[Khóa luận]nghiên cứu thiết bị cảm biến nhiệt thiết kế bộ điều chỉnh nhiệt độ lò nhiệt công suất nhỏ

Lời nói đầuTrong nhiều lĩnh vực sản suất công nghiệp hiện nay, nh là ngành côngnghiệp luyện kim, chế biến thực phẩm…vấn đề đo và khống chế nhiệt độ đặcvấn đề đo và khống chế nhiệt độ đặc

Nghiên cứu thiết bị cảm biến nhiệt.

Thiết kế bộ điều chỉnh nhiệt độ lò nhiệt công

suất nhỏ

Đồ áN TốT NGHIệP ĐạI HọC Hệ CHíNH QUY

Ngành : điện công nghiệp

HảI phòng - 2009

Nghiên cứu thiết bị cảm biến nhiệt.

Thiết kế bộ điều chỉnh nhiệt độ lò nhiệt công

Nghiên cứu thiết bị cảm biến nhiệt.

Thiết kế bộ điều chỉnh nhiệt độ lò nhiệt

công suất nhỏ

Đồ áN TốT NGHIệP ĐạI HọC Hệ CHíNH QUY

Ngành : điện công nghiệp

HảI phòng - 2009

Nghiên cứu thiết bị cảm biến nhiệt Thiết kế bộ điều chỉnh nhiệt độ lò nhiệt

Bộ GIáO DụC  ĐàO TạOO TạOTRƯờNG ĐạI HọC DÂN LậP HảI PHòNG

Nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp

Sinh viên : Trịnh Mạnh Hùng Mã số : LT10230 Lớp : ĐCL101 Ngành : Điện Công

Nghiệp

Tên đề tài : Nghiên cứu thiết bị cảm biến nhiệt.Thiết kế bộ

điều chỉnh nhiệt độ lò nhiệt công suất nhỏ

Nhiệm vụ đề tài

1 Nội dung và các yêu cầu cần giải quyết trong nhiệm vụ đề tài tốtnghiệp (về lý luận, thực tiễn, các số liệu cần tính toán và các bản vẽ)

2 Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính toán

3 Địa điểm thực tập tốt nghiệp: Nhà máy nhiệt điện Uông Bí – Quảng Ninh

Các cán bộ hớng dẫn đề tài tôt nghiệp

Ngời hớng dẫn thứ nhất

Đề tài tốt nghiệp đợc giao ngày 06 tháng 04 năm 2009.

Yêu cầu phải hoàn thành xong trớc ngày 06 tháng 07 năm 2009

HiÖu trëng.

GS.TS.NG¦T T rÇn H÷u NghÞ

1 Tinh thần thái độ của sinh viên trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp.

2 Đánh giá chất lợng của Đ.T.T.N (so với nội dung yêu cầu đã đề ra trong nhiệm vụ Đ.T.T.N, trên các mặt lý luận thực tiễn, tính toán giá trị sử dụng, chất lợng các bản vẽ…)

3 Cho điểm của cán bộ hớng dẫn :

(Điểm ghi bằng số và chữ)

Ngày… tháng… năm 2009 Cán bộ hớng dẫn chính

Nhận xét đánh giá của ngời chấm phản biện

đề tài tốt nghiệp

1 Đánh giá chất lợng đề tài tốt nghiệp về các mặt thu thập và phân tích

số liệu ban đầu, cơ sở lý luận chọn phơng án tối u, cách tính toán chất lợng thuyết minh và bản vẽ, giá trị lý luận và thực tiễn đề tài

2 Cho điểm của cán bộ chấm phản biện

(Điểm ghi bằng số và chữ)

Ngày…….tháng…… năm 2009 Ngời chấm phản biện

Mục lục

Chơng 1:Tổng quan về thiết bị đo

1.1 Tổng quan về hệ thống đo công nghiệp

1.2 Cảm biến đo nhiệt độ

1.2.1 Cảm biến tiếp xúc thuỷ ngân (nhiệt kế công tắc) 8

1.2.2 Cặp nhiệt điện 10

1.2.3 Nhiệt kế điện trở 13

1.2.4 Cảm biến nhiệt độ vi mạch điện tử 15

Chơng 2: Tổng quan về các đối tợng điều khiển 2.1 hệ vi điều khiển 8051 2.1.1 Giới thiệu chung 18

2.1.2 Cấu tạo của chip 8051 19

2.2 Đo nhiệt độ 2.2.1 Hệ thống đo lờng 29

2.2.2 Các phơng pháp đo 30

2.2.3 Cảm biến nhiệt điện trở PT100 31

2.3 Bộ chuyển đổi tơng tự – số 2.3.1 Khái niệm chung 32

2.3.2 Nguyên tắc chuyển đổi A/D 33

2.3.3 Các phơng pháp chuyển đổi A/D 33

2.4 Khối hiển thị 2.4.1 Led 7 thanh 38

2.4.2 Màn hình LCD 39

Chơng 3: Thiết kế bộ điều chỉnh lò nhiệt công suất nhỏ. 3.1 Sơ đồ khối và sơ đồ nguyên lí của hệ thống điều khiển. 3.1.1 Sơ đồ khối 47

3.1.2 Sơ đồ nguyên lí 48

3.2 Thiết kế và phân tích nhiệm vụ từng khối 3.2.1 Bộ cảm biến 49

3.2.2 Khối khuếch đại 50

3.2.3 Bộ chuyển đổi A/D 52

3.2.4 Thiết kế hiển thị giao tiếp qua LCD 56

3.2.5 Thiết kế mạch giao tiếp phím ấn 57

3.2.6 Thiết kế mạch điều khiển tải 58

3.3 Thuật toán điều khiển

3.3.1 Lu đồ thuật toán cho chơng trình chính 60

3.3.2 Lu đồ thuật toán cho chơng trình chọn kênh đo 60

3.3.3 Lu đồ thuật toán cho chơng trình chuyển đổi ADC 61

3.3.4 Lu đồ thuật toán cho chơng trình đặt nhiệt độ 61

3.3.5 Lu đồ thuật toán cho chơng trình điều khiển tải 62

Kết luận

Tài liệu tham khảo.

