ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính
GVHD: Trần Duy Cường
MỤC LỤC
PHẦN I: LÝ THUYẾT 3
CHƯƠNG I: GIAO TIẾP MÁY TÍNH 3
1.1.Tổng quan về giao tiếp máy tính 3
1.2. Giao tiếp qua cổng nối tiếp 4
1.2.1. Cấu trúc cổng nối tiếp ( cổng COM) 4
1.2.2. Các chuẩn giao tiếp nối tiếp 5
1.2.3. Các đặc tính kỹ thuật của chuẩn RS-232: 6
1.2.4. Định dạng dữ liệu: 6
1.2.5. Truyền thông nối tiếp của 89C51: 7
1.2.6. Nối ghép 89C51 với RS232: 8
1.2.7. Sử dụng Visual Basic trong điêu khiển 8
CHƯƠNG II: VI ĐIỀU KHIỂN 11
2.1. Tổng quan về vi điều khiển 11
2.2. Vi điều khiển 89C51 11
2.2.1. Giới thiệu họ MCS51: 11
2.2.2. Cấu trúc phần cứng của vi điều khiển 89C51 12
2.2.3. Sơ lược về tập lệnh 89C51 : 14
2.2.4. Hoạt động định thời 14
2.2.5. hoạt động của port nối tiếp 8051 16
2.2.6. Hoạt động ngắt của 8051 18
PHẦN II: 19
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH 19
CHƯƠNG I: THIẾT KẾ VÀ PHÂN TÍCH MẠCH 19
1.1.Nhiệm vụ thiết kế: 19
1.1.1.Sơ đồ khối mạch 19
1.1.2. Nhiệm vụ từng khối: 20
1.2. Bộ cảm biến: 20
1.2.1. Một số tính chất cơ bản của LM35: 20

1.2.2. Thiết kế cụ thể mạch cảm biến dùng LM35: 21
1.3. Thiết kế bộ chuyển đổi ADC 22
1.3.1. khái niệm chung 22
1.3.2. Giới thiệu IC ADC 0809 22
1.3.3. Nguyên lý hoạt động: 26
SVTH Trang 1
ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính
GVHD: Trần Duy Cường
1.3.4. Các phương pháp chuyển đổi AD 28
1.4. Giao tiếp máy tinh 31
1.2.1. Giới thiệu IC MAX232 31
1.2.2. Sơ đồ chân MAX232: 32
CHƯƠNG II: THI CÔNG MẠCH 34
2.1. Sơ đồ nguyên lý: 34
2.2. Sơ đồ mạch in: 35
2.3. Sơ đồ bố trí linh kiện 36
2.4. Dao diện Visual Basic 37
2.5. Lưu đồ giải thuật vi điều khiển 38
2.6. Lưu đồ giải thuật visual basic 41
2.7. Trương trình vi điều khiển 43
PHẦN III 50
KẾT LUẬN 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO 51
SVTH Trang 2
ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính
GVHD: Trần Duy Cường
PHẦN I: LÝ THUYẾT
CHƯƠNG I: GIAO TIẾP MÁY TÍNH
1.1. Tổng quan về giao tiếp máy tính
Để có thể tiến hành điều khiển hoặc giám sát các quá trình thực hiện bằng máy

