ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
………
MẠCH CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ
DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN
HIỂN THỊ KẾT QUẢ RA LCD

Môn học:
Thiết kế Logic Khả trình

GV bộ môn:
ThS. Cao Trần Bảo Thương

Sinh viên thực hiện:
Lê Thành Tâm
MSSV: 1020188

Phan Lý Trúc Anh
MSSV: 1020005
12/2012 MẠCH CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ
1 | T h à n h T â m – T r ú c Anh

Để bắt đầu vào làm mạch này, chúng em trải qua quá trình tra cứu sách vở, tài
liệu thư viện, các trang web, … cho nhóm em cách nhìn tổng quan về mạch của nhóm
cần tìm hiểu và nắm những gì cho mạch của mình. Từ đó nhóm rút ra được những khái
niệm cần nắm để thực hiên mạch là:
- Chức năng ADC của PIC ứng dụng trong mạch.
- Cách sử dụng LCD, giao tiếp giữa PIC và LCD.
- Cách sử dụng cảm biến.
- Tới đây đủ công cụ để làm mạch thực tế. (Viết code, proteus, vẽ layout,
test mạch thử…)
- Làm ra mạch thực tế.

MẠCH CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ
3 | T h à n h T â m – T r ú c Anh
II.Linh kiện sử dụng trong mạch:
 PIC 16F877A
 Màn hình LCD 16X2
 Cảm biến nhiệt DS18B20
 Thạch anh 8MHZ
 Bộ nguồn 5V
 Tụ, điện trở, biến trở, nút bấm.

III. Datasheet linh kiện, công dụng và chức năng linh kiện sử dụng:
1. PIC 16F877A:
Có thể nói, hiện nay vi điều khiển đã rất phổ biến ở Việt Nam, và được ứng
dụng rất nhiều. Hiện nay có các họ vi điều khiển nổi tiếng như Atmel, Intel, hang
Motorola, hãng Microchip (PIC) Nhóm em chọn PIC cho việc làm quen với vi điều
khiển bởi vì PIC là họ vi điều khiển mạnh, giàu tài nguyên về phần cứng, được hỗ trợ
nhiều tài liệu từ hãng sản xuất, và có nhiều tập lệnh để lập trình. Hiện nay, PIC được
hỗ trợ rộng rãi từ cộng đồng và chúng ta dễ dàng tự học PIC thông qua các trang web
như www.diendandientu.com, www.picvietnam.com, …

của PIC 16F877A nhóm em xin được phép không đề cập.
- ADC (Analog to Digital Converter) dùng để biến đổi một tín hiệu điện
áp Analog vào một chân nào đó của PIC, biến đổi nó qua giá trị số (Digital)
bằng cách so sánh với một điện áp tham chiếu (Reference Voltage). Điện áp
tham chiếu có thể là điện áp VDD (điện áp nguồn) hoặc điện áp tham chiếu
được đưa vào một chân khác.
- PIC 16F877A có 10 bit chuyển đổi A/D => Giúp chúng ta không phải
mất 1 bộ chuyển đổi.(dẫn đến kết nối dây sẽ trở nên đỡ phức tạp)
- Sử dụng các Timer:
o Timer0: 8 bit của bộ định thời, bộ đếm với hệ số tỉ lệ trước.
o Timer1: 8 bit của bộ định thời, bộ đếm với hệ số tỉ lệ trước, có
khả năng tăng trong khi ở chế độ Sleep qua xung đồng hồ được
cung cấp bên ngoài.
o Timer2: 8 bit của bộ định thời, bộ đếm với 8 bit hệ số tỉ lệ trước,
hệ số.
MẠCH CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ
5 | T h à n h T â m – T r ú c Anh
2. Công dụng LCD và sơ lược về chức năng của LCD trong mạch:
Thiết bị hiển thị LCD được sử dụng trong rất nhiều các ứng dụng của vi điều
khiển. LCD có rất nhiều ưu điểm so với các dạng hiển thị khác. Nó có khả năng hiển thị kí
tự đa dạng, trực quan (chữ, số và kí tự đồ họa), dễ dàng đưa vào mạch ứng dụng theo
nhiều giao thức giao tiếp khác nhau, tốn rất ít tài nguyên hệ thống và giá thành rẻ Trong
mạch này nhóm em sử dụng LCD 16X2, đây là loại LCD được sử dụng phổ biến trong
cả công nghiệp và đời sống.

2.1 Cấu trúc sơ lược LCD16x2:
LCD là linh kiện hiển thị được sử dụng phổ biến trong mạch vi điều
khiển, khả năng hiển thị khá đa dạng. Trên màn hình LCD, thông tin được hiển
thị trên hai dòng, mỗi dòng 16 kí tự. Sau đây là tên các chân và cộng dụng của
chúng trong loại LCD này.

