Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA ĐIỆN TỬ Bộ môn: KỸ THUẬT MÁY TÍNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÔN HỌC Hệ thống nhúng Nhóm sinh viên : NGUYỄN HỮU TOẠI LÊ THANH TÂM HỒ QUANG TRƯỜNG Lớp  : 43S Giáo viên hướng dẫn : TĂNG CẨM NHUNG Thái Nguyên – 2011 Nhận xét của giáo viên hướng dẫn: Thái Nguyên, Ngày.....Tháng..... Năm 20..... Giáo Viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) Nhận xét của giáo viên chấm: Thái Nguyên, Ngày.... Tháng.... Năm 20..... Giáo Viên chấm (Ký ghi rõ họ tên) Mục lục Lời nói đầu 5 Chương 1: Phân tích hệ thống 6 Giới thiệu đề bài 6 Mục địch yêu cầu của bài toán 6 Khảo sát và phân tích bài toán 6 1.3.1 Tính cấp thiết của đề tài 6 1.3.2 Sơ đồ mạch đo 7 1.3.3 Các yêu cầu và giới hạn của hệ thống trong thực tế 7 Chương 2: Thiết kế hệ thống 8 2.1 Sơ đồ tổng quát 8 2.2 Lựa chọn giải pháp công nghệ 9 2.2.1 Giải pháp công nghệ 9 2.2.2 Giải pháp thiết kế 10 2.3 Lựa chọn tổng quan về linh kiện 11 2.3.1 Lựa chọn về linh kiện 11 2.3.2 Tổng quan về linh kiện 13 2.4 Sơ đồ CALL GRAPH 14 2.5 Sơ đồ đặc tả của hệ thống 15 2.6 Các MODULE trong hệ thống 16 2.6.1 Module điều khiển 16 2.6.2 Module hiển thị 16 2.6.3 Module khối nguồn 17 2.6.4 Module cảm biến nhiệt 17 Chương 3: Xây dựng hệ thống .18 3.1 Sơ đồ nguyên lý 18 3.2 Sơ đồ thuật toán điều khiển 19 3.3 Sơ đồ mô phỏng hệ thống 20 3.4 Sơ đồ mạch in của sản phẩm 21 3.5 Chương trình .22 Kết luận 25 Phụ lục 26 Tài liệu tham khảo 49 Lời nói đầu Trong thời kỳ công nghiệp hóa và hiện đại hóa như ngày nay, các thiết bị điện tử, tự động hóa đóng một vai trò rất quan trọng, đặc biệt là trong quá trình sản xuất ở các phân xưởng, nhà máy cũng như là trong đời sống gia đình. Áp dụng những kiến thức đạt được trong quá trình học môn Vi Điều Khiển, chúng em quyết định chọn đề tài: THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐO NHIỆT ĐỘ MÔI TRƯỜNG HIỂN THỊ TRÊN LED 7 THANH. Với khả năng của bản thân và thời gian cho phép để thực hiện đề tài nên nhóm sinh viên thực hiện vẫn còn những giới hạn cụ thể trong đề tài. Sau một thời gian thực hiện đồ án chuyên ngành nhóm sinh viên đã được mở rộng và hiểu biết thêm về các thiết bị chế tạo, cũng như phát hiện ra nhiều thiếu sót. Ngoài ra, nó còn giúp nhóm sinh viên tìm hiểu thêm một số ứng dụng thực tế của nhiều thiết bị, linh kiện trong thực tiễn và làm cho kiến thức nhóm sinh viên ngày càng được nâng cao. Qua đó, nhóm sinh viên xin chân thành cám ơn cô Th.S Tăng Cẩm Nhung đã nhiệt tình giúp đỡ và hướng dẫn chúng em hoàn thành tốt đề tài của đồ án. Đồ án được trình bày thành 03 chương Chương 1: Khảo sát và phân tích hệ thống: Tìm hiểu qua và khảo sát thực tế về các linh kiện, các loại IC, led 7 thanh, hoạt động của các loại cảm biến sử dụng trong hệ thống. Chương 2: Thiết kế hệ thống: Lựa chọn giải pháp: Chọn giải pháp công nghệ, giải pháp thiết kế, các yêu cầu và giới hạn cho hệ thống.Thiết kế nguyên lý: Sơ đồ tổng quát, sơ đồ đặc tả, lựa chọn và tổng quan về linh kiện.Thiết kế kỹ thuật: Module mạch điều khiển,module điều khiển trung tâm, module tương tác điều khiển, module điều khiển, module hiển thị. Chương 3: Xây dựng hệ thống: Sơ đồ mạch, chương trình demo, các module chương trình. Tuy nhiên do kiến thức chuyên môn còn hạn chế, tài liệu tham khảo có giới hạn nên còn xảy ra nhiều sai sót. Chúng em rất mong thầy và các bạn góp ý bổ sung để bản đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn. Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH HỆ THỐNG 1.1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Nhiệt độ môi trường luôn ảnh hưởng trực tiếp tới sinh hoạt và đời sống của chúng ta. Việc xác định nhiệt độ môi trường từ lâu đã là điều không thể thiếu. Chúng ta có rất nhiều cách xác định nhiệt độ môi trường như nhiệt kế thuỷ ngân … Ngày nay với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật thì nhiệt độ được xác định và xử lý dựa vào các linh kiện điện tử để giúp đạt hiệu quả cao nhất. Vì vậy nhóm chúng em đã chọn đề tài : ‘‘Thiết kế thiết bị hiển thị nhiệt độ môi trường trên LED 7 thanh’’ 1.2. MỤC ĐỊCH YÊU CẦU CỦA BÀI TOÁN Đầu vào là nhiệt độ môi trường thông qua bộ cảm biến và bộ vi xử lý để hiển thị qua LED 7 thanh. Từ đó ta có yêu cầu bài toán như sau : Hiển thị chính xác nhiệt độ môi trường xung quanh Hiển thị qua LED 7 thanh Hiển thị làm việc ổn định, tốc độ đáp ứng nhanh 1.3. KHẢO SÁT VÀ PHÂN TÍCH BÁI TOÁN 1.3.1. Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay nhu cầu về giám sát nhiệt độ có nhiều ứng dụng trong cuộc sống như: giám sát nhiệt độ của của lò sấy, phòng thí nghiệm…nơi mà có những yêu cầu cao về tính ổn định của nhiệt độ. Nên trong đồ án này, em chọn đối tượng đo là nhiệt độ môi trường, và trình bày một mạch đo nhiệt độ phòng sử dụng IC tích hợp LM35. Quy tình đo nhiệt độ ĐỐI TƯỢNG CẦN ĐO CẢM BIẾN HIỂN THỊ XỬ LÝ ADC Hình 1.1 Sơ đồ đo nhiệt độ *Quá trình thực hiện đo: Nhiệt độ môi trường là tín hiệu tương tự thông qua khối cảm biến thu nhận tín hiệu và chuyển thành tín hiệu điện tương tự gửi đến ADC. Qua khối ADC tín hiệu chuyển đổi thành tín hiệu số truyền đến khối vi điều khiển xử lý và truyền ra khối hiển thị. 1.3.3. Các yêu cầu và giới hạn của hệ thống trong thực tế a) Các yêu cầu : - Đo và hiển thị nhiệt độ của môi trường một thời điểm bất kỳ trong khoảng từ 0 đến 99 độ C. - Chịu được nhiệt độ thay đổi. - Sử dụng sensor cảm biến nhiệt. - Hiển thị trên led 7 thanh. - Chi phí cho hệ thống với giá hợp lý. b) Giới hạn cho hệ thống : - Sử dụng nguồn điện 220v /50Hz. - Kích thước phù hợp với người sủ dụng. - Hệ thống bê được bằng tay. - Hệ thống làm việc được khi mất điện lưới (có nguồn dự