tính, trước hết phải có mối liên hệ cần thiết giữa máy tính và thế giới bên ngoài. Cổng
giao lưu với thế giới bên ngoài được mở rộng bằng giao diện.Đối với máy tính PC
tuân theo chuẩn công nghiệp có thể thực hiện các khả năng ghép nối sau:
Sử dụng card mở rộng được cắm vào máy tính ( phương pháp này đạt được tốc
độ truy nhập lớn nhất nhưng chi phí cao)
Các giao diện đã được tiêu chuẩn hóa đóng vai trò ghép nối máy tính với các
mạch điện bên ngoài.Cách ghép nối qua cổng nối tiếp thường được lựa chọn vì chi phí
thấp.
Ghép nối với một bộ vi xử lý riêng để thực hiện những bài toán khác mà không
cần trao đổi dữ liệu với máy tính.
Các giao diện có trên máy tính PC như giao diện nối tiếp,giao diện song song
và cả cổng trò chơi (game port) cho phép sử dụng trực tiếp làm giao diện.
SVTH Trang 3
ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính
GVHD: Trần Duy Cường
1.2. Giao tiếp qua cổng nối tiếp
1.2.1. Cấu trúc cổng nối tiếp ( cổng COM)
Cổng nối tiếp có các ưu điểm sau:
Khoảng cách truyền xa hơn cổng song song.
Số dây kết nối ít.
Có thể truyền không dây dùng hồng ngoại.
Có thể ghép nối với vi điều khiển hay PLC.
Cho phép nối mạng.
Có thể tháo lắp thiết bị trong lúc máy tính đang làm việc.
Có thể cung cấp nguồn cho các mạch điện đơn giản.
Cổng COM có hai loại: loại 9 chân và loại 25 chân.
Sơ đồ chân:
SVTH Trang 4
ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính
GVHD: Trần Duy Cường

1.2.2. Các chuẩn giao tiếp nối tiếp
Thường sử dụng nhiều nhất là chuẩn RS-232 và RS-485. Ở đồ án này chỉ sử
dụng chuẩn RS-232.
Chuẩn RS-232: Tín hiệu truyền theo chuẩn RS-232 của EIA (Electronics
Industry Associations). Chuẩn RS-232 qui định mức logic 1 ứng với điện áp từ -3V
đến -25V, mức logic 0 ứng với điện áp từ 3V đến 25V và có khả năng cung cấp dòng
từ 10mA đến 20mA. Ngoài ra, tất cả các ngõ ra đều có đặc tính chống chập mạch.
SVTH Trang 5
ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính
GVHD: Trần Duy Cường
Chuẩn RS-232 cho phép truyền tín hiệu với tốc độ đến 20.000 bps nhưng nếu cáp
truyền đủ ngắn có thể lên đến 115.200 bps. Chuẩn RS-232 chỉ có thể kết nối nhiều
nhất hai thiết bị, với khoảng cách dài nhất (12,7 m đến 25,4 m).
Chuẩn RS-485: có thể kết nối tối đa là 32 thiết bị, khoảng cách dài hơn tối đa là
(1016m đến hơn 1km) gấp 40 lần RS-232. Tốc độ cao 10Mbs/s.
1.2.3. Các đặc tính kỹ thuật của chuẩn RS-232:
Các tốc độ truyền dữ liệu thông dụng trong cổng nối tiếp là: 1200bps, 4800bps,
9600bps, 19200 bps.
1.2.4. Định dạng dữ liệu:
Sau đây giới thiệu về cách định dạng dùng trong truyền thông nối tiếp.
- Định dạng đồng bộ: Trong truyền đồng bộ, mọi thiết bị dùng một xung đồng
hồ được phát ra bởi một thiết bị hoặc từ một nguồn xung ngoài. Xung đồng hồ có thể
có một tần số cố định hoặc có thể chốt tại những khoảng thời gian không đều. Mọi bít
truyền đi được đồng bộ với đồng hồ.
- Định dạng không đồng bộ: Trong truyền không đồng bộ, liên kết không bao
gồm đường xung đồng hồ, bởi vì mỗi điểm đầu cuối của liên kết đã có xung đồng hồ
cho riêng từng cái. Mỗi điểm sẽ cần phải đồng ý cùng một tần số của đồng hồ và mọi
đồng hồ chỉ khác nhau một vài %. Mỗi byte truyền đi bao gồm bít Start để đồng bộ
đồng hồ và một hoặc nhiều bít Stop cho tín hiệu kết thúc việc truyền trong mỗi một từ
được truyền đi. Cổng RS-232 trong PC dùng định dạng không đồng bộ để giao tiếp với

