BÁO CÁO ĐỀ TÀI THIẾT KẾ KỸ THUẬT VỀ PIC16F877A
ĐO NHIỆT ĐỘ DÙNG LM35, HIỂN THỊ LÊN LCD
Lời nói đầu.
Thế kỉ 21 mở ra một thời đại mới, thời đại khoa học công nghệ đòi hỏi con người luôn luôn
không ngừng tìm tòi học hỏi để phát triển và tiến bộ. Với sự nhảy vọt của khoa học, kĩ thuật điện điện
tử mà vì thế trong một thời gian ngắn nó đã đạt được những thành tựu to lớn trong hầu hết các lĩnh vực
trong đời sống xã hội. Thiết bị và công nghệ ngày càng đổi mới để góp phần nâng cao chất lượng cuộc
sống. Ngày nay các thiết bị vi điều khiển có ứng dụng càng rộng rãi với ưu điểm nhỏ gọn, linh hoạt và
có thể điều khiển được rộng rãi. Vi điều khiển càng ngày càng chiếm lĩnh và đóng vai trò cực kì quan
trọng trong kĩ thuật điều khiển và tự động hóa.
Giờ đây với nhu cầu chuyên dụng hóa, tối ưu ( thời gian , không gian, giá thành) bao mật, tính
chủ động linh hoạt trong công nghệ …ngày càng đòi hỏi khắt khe việc đưa ra công nghệ mới trong lĩnh
vực chế tạo mạch điều khiển điện tử để đáp úng các nhu cầu cấp thiết trong khoa học kĩ thuật điện –
điện tử.
Kĩ thuật vi điều khiển hiện nay rất phát triển, nó đáp ứng được nhu cầu của nhiều ngành, lĩnh
vực sản xuất công nghiệp, tự động hóa, trong đời sống …So với kĩ thuật số thì kĩ thuật vi điều khiển
nhỏ gọn hơn do đó nó được tích hợp lại và có khả năng lập trình để điều khiển nên tiện dụng và cơ
động.Với các tính chất ưu việt đó trong đề tài này nhóm chúng em sử dugnj vi đều khiển để đo nhiệt đọ
và đòng thời hiển thị LCD.
Đề tài được thiết kế dựa trên kiến thức đã học, sách tham khảo và một số nguồn tài liệu khác.
Tuy nhiên do thời gian và trình đọ có hạn nên chúng em không tránh khỉa những sai sót. Vì vậy mong
thầy và các bạn góp ý xây dựng, giúp đỡ để hoàn thiện hơn đề tài.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Nhóm 1
PHẦN MỞ ĐẦU
TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ TRONG CUỘC SỐNG.
Nhiệt độ là một đại lượng vật lý gắn liền với cuộc sống của chúng ta. Nó tác động đến mọi mọi
mặt của đời sống. Và trong các lĩnh vực sản xuất cũng vậy, nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình
vận hành, sản xuất.
Trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp nhiệt độ có tác động trực tiếp đến chất lượng sản phẩn đầu
ra như trong quá trình gia công hàn vật liệu nhiệt độ ảnh hưởng tới độ chính xác, tính giãn nở nhiệt cảu

−Đảo trứng tựđộng (có thể tuỳchọn thờ i gian đảo từ1 giờ - 120 giờ )
−Có thể ấp theo chế độ đa kỳ(mỗi tuần vào trứng một lần) hoặc đơn kỳ
b.Máy ấp trứng OXY GTL 240K
Là loại máy ấp trứng đảo trứng bằng khí-Điện áp : 220VAC Công suất tiêu thụ: 2kw điện / 1 kỳ
ấp.
- Hệ thống cấp nhiệt :điện trở
- Nhiệt độ được điều khiển tự động bằng vi xửlý- Tự động trộn khí oxy- Có thể ấp theo chế độ đa kỳ,
hoặc đơn kỳ.