Lời nói đầu

Trong nhiều lĩnh vực sản suất công nghiệp hiện nay, nh là ngành côngnghiệp luyện kim, chế biến thực phẩm…vấn đề đo và khống chế nhiệt độ đặcvấn đề đo và khống chế nhiệt độ đặcbiệt đợc chú trọng đến vì nó là một yếu tố quyết định chất lợng sản phẩm.Nắm

đợc tầm quan trong của vấn đề trên em đã tiến hành nghiên cứu và thiết kếmột hệ thống đo và khống chế nhiệt độ tự động với mong muốn giải quyếtnhững yêu cầu trên, và lấy đó làm đề tài tốt nghiệp cho mình

Qua đề tài này thì những kiến thức cũng nh năng lực đạt đợc trong quátrình học tập ở trờng sẽ đợc đánh giá qua đợt bảo vệ đồ án tốt nghiệp cuốikhoá này.Vì vậy bản thân em sẽ cố gắng tận dụng tất cả những kiến thức đãhọc đợc ở trờng cùng với sự tìm tòi nghiên cứu để có thể hoàn thành tốt đồ ánnày.Những sản phẩm, những kết quả đạt đợc ngày hôm nay tuy không có gìlớn lao.Nhng đó là thành quả của những năm học tập là sản phẩm đầu tiên cóthể chứng minh năng lực của em trớc khi ra trờng

Do thời gian nghiên cứu và làm đồ án không dài và do kiến thức của em

đôi khi còn hạn hẹp nên không tránh khỏi những thiếu xót em rất mong quýthầy cô thông cảm.Em rất mong nhận đợc những ý kiến góp ý của các thầy cô

và các bạn.Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô đã cho em nhữngkiến thức bổ ích và đặc biệt là thầy Vũ Ngọc Minh ngời đã giúp em hoànthành tốt đồ án này.Em xin chân thành cảm ơn

Sinh viên thực hiện

Trịnh mạnh hùng

Chơng 1:

Tổng quan về thiết bị đo

1.1.Tổng quan về hệ thống đo công nghiệp.

Bớc phát triển đầu tiên của tự động hoá các quá trình sản xuất là trang

bị các thiết bị đo tự động các thông số công nghệ.Các thiết bị này giúp conngời điều hành theo dõi sát sao các diễn biễn xảy ra trong quy trình công nghệ

và đánh giá chính xác chất lợng sản phẩm

Đo là một phạm trù khoa học.Nó là quá trình xác định giá trị của một

đại lợng bằng cách so sánh giá trị đó với một giá trị chuẩn, đợc gọi là đơn vị

đo, để xác định chỉ số đo theo công thức:

vị đo chuẩn đợc sử dụng rộng rãi nhất hiện nay là hệ SI

Đo là quá trình nhằm xác định bản chất giá trị của một đại lợng Tuynhiên,bất cứ một kế quả đo nào cũng chỉ là tơng đối gần đúng so với giá trị

đích thực của đại lợng cần đo Bởi vì , nếu xác định đợc giá trị thực của đại ợng cần đo thì phép đo không còn ý nghĩa Khoa học đo lờng nghiên cứu cácphơng pháp đo và tìm cách xác định đợc chính xác giá trị đại lợng cần đo Độchính xác của phép đo đợc đánh giá thông qua giá trị đợc gọi là sai số đo Nó

l-là giá trị biểu thị sự sai khác giữa giá trị đo đợc và giá trị thực của đại lợng cần

đo Sai số đo thờng đợc biểu diễn dới một trong hai dạng: sai số tuyệt đối vàsai số tơng đối Sai số tuyệt đối ∆n là hiệu số giữa giá trị thực N và giá trị đo

đợc n của đại lợng cần đo đợc xác định theo công thức:

Sai số tơng đối là tỷ số giữa giá trị sai số tuyệt đối ∆n so với giá trị thực

N biểu diễn dới dạng:

n N

k i i

k càng lớn thì giá trị N càng gần với giá trị thực Nh vậy, theo lí thuyết thì k

→ ∞ giá trị trung bình cộng N sẽ tiến tới giá trị thực đại lợng cần đo

Một vấn đề quan trọng trong kĩ thuật đo là biết xuất xứ của các sai số

đo, từ đấy có thể nâng cao độ chính xác của phép đo Nghĩa là phải phân loại

bị không tuân thủ đầy đủ yêu cầu của nhà chế tạo Khi tồn tại sai số phụ thìgiá trị sai số của phép đo đợc xác định theo công thức:

Kết quả của các phép đo đợc biểu diễn dới dạng: n ± ∆n

Phơng pháp đo đợc phân thành hai loại chính: phơng pháp đo trực tiếp

và phơng pháp đo gián tiếp Đo trực tiếp là giá trị đại lợng cần đo đợc so sánhtrực tiếp với đơn vị đo để xác định chỉ số đo, ví dụ đo chiều dài bằng các đơn

vị dài chuẩn, đo thể tích dịch thể bằng các bình đo chuẩn v.v…vấn đề đo và khống chế nhiệt độ đặc ơng pháp đoPhnày có độ chính xác không cao do bị giới hạn bởi đơn vị đo nhỏ nhất và khảnăng nhận biết của ngời đo đồng thời nó không có khả năng tự động hoá.Trong công nghiệp thờng sử dụng phơng pháp đo gián tiếp Trong phơng phápnày, giá trị đại lợng cần đo không đợc so sánh trực tiếp với đơn vị đo mà đợcchuyển đổi sang dạng tín hiệu khác Thiết bị thực hiện chức năng chuyển đổinày đợc gọi là cảm biến đo (CBĐ) Tín hiệu ra của CBĐ đợc truyền đến thiết

bị thứ cấp để gia công so sánh với tín hiệu đơn vị và xác định chỉ số đo n.Thiết bị thứ cấp thực hiện công đoạn này đợc gọi là thiết bị chỉ thị đo (CTĐ)

Nh vậy hệ thống đo công nghiệp tối thiểu gồm hai thành phần CBĐ và CTĐ

có sơ đồ đợc mố tả trong hình 1:

Q y n

yq

CTD CBD

Hình 1:Sơ đồ hệ thống đo công nghiệp ( yq - tín hiệu đơn vị đo)

Nh vậy, để nghiên cứu hệ thống đo công nghiệp phải nghiên cứu đánhgiá tính chất từng thành phần của nó Đặc trng cơ bản của cảm biến đo là mốiliên hệ giữa tín hiệu ra y và tín hiệu vào Q của nó đợc mô tả dới dạng côngthức y =f(Q) hay dới dạng bảng giá trị Mối liên hệ này đòi hỏi phải đẳng trị

và liên tục CBĐ đợc đánh giá có tính u việt nhất khi mối liên hệ y = f(Q) làtuyến tính dạng:

y = K.Q với K là hệ số

Một đặc trng cơ bản nữa của CBĐ là độ nhạy ε Nó là sự thay đổi tínhiệu ra khi tín hiệu vào thay đổi một đơn vị Đối với CBĐ tuyến tính độ nhạy εchính là hệ số cố định K Độ nhạy càng lớn thì tính u việt của CBĐ càng tăng

Ngỡng độ nhạy là giá trị nhỏ nhất của đại lợng cần đo mà CBĐ có thểphát hiện một cách chắc chắn Ngỡng độ nhạy đợc tính bằng một nửa khoảngkhông xác định của CBĐ nghĩa là khoảng tín hiệu ra có thể tồn tại khi tín hiệuvào không đổi