SVTH Trang 6
ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính
GVHD: Trần Duy Cường
modems (thiết bị mã hoá, giải mã dữ liệu) và các thiết bị khác. Dù RS-232 có thể
truyền dữ liệu đồng bộ nhưng liên kết không đồng bộ vẫn được dùng phổ biến 485
hơn.
1.2.5. Truyền thông nối tiếp của 89C51:
Truyền thông nối tiếp sử dụng hai phương pháp đồng bộ và dị bộ. Phương pháp
đồng bộ truyền một khối dữ liệu ( các ký tự) tại cùng thời điểm trong khi đó truyền dị
bộ chỉ truyền từng byte một. Có thể viết phần mềm để sử dụng một trong hai phương
pháp này.
Truyền dữ liệu bán công và song công:
Dữ liệu truyền có thể vừa phát và vừa thu gọi là truyền song công. Truyền song
công có thể có hai loại là bán song công và song công hoàn toàn phụ thuộc vào truyền
dữ liệu có thể xảy ra đồng thời không? Nếu dữ liệu được truyền theo một đường tại
một thời điểm thì được gọi là truyền bán song công. Nếu dữ liệu có thể đi hai đường
cùng một lúc thì gọi là song công toàn phần. Tất nhiên, truyền song công đòi hỏi hai
đường dữ liệu, một để phát và một để thu dữ liệu cùng một lúc
Truyền thông nối tiếp dị bộ và đóng khung dữ liệu:
Truyền thông dữ liệu nối tiếp dị bộ được sử dụng rộng rãi cho các phép truyền
hướng ký tự, còn các bộ truyền dữ liệu theo khối thì sử dụng phương pháp đồng bộ.
Trong phương pháp dị bộ, mỗi ký tự đuợc bố trí giữa các bit bắt đầu (start) và bit dừng
(stop). Công việc này gọi là đóng gói dữ liệu. Trong đóng gói dữ liệu đối với truyền
thông dị bộ thì dữ liệu là các ký tự mã ASCII đuợc đóng gói giữa một bit bắt đầu và
một bit dừng. Bit bắt đầu luôn luôn chỉ là một bit, còn bit dừng có thể là một hoặc hai
bit. Bit bắt đầu luôn là bit thấp (0) và các bit dừng luôn là các bit cao (1).
Trong một số hệ thống để nhằm duy trì tính toàn vẹn của dữ liệu thì người ta
còn thêm một bit lẻ (parity bit). Điều này có nghĩa là đối với mỗi ký tự ta có thêm một
bit ngoài các bit start và stop.
SVTH Trang 7

ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính
GVHD: Trần Duy Cường
1.2.6. Nối ghép 89C51 với RS232:
Nội dung chính của phần này là nói về nối ghép 89C51 với các đầu nối RS232 thông qua chip
MAX232.
Các chân RxD và TxD trong 89C51.
89C51 có hai chân được dùng chuyên cho truyền và nhận dữ liệu nối tíêp. Hai chân
này được gọi là TxD và RxD và là một phần của cổng P3 ( P3.0 và P3.1). Chân 11 của
89C51 là P3.1 được gán cho TxD và chân 10 (P3.0) được dùng cho RxD. Các chân
này tương thích với mức logic TTL. Do vậy chúng đòi hỏi một bộ điều khiển đường
truyền để chúng tương thích với RS232. Một bộ điều khiển như vậy là chip MAX232.
Bộ điều khiển đường truyền MAX232:
Hình 1.3.6 a) Sơ đồ bên trong của MAX232
b) Sơ đồ nối ghép của MAX232 với 89C51
MAX232 chuyển đổi từ các mức điện áp RS232 sẽ về mức điện áp TTL và ngược lại.
Một điểm mạnh của chip MAX232 là nó dùng điện áp ngưỡng +5V cùng với điện áp
nguồn của 89C51.
1.2.7. Sử dụng Visual Basic trong điêu khiển
Sử dụng MSComm
SVTH Trang 8

