Trường ĐH Công Nghiệp TP. HCM Đồ án 1: Điều khiển nhiệt độ lò điện
GVHD: Đào Thị Thu Thủy http://www.ebook.edu.vn Trang 1 Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, trong cuộc sống hằng ngày
việc đo và đặt nhiệt độ theo mong muốn trong một không gian giới hạn nào đó như:
trong nhà máy, xí nghiệp, trong bệnh viện, trong công ty, nhà ở,…là rất cần thiết theo
nhu cầu của con người. Điều đó chứng tỏ con người ngày càng muốn giao tiếp nhiều
hơn với môi trường.
Vì vậy, với những kiế
n thức đã học của ngành điện tử em xin chọn đề tài:
“Điều khiển nhiệt độ lò điện”. Với mục đích giữ nhiệt độ lò theo ý muốn. Bên cạnh
đó tìm hiểu về kỹ thuật tương tự, kỹ thuật số và vi xử lý.
Do kiến thức còn hạn hẹp nên trong quá trình thực hiên đề tài không thể tránh
những sai sót rất mong quý thầy cô bỏ qua và có hướng giúp đỡ
để em có hướng đi cao
hơn sau này trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học.
Em xin chân thành cám ơn:
9 Cô Đào Thị Thu Thủy đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình
thực hiện đề tài này.
9 Quý Thầy Cô trong Khoa Công Nghệ Điện Tử đã giúp cho em có nhiều
kiến thức để thực hiện đề tài.

..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

Chữ ký của giáo viên
Trường ĐH Công Nghiệp TP. HCM Đồ án 1: Điều khiển nhiệt độ lò điện
GVHD: Đào Thị Thu Thủy http://www.ebook.edu.vn Trang 3
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

3.2.1. Các Port --------------------------------------- -------------------------- 12
3.2.2. Các chân tín hiệu điều khiển ---------------- -------------------------- 14
3.3. Tổ chức bộ nhớ ---------------------------------------------------------------- 15
3.3.1. Bộ nhớ trong ------------------------------------------------------------- 15
3.3.1.1. Bộ nhớ ROM ------------------------------------------------------ 16
3.3.1.2. Bộ nhớ RAM ----------------------------------------------------- 16
3.3.1.3. Các thang ghi chức năng đặc biệt ------------------------------ 17
3.3.2. Bộ nhớ ngoài ------------------------------------------------------------- 20
3.4. Hoạt động Reset --------------------------------------------------------------- 22
3.5. Các tập lệnh -------------------------------------------------------------------- 23
3.6. Hoạt động của các port nối tiếp --------------------------------------------- 25
3.6.1. Thanh ghi đệm port nối tiếp (SBUF) --------------------------------- 25
3.6.2. Thanh ghi điều khi
ển Port nối tiếp SCON -------------------------- 25
3.6.3. Khởi động và truy xuất các thanh ghi Port nối tiếp ---------------- 27
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG ----------------------------------------- 29
1. Tìm hiểu về đề tài -------------------------------------------------------------------- 29
Trường ĐH Công Nghiệp TP. HCM Đồ án 1: Điều khiển nhiệt độ lò điện
GVHD: Đào Thị Thu Thủy http://www.ebook.edu.vn Trang 5
1.1. Nhiệm vụ đặt ra ---------------------------------------------------------------- 29
1.2. Hướng giải quyết ------------------------------------------------------------- 29
2. Thiết kế phần cứng và nguyên lý hoạt động của các khối - ------------------ 29
2.1. Khối cảm biến nhiệt và khối ADC ------------------------------------------ 29
2.2. Khối xử lý và nút nhấn ------------------------------------------------------- 31
2.3. Khối điều khiển quạt, đèn --------------------------------------------------- 32
2.4. Khối hiển thị ------------------------------------------------------------------- 33
2.5. Khối nguồn --------------------------------------------------------------------- 33
2.6. Sơ đồ nguyên lý điều khiển nhiệt độ lò điện ------------------------------ 34
2.7. Sơ đồ mạ
ch in điều khiển nhiệt độ lò điện -------------------------------- 34

nhiệt độ.
1.1. LM335, LM334:

LM335 là một cảm biến thông dụng. Nó hoạt động như một Diode Zener có
điện áp đánh thủng tỷ lệ với nhiệt độ tuyệt đối với độ gia tăng 10mV/
0
K. LM335 hoạt
động trong phạm vi dòng từ 0,4mA
÷
5mA mà không thay đổi đặc tính, điều đặc biệt
là LM335 có điện áp đầu ra tỷ lệ tuyến tính với sự thay đổi nhiệt độ đầu vào. Hình 1.1: LM335
- Ngõ ra là điện áp.
- Sai số cực đại 1,5
0
C khi nhiệt độ lớn hơn 100
0
C.
- Khoảng nhiệt độ hoạt động:
00
65 150CC−→
.
- Đáp ứng của LM335:
- Ngõ ra là điện áp.
- Độ nhạy: 10mV/
0
K.
- Khoảng nhiệt hoạt động: -55
0
C
→
150
0
C.
 Các bộ cảm biến nhiệt họ LM34 và LM35:
Loạt các bộ cảm biến LM34 là các bộ cảm biến nhiệt mạch tích hợp chính
xác cao mà điện áp đầu ra của nó tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ Fahrenheit. Họ LM34
không yêu cầu cân chỉnh bên ngoài vì vốn nó đã được cân chỉnh rồi. Nó đưa ra điện áp
10mV cho sự thay đổi nhiệt độ 1
0
F.
Loạt các bộ cảm biến LM35 cũng là các bộ cảm biến nhiệt mạch tích hợp
chính xác cao mà điện áp đầu ra của nó tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ
Celsius. Chúng cũng không yêu cầu cân chỉnh ngoài vì vốn chúng đã được cân chỉnh.
Chúng đưa ra điện áp 10mV cho mỗi sự thay đổi 1
0
C.
2. Bộ biến đổi ADC (Analog to Digital Converter):
Các bộ chuyển đổi ADC thuộc trong những thiết bị được sử dụng rộng rãi nhất để
thu dữ liệu. Các máy tính số sử dụng các giá trị nhị phân, nhưng trong thế giới vật lý
thì mọi đại lượng ở dạng tương tự (liên tục). Nhiệt độ, áp suất (khí hoặc chất lỏng), độ
ẩm và vận tốc và một số ít trong những đại lượng vật lý của th
ế giới thực mà ta gặp


Hình 1.3: Sơ đồ chân ADC0804
2.2. Chức năng các chân ADC0804:
 Chân
CS
(chân số 1) – chọn chíp: Là một đầu vào tích cực mức thấp
được sử dụng để kích hoạt chíp ADC0804. Để truy cập ADC0804 thì chân này phải ở
mức thấp.
 Chân
RD
(chân số 2): Đây là một tín hiệu đầu vào được tích cực mức
thấp. Các bộ ADC chuyển đổi đầu vào tương tự thành số nhị phân tương đương với nó
và giữ nó trong một thanh ghi trong.
RD
được sử dụng để nhận dữ liệu được chuyển
đổi ở đầu ra của ADC0804. Khi
0CS =
nếu một xung cao – xuống – thấp được áp đến
chân
RD
thì đầu ra số 8 bit được hiển diện ở các chân dữ liệu D0 – D7. Chân
RD
cũng
được coi như cho phép đầu ra.
 Chân ghi
WR
(chân số 3. Thực ra tên chính xác là “Bắt đầu chuyển
đổi”): Đây là chân đầu vào tích cực mức thấp được dùng để báo cho ADC0804 bắt đầu
quá trình chuyển đổi. Nếu CS = 0 khi
WRHình 1.4: Kiểm tra ADC0804 ở chế độ chạy tự do
Giá trị tiêu biểu của các đại lượng trên là R = 10k
Ω
và C = 150pF và tần số
nhận được là f = 606kHz và thời gian chuyển đổi sẽ mất là 110
s
μ
.
 Chân ngắt
INTR
(chân số 5): Đây là chân đầu ra tích cực mức thấp. Bình
thường nó ở trạng thái cao và khi việc chuyển đổi hoàn tất thì nó xuống thấp để báo
cho CPU biết là dữ liệu được chuyển đổi sẵn sàng để lấy đi. Sau khi
INTR
xuống thấp,
ta đặt CS = 0 và gửi một xung cao xuống – thấp tới chân
RD
lấy dữ liệu ra của
ADC0804.
 Chân V
in
(+) và V
in
(-):
Trường ĐH Công Nghiệp TP. HCM Đồ án 1: Điều khiển nhiệt độ lò điện
GVHD: Đào Thị Thu Thủy http://www.ebook.edu.vn Trang 10

