ĐỒ ÁN MÔN HỌC : THIẾT KẾ MẠCH
ĐỀ TÀI :NGHIÊN CỨU,THIẾT KẾ MẠCH ĐO NHIỆT ĐỘ NGOÀI XE
TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
1
Hưng yên, ngày … tháng … năm 2015
Chữ ký của giáo viên
2
CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐO NHIỆT ĐỘ
1.1. MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU
1.1.1 Tổng quan hệ thống thiết kế mạch đo và hiển thị nhiệt độ trên xe
Theo tài liệu nghiên cứu và tìm kiếm trên mạng internet còn khan hiếm nên việc tìm
kiếm mạch hiển thị nhiệt độ thực trên xe rất hạn chế nên trong mạch này e xin trình

còn nhiều thiếu sót. Vì vậy rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, giúp đỡ chân
thành của các thầy cô cũng như của các bạn sinh viên.
4
CHƯƠNG II:LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH
2.1. Các linh kiện sử dụng trong mạch.
Sử dụng vi điều khiển họ 8051 là phần điều khiển chính.
Đo nhiệt độ bằng cảm biến nhiệt LM35 thông qua bộ thiết kế mạch chuyển đổi
ADC0804
Hiển thị bằng led 7 đoạn
Ngoài ra còn có 1 số linh kiện phụ như biến trở vi chỉnh, transistor thuận a564,
điện trở 10k, 200 ôm, tụ hóa 10u, tụ gốm 33p, 104, thạch anh
2. 2. Nguyên lý một số linh kiện chính.
2.2.1.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
- 4μs cho hoạt động nhân hoặc chia
5


2.2.2 Sơ đồ khối và sơ đồ chân của AT89C51
Hình 2.1 : Sơ đồ khối của AT89C51
Hình 2.2 : Sơ đồ chân của AT89C51
6
2.2.3. Chức năng các chân của AT89C51
Port 0 (P0.0 – P0.7 hay chân 32 – 39): Ngoài chức năng xuất nhập ra, port 0
còn là bus đa hợp dữ liệu và địa chỉ (AD0 – AD7), chức năng này sẽ được sử dụng khi
AT89C51 giao tiếp với thiết bị ngoài có kiến trúc bus.
Hình 2.3 : Port 0
Port 1 (P1.0 – P1.7 hay chân 1 – 8): có chức năng xuất nhập theo bit và byte.
Ngoài ra, 3 chân P1.5, P1.6, P1.7 được dùng để nạp ROM theo chuẩn ISP, 2
chân P1.0 và P1.1 được dùng cho bộ Timer 2.
Hình 2.4 : Port 1
Port 2 (P2.0 – P2.7 hay chân 21 – 28): là một port có công dụng kép. Là
đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết kế dùng bộ nhớ mở
rộng.
7
Hình 2.5 : Port 2
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

nhưng chúng đều cho ra các tín hiệu dạng dòng điện hoặc điên áp ở dạng liên tục. Do
vậy, ta cần một bộ chuyển đổi tương tự số sao cho bộ vi điều khiển có thể đọc được
chúng. Một chip ADC được sử dụng rộng rãi là ADC0804.
9
Hình 2.7: sơ đồ chân ADC0804
Chip ADC0804 là
b
ộ chuyển đổi
t
ương tự số thuộc họ ADC800 của hãng
National
Semiconductor. Chip này
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

tương
tự thành số nhị phân và giữ nó ở một thanh ghi trong. RD
đ
ược sử dụng để có dữ
liệu
đã được chyển đổi tới đầu ra của
ADC0804.
Khi CS = 0
nếu có một xung cao xuống
th
ấp áp đến chân RD
th
ì dữ liệu ra dạng 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 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

trở
(như hình vẽ). Khi đó tần số
đ
ược xác định bằng
biểu
thức:
F = 1/ 1.1RC
Với R = 10 kΩ, C = 150 pF và tần số f = 606 kHz và thời gian chuyển đổi
l
à 110
µs.
Ngắt INTR
(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

V
cc:
Chân số 20, là chân nguồn nuôi +5V. Chân
n
ày còn được dùng làm điện
áp tham
chiếu
khi đầu vào V
ref/2
để
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.
V
ref/2

7.81
0.5
0 –
1
1/256 =
3.90
–
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

thay đổi của tín hiệu nhõ vào.
Thông số kỹ thuật:
- Tiêu tán công suất thấp .
- Dòng làm việc từ 400µA đến 5mA.
- Dòng ngược 15mA.
- 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(
0
C) thì điện áp ngõ ra Vout = 0v
Ở 5(
0
C) thì điện áp ngõ ra Vout = 0,05v
……………………………………….
12
Ở 100(
0
C) thì điện áp ngõ ra Vout = 1v
Tầm biến thiên điện áp tương ứng với nhiệt độ từ 0(0C) đến 100(0C) là 1V
2.2.6. LED 7 đoạn
Các khái niệm cơ bản

Hình 2.9 : Led 7 thanh
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".