P3.1
TxD
P3.0
RxD
Max232
80511
Vcc
2
6

7
8
9
11
10
5
4
11
2
10
14
13
T1
OUT
T1
IIN
R1
IIN
R1
OUT
T2
IIN
R2
OUT
T2
OUT
R2
IIN
RS232 side
TTL side

15
16
DB - 9
12
2
C3
+
C4
+
2
2
5
2
3
+
C1
+
C2
ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính
GVHD: Trần Duy Cường
MSComm là yêu cầu điều khiển cho thông tin trên cổng nối tiếp
Tính chất
MSComm:có một số tính chất liên kết.Tính chất liên hệ tới cấu hình của port,truyền dữ
liệu,sử dụng tín hiệu bắt tay,và nhận ra điều khiển
Cấu trúc:
• CommID: tra lại việc điều khiển khi nhận ra thiết bị
• Commport: đặt và trả lại vị trí của port
• Inbuffersize: đặt và trả lại kích thước của bộ đệm.(bằng byte)
• Inputlen: đặt và trả lại những con số hoặc những ký tự ở ngõ vào sẽ đọc
• Inputmode:đặt và trả lại kiểu dữ liệu.(dạng chữ hay nhị phân)trả lại bằng ngõ

vào hay được đồng ý ở ngõ ra
• Nulldiscard:xác định ký tự có rỗng hay không.(Chr.(0).) đã được truyền từ port
tới bộ đệm nhận hoặc được bỏ qua
• Outbuffersize:đặt và trả lại kích thước của bộ đệm truyền (khoảng 512 byte)
• Parityreplace:kiểm tra cờ chẵn lẻ
• Portopen: đặt và trả lại trạng thái của port.(giá trị boolean)
• Rthreshold:đặt và trả lại một số hoặc ký tự tới bộ nhận trước khi so sánh tới
comEvReceive
• Settings:đặt và trả lại tố độ truyền,cờ chẵn lẻ và dữ liệu vả bit stop
Sthreshold:đặt và trả lại số hoặc ký tự nhỏ nhất trong bộ đệm truyền trước khi so sánh
với comevsend
Phần truyền dữ liệu:
• Commevent:trả lại hầu hết các sự kiện hoặc lỗi gần đây
• Inbuffercount:trả lại một số hay ký tự trong bộ đệm truyền
• Input:trả lại vả xoá dữ liệu từ bộ đệm truyền
• Outbuffercount:trả lại một số hoặc một ký tự trong bộ đệm truyền
SVTH Trang 9
ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính
GVHD: Trần Duy Cường
• Output:ghi dữ liệu ra bộ đệm truyền
Phần điều khiển có sự bắt tay
• Break:đặt hoặc xoá đi tín hiệu bị hỏng
• Cdholding:trả lại trạng thái của CD
• CTSHoding:trả lại trạng thái của CTS
• DSRHolding:trả lại trạng thái của DSR
• DTREnable:đặt hoặc xoá DTR
• Handshaking:đặt vả trả lại chuẩn bắt tay
• RTSEnable:đặt và xoá RTS
SVTH Trang 10
ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính

GVHD: Trần Duy Cường
CHƯƠNG II: VI ĐIỀU KHIỂN
2.1. Tổng quan về vi điều khiển
Bộ vi điều khiển viết tắt là micro-controller, là mạch tích hợp trên 1 chip có thể
lập trình được, dùng để điều khiển hoạt động của một hệ thống
Trong các thiết bị điện và điện tử dân dụng , các bộ vi điều khiển điều khiển
hoạt động của tivi, máy giặt, lò vi ba…Trong hệ thống sản xuất tự động, bộ vi điều
khiển được sử dụng trong Robot, dây chuyền tự động. Các hệ thống càng “thông
minh” thì vai trò của hệ thống vi điều khiển càng quan trọng.
2.2. Vi điều khiển 89C51
2.2.1. Giới thiệu họ MCS51:
MCS51 là một họ IC vi điều khiển (Microcontroller ) do hãng Intel sản xuất.
Các IC tiêu biểu cho họ MCS51 là 8051 và 8031. Đặc biệt, vi điều khiển 89C51 được
sản xuất gần đây mang các đặc điểm sau:
- 4 Kbytes ROM.
- 28 bytes RAM.
- ports I/O (Input/Output).
- 2 bộ định thời (timer) 16 bits.
- Giao tiếp nối tiếp.
- 64 Kbytes không gian bộ nhớ chương trình mở rộng.
- 64 Kbytes không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng.
- Một bộ xử lí luận lí (thao tác trên các bit đơn).
- 210 bits được địa chỉ hóa.
- Bộ nhân chia 4 µs.
SVTH Trang 11
ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính
GVHD: Trần Duy Cường