). Tuy nhiên, có nhiều ứng dụng
mà đầu vào tương tự áp đến V
in
cần phải khác ngoài dãy 0
→
5V. Chân
/2REF
V
được
dùng để thực thi các điện áp đầu vào khác ngoài dãy 0
→
5V. Ví dụ: Nếu dãy đầu vào
tương tự cần phải là 0
→
4V thì
/2REF
V
được nối với +2V. Hình 1.5 : Biểu diễn dãy điện áp V
in
đối với các đầu vào
/2REF
V
khác nhau.
 Các chân dữ liệu D0 – D7 (Từ chân 11 đến chân 18):

GVHD: Đào Thị Thu Thủy http://www.ebook.edu.vn Trang 11
sinh tạo ra việc chuyển mạch số được chính xác. Trong phần trình bày thì các chân
được nối chung với một đất. Tuy nhiên, trong thực tế thu đo dữ liệu các chân đất này
được nối tách biệt.
Từ những điều trên ta kết luận rằng các bước cần phải thực hiện khi chuyển đổi
dữ liệu bởi ADC0804 là:
9 Bật CS = 0 và gửi một xung thấp lên cao tới chân
WR
để bắt đầu chuyển
đổi.
9 Duy trì hiển thị chân
INTR
. Nếu
INTR
xuống thấp thì việc chuyển đổi
được hoàn tất và ta có thể sang bước kế tiếp. Nếu
INTR
cao tiếp tục thăm dò cho đến
khi nó xuống thấp.
9 Sau khi chân
INTR
xuống thấp, ta bật CS = 0 và gửi một xung cao
xuống thấp đến chân
RD
để lấy dữ liệu ra khỏi chip ADC0804. Phân chia thời gian
cho quá trình này được trình bày như hình 1.6.

3.2. Sơ đồ chân và chức năng các chân P89V51RB2:
P89V51RB2 có 40 chân trong đó 32 chân có công dụng xuất/nhập. Trong 32
chân đó có 24 chân có tác dụng kép (Nghĩa là 1 chân có 2 chức năng), mỗi một đường
có thể hoạt động xuất/nhập, hoạt động như một đường điều khiển hoặc hoạt động như
một đường địa chỉ/dữ liệu của bus địa chỉ/d
ữ liệu đa hợp.

Hình 1.8: Sơ đồ chân P89V51RB2
3.2.1. Các Port:
Hình 1.7: Sơ đồ khối của 89V51RB2
Trường ĐH Công Nghiệp TP. HCM Đồ án 1: Điều khiển nhiệt độ lò điện
GVHD: Đào Thị Thu Thủy http://www.ebook.edu.vn Trang 13
 Port 0:
- Port 0 (P0.0 – P0.7) có số chân từ 32 – 39.
- Port 0 có chức năng xuất nhập dữ liệu (P0.0 – P0.7) trong các thiết kế cỡ
nhỏ không sử dụng bộ nhớ ngoài.
- Port 0 có chức năng là bus địa chỉ byte thấp và bus dữ liệu đa hợp (AD0 –
AD7) trong các thiết kế cỡ lớn có sử dụng bộ nhớ ngoài.
 Port 1:
- Port 1 (P1.0 – P1.7) có số chân từ 1 – 8.
- Port 1 là port xuất nhập dữ liệu (P1.0 – P1.7) khi sử dụng hoặc không sử
dụ

- PSEN (Program Store Enable): Cho phép bộ nhớ chương trình, chân số 29.
- Chân PSEN\: Có chức năng là tín hiệu cho phép truy xuất (đọc) bộ nhớ
chương trình (ROM) ngoài hoặc là tín hiệu truy xuất, tích cực mức thấp.
- PSEN ở mức thấp trong thời gian CPU tìm - nạp lệnh từ ROM ngoài. Khi
CPU sử dụng ROM trong, PSEN sẽ ở mức cao.
- Khi sử dụng bộ nh
ớ chương trình bên ngoài, chân PSEN\ thường được nối
với chân OE\ của ROM ngoài để cho phép CPU đọc mã lệnh từ ROM ngoài.
 Chân ALE:
- ALE (Address Latch Enable): Cho phép chốt địa chỉ, chân số 30.
- Chân ALE có chức năng là tín hiệu cho phép chốt địa chỉ để thực hiện việc
giải đa hợp cho bus địa chỉ byte thấp và bus dữ liệu đa hợp (AD0 – AD7). Ngoài ra
chân ALE còn là tín hiệu xuất, tích cực mức cao.
- Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao
động trên chíp và
có thể được dùng làm tín hiệu clock cho các phần khác của hệ thống. Chân ALE được
dùng làm ngõ vào xung lập trình (PGM\).
 Chân EA\:
- EA ( External Access): Truy xuất ngoài, chân số 31.
- Tín hiệu vào EA\ thường được mắc lên mức 1 hoặc mức 0. Nếu ở mức 1,
89V51RB2 thi hành chương trình từ ROM nội. Nếu ở mức 0, 89V51RB2 thi hành
chương trình từ ROM ngoài.
Trường ĐH Công Nghiệp TP. HCM Đồ án 1: Điều khiển nhiệt độ lò điện
GVHD: Đào Thị Thu Thủy http://www.ebook.edu.vn Trang 15
- Khi lập trình cho ROM trong chip thì chân EA đóng vai trò là ngõ vào của
điện áp lập trình (Vpp = 12V – 12,5V cho 89V51RB2).
 Chân Reset:
- RST (Reset): Thiết lập lại, chân số 9.
- Khi ngõ vào RST đưa lên cao ít nhất 2 chu kỳ máy, 89V51RB2 thiết lập lại
trạng thái ban đầu. Khi ngõ vào RST ở mức thấp IC hoạt động bình thuờng.
80H
7FH
00HBộ nhớ
chương
trình
(mã)

