Báo cáo môn KỸ THUẬT CẢM BIẾN đề tài đo nhiệt độ dùng LM35 kết hợp IC ADC0808 với 8051

HỌC VIỆN KỸ THUẬT MẬT MÃ KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG Báo cáo môn KỸ THUẬT CẢM BIẾN Đề tài Đo nhiệt độ dùng LM35 kết hợp IC ADC0808 với 8051 Hà Nội, 2022 1 Mục lục Mục lục 2 Danh mục hình vẽ 4 Lời nói đầu 5 ĐỀ TÀI 6 MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU 6 Ý NGHĨA 6 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 6 PHẦN 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 7 Chương I Tổng quan về vi điều khiển 7 1 1 Giới thiệu về các họ vi xử lý và các họ điều khiển thông dụng 7 1 2 Các bộ vi điều khiển 7 Chương II Tổng quan về họ vi điều khiển 8051 10 2 1 Họ vi điều khiển 8051 10 2 1 1.

HỌC VIỆN KỸ THUẬT MẬT MÃKHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

Báo cáo môn:

KỸ THUẬT CẢM BIẾN

Đề tài: Đo nhiệt độ dùng LM35 kết hợp IC ADC0808 với 8051

Hà Nội, 2022

1

Mục lục

Mục lục 2

Danh mục hình vẽ 4

Lời nói đầu 5

ĐỀ TÀI 6

MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU 6

Ý NGHĨA 6

GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 6

PHẦN 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 7

Chương I: Tổng quan về vi điều khiển 7

1.1 Giới thiệu về các họ vi xử lý và các họ điều khiển thông dụng 7

1.2 Các bộ vi điều khiển 7

Chương II: Tổng quan về họ vi điều khiển 8051 10

2.1 Họ vi điều khiển 8051 10

2.1.1 Giới thiệu chung 10

2.1.2 Sơ đồ cấu trúc chung của họ 8051 10

2.1.3 Sơ đồ chân 8051 12

2.2 Giới thiêu về Vi điều khiển 89C51 13

Chương III: LCD 15

3.1 Cấu tạo 15

3.2 Chức năng các chân 16

3.2.1 Chức năng 16

3.2.2 Bảng mã lệnh của LCD 18

CHƯƠNG IV: CẢM BIẾN NHIỆT LM35 22

4.1 Giới thiệu về cảm biến nhiệt độ LM35 22

4.2 Sơ đồ chân của cảm biến nhiệt độ LM35 22

4.3 Thông số kỹ thuật của cảm biến LM35 23

4.4 Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt độ LM35 23

4.5 Các bước tính toán nhiệt độ bằng cảm biến nhiệt độ LM35 23

4.6 Ứng dụng của cảm biến nhiệt độ LM35 24

CHƯƠNG V: IC ADC0808 25

5.1 Giới thiệu về ADC0808 25

5.2 Cấu trúc bên trong ADC0808: 26

PHẦN 2: NỘI DUNG THIẾT KẾ 28

1.Sơ đồ nguyên lý 28

2.Mạch in 29

3.Mạch 3D 30

4.Chương trình 31

PHẦN 3: PHẦN KẾT LUẬN 37

Tài liệu tham khảo: 38

Lời nhận xét của thầy cô: 39

3

Danh mục hình vẽ

Hình ảnh 1:Bộ vi điều khiển với bộ vi xử lý 8

Hình ảnh 2: Cấu trúc chung 8051 11

Hình ảnh 3: Sơ đồ chân 8051 12

Hình ảnh 4: Bảng mô tả các bit khác nhau của thanh ghi SCON 13

Hình ảnh 5: Bảng chế độ làm việc của cổng truyền thông 13

Hình ảnh 6: Cấu tạo LCD 15

Hình ảnh 7: Bảng chứa năng của các chân LCD 17

Hình ảnh 8.1 8.2: Các mã lệnh của LCD 21

Hình ảnh 9: Cảm biến nhiệt độ LM35 22

Hình ảnh 10: Bộ ADC0808 25

Hình ảnh 11: Cấu trúc ADC0808 26

Hình ảnh 12: Bảng chọn kênh 26

Hình ảnh 13: Giản đồ xung hoạt động của ADC0808 27

Lời nói đầu

Với sự tiến bộ của con người, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì các nghành công nghiệp phát triển mạnh mẽ, các hệ thống ứng dụng ra đời, điều

