

movf hangchuc,w
addlw d'48'
call

LCDSEND

; viet ki tu "a"

movf dv,w
addlw d'48'
call

LCDSEND

movlw d'223'
call

LCDSEND

movlw 'C'
call

LCDSEND

GOTO start
; khoi tao chuc nang lcd
lcdinit
bsf

STATUS, 5

bcf

LCD_RS

bcf

LCD_E

bcf

LCD_D4

bcf

LCD_D5

bcf

LCD_D6

bcf

LCD_D7

bcf

STATUS, RP0

call

delay_1ms

bcf

LCD_RS

bcf

LCD_E

;Bank 1

;Bank 0

; Set command mode

Trang 25