BÀI TẬP LỚN
Môn : Đo Lường – Cảm Biến
Đề tài
Thiết kế mạch đo nhiệt độ
Giáo viên hướng dẫn: Hà Thanh Sơn
Sinh viên thực hiện : Nhóm sv 509121
Lê Tuấn Anh MSSV : 509121002
Hoàng Ngọc Tuấn Anh MSSV : 509121001
Lã Thị Thu Thủy MSSV : 509121029
Phạm Tuân MSSV : 509121031
Vũ Thành Luân MSSV : 509121018
Trần Văn Duy MSSV : 509121007
Hà nội, tháng 12 năm 2011
1
PHẦN A: PHẦN MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề.
Ngày nay, với sự phát triển của công nghiệp vi điện tử, kỹ thuật số các hệ thống đo
lường và điều khiển dần dần được tự động hóa. Với những kỹ thuật tiên tiến như vi xử
lí, vi mạch số … đựơc ứng dụng vào lĩnh vực đo lường và điều khiển, thì các hệ thống
đo lường và điều khiển cơ khí thô sơ, với tốc độ xử lí chậm chạp ít chính xác được thay
thế bằng các hệ thống đo lường và điều khiển tựđộng với các lệnh chương trình đã được
thiết lập trước.
Trong quá trình sản xuất ở các nhà máy, xí nghiệp hiện nay, việc đo và khống chế nhiệt
độ tự động là một yêu cầu hết sức cần thiết và quan trọng. Vì nếu nắm bắt được nhiệt độ
làm việc của các hệ thống, dây chuyền sản xuất… giúp ta biết được tình trạng làm việc
của chúng và có những xử lý kịp thời tránh được những hư hỏng và sự cố có thể xảy ra.
Nhận biết được tầm quan trọng của việc đo và khống chế nhiệt độ và đồng thời đây
cũng là đồ án môn học nên nhóm sinh viên đã quyết tâm nghiên cứu đề tài này , một
phần vừa để kiểm chứng khả năng kiến thức của bản thân , hai là để trau dồi thêm
những kiến thức mà mình còn thiếu để có thể phục vụ học tập một cách tốt nhất .
2. Giới thiệu đề tài.

Vi điều khiển là gì ?
Vi điều khiển là một máy tính được tích hợp trên một chíp, nó thường được sử
dụng để điều khiển các thiết bị điện tử. Vi điều khiển, thực chất, là một hệ thống bao
gồm một vi xử lý có hiệu suất đủ dùng và giá thành thấp (khác với các bộ vi xử lý đa
năng dùng trong máy tính) kết hợp với các khối ngoại vi như bộ nhớ, các mô đun
vào/ra, các mô đun biến đổi số sang tương tự và tương tự sang số, Ở máy tính thì các
mô đun thường được xây dựng bởi các chíp và mạch ngoài.
Vi điều khiển thường được dùng để xây dựng các hệ thống nhúng. Nó xuất hiện
khá nhiều trong các dụng cụ điện tử, thiết bị điện, máy giặt, lò vi sóng, điện thoại, đầu
đọc DVD, thiết bị đa phương tiện, dây chuyền tự động…
Vi điều khiển AVR.
Vi điều khiển AVR (Atmel Norway design) thuộc họ vi điều khiển Atmel, nó là họ
Vi điều khiển khá mới trên thị trường cũng như đối với người sử dụng. Đây là họ Vi
Điều Khiển được chế tạo theo kiến trúc RISC (Reduced Intruction Set Computer) có
cấu trúc khá phức tạp. Ngoài các tính năng như các họ VĐK khác, nó còn tích hợp
nhiều tính năng mới rất tiện lợi cho người thiết kế và lập trình.
Sự ra đời của AVR bắt nguồn từ yêu cầu thực tế là hầu hết khi cần lập trình cho vi
điều khiển, chúng ta thường dùng những ngôn ngữ bậc cao HLL (Hight Level
Language) để lập trình ngay cả với loại chip xử lí 8 bit trong đó ngôn ngữ C là ngôn ngữ
phổ biến nhất. Tuy nhiên khi biên dịch thì kích thước đoạn mã sẽ tăng nhiều so với
dùng ngôn ngữ Assembly. Hãng Atmel nhận thấy rằng cần phải phát triển một cấu trúc
đặc biệt cho ngôn ngữ C để giảm thiểu sự chênh lệch kích thước mã đã nói trên. Và kết
quả là họ vi điều khiển AVR ra đời với việc làm giảm kích thước đoạn mã khi biên dịch
và thêm vào đó là thực hiện lệnh đúng đơn chu kỳ máy với 32 thanh ghi tích lũy và đạt
tốc độ nhanh hơn các họ vi điều khiển khác từ 4 đến 12 lần. Vì thế nghiên cứu AVR là
3
một đề tài khá lý thú và giúp cho sinh viên biết thêm một họ vi điều khiển vào loại
mạnh nhất hiện nay.
Tổng quan về vi điều khiển atmega16.
Giới thiệu.