đó cũng đặt ra yêu cầu cao về chất lượng, độ chính xác Một trong những hệ thống được ứng dụng nhiều nhất là: hệ thống đo nhiệt độ Các hệ thống đang ngày dần được tự động hóa với những kỹ thuật như vi xử lý, vi điều khiển… đang ngày một làm cho các bộ tự động dần trở nên tốt hơn đảm bảo yêu cầu hơn

Trong quá trình sản xuất ở các nhà máy, xí nghiệp; quá trình điều khiển nhiệt độ trong các phòng, hội nghị, các khu chung cư, việc đo và khống chế nhiệt độ tự động là yêu cầu hết sức cần thiết và quan trọng Vì nếu nắm bắt đượcnhiệt độ làm việc của các hệ thống, dây chuyền sản xuất… thì giúp chúng ta biếtđược tình trạng làm việc theo yêu cầu và có những xử lý kịp thời để tránh hư hỏng và giải quyết các sự cố sảy ra Yêu cầu của các hệ thống là phải đảm bảo chính xác, kịp thời và nhanh, hệ thống làm việc ổn định ngay cả khi có nhiễu và

do tác động khác

5

- Thấy được tính khoa học và ứng dụng thực tế của đề tài

- 8051 là họ vi điều khiển có nhiều tính năng, khả năng xử lí nhanh

- Ứng dụng của ADC trong việc chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tínhiệu số Tín hiệu tương tự là tín hiệu lấy được từ bộ cảm biến

- Mạch hiển thị LCD 16x2 dễ dàng cho người sử dụng theo dõi nhiệt độhiển thị

GIỚI HẠN ĐỀ TÀI

Đề tài “Hiển thị nhiệt độ” rất đa dạng và phong phú, nhiều loại dựa trên

độ phức tạp và công dụng Do trình độ có hạn nên đề tài nhóm em chắc hẳn cònnhiều thiếu sót, mong thầy bỏ qua và chỉ bảo thêm để đề tài nhóm em được hoànthiện hơn

PHẦN 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương I: Tổng quan về vi điều khiển1.1 Giới thiệu về các họ vi xử lý và các họ điều khiển thông dụng

Lịch sử phát triển của bộ vi xử lý và bộ vi điều khiển

Sự ra đời và phát triển nhanh chóng của kĩ thuật vi điện tử mà đặctrưng là kĩ thuật vi xử lý đã tạo ra một bước ngoặt quan trọng trong sự phát triểncủa khoa học tính toán, điều khiển vi xử lý thông tin Kĩ thuật vi xử lý đóng vaitrò rât quan trọng trong tất cả các lĩnh vực của cuộc sống và khoa học kĩ thuật,đặc biệt là lĩnh vực tin học và tự động hoá

Năm 1971, hãng Intel đã cho ra đời bộ vi xử lý( microprocessor ) đầu tiêntrên thế giới tên gọi là Intel – 4004/4 bit, nhằm đáp ứng nhu cầu cấp thiết củamột công ty kinh doanh là hãng truyền thông BUSICOM Intel-4004 là kết quảcủa một ý tưởng quan trọng trong kĩ thuật vi xử lý số Đó là một kết cấu logic

mà có thể thay đổi được chức năng của nó bằng chương trình ngoài chứ khôngphát triển theo hướng tạo ra một cấu trúc cứng chỉ thực hiện một số chức năngnhất định như trước đây Sau đó, các bộ vi xử lý mới liên tục được đưa ra thịtrường ngày càng được phát triển, hoàn thiện hơn trong các thế hệ về sau