2.2.2. Cấu trúc phần cứng của vi điều khiển 89C51
2.2.2.1. Sơ đồ khối của một vi xử lý

2.2.2.2. Sơ lược về các chân của 8951:
µC 8951 có tất cả 40 chân có chức năng như các đường xuất nhập. Trong đó có
24 chân có công dụng kép, mỗi đường có thể hoạt động như đường xuất nhập hoặc
như đường điều khiển hoặc là thành phần của bus dữ liệu và bus địa chỉ.
SVTH Trang 12
ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính
GVHD: Trần Duy Cường
Hệ thống giao tiếp port:
SVTH Trang 13
ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính
GVHD: Trần Duy Cường
2.2.3. Sơ lược về tập lệnh 89C51 :
Tập lệnh 8951 có 255 lệnh gồm 139 lệnh 1 byte, 92 lệnh 2 byte và 24 lệnh 3
byte.
2.2.3.1 Các chế độ địa chỉ:
Địa chỉ thanh ghi , Địa chỉ trực tiếp , Địa chỉ gián tiếp , Địa chỉ tức thời , Địa
chỉ tương đối , Địa chỉ tuyệt đối , Địa chỉ dài
2.2.3.2. Các nhóm lệnh của 89C51:
8051 chia ra 5 nhóm chính:
 Các lệnh số học:
 Lệnh logic
 Dịch chuyển dữ liệu
 Xử lý bit
 Rẽ nhánh chương trình
2.2.4. Hoạt động định thời
8051 có hai bộ định thời 16 bit, mỗi bộ có 4 chế độ hoạt động ; được dùng để:
 Định thời trong một khoảng thời gian.
 Đếm sự kiện.
 Tạo tốc độ baud cho port nối tiếp của chip 8051.
SVTH Trang 14

ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính
GVHD: Trần Duy Cường
Các bộ định thời của 8051 được truy xuất bằng cách sử dụng 6 thanh ghi chức năng
đặc biệt.
SFR của bộ
định thời
Mục đích Địa chỉ Định địa
chỉ bit
TCON Điều khiển 88H Có
TMOD Chọn chế độ 89H Không
TL0 Byte thấp của bộ định thời 0 8AH Không
TL1 Byte cao của bộ định thời 1 8BH Không
TH0 Byte thấp của bộ định thời 0 8CH Không
TH1 Byte cao của bộ định thời 1 8DH Không
T2CON Điều khiển bộ định thời 2 C8H Có
RCAP2L Nhận byte thấp của bộ định thời 2 CAH Không
RCAP2H Nhận byte cao của bộ địnht hời 2 CBH Không
TL2 Byte thấp của bộ định thời 2 CCH Không
TH2 Byte cao của bộ định thời 2 CDH Không
Các chế độ định thời
a)Chế độ timer 13-bit (chế độ 0)
b) Chế độ timer 16-bit (chế độ 1)
c) Chế độ timer 8 bit tự nạp lại trị đầu (chế độ 2)
d) Chế độ định thời chia sẻ (chế độ 3)
SVTH Trang 15
Các thanh ghi chức năng đặc biệt của bộ định thời
ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính
GVHD: Trần Duy Cường
2.2.5. hoạt động của port nối tiếp 8051.
Phần cứng truy xuất tới Port nối tiếp qua các chân TxD (P3.1) và RxD (P3.0).

