Báo cáo bài tập lớn môn Vi xử lý
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THễNG
o0o
BàI TậP LớN
Môn: Vi xử lý
Đề tài: Điều khiển động cơ bước theo nhiệt độ
Giáo viên hướng dẫn: Thầy Phạm Ngọc Nam
Sinh viên thực tập: Nhóm 5_ĐT9K47
1.Nguyễn Sỹ Dũng (nt)
2.Nguyễn Minh Đức
3.Nguyễn Tiến Dũng
4.Trịnh Hoàng Long
5.Đào Trần Hùng
6.Nguyễn Tuấn Anh
Hà Nội.11/2005
1
Báo cáo bài tập lớn môn Vi xử lý
Lời mở đầu
Trong cuộc sống hiện đại ngày nay các ứng dụng về điều khiển tự động
đang trở thành gần gủi với hầu hết mọi người. Là một sinh viên khoa Điện
tử viễn thông sau khi đã học xong môn Vi xử lý chúng em thiết nghĩ mình
có thể làm một số ứng dụng nhỏ về áp dụng những kiến thức về Vi xử lý và
các Vi điều khiên thông dụng. Đề tài của bọn em là dựa vào sự biến đổi của
nhiệt độ để đưa ra tín hiện điều khiển tốc độ của động cơ bước thông qua
một Vi điều khiển thông dụng.
Chúng em xin chân thành cám ơn thầy Phạm Ngọc Nam đã hết lòng
giúp đỡ bọn em trong việc hoàn thành đề tài này.
2
Báo cáo bài tập lớn môn Vi xử lý
Chương I

tham gia ngay vào các hoạt động sản xuất trong xã hội.
III . Giới thiệu về nội dung đề tài
1. Đề tài
Điều khiển tốc độ động cơ theo sự biến đổi của nhiệt độ môi trường
2. Chức năng của hệ thống
- Đo, xử lý và hiện thị nhiệt độ của môi trường thông qua hệ thống LED7
thanh.
- Điều khiển tốc độ động cơ bước theo nhiệt độ của môi trường. Khi nhiệt
độ tăng thì vận tốc động cơ (cánh quạt ) tăng và khi nhiệt độ giảm tốc độ
giảm. Động cơ có khả năng đảo chiều quay để phục vụ nhiều mục đích khác
nhau.

4
Báo cáo bài tập lớn môn Vi xử lý
Chương II
Thiết kế
i. Nhiệm vụ thiết kế
- Thiết mạch đo nhiệt độ và điều khiển động cơ bước theo nhiệt độ sử
dụng máy tính .Vậy ta cần trình tự thiết kế như sau :
+ Mạch cảm biến
+ Bộ chuyển đổi số tương tự
+ Mạch Vi điều khiển
+ Bộ giải mã địa chỉ và hiện thị nhiệt độ thông qua LED7
+ Thiết kế khối công suất cho động cơ
+ Viết chương trình điều khiển
I. Sơ đồ khối hệ thống

5
Báo cáo bài tập lớn môn Vi xử lý
x

cảm biến nhiệt độ có nhiệm vụ chuyển từ nhiệt độ môi trường qua tín
hiệu điện. Có rất nhiều loại cảm biến khác nhau nhưng đối với hệ thống
này ta sử dụng IC cảm biến. Các IC cảm biến có độ chính xác cao, dễ
tìm và giá thành rẻ. Một trong số đó là LM35, là loại thông dụng trên thị
trường hiện nay đồng thời nó có những đặc tính làm việc phù hợp với
thiết kế chi tiết của mạch.
a. Một số đặc tính kỹ thuật của LM35
- LM35 có độ biến thiên theo nhiệt độ 10mV /1
o
C
- Độ chính xác cao, tính nay cảm biến nhiệt độ nhạy, ở nhiệt độ 25
o
C
nó có sai số không quá 1%. Với tầm đo từ -55
o
C đến 150
o
C, tín hiệu
ra tuyến tính với những thay đổi kỹ thuật của tín hiệu vào.
- Thông số kỹ thuật
+ Tiêu tán công suất thấp
+ Dòng làm việc 138
µ
A – 141
µ
A
+ Khoảng điện áp làm việc là 4-30V
+ sai số dòng tĩnh 3
µ
A

