Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết nối
Vấn đề đo nhiệt độ rất cần thiết trong nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp và trong đời sống. Nắm được tầm quan trọng này, em đã chọn đề tài thiết kế mạch đo nhiệt độ và hiển thị số.Tuy nhiên, đồ án chỉ giới hạn trong phạm vi là đồ án 1, nên tính hiệu quả thực tế của mạch không cao.
Khối cảm biến nhận nhiệt độ từ môi trường bên ngoài chuyển thành mức điện áp DC tương ứng đưa vào khối chuyển đổi tương tự số. Việc điều chỉnh nguồn tham chiếu cho ADC sẽ tạo ra độ phân giải cho mạch đo theo đúng yêu cầu. Hoạt động của ADC được điều khiển bởi vi xử lý 89C51. Vi điều khiển AT89C51 nhận dữ liệu dạng số từ khối chuyển đổi ADC và kèm theo các tín hiệu điều khiển led tới khối giải mã BCD Khối hiển thị gồm 4 led 7 đoạn tương ứng số hàng chục, đơn vị, số lẻ và chữ C
em trong suốt quá trình
thực hiện đồ án này.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Tp HCM, tháng 12/2009
1. LỜI NÓI ĐẦU:
Vấn đề đo nhiệt độ rất cần thiết trong nhiều lĩnh vực sản xuất công
nghiệp và trong đời sống. Nắm được tầm quan trọng này, em đã chọn
đề tài thiết kế mạch đo nhiệt độ và hiển thị số
Em đã cố gắng vận dụng những kiến thức đã học ở trường, cùng với
sự tìm tòi nghiên cứu để hoàn thành tốt đồ án này
Tuy nhiên, đồ án chỉ giới hạn trong phạm vi là đồ án 1, nên tính hiệu
quả thực tế của mạch không cao.
2. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI:
Kyõ thuaät vi söû lyù hieän nay raát phaùt trieån, so vôùi kyõ thuaät soá thì kyõ thuaät vi
söû lyù nhoû goïn hôn raát nhieàu, do noù ñöôïc tích hôïp laïi vaø ñöôïc laäp trình ñeå
ñieàu khieån.
Vôùi tính öu vieät cuûa vi xöû lyù thì trong phaïm vi ñoà aùn nho û này, nó được
ứng dụng trong việc điều khiển khối chuyển đổi tương tự sang số và khối
hiển thị số.
Thieát keá maïch ño nhieät ñoä trong daûi töø 00C – 1000C hieån thò soá
Vieát chöông trình (phaàn meàm) và thiết lập phần cứng ñeå ñaùp öùng caùc yeâu
caàu treân
3. SƠ ĐỒ KHỐI:
Khối cảm biến nhận nhiệt độ từ môi trường bên ngoài chuyển thành
mức điện áp DC tương ứng đưa vào khối chuyển đổi tương tự số.
Việc điều chỉnh nguồn tham chiếu cho ADC sẽ tạo ra độ phân giải
cho mạch đo theo đúng yêu cầu. Hoạt động của ADC được điều
khiển bởi vi xử lý 89C51
4
Vi điều khiển AT89C51 nhận dữ liệu dạng số từ khối chuyển đổi ADC
và kèm theo các tín hiệu điều khiển led tới khối giải mã BCD
Khối hiển thị gồm 4 led 7 đoạn tương ứng số hàng chục, đơn vị, số lẻ
và chữ oC
4. CHỨC NĂNG CÁC KHỐI:
4.1. Khối cảm biến nhiệt độ:
Có rất nhiều công cụ chuyên biệt hỗ trợ cho việc đo nhiệt độ như:
Caëp nhieät ñieän
Nhieät keá ñieän keá kim loaïi
Nhieät ñieän trôû kim loaïi
Nhieät ñieän trôû baùn daãn
Caûm bieán thaïch anh
Vieäc söû duïng caùc IC caûm bieán nhieät ñeå ño nhieät ñoä laø moät phöông phaùp
thoâng duïng và rẻ tiền
Nguyên lý hoạt động chung của IC cảm biến nhiệt:
IC ño nhieät ñoä laø moät maïch tích hôïp nhaän tín hieäu nhieät ñoä chuyeån thaønh
tín hieäu ñieän döôùi daïng doøng ñieän hay ñieän aùp. Döïa vaøo ñaëc tính raát nhaïy
cuûa caùc baùn daãn vôùi nhieät ñoä, taïo ra ñieän aùp hoaëc doøng ñieän, tæ leä thuaän
vôùi nhieät ñoä tuyeät ñoái. Ño tín hieäu ñieän ta bieát ñöôïc giaù trò cuûa nhieät ñoä
caàn ño
Có rất nhiều loại IC cảm biến nhiệt, nhưng được sử dụng thông dụng, rẻ
tiền và dễ kiếm là IC LM35
LM35 có độ biến thiên theo nhiệt độ 10mV/1oC. Sai soá cöïc ñaïi 1,50C khi
nhieät ñoä lôùn hôn 100
0
C.