trữ). CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1 SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT VI ĐIỀU KHIỂN CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ RESET NGUỒN Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát Chi tiết từng khối trong sơ đồ như sau: a) Khối cảm biến nhiệt độ Khối cảm biến có chức năng thu nhận tín hiệu tương tự ( nhiệt độ môi trường ) rồi gửi đến khối chuyển đổi ADC dưới dạng điện. b) Khối xử lý Khối xử lý có chức năng tiếp nhận tín hiệu gửi đến sau đó xử lý để đưa ra khối hiển thị. c) Khối hiển thị Khối hiển thị có chức năng hiển thị kết quả đo. Có thể hiển qua màn hình LCD, LED 7 đoạn hoặc LED đơn ... d) Reset Khối có chức năng reset lại hệ thống, giúp hệ thống làm việc từ đầu. d) Khối nguồn Cung cấp điện cho các khối trong sơ đồ. Nguyên lý hoạt động của sơ đồ : Khi nhiệt độ môi trường tác động vào bộ cảm biến, bộ cảm biến sẽ thu nhận rồi gửi đến khối chuyển đổi ADC dưới dạng điện tương tự. Ở đây ADC có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu tương tự đó thành tín hiệu số và gửi cho khối vi điều khiển. Khối vi điều khiển xử lý tín hiệu rồi đưa ra ngoài thông qua khối hiển thị. 2.2. LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ 2.2.1. Giải pháp công nghệ : - Dựa vào yêu cầu bài toán ‘‘  Thiết kế thiết bị hiển thị nhiệt độ môi trường trên LED 7 thanh” và các kiến thức đã học trong chương trình. + Sử dụng LED 7 thanh hợp với thiết bị hiển thị nhiệt độ vì LED 7 thanh là một công cụ thông dụng được dùng để hiển thị các thông số dưới dạng các số từ 0 đến 9. Mặc dù công cụ LCD giúp ta thể hiện các thông số một cách linh động hơn nhưng LED 7 thanh vẫn được sử dụng nhiều trong công nghiệp do các ưu thế của nó như : ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, dễ tạo sự chú ý và góc nhìn rộng. + Sử dụng LM35 để đo nhiệt độ vì : Dòng LM35 là dòng mạch tích hợp cảm biến chính xác nhiệt độ, có điện áp ra tỉ lệ thuận tuyến tính với nhiệt độ (ºC) do đó có lợi thế hơn so với cảm biến nhiệt độ tuyến tính hiệu chuẩn trong ºK, chẳng hạn như người dùng không phải trừ đi một lượng lớn hằng số điện áp từ đầu ra để phân chia thang nhiệt độ thuận tiện hơn. LM35 không cần hiệu chuẩn hay chỉnh sửa để đưa về nhiệt độ chính xác như ±1/4ºC ở nhiệt độ phòng và ±3/4ºC trong khoảng -55 đến 150ºC. Sai số thấp vì được vi mạch điều chỉnh. Trở kháng đầu ra của LM35 thấp, đầu ra tuyến tính và hiệu chuẩn chính xác giúp đọc và kiểm soát mạch dễ dàng. Nó được sử dụng với nguồn một chiều. Chỉ sử dụng 60µA từ nguồn nên nhiệt độ vi mạch tăng rất ít, thấp hơn 0,1ºC trong không khí.Được đánh giá cao khi hoạt động trong khoảng -55 đến 150ºC, trong khi LM35C được đánh giá trong khoảng -40 đến 110ºC (-10ºC với độ chính xác được cải thiện). + Sử dụng PIC16F877A vì : Trong PIC tích hợp sẵn ADC thuận tiện cho quá trình lập trình và tiến hành lắp mạch tốc độ xử lý nhanh tốc độ tối đa cho phép 20MHz với 1 chu kỳ 20s. Chúng ta có thể sử dụng AT89C51 nhưng phải kết hợp với ADC lên rất phức tạp. Trong chíp tích hợp nhiều modul của một vi xử lý hiện đại như: timer, ADC, CCP, PWM…và bộ nhớ chương trình đủ lớn cho phép thực hiện các dự án trung bình. 2.2.2. Giải pháp thiết kế : Thiết kế hệ thống có vai trò rất quan trọng.chất lượng của phần mềm phụ thuộc rất nhiều vào bản thiết kế. Một bản thiết kế tốt còn giúp cho việc thực hiện các giai đoạn khác dễ dàng hơn, giúp cho người thực hiện hoàn thành chính xác hơn công việc của mình . Các quy trình thiết kế thường được sử dụng như: Top-Down, Bottom-Up hoặc kết hợp cả hai quy trình trên.Ở đây chúng em lựa chọn giải pháp thiết kế là Top-Down . Top-down: Quy trình này tiếp cận bài toán theo hướng xem xét bài toán từ các khía cạnh chi tiết và sau đó mới tổng quát lên. Quy trình Top-Down thường được áp dụng cho các bài toán đã có giải pháp công nghệ cả về phần mềm cũng như phần cứng. Các giải pháp này đã được phát triển trước đó ở các ứng dụng khác, và đã được kiểm định. Trong thực tế chúng ta sẽ thấy, bản chất hay mấu chốt của quy trình là vấn đề tìm hiểu và xác định bài toán, làm sao để xác định được chính xác và đầy đủ nhất các yêu cầu cũng các rằng buộc mà hệ thống phải đạt được. Sơ đồ khối quy trình kế top-down ở hình dưới đây: Phân tích vấn đề (Analyze the proplem) Thiết kế nguyên lý (High level design) Thiết kế kỹ thuật (Engineering design) Kiểm tra (Test) Xây dựng hệ thống (Implementation) Các yêu cầu và điều kiện rằng buộc cho hệ thống mới Các yêu cầu và các điều kiện rằng buộc đã được xác định cụ thể Sơ đồ khối và các biểu đồ luồng dữ liệu Các cấu trúc dữ liệu Các giao tiếp vào ra Biểu đồ quan hệ giữa các khối chức năng Phần cứng Phần mềm Đạt yêu cầu Không Đạt yêu cầu Hình 2.2 Sơ đồ khối quy trình kế TOP-DOWN 2.3. LỰA CHỌN TỔNG QUAN VỀ CÁC LINH KIỆN 2.3.1. Lựa chọn linh kiện Khối cảm biến + Để đo lường nhiệt độ thì có thể sử dụng nhiều loại cảm biến khác nhau,mỗi loại có một ưu điểm riêng phù hợp với tùng yêu cầu riêng.