- Một số đặc tính kỹ thuật của ADC 0804
+ Không yêu cầu một giao diện logic nào để ghép nối với VXL
+ Thời gian chuyển đổi nhỏ hơn 100
µ
s
+ Có bộ dao động nội
- Nguyên lý hoạt động của ADC 0804:
8
Báo cáo bài tập lớn môn Vi xử lý
ADC bắt đầu hoạt động khi chân CS và WR đồng thời ở mức thấp
(tích cực ).Chân INTR được reset để ở mức cao ( không tích cực ) Tín
hiệu analog ỏ các chân V
IN+
và V
IN-
được đưa vào lấy mẫu và mã hoá
trong 8 xung clock nội của 0804. Sau dó chân INTR được chuyển
xuống mức thấp (tích cực) báo hiệu cho vi điều khiển quá trình chuyển
đổi ADC đã hoàn tất. Vi điều khiển đưa tín hiệu mức thấp vào chân RD
của 0804 để lấy dữ liện ra . (Chân RD và CS có thể được nối đất). Quá
trình chuyển đổi tiếp theo lại bắt đầu khi CS và WR nhận được tín hiệu
ở mức thấp ( từ vi điều khiển )
b. Sơ đồ lắp mạch ADC

+ 5 V
2
1
2 0
8
1 0

+ Có thể mở rộng để 64KB bộ nhớ chương trình ngoài.
+ Bộ xử lý bit
- Cấu trúc bên trong của 89C51
10
TXD
*
RXD
*T
1
*
T
2
*
P
0
P
1
P
2
P
3INT\
*
1
INT\

o ngủ ọ
Báo cáo bài tập lớn môn Vi xử lý
Sơ đồ chân của 89C51
Mạch vi điều khiển có tác dụng nhận tín hiệu từ bộ biến đổi ADC và xử lý
đưa ra tín hiệu hiển thị nhiệt độ để truyền vào bộ giải mã địa chỉ 7447
Chân 9 (RST) là mạch RESET

11
18
19
12MHz
40
29
30
31
9
17
16
15
14
13
12
11
10
RD\
WR\
T1
T0
INT1
INT0

36
37
38
39
Po.7
Po.6
Po.5
Po.4
Po.3
Po.2
Po.1
Po.0
AD7
AD6
AD5
AD4
AD3
AD2
AD1
AD0
P1.7
P1.6
P1.5
P1.4
P1.3
P1.2
P1.1
P1.0
P2.7
P2.6

B, C và D (ứng với các chân số 7, 6, 1, 2) và 7 đầu ra (các chân từ 9 đến 15
ứng với 7 thanh hiển thị của đèn LED 7 thanh). Bảng chân lý của IC này như
sau:
Đầu vào Đầu ra
A B C D a b c d e f g
0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0
1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0
2 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1
3 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1
4 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1
5 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1
6 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1
7 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0
8 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1
9 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0
Trong trường hợp riêng của bài thực tập này thì các chân số 3, 4 và 5
không được dùng đến.
b, Giới thiệu về đèn Led hiển thị
Đèn hiển thị LED 7 thanh:
Hình - LED hiển thị 7 thanh
13
Báo cáo bài tập lớn môn Vi xử lý
Trong bài thực tập này ta sử dụng loại đèn Anode chung, tức là một
trong hai chân ở giữa của hai hàng chân sẽ được nối lên +5V, các chân còn
lại được nối đến đầu ra của IC 7447 một cách tương ứng theo tên chân (như
đã nêu trên hình trên ).
5. Mạch Công suất
Mạch điều khiển sử dụng IC ULN2003 là mạch khuếch đại công suất
mắc kiểu darlington có diot để dập điện áp ngược.
a.Giới thiệu về ULN2003

Bộ khuếch đại công suất sử dụng transistor mắc kiểu Darlington sử dụng IC
UNL2003.
“ABCD” = “0001” ”0010””0100” > “1000” ”0001”….
”ABCD” thực hiện lệnh dịch 4 lần động cơ quay 1vòng.
Giả sử ta có vận tốc tại thời điểm T
0
= 25
o
C là 300 vòng /phút
n
0
= 3,3vòng/s  “ABCD” quay 3,3x4lần =13,2lần trên một dây
Với xung nhịp 2kHz thì  cứ 2kHz/13,2 =151 =
α
xung thì “ABCD” quay
một vòng.
Ta có công thức chuyển đổi vận tốc động cơ và nhiệt độ
16
12V
QC
QB
QA
QD
A
B
C
D
Step motor
Báo cáo bài tập lớn môn Vi xử lý
.n k T∆ = ∆