Vào năm 1972, hãng Intel đưa ra bộ vi xử lý 8 bit đầu tiên với tên Intel8008/8 bit Từ năm 1974 – 1975, Intel chế tạo các bộ vi xử lý 8-bit 8080 và8085A Cũng vào khoảng thời gian này, một loạt các hãng khác trên thế giớicũng đã cho ra đời các bộ vi xử lý tương tự như : 6800 của Motorola với 5000Tranzitor, signetics 6520, 1801 của RCA, kế đến là 6502 của hãng MOSTechnology và Z80 của hãng Zilog

bộ vi xử lý 86 khác Chúng ta cùng xem xét vai trò của các bộ vi điều khiểntrong thị trường các sản phẩm nhúng Ngoài ra, chúng ta còn cung cấp một sốtiêu chuẩn vể cách lựa chọn một bộ vi điều khiển như thế nào.

1.2.2 Bộ vi điều khiển so với bộ vi xử lý cùng dùng chung

Sự khác nhau giữa một bộ vi điều khiển và một bộ vi xử lý là gì? Bộ xử lý

ở đây là cá bộ vi xử lý công dụng chung như họ Intel là 86(8086, 80286, 80386,

80486 và Pentium) hoặc họ Motorola là 680 là ( 68000, 68010, 68020, 68030,

68040 vv ) Những bộ vi xử lý này không có RAM, ROM và không có các cổngvào ra trên chíp.Với lý do đó mà chúng được gọi chung là các bộ vi xử lý côngdụng chung

Hình ảnh 1:Bộ vi điều khiển với bộ vi xử lý

điều khiển Một bộ vi điều khiển có một CPU (một bộ vi xử lý) cùng với mộtlượng cố định RAM, ROM, các cổng vào ra và một bộ định thời tất cả trên cùngmột chíp Hay nói cách khác là bộ xử lý RAM, ROM các cổng vào ra và bộ địnhthời đều được nhúng với nhau trên một chíp; do vậy người thiết kế không thể bổxung thêm bộ nhớ ngoài , cổng vào ra hoặc bộ đinh thời cho nó Số lượng cốđịnh của RAM, ROM trên chíp và số các cổng vào – ra trong các bộ vi điềukhiển làm cho chúng trở nên lý tưởng với nhiều ứng dụng mà trong đó giá thành

và không gian lại hạn chế Trong nhiều ứng dụng , ví dụ như điều khiển TV từ

xa thì không cần công suất tính toán của bộ vi xử lý 486 hoặc thâm chí như

8086 Trong rất nhiều ứng dụng thì không gian nó chiếm, công suất nó tiêu tốn

và giá thành trên một đơn vị là những cân nhắc nghiêm ngặt hơn nhiều so vớicông suất tính toán Những ứng dụng thường yêu cầu một số thao tác vào-ra đểđọc các tín hiệu tắt- mở những bit nhất định Điều thú vị là một số nhà sản xuấtcác bộ vi điều khiển đã đi xa hơn là tích hợp cả một bộ chuyển đổi ADC và cácngoại vi khác vào trong bộ điều khiển

9

Chương II: Tổng quan về họ vi điều khiển 8051

2.1 Họ vi điều khiển 8051

2.1.1 Giới thiệu chung

Họ vi điều khiển 8051(còn gọi là C51) là một trong những họ vi điềukhiển thông dụng nhất Bộ vi điều khiển này có 128 byte RAM, 4K byteROM trên chíp, hai bộ định thời, một cổng nối tiếp và 4 cổng (đềurộng 8 bit) vào ra tất cả được đặt trên một chíp Lúc ấy nó đượccoi là một “hệ thống trên chíp” 8051 là một bộ xử lý 8 bit có nghĩa làCPU chỉ có thể làm việc với 8 bit dữ liệu tại một thời điểm Dữ liệu lớnhơn 8 bit được chia ra thành các dữ liệu 8 bit để cho xử lý 8051 có tất cả 4cổng vào-ra I/O mỗi cổng rộng 8bit Mặc dù 8051 có thể có một ROMtrên chíp cực đại là 64 K byte, nhưng các nhà sản xuất lúc đó đãcho xuất xưởng chỉ với 4K byte ROM trên chíp 8051 đã trở nên phổbiến sau khi Intel cho phép các nhà sản xuất khác sản xuất và bán bất kỳdạng biến thể nào của 8051 mà họ thích với điều kiện họ phải để mãlại tương thích với 8051 Điều này dẫn đến sự ra đời nhiều phiên bảncủa 8051 với các tốc độ khác nhau và dung lượng ROM trên chípkhác nhau được bán bởi hơn nửa các nhà sản xuất Điều này quan trọng