Giới hạn đo của CBĐ là giá trị lớn nhất của đại lợng cần đo mà CBĐ đó

có thể thu nhận không bị méo và không gây h hại cho nó

Sai số của CBĐ là chỉ số chất lợng cơ bản của nó Sai số của CBD đợcxác định bằng thực nghiệm đồng thời với việc xác định đặc tính của nó, tức làquá trình khắc độ của CBĐ Trong quá trình khắc độ phải tiến hành xác địnhmối liên hệ giữa đầu ra và đầu vào nhiều lần trong cùng một điều kiện chuẩn.Kết quả thu đợc của các lần này là khác nhau Điều đó bắt buộc phải xác định

đặc tính chuẩn cảu CBĐ Vấn đề này đợc tiến hành theo trình tự sau:

- Xây dựng các mối liên hệ ngẫu nhiên giữa tín hiệu ra và tínhiệu vào của CBĐ đã nhận đợc bằng thực nghiệm

- Trên cơ sở trờng tơng quan vừa xây dựng chọn dạng hàm hồiquy:

y = f(Q,a,b,…vấn đề đo và khống chế nhiệt độ đặc)

Trong đó : a,b…vấn đề đo và khống chế nhiệt độ đặc là các hệ số của hàm

- Các hệ số của hàm hồi quy đợc xác định bằng phơng pháp cựctiểu tổng bình phơng sai lệch Nghĩa là tìm các hệ số a,b,…vấn đề đo và khống chế nhiệt độ đặc sao cho:

Các hệ số a,b,…vấn đề đo và khống chế nhiệt độ đặc ợc xác định từ hệ phơng trình: đ

0

(1-7)

Trên cơ sở hàm tơng quan vừa xác định và trờng tơng quan xác định sai

số cơ bản của CBĐ Sai số này thờng đợc biểu diễn dới dạng:

∆y0 - sai số điểm không

Đặc tính động học của CBĐ cũng là một đặc trng cơ bản của nó Đặctính này biểu thị dải tần số làm việc của CBĐ Nếu tần số tín hiệu đo nằmngoài giới hạn làm việc thì sẽ gây ra sai số động

Tính già hoá và tuổi thọ của CBĐ đặc trng cho khả năng kéo dài thờigian làm việc tin cậy của nó Khi thời gian sử dụng đã vợt ra ngoài giới hạn thì

sẽ tồn tại sai số phụ do già hoá

Thiết bị chỉ thị đo thực hiện chức năng gia công số liệu nhận đợc từCBĐ để xác định giá trị chỉ số đo và hiển thị chỉ số đo đã xác định Phụ thuộcvào phơng pháp gia công số liệu và hiển thị kết quả đo mà hệ thống đo đợcphân loại thành đo liên tục và đo số Trong hệ thống đo liên tục giá trị chỉ số

đo đợc hiển thị bằng kim trên thang chia độ.Đặc trng cơ bản của thiết bị CTĐliên tục là tốc độ dịch chuyển của kim trên thang chia độ, giới hạn đo và độchính xác của kết quả hiển thị Tốc độ dịch chuyển của kim trên thang chia độ

là giá trị đặc trng tần số giới hạn làm việc của CTĐ Sai số của CTĐ đợc đặctrng bằng đại lợng đợc gọi là cấp chính xác của thiết bị Cấp chính xác là giátrị tính bằng tỉ lệ phần trăm của giá trị sai số cực đại so với giá trị thang đotheo công thức:

0 min

Trong đó : K - cấp chính xác của thiết bị.

∆nmax - giá trị sai số cực đại

nmax - giới hạn trên của thang đo

nmin - giới hạn dới của thang đo

Cấp chính xác phụ thuộc vào khả năng chế tạo của thiết bị Vì vậy thiết

bị có cấp chính xác càng cao thì càng đắt tiền Cấp chính xác cao nhất là0,001 Các thiết bị CTĐ đợc chế tạo với cấp chính xác chọn trong dãy sau:

K = (1 ; 1,5 ; 2 ; 2,5 ; 3 ; 4 ; 5 ; 6).10n

Với n = 1 ; 0 ; -1 ; -2 ; -3

Độ chính xác của thiết bị CTĐ ∆nmax không chỉ phụ thuộc vào cấp chínhxác K mà cả giới hạn thang đo Vì vậy độ chính xác cảu phép đo sẽ đ ợc nângcao nếu chọn thang đo thích hợp

Kết quả đo trong hệ thống đo số đợc hiển thị trên bảng số Các số này

có thể là sợi đốt đợc uốn thành hình các con số trong đèn chân không hay sốbảy thanh bằng điod phát quang hoặc tinh thể lỏng Đặc trng cơ bản của CTĐbằng số ( hệ thống đo số) là chu kì lấy mẫu và số lợng chữ số hiển thị trongdãy số Chu kỳ lấy mẫu là khoảng thời gian cần thiết để thiết bị thực hiện cácthao tác: rời rạc hoá tín hiệu liên tục, lợng tử hoá, mã hoá và hiển thị kết quảlên bảng số Chu kỳ lấy mẫu là đại lợng biểu thị giới hạn tần số tín hiệu liêntục mà thiết bị đo có thể sử dụng để đo bảo đảm độ chính xác Số lợng dãy sốhiển thị đặc trng độ chính xác của kết quả hiển thị Sai số tuyệt đối của hiểnthị đợc tính bằng một nửa mức thay đổi của chữ số bậc thấp nhất trong dãy số

Trong nhiều hệ thống đo công nghiệp hiện nay ngoài CBĐ và CTĐ còntồn tại các thiết bị đợc gọi là chuyển đổi đo (CĐĐ) đợc ghép nối xen giữaCBĐ và CTĐ Sơ đồ của hệ thống này đợc mô tả trong hình2:

Q CBD y CDD y1 CDD n yn CTD n

Hình 2: Hệ thống đo có chuyển đổi đo

Vai trò của chuyển đổi đo là chuyển tín hiệu từ dạng này sang dạngkhác cần thiết để thực hiện thao tác tiếp theo Lấy ví dụ, chuyển đổi tín hiệu rakhông điện của CBĐ sang tín hiệu điện, chuyển đổi tín hiệu điện áp sang dòng

điện hoạc ngợc lại v.v…vấn đề đo và khống chế nhiệt độ đặcMối liên hệ giữa tín hiệu ra và tín hiệu vào của cácCĐĐ đợc mô tả bằng hàm tuyến tính Đặc trng cơ bản của chuyển đổi đo là độnhạy và ngỡng độ nhạy Giới hạn của chuyển đổi đo phải luôn luôn đảm bảoyêu cầu cần thiết Sai số cơ bản của chuyển đổi đo đợc biểu diễn dới dạng cấpchính xác tơng tự nh thiết bị CTĐ

Nh vậy, hệ thống đo công nghiệp thờng gồm nhiều phần tử mắc nối tiếpnhau là : CBĐ, các CĐĐ và thiết bị CTĐ Chỉ tiêu quan trọng nhất ở đây làphải đánh gía đợc sai số của kết quả đo Để xác định sai số đo của hệ thống,trớc hết phải xác định đợc sai số của từng thiết bị bao gồm sai số cơ bản và sai

số phụ Sai số của hệ thống đợc xác định theo công thức:

n

1

Trong đó : ∆n – sai số của hệ thống

∆i – sai số của thiết bị thứ i

k – số lợng thiết bị trong hệ thống

Các thiết bị đo công nghiệp thờng đợc trang bị những cơ cấu để ghi lạicác kết quả đo Trong thiết bị đo liên tục các kết quả thờng đợc ghi trên đĩagiấy hoặc băng giấy, còn trong thiết bị đo số thì đợc ghi lên đĩa từ hoạc băngtừ

1.2.Cảm biến đo nhiệt độ.