Phaïm vi söû duïng –550C – 1500C
Tín hiệu ngõ ra tuyến tính liên tục với những thay đổi của ngõ vào
Giới hạn trong đề tài là đo nhiệt độ từ 0
0
C– 1500C
+Vs (4V to20V)
OUTPUT
0 mV+ 10mV/1oC
LM35
5
4.2. Khối chuyển đổi tƣơng tự số ADC:
Ñeå keát noái giöõa nguoàn tín hieäu töôïng töï vôùi caùc heä thoáng xöû lyù
soá ngöôøi ta duøng caùc maïch chuyeån ñoåi töông töï sang soá (ADC)
nhaèm bieán ñoåi tín hieäu töông töï sang soá
Chuyeån ñoåi ADC coù raát nhieàu phöông phaùp.Tuy nhieân,moãi phöông
phaùp ñeàu coù nhöõng thoâng soá cô baûn khaùc nhau:
+ Ñoä chính xaùc cuûa chuyeån ñoåi AD.
+ Toác ñoä chuyeån ñoåi .
+ Daõi bieán ñoåi cuûa tín hieäu töông töï ngoõ vaøo
Các phương pháp chuyển đổi AD:
Bộ bieán ñoåi A/D loaïi “Tracking”
Bộ bieán ñoåi A/D loaïi xaáp xæ lieân tieáp
Boä bieán ñoåi A/D moät ñoä doác
Bộ bieán ñoåi A/D tích phaân hai ñộ doác
Thông số kỹ thuật ADC0804:
Độ phân giải 8bit (dữ liệu ngõ ra song song). ADC0804 hoạt
động theo phương pháp xấp xỉ liên tiếp. Sự so sánh điện áp tín
hiệu vào và tín hiệu ra nhỏ hơn hay lớn hơn sẽ điều khiển sự
chỉ thị tăng hay giảm của SAR (thanh ghi xấp xỉ liên tiếp) và
đồng thời điều khiển hoạt động theo điện áp đo Vi. Sai số lớn
nhất cho bộ biến đổi A/D là +1/2 LSB bit nhỏ nhất.
Tốc độ biến đổi tc = nTh, Th là chu kỳ xung clock của bộ
biến đổi, n là số bit
Lối vào điện áp vi phân
Tín hiệu tương thích TTL
Bộ phát xung nhịp trên chip
Dải điện áp vào 0V-5V (Nguồn đơn)
Không cần chỉnh offset
Có thể dùng mạch tạo clock trong chip hay clk ngoài, thời
gian chuyển đổi phụ thuộc vào tần số đồng hồ được cấp tới
chân CLK R và CLK IN và không bé hơn 110μs
6
Sơ đồ chân
Chân số 6 và chân số 7 là 2 đầu
vào tương tự vi sai, trong đó
Vin = Vin (+) – Vin (-). Thông
thường Vin (-) được nối mass,
Vin (+) được dùng làm đầu vào
tương tự và sẽ được chuyển đổi
về dạng số.