2.2.8. Biến trở vi chỉnh:
Là các thiết bị có điện trở thuần có thể biến đổi được theo ý muốn
Hình 2.12: Biến trở vi chỉnh
2.2.9. IC 7805

IC 7805 để ổn áp từ điện áp DC 8v-35V xuống 5V.
Hình 2.13: Hình ảnh 7805
15
CHƯƠNG III. THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH
3.1.
SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH ĐO NHIỆT ĐỘ.
3.2 CÁC KHỐI CHỨC NĂNG
3.2.1 Khối cảm biến
Hình 3.1 : Khối cảm biến
Khối cảm biến LM35 dùng để cảm biến nhiệt độ trên xe rồi chuyển đến khối
ADC0804. Ở đây chân 1 nối nguồn,chân 3 nối đất còn chân 2 nối vào chân Vin+ của
ADC0804.
16
KHỐI XỬ
LÝ TRUNG
TÂM:
89C51
KHỐI
CHUYỂN
ĐỒI TƯƠNG
TỰ => SỐ
ADC0804
KHỐI HIỂN
THỊ LED 7
THANH 4

hoàn toàn ngược lại, tức là phải đặt vào chân b và c điện áp là 5V(mức 1).
3.2.4.2 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.
18
-Dữ liệu xuất có dạng nhị phân như sau :
-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
7 1 1 1 1 1 0 0 0 F8
8 1 0 0 0 0 0 0 0 80
9 1 0 0 1 0 0 0 0 90
A 1 0 0 0 1 0 0 0 88
B 1 0 0 0 0 0 1 1 83
C 1 1 0 0 0 1 1 0 C6
D 1 0 1 0 0 0 0 1 A1

3. 2.5 Mô phỏng mạch và hình ảnh thực tế
Hình3.5 : Hình ảnh mô phỏng
3.2.6 Nguyên lý hoạt động của mạch
Khi ta cấp nguồn cho mạch thì LED sẽ hiển thị ngay nhiệt độ trên xe
Khi nhiệt độ trên xe thay đổi
1±
làm cho trở kháng của cảm biến LM35 thay
đổi dẫn đến điện áp đầu vào V
in
của ADC thay đổi. Điện áp V
in
vào ADC sẽ được so
sánh với U
d
của ADC. U
d
có thể thay đổi từ 0V đến 2(V
ref
/2).
Ban đầu U
d
= 0, nếu V
in
> U
d
khi đó U
d
sẽ được cộng thêm một giá trị là
U
∆

71+H2IJK=L2C?+
M?3=C"6%24G+
!771+H24N=
O21/C24@%"%P21=L+#B
&+'"%$Q4/M2
$71+H2+J=216?1R2
C24S7!TE=L+D
1=%71/4@A7#B!@E.1.23452-6
1=%>)?()*+,71/4@A7#B1.2371;7
'()*+, /71@523"U211=H216
- lm35 đo nhiệt độ sẽ gửi tín hiệu điện đến chân số 9 của ADC0804 và biến trở vi
chỉnh chuyển điện áp 1,28v đến chân số 6 của ADC0804
- nhờ cổng P3 của AT89C51 điêu khiển ADC,ADC sẽ chuyển đổi chính xác dạng
điện áp sang dạng số gửi về cổng P1 của AT89C51,AT89C51 suất ra led 7 thanh 4 số
nhờ cổng P2,P0
3.2.7. Lưu đồ thuật toán chương trình chính
Giải thuật đọc ADC22
&+'1.23452-6"%E!
M/"V$E%
&+'1.2371;7"%E!
M/"V$E%
1S2!TE=L+7G21=H216
Giải thuật xuất LED
23
3.2.8.Hình ảnh thực tế
• Mạch in
Hình 3.6 : Hình ảnh mạch in