1.2.1 Cảm biến tiếp xúc thuỷ ngân (nhiệt kế công tắc).

8 - Lõi sắt non

9 - Nam châm vĩnh cửu

10 - Vít định vị nhiệt độ

11 - ổ cắm nhiệt kế

12 - Gá nhựa lõi nhiệt kế

13 - Êcu đặt t0C và có gắn tiếp điểm động

14 - Bảng xem nhiệt độ dới

- Hoạt động của nhiệt kế công tắc: Khi ta xoay nam châm vĩnh cửu 9

thì sắt non cũng chuyển động theo là cho êcu chỉ nhiệt độ cũng chạy trên trụcvít, đồng thời thay đổi khoảng cách cặp tiếp điểm mà một má chính là sự lênxuống của thuỷ ngân, một má là dây bạc nhỏ cũng chuyển động lên xuống.Khi thuỷ ngân dâng lên chạm dây bạc thì ở mạch ngoài đóng mạch cắt điệncho kháng đốt Bảng chỉ thị phía dới là chỉ để chỉ nhiệt độ thật của tủ

1.2.2 Cặp nhiệt điện.

- Cấu tạo: Cặp nhiệt điện có cấu tạo gồm hai dây kim loại khác nhau

đ-ợc nối với nhau bởi hai mối hàn.Suất điện động E phụ thuộc vào bản chất vậtliệu làm các dây dẫn

- Nguyên lí làm việc: Cặp nhiệt điện là cảm biến đo nhiệt độ, chuyển

tín hiệu nhiệt độ sang tín hiệu điện áp dựa trên hiện tợng nhiệt điện Hiện tợngnày nh sau: Nếu lấy hai dây dẫn có bản chất kim loại khác nhau nối chặt lạivới nhau ở hai đầu rồi đốt nóng một đầu thì trong vòng dây sẽ xuất hiện dòng

điện Dòng điện này đợc gọi là dòng điện nhiệt Sự xuất hiện dòng nhiệt điệnnày có thể giải thích bằng hiện tợng khuếch tán điện tử tự do ở đây tồn tại haihiện tợng: hiện tợng khuếch tán điện tử tự do giữa hai dây dẫn tại điểm tiếpxúc và hiện tợng khuếch tán điện tử trong mỗi dây dẫn khi có sự chênh lệchnhiệt độ ở hai đầu dây

Khi hai dây dẫn khác nhau đợc gắn tiếp xúc với nhau, thì do hai dây có

số lợng 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 nhiều hơn thì số lợng tử tự do của nó khuếch

tán sang dây kia sẽ nhiều hơn sự khuếch tán ngợc lại, vì vậy bản thân nó sẽthiếu điện tử tự do và mang điện tích dơng Phía bên dây còn lại sẽ thừa điện

tử tự do nên mang điện tích âm Nh vậy tại điểm tiếp xúc sẽ xuất hiện sức điện

động mà điện trờng của nó chống lại sự khuếch tán điện tử từ dây có số lợng

điện tử tự do nhiều hơn sang dây có ít hơn Giá trị sức điện động tiếp xúc phụthuộc vào bản chất của hai dây dẫn và nhiệt độ của điểm tiếp xúc Nhiệt độcàng tăng thì hoạt tính của các điện tử càng tăng, khả năng khuếch tán tănglên, 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 lạnhlàm cho đầu nóng thiếu điện tử tự do nên mang điện tích dơng còn đầu lạnhthừa điện tử tự do nên mang điện tích âm Giữa hai đầu của dây dẫn sẽ xuấthiện một sức điện động

BA

Hình trên mô tả sự hình thành sức điện động trong vòng dây A-B với

điều kiện số lợng điện tử tự do của dây A (NA) lớn hơn số lợng điện tử tự docủa dây B(NB), đồng thời nhiệt độ của một đầu tiếp xúc là t và đầu kia là t0 và t

> t0 Theo định luật Kéc- hôp, sức điện động trong vòng dây đợc xác định là:

E = eAB(t) – eA(t,t0) – eAB(t0) + eB(t,t0) (1-11)Sức điện động này đã sinh ra dòng điện chạy trong vòng dây Trongthực tế giá trị eA(t,t0) và eB(t,t0) rất nhỏ so với eAB(t) và eAB(t0) vì vậy công thứctrên có thể chuyển sang dạng:

Nh vậy sức điện động sinh ra trong vòng dây tỉ lệ với hiệu nhiệt độ ởhai đầu dây Nghĩa là thông qua giá trị sức điện động E đo đợc sẽ biết đợchiệu nhiệt độ hai đầu dây Trong thực tế cặp nhiệt điện thờng đợc sử dụng để

đo nhiệt độ của môi trờng hay vật thể Nh vậy nhiệt độ của một đầu phải đợcgiữ cố định, đầu này đợc gọi là đầu tự do hay đầu lạnh, đầu còn lại đợc nhúngvào môi trờng đo nhiệt độ và nó đợc gọi là đầu làm việc hay đầu nóng Phơngtrình cơ bản của cặp nhiệt điện làm cảm biến đo nhiệt độ nh sau:

E = f(t) với t0 = const

Điều kiện chuẩn khi chia độ các cặp nhiệt quy định t0 = 00C Đặc tuyếncủa các cặp nhiệt điện E = f(t) khi t0 = 00C thờng đợc biểu diễn dới dạng bảng

số liệu Các dây A và B đợc gọi là các điện cực nhiệt

*Một số cặp nhiệt điện thông dụng:

- Thermôcuple Platin_Rhodium Platin:

Nhiệt độ sử dụng: T = -500C -> 15000C

Đờng kính dây: 0,51 mmSức điện động Seebeck: E = (-2,3 -> 16,7)mVLoại 10% Platin : T = 00C ->6000C, cấp chính xác là +/-2,5%

