Báo cáo "Thiết kế hệ thống hiển thị nhiệt độ, đồng thời kết hợp đều khiển một số thiết bị dân dụng" ppt

Lời Mở ĐầuVới sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là ngành điện tử đã ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp.. Trong lĩnh vực điều khiển, từ khi công nghệ chế tạo loạ

Tiểu luận Thiết kế hệ thống hiển thị nhiệt

độ, đồng thời kết hợp đều khiển

một số thiết bị dân dụng

MỤC LỤC

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn……… Lời mở đầu……… Phần I: Dẫn Nhập………

Đặt vấn đề.

Mục đích và yêu cầu.

Giới hạn đề tài.

Phần II Cơ sở lý thuyết………

Giới thiệu vi xử lý PIC 16f877A , cảm biến nhiệt LM35, các IC sử dụng trong mạch.

Phần III: Thiết kế và thi cơng……….

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Chữ ký của giáo viên hướng dẫn:

Lời Mở Đầu

Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là ngành điện

tử đã ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp Trong lĩnh vực điều khiển, từ khi công nghệ chế tạo loại vi mạch lập trình phát triển đã đem đến các kỹ thuật điều khiển hiện đại có nhiều ưu điểm hơn so với việc sử dụng các mạch điều khiển lắp ráp bằng các linh kiện rời như kích thước nhỏ, giá thành

rẻ, độ làm việc tin cậy, công suất tiêu thụ nhỏ.

Ngày nay, trong lĩnh vực điều khiển đã được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị, sản phẩm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt hàng ngày của con người như các loại máy tự động, đồng hồ báo giờ, các loại đèn quang báo,

… đã giúp cho đời sống cuả chúng ta ngày càng hiện đại và tiện nghi hơn.Với những kiến thức học được trên giảng đường, và tìm đọc trong sách

và trên mạng Internet, chúng em chọn đề tài là thiết kế hệ thống hiển thị

nhiệt độ, đồng thời kết hợp đều khiển một số thiết bị dân dụng

PHẦN I Dẫn Nhập

I Đặt vấn đề.

Cùng với sự phát triển của khoa học và cơng nghệ, các thiết bị điện tử đã, đang và sẽ tiếp tục được ứng dụng ngày càng rộng rãi và mang lại hiệu quả trong hầu hết các lĩnh vực khoa học kỹ thuật cũng như trong đời sống xã hội Việc gia cơng, xử lý các tín hiệu điện tử hiện đại đều dựa trên cơ sở nguyên lý số Vì các thiết bị làm việc dựa trên cơ sở nguyên lý số cĩ ưu điểm hơn hẳn so với các thiết bị làm việc dưạ trên cơ sở nguyên lý tương tự, đặc biệt là trong kỹ thuật tính tốn.

Sự phát triển mạnh mẽ của cơng nghệ điện tử đã cho ra đời nhiều vi mạch số cỡ lớn với giá thành rẻ và khả năng lập trình cao đã mang lại những thay đổi lớn trong ngành điện tử Mạch sử dụng vi đều khiển ở những mức

độ khác nhau đã đang thâm nhập trong các lĩnh vực điện tử thơng dụng và chuyên nghiệp một cách nhanh chĩng Các trường kỹ thuật là nơi vi đều khiển thâm nhập mạnh mẽ và được học sinh, sinh viên ưa chuộng do lợi ích

và tính khả thi của nĩ Vì thế sự hiểu biết sâu sắc về lập trình vi đều

khiển là khơng thể thiếu đối với sinh viên ngành điện tử hiện nay Nhu cầu hiểu biết về lập trình và ứng dụng vi đều khiển và đặc biệt là vi đều khiển PIC vào cuộc sống khơng chỉ riêng đối với những người theo chuyên ngành điện tử mà cịn đối với những cán bộ kỹ thuật khác cĩ sử dụng thiết bị điện tử.

II.Mục đích yêu cầu.

Sự cần thiết,quan trọng cũng như tính khả thi và lợi ích của mạch số cũng chính là lý do để chọn và thực hiện đề án “thiết kế mạch hiển thị nhiệt độ” nhằm ứng dụng kiến thức đã học về kĩ thuật mạch và kỹ thuật số vào thực tế.