là mặc dù có nhiều biến thể khác nhau của 8051 về tốc độ và dung lươngnhớ ROM trên chíp, nhưng tất cả chúng đều tương thích với 8051 ban đầu vềcác lệnh Điều này có nghĩa là nếu ta viết chương trình của mình chomột phiên bản nào đó thì nó cũng sẽ chạy với mọi phiên bản bất kỳ khác màkhông phân biệt nó từ hãng sản xuất nào

2.1.2 Sơ đồ cấu trúc chung của họ 8051

Interrupt control : Điều khiển ngắt

Other registers : Các thanh ghi khác

ROM : là loại bộ nhớ không mất dữ liệu khi mất nguồn cung cấp, đượcgọi là nhớ chương trình bên trong

RAM : là bộ nhớ dữ liệu bên trong có dung lượng 128Byte dùng để lưutrữ dữ liệu như biến số, hằng số, bộ đệm truyền thông

Timer 2, 1 , 0 : Bộ định thời 2 , 1 , 0

CPU : Đơn vị điều khiển trung tâm

Oscillator : Mạch dao động.

Bus control: Điều khiển Bus

I/O ports: Các ports vào/ ra

Serial port: port nối tiếp

Address/data : địa chỉ/ dữ liệu

Hình ảnh 2: Cấu trúc chung 8051

2.1.3 Sơ đồ chân 8051

Hình ảnh 3: Sơ đồ chân 8051

8051 có 4 cổng vào ra song song có tên lần lượt là P0, P1, P2, P3 tất cảcác cổng này đều là cổng ra vào 2 chiều 8 bit Các bít của mỗi cổng là một chântrên chíp như vậy mỗi cổng sẽ có 8 chân trên chíp Hướng dữ liệu dùng cổng đólàm cổng ra hay cổng vào là độc lập giữa các cổng và giữa các chân trong cùng

1 cổng

Các chân P0 không có điện trở treo cao (pullup resistor) bên trong, mạchlái tạo mức cao chi có khi sử dụng cổng này với tính năng là bus dồn kênh địachỉ/ dữ liệu Như vậy với chức năng ra thông thường, P0 là cổng ra open drain,với chức năng vào, P0 là cổng cao trở Nếu muốn sử dụng cổng P0 làm cổng vào/ra thông dụng thì ta phải thêm trở tử 4K7 đến 10K Các cổng P1, P2, P3 đều cóđiện trở pullup bên trong, do đó có thể dùng với chức năng cổng vào/ra thôngthường mà không cần thêm điện trở bên ngoài

 Cổng truyền thông nối tiếp ( Serial Port) :

Cổng nối tiếp trong 8051 chủ yếu được dùng trong các ứng dụng có yêucầu truyền thông với máy tính, hoặc với 1 vi điều khiển khác Liên quan đếncổng nối tiếp chủ yếu có 2 thanh ghi : SCON và SBUF Ngoài ra, một thanh ghikhác là thanh ghi PCON (không đánh địa chỉ bít) có bít 7 tên là SMOD quy định

12

tốc độ truyền của cổng nối tiếp có gấp đôi lên (SMOD=1) hay không(SMOD=0).