Hình ảnh một số lò âp trên thị trường:
class="bi x8 y47 w2 h7"
PHẦN 1 : GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN
I. PIC16F877A
PIC 16F877A là dòng PIC phổ biến nhất hiện nay (đủ mạnh về tính năng, 40 chân, bộ nhớ đủ cho hầu
hết các ứng dụng thông thường). Cấu trúc tổng quát của PIC 16F877A như sau:
- 8 K Flash ROM.
- 368 Bytes RAM.
- 256 Bytes EEPROM.
- 5 ports (A, B, C, D, E) vào ra với tín hiệu điều khiển độc lập.
- 2 bộ định thời 8 bits (Timer 0 và Timer 2).
- Một bộ định thời 16 bits (Timer 1) có thể hoạt động trong chế độ tiết kiệm năng lượng (SLEEP
MODE) với nguồn xung Clock ngoài.
- 2 bô CCP( Capture / Compare/ PWM).
- 1 bộ biến đổi AD 10 bits, 8 ngõ vào.
- 2 bộ so sánh tương tự (Compartor).
- 1 bộ định thời giám sát (WatchDog Timer).
- Một cổng song song 8 bits với các tín hiệu điều khiển.
- Một cổng nối tiếp.
- 15 nguồn ngắt.
- Nạp chương trình bằng cổng nối tiếp ICSP(In-Circuit Serial Programming)
- Được chế tạo bằng công nghệ CMOS

Cổng COM không phải là một hệ thống bus nó cho phép dễ dàng tạo ra liên kết dưới hình thức
điểm với điểm giữa hai máy cần trao đổi thông tin với nhau, một thành viên thứ ba không thể tham gia
vào cuộc trao đổi thông tin này.
Các chân và đường dẫn được mô tả như sau:
Phích cắm COM có tổng cộng 8 đường dẫn, chưa kể đến đường nối đất. Trên thực tế có hai loại
phích cắm, một loại 9 chân và một loại 25 chân. Cả hai loại này đều có chung một đặc điểm.
Việc truyền dữ liệu xảy ra ở trên hai đường dẫn. Qua chân cắm ra TXD máy tính gởi dữ liệu của
nó đến KIT Vi điều khiển. Trong khi đó các dữ liệu mà máy tính nhận được, lại được dẫn đến chân
RXD các tín hiệu khác đóng vai trò như là tín hiệu hổ trợ khi trao đổi thông tin, và vì thế không phải
trong mọi trường hợp ứng dụng đều dùng hết.
Vì tín hiệu cổng COM thường ở mức +12V, -12V nên không tương thích với điện áp TTL nên để
giao tiếp KIT Vi điều khiển 8051 với máy tính qua cổng COM ta phải qua một vi mạch biến đổi điện
áp cho phù hợp với mức TTL, ta chọn vi mạch MAX232 để thực hiện việc tương thích điện áp.
GIỚI THIỆU VI MẠCH GIAO TIẾP MAX 232
Vi mạch MAX 232 của hãng MAXIM là một vi mạch chuyên dùng trong giao diện nối tiếp với máy
tính. Chúng có nhiệm vụ chuyển đổi mức TTL ở lối vào thành mức +10V hoặc –10V ở phía truyền và
các mức +3…+15V hoặc -3…-15V thành mức TTL ở phía nhận.
Vi mạch MAX 232 có hai bộ đệm và hai bộ nhận. Đường dẫn điều khiển lối vào CTS, điều
khiển việc xuất ra dữ liệu ở cổng nối tiếp khi cần thiết, được nối với chân 9 của vi mạch MAX 232.
Còn chân RST (chân 10 của vi mạch MAX ) nối với đường dẫn bắt tay để điều khiển quá trình nhận.
Thường thì các đường dẫn bắt tay được nối với cổng nối tiếp qua các cầu nối, để khi không dùng đến
nữa có thể hở mạch các cầu này. Cách truyền dữ liệu đơn giản nhất là chỉ dùng ba đường dẫn TxD,
RxD và GND (mass).
ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT VỀ ĐIỆN CỦA RS232C
Qui định về chân của RS232C
Mức điện áp logic của RS-232C là khoảng điện áp giữa +15V và –15V. Các đường dữ liệu sử
dụng mức logic âm: logic 1 có điện thế giữa –5V và –15V, logic 0 có điện thế giữa +5V và +15V. tuy
nhiên các đường điền khiển (ngoại trừ đường TDATA và RDATA) sử dụng logic dương: gía trị TRUE
= +5V đến +15V và FALSE =-5V đến –15.
Ở chuẩn giao tiếp này, giữa ngõ ra bộ kích phát và ngõ vào bộ thu có mức nhiễu được giới hạn

Bộ điều khiển PID (A proportional integral derivative controller) là bộ điều khiển sử dụng kỹ thuât
điều khiển theo vòng lặp có hồi tiếp được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển tự động. Một
bộ điều khiển PID cố gắng hiệu chỉnh sai lệch giữa tín hiệu ngõ ra và ngõ vào sau đó đưa ra một một
tín hiệu điều khiển để điều chỉnh quá trình cho phù hợp
Khâu tỉ lệ, tích phân, vi phân được cộng lại với nhau để tính toán đầu ra của bộ điều khiển PID.
Định nghĩa rằng u(t)là đầu ra của bộ điều khiển, biểu thức cuối cùng của giải thuật PID là:
trong đó các thông số điều chỉnh là:
 Độ lợi tỉ lệ, Kp : giá trị càng lớn thì đáp ứng càng nhanh do đó sai số càng lớn, bù khâu tỉ lệ
càng lớn. Một giá gị độ lợi tỉ lệ quá lớn sẽ dấn đến quá trình mất ổn định và dao động.
 Độ lợi tích phân, Ki : giá trị càng lớn kéo theo sai số ổn định bị khử càng nhanh. Đổi lại là độ
vọt lố càng lớn: bất kỳ sai số âm nào được tích phân trong suốt đáp ứng quá độ phải được triệt
tiêu tích phân bằng sai số dương trước khi tiến tới trạng thái ổn định.
 Độ lợi vi phân, Kd : giá trị càng lớn càng giảm độ vọt lố, nhưng lại làm chậm đáp ứng quá độ và
có thể dẫn đến mất ổn định do khuếch đại nhiễu tín hiệu trong phép vi phân sai số.
Trong đó hàm truyền của khâu PID là:

Với :
Hiệu chỉnh thông số của bộ điều khiển PI bằng phương pháp Zingler – Nichols :
Một phương pháp cổ điển nhưng đơn giản và hiệu quả để chỉnh định 3 thông số KP, KI,
KD của bộ điều khiển PID là phương pháp Ziegler Nichols thủ tục chỉnh định như sau:
1. Điều khiển hệ thống bằng bộ điều khiển tỉ lệ KP (đặt Ki=Kd= 0)
2. Tăng KP đến giá tri KC mà ở đó hệ thống bắt đầu bất ổn (bắt đầu xuất hiện sự
dao động - điểm cực của hàm truyền kín nằm trên trục ảo jω xác định tần số ωc của dao động
vừa đạt.
Việc hiệu chỉnh 3 thông số KP, KI, KD sẽ làm tăng chất lượng điều khiển. Ảnh hưởng của 3
thông số này lên hệ thống như sau:

Sơ đồ điều khiển PID được đặt tên theo ba khâu hiệu chỉnh của nó, tổng của ba khâu này tạo thành
bởi các biến điều khiển (MV). Ta có:
trong đó

Khâu tích phân (khi cộng thêm khâu tỉ lệ) sẽ tăng tốc chuyển động của quá trình tới điểm đặt và
khử số dư sai số ổn định với một tỉ lệ chỉ phụ thuộc vào bộ điều khiển. Tuy nhiên, vì khâu tích phân là
đáp ứng của sai số tích lũy trong quá khứ, nó có thể khiến giá trị hiện tại vọt lố qua giá trị đặt (ngang
qua điểm đặt và tạo ra một độ lệch với các hướng khác). Để tìm hiểu thêm các đặc điểm của việc điều
chỉnh độ lợi tích phân và độ ổn của bộ điều khiển.
