Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
KHOA ĐIỆN TỬ
Bộ môn: KỸ THUẬT MÁY TÍNH
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
MÔN HỌC
Hệ thống nhúng
Nhóm sinh viên : NGUYỄN HỮU TOẠI
LÊ THANH TÂM
HỒ QUANG TRƯỜNG
Lớp : 43S
Giáo viên hướng dẫn : TĂNG CẨM NHUNGThái Nguyên – 2011
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 2
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:

Thái Nguyên, Ngày Tháng Năm 20
Giáo Viên hướng dẫn
(Ký ghi rõ họ tên)
Nhận xét của giáo viên chấm:

Thái Nguyên, Ngày Tháng Năm 20

Chương 3: Xây dựng hệ thống 18
3.1 Sơ đồ nguyên lý 18
3.2 Sơ đồ thuật toán điều khiển 19
3.3 Sơ đồ mô phỏng hệ thống 20
3.4 Sơ đồ mạch in của sản phẩm 21
3.5 Chương trình 22
Kết luận 25
Phụ lục 26
Tài liệu tham khảo 49
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 5
Lời nói đầu
Trong thời kỳ công nghiệp hóa và hiện đại hóa như ngày nay, các thiết bị
điện tử, tự động hóa đóng một vai trò rất quan trọng, đặc biệt là trong quá
trình sản xuất ở các phân xưởng, nhà máy cũng như là trong đời sống gia
đình. Áp dụng những kiến thức đạt được trong quá trình học môn Vi Điều
Khiển, chúng em quyết định chọn đề tài: THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐO
NHIỆT ĐỘ MÔI TRƯỜNG HIỂN THỊ TRÊN LED 7 THANH.
Với khả năng của bản thân và thời gian cho phép để thực hiện đề tài nên
nhóm sinh viên thực hiện vẫn còn những giới hạn cụ thể trong đề tài.
Sau một thời gian thực hiện đồ án chuyên ngành nhóm sinh viên đã được
mở rộng và hiểu biết thêm về các thiết bị chế tạo, cũng như phát hiện ra nhiều
thiếu sót. Ngoài ra, nó còn giúp nhóm sinh viên tìm hiểu thêm một số ứng
dụng thực tế của nhiều thiết bị, linh kiện trong thực tiễn và làm cho kiến thức
nhóm sinh viên ngày càng được nâng cao.
Qua đó, nhóm sinh viên xin chân thành cám ơn cô Th.S Tăng Cẩm Nhung đã
nhiệt tình giúp đỡ và hướng dẫn chúng em hoàn thành tốt đề tài của đồ án.
Đồ án được trình bày thành 03 chương
Chương 1: Khảo sát và phân tích hệ thống: Tìm hiểu qua và khảo sát thực
tế về các linh kiện, các loại IC, led 7 thanh, hoạt động của các loại cảm biến

Hiển thị làm việc ổn định, tốc độ đáp ứng nhanh
1.3. KHẢO SÁT VÀ PHÂN TÍCH BÁI TOÁN
1.3.1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay nhu cầu về giám sát nhiệt độ có nhiều ứng dụng trong cuộc
sống như: giám sát nhiệt độ của của lò sấy, phòng thí nghiệm…nơi mà có
những yêu cầu cao về tính ổn định của nhiệt độ. Nên trong đồ án này, em
chọn đối tượng đo là nhiệt độ môi trường, và trình bày một mạch đo nhiệt độ
phòng sử dụng IC tích hợp LM35.
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 7
1.3.2. Quy tình đo nhiệt độ
Hình 1.1 Sơ đồ đo nhiệt độ
*Quá trình thực hiện đo:
Nhiệt độ môi trường là tín hiệu tương tự thông qua khối cảm biến thu
nhận tín hiệu và chuyển thành tín hiệu điện tương tự gửi đến ADC. Qua khối
ADC tín hiệu chuyển đổi thành tín hiệu số truyền đến khối vi điều khiển xử lý
và truyền ra khối hiển thị.
1.3.3. Các yêu cầu và giới hạn của hệ thống trong thực tế
a) Các yêu cầu :
- Đo và hiển thị nhiệt độ của môi trường một thời điểm bất kỳ trong
khoảng từ 0 đến 99 độ C.
- Chịu được nhiệt độ thay đổi.
- Sử dụng sensor cảm biến nhiệt.
- Hiển thị trên led 7 thanh.
- Chi phí cho hệ thống với giá hợp lý.
b) Giới hạn cho hệ thống :
- Sử dụng nguồn điện 220v /50Hz.
- Kích thước phù hợp với người sủ dụng.
- Hệ thống bê được bằng tay.
- Hệ thống làm việc được khi mất điện lưới (có nguồn dự trữ).