Chân số 20: Vcc là chân nguồn
nuôi +5V. Chân này còn được
dùng làm điện áp tham chiếu khi
đầu vào Vref/2 để hở
Chân số 9: Vref/2 là chân điện áp
đầu vào được dùng làm điện áp
tham chiếu.
chân số 18 – 11 (D0 - D7) là các
chân ra dữ liệu số (D7 là bit cao
nhất MSB và D0 là bit thấp nhất LSB).
Độ phân giải 8 Bit → 256 mức ngõ
ra
→
→
Yêu cầu độ phân giải 0.5oC, chọn Vref/2 = 0.64V
→ Vin = 0 - 1.28V
→
Nếu nhiệt độ đo là 0.5oC thì Vin = 5mV → Dout = 1
→ nhiệt độ tối đa ADC có thể chuyển đổi là
256 * 0.5 oC = 128oC
Bảng quan hệ điện áp Vref/2 với Vin
Vref/2 (V) Vin (V) Kích thƣớc bƣớc (mV)
Hở 0 – 5 5/256 = 19.53
2.0 0 – 4 4/256 = 15.62
1.5 0 – 3 3/256 = 11.71
1.28 0 – 2.56 2.56/256 = 10
0.64 0- 1.28 1.28/256=5
7
Tạo xung nhịp cho ADC:
Xung nhịp cho A/D có thể được lấy từ
nguồn bên ngoài như CPU clock hay
đơn giản hơn là dùng mạch RC tạo
self-clocking như hình. CLK IN (chân
số 4) tạo nên mạch Schmitt trigger.
R=10 k , C=150pF
→ tần số f=606 kHz thời
gian chuyển đổi là 110 s.
Các chân chức năng:
Chân 1: CS chọn chip, đầu vào tích cực thấp để kích hoạt và
truy cập ADC
Chân 2: RD là một tín hiệu vào tích cực thấp. khi CS=0, nếu có
một xung cao xuống thấp đến chân RD thì tín hiệu ra 8 bit được
đưa đến các chân DB0 – DB7
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Bạn download tại đây nhé
Vấn đề đo nhiệt độ rất cần thiết trong nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp và trong đời sống. Nắm được tầm quan trọng này, em đã chọn đề tài thiết kế mạch đo nhiệt độ và hiển thị số.Tuy nhiên, đồ án chỉ giới hạn trong phạm vi là đồ án 1, nên tính hiệu quả thực tế của mạch không cao.
Khối cảm biến nhận nhiệt độ từ môi trường bên ngoài chuyển thành mức điện áp DC tương ứng đưa vào khối chuyển đổi tương tự số. Việc điều chỉnh nguồn tham chiếu cho ADC sẽ tạo ra độ phân giải cho mạch đo theo đúng yêu cầu. Hoạt động của ADC được điều khiển bởi vi xử lý 89C51. Vi điều khiển AT89C51 nhận dữ liệu dạng số từ khối chuyển đổi ADC và kèm theo các tín hiệu điều khiển led tới khối giải mã BCD Khối hiển thị gồm 4 led 7 đoạn tương ứng số hàng chục, đơn vị, số lẻ và chữ C
em trong suốt quá trình
thực hiện đồ án này.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Tp HCM, tháng 12/2009
1. LỜI NÓI ĐẦU:
Vấn đề đo nhiệt độ rất cần thiết trong nhiều lĩnh vực sản xuất công
nghiệp và trong đời sống. Nắm được tầm quan trọng này, em đã chọn
đề tài thiết kế mạch đo nhiệt độ và hiển thị số
Em đã cố gắng vận dụng những kiến thức đã học ở trường, cùng với
sự tìm tòi nghiên cứu để hoàn thành tốt đồ án này
Tuy nhiên, đồ án chỉ giới hạn trong phạm vi là đồ án 1, nên tính hiệu
quả thực tế của mạch không cao.
2. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI:
Kyõ thuaät vi söû lyù hieän nay raát phaùt trieån, so vôùi kyõ thuaät soá thì kyõ thuaät vi
söû lyù nhoû goïn hôn raát nhieàu, do noù ñöôïc tích hôïp laïi vaø ñöôïc laäp trình ñeå
ñieàu khieån.