, D
6
, D
7
của LCD truyền dữ liệu.
- Dữ liệu truyền tới LCD theo quy ước bit cao truyền trước, bit thấp truyền
sau.
- Kết nối LCD và vi điều khiển như sau:
LCD
Vi điều khiển
D7
RB3
D6
RB2
D5
RB1
D4
RB0
E
RB5
RS
RB4

Sơ đồ mạch được thể hiện trong hình dưới đây. Điện thế ngõ vào được đưa vào
chân AN0 ở dạng tương tự, LCD được nới với port B của vi điều khiển như là một ngõ
giao tiếp 4 dây mặc định. Một biến trở cũng được nối vào LCD nhằm điều chỉnh độ
phân giải.
MẠCH CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ
7 | T h à n h T â m – T r ú c Anh


DS18B20 thường có 3 chân chức năng chính:
1. Chân GND: chân nối đất.
2. Chân DQ: chân trao đổi dữ liệu, đồng thời là chân cấp nguồn cho toàn bộ hoạt
động của IC, nếu chân Vcc không sử dụng. Khi kết nối với vi điều khiển thì cần phải
có điện trở kéo lên khoảng 4.7k.
3. Chân Vcc: chân cấp nguồn. Sơ đồ khối IC điều khiển nhiệt độ DS18B20.
MẠCH CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ
9 | T h à n h T â m – T r ú c Anh
IV. Nguyên lý hoạt động:
- Cảm biến nhiệt DS18B20 đo nhiệt độ môi trường, sau đó gửi dữ liệu tới PIC
16F877A thông qua một đường truyền duy nhất (từ chân DQ (chân giữa của cảm biến
nhiệt) đến chân RE2 của PIC 16F877A).
- Pic 16F877A xử lý dữ liệu, dựa vào code mà mình nạp sẽ xuất nhiệt độ ra
LCD16x2.
Nếu nhiệt độ đo được từ 20-30
o
C, LCD sẽ xuất ra dòng chữ
“COMFORTABLE!”, đồng thời LED trắng sẽ nháy sáng.
Nếu nhiệt độ đo được dưới 20
o
C, LCD sẽ xuất dòng chữ “COLD! COLD!”,
đồng thời LED đỏ 1 sẽ sáng.
Nếu nhiệt độ đo được trên 30
o

màn hình.
- Các đèn LED cần được nối qua các điện trở 330Ω để hạn dòng, không bị cháy.

VII. Ứng dụng thực tiễn của mạch:
Đây là một trong những mạch cơ bản sử dụng PIC với tính năng cảm ứng đem
lại nhiều tiện ích khi sử dụng. Trước hết, việc cảm ứng và hiển thị sự thay đổi và nhiệt
độ môi trường là hết sức cần thiết trong cả đời sống và sản xuất, giúp chủ động trong
các thao tác liên quan đến nhiệt độ môi trường như yếu tố nhiệt độ trong sinh hoạt (ấp
trứng, ươm mầm, báo động…) hay các thao tác nghiệp vụ đòi hỏi nhiệt độ ổn định
trong công nghiệp. Đây cũng là một mạch điện tử thân thiện với người sử dụng, nhờ
vào khả năng hiển thị đa dạng của màn hình LCD, ngoài việc hiển thị nhiệt độ mạch
còn giúp hiển thị những cảnh báo hữu ích cho con người. Cảm biến nhiệt DS18B20
cũng là một trong những thiết bị cảm ứng độ nhạy cao, giá thành thấp giúp cảm ứng tốt
nhiệt độ môi trường.
Do còn hạn chế trong kiến thức về phần cứng và thực hiện thao tác làm mạch,
nhóm em vẫn chưa thực hiện được ý tưởng của mình trong việc mở rộng ứng dụng của
mạch này trong việc điều khiển động cơ hay các thiết bị báo cháy, thiết bị điều hòa
nhiệt độ (quạt, máy lạnh…) mà chỉ dừng lại ở mức độ hiển thị. Nhưng nhóm em cũng
có tham khảo đến những hướng để mở rộng mạch như:
- Nâng cao độ chính xác hiển thị bằng cách dùng ADC có độ phân giải cao
hơn (có thể dùng ADC ngoài)
- Thêm bàn phím giao tiếp để có thể thay đổi trực tiếp khoảng nhiệt độ theo
dõi, cùng với đó ta thêm vào LED 7 để hiển thị hai giá trị nhiệt độ này.
- Sử dụng EEPROM để lưu giá trị nhiệt độ mà người dùng thiết lập, các lần
thay đổi khác
- Ghép nối máy tính để truyền giá trị nhiệt độ đến máy tính.
- Ghép nối LCD và một mạch đếm thời gian thực (DS1307) để ứng với mỗi
thời điểm chương trình sẽ tự động chọn khoảng thiết lập nhiệt độ thích hợp theo
từng mùa, theo từng thời điểm định trước…
- Sử dụng PIC trong các mạch thiết kế tự động kết hợp với các mạch tăng