-Bộ đệm truyền nhận dữ liệu đều có tên là SBUF

-SCON là thanh ghi bit được dùng để lập trình việc đóng khung dữ liệu, xác định chế độ làm việc của cổng truyền thông nối tiếp

Bảng dưới đây mô tả chi tiết các bit khác nhau của thanh ghi SCON :

Hình ảnh 4: Bảng mô tả các bit khác nhau của thanh ghi SCON

Các chế độ làm việc của cổng truyền thông

Hình ảnh 5: Bảng chế độ làm việc của cổng truyền thông

2.2 Giới thiêu về Vi điều khiển 89C51

AT 89C51 là họ vi xử lý do hãng Intel sản xuất Các sản phẩm AT89C51thích hợp cho những ứng dụng điều khiển Việc xử lý trên byte và các toán số

học ở cấu trúc dữ liệu nhỏ được thực hiện bằng nhiều chế độ truy xuất dữ liệunhanh trên RAM nội Tập lệnh cung cấp một bảng tiện dụng của những tập lệnh

số học 8 bit gồm cả lệnh nhân và chia Nó cung cấp những hỗ trợ mở rộng trênchip dùng cho những biến 1 bit như là kiểu dữ liệu riêng biệt cho phép quản lý

và kiểm tra từng bit trực tiếp trong hệ thống điều khiển

AT89C51 cung cấp những đặc tính chuẩn như : 4 Kbyte bộ nhớ chỉ đọc

có thế xóa và lập trình nhanh (EPROM), 128 Byte RAM, 32 đường I/O, 2TIME/COUNTER 16 Bit, 5 vecto ngắt có cấu trúc 2 mức ngắt, một Port nối tiếpbán song công, 1 mạch dao động tạo xung Clock và bộ dao động ON-CHIP

Các đặc điểm của chip AT89C51 được tóm tắt như sau :

4Kbyte bộ nhớ có thể lập trình nhanh, có khả năng tới 1000 chu kỳghi/xóa

Tần số hoạt động từ: 0Hz đến 24MHz

3 mức khóa bộ nhớ lập trình

2 bộ Timer/counter 16 bit

128 Byte RAM nội

4 Port xuất /nhập I/O 8 bit

Giao tiếp nối tiếp

64KB vùng nhớ mã ngoài

64KB vùng nhớ dữ liệu ngoại

4µs cho hoạt động nhân hoặc chia

14

Chương III: LCD3.1 Cấu tạo

LCD (Liquid Crystals Display) Màn hình tinh thể lỏng, cơ sở vật lý đểLCD có thể hiển thị được thông tin, hình ảnh chính là do đặc tính của vật liệuchế tạo nên LCD, tức là Liquid Crystals (thạch anh lỏng) Các tinh thể bìnhthường chúng ở thể rắn với sự định hướng đặc biệt Tuy nhiên ở đây các thểlỏng được cấu trúc từ các tinh thể động Các tinh thể này có thể điều chỉnh bởimột điện trường đây là một cách để điều khiển chất lỏng thay đổi từ trong suốtđến trạng thái mờ đục (Chắn sáng)

LCD gồm 2 bề mặt dạng rãnh, giữa 2 bề mặt này là 1 lớp Thạch Anh lỏng(Liquid Crystal)

Hình ảnh 6: Cấu tạo LCD

+ Để có 1 điểm tối trên LCD: ánh sáng phát ra từ bên trong LCD sẽ đi qua

bề mặt rãnh thứ nhất (lớp lọc đơn cực), sau đó ánh sáng đi qua lớp Liquid Cristal(lớp này được phân cực nên ánh sáng qua nó mà không bị xoắn), sau đó ánhsáng qua bề mặt rãnh thứ 2 lớp phân cực thứ 2 (lớp lọc đơn cực), ánh sángkhông ló ra được khỏi lớp này(bị chặn lại hoàn toàn) ta thấy 1 điểm tối trên màn

+ Để có 1 điểm sáng trên LCD: quá trình đi tương tự nhưng khác ở chỗánh sáng qua lớp Liquid Cristal không được phân cực nên ánh sáng bị xoắn 90

độ, nhờ thế mà đi qua được bề mặt rãnh thứ 2 (lớp lọc đơn cực) Ta thấy 1điểm sáng trên LCD.