Ở đây yêu cầu của bài tập là đo nhiệt môi trường bình thường nên sủ dụng LM35 là tối ưu nhất vì :đây là loại cảm biến có độ chính xác cao,tầm hoạt động tuyến tính từ 0 – 128 độ C ,tiêu tán công suất thấp. Khối xử lý + Dùng vi điều khiển Ưu điểm : + Vi điều khiển có khả năng điều khiển linh hoạt theo mong muốn của người sử dụng dựa vào phần mềm được viết. + Khả năng thay đổi mã có thể thực hiện được. + Hệ thống đơn giản hơn nhiều,kích thước nhỏ,hơn nữa sẽ giảm được độ kém ổn định do nhiều linh kiện gây ra. + Có thể thay đổi thêm chức năng bằng cách thay đổi mềm. Nhược điểm : Chất lượng của hệ thống phụ thuộc vào chất lượng được nạp cho vi điều khiển. Khối hiển thị (yêu cầu của đề bài là dùng LED 7 thanh) Yêu cầu đặt ra khối hiển thị là thân thiện với người sử dụng trên cơ sở ta có 2 phương án sau : + Phương án 1 : Dùng led 7 thanh Ưu điểm : Đơn giản , rẻ và có góc nhìn rộng. Nhược điểm : Không chỉ dẫn cụ thể, giới hạn ký tự hiện ra. Nếu muốn hiển thị dài cần nhiều LED và đi kèm nó là bộ giải mã. Điều này làm cho hệ thống trở nên cồng kềnh, phức tạp. Việc lập trình quét hàng quét cột để hiển thị phức tạp. + Phương án 2 : Dùng LCD Ưu điểm : Hiển thị rò ràng kèm theo chỉ dẫn Thay đổi nội dung linh hoạt.Xử lý lập trình đơn giản hơn LED 7 thanh. Nhược điểm : Giá thành đắt. Kết luận : Sau khi cân nhắc các phương án đưa ra và khả năng phối hợp giữa các khối, phù hợp với đề tài, chúng em lựa chọn giải pháp : - Sử dụng PIC16F877 Sử dụng Led 7 thanh - Sử dụng cảm biến nhiệt LM35 2.3.2. Tổng quan về linh kiện Gồm : PIC 16F877 LED 7 đoạn Anode chung Thiết bị cảm biến nhiệt độ LM35 Các linh kiện khác như: tranzito, thạch anh, tụ diện ….. ***(Được đưa vào phần phụ lục cuối báo cáo)*** 2.4 SƠ ĐỒ CALL GRAPH VI ĐIỀU KHIỂN LED 7 THANH NHIỆT ĐỘ BUTTON Tín hiệu tương tự Tín hiệu điện Tín hiệu số CẢM BIẾN Tín hiệu điện Tín hiệu điện Hình 2.3 Sơ đồ CALL GRAPH 2.5. SƠ ĐỒ ĐẶC TẢ CỦA HỆ THỐNG Nhiệt độ môi trường Tín hiệu tương tự Bộ cảm biến Tín hiệu tương tự Bộ biến đổi ADC Tín hiệu số Bộ vi xử lý Tín hiệu số Hiển thị nhiệt độ Hình 2.4 Sơ đồ đặc tả của hệ thống Nguyên lý hoạt động của sơ đồ : Nhiệt độ môi trường là một dạng tín hiệu tương tự được bộ cảm biến thu nhận và chuyển thành tín hiệu điện tương tự rồi gửi đến bộ chuyển đổi ADC. Từ tín hiệu tương tự được đưa vào ADC mã hoá và chuyển nó thành tín hiệu điện dạng số gửi đến bộ vi xử lý. Ở đây tín hiệu số được xử lý theo chương trình đã viết để điều chỉnh hiển thị nhiệt độ theo quy ước. 2.6. CÁC MODULE TRONG HỆ THỐNG 2.6.1 Module điều khiển Hình 2.5 Module điều khiển Nhận tín hiệu từ cảm biến qua bộ biến đổi ADC của VDK có chức năng chuyển đổi từ tín hiệu analog sang digital.Điều khiển,xử lý rồi đưa tới khối hiển Nút ấn và điện trở để tạo ra RESET cho PIC. Thạch anh tạo dao dộng và các tụ lọc nhiễu. Module hiển thị Hình 2.6 Module hiển thị - Các LED đều là ANOT chung, chân A, B, C, D, E, F, G là các chân dữ liệu của LED, từng LED hoạt động độc lập, chân ANOT chung được nối qua TRASISTOR và nối với VCC của khối nguồn. - Khi tín hiệu ở các transistor là mức logic cao thì các led được kích hoạt và nhận tín hiệu số từ bộ vi xử lý để hiển thị nhiệt độ lên Led 7 thanh 2.6.3 Module khối nguồn Hình 2.7 Module khối nguồn Mạch nguồn cung cấp điện áp cho hệ thông hoạt động,trong đó gồm có : Biến áp để biến đổi điện áp xoay chiều thành xoay chiều điện áp thấp, cấp cho mạch chỉnh lưu . Chỉnh lưu cầu nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều thành một chiều Các tụ có vai trò lọc các thành phần nhiễu và bậc cao . 7805 có vai trò tạo ra điện áp 5v chuẩn. 2.6.4 Module cảm biến nhiệt Hình 2.8 Module cảm biến nhiệt - Cảm biến nhiệt LM35 có vai trò đo nhiệt độ môi trường , sau đó truyền tín hiệu đo được cho pic dưới dạng điện áp. Đầu ra số 3 của biến trở được nối vào chân RA0 của VĐK. Tụ 100nF cực dương được nối vào chân 1 và cực âm nối vào chân 3 của cảm biến LM35. - LM 35 cứ tăng 1oC thì điện áp tăng 10mv CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG 3.1 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống 3.2. SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN Bắt đầu Định nghĩa các biến, khởi tạo các ngắt, cài đặt các thông số LED Đọc giá trị nhiệt độ hiện tại từ ADC PIC 16F877A Hiển thị các giá trị nhiệt độ lên LED 7 thanh Kết thúc Hình 3.2 Sơ đồ thuật toán SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG Hình 3.3 Sơ đồ tổng thể mô phỏng bằng PROTEUS Nguyên lý hoạt động của hệ thống: Khi khởi động hệ thống, cảm biến nhiệt LM35 sẽ thu nhận tín hiệu tương tự đầu vào là nhiệt độ môi trường được mã hóa thành tín hiệu điện đưa tới bộ vi xử lý .Tín hiệu này được đưa vào vi điều khiển qua chân AN0 (analog của ADC) của PIC16f877A; trong pic đã tích hợp sẵn bộ chuyển đổi tương tự sang số à tín hiệu điện áp được chuyển đổi sang tín hiệu số và được xuất ra cổng từ RD4->RD7 và được hiển thị lên màn hình LED 7 thanh. Công thức biến đổi trong ADC: ở đây ta dùng adc của pic là 10bit à max= 1023, Vref=Vcc; giả thiết đầu ra của Vcc=5V nên tại 0 độ C hay 273 độ K thi đầu ra của LM35 là 0 V. ví dụ: nhiệt độ là 30 độ C = 303k àout= 303x10mV/K =3,03 V. Ta tính toán giá trị đọc được từ adc 10 bit (ADC_Vin là điện áp đưa vào chân ADC của pic, ADC_value la giá trị đầu ra của ADC dưới dạng thập phân): ADC_Vin =5V à ADC_value =1023 ADC_Vin =0 V à ADC_value =0 (ứng với 0 độ C) ADC_Vin =3,03Và ADC_value =(1023/5)x3,03=619,938 (ứng với 30 độ C) Mặt khác do: Vref=Vcc=5V nên ADC_value =1 tương ứng với (5/1023=4,887mV =5V).Trong khi đó LM35 cho ra điện áp là 10mV/1K nên giá trị ADC thay đổi 1 đơn vị thì nhiệt độ phải thay đổi là 0.5K (hay là gần 5mV).như vậy ta có công thức đầy đủ tính độ C như sau: C=(ADC_value )x(4,887mV/10mV) à C=(ADC_value )/2.048 3.4 SƠ ĐỒ MẠCH IN CỦA SẢN PHẨM Hình 3.4 Sơ đồ mạch in 3.5 CHƯƠNG TRÌNH #include #device *=16 adc=10 #FUSES NOWDT, HS, NOPUT, NOPROTECT, NODEBUG, NOBROWNOUT, NOLVP, NOCPD, NOWRT #use delay(clock=20m) #byte port_led7 = 0x06 //port B #byte scan_led = 0x08 //port D #byte trisa = 0x85 //tris A #byte trisb = 0x86 //tris B #byte trisd = 0x88 //tris D #bit led1 = scan_led.7 #bit led2 = scan_led.6 #bit led3 = scan_led.5 #bit led4 = scan_led.4 int8 read,dem_ngat; int8 led_code[13]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xff,0x9c,0xc6};//{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, , *,C} int8 led_buffer[4]; #int_timer0 void quet_led(void)//sau 5ms