Đồ án chuyên ngành GVHD: Võ Tuấn

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến, thế giới của
chúng ta đã và đang ngày một thay đổi, văn minh và hiện đại hơn. Sự phát triển của
kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm nổi bật như sự
chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ là những yếu tố rất cần thiết góp phần cho
hoạt động của con người đạt hiệu quả cao.
Các bộ điều khiển sử dụng vi điều khiển tuy đơn giản nhưng để vận hành và
sử dụng được lại là một điều rất phức tạp. Các bộ vi điều khiển theo thời gian cùng
với sự phát triển của công nghệ bán dẫn đã tiến triển rất nhanh, từ các bộ vi điều
khiển 4 bit đơn giản đến các bộ vi điều khiển 32 bit, rồi sau này là 64 bit. Điện tử
đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ. Điện tử đã đáp ứng được những
đòi hỏi không ngừng từ các lĩnh vực công – nông – lâm – ngư nghiệp cho đến các
nhu cầu cần thiết trong hoạt động đời sống hằng ngày.
Một trong những ứng dụng thiết thực trong đó là ứng dụng về nhiệt kế điện
tử. Với môn học Vi điều khiển này, em đã quyết định nhận làm đồ án thiết kế mạch
đo và hiển thị nhiệt độ môi trường ra LED 7 đoạn.
Mặc dù đã rất cố gắng thiết kế và làm mạch nhưng do thời gian ngắn và năng
lực còn hạn chế nên mạch vẫn còn những sai sót. Em mong thầy giáo và các bạn
góp ý để việc học tập của em được tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Trường Đại học Duy Tân 1 SV: Huỳnh Tiến Việt –K16ECD2
Đồ án chuyên ngành GVHD: Võ Tuấn

PHẦN I: LÝ THUYẾT CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐO
NHIỆT ĐỘ
I. MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU
Sự cần thiết, quan trọng cũng nhờ tính khả thi vào lợi ích của mạch số
cũng chính là lý do nên chọn và thực hiện đồ án “thiết kế mạch đo và hiển

- Sử dụng vi điều khiển họ 8051.
- Đo nhiệt độ bằng cảm biến nhiệt LM35 thông qua bộ thiết kế mạch chuyển
đổi ADC080
- Hiển thị bằng led 7 đoạn
1.2. Nguyên lý một số linh kiện phục vụ cho công việc đo lường.
1.2.1- Giới thiệu tổng quan về họ Vi điều khiển 8051
AT89C51 là một vi điều khiển 8 bit, chế tạo theo công nghệ CMOS chất
lượng cao, công suất thấp với 4 KB PEROM (Flash Programeable and erasable read
only memory).
Các đặc điểm của 8951 được tóm tắt như sau:
- 4KB bộ nhớ, có thể lập trình lại nhanh, có khả năng ghi xóa tới 1000
chu kỳ
- Tần số hoat động từ 0 Hz đến 24 MHz
- 3 mức khóa bộ nhớ lập trình
- 2 bộ Timer/Counter 16 bit
- 128 Byte RAM nội
- 4 Port xuất/nhập (I/O) 8 bit
- Giao tiếp nối tiếp
- 64 KB vùng nhớ mã ngoài
- 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoài
- Xử lý Boolean (hoạt động trên bit đơn)
- 210 vị trí nhớ có thể định vị bit
Trường Đại học Duy Tân 3 SV: Huỳnh Tiến Việt –K16ECD2
Đồ án chuyên ngành GVHD: Võ Tuấn

- 4μs cho hoạt động nhân hoặc chia
1.2.1.1. Sơ đồ khối và sơ đồ chân của AT89C51
Sơ đồ khối của AT89C51
Trường Đại học Duy Tân 4 SV: Huỳnh Tiến Việt –K16ECD2
OTHER

P
0
P
1
P
2
P
3
Address\Data
TXD RXD
TEMER2
8032\8052
Cất kết quả
vào RAM
(hàng đơn vị
cất vào ô nhớ
30H, hàng
chục cất vào
ô nhớ 31H)
Chia tiếp kết
quả cho 10
được số hàng
chục
Gán A=P2
Cất kết quả
vào RAM
(hàng đơn vị
cất vào ô nhớ
30H, hàng
chục cất vào