III.Giới hạn đề tài.

Do đều kiện cịn thiếu tài liệu cũng như linh kiện để thi cơng mạch điện nên nhĩm thực hiện chỉ thiết kế mạch hiển thị nhiệt độ đơn giản ,gọn nhẹ

PHAÀN II

Cơ SởLý Thuyết

I.VI ĐỀU KHIỂN PIC

I.1.Khái quát

PIC(Programmable Intelligent Computer ) là dòng vi điều khiển của

MICROCHIP đang được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng dân dụng và côngnghiệp bởi những đặc tính ưu việt của nó Hơn nữa việc lập trình cho PIC lại kháđơn giản bởi số mã lệnh ít, có nhiều công cụ hỗ trợ lập trình bằng ngôn ngữ cấpcao như C Hiện tại PIC có các dòng 8bit và 16bit Trong báo cáo này ta quan tâm

đến PIC 8 bit cụ thể là PIC16F877A - một vi điều khiển với tất cả đặc trưng cơ

bản của PIC

Tại sao dùng PIC

Ta từng sử dụng họ 8051 và thấy được tính hữu dụng của nó qua các ứngdụng cơ bản, đơn giản Tuy nhiên đối với các ứng dụng phức tạp, đòi hỏi tốc độ,mức độ tích hợp cao thì bản thân 8051 khó đáp ứng được ( hoặc ta phải đầu tưthêm chi phí cho việc xử lí ngoại vi,…) PIC thì khác, hãy xem bảng so sánh sau :

1 I/O 5 Ports 4 Ports

10 Truyền thông SUART,I2C,MSSP,PSP UART

Bảng II.1: Bảng so sánh chức năng của PIC16F877A và AT89C51Khả năng tích hợp cao của PIC mang lại sự đơn giản nhưng hiệu quả trongthiết kế và lập trình Tuy vậy PIC không phải là tất cả, khi làm một sản phẩm, tínhkinh tế là quan trọng, sử dụng loại vi điều khiển nào mang lại hiệu quả cao nhất làtùy thuộc vào người thiết kế

I.2 Cấu trúc PIC : I.2.1 Sơ đồ khối

*Hình dưới đây minh họa một số PIC và sơ đồ chân PIC16F877A.

Hình II.1 : Một số IC PIC thông dụng

Hình II.2 : Sơ đồ chân của pic 16F877A

TIMER0/COUNTER

- 8 bit8 bit

- Có thể cấu hình tần số Clock ngõ vào (prescale)8 bit

- Sử dụng Clock từ Xtal hoặc Clock bên ngoài8 bit

- Ngắt sảy ra khi tràn timer ( FFh -00h)8 bit

- Thường sử dụng cho hoạt động PWM8 bit

- Có thể cấu hình tần số clock ngõ vào ( prescale)8 bit

ADC :

- ADC với độ phân giải 10 bit8 bit

- Có thể cấu hình tần số chuyển đổi, kênh chuyển đổi, điện áp tham chiếu8 bitbằng phần mềm

8 bit - Cấu hình ngắt khi chuyển đổi xong

Hình II.3 : Sơ đồ cấu tạo cổng ADC của Pic

I.2.2 Cấu trúc địa chỉ ô nhớ và các thanh ghi

I.3 Tập lệnh PIC:

Để lập trình cho PIC, có thể chọn những ngôn ngữ lập trình khác nhau như ASM, CCS C, HT-PIC, pascal, basic, Khi viết bằng CCS C thì dịch ra file.hex có dài hơn so với khi viết bằng ASM Hai ngôn ngữ CCS C và HT- PIC được ưa chuộng hơn cả, CCS C dễ học, gần gũi với ASM còn HT-PIC

là dạng ANSI C.

