“ Thiết kế và thi công mạch đo điện áp một chiều, hiển thị Led 7...

Trường đại học sư phạm kỹ thuật Hưng YênKhoa Điện – Điện Tử

Thuyết minh đồ án

Đề tài: “ Thiết kế và thi công mạch đo điện áp một chiều, hiên thi Led 7 thanh”.

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………................................................................................

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Hưng Yên, Ngày…. tháng .... năm 2011

Giáo viên hướng dẫn

MỤC LỤC

PHẦN I : MỞ ĐẦU........................................................................................................4

I.1 LỜI MỞ ĐẦU………………………......................................................................4

I.2 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI…………................................................................................5

I.3 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỒ ÁN.................................................................6

PHẦN II:LÝ THUYẾT LIÊN QUAN.....................................................................................7

II.1 CÁC LINH KỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH.......................................................7

II.2. CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ VI SỬ LÝ 89C51......................................................7

II.3.NGUYÊN LÍ CỦA MỘT SỐ LINH KỆN TRONG VIỆC DO LƯỜNG…………...18

II.3.1. CHIP ADC0804……………………….………………..……..……………………18

II.3.2 CẤU TRÚC ẠNG MÃ HIỂN THỊ DỮ LIỆU TRÊN LED 7 THANH………….22

II.4 CÁC LINH KỆN KHÁC……………………………………………….………………25

PHẦN III: CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG…………..………………..26

III.1 PHƯƠNG ÁN 1.....................................................................................................26

III.2 PHƯƠNG ÁN 2 ………………………………………………...……………… ……..34

PHÂN IV: THIẾT KẾ MẠCH…………..…………………………………….……...……….32

IV.1 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ……………………………………………..….…………………32

IV.2 SƠ ĐỒ MẠCH IN………………………………………………….……………………34

IV.4 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN………………………………..……………………36

PHẦN V: ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM VÀ MỞ RỘNG ĐỀ TÀI…...…..………………………38

PHẦN VI: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………..…….…….……………………..40

PHẦN I: MỞ ĐẦU

I.1.Lời mở đầu

Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là ngành Kỹ thuật Điện tử. Đời sống xã hội ngày càng phát triển cao dựa trên những ứng dụng của khoa học vào đời sống. Vì vậy mà những công nghệ điện tử mang tính tự động ngày càng được ứng dụng rộng rãi. Trong đó có sự đóng góp không nhỏ của kỹ thuật vi điều khiển. Các bộ vi điều khiển đang đựơc ứng dụng rộng rãi và thâm nhập ngày càng nhiều trong các lĩnh vực kỹ thuật và đời sống xã hội. Hầu hết là các thiết bị được điều khiển tự động từ các thiết bị văn phòng cho đến các thiết bị trong gia đình đều dùng các bộ vi điều khiển nhằm đem lại sự tiện ghi cho con người trong thời đại công nghiệp hoá, hiện đại hoá.

Điện áp là một đại lượng rất quan trọng trong kĩ thuật điện–điện tử, mốn điều khiển một thiết bị hay một linh kiện điện tử nào đó ta phải quan tâm đến điện áp để điều khiển nó đầu tiên. Thị trường đã sản xuất ra loại đồng hồ cơ ,tuy có thể đo điện áp nhưng ko thực sự chính xác, do vậy việc chế tạo ra một loại thiết bị đo có độ chính xác cao là rất cần thiết.

Sau thời gian học tập rèn luyện tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên, chuyên ngành Kỹ thuật điện tử, được sự đồng y của thầy Đỗ Thành Hiếu nhóm chung em tiến hành thực hiện đồ án chuyên ngành: “ Thiết kế và thi công mạch đo điện áp một chiều, hiên thi Led 7 thanh”.Với mong muốn đáp ứng được yêu cầu đặt ra trong việc nghiên cứu, đo lường về điện

áp một chiều. Từ đó có thể điều khiển và sử ly điện một cách chính xác hơn.

I.2.Nhiệm vụ của đề tài

Tên đề tài: “Thiết kế và thi công mạch đo điện áp một chiều, hiên thi

Led 7 thanh”

1. Dữ liệu cho trước

1. Các tài liệu tham khảo, tài liệu chuyên môn.

2. Trang thiết bị, máy móc tại xưởng thực tập.

3. Các chip vi điều khiển thuộc họ 8051.

2. Nội dung cần hoàn thành

- Phần li thuyết:

1. Tính cấp thiết của đề tài.

2. Giới thiệu chung về vi điều khiển.

3. Thiết kế mạch điều khiển.

4. Lập lưu đồ thuật toán và viết chương trình điều khiển.

5. Quyển thuyết minh và các bản vẽ mô tả đầy đủ nội dung của đề tài.

- San phâm:

1. Hoạt động chính xác và ôn định.

2. Đạt yêu cầu kĩ thuật và mỹ thuật.