Đồ án chuyên ngành GVHD: Võ Tuấn

+ Port 3 (P3.0 – P3.7 hay chân 10 – 17): mỗi chân trên port 3 ngoài chức
năng xuất nhập ra còn có một số chức năng đặc biệt sau:
Bit Tên Chức năng chuyển đổi
P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho port nối tiếp
P3.1 TXD Dữ liệu truyền cho port nối tiếp
P3.2 INT0 Ngắt bên ngoài 0
P3.3 INT1 Ngắt bên ngoài 1
P3.4 T0 Ngõ vào của Timer/Counter 0
P3.5 T1 Ngõ vào của Timer/Counter 1
P3.6 WR Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài
P3.7 RD Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài
Port 3
+ RST (Reset – chân 9): mức tích cực của chân này là mức 1, để reset ta
phải đưa mức 1 (5V) đến chân này với thời gian tối thiểu 2 chu kỳ máy (tương
đương 2µs đối với thạch anh 12MHz.
+ XTAL 1, XTAL 2: AT89S52 có một bộ dao động trên chip, nó thường
được nối với một bộ dao động thạch anh có tần số lớn nhất là 33MHz, thôn thường
là 12MHz.
+ EA (External Access): EA thường được mắc lên mức cao (+5V) hoặc
mức thấp (GND). Nếu ở mức cao, bộ vi điều khiển thi hành chương trình từ ROM
nội. Nếu ở mức thấp, chương trình chỉ được thi hành từ bộ nhớ mở rộng.
Trường Đại học Duy Tân 7 SV: Huỳnh Tiến Việt –K16ECD2
Đồ án chuyên ngành GVHD: Võ Tuấn

+ ALE (Address Latch Enable): ALE là tín hiệu để chốt địa chỉ vào một
thanh ghi bên ngoài trong nửa đầu của chu kỳ bộ nhớ. Sau đó các đường port 0
dùng để xuất hoặc nhập dữ liệu trong nửa chu kỳ sau của bộ nhớ.
+ PSEN (Program Store Enable): PSEN là điều khiển để cho phép bộ nhớ

c
ũng được nhiều hãng khác sản xuất. Chip có
điện áp nuôi +5V
v

à
độ phân giải 8 bit.
Ngo
ài độ phân giải thì thời gian
chuyển
đổ
i cũng là một tham số
quan
trọng khi đánh giá bộ ADC. Thời gian
chuyển đổi được định nghĩa là thời gian mà bộ
ADC
cần để chuyển một đầu
v
ào tương tự thành một số nhị phân. Đối với ADC0804 thì thời
gian
chuyển đổi
phụ thuộc
v
ào tần số đồng hồ
đ
ược cấp tới chân CLK và CLK IN và không bé
hơn
110µs. Các chân khác
c
ủa ADC0804 có chức năng

số
8
bit được đưa tới các chân dữ liệu (DB0 –
DB7).
+ WR
(Write):
Chân số 3, đây là chân vào tích
c
ực mức thấp được dùng
Trường Đại học Duy Tân 9 SV: Huỳnh Tiến Việt –K16ECD2
Đồ án chuyên ngành GVHD: Võ Tuấn

để báo cho ADC biết bắt
đầu
quá trình chuyển đổi. Nếu CS = 0 khi WR tạo ra
xung cao xuống thấp thì
bộ
ADC0804 bắt đầu quá trình chuyển đổi giá trị đầu
v
ào tương tự V
in
về số nhị phân
8
bit. Khi việc chuyển đổi
ho
àn tất thì chân
INTR được ADC hạ xuống
thấp.
+ CLK IN và CLK
R:

(Interupt):
Chân số 5, là chân ra tích
c
ực mức thấp.
B
ình
thường chân này ở trạng thái cao
v
à
khi
việc chuyển đổi
ho
àn tất thì nó xuống
thấp để báo cho CPU biết
l
à dữ liệu chuyển
đổi
sẵn sàng để lấy đi. Sau khi
INTR xuống thấp, cần đặt CS = 0 và gửi một xung
cao
xuống thấp tới chân RD
để
đ
ưa dữ liệu
ra.
+ V
in
(+) và V
in
(-):

hở.
+ V
ref/2
: Chân số 9, là chân điện áp đầu vào được dùng làm điện áp tham
chiếu. Nếu chân
này
hở thì điện áp đầu vào tương tự cho ADC0804 nằm trong dải
0 đến +5V. Tuy nhiên,
có
nhiều ứng dụng
m
à đầu vào tương tự áp đến V
in
khác
với dải 0 đến +5V. Chân V
ref/2
được dùng để thực hiện các điện áp đầu ra khác
0 đến
+5V.
Trường Đại học Duy Tân 10 SV: Huỳnh Tiến Việt –K16ECD2
Đồ án chuyên ngành GVHD: Võ Tuấn