T = 6000C -> 16000C, cấp chính xác 0,4%

+/-Loại 13% Platin : T = 00C -> 5380C, cấp chính xác là 1,4%

+/-T = 5380C -> 15000C, +/-0,25%

Loại 30% Platin: T = 00C -> 17000C, +/-0,5%

- Thermocouple Wolfram- Rhenium:

Đờng kính dây: 0,4 mmSức điện động Seebeck : E = (0 -> 38,5)mVLoại Wolfram_Rhenium 5% : T = 00C -> 27600CLoại Wolfram_Rhenium 26% : T = 00C -> 19500CChuyên dùng để đo nhiệt độ rất cao

- Thermocouple Chromel_Alumel:

Nhiệt độ sử dụng : T = -2700C -> 12500C

Đờng kính dây : 3,25 mmSức điện động Seebeck : E = (-5,35 -> 50) mVCấp chính xác : T = 00C -> 4000C là +/-3%

T = 4000C -> 12500C là +/- 0,75%

- Thermocouple Chromel_Constantan:

Nhiệt độ sử dụng : T = -2700C -> 8700C

Đờng kính dây: 3,25 mmSức điện động Seebeck : E = (-9,8 -> 66)mVCấp chính xác: T = 00C -> 4000C là +/-3%

T = 4000C -> 12500C là +/-0,75%

1.2.3 Nhiệt kế điện trở.

- Cấu tạo: Nhiệt điện trở bán dẫn còn gọi là thermistor đợc chế tạo từ

một số oxit bán dẫn đa tinh thể khác nhau nh: MgO, Mn2O3, NiO …vấn đề đo và khống chế nhiệt độ đặc ợc trộnđ

lẫn với nhau theo tỉ lệ thích hợp, sau đó đợc nén định dạng và đợc đốt ở nhiệt

độ 100000C Khi nhiệt độ tác động làm ảnh hởng đến nồng độ điện tích tự do,dẫn đến nội trở thay đổi theo Lợi dụng tính chất này ngời ta đã chế tạo ra loạicảm biến này

- Nguyên lí làm việc: Nhiệt kế điện trở là cảm biến đo nhiệt độ có thể

sử dụng để đo nhiệt độ trong khoảng từ -260 đến 7500C Trong những trờnghợp riêng có thể lên tới 10000C Nguyên lí hoạt động của nhiệt kế điện trở dựavào sự phụ thuộc điện trở của vật dẫn hay bán dẫn vào nhiệt độ của nó theocông thức:

Trong đó: R0 : là điện trở ở 00C

Rt : là điện trở ở t0CYêu cầu cơ bản để một vật liệu có thể sử dụng làm nhiệt kế điện trở làphải có hệ số nhiệt điện trở lớn ổn định và điện trở suất lớn Trong côngnghiệp thờng sử dụng hai loại nhiệt kế điện trở dây dẫn là đồng và bạch kim

Nhiệt kế điện trở đồng thờng đợc chế tạo với đờng kính dây 0,02 ữ 0,05

mm Nhiệt độ cực đại có thể sử dụng lên đến 1800C Mối quan hệ giữa điện trở

và nhiệt độ của nhiệt kế điện trở đồng đợc mô tả bằng công thức:

Rt = R0 (1 + 4,25.10-3 t) (1-14)

Nhiệt kế điện trở bạch kim đợc chế tạo rất nhiều loại bằng nhiều phơngpháp khác nhau Phụ thuộc vào phơng pháp chế tạo mà giới hạn đo sẽ khácnhau Nếu nhiệt kế điện trở bạch kim đợc chế tạo bằng dây dẫn có đờng kính

từ 0,05 đến 0,1 mm thì giới hạn đo cực đại có thể lên tới 7500C và nếu dùngdây có đờng kính 0,5 mm thì có thể đo đợc nhiệt độ đến 11000C Nếu nhiệt độthay đổi từ 0 đến 6600C thì mối liên hệ giữa điện trở và nhiệt độ của bạch kim

cao tạo nên những khối chắc và hình thành những liên kết hoá học Mối liên

hệ giữa điện trở và nhiệt độ đợc mô tả bằng quan hệ:

Trong đó : A - hằng số phụ thuộc vào tính chất vật lí của bán dẫn,kích thớc và hình dáng của nhiệt điện trở

B - hằng số phụ thuộc vào tính chất bán dẫn (B < 0)

T - nhiệt độ của nhiệt kế tính theo độ Kenvin

Ưu điểm cơ bản của nhiệt kế điện trở bán dẫn là có độ nhạy cao, hệ sốnhiệt điện trở của nó âm có giá trị gấp 6 ữ 10 lần hệ số nhiệt điện trở của kimloại Nhiệt kế điện trở đợc chế tạo dới dạng thanh, vòng đệm, đĩa và hạt

1

Hình trên là sự mô tả cấu tạo của nhiệt kế bán dẫn dạng thanh Thanhbán dẫn 1 đợc phủ lớp sơn – men trắng có hai nắp chụp tiếp xúc 2 liên kếtvới hai dây dẫn ra 3 Loại nhiệt kế điện trở này chỉ sử dụng ở môt trờng khôráo Để có thể sử dụng ở môi trờng bất kì thì toàn bộ thanh bán dẫn phải đặttrong vỏ bảo vệ bằng kim loại Nhiệt kế điện trở dạng thanh đợc chế tạo vớigiá trị điện trở định mức ở 200C thay đổi từ 1000 đến 200000Ω ,nhiệt độ đotrong khoảng -100 đến 1200C

Nhợc điểm cơ bản của nhiệt kế điện trở bán dẫn là đặc tính phi tuyếntính, điện trở định mức và cả đặc tuyến của các nhiệt kế điện trở bán dẫn rấtkhác nhau vì vậy chúng không có khả năng thay thế giữa các nhiệt kế điện trởsản xuất hàng loạt cùng chủng loại

1.2.4 Cảm biến nhiệt độ vi mạch điện tử.

Đây là sự kết hợp của cảm biến nhiệt độ và các mạch điện tử tạo lênnhững vi mạch điện tử để làm cảm biến nhiệt độ Ưu điểm của các cảm biếnloại này là có đặc tính tuyến tính và có độ nhạy rất lớn Nhợc điểm là giới hạn

đo không cao

a.Vi mạch LM335:

Đây là diod zenơ cảm biến nhiệt độ có giới hạn sử dụng từ -40 đến

1000C Đặc tuyến của nó đợc mô tả theo công thức:

U = 10.T (mV) = 2730 + 10.t (mV) (1-18)

Với T là giá trị nhiệt độ tính theo Kenvin, còn t là 0C.