I.3 Mục đich, yêu cầu của đồ án:

-Mục đich: tạo được thiết bị đo điện áp có độ chính xác cao

-Sơ đô khối mạch đo điện áp:

Điện áp đo

Khối sử ly AT89c51

Khối ADC

Nguồn

Khối hiển thị

PHẦN II: LÝ THUYẾT LIÊN QUAN

II.1. Các linh kiện sử dụng trong mạch- Sử dụng vi điều khiển họ 8051.-ADC 0804 - Hiển thị bằng led 7 đoạn

II.2.Các đặc điêm của hệ vi sử lý 89C51 Vi điều khiển (VĐK) là một hệ vi xử ly được tô chức trong một chíp. Nó bao gồm: + Bộ vi xử ly + Có 40 chân + 4 kbyte ROM. 1, có thể ghi xoá được 1000 lần + 4 kbyte EPROM. + Dải tần số hoạt động từ 0MHz đến 24Mhz + Có 4 port xuất nhập (I/O) 8 bit + Có 128 byte RAM + 2 bộ định thời 16 bit + Mạch giao tiếp nối tiếp + Không gian nhớ chương trình (mã) ngoài 64k byte. + Không gian nhớ Data ngoài 64k byte. + Bộ xử ly bit thao tác trên các bit riêng. + 210 vị trí nhớ định địa chỉ, mỗi vị trí một bit. + Các thanh ghi chức năng, cơ chế điều khiển ngắt .+ Các bộ thời gian dùng trong limh vực chia tần số và tạo thời gian thực.

+ Có thể lập trình được qua công nối tiếp + Bộ vi điều khiển có thể lạp chương trình để điều khiển các thiết bị thông tin,

viễn thông thiết bị đo lường,thiết bị điều chỉnh cũng nhuu các ứng dụng trong công nghệ thong tin và kỹ thuật điều khiển tự động. có thể xem bộ VĐK như một hệ VXL on-chíp đối với AT89C51, nó có đầy đủ chức năng của một hệ VXL 8 bit, được điều khiển bởi một hệ lệnh, có số lệnh đủ mạnh, cho phép lập trình bằng hợp ngữ (Assemply).

Cơ ban về cấu tạo của AT89C51

Hình1.1 : Sơ đồ chân của 89C51

Hình 1.2 : Sơ đồ khối của 89C51

+ GND(chân 20): Chân nối với 0v + potr 0(chân 32 – chân 29) port 0 là port xuất nhập 8 bit hai chiều. Port 0 còn được cấu hình làm bus địa

chỉ( byte thấp) và bus dữ liệu đa hợp trong khi truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài và bộ nhớ chương trình ngoài. Port cũng nhận các byte mã trong khi lập trình cho. Flash và xuất các byte mã trong khi kiểm tra chương trình ( các điện trở kéo lên bên ngoài được cần đến trong khi kiểm tra chương trình).

+ Port 1( chân 1- 8): port 1 là port xuất nhập 8 bit hai chiều. Port1 cũng nhận byte địa chỉ thấp trong thời gian lập trình cho Flash. + Port 2 ( chân 21 – 28): Port 2 là port xuất nhập 8 bit hai chiều. Port 2 tạo ra các

byte cao của bus địa chỉ trong thời gian tìm nạp lệnh từ bộ nhớ chương trình ngoài và trong thời gian truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài, sử dụng các địa chỉ 16 bit. Trong thời gian truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài sử dụng các địa chỉ 8 bit, port 2 phát các nội dung của các thanh ghi đặc biệt, port 2 cũng nhận các bits địa chỉ cao và vài tín hiệu điều khiển trong thời gian lập trình cho Flash và kiểm tra chương trình. + Port 3 ( chân 10- 17): Port 3 cũng nhận một vài tín hiêu điều khiển cho việc lập

trình Flash và kiểm tra chương trình. Port 3 là port xuất nhập 8 bit hai chiều, port 3 cũng còn làm các chức năng khác của AT89C51. các chức năng này được nêu như sau:

Chân Tên Chức năngP3.0 RxD Ngõ vào port nối tiếpP3.1 TxD Ngõ ra port nối tiếpP3.2 INT0 Ngõ vào ngắt ngoài 0P3.3 INT1 Ngõ vào ngắt ngoài 1P3.4 T0 Ngõ vào bên ngoài của bộ định thời 1P3.5 T1 Ngõ vào bên ngoài của bộ định thời 0P3.6 WR Điều khiển ghi bộ nhớ dữ liệu ngoàiP3.7 RD Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài

+ RST ( chân 9) Ngõ vào reset. Mức cao trên chân này trong hai chu kỳ máy trong khi bộ dao động

đang hoạt động sẽ reset AT89C51 + ALE/PROG( chân 30) ALE là một xung ngõ ra để chốt byte thấp của địa chỉ trong khi xuất bộ nhớ ngoài.

Chân này cũng làm ngõ vào chân lập trình (PROG) trong thời gian lạp trình cho Flash. Khi hoạt động bình thường xung ngõ ra luôn có tần số không đôi là 1/6 tần số của mạch dao động, có thể được dùng cho các mục đích định thời bên ngoài. Khi cần, hoạt động chân ALE có thể được vô hiệu hoá bằng cách set bit 0 của thanh ghi chức năng đặc biệt có địa chỉ 8Eh. Khi bit này được set, ALE chỉ tích cực trong thời gian thực hiện lệnh MOVX hoặc MOVC. Ngược lại chân này sẽ được kéo lên cao. Việc set bit không cho phép hoạt động chôt byte thấp của địa chỉ sẽ không có tác dụng nếu bộ vi điều khiển đang ở chế độ thực thi chương trình ngoài. + PSEN(chân 29): PSEN (program Store Enable) là xung điều khiển truy xuất

chương trình ngoài. Khi AT89C51 đang thực thi chương trình từ bộ nhớ chương trình

ngoài, PSEN được kích hoạt hai lần mỗi chu kỳ máy, nhưng hai hoạt động PSEN sẽ bị bỏ qua mỗi khi truy cập bộ nhớ dữ liệu ngoài. + EA vpp(chân 31): Là chân cho phép truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài ( địa chỉ

từ 0000h tới ffffh). EA = 0 cho phép truy xuát bộ nhớ chương trình ngoài, ngược lại EA = 1 sẽ thực thi chương trình bên trong chip. Tuy nhiên, lưu y rằng nếu bít khoá 1 được lập trình EA được chốt bên trong khi reset + XTAL1& XTAL2: Là hai ngõ vào ra của hai bộ khuyếch đại đảo của mạch dao

động, được cấu hình để dùng như một bộ tạo dao động trên chip

Hình1.3: Bộ tạo dao động

2.Tổ chức bộ nhớ của 89C51

7F RAM ĐA DỤNG

30 2F 7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 782E 77 76 75 74 73 72 71 702D 6F 6E 6D 6C 6B 6A 69 682C 67 66 65 64 63 62 61 602B 5F 5E 5D 5C 5B 5A 59 582A 57 56 55 54 53 52 51 5029 4F 4E 4D 4C 4B 4A 49 4828 47 46 45 44 43 42 41 4027 3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 3826 37 36 35 34 33 32 31 3025 2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 2824 27 26 25 24 23 22 21 2023 1F 1E 1D 1C 1B 1A 19 1822 17 16 15 14 13 12 11 1021 0F 0E 0D 0C 0B 0A 09 0820 07 06 05 04 03 02 01 001F

BANK 318 17

BANK 210

0F

BANK 108

07

Bank thanh ghi 0 ( mặc định cho R0-R7)

00

CẤU TRÚC RAM NỘI

Bộ nhớ bên trong chip bao gồm ROM, RAM va EPROM. RAM trên chip bao gồm vùng RAM đa chức năng, vùng RAM với từng bit được định địa chỉ, các dây thanh ghi (bank) và các thanh ghi chức năng đặc biệt. Có 2 đặc tính đáng lưu y: + Các thanh ghi và các port I/O được định địa chỉtheo kiểu ánh xạ bộ nhớ và

được truy xuất như một vị trí nhớ trong bộ nhớ. + Vùng track thường tru trong RAM trên chip thay vì ở trong RAM ngoài như

đối với các bộ vi xử ly.