- Có đến 13 interrupt ngoài và trong.
- Bộ định thời Watchdog lập trình được, tự động reset khi treo máy.
- Bộ so sánh tương tự.
4
- Ba chế độ ngủ: chế độ rỗi (Idle), tiết kiệm điện (Power save) và chế độ Power
Down.
Ý nghĩa các chân của ATMEGA 16
- VCC: Điện áp nguồn nuôi.
- GND: Nối mass.
- AVCC: cấp điện áp so sánh cho bộ ADC.
- AREF: điện áp so sánh tín hiệu vào ADC.
- PortA (PA7…PA0): PortA là Port vào/ ra hai hướng 8 bit, các chân của Port có
các điện trở nối lên nguồn dương. Các chân ra của Port A có thể cho phép dòng điện
20mA đi qua và trực tiếp điều khiển LED hiển thị.
Khi các chân PA0 đến PA7 là các lối vào và được đặt xuống mức thấp từ bên
ngoài, chúng sẽ là nguồn dòng nếu các điện trở nối lên nguồn dương được kích hoạt.
Các chân của cổng A ở vào trạng thái có điện trở cao khi tín hiệu reset ở mức tích cực
hoặc ngay cả khi không có tín hiệu xung clock.
Port A: cung cấp các đường địa chỉ/ dữ liệu vào/ ra hoạt động theo kiểu đa hợp
kênh khi dùng bộ nhớ SRAM ở bên ngoài. Port A còn có thêm chức năng là ngõ vào
tương tự và đưa đến bộ chuyển đổi AD.
Các Port B, C, D tương tự như Port A.
- RESET: Lối vào đặt lại. Bộ vi điều khiển sẽ được đặt lại khi chân này ở mức
thấp trong hơn 50ns, các xung ngắn hơn không tạo ra tín hiệu đặt lại.
- XTAL1: Lối vào bộ khuếch đại đảo và lối vào mạch tạo xung nhịp bên trong.
- XTAL2: Lối ra bộ khuếch đại đảo.
- XTAL1 và XTAL2 lần lượt là lối vào và lối ra của một bộ khuếch đại đảo. Bộ
khuếch đại này được bố trí để làm bộ tạo dao động trên chip. Một bộ tinh thể thạch anh
hoặc một bộ cộng hưởng gốm có thể được sử dụng. Để điều khiển bộ vi điều khiển từ
5