thi thay doi led sang { set_timer0(6);//cai dat gia tri ban dau cho timer0 /////////// if(++dem_ngat==3) { dem_ngat=0; port_led7=led_code[10];//tat led if(led1==0) { led1=1; led2=0; port_led7=led_buffer[1]; }else { if(led2==0) { led2=1; led3=0; port_led7=led_buffer[2]; }else { if(led3==0) { led3=1; led4=0; port_led7=led_buffer[3]; }else { led4=1; led1=0; port_led7=led_buffer[0]; } } } } } void write_led_buffer(int8 temp) { led_buffer[0]=led_code[temp/10]; led_buffer[1]=led_code[temp%10]; led_buffer[2]=led_code[11]; led_buffer[3]=led_code[12]; } void main() { //set tris trisa=0xff; trisb=0x0; trisd=0x0; //setup timer 0 setup_timer_0(RTCC_INTERNAL|RTCC_DIV_64);//tan so timer0 = precase/64 set_timer0(6);//dat gia tri ban dau cho RTC //setup ADC setup_adc_ports(AN0);//chon kenh ADC setup_adc(ADC_CLOCK_INTERNAL);// delay_ms(50);// enable_interrupts(global);//cho phep ngat toan cuc enable_interrupts(int_rtcc); while(true) { read=read_adc(); read=read/2; delay_ms(200); write_led_buffer(read); } } KẾT LUẬN Thông qua việc hoàn thành đồ án này chúng em đã rút ra được rất nhiều kinh nghiệm trong học tập cũng như tinh thần làm việc tập thể. Và kết quả thu được là : Một thiết bị đo nhiệt độ môi trường dạng số. Hạn chế : Sản phẩm cồng kềnh không đẹp mắt, chỉ có tính năng hiển thị nhiệt độ thông thường, ít công dụng thực tế vì giá thành cao.... Hướng phát triển : Có thể kết hợp đo nhiệt độ với đo thời gian thực trên cùng một sản phẩm(hiển thị ngày giờ trên LED 7 thanh). Hay đo nhiệt đo kết hợp với cảnh báo quá mức nhiệt độ giới hạn cho phép, đo và điều khiển nhiệt độ trong các thiết bị dân dụng như lò ấp trứng, lò bánh mì....... PHỤ LỤC TỔNG QUAN CHI TIẾT VỀ CÁC LINH KIỆN * Thiết bị cảm biến nhiệt độ LM 35 Hình 1: Hình dáng bên ngoài của LM35 Hình 2: Sơ đồ chân LM35 Giới thiệu chung về LM35 Dòng LM35 là dòng mạch tích hợp cảm biến chính xác nhiệt độ, có điện áp ra tỉ lệ thuận tuyến tính với nhiệt độ (ºC) do đó có lợi thế hơn so với cảm biến nhiệt độ tuyến tính hiệu chuẩn trong ºK, chẳng hạn như người dùng không phải trừ đi một lượng lớn hằng số điện áp từ đầu ra để phân chia thang nhiệt độ thuận tiện hơn. Độ chính xác cao, tính năng cảm biến nhiệt độ rất nhạy, ở nhiệt độ 25(0C) nó có sai số không quá 1%. Với tầm đo từ 0(0C) đến 128(0C) , tín hiệu ngõ ra tuyến tính liên tục với những thay đổi của tín hiệu nhõ vào. LM35 không cần hiệu chuẩn hay chỉnh sửa để đưa về nhiệt độ chính xác như ±1/4ºC ở nhiệt độ phòng và ±3/4ºC trong khoảng -55 đến 150ºC.Sai số thấp vì được vi mạch điều chỉnh. Trở kháng đầu ra của LM35 thấp, đầu ra tuyến tính và hiệu chuẩn chính xác giúp đọc và kiểm soát mạch dễ dàng. Nó được sử dụng với nguồn một chiều. Chỉ sử dụng 60µA từ nguồn nên nhiệt độ vi mạch tăng rất ít, thấp hơn 0,1ºC trong không khí. Được đánh giá cao khi hoạt động trong khoảng -55 đến 150ºC, trong khi LM35C được đánh giá trong khoảng -40 đến 110ºC (-10ºC với độ chính xác được cải thiện). Dòng LM35 đã được đóng gói sẵn trong các khối bán dẫn kín TO-46, LM35C, LM35CA và LM35D được đóng gói trong khối bán dẫn TO-92. b) Tính năng Đo nhiệt độ chính xác (ºC). Tỉ lệ tuyến tính +10mV/ºC. Có thể đảm bảo chính xác 0,5ºC (ở 25ºC). Đo trong khoảng -55 đến 150ºC. Thích hợp cho các ứng dụng từ xa. Sai số thấp, chỉ ±1/4 ở nhiệt độ phòng. Hoạt động 4 - 30V. Dưới 60µA. Vi mạch tăng nhiệt thấp, 0,06ºC trong không khí. Trở kháng ra thấp, 0,1Ω cho 1mA tải. c) Ứng dụng tiêu biểu Hình 3. Cảm biến nhiệt độ (ºC) cơ bản Hình 4 Cảm biến toàn bộ trong phạm vi nhiệt độ (-55ºC - 150ºC) Hình 5 Cảm ứng nhiệt độ từ xa 2 dây (cảm biến nối đất) Hình 6 Cảm ứng nhiệt độ từ xa 2 dây (đầu ra nối đất) Hình 7 Cảm biến nhiệt độ, nguồn đơn, -55ºC – 150ºC Hình 8 Nhiệt kế Fahrenheit Hình 9 Nhiệt kế bách phân d) Các giá trị Áp nguồn: +35V đến -0,2V Áp ra: +6v đến -1V Dòng ra: 10mA Nhiệt độ lưu trữ: TO-46 Package: -60ºC đến +180ºC TO-92 Package: -60ºC đến +150ºC SO-8 Package: -65ºC đến +150ºC TO-220 Package: -65ºC đến +150ºC Nhiệt độ chì: TO-46 Package (hàn 10 giây): 300ºC TO-92 and TO-220 Package (hàn 10s): 260ºC Phạm vi nhiệt độ: LM35, LM35A: -55ºC đến +150ºC LM35C, LM35CA: -40ºC đến +110ºC LM35D: 0ºC đến +100ºC e) Phân loại và đặc điểm Thông số Điều kiện LM35A LM35CA Đơn vị Thuộc tính Giới hạn thử nghiệm Giới hạn thiết kế Thuộc tính Giới hạn thử nghiệm Giới hạn thiết kế Độ chính xác TA=+25ºC TA=-10˚C TA=Tmax TA=Tmin ±0,2 ±0,3 ±0,4 ±0,4 ±0,5 ±1 ±1 ±0,2 ±0,3 ±0,4 ±0,4 ±0,5 ±1 ±1 ±1,5 ºC ºC ºC ºC Phi tuyến Tmin≤TA≤Tmax ±0,18 ±0,35 ±0,15 ±0,3 ºC Độ dốc trung bình Tmin≤TA≤Tmax +10 +9,9; +10,1 +10 +9,9 +9,9;+10,1 mV/ºC Quy định tải 0≤IL≤1mA TA=+25˚C Tmin≤TA≤Tmax ±0,4 ±0,5 ±1 ±0,3 ±0,4 ±0,5 ±0,1 ±0,3 mV/mA mV/mA Quy định đường truyền TA=+25˚C 4V≤VS≤30V ±0.01 ±0.02 ±0.05 ±0.1 ±0.01 ±0.02 ±0.05 ±0.1 mV/V mV/V Dòng tĩnh VS=+5V,+25ºC VS=+5V VS=+30V,+25ºC VS=+30V 56 105 56,2 105,2 67 68 131 133 56 91 56,2 91,5 67 68 114 116 µA µA µA µA Thay đổi của dòng tĩnh 4V≤VS≤30V,+25˚C 4V≤VS≤30V 0,2 0,5 1 2 0,2 0,5 1 2 µA µA Hệ số nhiệt độ của dòng tĩnh +0,39 +0,5 +0,39 +0,5 µA/ºC Nhiệt độ tối thiểu cho sự chính xác Trong mạch hình 1, IL=0 +1,5 +2 +1,5 +2 ºC Ổn định dài hạn TJ=Tmax, for 1000 giờ ±0,08 ±0,08 ºC Bảng phân loại LM35 * PIC16F877A Hình 10 Hình dáng bên ngoài của PIC16F877A Hình 2.19 Sơ đồ chân PIC16F877A a) Giới thiệu Đây là vi điều khiển thuộc họ PIC 16Fxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh với độ dài 14 bit, mỗi lệnh thực thi trong 1 chu kỳ xung clock, tốc độ tối đa cho phép 20MHz với 1 chu kỳ 20 ns. Bộ nhớ chương trình là 8K X 14 bit, bộ nhớ dữ liệu 368 X 8 byte Ram và bộ nhớ dữ liệu EEPROM dung lượng 256 X 8 byte. Số PORT I/O là 5 với 33 pin I/O. b) Các đặc tính ngoại vi Timer0: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số 8 bit. Timer1: bộ đếm 16 bit với bộ chia tần số, có thể thực hiện chức năng đếm dựa vào xung clock ngoại vi ngay khi vi điều khiển hoạt động ở chế độ sleep. Timer2: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số, bộ postcaler. Hai bộ capture/so sánh/điều chế độ rộng xung. Các chuẩn giao tiếp nối tiếp SSP (Synchronous Serial Port), SPI và I2C. Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với 9 bit địa chỉ. Cổng giao tiếp song song PSP (Parallel Slave Port) với các chân điều khiển RD, WR, CS ở bên ngoài. c) Các đặc tính analog 8 kênh chuyển đổi ADC 10 bit. Hai bộ so sánh. d) Các đặc tính khác của vi điều khiển Bộ nhớ flash ghi/xóa được 100.000 lần. Bộ nhớ EEPROM ghi/xóa 1.000.000 lần, lưu trữ trên 40 năm. Khả năng nạp chương trình với sự điều khiền của phần mềm. Nạp chương trình ngay trên mạch điện ICSP (In Circuit Serial Programming) thông qua 2 chân. Watchdog Timer với bộ dao động trong. Chức năng bảo mật. Chế độ sleep. Hoạt động với nhiều dạng Oscillator khác nhau. e) Bộ nhớ Bao gồm bộ nhớ chương trình (Program memory) và bộ nhớ dữ liệu (Data Memory). Bộ nhớ chương trình là bộ nhớ flash dung lượng 8 Kword (1 word = 14 bit), phân thành nhiều trang (page 0 – 3) có khả năng chứa 8x1024=8192 lệnh (1 lệnh = 1 word). Bộ nhớ dữ liệu là bộ nhớ EEPROM chia làm 4 bank, mỗi bank có dung lượng 128 byte. f) Các cổng xuất nhập (I/O port) Cổng xuất nhập (I/O port) chính là phương tiện mà vi điều khiển dùng để tương tác với thế giới bên ngoài. Sự tương tác này rất đa dạng và thông qua quá trình tương tác đó, chức năng của vi điều khiển được thể hiện một cách rõ ràng. Một cổng xuất nhập của vi điều khiển bao gồm nhiều chân (I/O pin), tùy theo cách bố trí và chức năng của vi điều khiển mà số lượng cổng xuất nhập và số lượng chân trong mỗi cổng có thể khác nhau. Bên cạnh đó, do vi điều khiển được tích hợp sẵn bên trong các đặc tính giao tiếp ngoại vi nên bên cạnh chức năng là cổng xuất nhập thông thường, một số chân xuất nhập còn có thêm các chức năng khác để thể hiện sự tác động của các đặc tính ngoại vi nêu trên đối với thế giới bên ngoài. Chức năng của từng chân xuất nhập trong mỗi cổng hoàn toàn có thể được xác lập và điều khiển được thông qua các thanh ghi SFR liên quan đến chân xuất nhập đó. Vi điều khiển PIC16F877A có 5 cổng xuất nhập, bao gồm PORTA, PORTB, PORTC, PORTD và PORTE. Cấu trúc và chức năng của từng cổng xuất nhập được trình bày dưới đây: PORTA: PORTA (RPA) bao gồm 6 I/O pin. Đây là các chân “hai chiều” (bidirectional pin), nghĩa là có thể xuất và nhập được. Chức năng I/O này được điều khiển bởi thanh ghi TRISA (địa chỉ 85h). Muốn xác lập chức năng của một chân trong PORTA là input, ta “set” bit điều khiển tương ứng với chân đó trong thanh ghi TRISA và ngược lại, muốn xác lập chức năng của một chân trong PORTA là output, ta “clear” bit điều khiển tương ứng với chân đó trong thanh ghi TRISA. Thao tác này hoàn toàn tương tự đối với các PORT và các thanh ghi điều khiển tương ứng TRIS (đối với PORTA là TRISA, đối với PORTB là TRISB, đối với PORTC là TRISC, đối với PORTD là TRISD và đối với PORTE là TRISE). Bên cạnh đó PORTA còn là ngõ ra của bộ ADC, bộ so sánh, ngõ vào analog ngõ vào xung clock của Timer 0 và ngõ vào của bộ giao tiếp MSSP (Master Synchronous Serial Port). Các thanh ghi SFR liên quan đến PORTA bao gồm: -PORTA (địa chỉ 05h) : chứa giá trị các pin trong PORTA. TRISA (địa chỉ 85h) : điều khiển xuất nhập. - CMCON (địa chỉ 9Ch) : thanh ghi điều khiển bộ so sánh. - CVRCON (địa chỉ 9Dh) : thanh ghi điều khiển bộ so sánh điện áp. - ADCON1 (địa chỉ 9Fh) : thanh ghi điều khiển bộ ADC. PORTB: PORTB (RPB) gồm 8 pin I/O. Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng là TRISB. Bên cạnh đó một số chân của PORTB còn đươc sử dụng trong quá trình nạp chương trình cho vi điều khiển với các chế độ nạp khác nhau. PORTB còn liên quan đến ngắt ngoại vi và bộ Timer0. PORTB còn được tích hợp chức năng điện trở kéo lên được điều khiển bởi chương trình. Các thanh ghi SFR liên quan đến PORTB bao gồm: - PORTB (địa chỉ 06h,106h) : chứa giá trị các pin trong PORTB -TRISB (địa chỉ 86h,186h) : điều khiển xuất nhập - OPTION_REG (địa chỉ 81h,181h) : điều khiển ngắt ngoại vi và bộ Timer0 PORTC: PortC là cổng hai chiều với độ rộng đường truyền là 8 bit. Tương ứng với việc điều khiển nó là thanh ghi TRISC. Cổng C đa hợp với việc vận hành thiết bị ngoại vi. Bên cạnh đó PortC còn chứa các chân có chức năng của bộ so sanh, bộ Timer1, bộ PWM là một dạng chân mà tự động băm xung và các chuẩn giao tiếp nối tiếp I2C, SPI, SSP, RS232. Các thanh ghi điều khiển liên quan đến PortC: - PORTC (địa chỉ 07h): chứa giá trị các chân trong - TRISC (địa chỉ 87h): điều khiển xuất nhập PORTD: Là cổng vào ra số, truyền thông song song có 8 bit và có bộ đệm đầu vào Schmitt Trigger. Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng là TRISD. PortD còn là cổng xuất dữ liệu của chuẩn giao tiếp PSP (Parallel Slave port). Các thanh ghi liên quan đến PortD bao gồm: - Thanh ghi PORTD: chứa giá trị các chân trong cổng D. - Thanh ghi TRISD: điều khiển nhập xuất PortD và chuẩn giao tiếp PSP. PORTE: PORTE (RPE) gồm 3 chân I/O. Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng là TRISE. Các chân của PORTE có ngõ vào analog. Bên cạnh đó PORTE còn là các chân điều khiển của chuẩn giao tiếp PSP. Cấu trúc bên trong và chức năng cụ thể của từng chân trong PORTE Các thanh ghi liên quan đến PORTE bao gồm: - PORTE : chứa giá trị các chân trong PORTE. - TRISE : điều khiển xuất nhập và xác lập các thông số cho chuẩn giao tiếp PSP. - ADCON1 : thanh ghi điều khiển khối ADC g) TIMER0 Đây là một trong ba bộ đếm hoặc bộ định thời của Vi điều khiển  PIC16F877A. Timer0 là bộ đếm 8 bit được kết nối với bộ chia tần số (prescaler) 8 bit. Cấu trúc của Timer 0 cho phép ta lựa chọn xung clock tác động và cạnh tích cực của xung clock. Ngắt Timer 0 sẽ xút hiện hki Timer 0 bị tràn. Bit TMR0IE (INTCON) là bit điều khiển của Timer 0. TMR0IE=1 cho phép ngắt Timer 0 hoạt động và ngược lại. Muốn Timer 0 hoạt động ở chế độ Timer ta clear bit TOSC (OPTION_REG), khi đó giá trị thanh ghi TMR0 sẽ tăng theo từng chu kỳ đồng hồ. Khi giá trị thanh ghi TMR0 từ giá trị FFh về 00h, ngắt Timer 0 sẽ xuất hiện. Thanh ghi TMR0 cho phép ghi và xóa được giúp ta ấn định thời điểm ngắt Timer0 xuất hiện một cách linh hoạt. Muốn Timer0 hoạt động ở chế độ Counter ta set bit TOSC (PTION_REG). Khi đó xung tác động lên bộ đếm được lấy từ chân RA4/ TOCK1. Bit TOSE ( OPTION_REG) cho phép lựa chọn cạnh tác động vào bộ đếm. Cạnh tác động sẽ là cạnh lên nếu TOSE=0 và cạnh tác động sẽ là cạnh xuống nếu TOSE=1. Khi thanh ghi TMR0 bị tràn, bit TMR0IF ( INTCON) sẽ được set. Đây chính là cờ ngắt của Timer0. Cờ ngắt này phải được xóa bằng chương trình trước khi bộ đếm bắt đầu thực hiện lại quá trình đếm. Ngắt Timer0 không thể “ đánh thức” vi điều khiển từ chế độ sleep. Bộ chia tần số ( prescaler) được chia sẻ giữa Timer0 và WDT ( Watchdog Timer). Điều đó có nghĩa là nếu prescaler được sử dụng cho Timer0 thì WDT sẽ không có được hỗ trợ của prescaler và ngược lại. Prescaler được điều khiển bởi thanh ghi OPTION_REG. Bit PSA ( OPTION_REG ) xác định đối tượng tác động của prescaler. Các bit PS2:PS0 ( OPTION_REG) xác định tỉ số chia tần số của prescaler. Xem lại thanh ghi OPTION_REG để xác định lại một cách chi tiết về các bit điều khiển trên. Các lệnh tác động lên giá trị thanh ghi TMR0 sẽ xóa chế độ hoạt động của prescaler. Khi đối tượng tác động là Timer0, tác động lên giá trị thanh ghi TMR0 sẽ xóa các prescaler nhưng không làm thay đổi đối tượng tác động của prescaler. Khi đối tượng tác động là WDT, lệnh CLRWDT sẽ xóa prescaler, đồng thời prescaler sẽ ngưng tác vụ hỗ trợ cho WDT. Các thanh ghi điều khiển liên quan đến Timer0 bao gồm: TMR0 ( địa chỉ  01h,101h): chứa giá trị đếm của Timer0. INTCON( địa chỉ 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): cho phép ngắt hoạt động ( GIE và PEIE). OPTION_REG ( địa chỉ 81h, 181h): điều khiển prescaler.h) TIMER1 Timer1 là bộ định thời 16 bit, giá trị của hai Timer1 sẽ được lưu trong hai thanh ghi ( TMR1H:TML1R). Cờ ngắt của Timer1 là bit TMR1IF ( PIR). Bit điều khiển của Timer1 sẽ là TMR1IE ( PIE). Tương tự như Timer0, Timer1 cũng có hai chế độ hoạt động: chế độ định thời ( timer) với xung kích là xung clock của oscillator ( tần số của timer bằng ¼ tần số của oscillator) và chế độ đếm ( counter) với xung kích là xung phản ánh các sự kiện cần đếm lấy từ bên ngoài thông qua chân RC0/T1OSO/T1CKI ( cạnh tác động là cạnh lên). Việc lựa chọn xung tác động ( tương ứng với việc lựa chọn chế đọ hoạt động là timer hay counter) được điều khiển bởi bit TMR1CS (T1CON). Ngoài ra Timer1 còn có chức năng reset input bên trong được điều khiển bởi một trong hai khối CCP ( Capture/ Compare/ PWM). Khi bit T1OSCEN ( T1CON) được set, Timer1 sẽ lấy xung clock từ hai chân RC1/T1OSI/CCP2 và RC0/T1OSO/T1CKI làm xung đến. Timer1 sẽ bắt đầu đếm sau cạnh xuống đầu tiên của xung ngõ vào. Khi đó PORTC sẽ bỏ qua sự tác động của hai bit TRISC và PORTC được gán giá trị 0. Khi clear bit T1OSCEN Timer1 sẽ lấy xung đếm từ oscillator hoặc từ chân RC0/T1OSO/T1CKI. Timer1 có hai chế độ đếm là đồng bộ ( Synchronous) và bất đồng bộ ( Asynchronous). Chế độ đếm được quyết định bởi bit điều khiển  (T1CON). Khi =1 xung đếm lấy từ bên ngoài sẽ không được đồng bộ hóa với xung clock bên trong, Timer1 sẽ tiếp tục quá trình đếm khi vi điều khiển đang ở chế độ sleep và ngắt do Timer1 tạo ra khi bị tràn có khả năng đánh thức vi điều khiển. Ở chế độ đếm bất đồng bộ, Timer1 không thể được sử dụng để làm nguồn xung clock cho khối CCP ( Capture/ Compare/ Pulse width modulation). Khi =0 xung đếm vào Timer1 sẽ được đồng bộ hóa với xung clock bên trong. Ở chế độ này Timer1 sẽ không hoạt động khi vi điều khiển đang ở chế độ sleep. Các thanh ghi liên quan đến Timer1 bao gồm: INTCON ( địa chỉ 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): cho phép ngắt hoạt động ( GIE và PEIE). PIR1 ( địa chỉ 0Ch): chứa cờ ngắt Timer1 ( TMR1IF). PIE1 ( địa chỉ 8Ch): cho phép ngắt Timer1 ( TMR1IE). TMR1L ( địa chỉ 0Eh): chứa giá trị 8 bit thấp của bộ đếm Timer1. TMR1H ( địa chỉ 0Eh): chứa giá trị 8 bit cao của bộ đếm Timer1. T1CON ( địa chỉ 10h): xác lập các thông số cho Timer1. Chi tiết các thanh ghi sẽ được trình bày cụ thể trong phụ lục 2. i) TIMER2 Timer2 là bộ định thời 8 bit và được hỗ trợ bởi hai bộ chia tần số prescaler và postscaler. Thanh ghi chứa giá trị đếm của Timer2 là TMR2. Bit cho phép ngắt Timer2 tác động là TMR2ON ( T2CON). Cờ ngắt của Timer2 là bit TMR2IF ( PIR1). Xung ngõ vào ( tần số bằng ¼ tần số oscillator) được đưa qua bộ chia tần số prescaler 4 bit ( với các tỉ số chia tần số là 1:1, 1:4 hoặc 1:16 và được điều khiển bởi các bit T2CKPS1:T2CKPS0 (T2CON)). Timer2 còn được hỗ trợ bởi thanh ghi PR2. Giá trị đếm chương trình trong thanh ghi TMR2 sẽ tăng từ 00h đến giá trị chứa trong PR2, sau đó được reset về 00h. Khi reset thanh ghi PR2 được nhận giá trị mặc định FFh.  