II.CẢM BIẾN NHIỆT LM35

Cảm biến nhiệt được tích hợp trong IC, là một tích hợp nhận tín hiệu nhiệt độ chuyển thành tín hiệu điện dưới dạng dòng điện hay điện áp Dựa vào đặc tính rất nhạy cảm của các bán dẫn với nhiệt độ,tạo ra điện áp hoặc dòng điện tỷ lệ thuận với nhiệt độ.đo tín hiệu điện ta biết được giá trị nhiệt độ cần đo.Sự tác động của nhiệt độ tạo ra điện tích tự do và các lỗ trống trong chất bán dẫn.Bằng sự phá vỡ các phân tử, bức các electron thành dạng tư do di chuyển qua vùng cấu trúc mạng tinh thể tạo sự xuất hiện các lỗ trống.Làm cho tỷ lệ điện tử tự do và lỗ trống tăng lên theo quy luật hàm mũ với nhiệt độ

LM35 Là cảm biến nhiệt độ có thể hoạt động đến 1500c Cứ tăng 10c, điện áp ra tăng 10mv

flop để chốt, lưu giữ tín hiệu Chân 11 ở mức cao dữ liệu được truyền qua, khi chân 11 ở mức thấp thì dữ liệu được chốt ở lối ra cua IC Chân OE được nối mass.

b)Hình dáng và sơ đồ chân IC74HC573:

Hinh 4:Hình dáng và sơ đồ chân của IC 74573

c) Sơ đồ logic và bảng trạng thái

Hình 5: Sơ đồ logic của IC 74573

Sơ đồ cấu trúc của IC74573, sự hoạt động của IC được thể hiện ở bảng sự thật

Hình 6: Bảng trạng thái của IC74HC573

III.2 IC Hiển thị led 7segment 7447.

b)Hình dáng và sơ đồ chân IC

c) Sơ đồ logic và bảng trạng thái

Đây là IC khá đơn giản dùng để chuyển tín hiệu dạng số nhị phân ở ngõ vào sang

mã 7 đoạn, dễ thấy IC này hoạt động ở tích cực mức thấp Do đó ta có bảng chân thực sau:

IV Led 7 đoạn.

Dùng để hiển thị các số thập phân, nhị phân Có hai loại cơ bản là: led 7 đoạn có anot chung (hình a), và led 7 đoạn có katot (hình b) chung Tùy theo yêu cầu mà ta sử dụng.

Ha.Led 7 đoạn Anot chung Hb Led 7 doạn Katot chung

Phần III

Thiết Kế Và Thi Công

I.SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

I.1 Sơ đồ khối của mạch:

I.2 Nguyên lý hoạt động :

Cảm biến LM35 quy đổi trực tiếp sự thay đổi nhiệt độ môi trường thành sự

thay đổi của điện áp

VD: với nhiệt độ phòng là 250C thì ở ngõ out của LM35 sẽ có điện áp là 250mV

Với vi đều khiển PIC 16f877A có tích hợp sẵn bộ chuyển đổi ADC, nên tín hiệu

lấy từ cảm biến được đưa trực tiếp vào vi đều khiển PIC sẽ chuyển đổi giá trị đọc

được thành giá trị nhị phân Trong mạch này ta chọn bộ ADC 10 bit Quá trình

chuyển đổi như sau:

ADC 10 bit tương ứng giá trị là 1023

Chuyển Gía Trị Đọc Được Sang Gía Trị Nhiệt Độ

Hiển Thị

Ra LED 7 Đoạn

Ta chọn VEF=5V =5000mV

Vậy 5000mV ứng với 1023 khoảng

LM35 chuyển đổi 10C tương ứng với 10mV

Suy ra 5000mv tương ứng với 5000C

5000C ứng với 1023

?0 - giá trị bộ ADC đã chuyển đổi (VALUE)

Vậy ta có công thức chuyển đổi như sau:

Độ C = (VALUE*500)/1023Giá trị độ C được chuyển sang mã BCD và được xuất ra ngoài thông qua IC chốt74HC573 và IC giải mã 7447 để hiển thị ra led 7 đoạn

II Giải thuật chương trình

II.1 Sơ đồ khối chương trình:

CHUYỂN ĐỔIADC VÀCHUYỂN SANGGIÁ TRỊ NHIỆTĐỘ

HIỂN THỊ

output_d(0x00);

TAO_MA_BD();

if( led_h >=4) BAO_DONG();

if( led_h <=1) BAO_DONG();

XUAT_LED();

}

}

//======================================================//Chuyen dang ma de xuat ra led 7 doan

// Dung 74hc573 chot du lieu de tiet kiem cong