Khâu vi phân
Tốc độ thay đổi của sai số qua trình được tính toán bằng cách xác định độ dốc của sai số theo
thời gian (tức là đạo hàm bậc một theo thời gian) và nhân tốc độ này với độ lợi tỉ lệ . Biên độ của
phân phối khâu vi phân (đôi khi được gọi là tốc độ) trên tất cả các hành vi điều khiển được giới hạn bởi
độ lợi vi phân, .
Thừa số vi phân được cho bởi:
trong đó
: thừa số vi phân của đầu ra
: Độ lợi vi phân, một thông số điều chỉnh
: Sai số
: thời gian hoặc thời gian tức thời (hiện tại)
Khâu vi phân làm chậm tốc độ thay đổi của đầu ra bộ điều khiển và đặc tính này là đang chú ý
nhất để đạt tới điểm đặt của bộ điều khiển. Từ đó, điều khiển vi phân được sử dụng để làm giảm biên
độ vọt lố được tạo ra bởi thành phần tích phân và tăng cường độ ổn định của bộ điều khiển hỗn hợp.
Tuy nhiên, phép vi phân của một tín hiệu sẽ khuếch đại nhiễu và do đó khâu này sẽ nhạy hơn đối với
nhiễu trong sai số, và có thể khiến quá trình trở nên không ổn định nếu nhiễu và độ lợi vi phân đủ lớn.
Do đó một xấp xỉ của bộ vi sai với băng thông giới hạn thường được sử dụng hơn. Chẳng hạn như
mạch bù sớm pha
Phương pháp Ziegler–Nichols
Một phương pháp cổ điển nhưng đơn giản và hiệu quả để chỉnh định 3 thông số KP, KI, KD của bộ
điều khiển PID là phương pháp Ziegler Nichols thủ tục chỉnh định như sau:
1. Chỉ điều khiển hệ thống bằng bộ điều khiển tỉ lệ KP (đặt KI=KD =0)
2. Tăng KP đến giá tri KC mà ở đó hệ thống bắt đầu bất ổn (bắt đầu xuất hiện sự dao
động - điểm cực của hàm truyền kín nằm trên trục ảo jω xác định tần số ωc của dao động vừa đạt
Phần 3: Tổng quan về điều chế xung PWM

+ Công thức tính giá trị trung bình của điện áp ra tải :
Gọi t1 là thời gian xung ở sườn dương (khóa mở ) còn T là thời gian của cả sườn âm và dương, Umax
là điện áp nguồn cung cấp cho tải.
==> Ud = Umax.( t1/T) (V)
hay Ud = Umax.
với D = t1/T là hệ số điều chỉnh và được tính bằng % tức là PWM
Như vậy ta nh
ìn trên hình đồ thị dạng điều chế xung thì ta có : Điện áp trùng bình trên tải sẽ là :
+ Ud = 12.20% = 2.4V ( với D = 20%)
+ Ud = 12.40% = 4.8V (Vói D = 40%)
+ Ud = 12.90% = 10.8V (Với D = 90%)
3) Các cách để tạo ra được PWM để điều khiển
Để tạo được ra PWM thì hiện nay có hai cách thông dụng : Bằng phần cứng và bằng phần mền. Trong
phần cứng có thể tạo bằng phương pháp so sánh hay là từ trực tiếp từ các IC dao động tạo xung vuông
như : 555, LM556 Trong phần mền được tạo bằng các chip có thể lập trình được. Tạo bằng phần mền
thì độ chính xác cao hơn là tạo bằng phần cứng. Nên người ta hay sử dụng phần mền để tạo PWM
a) Tạo bằng phương pháp so sánh
Để tạo được bằng phương pháp so sánh thì cần 2 điều kiện sau đây :
+ Tín hiệu răng cưa : Xác định tần số của PWM
+ Tín hiệu tựa là tinshieuej xác định mức công suất điều chế (Tín hiệu DC)
Xét sơ đồ mạch sau :
Với tần số xác định được là f = 1/(ln.C1.(R1+2R2) nên chỉ cần điều chỉnh R2 là có thể thay đổi độ rộng
xung dễ dàng. Ngoài 555 ra còn rất nhiều các IC tạo xung vuông khác
b) Tạo xung vuông bằng phần mền.