Dòng điện đi qua vi mạch cho phép trong khoảng 0,4 đến 5 mA Nếudòng điện cao hơn có thể phá vỡ vi mạch Trong mạch đo nhiệt độ nên chọndòng I ≥ 1 mA vì nhỏ hơn 1 mA có thể làm giảm độ chính xác Hình 3 là sơ

đồ mạch điện đơn giản để nắp cảm biến

U

I t LM335 R t

Với E là điện áp nguồn (V)

Rt là điện trở tải Để đảm bảo tính tuyến tính của chuyển đổi đo đòi hỏi

It << I Độ lệch tuyến tính của LM335 có thể đạt ± 10C Khi nhiệt độ t = 00Ctín hiệu ra U = 2,73V

b.Vi mạch LM34:

Là vi mạch sử dụng để đo nhiệt độ thay đổi trong khoảng từ -50 đến

3000F ( khoảng từ -45,6 đến 148,90C) Tín hiệu ra của LM34 tỉ lệ với độPharenhait và hoàn toàn không tuyến tính với độ nhạy ε = 10 mV/ 10F LM34không đòi hỏi thiết bị hiệu chỉnh bên ngoài Dòng tiêu thụ của LM34 chỉkhoảng 70μA Sai số đo ±1,50F đối với toàn bộ thang đo ( từ -50đến 3000F).Sai số đo nhiệt độ phòng ±0,50F Các mạch nối LM34 để sử dụng đợc mô tảtrong hình 4:

LM34 U

U LM34

R -E

Hình 4: Mạch nối LM34 để sử dụng

Nguồn cung cấp +E có thể thay đổi trong khoảng từ 5 đến 20V Hình 4a

sử dụng khi đo nhiệt độ dơng pharenhait, còn hình 4b sử dụng khi đo cả nhiệt

độ âm pharenhait Điện trở R đơc chọn theo công thức R = -E/50μA Tín hiệu

ra thay đổi theo hàm:

Với n - giá trị nhiệt độ tính theo pharenhait (n0F)

c.Vi mạch AD590 (AD592):

Vi mạch AD590 (AD592) là cảm biến nhiệt độ có tín hiệu ra là dòng

điện tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối (0K) Điều này cho phép truyền tín hiệu đi xa

mà không bị ảnh hởng của điện trở dây dẫn Giới hạn làm việc của AD590 từ

-55 đến 1500C (AD592 từ -25 đến 1050C) với sai số ±0,50C cho toàn thang đo.Dòng ra cho AD590 (AD592) đợc biểu diễn dới dạng:

Trong đó : T là nhiệt độ tính theo Kenvin còn t tính theo Cenxi Nh vậy

độ nhạy của cảm biến là 1μA/10K

Trên cơ sở các vi xử lí trên , thêm các khối chơng trình chỉ đọc(PROM), khối nhớ đọc /ghi RAM, các cổng vào ra song song và nối tiếp, ngời

ta đã chế tạo đợc các máy vi tính cá nhân PC (personal Computer) nh PC/XT(1985 với 8080, 8085), PC/AT (1987 với 80286), PC/AT cải tiến (1989 với

80386, 80486) và Pentium (1991 với 80586) Riêng Pentium, có Pentium I(tốc độ xung nhịp 66MHz), Pentium II (tốc độ 133MHz), Pentium III (tốc độ233MHz), Pentium MTX đa phơng tiện, Pentium Pro hay IV (tốc độ1,4GHz,1995) và hiện nay là Pentium V (tốc độ tới 2,4GHz) Các thế hệ máy

vi tính cá nhân này đã tạo ra sự bùng nổ thông tin và cách mạng về kĩ thuật vìmáy tính đã xâm nhập vào hầu hết các lĩnh vực khoa học-kĩ thuật, truyềnthông với mạng toàn cầu – Internet và đời sống xã hội, tới từng gia đình củacả nhân loại trên toàn thế giới

Vi điều khiển có khả năng nh một máy vi tính, có những u điểm đặcbiệt về kích thớc rất nhỏ, nên đã xâm nhập sau hơn nữa vào các thiết bị đo l-ờng, điều khiển tự động hoá và đặc biệt là vào các thiết bị của đời sống hàngngày nh đồng hồ thời gian, đồng hồ báo giờ, đầu máy ghi và phát âm hay pháthình (video, VCD,DVD v.v…vấn đề đo và khống chế nhiệt độ đặc) Đỉnh cao của việc dùng VĐK là dùng trongngời máy (ROBOT) và các thiết bị PLC để điều khiển logic chơng trình hoádây truyền sản xuất tự động

Vi điều khiển có hai dòng họ lớn là vi điều khiển 68HCxx của hãngMotorola(thông dụng ở Tây Âu) và MCS-51 của hãng Intel(thông dụng trêntoàn thế giới)

Ngoài các bộ phận giống nhau về cấu trúc, các vi điều khiển trên đềucó:

- Các nhóm lệnh: nh rẽ nhánh chơng trình ( điều khiển chơngtrình thay đổi theo lệnh), dịch chuyển dữ liệu( giữa các thanh ghi trongRAM), xử lí số học( cộng, trừ, nhân, chia), xử lí logic (Và,Hoặc, loại trừv.v…vấn đề đo và khống chế nhiệt độ đặc) và xử lí theo bit (xác lập, xoá đảo v.v…vấn đề đo và khống chế nhiệt độ đặc)

- Các hành động cơ bản: nh trao đổi tin song song, trao đổi tinnối tiếp, định thời gian, đếm xung ngoài, điều khiển ngắt chơng trình (doxung ngoài, do đếm tràn về 0, do trao đổi tin nối tiếp)

Hiện nay, có nhiều hãng điện tử tham gia chế tạo các VĐK khác nhaunhng theo cấu trúc và tính năng tơng tự trên Có thể có các loại sau:

- VĐK dùng trong công nghiệp: cấu tạo đơn giản, ít cổng vào/rasong song, có 18 chân nh : 2051 của hãng Intel, PIC của Microchip

- VĐK thông dụng: nh 8051, 8052 thuộc họ MCS-51 của Intel,AT89C51, AT89C52, AT90C52, AT89C535 của hãng ATMEL

- VĐK tiên tiến: có các tính năng mở rộng nh có nhiều mứcngắt, có nhiều bộ định thời và cả Watch dog (chó canh cửa), đếm kiểu

ma trận, ghép nối với thiết bị nối tiếp SPI v.v…vấn đề đo và khống chế nhiệt độ đặc

- VĐK có ADC, DAC bên trong vi mạch : nh ADU812 (ADC,DAC có 12 bit), ADU 816 (ADC, DAC có 16 bit), ADU 824 (DAC,ADC có 24 bit) của hãng analog hay các hãng khác

- VĐK dùng trong truyền thông mạng : nh 87C51GB và xử lí sốDSP51000

2.1.2 Cấu tạo của chip 8051.

Vi mạch tổng quát của họ MSC-51 là chip 8051 (thuật ngữ 8051 đợcdùng để chỉ rộng rãi các chip họ MSC-51) nó có các đặc trng sau:

- Không gian nhớ dữ liệu ngoài 64K

- Bộ xử lý bit (thao tác trên các bit riêng rẽ)

- 210 vị trí nhớ đợc định địa chỉ, mỗi vị trí một bit

BUS CONTROL

SERIAL PORT

EXTERNAL

INTERRUPTS

CPU

ON - CHIP RAM

ETC TIMER 0 TIMER 1

Hình 5: Bố trí bên trong của sơ đồ khối 8051

+ Port 1: (các chân từ 1 đến 8) chỉ có 1 công dụng: là xuất/nhập.