RESET
HIỂN
THỊ
NHIỆT
ĐỘ
NGUỒN
VI
ĐIỀU
KHIỂN
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 9
d) Reset
Khối có chức năng reset lại hệ thống, giúp hệ thống làm việc từ đầu.
d) Khối nguồn
Cung cấp điện cho các khối trong sơ đồ.
Nguyên lý hoạt động của sơ đồ :
Khi nhiệt độ môi trường tác động vào bộ cảm biến, bộ cảm biến sẽ thu
nhận rồi gửi đến khối chuyển đổi ADC dưới dạng điện tương tự. Ở đây ADC
có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu tương tự đó thành tín hiệu số và gửi cho khối vi
điều khiển. Khối vi điều khiển xử lý tín hiệu rồi đưa ra ngoài thông qua khối
hiển thị.
2.2. LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ
2.2.1. Giải pháp công nghệ :
- Dựa vào yêu cầu bài toán ‘‘ Thiết kế thiết bị hiển thị nhiệt độ môi
trường trên LED 7 thanh” và các kiến thức đã học trong chương trình.
+ Sử dụng LED 7 thanh hợp với thiết bị hiển thị nhiệt độ vì LED 7 thanh là
một công cụ thông dụng được dùng để hiển thị các thông số dưới dạng các số
từ 0 đến 9. Mặc dù công cụ LCD giúp ta thể hiện các thông số một cách linh
động hơn nhưng LED 7 thanh vẫn được sử dụng nhiều trong công nghiệp do
các ưu thế của nó như : ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, dễ tạo sự chú ý và góc
nhìn rộng.

sử dụng như: Top-Down, Bottom-Up hoặc kết hợp cả hai quy trình trên.Ở đây
chúng em lựa chọn giải pháp thiết kế là Top-Down .
Top-down: Quy trình này tiếp cận bài toán theo hướng xem xét bài
toán từ các khía cạnh chi tiết và sau đó mới tổng quát lên. Quy trình Top-
Down thường được áp dụng cho các bài toán đã có giải pháp công nghệ cả về
phần mềm cũng như phần cứng. Các giải pháp này đã được phát triển trước
đó ở các ứng dụng khác, và đã được kiểm định.
Trong thực tế chúng ta sẽ thấy, bản chất hay mấu chốt của quy trình là
vấn đề tìm hiểu và xác định bài toán, làm sao để xác định được chính xác và
đầy đủ nhất các yêu cầu cũng các rằng buộc mà hệ thống phải đạt được.
Sơ đồ khối quy trình kế top-down ở hình dưới đây:
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 11
Hình 2.2 Sơ đồ khối quy trình kế TOP-DOWN
2.3. LỰA CHỌN TỔNG QUAN VỀ CÁC LINH KIỆN
2.3.1. Lựa chọn linh kiện
 Khối cảm biến
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Phân tích vấn đề
(Analyze the proplem)
Thiết kế nguyên lý
(High level design)
Thiết kế kỹ thuật
(Engineering design)
Kiểm tra
(Test)
Xây dựng hệ thống
(Implementation)
Các yêu cầu và điều kiện rằng
buộc cho hệ thống mới

