Đang tải... (xem toàn văn)
Trang 1 BỘ CÔNG THƯƠNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI BÀI TẬP LỚNMÔN: Vi xử l礃Ā trong đo lường vađiĐỀ TÀI: Đo nhi⌀t đ⌀ d甃Giảng Viên Hướng Dẫn: Ph愃⌀m Văn NamSinh Viên Thực Hiện: Nh
lOMoARcPSD|39270902 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN MÔN: Vi xử l礃Ā trong đo lường va điu khiऀn ĐỀ TÀI: Đo nhi⌀t đ⌀ d甃ng LM35 Giảng Viên Hướng Dẫn: Ph愃⌀m Văn Nam Sinh Viên Thực Hiện: Nhóm 3 Nguỳn Quang Huy : 2020608593 1 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 Lời giới thiệu Hiện nay, với t椃nh tr愃⌀ng n漃Āng lên to愃n cu đang trở nên l愃 một vĀn đ rĀt nghiêm tr漃⌀ng ở trên thĀ giới v愃 Việt Nam c甃̀ng đang ph愃ऀi ch椃⌀u sự nắng n漃Āng gay gắt trong thời gian k攃Āo d愃i với mức nhiệt độ cao, th椃 việc ứng d甃⌀ng c愃ऀm biĀn nhiệt độ trong cuộc sống c甃̀ng như trong công nghiệp l愃 điu tĀt yĀu v愃 đem l愃⌀i nhiu lợi ích cho con người, s愃ऀn xuĀt, y tĀ … V椃 vậy trong quá tr椃nh h漃⌀c bộ môn Vi xử lý trong đo lường v愃 điu khiển thuộc khoa Điện đ愃⌀i h漃⌀c Công Nghiệp H愃 Nội, được tiĀp cận với những kiĀn thức của lĩnh vực đo lường v愃 điện tử Từ những kiĀn thức đã h漃⌀c em xin ph攃Āp được ứng d甃⌀ng v愃 phát triển trong đ t愃i: " Đo nhiệt độ d甃ng LM 35 " với một số yêu cu k礃̀ thuật ThiĀt b椃⌀ được chĀ t愃⌀o còn đang ở giai đo愃⌀n nghiên cứu nên còn nhiu vĀn đ cn được ho愃n thiện, rĀt mong được sự giúp đỡ, g漃Āp ý từ thy v愃 các b愃⌀n trong lớp 2 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 Mục lục Lời giới thiệu .1 Phn I: đặt vĀn đ v愃 thiĀt kĀ: 4 1.1.Một số c愃ऀm biĀn nhiệt độ trên th椃⌀ trường 4 Phn II: Ý tưởng thiĀt kĀ 5 2.1.Ý tưởng thiĀt kĀ .5 Phn III: Lựa ch漃⌀n thiĀt b椃⌀ 6 3.1.ThiĀt b椃⌀ được sử d甃⌀ng trong đồ án sẽ d甃ng các thiĀt b椃⌀ sau 6 Phn IV: Sơ đồ khối 7 4.1 Các khối chức năng: 7 4.1.1 Khối c愃ऀm biĀn 7 4.1.2 Khối chuẩn h漃Āa 8 4.1.3 Khối ADC 0804 8 4.1.4 Khối vi xử lý trung tâm .9 Phn V: phân tích v愃 thiĀt kĀ thiĀt b椃⌀ .10 5.1 ADC0804 .10 5.2 IC khuĀch đ愃⌀i thuật toán 741 10 5.3 lập tr椃nh đ漃⌀c dữ liệu nhiệt độ sử d甃⌀ng ADC0804 v愃 LCD .11 Phn VI: lưu đồ thuật toán .12 Phn VII: KĀt luận v愃 phương hướng phát triển 14 3 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 Phn I: đặt vĀn đ v愃 thiĀt kĀ: C愃ऀm biĀn nhiệt độ "Temperature Sensor" l愃 thiĀt b椃⌀ d甃ng để đo, đĀm, c愃ऀm nhận, …các đ愃⌀i lượng vật lý không điện th愃nh các tín hiệu điện Ví d甃⌀ nhiệt độ l愃 1 tín hiệu không điện, qua c愃ऀm biĀn n漃Ā sẽ trở th愃nh 1 d愃⌀ng tín hiệu khác (điện áp, điện trở…) Sau đ漃Ā các bộ phận xử lí trung tâm sẽ thu