Vùng RAM đa mục đích: Có 80 byte, địa chỉ từ 30H đến 7FHBất cứ vị trí nào trong vùng RAM ta đều có thể truy xuất tự do bằng cách sử dụng định

địa chỉ trực tiếp hoặc gián tiếp. Ví dụ: + Kiểu định địa chỉ trực tiếp: MOV A,5FH ;Đọc nội dung tại địa chỉ 5FH của RAM + Kiểu định địa chỉ gián tiếp: (Qua các thanh ghi R0,R1) MOV R0,#5FH ; Di chuyển giá trị5FH vào thanh ghi R0 MOV A,@R0 ; Di chuyển dữ liệu trỏ tới R0 và thanh chứa AVùng RAM định địa chỉ: Chip 8951 chứa 210 vị trí định địa chỉ in đó có 128 byte chứa trong các byte ở địa

chỉ 20H đến 2FH (16 byte x 8 = 128 bits), phần còn lại chứa trong các thanh ghi chức năng đặc biệt. Công dụng: + Truy xuất các bit riêng rẽ thông qua các phần mền. + Các port có thể địng địa chỉ từng bit, làm đơn giản việc giao tiếp

băng phần mền với các thiết bị xuất nhập đơn bit.Ví dụ: + Set bit trực tiếp: SETB 67H; lệnh làm nhiệm vụ set bit 67H bằng 1 + Hoặc ta có thẻ sử dụng lệnh sau để set bít 67H là bit lớn nhất của byte 2CH: ORL A,#10000000B ;Tác dung set bitCác thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR) Không phải tất cả 128 địa chỉ từ 80H đến FFH đều được định nghĩa mà chit có

21 địa chỉ được định nghĩa. Các thanh ghi chức năng đặc biệt bao gồm: + Tử trạng thái chương trình PSW: có địa chỉ là D0H + Thanh ghi B: Có địa chỉ F0Hđược dùng chung với thanh chứa A trong các phếp

toán nhân và chia. + Con trỏ Stack (SP) : là thanh ghi 8 bit ở địa chỉ 81H, nó chứa địa chỉ của dữ liệu

hiện đang ở đỉnh của stack.

+ Con trỏ dữ liệu DPTR: Dùng để truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài hoặc bộ nhớ dữ liệu ngoài. DPTR là thanh ghi 16 bit có địa chỉ 82H (byte thấp ) và 83H (byte cao). Ví dụ: MOV A,#55H ;Nạp hằng dữ liệu 55H và thanh chứa A MOV DPTR,%1000 ;Nạp hằng địa chỉ 16 bit 1000H cho ; con trỏ DPTR MOV @DPTR,A ; Chuyển dữ liệu từ A vao RAM ngoài ; tai địa chỉ DPTR trỏ tới. +Các thanh ghi port: - Port 0 : địa chỉ 80H - Port 1 : địa chỉ 90H - Port 2 : địa chỉ A0H - Port 3 : địa chỉ B0H + Các thanh ghi định thời: IC 8951 có 2 bộ định thời/đếm dùng để định khoảng thời gian hoặc đếm các sự

kiện. - Bộ định thời 0: địa chỉ 8AH (TL0 ) va 8CH (TH0) - Bộ định thời 1: địa chỉ 8bH (TL1 ) va 8DH (TH1) Hoạt động của bộ định thời được thiết lậpbởi thanh ghi chế độ định thời TMOD ở

địa chỉ 89H và thanh ghi điều khiển bộ định thời TCON ở địa chỉ 88H (chỉ có TCON được định địa chỉ từng bit)+ Các thanh ghi của port nối tiếp: Chip 8951 có 1 port nối tiếp để truyền thông với

các thiết bị như các thiết bị đầu cuối hoặc model... + Các thanh ghi ngắt: có một cấu truc ngắt với 2 mức ưu tiên và 5 nguyên nhân

ngắt. Các ngắt bị vô hiệu hoá sau khi Reset hệ thống và được phép bằng cách vào thanh ghi IE ở địa chỉA8H. Mức ưu tiên ngắt được thiết lập bơit thanh ghi IP ở địa chỉ B8H. + Thanh ghi điều khiển nguồn: PCON có địa chỉ 87H

3. Tóm tắt tập lệnh .

Thông qua việc khảo sát các kiểu định địa chỉ và các ví dụ trên các tình huống lập trình điển hình để chung ta tiếp cận tập lệnh của họ MCS-51.a.Các kiểu định địa chỉ. Có 8 kiểu định địa chỉ : + Thanh ghi.: VD: MOV PSW,#00011000B + Trực tiếp : VD: MOV P1, A + Gián tiếp:

VD: MOV A,@R0 + Tức thời: VD: MOV A, #54 + Tương đối: VD: SJMP THREE :Nhảy đến nhãn THREE + Tuyệt đối: VD: AJMP THREE + Dài: + Chỉ số. VD: JMP @A+DPTRb. Các loại lệnh: Có 5 nhóm lệnh: + Nhóm lệnh số học. ADD A , nguồn: Cộng toán hạng nguồn vào A ADD A, #data : Cộng dữ liệu data với A ADDC A,nguồn: Cộng nguồn với A và cờ nhớ. ADDC A,#data : Cộng dữ liệu data với A và cờ nhớ.