 Khối hiển thị (yêu cầu của đề bài là dùng LED 7 thanh)
Yêu cầu đặt ra khối hiển thị là thân thiện với người sử dụng trên cơ sở ta có 2
phương án sau :
+ Phương án 1 : Dùng led 7 thanh
Ưu điểm : Đơn giản , rẻ và có góc nhìn rộng.
Nhược điểm : Không chỉ dẫn cụ thể, giới hạn ký tự hiện ra. Nếu muốn
hiển thị dài cần nhiều LED và đi kèm nó là bộ giải mã. Điều này làm cho hệ
thống trở nên cồng kềnh, phức tạp. Việc lập trình quét hàng quét cột để hiển
thị phức tạp.
+ Phương án 2 : Dùng LCD
Ưu điểm : Hiển thị rò ràng kèm theo chỉ dẫn
Thay đổi nội dung linh hoạt.Xử lý lập trình đơn giản hơn LED 7 thanh.
Nhược điểm : Giá thành đắt.
Kết luận :
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 13
Sau khi cân nhắc các phương án đưa ra và khả năng phối hợp giữa các khối,
phù hợp với đề tài, chúng em lựa chọn giải pháp :
- Sử dụng PIC16F877
- Sử dụng Led 7 thanh
- Sử dụng cảm biến nhiệt LM35
2.3.2. Tổng quan về linh kiện
Gồm :
PIC 16F877
LED 7 đoạn Anode chung
Thiết bị cảm biến nhiệt độ LM35
Các linh kiện khác như: tranzito, thạch anh, tụ diện …
***(Được đưa vào phần phụ lục cuối báo cáo)***
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 14

điện
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 16
2.5. SƠ ĐỒ ĐẶC TẢ CỦA HỆ THỐNG
Tín hiệu tương tự

Tín hiệu tương tự
Tín hiệu số Tín hiệu số

SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Bộ vi xử lý
Bộ cảm
biến
Bộ biến đổi
ADC
Nhiệt độ
môi
trường
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 17
Hình 2.4 Sơ đồ đặc tả của hệ thống
Nguyên lý hoạt động của sơ đồ :
Nhiệt độ môi trường là một dạng tín hiệu tương tự được bộ cảm biến thu nhận
và chuyển thành tín hiệu điện tương tự rồi gửi đến bộ chuyển đổi ADC. Từ tín
hiệu tương tự được đưa vào ADC mã hoá và chuyển nó thành tín hiệu điện
dạng số gửi đến bộ vi xử lý. Ở đây tín hiệu số được xử lý theo chương trình
đã viết để điều chỉnh hiển thị nhiệt độ theo quy ước.
2.6. CÁC MODULE TRONG HỆ THỐNG
2.6.1 Module điều khiển

vào chân RA0 của VĐK. Tụ 100nF cực dương được nối vào chân 1 và cực
âm nối vào chân 3 của cảm biến LM35.
- LM 35 cứ tăng 1
o
C thì điện áp tăng 10mv
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG
3.1 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 20
Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống
3.2. SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Bắt đầu
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 21

Hình 3.2 Sơ đồ thuật toán

3.3 SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Định nghĩa các biến,
khởi tạo các ngắt, cài
đặt các thông số LED
Đọc giá trị nhiệt độ
hiện tại từ ADC PIC
16F877A
Hiển thị các giá trị nhiệt độ
lên LED 7 thanh
Kết
thúc
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 22

SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK
Đồ án Nhúng: Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ môi trường hiển thị qua LED 7 thanh 24
#device *=16 adc=10
#FUSES NOWDT, HS, NOPUT, NOPROTECT, NODEBUG, NOBROWNOUT,
NOLVP, NOCPD, NOWRT
#use delay(clock=20m)
#byte port_led7 = 0x06 //port B
#byte scan_led = 0x08 //port D
#byte trisa = 0x85 //tris A
#byte trisb = 0x86 //tris B
#byte trisd = 0x88 //tris D
#bit led1 = scan_led.7
#bit led2 = scan_led.6
#bit led3 = scan_led.5
#bit led4 = scan_led.4
int8 read,dem_ngat;
int8
led_code[13]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xff,0x9c,0xc6};/
/{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, , *,C}
int8 led_buffer[4];
#int_timer0
void quet_led(void)//sau 5ms thi thay doi led sang
{
set_timer0(6);//cai dat gia tri ban dau cho timer0
///////////
if(++dem_ngat==3)
{
dem_ngat=0;
port_led7=led_code[10];//tat led
if(led1==0)

void write_led_buffer(int8 temp)
{
led_buffer[0]=led_code[temp/10];
led_buffer[1]=led_code[temp%10];
led_buffer[2]=led_code[11];
led_buffer[3]=led_code[12];
}
void main()
{
//set tris
SVTH: Nguyễn Hữu Toại Lê Thanh Tâm Hồ Quang Trường Lớp K43 DDK