ĐỒ ÁN MÔN HỌC : THIẾT KẾ MẠCH ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MẠCH HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ GIÀN NÓNG CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA TRÊN Ơ TƠ Khái qt hệ thống điều hịa khơng khí tơ 1.1 Cơng dụng - Đưa khơng khí vào xe - Duy trì nhiệt độ khơng khí xe nhiệt độ thích hợp 1.2 Phân loại a) Phân loại theo vị trí hệ thơng xe - Kiểu đặt phía trước: giàn lạnh đặt gần bảng đồng hồ, bảng điều khiển xe Hình 2.1.1: Hệ thống lạnh kiểu đặt phía trước -Kiểu kép (giàn lạnh đặt trước sau xe): kiểu kép cho suất lạnh cao nhiệt độ đồng nơi xe khơng khí lạnh thổi từ phía trước phía sau xe GVHD: Nguyễn Xn Hịa SVTH: Lê Văn Luân -kiểu kép treo trần kiểu thường sử dung cho xe khách Hệ thống lạnh đặt phía trước kết hợp với giàn lạnh treo trần, kiểu cho suất lạnh cao khơng khí lạnh đồng b) Phân loại theo phương pháp điều khiển: có loại - Hệ thống lạnh với phương pháp điều khiển tay GVHD: Nguyễn Xuân Hòa SVTH: Lê Văn Luân Với phương pháp cho phép điều khiển tay công tắc nhiệt nhiệt độ ngõ cần gạt Ngoài cịn có cần gạt cơng tắc điều khiển tốc độ quạt, điều khiển lượng gió hướng gió.- Hệ thống điều hịa khơng khí với phương pháp điều khiển tự động GVHD: Nguyễn Xuân Hòa SVTH: Lê Văn Luân Hình 2.1.8 Các thành phần hướng di chuyểncủa dịng khí hệ thống lạnh - Chu trình máy lạnh bao gồm trình: + Nén + Ngưng tụ + Giãn nở + Bay GVHD: Nguyễn Xn Hịa SVTH: Lê Văn Ln Hình 2.1.9: Chu trình hoạt động hệ thống lanh + Ngưng tụ (condensation)+ Giản nở (expansion)+ Bốc (vaporization) Hoạt động hệ thống lạnh ôtô: Khi động hoạt động đóng mạch điện điều khiển ly hợp điện từ, máy nén hoạt động chất làm lạnh dẫn đến bình ngưng tụ (giàn nóng) nhờ máy nén Ở đây, chất làm lạnh chuyển sang thể lỏng, nhã nhiệt ngồi khơng khí làm mát nhờ quạt làm mát.Sau qua giàn nóng, chất làm lạnh đẩy qua van tiết lưu Chất làm lạnh qua nơi có tiết diện thu hẹp (van tiết lưu) nên gây giảm áp suất sau van tiết lưu (drop pression).Chất làm lạnh lại đưa vào giàn bốc (giàn lạnh) hấp thụ nhiệt Nhiệt di chuyển từ khoang hành khách đến giàn lạnh vào môi chất làm lạnh.Sự hấp thụ nhiệt hành khách môi chất làm lạnh khiến cho nhiệt độ giảm xuống Môi chất làm lạnh lại vào máy nén cho chu trình tiếp theo.Trong trình làm việc, ly hợp điện từ thường xuyên đóng ngắt nhờ điều khiển A/C control nhằm đảm bảo nhiệt độ xe ổn định trị số ấn định Như vậy, áp suất môi chất làm lạnh phân thành hai nhánh: nhánh có áp suất thấp nhánh có áp suất cao.+ Nhánh có áp suất thấp giới hạn phần môi chất sau van tiết lưu cửa vào (van nạp) máy nén.