V
ref/2
(V)
V
in
(V)
Kích thước bước
(mV)

Bảng 1 –
Quan hệ điện áp
V

ref/2
với
V
i
n
+ D0 -
D7:
D0 - D7, chân số 18 – 11, là các chân ra
d
ữ liệu số (D7 là bit
cao nhất MSB và D0
là
bit thấp nhất LSB). Các chân
n
ày được đệm ba trạng thái
và dữ liệu đã được
chuyển
đổi chỉ được truy cập khi chân CS = 0
v
à chân RD
đưa
xu
ống mức thấp. Để
tín
h
điện

- Dòng thuận 10mA.
- Độ chính xác: khi làm việc ở nhiệt độ 25(0C) với dòng làm việc 1mA thì điện áp
ngõ ra từ 2,94V đến 3,04V.
Đặc tính điện:
- Theo thông số của nhà sản xuất LM35, quan hệ giữa điện áp và ngõ ra như sau:
Vout =0.01*T(0K)=2,73+0,01*T(0C).
Vậy ứng với tầm hoạt động từ 0(0C) đến 100(0C) ta có sự biến thiên điện áp ngõ ra
là:
Ở 0(0C) thì điện áp ngõ ra Vout = 2,73V
Ở 5(0C) thì điện áp ngõ ra Vout = 2,78V
……………………………………….
Ở 100(0C) thì điện áp ngõ ra Vout = 3,71V
Tầm biến thiên điện áp tương ứng với nhiệt độ từ 0(0C) đến 100(0C) là 1V
Trường Đại học Duy Tân 12 SV: Huỳnh Tiến Việt –K16ECD2
Đồ án chuyên ngành GVHD: Võ Tuấn

1.2.4. Cấu tạo của LED 7 đoạn
Giao tiếp với led 7 đoạn
Các khái niệm cơ bản
Trong các thiết bị, để báo trạng thái
hoạt động của thiết bị đó cho người sử
dụng với thông số chỉ là các dãy số đơn
thuần, thường người ta sử dụng "led 7
đoạn". Led 7 đoạn được sử dụng khi các
dãy số không đòi hỏi quá phức tạp, chỉ cần
hiện thị số là đủ, chẳng hạn led 7 đoạn
được dùng để hiển thị nhiệt độ phòng,
trong các đồng hồ treo tường bằng điện tử,
hiển thị số lượng sản phẩm được kiểm tra
sau một công đoạn nào đó.

Đồ án chuyên ngành GVHD: Võ Tuấn

đoạn có Anode(cực +) chung và mã dành cho led 7 đoạn có Cathode(cực -) chung.
Chẳng hạn, để hiện thị số 1 cần làm cho các led ở vị trí b và c 15ang, nếu sử dụng
led 7 đoạn có Anode chung thì phải đặt vào hai chân b và c điện áp là 0V(mức 0)
các chân còn lại được đặt điện áp là 5V(mức 1), nếu sử dụng led 7 đoạn có Cathode
chung thì điện áp(hay mức logic) hoàn toàn ngược lại, tức là phải đặt vào chân b
và c điện áp là 5V(mức 1).
Bảng mã hiển thị led 7 đoạn:
+ Phần cứng được kết nối với 1 Port bất kì của Vi điều khiển, để thuận tiện
cho việc xử lí về sau phần cứng nên được kết nối như sau: Px.0 nối với chân a,
Px.1 nối với chân b, lần lượt theo thứ tự cho đến Px.7 nối với chân h.
+ Dữ liệu xuất có dạng nhị phân như sau : hgfedcba

Bảng mã hiển thị led 7 đoạn dành cho led 7 đoạn có Anode chung (các
led đơn sáng ở mức 0):
Số hiển thị trên led
7 đoạn
Mã hiển thị led 7 đoạn
dạng nhị phân
Mã hiển thị led 7 đoạn dạng
thập lục phân
h g f e d c b a
0 1 1 0 0 0 0 0 0 C0
1 1 1 1 1 1 0 0 1 F9
2 1 0 1 0 0 1 0 0 A4
3 1 0 1 1 0 0 0 0 B0
4 1 0 0 1 1 0 0 1 99
5 1 0 0 1 0 0 1 0 92
6 1 1 0 0 0 0 1 0 82