SUBB A, nguồn: Trừ A với nguồn SUBB A,#data : Trừ A với data INC A : Tăng nội dung thanh ghi A lên 1 DEC A : Giảm nội dung thanh ghi A lên 1 INC DPTR : Tăng DPTR MUL AB : Nhân nội dung thanh ghi A và B DIV AB : Chia A cho B DA A : Hiệu chình thập phân thanh ghi A + Nhóm lệnh Logic. ANL A, nguồn AND ANL A, #data ANL direct,A ANL direct , #data ORL A, nguồn OR ORL A, #data ORL direct,A ORL direct , #data XRL A, nguồn OR XRL A, #data XRL direct,A XRL direct , #data

CLR A Xoá A CPL A Lấy bù A RL A Quay trái A RLC A Kể cả cờ nhớ RR A Quay phải A RRC A Kể cả cờ nhớ SWAP A Hoán đồi 2 nửa 4 bit

+Nhóm lệnh di chuyển dữ liệu MOV A, nguồn Di chuyển toán hạng nguông đến đích MOV A, # data MOV dest , A MOV dest, #data MOV DPTR,#data16 MOVC A,@A+DPTR Di chuyển từ bộ nhớ chương trình MOVC A,#A+PC MOVX A,@Ri MOVX A,@DPTR MOVX @Ri,A MOVX @DPTR,A PUSH direct Cất vào Stack POP direct Lấy ra từ Stack XCH A,source Trao đồi các byte XCHD A,@Ri Trao đồi các digit thấp

+ Nhóm lệnh xử lí bit. CLR C xoá bit CLR bit SETB C SETB bit CPL C CPL bit ANL C, bit AND ANL C ,/bit AND NOT bit với C ORL C, bit ORL C, /bit MOV C,bit MOV bit, C JC rel Nhảy đến Rel nếu C=1

JNC rel Nhảy đến Rel nếu C=0 JB bit, rel Nhảy nếu bit bằng 1 JNB bit, rel Nhày nếu bit =0 JBC bit , rel Nhảy nếu bit =1 rồi xoá bit

+Nhóm lệnh rẽ nhánh. ACALL addr11 Gọi chương trình con LCALL addr16 RET Quay về từ chương trình con RETI Quay về từ chương trình ngắt AJMP addr11 Nhảy LJMP addr16 SJMP rel JMP @ A+DPTR JZ rel Nhảy nếu A=0 JNZ rel Nhảy nếu A <>0 CJNE A,direct, rel So sánh và nhảy CJNE #data, rel CJNE Rn,#data, rel CJNE @ Ri,# data, rel DJNZ Rn, rel Giảm và nhảy nếu khác 0 DJNZ direct, rel NOP Không làm gì

II.3.Nguyên lý một số linh kiện phục vụ cho việc đo lường.II.3.1. Chip ADC 0804 Chíp ADC 0804 là bộ chuyển đôi tương tự sang số trong họ các loạt ADC 0800 từ

hãng National Semiconductor. Nó cũng được nhiều hãng khác sản xuất, làm việc với +5V và có độ phân giải là 8 bít. Ngoài độ phân giải thì thời gian chuyển đôi cũng là một yếu tố quan trọng khác khi đánh giá một bộ ADC. Thời gian chuyển đôi được định nghĩa như là thời gian mà bộ ADC cần để chuyển một đầu vào tương tự thành một số nhị phân. Trong ADC 0804 thời gian chuyển đôi thay đôi phụ thuộc vào tần số đồng hồ được cấp tới chân CLK R và CLK IN nhưng không thể nhanh hơn 110s. Các chân của ADC 0804 được mô tả như sau:

1. Chân - chọn chíp: Là một đầu vào tích cực mức thấp được sử dụng để kích hoạt chíp ADC 0804. Để truy cập ADC 0804 thì chân này phải ở mức thấp.