+ Nhánh có áp suất cao giới hạn phần môi chất trước van tiết lưu cửa (van xả) máy nén.Khơng khí lạnh lan truyền khoang hành khách thực máy quạt (blower) GVHD: Nguyễn Xuân Hòa SVTH: Lê Văn Luân 1.3 Một số hình ảnh thực tế giàn nóng tô Toyota CHƯƠNG II: LÝ THUYẾT CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐO VÀ HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ 2.1 MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU 2.1.1Tổng quan hệ thống thiết kế mạch hiển thị nhiệt độ giàn nóng xe Toyota Theo tài liệu nghiên cứu tìm kiếm mạng internet cịn khan nên việc tìm kiếm mạch hiển thị nhiệt độ thực giàn nóng xe toyota hạn chế nên GVHD: Nguyễn Xuân Hòa SVTH: Lê Văn Luân mạch e xin trình bày phương pháp thiết kế mạch hiển thị nhiệt độ phổ biến dùng xe gia đình, mạch không thiết kế nhỏ gọn hãng toyota đề tài thiết kế mạch hữu ích lĩnh vực lập trình thiết kế mạch 2.1.2Các phương pháp hiển thị nhiệt độ - Theo em nghiên cứu tìm hiểu sách internet có phương pháp hiển thị dùng cảm biến thơng qua điều khiển vi xử lý hiển thị bên -Trong phương pháp chia loại vi xử lý khác là: Chip 8051 (89c51,89C52,89s51,89s52 .) Chip pic (pic 16f877a) Chip avr (atmega) -Về phần hiển thị lại chia làm cách hiển thị hiển thị led 7thanh, hiển thị lên LCD -trong trình học tập nghiên cứu e chọn cách hiển đo hiển thị cách dùng cảm biến lm35,bộ chuyển đổi tín hiệu ADC0804,chip xử lý 89C51,và hiển thị led 2.2 Ý NGHĨA Thấy tính khoa học ứng dụng thực tế đề tài 8051 họ Vi điều khiển có nhiều tính năng, khả xử lí nhanh Ứng dụng ADC việc chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số (analog sang digital).Tín hiệu tương tự tín hiệu điện áp lấy từ cảm biến Mạch hiển thị LED đoạn nên dễ dàng cho người sử dụng theo dõi nhiệt độ hiển thị 2.3 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Trong phạm vi thiết kế này, người thực cần thiết kế thi công mạch hiển thị nhiệt độ đơn giản Đề tài “Hiển thị nhiệt độ” đa dạng phong phú, có nhiều loại hìnhkhác dựa vào công dụng độ phức tạp Do tài liệu tham khảo Tiếng Việt cịn hạn chế, trình độ có hạn kinh nghiệm thực tế non kém, nên đề tài chắn cịn nhiều thiếu sót Vì mong nhận đượcnhững ý kiến đóng góp, giúp đỡ chân thành thầy cô bạn sinh viên GVHD: Nguyễn Xuân Hòa SVTH: Lê Văn Luân CHƯƠNG III:LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH 3.1 Các linh kiện sử dụng mạch - Sử dụng vi điều khiển họ 8051 phần điều khiển - Đo nhiệt độ cảm biến nhiệt LM35 thông qua thiết kế mạch chuyển đổi ADC0804 - Hiển thị led đoạn ngồi cịn có số linh kiện phụ biến trở vi chỉnh,transistor thuận a564,điện trở 10k,1k, tụ hóa 10u,tụ gốm 33p,104, thạch anh 3.2 Nguyên lý số linh kiện 3.2.1- Giới thiệu tổng quan họ Vi điều khiển 8051 AT89C51 vi điều khiển bit, chế tạo theo công nghệ CMOS chất lượng cao, công suất thấp với KB PEROM (Flash Programeable and erasable read only memory) Các đặc điểm 8951 tóm tắt sau: - 4KB nhớ, lập trình lại nhanh, có khả ghi xóa tới 1000 chu kỳ - Tần số hoat động từ Hz đến 24 MHz - mức khóa nhớ lập trình - Timer/Counter 16 bit - 128 Byte RAM nội - Port xuất/nhập (I/O) bit - Giao tiếp nối tiếp - 64 KB vùng nhớ mã - 64 KB vùng nhớ liệu - Xử lý Boolean (hoạt động bit đơn) - 210 vị trí nhớ định vị bit - 4μs cho hoạt động nhân chia GVHD: Nguyễn Xuân Hòa SVTH: Lê Văn Luân 3.2.2 Sơ đồ khối sơ đồ chân AT89C51 OTHER REGISTER 128 byte RAM 128 byte RAM 8032\8052 ROM 0K: 8031\8032 4K:8951 8K:8052 INTERRUPT CONTROL INT1\ INT0\ SERIAL PORT TEMER0 TEMER1 TEMER2 8032\8052 