nhận d愃⌀ng tín hiệu điện trở hay điện áp đ漃Ā để xử lí 1.1 Một số c愃ऀm biĀn nhiệt độ trên th椃⌀ trường Trên th椃⌀ trường hiện nay c漃Ā rĀt nhiu lo愃⌀i c愃ऀm biĀn : cặp nhiệt điện (Thermocouples), C愃ऀm biĀn PT series (K,J,E,N,S,R,B) Phổ biĀn nhĀt l愃 c愃ऀm biĀn đo nhiệt độ kiểu PT-100, PT-200, PT-500, PT-1000 được cĀu t愃⌀o từ kim lo愃⌀i Platinum được quĀn t甃y theo h椃nh dáng của đu dò nhiệt Ưu điểm: - Ho愃⌀t động ổn đ椃⌀nh - Độ chính xác cao 4 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 - Kh愃ऀ năng chống b甃⌀i, ăn mòn tốt Nhược điểm: - Giá th愃nh cao, thời gian đáp ứng chậm - Độ nh愃⌀y thĀp khi nhiệt độ thĀp - Nh愃ऀy c愃ऀm rung sốc C愃ऀm biĀn LM35 Kho愃ऀng nhiệt độ đo được: -55°C đĀn 150°C Giá th愃nh rẻ chỉ từ 30k vậy nên không được bn, … Tuy nhiên v椃 còn đang trong quá tr椃nh h漃⌀c tập l愃 sinh viên nên em ch漃⌀n ThiĀt b椃⌀ đo nhiệt độ LM35 với giá th愃nh c愃⌀nh tranh, d̀ t椃m kiĀm v愃 thay thĀ, Phn II: Ý tưởng thiĀt kĀ 2.1.Ý tưởng thiĀt kĀ Từ các kiĀn thức được h漃⌀c trong bộ môn Vi xử lý t愃⌀i ĐH Công Nghiệp với yêu cu đo nhiệt độ v愃 hiển th椃⌀ lên LCD Từ các yêu cu trên em xin tr椃nh b愃y đồ án của m椃nh c漃Ā tên: “ThiĀt b椃⌀ đo nhiệt độ LM35” ThiĀt b椃⌀ cơ b愃ऀn c漃Ā những chức năng sau: - Đo được nhiệt độ - Hiện th椃⌀ lên m愃n LCD 5 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 - C漃Ā 2 nút Ān để đặt ngưỡng c愃ऀnh báo; - C漃Ā tín hiệu c愃ऀnh báo khi nhiệt độ cao - Bật qu愃⌀t l愃m mát khi nhiệt độ cao Phn III: Lựa ch漃⌀n thiĀt b椃⌀ 3.1 ThiĀt b椃⌀ được sử d甃⌀ng trong b愃i tập lớn sẽ d甃ng các thiĀt b椃⌀ sau - C愃ऀm biĀn nhiệt độ LM35 - Vi xử lý 8051 - Bộ chuyển đổi ADC 0804 - B漃Āng led - Qu愃⌀t t愃ऀn nhiệt - M愃n H椃nh LCD LM016L - M愃⌀ch khuĀch đ愃⌀i Các thiĀt b椃⌀ trên được lựa ch漃⌀nn ph甃 hợp với m甃⌀c đích v愃 giá th愃nh trên th椃⌀ trường, đáp ứng đủ nhu cu của đ t愃i 6 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 LCD LM0160L Phn IV: Sơ đồ khối 4.1 Các khối chức năng: 4.1.1 Khối c愃ऀm biĀn Đu tiên thiĀt b椃⌀ đo cn c漃Ā một khối thu thập tín hiệu nhiệt độ C愃ऀm biĀn LM35: - Hiệu chuẩn trực tiĀp theo độ C - Điện áp ho愃⌀t động: 4-30VDC - Dòng điện tiêu th甃⌀: kho愃ऀng 60uA 7 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 - Nhiệt độ thay đổi tuyĀn tính: 10mV/°C - Kho愃ऀng nhiệt độ đo được: -55°C đĀn 150°C - Kiểu chân: TO92 - Kích thước: 4.3 × 4.3mm Cách mắc: nối chân +Vs với nguồn v愃 chân GND nối với đĀt chân OUTPUT nối với chân Vin+ của ADC0804 4.1.2 Khối chuẩn h漃Āa V椃 điện áp ra của LM35 nhỏ chỉ kho愃ऀng từ -0.05V -1.5 V nên ta cn c漃Ā khối chuẩn h漃Āa tín hiệu