MỤC LỤC
Trang
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN ÁP……………2
1.1. Khái niệm về đo điện áp…………………………………………… 2
1.2. Các phương pháp đo điện áp……………………………………… 2
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG……………………………………….3
2.1. Sơ đồ khối mạch phần cứng…………………………………………3
2.2. Chức năng các khối………………………………………………….3
2.2.1. Khối nguồn………………………………………………….3
2.2.2. Bộ chuyển đổi ADC……………………………………… 5
2.2.3. Khối hiển thị Led 7 vạch……………………………………9
2.2.4. Các đặc điểm của hệ vi xử lý AT89C51………………… 12
2.3. Nguyên lý đo và chuyển đổi tương tự sang số của ADC0804…… 16
2.4. Sơ đồ nguyên lý mạch…………………………………………… 18
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN MỀM……………………………………….19
3.1. Lưu đồ thuật toán………………………………………………… 19
3.2. Chương trình điều khiển……………………………………………19
KẾT LUẬN…………………………………………………………………….21
TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………… 22
1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN ÁP
1.1. Khái niệm đo điện áp
Đo điện áp là ta dùng một thiết bị có khả năng chuyển từ tín hiệu tương
tự sang một tín hiệu khác mà chúng ta có thể đọc, nhìn thấy được giá trị của
chúng một cách cụ thể nhất.
1.2. Các phương pháp đo điện áp
Có nhiều cách mà chúng ta có thể đo được điện áp 2 cách mà chúng ta
thường sử dụng đó là:
a. Dùng đồng hồ đo
Trong thực tế, người ta hay sử dụng đồng hồ vạn năng để đo các giá trị
của điện áp.

Điện áp
Đo Vi xử lý
Bộ chuyển
đổi ADC
Nguồn
Khối
hiển thị
Các thành phần trong khối nguồn:
a. Biến áp T1:
- Biến đổi điện áp nguồn thành điện áp phù hợp đặt lên bộ chỉnh lưu.
- Đảm bảo cho nguồn và bộ chỉnh lưu chỉ quan hệ với nhau về từ mà không
quan hệ trực tiếp về điện nên bảo vệ an toàn cho người sử dụng.
b. Cầu chỉnh lưu 1 pha D1:
Bao gồm 4 Diode ghép lại có tác dụng chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ điện áp
xoay chiều thành điện áp 1 chiều.
Cấu tạo và hình dạng thực tế của cầu diode chỉnh lưu.
c. Tụ điện C1, C2, C3:
Có tác dụng lọc bỏ thành phần xoay chiều sau diode cầu và lọc nhiễu sau
khi ổn áp để bộ nguồn được ổn định.
Kí hiệu và hình dạng thực tế của tụ điện.
d. IC ổn áp 7805:
Là loại IC dùng để ổn định điện áp +5V đầu ra.
4
Input 1 : Chân điện áp vào.
GND 2: Chân nối mass.
Output 3: Chân điện áp ra 5V.
Thông số của IC ổn áp 7805
Ta chọn IC KA7805 với các thông số tương đối phù hợp:
- Điện áp ngõ vào chịu có thể chịu được:
VV

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.
2. Chân
RD

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

được sử dụng để nhận dữ liệu được chuyển đổi ở đầu ra
của ADC 0804. Khi CS = 0 nếu một xung cao xuống thấp được áp đến chân
RD
thì đầu ra số 8 bít được hiển diện ở các chân dữ liệu D0 - D7. Chân
RD
cũng
được coi như cho phép đầu ra.
3. Chân ghi
WR
(thực ra tên chính xác là “bắt đầu chuyển đổi”)
Đây là chân đầu vào tích cực mức thấp được dùng để báo cho ADC 0804 bắt
đầu quá trình chuyển đổi. Nếu CS = 0 khi
WR
tạo ra xung cao xuống thấp thì bộ
ADC 0804 bắt đầu chuyển đổi giá trị đầu vào tương tự V
in
về số nhị phân 8 bít.
Lượng thời gian cần thiết để chuyển đổi thay đổi phụ thuộc vào tần số đưa đến
chân CLK IN và CLK R. Khi việc chuyển đổi dữ liệu được hoàn tất thì chân

= V
in
(+) - V
in
(-). Thông thường
V
in
(-) được nối xuống đất và V
in
(+) được dùng như đầu vào tương tự được
chuyển đổi về dạng số.
20. Chân V
CC
.
Đây là chân nguồn nuôi +5v, nó cũng được dùng như điện áp tham chiếu khi
đầu vào V
ref/2
(chân 9) để hở.
9. Chân V
ref/2
.
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 V
CC
). Tuy nhiên, có nhiều ứng dụng mà đầu vào
tương tự áp đến V
in
cần phải khác ngoài dải 0 đến 5v. Chân V
ref/2