Vôùi tính öu vieät cuûa vi xöû lyù thì trong phaïm vi ñoà aùn nho û này, nó được
ứng dụng trong việc điều khiển khối chuyển đổi tương tự sang số và khối
hiển thị số.
Thieát keá maïch ño nhieät ñoä trong daûi töø 00C – 1000C hieån thò soá
Vieát chöông trình (phaàn meàm) và thiết lập phần cứng ñeå ñaùp öùng caùc yeâu
caàu treân
3. SƠ ĐỒ KHỐI:
Khối cảm biến nhận nhiệt độ từ môi trường bên ngoài chuyển thành
mức điện áp DC tương ứng đưa vào khối chuyển đổi tương tự số.
Việc điều chỉnh nguồn tham chiếu cho ADC sẽ tạo ra độ phân giải
cho mạch đo theo đúng yêu cầu. Hoạt động của ADC được điều
khiển bởi vi xử lý 89C51
4
Vi điều khiển AT89C51 nhận dữ liệu dạng số từ khối chuyển đổi ADC
và kèm theo các tín hiệu điều khiển led tới khối giải mã BCD
Khối hiển thị gồm 4 led 7 đoạn tương ứng số hàng chục, đơn vị, số lẻ
và chữ oC
4. CHỨC NĂNG CÁC KHỐI:
4.1. Khối cảm biến nhiệt độ:
Có rất nhiều công cụ chuyên biệt hỗ trợ cho việc đo nhiệt độ như:
Caëp nhieät ñieän
Nhieät keá ñieän keá kim loaïi
Nhieät ñieän trôû kim loaïi
Nhieät ñieän trôû baùn daãn
Caûm bieán thaïch anh
Vieäc söû duïng caùc IC caûm bieán nhieät ñeå ño nhieät ñoä laø moät phöông phaùp
thoâng duïng và rẻ tiền
Nguyên lý hoạt động chung của IC cảm biến nhiệt:
IC ño nhieät ñoä laø moät maïch tích hôïp nhaän tín hieäu nhieät ñoä chuyeån thaønh
tín hieäu ñieän döôùi daïng doøng ñieän hay ñieän aùp. Döïa vaøo ñaëc tính raát nhaïy
cuûa caùc baùn daãn vôùi nhieät ñoä, taïo ra ñieän aùp hoaëc doøng ñieän, tæ leä thuaän
vôùi nhieät ñoä tuyeät ñoái. Ño tín hieäu ñieän ta bieát ñöôïc giaù trò cuûa nhieät ñoä
caàn ño
Có rất nhiều loại IC cảm biến nhiệt, nhưng được sử dụng thông dụng, rẻ
tiền và dễ kiếm là IC LM35
LM35 có độ biến thiên theo nhiệt độ 10mV/1oC. Sai soá cöïc ñaïi 1,50C khi
nhieät ñoä lôùn hôn 100
0
C.
Phaïm vi söû duïng –550C – 1500C
Tín hiệu ngõ ra tuyến tính liên tục với những thay đổi của ngõ vào
Giới hạn trong đề tài là đo nhiệt độ từ 0
0
C– 1500C
+Vs (4V to20V)
OUTPUT
0 mV+ 10mV/1oC
LM35
5
4.2. Khối chuyển đổi tƣơng tự số ADC:
Ñeå keát noái giöõa nguoàn tín hieäu töôïng töï vôùi caùc heä thoáng xöû lyù
soá ngöôøi ta duøng caùc maïch chuyeån ñoåi töông töï sang soá (ADC)
nhaèm bieán ñoåi tín hieäu töông töï sang soá
Chuyeån ñoåi ADC coù raát nhieàu phöông phaùp.Tuy nhieân,moãi phöông
phaùp ñeàu coù nhöõng thoâng soá cô baûn khaùc nhau:
+ Ñoä chính xaùc cuûa chuyeån ñoåi AD.
+ Toác ñoä chuyeån ñoåi .