để tăng điện dáp lên v愃i vôn để đưa v愃o bộ chuyển đổi 0804 IC khuyĀc đ愃⌀i thuật toán 741 Tín hiệu đu ra của c愃ऀm biĀn nhiệt độ LM35 nhỏ chỉ từ kho愃ऀng -0.05V đĀn 1,5V Để đưa tín hiệu vi sai đu ra v d愃ऀi điện áp đu v愃o của ADC, thiĀt kĀ ph愃ऀi c漃Ā hệ số khuĀch đ愃⌀i v愃o kho愃ऀng 10 ln V椃 vậy R2/R1 sĀp xỉ 2.32 4.1.3 Khối ADC 0804 8 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 Ngay từ cái tên khối ADC0804 chuyển tín từ tín hiệu Analog sang tín hiệu số c漃Ā độ phân gi愃ऀi 8bit Chip c漃Ā điện áp nuôi l愃 5V 4.1.4 Khối vi xử lý trung tâm ThiĀt kĀ đ椃⌀nh hướng l愃 một thiĀt b椃⌀ thông minh, do đ漃Ā việc sử d甃⌀ng một con vi xử lý trung tâm nhằm đ愃ऀm nhiệm các nhiệm v甃⌀ mm dẻo l愃 lựa ch漃⌀n ph甃 hợp Vi xử lý 8051 l愃 con vi xử lý đang được h漃⌀c tập v愃 nghiên cứu nên được lựa ch漃⌀n 9 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 Phương thức ho愃⌀t động như sau: Tín hiệu nhiệt từ môi trường được thu v qua c愃ऀm biĀn LM35 Đu ra c愃ऀu LM35 từ -0.05-1.5V được qua bộ khuĀch đ愃⌀i hông đ愃ऀo lên cỡ v愃i Vôn Sau đ漃Ā được chuyển sang tín hiệu số thông qua con ADC0804 Tín hiệu được đi v愃o vi xử lý trung tâm 8051 Tín hiệu được xử lúy v愃 hiển th椃⌀ trên LCD, được lưu trữ trên máy tính Khi quá nhiệt độ cho ph攃Āp LED báo động sẽ sáng v愃 qu愃⌀t sẽ được bật l愃m mát Phn V: phân tích v愃 thiĀt kĀ thiĀt b椃⌀ Phn n愃y bao gồm những nội dung sau: - Tính toán các thông số của các tín hiệu - Các thông số cơ b愃ऀn của các thiĀt b椃⌀ 5.1 ADC0804 CĀp nguồn cho module ADC sử d甃⌀ng +5V Đối với ADC0804 th椃 thời gian chuyển đổi ph甃⌀ thuộc v愃o tn số đồng hồ được cĀp tới chân CLK v愃 CLK IN v愃 không b攃Ā hơn 110µs 5.2 IC khuĀch đ愃⌀i thuật toán 741 10 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 Tín hiệu đu ra của c愃ऀm biĀn nhiệt độ LM35 nhỏ chỉ từ kho愃ऀng -0.05V đĀn 1,5V Để đưa tín hiệu vi sai đu ra v d愃ऀi điện áp đu v愃o của ADC, thiĀt kĀ ph愃ऀi c漃Ā hệ số khuĀch đ愃⌀i v愃o kho愃ऀng 3.32 ln Phương án đưa ra: Sử d甃⌀ng bộ thu thập tín hiệu điện tim d甃ng OPAMP v愃 các bộ l漃⌀c RC Hình 5-2: Sơ đồ khối thu thập dùng OPAMP và các bộ lọc RC Tín hiệu nhiệt độ được tiĀp nhân nhờ c愃ऀm biĀn nhiệt độ LM35 tín hiệu ra l愃 điện áp Sau đ漃Ā được khuĀch đ愃⌀i lên kho愃ऀng 3.32 ln nhờ IC khuĀch đ愃⌀i 741 Tín hiệu nhiệt độ đưa v愃o ADC0804 c漃Ā biên độ lớn nhĀt v愃o kho愃ऀng 0-1.5V 5.3 lập tr椃nh đ漃⌀c dữ liệu nhiệt độ sử d甃⌀ng ADC0804 v愃 LCD C甃ng với thiĀt kĀ b椃⌀ được thiĀt kĀ như trên, đồ án triển khai các phn mm hỗ trợ đi kèm: - Phn mm Keil uVision 4 - Phn mm mô phỏng Proteus Một số h愃m của khối ADC: unsigned char read_adc(void); // h愃m đ漃⌀c ADC Một số h愃m của khối LCD do nh愃 s愃ऀn xuĀt cung cĀp: void lcd1602_enable(void); void lcd1602_send_command (unsigned char c); void lcd1602_init (void); void lcd1602_gotoxy (unsigned char x, unsigned char y); void lcd1602_clear(void); 11 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 void lcd1602_puts (char *s); Phn VI: lưu đồ thuật toán 12 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 Nhiệt độ c愃i đặt v愃 Nhiệt độ đo l愃 2 ngưỡng đặt nhiệt độ với NĐCĐ = 35 độ C v愃 NĐĐ = 25 độ C Khi nhiệt độ đo cao hơn mức nhiệt độ c愃i đặt sẽ c漃Ā c愃ऀnh báo từ đèn led v愃 qu愃⌀t l愃m mát sẽ được kích ho愃⌀t Phn VI: KĀt qu愃ऀ thực hiện Mô phỏng trên phn mm proteus v cơ b愃ऀn thiĀt b椃⌀ đáp ứng được các yêu cu của b愃i toán 13 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 Hình 5.1 Mô phỏng mô hình trên proteus Phn VII: KĀt luận v愃 phương hướng phát triển Hiện nay c漃Ā rĀt nhiu lo愃⌀i c愃ऀm biĀn nhiệt độ khác nhau, v愃 việc lựa ch漃⌀n chúng th椃 ph甃⌀ thuộc v愃o rĀt nhiu yĀu tố: độ chính xác, kho愃ऀng nhiệt, tốc độ ph愃ऀn ứng, môi trường (h漃Āa h漃⌀c, vật lý, hay điện) v愃 giá th愃nh Việc lựa ch漃⌀n không h d̀ d愃ng mỗi c愃ऀm biĀn được sử d甃⌀ng trong một chuyên ng愃nh riêng Tuy nhiên đối với c愃ऀm biĀn trong đồ án ln n愃y s愃ऀn phẩm “ThiĀt b椃⌀ đo nhiệt độ LM35” c漃Ā các ưu điểm sau: + giá th愃nh rẻ, độ nh愃⌀y cao, chống nhìu tốt 14 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 + D愃ऀi đo từ -50-150 độ C + D̀ chĀ t愃⌀o, m愃⌀ch xử lý đơn gi愃ऀn giúp cho việc s愃ऀn xuĀt số lượng lớn trở nên d̀ hơn Tuy nhiên c漃Ā 1 số nhược điểm như: + Không ch椃⌀u được nhiệt cao, k攃Ām bn; Với những ưu diểm trên “ThiĀt b椃⌀ đo nhiệt độ LM35” ứng d甃⌀ng rĀt tốt trong đo nhiệt độ không khí, d甃ng trong các thiĀt b椃⌀ đo, b愃ऀo vệ m愃⌀ch điện tử Chính v椃 vậy s愃ऀn phẩm c漃Ā thể ứng d甃⌀ng rĀt nhiu trong đời sống hẳng ng愃y với giá c愃ऀ vô c甃ng ph愃ऀi chăng Hướng phát triển tiĀp theo của đ t愃i: - Ho愃n thiện nâng cao chĀt lượng m愃⌀ch đo của thiĀt b椃⌀ - TiĀn h愃nh lập tr椃nh các phn mm giúp c漃Ā thể điu khiển trên m愃n h椃nh c愃ऀm ứng hoặc tích hợp trên smart phone - Ho愃n thiện thiĀt kĀ v giao diện thiĀt b椃⌀ - Kiểm tra so sánh chĀt lượng của thiĀt b椃⌀ với các s愃ऀn phẩm trên th椃⌀ trường - Nghiên cứu triển khai s愃ऀn xuĀt h愃ng lo愃⌀t Với những nghiên cứu đã thực hiện, rĀt mong nhận được sự ủng hộ của các chuyên gia, tổ chức để giúp đỡ đ t愃i n愃y trở th愃nh một đ t愃i thực sự hữu ích cho tĀt c愃ऀ m漃⌀i người 15 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com)