làm hỏng cảm biến.
+ Thường dùng: Đo nhiệt độ không khí, dùng trong các thiết bị đo, bảo vệ các
mạch điện tử.
3. LCD 16x2.
Đây là loại gồm 16 ký tự x2 dòng , mỗi ký tự được tạo ra từ một ma trận điểm sáng
kích cỡ 5×7 hoặc 5×10
Sơ đồ chân.
Các Text LCD theo chuẩn HD44780U thường có 16 chân trong đó 14 chân kết nối
với bộ điều khiển và 2 chân nguồn cho “đèn LED nền”. Thứ tự các chân thường được
sắp xếp như trong bảng :
7
Trong một số LCD 2 chân LED nền được đánh số 15 và 16 nhưng trong một số
trường hợp 2 chân này được ghi là A (Anode) và K (Cathode). Hình dưới đây mô tả
cách kết nối LCD với nguồn và mạch điều khiển.
Kết nối Text LCD.
8
Chân 1 và chân 2 là các chân nguồn, được nối với GND và nguồn 5V. Chân 3 là
chân chỉnh độ tương phản (contrast), chân này cần được nối với 1 biến trở chia áp như
trong hình 2.Trong khi hoạt động, chỉnh để thay đổi giá trị biến trở để đạt được độ
tương phản cần thiết, sau đó giữ mức biến trở này. Các chân điều khiển RS, R/W, EN
và các đường dữ liệu được nối trực tiếp với vi điều khiển. Tùy theo chế độ hoạt động 4
bit hay 8 bit mà các chân từ D0 đến D3 có thể bỏ qua hoặc nối với vi điều khiển.
4. Thạch anh.
-Thạch anh điện tử: là một linh kiện làm bằng tinh thể đá thạch anh được mài
phẳng và chính xác. Linh kiện thạch anh làm việc dựa trên hiệu ứng áp điện. Hiệu ứng
này có tính thuận nghịch. Khi áp một điện áp vào 2 mặt của thạch anh, nó sẽ bị biến
dạng. Ngược lại, khi tạo sức ép vào 2 bề mặt đó, nó sẽ phát ra điện áp.
- Như vậy nếu ta đặt một điện áp xoay chiều vào thì nó sẽ biến dạng theo tần số
của điện áp đó.
Khi thay đổi đến một tần số nào đó, thì nó sẽ cộng hưởng. Mạch tương đương của nó

các bạn nhìn thấy trên phố là tập hợp của rất nhiều led.
Tác dụng của led là làm đèn báo.
Diode phát laze cũng là 1 loại led.
Điều cần ghi nhớ đó là hiệu điện thế giữa 2 đầu của diode khoảng 0,6V.
6. Tụ.
Tụ điện là linh kiện cũng được dùng phổ biến như điện trở. Sự khác nhau giữa tụ
điện và điện trở đó là sự cản trở của tụ điện phụ thuộc vào tần số điện áp. Đặc trưng cho
tính cản trở của tụ là dung kháng.
Tính theo công thức sau:
1
2 . .
C
X
f C
π
=
10
f: tần số điện áp- Hz.
C: giá trị của tụ điện- Fara.
Ký hiệu của tụ điện:
Tụ điện phân cực Tụ điện không phân cực.
Sự khác nhau giữa tụ phân cực và không phân cực: Tụ không phân cực thì 2 cực
của tụ có vai trò như nhau, giá trị của tụ không phân cực thường nhỏ( picro Fara). Tụ
phân cực thì có 2 cực tính dương và âm không thể dùng lẫn lộn. Giá trị của tụ phân cực
thường lớn 1 đến hàng ngàn uF(Micro Fara).
- Phân loại:
Tụ điện trong thực tế được phân ra làm nhiều loại và theo nhiều cách khác nhau
nhưng có thể kể ra là: tụ thường, tụ hóa, tụ xoay, vv
+ Theo chất liệu có tụ giấy, tụ gốm, tụ sứ, vv…
+ Bản chất tụ điện là một kho điện nó có khả năng nạp điện và cho tới khi đã bão