+ Daõi bieán ñoåi cuûa tín hieäu töông töï ngoõ vaøo
Các phương pháp chuyển đổi AD:
Bộ bieán ñoåi A/D loaïi “Tracking”
Bộ bieán ñoåi A/D loaïi xaáp xæ lieân tieáp
Boä bieán ñoåi A/D moät ñoä doác
Bộ bieán ñoåi A/D tích phaân hai ñộ doác
Thông số kỹ thuật ADC0804:
Độ phân giải 8bit (dữ liệu ngõ ra song song). ADC0804 hoạt
động theo phương pháp xấp xỉ liên tiếp. Sự so sánh điện áp tín
hiệu vào và tín hiệu ra nhỏ hơn hay lớn hơn sẽ điều khiển sự
chỉ thị tăng hay giảm của SAR (thanh ghi xấp xỉ liên tiếp) và
đồng thời điều khiển hoạt động theo điện áp đo Vi. Sai số lớn
nhất cho bộ biến đổi A/D là +1/2 LSB bit nhỏ nhất.
Tốc độ biến đổi tc = nTh, Th là chu kỳ xung clock của bộ
biến đổi, n là số bit
Lối vào điện áp vi phân
Tín hiệu tương thích TTL
Bộ phát xung nhịp trên chip
Dải điện áp vào 0V-5V (Nguồn đơn)
Không cần chỉnh offset
Có thể dùng mạch tạo clock trong chip hay clk ngoài, thời
gian chuyển đổi phụ thuộc vào tần số đồng hồ được cấp tới
chân CLK R và CLK IN và không bé hơn 110μs
6
Sơ đồ chân
Chân số 6 và chân số 7 là 2 đầu
vào tương tự vi sai, trong đó
Vin = Vin (+) – Vin (-). Thông
thường Vin (-) được nối mass,
Vin (+) được dùng làm đầu vào
tương tự và sẽ được chuyển đổi
về dạng số.
Chân số 20: Vcc là chân nguồn
nuôi +5V. Chân này còn được
dùng làm điện áp tham chiếu khi
đầu vào Vref/2 để hở
Chân số 9: Vref/2 là chân điện áp
đầu vào được dùng làm điện áp
tham chiếu.
chân số 18 – 11 (D0 - D7) là các
chân ra dữ liệu số (D7 là bit cao
nhất MSB và D0 là bit thấp nhất LSB).
Độ phân giải 8 Bit → 256 mức ngõ
ra
→
→
Yêu cầu độ phân giải 0.5oC, chọn Vref/2 = 0.64V
→ Vin = 0 - 1.28V
→
Nếu nhiệt độ đo là 0.5oC thì Vin = 5mV → Dout = 1
→ nhiệt độ tối đa ADC có thể chuyển đổi là
256 * 0.5 oC = 128oC
Bảng quan hệ điện áp Vref/2 với Vin
Vref/2 (V) Vin (V) Kích thƣớc bƣớc (mV)
Hở 0 – 5 5/256 = 19.53
2.0 0 – 4 4/256 = 15.62
1.5 0 – 3 3/256 = 11.71
1.28 0 – 2.56 2.56/256 = 10
0.64 0- 1.28 1.28/256=5
7
Tạo xung nhịp cho ADC:
Xung nhịp cho A/D có thể được lấy từ
nguồn bên ngoài như CPU clock hay
đơn giản hơn là dùng mạch RC tạo
self-clocking như hình. CLK IN (chân
số 4) tạo nên mạch Schmitt trigger.
R=10 k , C=150pF
→ tần số f=606 kHz thời
gian chuyển đổi là 110 s.
Các chân chức năng:
Chân 1: CS chọn chip, đầu vào tích cực thấp để kích hoạt và
truy cập ADC
Chân 2: RD là một tín hiệu vào tích cực thấp. khi CS=0, nếu có
một xung cao xuống thấp đến chân RD thì tín hiệu ra 8 bit được
đưa đến các chân DB0 – DB7
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Bạn download tại đây nhé
You must be registered for see links