Chân chọn thanh ghi (Register select)

+ Logic “0”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghilệnh IR của LCD (ở chế độ “ghi” - write) hoặc nối với bộđếm 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

W

Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write) Nối chânR/W với logic “0” để LCD hoạt động ở chế độ ghi, hoặcnối với logic “1” để LCD ở chế độ đọc

Chân cho phép (Enable) Sau khi các tín hiệu được

16

6 E

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 LCDchuyển vào(chấp nhận) thanh ghi bên trong nó khi pháthiện một xung (high-to-low transition) của tín hiệu chânE

+ Ở chế độ đọc: Dữ liệu sẽ được LCD xuất raDB0-DB7 khi phát hiện

cạnh lên (low- to-high transition) ở chân E và đượcLCD giữ ở bus đến khi nào chân E xuống mức thấp

7 14

DB0-

Đèn của LCD

Hình ảnh 7: Bảng chứa năng của các chân LCD

- Chân VDD, VSS và VEE: Các chân VDD, VSS và VEE: Cấp dươngnguồn 5V và đất tương ứng thì VEE được dùng để điều khiển độ tương phản củaLCD

- Chân chọn thanh ghi RS (Register Select): Có hai thanh ghi trongLCD, chân RS(Register Select) được dùng để chọn thanh ghi, như sau: Nếu RS

= 0 thì thanh ghi mà lệnh được chọn để cho phép người dùng gửi một lệnhchẳng 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 trênLCD.

- Chân đọc/ ghi (R/W): Đầu vào đọc/ ghi cho phép người dùng ghithông 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 bởiLCD để chốt dữ liệu của nó Khi dữ liệu được cấp đến chân dữ liệu thì một xungmức cao xuống thấp phải được áp đến chân này để LCD chốt dữ liệu trên cácchân 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 thôngtin lên LCD hoặc đọc nội dung của các thanh ghi trong LCD Để hiển thị cácchữ cái và các con số, chúng ta gửi các mã ASCII của các chữ cái từ A đến Z, ađến f và các con số từ 0 - 9 đến các chân này khi bật RS = 1 Cũng có các mãlệnh mà có thể được gửi đến LCD để xoá màn hình hoặc đưa con trỏ về đầudòng hoặc nhấp nháy con trỏ

Chú ý: 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 bít D7 và có thể được đọc khi R/W =

1 và RS = 0 như sau:

Nếu R/W = 1, RS = 0 khi D7 = 1 (cờ bận 1) thì LCD bận bởi các côngviệc bên trong và sẽ không nhận bất kỳ thông tin mới nào Khi D7 = 0 thì LCDsẵn sàng nhận thông tin mới

Lưu ý :Chúng ta nên kiểm tra cờ bận trước khi ghi bất kỳ dữ liệu nào lên

LCD

3.2.2 Bảng mã lệnh của LCD

gian thi hành

R

S R/

W

DB0 B1D B2D B3D B4D B5D B6D B7DXóa

màn

hình

hình đưa contrỏ về vị trí

1.64ms18

40us

4 Giảm con trỏ (dịch con trỏ sang trái)

6 Tăng con trỏ (dịch con trỏ sang phải)

7 Dịch hiển thị sang trái

8 Tắt con trỏ, tắt hiển thị

A Tắt hiển thị, bật con trỏ

C Bật hiển thị, tắt con trỏ

E Bật hiển thị, nhấp nháy con trỏ

F Tắt con trỏ, nhấp nháy con trỏ

10 Dịch vị trí con trỏ sang trái

14 Dịch vị trí con trỏ sang phải

18 Dịch toàn bộ vị trí hiển thị sang trái

1C Dịch toàn bộ vị trí hiển thị sang phải

CHƯƠNG IV: CẢM BIẾN NHIỆT LM35

4.1 Giới thiệu về cảm biến nhiệt độ LM35

LM35 là một cảm biến nhiệt độ tương tự, điện áp ở đầu ra của cảm biến tỷ

lệ với nhiệt độ tức thời và có thể dễ dàng được xử lý để có được giá trị nhiệt độbằng oC