12
Mạch trên lấy nguồn một chiều từ một máy biến áp với điện áp từ 7V đến 9V để
đưa vào ngõ IN. Khi kết nối mạch điện, do nhiều nguyên nhân, người dùng dễ nhầm lẫn
cực tính của nguồn cung.
Chương 2 : Thiết kế và láp ráp mạch.
1. Sơ đồ nguyên lý mạch.
a. Khối nguồn.
b. Khối tạo xung sử dụng thạch anh.
c. Các chân nạp chip.
d. Khối hiển thị sử dụng LCD.
13
e. Khối thu và xử lý tín hiệu sử dụng LM35 và ATMEGA16.
f. Sơ đồ tổng quát.
14
2. Lắp ráp mạch.
- mạch được lắp ráp và kiểm tra theo sơ đồ nguyên lý đã có ở trên.
3. cosde lập trình
/*****************************************************
This program was produced by the
CodeWizardAVR V1.25.8 Standard
Automatic Program Generator
© Copyright 1998-2007 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.

Project :
Version :
Date : 12/5/2011
Author : F4CG
Company : F4CG
Comments:
Chip type : ATmega16

// Declare your global variables here
void main(void)
{
char y;
char lcd_buffer[20];
float x;
16
// Declare your local variables here
// Input/Output Ports initialization
// Port A initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In
Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T
PORTA=0x00;
DDRA=0x00;
// Port B initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In
Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T
PORTB=0x00;
DDRB=0x00;
// Port C initialization
// Func7=Out Func6=Out Func5=Out Func4=Out Func3=Out Func2=Out
Func1=Out Func0=Out
// State7=0 State6=0 State5=0 State4=0 State3=0 State2=0 State1=0 State0=0
PORTC=0x00;
DDRC=0xFF;
// Port D initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In
Func0=In

OCR1AH=0x00;
OCR1AL=0x00;
OCR1BH=0x00;
OCR1BL=0x00;
// Timer/Counter 2 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer 2 Stopped
// Mode: Normal top=FFh
// OC2 output: Disconnected
ASSR=0x00;
TCCR2=0x00;
TCNT2=0x00;
OCR2=0x00;
// External Interrupt(s) initialization
// INT0: Off
// INT1: Off
// INT2: Off
MCUCR=0x00;
MCUCSR=0x00;
// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization
TIMSK=0x00;
// Analog Comparator initialization
18
// Analog Comparator: Off
// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off
ACSR=0x80;
SFIOR=0x00;
// ADC initialization
// ADC Clock frequency: 1000.000 kHz
// ADC Voltage Reference: AVCC pin

19
delay_ms(500); //tre de mat nguoi quan sat dc
};
}
Phần C. Tổng kết.
1. Nhận xét, đánh giá.
- Hệ thống đo và kiểm tra nhiệt độ được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực
của sống. Ngày nay, cùng với sự phát triển của xã hội, con người đã chế tạo ra rất nhiều
hệ thống đo và kiểm soát nhiệt độ với độ chính xác cao và hoạt động trong được trong
mơi trường khắc nghiệt. Trong đề tài, chúng em chỉ đưa ra 1 trong nhưng cách cơ bản
hoạt động của hệ thống với việc đo nhiệt độ trong một pham vi nhỏ. Do chưa có nhiều
kinh nghiệm cũng như hiểu biết về chưa nhiều về hệ thống, nên mô hình làm còn thiếu
sót. Mong thầy và các bạn xem và góp ý để đề tài có thể hoàn thiện hơn.
2. Kết quả đạt được.
Trong quá trình thực hiện bài tập lớn, chúng em cảm thấy mình đã thu được một số
kiến thức nhất định cho bản thân.
+ Hiểu biết thêm 1 số linh kiện điện tử được sử dụng phổ biến hiện nay.
+ Nâng cao khả năng sử dụng 1 số loại thiết bị đo các linh kiện điện tử.
+ Biết cách sử dụng phần mềm mô phỏng mạch điện tử như : orcad …
+ Nâng cao và hoàn thiện 1 số kĩ năng bản thân về lĩnh vực điện tử ….
+ Khả năng làm việc trong môi trường nhóm được cải thiện.
20