Đây là cách tôi ưu trong các cách để tạo được xung vuông. Với tạo bằng phần mền cho độ chính xác
cao về tần số và PWM. Với lại mạch của chúng ta đơn giản đi rất nhiều. Xung này được tạo dựa trên
xung nhịn của CPU. Lấy 1 đoạn ví dụ tạo PWM trong con 8501 :
 4) PWM trong điều khiển động cơ và trong các bộ biến đổi xung áp
a ) Trong động cơ : Điều mà chúng ta dễ nhận thấy rằng là PWM rất hay được sử dụng trong động cơ
để điều khiển động cơ như là nhanh , chậm, thuận ,nghịch và ổn định tốc độ cho nó. Cái này được ứng

không cần thêm phần mềm phụ trợ nào. Sau đó, phần mềm ISIS có thể xuất file sang ARES
hoặc các phần mềm vẽ mạch in khác.
- Trong lĩnh vực giáo dục, ISIS có ưu điểm là hình ảnh mạch điện đẹp, cho phép ta tùy
chọn đường nét, màu sắc mạch điện, cũng như thiết kế theo các mạch mẫu (templates)
Những khả năng khác của ISIS là:
• Chạy trên nền Windows 98/Me/2k/XP/Win7
• Tự động sắp xếp đường mạch và vẽ điểm giao đường mạch.
• Chọn đối tượng và thiết lập thông số cho đối tượng dễ dàng
• Xuất file thống kê linh kiện cho mạch
• Xuất ra file Netlist tương thích với các chương trình làm mạch in thông dụng.
• Đối với người thiết kế mạch chuyên nghiệp, ISIS tích hợp nhiều công cụ giúp cho việc quản lý
mạch điện lớn, mạch điện có thể lên đến hàng ngàn linh kiện.
• Thiết kế theo cấu trúc (hierachical design)
• Khả năng tự động đánh số linh kiện.
ARES PCB Layout:
ARES (Advanced Routing and Editing Software) là phần mềm vẽ mạch in PCB. Nó vẽ
mạch dựa vào file nestlist cùng các công cụ tự động khác.
+ Đặc điểm chính:
. Có cơ sở dữ liệu 32 bit cho phép độ chính xác đến 10nm, độ phân giải góc 0.10 và kích thước
board lớn nhất là +/- 10 mét. ARES hỗ trợ mạch in 16 lớp.
. Làm việc thông qua các menu ngữ cảnh tiện lợi
. File netlist từ phần mềm vẽ mạch nguyên lý ISIS.
. Tự động cập nhật ngược chỉ số linh kiện, sự đổi chân, đổi cổng ở mạch in sang mạch nguyên
lý.
. Công cụ kiểm tra lỗi thiết kế.
. Thư viện đầy đủ từ lỗ khoan mạch đến linh kiện dán.
Simulation (ProSPICE/VSM)
PROTEUS VSM là sự kết hợp giữa chương trình mô phỏng mạch điện theo chuẩn công
nghiệp SPICE3F5 và mô hình linh kiện tương tác động (animated model). Nó cho phép người
dùng tự tạo linh kiện tương tác động và thực ra có rất nhiều linh kiện loại này được tạo ra mà