Ngõ ra của Timer2 được đưa qua bộ chia tần số postscaler vơi các mức chia từ 1:1 đến 1:16. Postscaler được điều khiển bởi 4 bit T2OUTPS3:T2OUTPS0. Ngõ ra của postscaler đóng vai trò quyết định trong việc điều khiển cờ ngắt. Ngoài ra ngõ ra của Timer2 còn được kết nối với khối SSP, do đó Timer2 còn đóng vai trò tạo ra xung clock đồng bộ cho khối giao tiếp SSP. Các thanh ghi liên quan đến Timer2 bao gồm: INTCON ( địa chỉ 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): cho phép toàn bộ các ngắt ( GIE và PEIE). PIR1( địa chỉ 0Ch): chứa cờ ngắt Timer2 ( TMR2IF). PIE1 ( địa chỉ 8Ch): chứa bit điều khiển Timer2 ( TMR2IE). TMR2 ( địa chỉ 11h): chứa giá trị đếm của Timer2. T2CON ( địa chỉ 12h): xác lập các thông số cho Timer2. PR2 ( địa chỉ 92h): thanh ghi hỗ trợ cho Timer2. Chi tiết các thanh ghi sẽ được trình bày cụ thể trong phần phụ lục 2. Ta có một số nhận xét về Timer0, Timer1 và Timer2 như sau: Timer0 và Timer2 là bộ đếm 8 bit ( giá trị đếm tối đa là FFh), trong khi Timer1 là bộ đếm 16 bit ( giá trị đếm tối đa là FFFFh). Timer0, Timer1 và Timer2 đều có hai chế độ hoạt động là timer và counter. Xung clock có tần số bằng ¼ tần số của oscillator. Xung tác động lên Timer0 được hỗ trợ bởi prescaler và có thể được thiết lập ở nhiều chế độ khác nhau ( tần số tác động, cạnh tác động) trong khi các thông số của xung tác động lên Timer1 là cố định. Timer2 được hỗ trợ bởi hai bộ chia tần số prescaler và postcaler độc lâp, tuy nhiên cạnh tác động vẫn được cố định là cạnh lên. Timer1 có quan hệ với khối CCP, trong khi Timer2 được kết nối với khối SSP. Một vài so sánh sẽ giúp ta dễ dàng lựa chọn được Timer thích hợp cho ứng dụng. k) ADC ADC ( Analog to Digital Converter) là bộ chuyển đổi tín hiệu giữa hai dạng tương tự và số. PIC16F877A có 8 ngõ vào analog ( RA4:RA0 và RE2:RE0). Hiệu điện thế chuẩn VREF có thể được lựa chọn là VDD, VSS hay hiệu điện thế chuẩn được xác lập trên hai chân RA2 và RA3. Kết quả chuyển đổi từ tín hiệu tương tự san tín hiệu số là 10 bit số tương ứng và được lưu trong hai thanh ghi ADRESH: ADRESL. Khi không sử dụng bộ chuyển đổi ADC, các thanh ghi này có thể được sử dụng như các thanh ghi thông thường khác. Khi quá trinh chuyển đổi hoàn tất, kết quả sẽ được lưu vào hai thanh ghi   ADRESH: ADRESL, bit GO/ ( ADCON0) được xóa về 0 và cờ ngắt ADIF được set. Qui trình chuyển đổi từ tương tự sang số bao gồm các bước sau: 1.      Thiết lập các thông số cho bộ chuyển đổi ADC: Chọn ngõ vào analog, chọn điện áp mẫu ( dựa trên các thông số của thanh ghi ADCON1). Chọn kênh chuyển đổi AD ( thanh ghi ADCON0). Chọn xung clock cho kênh chuyển đổi AD ( thanh ghi ADCON0) Cho phép bộ chuyển đổi AD hoạt động ( thanh ghi ADCON0). 2.      Thiết lập các cờ ngắt cho bộ AD Clear bit ADIF. Set bit ADIE. Set bit PEIE Set bit GIE. 3.      Đợi cho tới khi quá trình lấy mẫu hoàn tất. 4.      Bắt đầu quá trình chuyển đổi ( set bit GO/ S). 5.       Đợi cho tới khi quá trình chuyển đổi hoàn tất bằng cách: Kiểm tra bit GO/ . Nếu GO/ =0, quá trình chuyển đổi sẽ hoàn tất. Kiểm tra cờ ngắt. 6.      Đọc kết quả chuyển đổi và xóa cờ ngắt, set bit GO/  ( nếu cần tiếp tục chuyển đổi). 7.      Tiếp tục thực hiện các bước 1 và 2 cho quá trình chuyển đổi tiếp theo.   Các thanh ghi liên quan đến bộ chuyển đổi ADC bao gồm: INTCON ( địa chỉ 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): cho phép các ngắt ( các ngắt GIE, PEIE). PIR1 ( địa chỉ 0Ch): chứa cờ ngắt AD ( bit ADIF). PIE1 ( địa chỉ 8Ch): chứa bit điều khiển AD ( ADIE). ADRESH ( địa chỉ 1Eh) và ADRESL ( địa chỉ 9Eh): các thanh ghi chứa kết quả chuyển đổi AD. ADCON0 ( địa chỉ 1Fh) và ADCON1 ( địa chỉ 9Fh): xác lập các thông số cho bộ chuyển đổi AD. PORTA ( địa chỉ 05h) và TRISA ( địa chỉ 85h): liên quan đến các ngõ vào analog ở PORTA. PORTE ( địa chỉ 09h) và TRISE ( địa chỉ 89h): liên quan đến các ngõ vào analog ở PORTE. l) COMPARATOR Bộ so sánh bao gồm hai bộ so sánh tín hiệu analog và được đặt ở PORTA. Ngõ vào bộ so sánh là các chân RA3:RA0, ngõ ra là hai chân RA4 và RA5. Thanh ghi điều khiển bộ so sánh là CMCON. Các bit CM2:CM0 trong thanh ghi CMCON đống vai trò lựa chọn các chế độ hoạt động cho bộ Comparator. Cơ chế hoạt động của bộ Comparator như sau: Tín hiệu analog ở chân VIN+ sẽ được so sánh với điện áp chuẩn ở chân VIN- và tín hiệu ở ngõ ra bộ so sánh sẽ thay đổi tương ứng như hình vẽ. Khi điện áp ở chân VIN+ lớn hơn điện áp ở chân VIN+ ngõ ra sẽ ở mức 1 và ngược lại. Dựa vào hình vẽ ta sẽ thấy đáp ứng tại ngõ ra không phải là tức thời so với thay đổi tại ngõ vào mà cần có một khoảng thời gian nhất định để ngõ ra thay đổi trạng thái ( tối đa là 10 us). Cần chú ý đến khoảng thời gian đáp ứng này khi sử dụng bộ so sánh. Cực tính của các bộ so sánh có thể thay đổi dựa vào các giá trị đặt vào các bit C2INV và C1INV ( CMCON ). Các bit C2OUT và C1OUT ( CMCON ) đóng vai trò ghi nhận sự thay đổi tín hiệu analog so với điện áp đặt trước. Các bit này cần được xử lý thích hợp bằng chương trình để ghi nhận sự thay đổi của tín hiệu ngõ vào. Cờ ngắt của bộ so sánh là bit CMIF ( thanh ghi PIR1). Cờ ngắt này phải được reset về 0. Bit điều khiển bộ so sánh là bit CMIE ( thanh ghi PIE). Các thanh ghi liên quan đến bộ so sánh bao gồm: CMCON ( địa chỉ 9Ch) và CVRCON ( địa chỉ 9Dh): xác lập các thông số cho bộ so sánh. Thanh ghi INTCON ( địa chỉ 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): chứa các bit cho phép các ngắt ( GIE và PEIE). Thanh ghi PIR2 ( địa chỉ 0Dh): chứa cờ ngắt của bộ so sánh ( CMIF). Thanh ghi PIE2 ( địa chỉ 8Dh): chứa bit cho phép bộ so sánh ( CNIE). Thanh ghi PORTA ( địa chỉ 05h) và TRISA ( địa chỉ 85h): các thanh ghi điều khiển. m) CÁC ĐẶC TÍNH CỦA OSCILLATOR PIC16F877A có khả năng sử dụng một trong bốn loại oscillator, đó là: LP: ( Low Power Cystal). XT: Thạch anh bình thường. HS: ( High – Speed Cystal). RC: ( Resistor/ Capacitor) dao động do mạch RC tạo ra. Đối với các loại LP, HS, XT, oscillator được gắn vào vi điều