Các chân của port 1 dùng để giao tiếp với các thiết bị bên ngoài khi cóyêu cầu

7 8

32 33 34 35

39 38 37 36

P3.3 P3.2 P3.1 P3.0

P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 P2.7

P2.6 P2.5 P2.4

P2.0 P2.1 P2.2 P2.3

P1.3 P1.2 P1.1 P1.0

P1.4 P1.5 P1.6 P1.7

P0.7 P0.6 P0.5 P0.4

P0.0 P0.1 P0.2 P0.3

T0

/RD /WD T1

RxD TxD /INT0

A10 A9 A8

A13 A14 A15 A12

AD3 AD2 AD1 AD0

AD4 AD5 AD6 AD7

18 19

XTAL2 XTAL1

/PSEN ALE

RST /EA

17 16 15 14

10 11 12 13

25

28 27 26

21 22 23 24

4 3 2 1

5 6

Hình 6: Sơ đồ các chân của 8051

+ Port 2: (các chân từ 21 đến 29) có 2 công dụng:

- Làm nhiệm vụ xuất/nhập

- Làm byte địa chỉ cao của bus địa chỉ 16 bit cho các thiết kế bộnhớ chơng trình ngoài hoặc các thiết kế có nhiều hơn 256 byte bộ nhớdữ liệu ngoài

+ Port 3: (từ các chân 10 đến 17) có 2 công dụng:

- Hoạt động xuất nhập

- Các chức năng riêng

Bit Tên Địa chỉ bit Chức năng

P3.0 RxD B0H Chân nhận dữ liệu của port nối tiếp

P3.1 TxD B1H Chân phát dữ liệu của port nối tiếp

P1.1 T2EX 91H Nạp lại/thu nhận của bộ định thời 2

Bảng 2: Chức năng của các chân của port 3 và port 1

Tín hiệu PSEN ở mức logic 0 trong suốt thời gian tìm nạp lệnh Các mãnhị phân của chơng trình hay opcode (mã thao tác) đợc đọc từ EPROM, quabus dữ liệu và đợc chốt vào thanh ghi lệnh IR của 8051 để đợc giải mã

Khi thực hiện một chơng trình chứa ở ROM nội, PSEN đợc duy trì ởlogic không tích cực (logic 1)

+ Chân cho phép chốt địa chỉ ALE

8051 sử dụng chân 30, chân xuất tín hiệu cho phép chốt địa chỉ ALE(address latch enable) để giải đa hợp bus dữ liệu và bus địa chỉ Khi port 0 đợc

sử dụng làm bus địa chỉ /dữ liệu đa hợp, chân ALE xuất tín hiệu để chốt địachỉ (byte thấp của địa chỉ 16 bit) vào một thanh ghi ngoài trong suốt một nửa

đầu của chu kỳ nhớ Sau khi điều này đã đợc thực hiện các chân của port 0 sẽxuất/nhập dữ liệu hợp lệ trong suốt một nửa thứ hai của chu kỳ bộ nhớ

Tín hiệu ALE có tần số bằng 1/6 tần số của mạch dao động bên trongchip vi điều khiển và có thể dùng làm xung clock cho phần còn lại của hệthống

+ Chân truy xuất ngoài EA

Ngõ vào này (chân 31) có thể đợc nối với nguồn 5V (logic 1) hoặc vớiGND (logic 0) Nếu chân này nối lên 5V, 8051/8052 thực thi chơng trìnhtrong ROM nội Nếu chân này nối với GND (và chân PSEN cũng ở logic 0),chơng trình cần thực thi chứa bộ nhớ ngoài

+ Chân RESET

Ngõ vào RES (chân 9) là ngõ vào xoá chính của 8051 dùng để thiết lậptrạng tháI ban đầu cho hệ thống hay gọi tắt là reset hệ thống Khi ngõ vào này

đợc treo ở mức logic 1 tối thiểu hai chu kỳ máy, các thanh ghi bên trong của

8051 đợc nạp các giá trị thích hợp cho việc khởi động lại hệ thống

+ Các chân XTAL1 và XTAL2

Mạch dao động bên trong chip 8051 đợc ghép với thạch anh bên ngoài

ở hai chân XTAL1 và XTAL2 (chân 18 và chân 19)

+ Các chân nguồn

8051 vận hành với nguồn đơn +5V Vcc đợc nối với chân 40 và Vss(GND) đợc nối với chân 20

*Tổ chức bộ nhớ:

Hầu hết các bộ VXL đều có không gian nhớ chung cho dữ liệu và

ch-ơng trình Điều này cũng hợp lý vì các chch-ơng trình đợc lu trên đĩa và đợc nạpvào RAM để thực thi; vậy thì cả hai, dữ liệu và chơng trình, đều lu trú trongRAM

Các chíp VĐK hiếm khi đợc sử dụng giống nh các CPU trong các hệmáy vi tính, thay vào đó chúng đợc dùng làm thành phần trung tâm trong cácthiết kế hớng điều khiển, trong đó bộ nhớ dung lợng giới hạn, không có ổ đĩa

và hệ điều hành Chơng trình điều khiển phải thờng chú trong ROM

8051 có không gian nhớ riêng đợc chia làm hai loại:

- Chơng trình (vùng nhớ chơng trình _code)

- Dữ liệu (vùng nhớ dữ liệu_data)

+Tổ chức bộ nhớ chơng trình

Bộ nhớ chơng trình bao gồm 64K có cả ROM trong và RAM ngoài

8051 có 4K ROM trong co địa chỉ từ 0000H-1000H 4K ROM trong có chung

địa chỉ với 4K ROM ngoài Việc truy xuất ROM trong hay ngoài phụ thuộc

EA

PSEN phải nối với ROM ngoài

Bộ nhớ ROM bắt đầu từ 0000H-FFFFH trong đó chia ra làm 5 vùngnhớ bắt đầu từ 0003H Mỗi vùng nhớ 8 byte giành cho ngắt, vùng địa chỉ thấpnhất đợc sử dụng nh ROM thông thờng Địa chỉ 1 ô nhớ trong ROM đợc xác

định bằng hai byte (16 bit) trong đó P0 chứa 8 bit địa chỉ thấp, P2 chứa 8 bit

địa chỉ cao

+Tổ chức bộ nhớ dữ liệu (RAM trong)

Đợc chia làm bốn phần:

- Phần 1: Là vùng RAM đo mục đích có địa chỉ từ 30-7F

- Phần 2: Là vùng RAM định địa chỉ theo bit có địa chỉ từ20-2F

- Phần 3: Gồm có 32 byte dùng cho các dải thanh ghi baogồm 4 dải thanh ghi mỗi thanh có 8 byte (R0-R7)

- Phần 4: Dùng cho thanh ghi có chức năng đặc biệt

*.Vùng RAM đo mục đích: Có thể truy cập đến vùng nhớ này bằngcách trực tiếp hoặc gián tiếp.