8 0 1 1 1 1 1 1 1 7F
9 0 1 1 0 1 1 1 1 6F
A 0 1 1 1 0 1 1 1 77
B 0 1 1 1 1 1 0 0 7C
C 0 0 1 1 1 0 0 1 39
D 0 1 0 1 1 1 1 0 5E
E 0 1 1 1 1 0 0 1 79
F 0 1 1 1 0 0 0 1 71
- 0 1 0 0 0 0 0 0 40
Trường Đại học Duy Tân 16 SV: Huỳnh Tiến Việt –K16ECD2
Đồ án chuyên ngành GVHD: Võ Tuấn

1.2.5. TRANSISTOR điều khiển nâng dòng C1815

1.2.6. Biến trở tinh chỉnh: Là các thiết bị có điện trở thuần có thể biến đổi
được theo ý muốn
1.2.7. IC 7805:
IC 7805 để ổn áp từ
Trường Đại học Duy Tân 17 SV: Huỳnh Tiến Việt –K16ECD2
Đồ án chuyên ngành GVHD: Võ Tuấn

điện áp DC 8v-35V xuống 5V.
II. THIẾT KẾ
1. PHẦN CỨNG
Sơ đồ khối mạch đo nhiệt độ.

1.1. CÁC KHỐI CHỨC NĂNG
1.1.1. Khối cảm biến
Trường Đại học Duy Tân 18 SV: Huỳnh Tiến Việt –K16ECD2
KHỐI

R 1 6
4 K 7
12
3
4
5
6
7
8
9
1 _ 1
1 _ 4
1 _ 3
1 _ 2
1 _ 7
1 _ 6
1 _ 5
V C C
V C C
V C C
L E D _ D O
L E D _ D O _ C
L E D _ C H U C
L E D _ D V
X 2
X 1
R S T
2 _ 1
2 _ 5
2 _ 4

P 0 . 2 / A D 2
3 7
P 0 . 3 / A D 3
3 6
P 0 . 4 / A D 4
3 5
P 0 . 5 / A D 5
3 4
P 0 . 6 / A D 6
3 3
P 0 . 7 / A D 7
3 2
P 1 . 0
1
P 1 . 1
2
P 1 . 2
3
P 1 . 3
4
P 1 . 4
5
P 1 . 5
6
P 1 . 6
7
P 1 . 7
8
P 2 . 0 / A 8
2 1

Khối này là IC AT89C51 mọi quá trình xử lí dữ liệu đều được thực hiện ở đây.
Trong đồ án này em đã sử dụng port 2 và port 3 để xuất dữ liệu sau khi 89C51 tính
toán và để quét led. ADC0804 sẽ chuyển các tín hiệu vào port 2 của IC AT89C51.

Trường Đại học Duy Tân 21 SV: Huỳnh Tiến Việt –K16ECD2
Đồ án chuyên ngành GVHD: Võ Tuấn

1.1.4. Khối hiển thị
Q 2
C 1 8 1 5
7 S E G
D 1
7
D 2
6
V C C
3
B O
5
D 3
4
D 4
2
D 5
1
V C C
8
D 6
9
D 7

5
D 3
4
D 4
2
D 5
1
V C C
8
D 6
9
D 7
1 0
7 S E G
D 1
7
D 2
6
V C C
3
B O
5
D 3
4
D 4
2
D 5
1
V C C
8

1 _ 6
1 _ 5
1 _ 4 1 _ 4
1 _ 3
1 _ 2
1 _ 1 1 _ 1
1 _ 7
1 _ 6
1 _ 5 1 _ 5
1 _ 4
1 _ 3
1 _ 2
1 _ 7
1 _ 6
Khối này có chức năng hiển thị nhiệt độ dữ liệu sẽ được lấy từ Port 1, port 0 và port
3 của vi xử lí AT89C51.

1.1.5. Sơ đồ nguyên lý
Trường Đại học Duy Tân 22 SV: Huỳnh Tiến Việt –K16ECD2
Đồ án chuyên ngành GVHD: Võ Tuấn

1.2. Mô phỏng mạch và hình ảnh thực tế
Trường Đại học Duy Tân 23 SV: Huỳnh Tiến Việt –K16ECD2
Đồ án chuyên ngành GVHD: Võ Tuấn

2. PHẦN MỀM
2.1. Lưu đồ thuật toán chương trình chính
Trường Đại học Duy Tân 24 SV: Huỳnh Tiến Việt –K16ECD2
Đồ án chuyên ngành GVHD: Võ Tuấn