B 3
R 3 9 0
L B 1
V C C
L E D
4 7 0 u F
A 2 L A 1
L E D D O I
1 6
1 5
3
2
1
1 8
1 7
4
1 4
1 3
1 1
1 0
8
6
5
1 2
7
9
A 1
B 1
C 1
D 1

2
V I N V O U T
G N D
D O N G C O
1
2
3
4
5
A 7
L M 3 5
S W D I P - 4 / S M
A 1
-
+
D I O D E C A U
2
1
3
4
R 3 9 0
3 9 0
A 1
R 3 9 0
A 3
+ 5 V
R e s e t
R 3 9 0
L B 2
A 3

L T
O U T A
O U T B
O U T C
O U T D
O U T E
O U T F
O U T G
G N D
B I / R B O
V C C
L B 4
L E D
A 4
V C C
B 1
C 2
R 3 9 0
A 4
R 3 9 0
B 3R e s e t
1 1 . 0 5 9 2 M H z
T H A C H A N H
V C C
R 3 9 0
L B 1
A 7
J A C K N G U O N
1
2

1 2
1 1
1 0
9
1 B
2 B
3 B
4 B
5 B
6 B
7 B
1 C
2 C
3 C
4 C
5 C
6 C
7 C
C O M
V C C B 4
B 2
R 3 9 0
L B 2
C 3
X T A L 2
V i n +
K H O I C A M B I E N N H I E T D O
A 5
L E D
R 3 9 0

2 4
2 5
2 6
2 7
2 8
1 0
1 1
1 2
1 3
1 4
1 5
1 6
1 7
P S E N
A L E
V C C
G N D
E A
X 1
X 2
R S T
P 0 . 0 / A D 0
P 0 . 1 / A D 1
P 0 . 2 / A D 2
P 0 . 3 / A D 3
P 0 . 4 / A D 4
P 0 . 5 / A D 5
P 0 . 6 / A D 6
P 0 . 7 / A D 7
P 1 . 0

1 0 k
R
7 4 L S 4 7
7
1
2
6
5
3
1 3
1 2
1 1
1 0
9
1 5
1 4
8
4
1 6
I N A
I N B
I N C
I N D
R B I
L T
O U T A
O U T B
O U T C
O U T D
O U T E

Q 1
Q 1 D A O
G N D
Q 2
Q 2 D A O
P R 2
C L K 2
D 2
C L R 2
V C C
C 2
R
A 6
A D C 0 8 0 4
6
7
8
9
1 0
1 1
1 2
1 3
1 4
1 5
1 6
1 7
1 8
1 9
2 0
4


1.Lưu đồ thuật toán của chương trình
Begin
T.Lập mode
cho 89C51
Cho động cơ khởi
động
Đếm xung
đồng hồ
ADC biến
đổi xong
Cho động cơ
nhảy 1 bước
Đọc nhiệt độ
Đủ xung cho
động cơ nhảy
tiếp?
Báo cáo bài tập lớn môn Vi xử lý
Chương trình nạp cho nạp cho 89C51 như sau :
#include <sfr51.inc>
WR EQU P3.7
RD EQU P3.5
INTR EQU P3.6
ORG 0
LJMP MAIN
ORG 00BH
LJMP DONGCO
MAIN:
MOV R2,#11H ;00010001B
MOV TMOD,#01H ;TIMER CHE DO 1

MOV R5,A ; CAT TAM THOI A
MOV A,R2
RR A
MOV R2,A
MOV P2,A
MOV TH0,R0
MOV TL0,R1
MOV A,R5
SETB TR0
RETI
END

Tài liệu tham khảo:
1. Kĩ thuật Vi xử lý Tác giả: Văn Thế Minh
2. Cấu trúc và lập trình họ vi điều khiển 8051 Tác giả: Nguyễn
Tăng Cường _ Phan Quốc Thắng
3. Datasheet của các linh kiện AT89c51, ULN2003, ADC0804, LM35,
74LS74AN, 74LS47 lấy từ www.alldatasheet.com
21