*.Vùng RAM định địa chỉ theo bit: Tức là nó phân ra 128 bit từ 20-2F

có thể truy suất nh các byte hay nh các bít tuỳ theo lệnh cụ thể, và phần cònlại nằm ở thanh ghi chức năng đặc biệt

*.32 byte : Tại một thời điểm nào đó chỉ có một dải thanh ghi tích cực,ngời ta chọn dải thanh ghi tích cực bằng cách tác động vào thanh ghi điềuchỉnh PFW(từ trạng tháI chơng trình)

*.Vùng thanh ghi chức năng đặc biệt: Các thanh ghi chức năng đặc biệtdùng điều khiển toàn bộ quá trình của khối trong 8051 Ngời ta có thể sethoặc reset các chức năng của từng bộ phận kích hoạt hoặc không kích hoạtmột số các hoạt động cài đặt các thông số cho hệ thống

*Các thanh ghi chức năng đặc biệt

ADD A,#1

Sẽ trả về thanh ghi tích luỹ kết quả 00H và set cờ nhớ trong PSW

Cờ nhớ cũng có thể xem nh một thanh ghi 1 bit cho các lệnh luận lí thihành trên bit Ví dụ, lệnh sẽ AND bit 25H với cờ nhớ và đặt kết quả trở vào cờnhớ:

ANL C,25H

- Cờ nhớ phụ

Khi cộng các giá trị BCD, cờ nhớ phụ (AC) đợc set nếu kết quả của 4bit thấp trong khoảng 0AH đến 0FH Nếu các giá trị cộng đợc là số BCD, thìsau lệnh cộng cần có DA A (hiệu chỉnh thập phân thanh ghi tích luỹ) để mangkết tủa lớn hơn 9 trở về tâm từ 0ữ9

- Cờ 0

Cờ 0 (F0) là một bit cờ đa dụng dành các ứng dụng của ngời lập trình

- Các bit chọn dãy thanh ghi

Các bit chọn dãy thanh ghi (RS0 và RS1) xác định dãy thanh ghi đợctích cực Chúng đợc xoá sau khi reset hệ thống và đợc thay đổi bằng phầnmềm nếu cần Ví dụ, ba lệnh sau cho phép dãy thanh ghi 3 và di chuyển nộidung của thanh ghi R7 (địa chỉ byte 1FH) đến thanh ghi tích luỹ:

SETB RS1

SETB RS0

MOV A,R7

Khi chơng trình đợc hợp định các điạ chỉ bit đúng đợc thay thế cho các

kí hiệu “RS1” và “RS0” Vậy lệnh SETB RS1 sẽ giống nh lệnh SETB 0D4H

Dùng chung với thanh ghi A trong các phép toán nhân chia

MUL AB//nhân 2 số 8 bit không dấu trong A và B chứa kết quả tínhtoán vào cặp thanh ghi A:B B chứa bit cao và A chứa bit thấp.Phép chia thì Achuắ kết quả còn B chứa phần d

+Các thanh ghi port

+Các thanh ghi định thời

8051 có 2 bộ đếm /định thời 16 bit để định các khoảng thời gianhay để đếm các sự kiện

Bộ định thời Địa chỉ byte cao Địa chỉ byte thấp

Hoạt động của bộ định thời đợc thiết lập bởi thanh ghi chế độ định thờiTMOD và thanh ghi điều khiển định thời TCON TCON đợc định địa chỉ từngBit

+Các thanh ghi của port nối tiếp

8051 có 1 port nối tiếp dùng để truyền thông với các thiết bị đầu cuốihay modem hoặc để giao tiếp với các IC khác có mạch giao tiếp nối tiếp Cóchứa thanh ghi SBUF lu dữ liệu nhận về và truyền đi

+Các thanh ghi ngắt

8051 có cấu trúc ngắt với 2 mức u tiên và 5 nguyên nhân ngắt sau khireset hệ thống thanh ghi cho phép ngắt IE.Mức u tiên ngắt ở thanh ghi IP Cả

2 thanh ghi đều đợc định địa chỉ từng bit

+Thanh ghi điều khiển nguồn

 Chế độ nghỉ

 Chế độ nguồn giảm

*Bộ nhớ ngoài

8051 cho phép mở rộng bộ nhớ chơng trình ngoài 64 K và bộ nhớ dữliệu ngoài là 64K ROM và RAM ngoài đợc thêm vào khi cần

Khi dùng bộ nhớ ngoài, port 0 không còn là một port I/O thuần tuý nữa

Nó đợc hợp kênh giữa bus địa chỉ (A0-A7) và bus dữ liệu (D0-D7) với tín hiệuALE để chốt byte thấp của địa chỉ khi bắt đầu mỗi chu kỳ bộ nhớ Port 2thông thờng đợc dùng cho byte cao của bus địa chỉ

Trong nửa đầu của mỗi chu kỳ bộ nhớ, byte thấp của địa chỉ đợc cấotrong port 0 và đợc chốt bằng xung ALE Một IC chốt 74HC373 (hoặc tơng đ-

ơng) sẽ giữ byte địa chỉ thấp trong phần còn lại của chu kỳ bộ nhớ Trong nửasau của chu kỳ bộ nhớ port 0 đợc dùng nh bus dữ liệu và đợc đọc hoặc ghi tuỳtheo lệnh

*Hoạt động Reset

Reset 8051 bằng cách giữ chân RST ở mức cao tối thiểu 2 chu kì máy

và sau đó chuyển nó về mức thấp RST có thể đợc kích khi cấp điện dùng mộtmạch R-C

2.2.Đo nhiệt độ.

2.2.1 Hệ thống đo lờng.

Để thực hiện phép đo của một đâi lợng nào đó thì tuỳ thuộc vào đặc tínhcảu đại lợng cần đo, điều kiện đo, cũng nh độ chính xác theo yêu cầu của mộtphép đo mà ta có thể thực hiện đo bằng nhiều cách khác nhau trên cơ sở củacác hệ thống đo lờng khác nhau

Sơ đồ khối của một hệ thống đo lờng tổng quát:

- Khối chuyển đổi: làm nhiêm vụ nhận trực tiếp các đại ợng vật lí đặc trng cho đối tợng cần đo biến đổi các đại lợng thànhcác đại lợng vật lí thống nhất ( dòng điện hay điện áp) để thuận lợicho việc tính toán