Ưu điểm của LM35 so với cặp nhiệt điện là nó không yêu cầu bất kỳ hiệuchuẩn bên ngoài nào Lớp vỏ cũng bảo vệ nó khỏi bị quá nhiệt Chi phí thấp và

độ chính xác cao đã khiến cho loại cảm biến này trở thành một lựa chọn đối vớinhững người yêu thích chế tạo mạch điện tử, người làm mạch tự chế và các bạnsinh viên

Vì có nhiều ưu điểm nêu trên nên cảm biến nhiệt độ LM35 đã được sửdụng trong nhiều sản phẩm đơn giản, giá thành thấp Đã hơn 15 năm kể từ lần ramắt đầu tiên nhưng cảm biến này vẫn tồn tại và được sử dụng trong nhiều sảnphẩm và ứng dụng đã cho thấy giá trị của loại cảm biến này

4.2 Sơ đồ chân của cảm biến nhiệt độ LM35

Hình ảnh 9: Cảm biến nhiệt độ LM35

1 VCC hay +VS Chân cấp nguồn với điện áp từ 4V đến 30V

Chân lấy điện áp ra, điện áp ở chân nàythay đổi 10mV/oC

4.3 Thông số kỹ thuật của cảm biến LM35

 Hiệu chuẩn trực tiếp theo oC

 Điện áp hoạt động: 4-30VDC

 Dòng điện tiêu thụ: khoảng 60uA

 Nhiệt độ thay đổi tuyến tính: 10mV/°C

 Khoảng nhiệt độ đo được: -55°C đến 150°C

 Điện áp thay đổi tuyến tính theo nhiệt độ: 10mV/°C

 Độ tự gia nhiệt thấp, 0,08oC trong không khí tĩnh

 Sai số: 0,25°C

 Trở kháng ngõ ra nhỏ, 0,2Ω với dòng tải 1mA

 Kiểu chân: TO92

 Kích thước: 4.3 × 4.3mm

4.4 Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt độ LM35

Cảm biến LM35 hoạt động bằng cách cho ra một giá trị điện áp nhất địnhtại chân VOUT (chân giữa) ứng với mỗi mức nhiệt độ Như vậy, bằng cách đưavào chân bên trái của cảm biến LM35 điện áp 5V, chân phải nối đất, đo hiệuđiện thế ở chân giữa, bạn sẽ có được nhiệt độ (0-100ºC) tương ứng với điện áp

đo được

4.5 Các bước tính toán nhiệt độ bằng cảm biến nhiệt độ LM35

 Thiết kế mạch

23

 Cấp nguồn cho cảm biến với điện áp từ 4V đến 30V Chân GND được nốiđất.

 Kết nối chân VOUT với đầu vào bộ chuyển đổi tương tự sang sốhay vi điềukhiển

 Lấy mẫu đọc ADC để xác định điện áp đầu ra VOUT

 Chuyển đổi điện áp thành nhiệt độ

Công thức để chuyển đổi điện áp sang nhiệt độ độ C cho LM35 là:

Nhiệt độ đo được (oC) = Điện áp được đọc bởi bộ ADC/10 mV

4.6 Ứng dụng của cảm biến nhiệt độ LM35

 Cảm biến nhiệt độ LM35 phù hợp cho các ứng dụng:

 Học tập nghiên cứu

 Đo nhiệt độ của một môi trường cụ thể

 Giám sát nhiệt độ trong hệ thống HVAC

 Kiểm tra nhiệt độ pin

 Cung cấp thông tin về nhiệt độ của một linh kiện điện tử khác

CHƯƠNG V: IC ADC0808

5.1 Giới thiệu về ADC0808

Bộ adc0808 là ic cmos tích hợp 8 bộ chuyển đổi tương tự số 8 bít

Bộ chọn kênh được giải mã qua 3 chân điều khiển tương tích

Hình ảnh 10: Bộ ADC0808

Với:

IN0 tới IN7: 8 ngõ đầu vào tương tựDDR A, B, C: là 3 chân giải mã chọn 1 trong 8 ngõ vàoZ1 tới Z8: ngõ ra song song 8 bit

ALE : Cho phép chốt yêu cầuSTART : xung bắt đầu chuyển đổiCLK : xung dao dộng cho quá trình biến đổi A-D

OE : Cho phép dữ liệu đầu raRef+/-: Chân tham chiếu điện áp

Ngõ vào điện áp 0-5V

Nhiệt độ hoạt động -10 tới 85 độ C

5.2 Cấu trúc bên trong ADC0808:

Hình ảnh 11: Cấu trúc ADC0808

Bảng chọn kênh :

Hình ảnh 12: Bảng chọn kênh

Hình ảnh 13: Giản đồ xung hoạt động của ADC0808

27

PHẦN 2: NỘI DUNG THIẾT KẾ

1.Sơ đồ nguyên lý

Phân tích mạch :

Tại sao phải tạo áp Vref 2.56V xin được giải thích như sau:

Công thức tính điện áp chuyển đổi: Vin = (Vref*ADC)⁄256

Do độ phân giải của ADC0808 là 8bit lên sẽ có 256 mức điện áp so vớiVref Tức nếu ta cấp vào Vref là 5V và tín hiệu input vào là 2.5V chẳng hạn thìgiá trị ADC = 256⁄2 = 128 (do Vin = 1⁄2 Vref) từ đó suy ra Vref = 2.56V thì đểADC=25 thì điện áp đầu vào input phải là 250mV => Cứ tăng/giảm 10mV làADC tăng/giảm 1 giá trị Mà cảm biến nhiệt độ LM35 lại có ngõ ra cứ 10mV làthay đổi 1 độ C như vậy suy ra ADC=25 thì LM35 đang ở 25 độ C Với cáchnày ta không cần phải tính toán giá trị nhiệt độ sau khi chuyển đổi mà có thểxuất luôn giá trị ADC đó ra màn hình LCD

2.Mạch in

29

3.Mạch 3D

4.Chương trình

#include <REGX51.H>

//Khai bao chan giao tiep ADC0808

//Ham doc ADC0808 theo kenh

unsigned char ADC0808_Read(unsigned char channel){

unsigned char kq;

ADC0808_A = channel & 0x01;

ADC0808_B = channel & 0x02;

ADC0808_C = channel & 0x04;

ADC0808_ALE = 1;

ADC0808_START = 1;

31

void delay_ms(unsigned int t){

unsigned int i,j;

//Ham Gui 4 Bit Du Lieu Ra LCD

void LCD_Send4Bit(unsigned char Data){

LCD_D4=Data & 0x01;

LCD_D5=(Data>>1)&1;

LCD_D6=(Data>>2)&1;

LCD_D7=(Data>>3)&1;

}

// Ham Gui 1 Lenh Cho LCD

void LCD_SendCommand(unsigned char command){

LCD_Send4Bit(command >>4);/* Gui 4 bit cao */

LCD_SendCommand( 0x28 ); // giao thuc 4 bit, hien thi 2 hang, ki tu5x8

LCD_SendCommand( 0x0c); // cho phep hien thi man hinh

LCD_SendCommand( 0x06 ); // tang ID, khong dich khung hinh LCD_SendCommand(0x01); // xoa toan bo khung hinh

}

void LCD_Gotoxy(unsigned char x, unsigned char y){

unsigned char address;

unsigned char Temp(unsigned char adc){//Tinh nhiet do tu adc8bit

return ((VREF*adc)/2.56f); //Tinh nhiet do

} */

void TempShow(unsigned char z){ //Chuyen doi hien thi