CPU OSCILATOR BUS CONTROL I/OPORT SERIALPORT EA\ RST ALE\ PSEN\ P0 P P P Address\Data TXD RXD TEMER2 8032\8052 Cất kết vào RAM (hàng đơn vị cất vào ô nhớ 30H, hàng chục cất vào ô nhớ 31H) Chia tiếp kết cho 10 số hàng chục Gán A=P2 Cất kết vào RAM (hàng đơn vị cất vào ô nhớ 30H, hàng chục cất vào ô nhớ 31H) Chia tiếp kết cho 10 số hàng chục Chia cho 10 số dư hàng đơn vị Gán A=P2 TEMER1 GVHD: Nguyễn Xuân Hòa SVTH: Lê Văn Luân Hình 3.1 : Sơ đồ khối AT89C51 GVHD: Nguyễn Xuân Hòa SVTH: Lê Văn Luân 10 4.2.2 Khối chuyển đổi tương tự sang số Hình 4.2 : khối chuyển đổi tín hiệu Khối ADC0804 dùng để chuyển đổi tín hiệu tương tự (nhiệt độ) từ cảm biến sang tín hiệu số.Sau chuyển đổi thi ADC xuất dư liệu chân cổng P1 VXL 4.2.3 Khối xử lý trung tâm Hình 4.3 :chip xử lý Khối IC AT89C51 q trình xử lí liệu thực Trong đồ án em sử dụng port port để xuất liệu sau 89C51 tính tốn để qt led ADC0804 chuyển tín hiệu vào port AT89C51 GVHD: Nguyễn Xuân Hòa SVTH: Lê Văn Luân 23 4.2.4 Khối hiển thị Hình 4.4:hình ảnh led số sơ đồ chân Khối có chức hiển thị nhiệt độ liệu lấy từ Port port vi xử lí AT89C51 4.2.4.1Kết nối với Vi điều khiển Ngõ nhận tín hiệu điều khiển led đoạn có đường, dùng Port Vi điều khiển để điều khiển led đoạn Như led đoạn nhận liệu bit từ Vi điều khiển để điều khiển hoạt động bật tắt led led đơn nó, liệu xuất điều khiển led đoạn thường gọi “mã hiển thị led đoạn” Có hai kiểu mã hiển thị led đoạn: mã dành cho led đoạn có Anode(cực +) chung mã dành cho led đoạn có Cathode(cực -) chung Chẳng hạn, để thị số cần làm cho led vị trí b c, sử dụng led đoạn có Anode chung phải đặt vào hai chân b c điện áp 0V(mức 0) chân lại đặt điện áp 5V(mức 1), sử dụng led đoạn có Cathode chung điện áp(hay mức logic) hồn tồn ngược lại, tức phải đặt vào chân b c điện áp 5V(mức 1) 4.2.4.2 Bảng mã hiển thị led đoạn: + Phần cứng kết nối với Port Vi điều khiển, để thuận tiện cho việc xử lí sau phần cứng nên kết nối sau: Px.0 nối với chân a, Px.1 nối với chân b, theo thứ tự Px.7 nối với chân h + Dữ liệu xuất có dạng nhị phân sau : GVHD: Nguyễn Xuân Hòa SVTH: Lê Văn Luân 24 Bảng mã hiển thị led đoạn dành cho led đoạn có Anode chung (các led đơn sáng mức 0): Số hiển thị led đoạn Mã hiển thị led đoạn dạng nhị phân Mã hiển thị led đoạn dạng thập lục phân hgfedcba 11000000 C0 11111001 F9 10100100 A4 10110000 B0 10011001 99 10010010 92 11000010 82 11111000 F8 10000000 80 10010000 90 A 10001000 88 B 10000011 83 C 11000110 C6 D 10100001 A1 E 10000110 86 F 10001110 8E GVHD: Nguyễn Xuân Hòa SVTH: Lê Văn Luân 25 • Bảng mã hiển thị led đoạn dành cho led đoạn có Cathode chung (các led đơn sáng mức 1): Số hiển thị led đoạn Mã hiển thị led đoạn dạng nhị phân Mã hiển thị led đoạn dạng thập lục phân 00111111 3F 00000110 06 01011011 5B 01001111 4F 01100110 66 01101101 6D 01111101 7D 00000111 07 01111111 7F 01101111 6F A 01110111 77 B 01111100 7C C 00111001 39 D 01011110 5E E 01111001 79 F 01110001 71 GVHD: Nguyễn Xn Hịa SVTH: Lê Văn Ln 26 4.2.5 Mơ mạch hình ảnh thực tế Hình3.5 : hình ảnh mô 4.2.6 Nguyên lý