Hình 2.1: Sơ đồ chân của ADC0804
Bảng 2.2: Điện áp V
ref/2
liên hệ với dải V
in
.
V
ref
/ 2(V) V
in
(V) Step Size (mV)
Hở * 0 đến 5 5/256 = 19.53
2.0 0 đến 4 4/255 = 15.62
1.5 0 đến 3 3/256 = 11.71
1.28 0 đến 2.56 2.56/256 = 10
1.0 0 đến 2 2/256 = 7.81
0.5 0 đến 1 1/256 = 3.90
Ghi chú:
+ V
CC
= 5V
+ Kích thước bước (độ phân dải) là sự thay đổi nhỏ nhất mà ADC có thể
phân biệt được.
2.2.3. Khối hiển thị Led 7 vạch
Cấu trúc và dạng mã hiển thị dữ liệu trên led 7 vạch
Dạng Led
8
- Led Anode 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

gồm:
+ Bộ vi xử lý
+ 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.
12
+ Không gian nhớ Data ngoài 64k byte.
+ Bộ xử lý 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 cổng 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).
13
Cơ bản về cấu tạo của AT89C51
Hình 2.3: Sơ đồ chân của 89C51
+ GND (chân 20): Chân nối với 0v
+ Port 0 (chân 32 – chân 29)
Port 0 là Port xuất nhập 8 bit hai chiều. Port 0 còn được cấu hình làm bus

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
đổi là 1/6 tần số của mạch dao động, có thể được dùng cho các mục đích định
15
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 0000 H tới FFFF H). 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
ý 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

Hình 2.4: Bộ tạo dao động
2.3. Nguyên lý đo và chuyển đổi tương tự sang số của ADC0804
Khi điện áp đầu vào que đo thông qua mạch phân áp sẽ đưa điện áp tới đầu
vào V
in
cua ADC0804 sao cho điện áp vào lớn nhất là 5V, khi đó ứng với mỗi

/2 được nối với biến trở RV1 để có thể điều chỉnh điện áp
từ 0V đến 5V.
- Chân V
in
(-) được nối với cầu phân áp tạo bởi R1 và R2, sao cho
VDC = -25,6V – 0V tương ứng với V
in
(-) = -2,56V – 0V. Ta suy ra công thức:
V
in
(-) = với V
in
(-) = -2,56V, VDC = -25,6V
Suy ra: R1 = 9R2. Chọn R2 = 10KΩ thì R1 = 90KΩ.
Ta lại có: V
in
= V
in
(+) – V
in
(-). Chân V
in
(+) ta mắc nối đất V
in
(+) = 0.
Suy ra: V
in
= -V
in
(-) = 0V – 2,56V.


f
T
CLK
C
1
66
=

Chọn T
C
= 100 µs = 0.1 ms. Suy ra f
CLK
= 660 KHz
Ta lại có: f
CLK
= với f
CLK
= 660 KHz = 660000 Hz
Suy ra, RC ≈ 1.4×10
-6
.
Chọn R = 10KΩ suy ra C = 1.4×10
-10
F. Chọn C = 150pF
2.4. Sơ đồ nguyên lý mạch
18
19
Chương 3: Thiết kế phần mềm.
3.1. Lưu đồ thuật toán

tre1:
nop
nop
djnz r1,tre1 ; Lặp lại cho đến khi bằng 0
djnz r0,tre0
ret
end ; Kết thúc
21
KẾT LUẬN:
Trong bài tập lớn này, em thấy đo điện áp dùng vi xử lý hoạt động rất ổn
định, có độ chính xác mà các loại đồng hồ khác không có được, với phương pháp
trình bày ở trên thì sai số của em là 0,1v . Không những thế đề tài có thể phát triển
thành thiết bị đo điện áp xoay chiều, đo dòng điện, đo điện trở,…Và dựa vào
nguyên lý của mạch, ta có thể chuyển đổi thành mạch đo nhiệt độ , đo tần số, đo
thời gian theo mình mong muốn.
Với đề tài: “Thiết kế mạch đo điện áp một chiều trong dải (-5VDC 
+5VDC) có hiển thị trên LED 7 vạch”. Em mới chỉ dừng ở việc dùng ADC0804
chuyển từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số và lập trình cho con AT89C51 để đo
điện áp, dải đo của em mới chỉ thực hiện được từ 0-5VDC. Do em mới tiếp xúc
với môn kỹ thuật vi xử lý, kiến thức còn nhiều hạn chế nên bài tập của em mới chỉ
hoàn thành được việc đo điện áp trong dải điện áp âm hoặc dải điện áp dương, em
chưa làm được việc đo điện áp trong cả dải âm và dải dương nhưng dựa vào đó có
thể mở rộng để đo được điện áp trong dải rộng hơn .Trong quá trình làm có thể xảy
ra một số lỗi mà em chưa biết và phát hiện ra. Em mong thầy và các bạn đóng góp
ý kiến để em hoàn thiện bài tập lớn này.
22
TÀI LIỆU THAM KHẢO:
[1] Kĩ thuật đo lường các đại lượng vật lý – Tập2
Tác giả: Phạm Thượng Hàn – Nguyễn Trọng Quế
Nguyễn Văn Hòa – Nguyễn Thị Vấn