CS

2. Chân (đọc): Đây là một tín hiệu đầu vào được tích cực mức thấp. Các bộ ADC chuyển đôi đầu vào tương tự thành số nhị phân tương đương với nó và giữ nó trong một

thanh ghi trong. được sử dụng để nhận dữ liệu được chuyển đôi ở đầu ra của

ADC0804. Khi CS = 0 nếu một xung cao - xuống - thấp được áp đến chân thì đầu ra số 8 bít được hiển diện ở các chân dữ liệu D0 - D7. Chân cũng được coi như cho phép đầu ra.

3. Chân ghi (thực ra tên chính xác là “Bắt đầu chuyển đôi”). Đây là chân đầu vào tích cực mức thấp được dùng để báo cho ADC 0804 bắt đầu quá trình chuyển đôi. Nếu

CS = 0 khi tạo ra xung cao - xuống - thấp thì bộ ADC 0804 bắt đầu chuyển đôi giá trị đầu vào tương tự Vin về số nhị phân 8 bít. Lượng thời gian cần thiết để chuyển đôi thay đôi phụ thuộc vào tần số đưa đến chân CLK IN và CLK R. Khi việc chuyển đôi dữ liệu được hoàn tất thì chân INTR được ép xuống thấp bởi ADC 0804.

4. Chân CLK IN và CLK R.Chân CLK IN là một chân đầu vào được nối tới một nguồn đồng hồ ngoài khi đồng hồ

ngoài được sử dụng để tạo ra thời gian. Tuy nhiên 0804 cũng có một bộ tạo xung đồng hồ. Để sử dụng bộ tạo xung đồng hồ trong (cũng còn được gọi là bộ tạo đồng hồ riêng) của 0804 thì các chân CLK IN và CLK R được nối tới một tụ điện và một điện trở như chỉ ra trên hình 2.1. Trong trường hợp này tần số đồng hồ được xác định bằng biểu thức:

Giá trị tiêu biểu của các đại lượng trên là R = 10k và C= 150pF và tần số nhận được là f = 606kHz và thời gian chuyển đôi sẽ mất là 110s.

5. Chân ngắt (ngắt hay gọi chính xác hơn là “kết thuc chuyển đôi’).Đây là chân đầu ra tích cực mức thấp. Bình thường nó ở trạng thái cao và khi việc

chuyển đôi hoàn tất thì nó xuống thấp để báo cho CPU biết là dữ liệu được chuyển đôi

sẵn sàng để lấy đi. Sau khi xuống thấp, ta đặt CS = 0 và gửi một xung cao xuống

- thấp tới chân lấy dữ liệu ra của 0804.6. Chân V in (+) và Vin (-).Đây là các đầu vào tương tự vi sai mà V in = Vin (+) - Vin (-). Thông thường Vin (-) được

nối xuống đất và Vin (+) được dùng như đầu vào tương tự được chuyển đôi về dạng số.7. Chân V CC.Đây là chân nguồn nuôi +5v, nó cũng được dùng như điện áp tham chiếu khi đầu vào

Vref/2 (chân 9) để hở.8. Chân V ref/2.

RD

RD

RD

RD

WR

WR

RC1,1

1f

INTR

INTR

RD

Chân 9 là một điện áp đầu vào được dùng cho điện áp tham chiếu. Nếu chân này hở (không được nối) thì điện áp đầu vào tương tự cho ADC 0804 nằm trong dải 0 đến +5v (giống như chân VCC). Tuy nhiên, có nhiều ứng dụng mà đầu vào tương tự áp đến V in

cần phải khác ngoài dải 0 đến 5v. Chân Vref/2 được dùng để thực thi các điện áp đầu vào khác ngoài dải 0 - 5v. Ví dụ, nếu dải đầu vào tương tự cần phải là 0 đến 4v thì V ref/2

được nối với +2v.

Hình 2.1: Sơ đồ chân của ADC0804

Bang 2.2: Điện áp Vref/2 liên hệ với dải Vin.Vref/ 2(V) Vin(V) Step Size (mV)Hở * 0 đến 5 5/256 = 19.532.0 0 đến 4 4/255 = 15.621.5 0 đến 3 3/256 = 11.711.28 0 đến 2.56 2.56/256 = 10

1.0 0 đến 2 2/256 = 7.810.5 0 đến 1 1/256 = 3.90

Ghi chú: - VCC = 5V - Kích thước bước (độ phân dải) là sự thay đôi nhỏ nhất mà ADC có thể phân biệt

được.