hoạt động mạch Khi ta cấp nguồn cho mạch LED hiển thị nhiệt độ xe Khi nhiệt độ xe thay đổi ± làm cho trở kháng cảm biến LM35 thay đổi dẫn đến điện áp đầu vào Vin ADC thay đổi Điện áp Vin vào ADC so sánh với Ud ADC Ud thay đổi từ 0V đến 2(Vref/2) Ban đầu Ud = 0, Vin > Ud Ud cộng thêm giá trị ∆U U d = U d + ∆U ∆U = , : 2(V ref / 2) 256 = 10mV đồng thời giá trị đếm tăng thêm Quá trình so sánh đến Ud =Vin dừng Khi giá trị đếm giá trị thập phân Giá trị thập phân đưa qua giải mã, giải mã nhị phân đưa chân AD0 – AD7 Dãy mã nhị phân gửi đến Port AT89C51, VXL tính tốn thực lệnh để xuất giá trị đến LED đoạn LED hiển thị nhiệt độ vừa thay đổi Trình bày theo mạch sau : GVHD: Nguyễn Xuân Hòa SVTH: Lê Văn Luân 27 - lm35 đo nhiệt độ gửi tín hiệu điện đến chân số ADC0804 biến trở vi chỉnh chuyển điện áp 1,28v đến chân số ADC0804 GVHD: Nguyễn Xuân Hòa SVTH: Lê Văn Luân 28 - nhờ cổng P3 AT89C51 điêu khiển ADC,ADC chuyển đổi xác dạng điện áp sang dạng số gửi cổng P1 AT89C51,AT89C51 suất led số nhờ cổng P2,P04.2.7 Lưu đồ thuật tốn chương trình Bắt đầu LM35 chuyển t° → Điện áp u Nạp giá trị ban đầu Adc 0804 chuyển đổi Tính tốn đưa tín hiệu số Xuất LED đoạn ADC chuyển u → bit nhị phân Gán đọc liệu = P1 Chia cho 10 số dư hàng đơn vị Chia tiếp kết cho 10 số hàng chục Cất kết vào chương trình hiển thị • Giải thuật đọc ADC • Giải thuật xuất LED Xuất hàng đơn vị led GVHD: Nguyễn Xuân Hòa SVTH: Lê Văn Luân 29 Tạo trễ Delay Xuất hàng chục led Tạo trễ Delay Chọn liệu cần hiển thị GVHD: Nguyễn Xuân Hòa SVTH: Lê Văn Ln 30 4.2.8 • hình ảnh thực tế mạch in Hình 4.6 : hình ảnh mạch in • hình ảnh thực GVHD: Nguyễn Xuân Hòa SVTH: Lê Văn Luân 31 Hình 4.7 : hình ảnh thực tế mạch GVHD: Nguyễn Xn Hịa SVTH: Lê Văn Ln 32 • hình ảnh 3D mặt trước Hình 4.8 : hình ảnh 3d mặt trước thiết kế mạch in GVHD: Nguyễn Xuân Hòa SVTH: Lê Văn Luân 33 KẾT LUẬN - Kết đạt Thu được1 mạch đo hiển thị nhiệt độ thực tế có khả đáp ứng nhanh với thay đổi nhiệt độ xe Đồ án giúp e có thêm kinh nhiệm cách làm mạch nghiên cứu tài liệu mạng - Hướng phát triển Từ kinh nghiệm thu làm đồ án e có hướng phát triển làm thêm số thiết bị phục vụ xe nhà GVHD: Nguyễn Xuân Hòa SVTH: Lê Văn Luân 34 Code chương trình #include #include #define ADC_DATAP1 #define ADC_CS P3_7 #define ADC_RD P3_6 #define ADC_WR P3_5 #define ADC_DONE P3_4 #define LED7_DATA P0 #define DIGIT1 P2_4 #define DIGIT2 P2_5 #define DIGIT3 P2_6 #define DIGIT4 P2_7 //============================================= // khai bao bien va hang so #define N unsigned int nhietdo,i; const unsigned char LED_code[12]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x9 0,0x9C,0xC6}; unsigned char hangchuc,hangdonvi; //============================================= // khai bao cac ham void Delay(unsigned int); void Convert(); void Hienthi(); void QuetLED(unsigned char,unsigned char,unsigned char,unsigned char); //============================================= // dinh nghia cac ham void main() { GVHD: Nguyễn Xuân Hòa SVTH: Lê Văn Luân 35 nhietdo=0; Convert(); while(1) { for(i=0;i