khiển thông qua các pin OSC1/CLKI và OSC2/CLKO. Đối với các ứng dụng không cần các loại oscillator tốc độ cao, ta có thể sử dụng mạch dao động RC làm nguồn cung cấp xung hoạt động cho vi điều khiển. Tần số tạo ra phụ thuộc vào các giá trị điện áp, giá trị điện trở và tụ điện, bên cạnh đó là sự ảnh hưởng của các yếu tố như nhiệt độ, chất lượng của linh kiện. Các linh kiện sử dụng trong oscillator phải bảo đảm các giá trị sau:   REXT CEXT> 20 pF. Việc mắc thêm tụ lọc giúp tăng thêm tính ổn định của bộ dao động, tuy nhiên giá trị của tụ không quá lớn hay quá nhỏ để dao động ổn định va thời gian khởi động ngắn. Với điện thế Vdd>4.5V thì nên dùng tụ có trị số 33pF. Đối với một số ứng dụng mà độ chính xác của thời gian không quan trọng, có thể dùng dao động RC như một giải pháp tiết kiệm. Tần số dao động được xác định bởi giá trị của điện trở R và tụ C. n) CÁC CHẾ ĐỘ RESET Có nhiều chế độ Reset cho vi điều khiển, bao gồm: Power on Reset POR ( Reset khi cấp nguồn hoạt động cho vi điều khiển) .  reset trong quá trình hoạt động.  từ chế độ sleep. Brown-out reset ( BOR). Ngoại trừ reset POR trong trạng thái các thanh ghi là không xác định và WDT không ảnh hưởng đến trạng thái các thanh ghi, các chế độ reset còn lại đều đưa giá trị các thanh ghi về giá trị ban đầu được ấn định sẵn. Các bit và  chỉ thị trạng thái hoạt động, trạng thái reset của vi điều khiển và được điều khiển bởi CPU.  reset: Khi pin  ở mức logic thấp, vi điều khiển sẽ được reset. Tín hiệu reset sẽ được cung cấp bởi một mạch ngoại vi với các yêu cầu cụ thể sau: Không nối pin  trực tiếp lên nguồn VDD. R1 phải nhỏ hơn 40K để đảm bảo các đặc tính điện của vi điều khiển. R2 phải lớn hơn 1K để hạn dòng đi vào vi điều khiển * LED 7 THANH Hình 2.20 Hình dạng LED 7 thanh a) Giới thiệu LED 7 thanh là một công cụ thông dụng được dùng để hiển thị các thông số dưới dạng các số từ 0 đến 9. Mặc dù công cụ LCD giúp ta thể hiện các thông số một cách linh động hơn nhưng LED 7 thanh vẫn được sử dụng nhiều trong công nghiệp do các ưu thế của nó như: ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, dễ tạo sự chú ý và góc nhìn rộng. b) Cấu tạo LED 7 thanh bao gồm 7 thanh LED được đánh dấu là các kí tự a, b, c, d, e, f, g và một dấu chấm thập phân kí hiệu là dp. Ta có thể xem LED 7 thanh là một tổ hợp gồm 8 LED. 8 LED này có một đầu (Anode hoặc Cathode) được nối chung và được bố trí theo một qui tắc nhất định dùng để hiển thị các chữ số thập phân. Có hai loại LED 7 thanh, đó là loại Anode chung (cực Anode của các LED được nối chung với nhau) và loại Cathode chung (cực Cathode của các LED được nối chung với nhau). Tùy theo từng loại LED mà ta có các phương pháp điều khiển các LED trong tổ hợp đó sáng tắt một cách thích hợp. Đối với loại Anode chung, một LED sẽ được bật sang nếu mức logic đưa vào chân điều khiển đoạn LED đó là mức logic 0. Đối với loại Cathode chung, một LED sẽ được bật sáng nếu mức logic đưa vào chân điều khiển đoạn LED đó là mức logic 1. a. Bộ hiển thị led 7 thanh b. Loại anode chung c. Loại Cathod chung Hình 2.21 LED 7 thanh Hình vẽ trên là một LED 7 thanh loại Cathode chung. Thực ra cấu trúc các chân của LED 7 thanh có thể thay đổi chứ không cố định. Một phương pháp để xác định chính xác các chân điều khiển của LED 7 thanh là kiểm tra từng chân của LED đó.Dựa vào hình vẽ ta có thể hiểu được một phần nào phương pháp hiển thị của một LED 7 thanh. Ví dụ, muốn hiển thị số “6”, ta sẽ điều khiển các đoạn LED a, c, d, e, g, f sáng lên. Việc điều khiển sáng tắt được thực hiện bằng cách đưa dữ liệu thích hợp vào các chân a-g và dp (tạm gọi là các chân dữ liệu) của LED 7 thanh. Đó là cách hiển thị theo từng LED. Tuy nhiên, trong thực tế, để tiết kiệm số chân cần thiết để điều khiển cùng một lúc nhiều LED 7 thanh, các chân dữ liệu của các LED sẽ được nối song song với nhau, các chân anode chung (hoặc cathode chung) được dùng để cho phép LED đó sáng hay tắt (tạm gọi là các chân điều khiển). Phương pháp hiển thị sẽ dựa trên nguyên lí lưu ảnh của mắt. * CÁC LOẠI LINH KIỆN KHÁC + Thạch anh dao động : Thạch anh có thể được sử dụng chế tạo các thiết bị tạo ra xung nhịp để ứng dụng trong ngành điện tử, cũng có thể dùng để tạo các tần số mẫu để hiệu chỉnh. Trong mạch chúng em sử dụng thạch anh X1-12MHZ X1 : là thạch anh tạo dao động , tần số dao động được ghi trên thân của thach anh, khi thạch anh được cấp điện thì nó tự dao động ra sóng hình sin.thạch anh thường có tần số dao động từ vài trăm KHz đến vài chục MHz. + Tranzitor Transistor là một linh kiện bán dẫn thường được sử dụng như một thiết bị khuếch đại hoặc một khóa điện tử. Tranzitor là khối đơn vị cơ bản xây dựng nên cấu trúc mạch ở máy tính điện tử và tất cả các thiết bị điện tử hiện đại khác. Vì đáp ứng nhanh và chính xác nên các tranzitor được sử dụng trong nhiều ứng dụng tương tự và số, như khuếch đại, đóng cắt, điều chỉnh điện áp, điều khiển tín hiệu, và tạo dao động.Tranzitor cũng thường được kết hợp thành mạch tích hợp (IC),có thể tích hợp tới một tỷ tranzitor trên một diện tích nhỏ. Cũng giống như điốt, tranzito được tạo thành từ hai chất bán dẫn điện. Khi ghép một bán dẫn điện âm nằm giữa hai bán dẫn điện dương ta được một PNP tranzito. Khi ghép một bán dẫn điện dương nằm giữa hai bán dẫn điện âm ta được một NPN tranzito. +Các loại điện trở... TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình vi điều khiển PIC [2] Bài giảng trên lớp ‘Giáo trình hệ thống nhúng’ [3] ‘‘Họ vi điều khiển 8051’’ của tác giả Tống Văn On & Hoàng Đức Hải [4] ‘‘Kỹ thuật vi xử lý’’ của tác giả Văn Thế Minh [5] Tài liệu trên internet WWW.PICVIETNAM.COM WWW.CODIENTU.COM WWW.DIENTUVIETNAM.NET Và một số tài liệu khác nữa.