FFFH
000H
Bộ nhớ trong chip
PSEN\
ª
WR\ RD\
ª ª
Bộ nhớ
chương
trình
(mã)
FFFFH
0000H
- 32 vị trí thấp của bộ nhớ nội chứa các dãy thanh ghi. Các lệnh của
89V51RB2 hỗ trợ 8 thanh ghi từ R0 – R7 thuộc dãy 0 và theo mặc định sau khi Reset
hệ thống các thanh ghi này ở các địa chỉ từ 00H đến 07H.
- Các lệnh dùng các thanh ghi R0 đến R7 sẽ ngắ
n hơn và nhanh hơn so với
các lệnh có chức năng tương ứng dùng kiểu địa chỉ trực tiếp. Các dữ liệu được dùng
thường xuyên nên dùng một trong các thanh ghi này.
Trường ĐH Công Nghiệp TP. HCM Đồ án 1: Điều khiển nhiệt độ lò điện
GVHD: Đào Thị Thu Thủy http://www.ebook.edu.vn Trang 17
- Do có 4 dãy thanh ghi nên tại một thời điểm chỉ có một dãy thanh ghi
tích cực. Dãy thanh ghi tích cực có thể được thay đổi bằng cách thay đổi bit chọn dãy
trong từ trạng thái chương trình PSW.
3.3.1.3. Các thang ghi chức năng đặc biệt:
- Các thanh ghi nội của hầu hết các bộ vi xử lý đều được truy xuất rõ ràng
bởi một tập lệnh.
- Các thanh ghi nội của 89V51RB2 được cấu hình thành một phần của RAM
trên chip, vì vậy mỗi thanh ghi sẽ có một
địa chỉ (ngoại trừ thanh ghi bộ đếm chương
trình và thanh ghi lệnh vì các thanh ghi này hiếm khi bị tác động trực tiếp). Cũng như
các thanh ghi từ R0 đến R7, ta có 21 thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR: Special
Function Register) chiếm phần trên của RAM nội từ địa chỉ 80H đến FFH.
- Ngoại trừ thanh ghi A có thể được truy xuất rõ ràng còn lại hầu hết các
thanh ghi chức năng đặc biệt được truy xuất bằng kiểu định địa chỉ
trực tiếp.
 Thanh ghi từ PSW (Program Status Word):
Bit Ký hiệu Địa chỉ Mô tả bit
PSW.7 CY D7H Cờ nhớ
PSW.6 AC D6H Cờ nhớ phụ
PSW.5 F0 D5H Cờ 0
PSW.4 RS1 D4H Chọn dãy thanh ghi (bit 1)

khỏi ngăn xếp (POP). Lệnh cất dữ liệu vào ngăn xếp sẽ làm tăng SP trước khi ghi dữ
liệu và lệnh lấy ra khỏi ngăn xếp sẽ làm giảm SP. Đối với chip 8051 thì vùng nhớ
được dùng để làm ngăn xếp được lưu giữ trong RAM nội.
- Để sử dụng ngăn xếp thì ta phải kh
ởi động thanh ghi SP (nghĩa là nạp giá
trị cho thanh ghi SP)
→
vùng nhớ của ngăn xếp có địa chỉ bắt đầu là (SP) +1 và địa
chỉ kết thúc là 7FH.
- Sau khi reset IC, SP sẽ mang giá trị mặc định là 07H và dữ liệu đầu tiên
sẽ được cất vào ô nhớ ngăn xếp có địa chỉ 08H. Nếu phần mềm ứng dụng không khởi