9. Các chân dữ liệu D0 - D7. Các chân dữ liệu D0 - D7 (D7 là bít cao nhất MSB và D0 là bít thấp nhất LSB) là các

chân đầu ra dữ liệu số. Đây là những chân được đệm ba trạng thái và dữ liệu được

chuyển đôi chỉ được truy cập khi chân CS = 0 và chân bị đưa xuống thấp. Để tính điện áp đầu ra ta có thể sử dụng công thức sau:

Với Dout là đầu ra dữ liệu số (dạng thập phân). V in là điện áp đầu vào tương tự và độ phân dải là sự thay đôi nhỏ nhất được tính như là (2 Vref/2) chia cho 256 đối với ADC 8 bít.

II.3.1.1 Nguyên lý đo và chuyên đổi tương tự/số của ADC

Khi điện áp đầu vào que đo thông qua mạch phân áp sẽ đưa điện áp tới đầu vào Vin cua ADC0804 sao cho điện áp vào lớn nhất là 5V, khi đó ứng với mỗi giá trị đầu vào Vin thì ADC0804 sẽ chuyển đôi từ giá trị tương tự là điện áp xang số, ứng với mỗi giá trị số sẽ là một giá trị điện áp tương ứng.

Vì chân Vref/2 để hở do vậy kích thước bước(độ phân giải) là 19,53m V khi đó điện áp đầu vào là 5V tương ứng với giá trị thập phân là 256 với công thức

buocthuockich

VD in

out =

5

19,53.10−3 =256. Tương tự các giá trị điện áp khác được chuyển

đôi tương tự.

RD

buocthuockich

VD in

out

II.3.2 Cấu trúc và dạng mã hiên thi dữ liệu trên led 7 thanh

1.Dạng Led

-Led anot chung

Đối với dạng led anot chung chân com phải có mức logic bằng 1 để led sáng tương ứng các chân từ a đến f, dp phải có mức logic bằng 0

Bảng mã đối với led anot chung (a la MSP,dp là LSP)

Bảng mã led đối với loại led mắc anot chung (a là LSB,dp là MSP)

Led Cathode chung

Đối với Led mắc kiểu cathode chung chan COM phải có mức logic là 0,muốn led sáng thì các chân từ a đến f,dp phải có mức logic là 1.

-Bảng mã Led đối với led mắc Cathode chung (a là MSB,dp là LSB)

-Bảng mã Led mắc kiểu cathade chung (a là LSB,dp là MSB)

II. 4.Các linh kiện khác

- Các loại điện trở, tụ điện, LED, led 7 thanh- Thạch anh 12Mhz để tạo dao động- IC ôn áp LM7805 tạo ra nguồn có điện áp 5V không đôi

PHẦN 3: CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG CHO MẠCH

Theo yêu cầu của đề tài thì thiết bị đo điện áp cần đạt được dải đo từ 0−¿150V một chiều nhưng nếu sử dụng trên cùng một thang đo sẽ tạo ra sai số lớn .Do vậy sơ đồ mạch sẽ được chia thàng hai thang đo. Thang đo 1:từ 0−¿15V Thang đo 2:từ 0−¿150V

III.1 Phương án 1

- Điện áp đặt vào chân V ref/2 là 1,28v khi đó là 10mv. Như vậy điện áp đầu vào qua mạch phân áp với hai điện trở R1=500k, R2=55,6K cao nhất là 25,6V.Như vậy giá trị đầu vào cao nhất tương ứng bằng cong thức

V ¿=U đ o . R 2

R 1+R 2 =25,6.55,6 K

500 k+55,6k≈5v

Chương trình nạp cho chip:

$include(reg51.inc)

org 0000hx:

setb p2.7 call delay clr p2.7 call delay setb p2.7 mov a,p1 mov b,#100 div ab mov dptr,#maled movc a,@a+dptr mov p2,a mov a,b mov b,#10 div ab mov dptr,#maled movc a,@a+dptr mov p3,a mov a,b mov dptr,#maled movc a,@a+dptr mov p0,a jmp x maled: db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h delay: mov r0,#10 w3:mov r1,#100 w2:mov r2,#100 w1:djnz r2,$ djnz r1,w2 djnz r0,w3 ret end- Đánh giá phương pháp: Phương pháp lắp ghép như tạo cho người lập trình mọt

cách dễ dàng nhưng lại có hạn chế là cách chọn điện trở cho mạch phân áp và điện áp 1,28V cho ADC0804. Nếu không chọn đung sẽ tạo ra sai số lớn cho phép đo

III.2 Phương án 2

- Điện áp đặt vào chân V ref/2 là 0v khi đó là 19.53mv. Như vậy điện áp đầu vào qua mạch phân áp với hai điện trở R1=200k, R2=100K cao nhất là 15V.Như vậy giá trị đầu vào cao nhất tương ứng bằng cong thức

V ¿=U đ o . R 2

R 1+R 2 =15 K .100 K200 k+100k

=¿5v

- Chương trình nạp cho chip:

$include(reg51.inc)

org 0000h x: setb p2.7 call delay clr p2.7 call delay setb p2.7 mov a,p1 mov b,#17 div ab mov r1,a mov b,#10 div ab mov dptr,#maled movc a,@a+dptr mov p2,a mov a,b mov dptr,#maled movc a,@a+dptr mov p3,a mov a,r1 mov b,#17 mul ab mov b,a mov a,p1 subb a,b mov b,#10 mul ab mov b,#17 div ab mov dptr,#maled movc a,@a+dptr mov p0,a jmp x maled: db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h

delay: mov r0,#10 w3:mov r1,#100 w2:mov r2,#100 w1:djnz r2,$ djnz r1,w2 djnz r0,w3 ret end- Đánh giá phương pháp : Phương pháp này có độ chính xác cao do chân Vref/2 để

hở , do vậy chân này sẽ không bị ảnh hưởng của nguông nuôi. Với hai giá trị là R1,R2 chọn cũng rất rễ ràng là 200k và 100k.

- Lựa chọn: Qua hai phương pháp ta thấy phương pháp 2 cho giá trị đo chính xác và dễ dàng kết nối nên ta chọn phương pháp 2 để tiến hành làm mạch.

PHẦN IV: THIẾT KẾ MẠCH

IV.1 Sơ đồ nguyên lý

IV.2 Sơ đồ mạch in

Boad mạch chinh

Mạch hiên thi trên lép 7 đoạn

IV.3 Lưu đồ thuật toán

IV.4 Chương trình điều khiên

$include(reg51.inc)

Read

ADC=a

End

a1=a

17

b1= a%17

Hiển thị số Hàng đơn vị

a2=a 110

a3=a1%10 Hiển thị số Hàng trăm

Hiển thị số Hàng chục

Begin

org 0000h x: setb p2.7 call delay clr p2.7 call delay setb p2.7 mov a,p1 mov b,#17 div ab mov r1,a mov b,#10 div ab mov dptr,#maled movc a,@a+dptr mov p2,a mov a,b mov dptr,#maled movc a,@a+dptr mov p3,a mov a,r1 mov b,#17 mul ab mov b,a mov a,p1 subb a,b mov b,#10 mul ab mov b,#17 div ab mov dptr,#maled movc a,@a+dptr mov p0,a jmp x maled: db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h

delay: mov r0,#10 w3:mov r1,#100 w2:mov r2,#100 w1:djnz r2,$ djnz r1,w2 djnz r0,w3 ret end

PHẦN IV: ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM VÀ MỞ RỘNG ĐỀ TÀI

IV.1 ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM - Sản phẩm hoạt động ôn định độ chính xác cao,có độ chính xác mà các loại đồng

hồ số không có đươc. - Sai số giữa hai thang đo là không đáng kể vào khoảng 0,1v - Thiết bị đo đã được so sánh tham chuẩn với một số loại đông hồ khác cả số lẫn cơ

và cho được giá trị chính xác cao hơn hẳn.

IV.2 MỞ RỘNG ĐỀ TÀI - Đề tài có thể phát triển thành thiết bị đo điện áp xoay chiều,đo dòng điện,điện trở - Dựa trên nguyên lí của mạch có thể chuyển đôi thành mạch đo nhiệt độ,mạch đo

lưu lượng nước,sức gió….

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Kĩ thuật vi điều khiển- Lê Văn Doanh- Phạm Khắc Chương- NXB Khoa học kĩ thuật 2.Vi điều khiển với lập trình C- Ngô Diên Tập

3.Các bộ cảm biến trong kĩ thuật đo lường và điều khiển - Lê Văn Doanh, Phạm Thượng Hàn, Nguyễn Văn Hòa, Võ Thạc Sơn- NXB Khoa học và kĩ thuật

“ Thiết kế và thi công mạch đo điện áp một chiều, hiển thị Led 7...

Documents

Transcript of “ Thiết kế và thi công mạch đo điện áp một chiều, hiển thị Led 7...