Hai thanh ghi chức năng đặc biệt cung cấp cho phần mềm truy xuất đến Port
nối tiếp là SBUF và SCON. Sự đệm Port nối tiếp (SBUF) ở địa chỉ 99H là 2 sự đệm
thật sự: Ghi lên SBUF (nạp dữ liệu phát) và đọc SBUF (truy xuất dữ liệu đã nhận).
Đây là hai thanh ghi riêng biệt và rõ rệt, và thanh ghi phát chỉ ghi còn thanh ghi thu chỉ
đọc
SM0 SM1 MODE MÔ TẢ TỐC ĐỘ BAUD
0 0 0 Thanh ghi dịch Cố định (tần số dao động/12)
0 1 1 UART 8 bit Thay đổi (thiết lập bởi bộ định thời)
1 0 2 UART 9 bit Cố định (tần số dao động /12 hoặc /
64)
1 1 3 UART 9 bit Thay đổi (thiết lập bởi bộ định thời)
Trước khi dùng Port nối tiếp, SCON phải được định đúng chế độ. VD: Để khởi
tạo Port nối tiếp chế độ 1 (SM0/SM1 = 0/1), cho phép thu (REN = 1), và set cờ ngắt
của việc phát sẵn sàng hoạt động (TI = 1), ta dùng lệnh sau :
MOV SCON, #01010010H.
Port nối tiếp của 8051 có 4 mode hoạt động tùy thuộc theo trạng thái của
SM0/SM1.
Ba trong 4 mode cho phép truyền động bộ với mỗi ký tự thu hoặc phát sẽ được
bố trí bởi bit Start hoặc bit Stop.
SVTH Trang 16
Các chế độ hoạt động của port nối tiếp
ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính
GVHD: Trần Duy Cường
Tốc độ Baud của Port nối tiếp:
Tốc độ Baud của Port nối tiếp cố định ở mode 0 và mode 2. Trong mode 0 nó
luôn luôn là tần số dao động trên Chip chia cho 12. Thông thường thạch anh 12 MHz
lái dao động trên Chip 8051 nên tốc độ Baud của mode 0 là 1MHz.
Bằng sự mặc định sau khi reset hệ thống, tốc độ Baud mode 2 là tần số dao
động chia cho 64, tốc độ Baud cũng bị ảnh hưởng bởi bit SMOD của thanh ghi PCON.
Việc set bit SMOD sẽ tăng gấp đôi tốc độ Baud trong các mode 1,2 và 3. Trong

mode 2, tốc độ Baud có thể được tăng gấp đôi từ giá trị mặc định 1/64 tần số dao động
trên Chip (ứng với SMOD = 0 ) lên đến 1/32 tần số dao động trên Chip ( ứng với
SMOD = 1)
Vì thanh ghi PCON không được định địa chỉ bit, nên để set bit SMOD mà
không thay đổi các bit khác của thanh ghi PCON thì đòi hỏi phải có 1 hoạt động “đọc
bổ sung ghi”
Các lệnh sau đây sẽ set bit SMOD:
MOV A, PCON ;Nhập vào A giá trị hiện hành của PCON
SETB ACC, 7 ;Set bit 7 của ACC (bit SMOD)
MOV PCON, A ;Ghi giá trị trở về PCON mà SMOD đã được set.
Các tốc độ Baud trong mode 1 và mode 3 của 8051 được xác định bởi tốc độ
tràn của timer 1. Bởi vì timer hoạt động ở tần số cao liên tục nên tràn xa hơn nữa được
chia cho 32 (chia cho 16 nếu SMOD =1) trước khi cung cấp xung clock tốc độ Baud
đến Port nối tiếp. Tốc độ Baud ở mode 1 và 3 của 8051 được xác định bởi tốc độ tràn
của timer 1 hoặc timer 2, hoặc cả hai.
SVTH Trang 17
ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính
GVHD: Trần Duy Cường
2.2.6. Hoạt động ngắt của 8051.
Ngắt là một sự cố có điều kiện mà nó gây ra sự ngưng lại tạm thời của chương
trình để phục vụ một chương trình khác. Các ngắt đóng vai trò quan trọng trong việc
thiết kế và hiện thực các ứng dụng của bộ vi điều khiển , nó có thể tạm thời treo việc
thực thi của chương trình chính để thực thi chương trình khác và sau đó quay lại
chương trình chính.
Khi chương trình chính đang thực thi mà có một sự ngắt xảy đến thì chương
trình chính ngưng thực thi và rẽ nhánh đến thủ tục phục vụ ngắt ISP (Interrupt Service
Routine). ISR thực thi để thực hiện hoạt động và kết thúc với lệnh RETI: chương trình
tiếp tục nơi mà nó dừng lại
SVTH Trang 18
ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính

GVHD: Trần Duy Cường
PHẦN II:
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH
CHƯƠNG I: THIẾT KẾ VÀ PHÂN TÍCH MẠCH
1.1. Nhiệm vụ thiết kế:
Nhiệm vụ cần thực hiện là thiết kế một mạch đo nhiệt độ từ 0
o
C – 99
o
C và khống chế
nhiệt độ. Vậy yêu cầu đặt ra ở đây là:
+ Thiết kế bộ cảm biến nhiệt độ.
+ Thiết kế bộ chuyển đổi tương tự sang số.
+ Thiết kế bộ giao tiếp.
+ Viết chương trình điều khiển.
1.1.1. Sơ đồ khối mạch
SVTH Trang 19
Khối cảm
biến
Khối
chuyển
tín hiệu
tương tự
sang số
Khối
khuếch
Đại
Khối giao
tiếp máy
tính

Khối vi
điều khiển
Khối Tải
ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính
GVHD: Trần Duy Cường
1.1.2. Nhiệm vụ từng khối:
Khối vi xử lý: điều hành mọi hoạt động của hệ thống.
Khối giao tiếp máy tinh: Khối này có nhiệm vụ là nhận tín hiệu từ ngoài để đưa
vào xử lý và nhận tín hiệu từ vi xử lý để điều khiển đóng ngắt các thiết bị.
Khối cảm biến: có nhiệm vụ là đo lường nhiệt độ từ môi trường xung quanh.
Khối ADC: chuyển đổi tín hiệu từ tương tự sang số.
Khối thiết bị: là các dụng cụ được diều khiển như máy sưởi, máy lạnh
1.2. Bộ cảm biến:
Để đo nhiệt độ được chính xác, tất nhiên cần có một đầu dò thích hợp. Đầu dò
là một cảm biến nhiệt độ có nhiệm vụ vận chuyển từ nhiệt độ qua tín hiệu điện. Có rất
nhiều loại cảm biến như giới thiệu ở chương V. Nhưng dựa vào lý thuyết và thực tế
của mạch cần thiết kế ta dùng phương pháp đo bằng IC cảm biến nhiệt độ. Các IC cảm
biến nhiệt độ có độ chính xác cao, dễ tìm và giá thành rẽ. Một trong số đó là IC 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.
1.2.1. Một số tính chất cơ bản của LM35:
LM35 có độ biến thiên theo nhiệt độ: 10mV / 1
o
C.
Độ chính xác cao, tính năng cảm biến nhiệt độ rất nhạy, ở nhiệt độ 25
o
C nó có sai số
không quá 1%. Với tầm đo từ 0
o
C – 128

o
C, tín hiệu ngõ ra tuyến tính liên tục với
những thay đổi của tín hiệu ngõ vào.
Thông số kỹ thuật:
Tiêu tán công suất thấp.
Dòng làm việc từ 400µA – 5mA.
Dòng ngược 15mA.
Dòng thuận 10mA.
SVTH Trang 20
ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính
GVHD: Trần Duy Cường
Độ chính xác: khi làm việc ở nhiệt độ 25
o
C với dòng làm việc 1mA thì điện áp
ngõ ra từ 2,94V – 3,04V.
Đặc tính điện:
Theo thông số của nhà sản xuất LM35, quan hệ giữa nhiệt độ và điện áp
ngõ ra như sau:
V
out
= 0,01×T
o
K
= 2,73 + 0,01T
o
C.
Vậy ứng với tầm hoạt động từ 0
o
C – 100
o

C ta có sự biến thiên điện áp ngõ ra là:
Ở 0
o
C thì điện áp ngõ ra V
out
= 2,73 (V).
Ở 5
o
C thì điện áp ngõ ra V
out
= 2,78 (V).
……………………………………
Ở 100
o
C thì điện áp ngõ ra V
out
= 3,73 (V).
Tầm biến thiên điện áp tương ứng với nhiệt độ từ 0
o
C - 100
o
C là 1V.
1.2.2. Thiết kế cụ thể mạch cảm biến dùng LM35:
+ Sơ đồ mạch :
+ Tính toán và chọn linh kiện:
Ta có:
400µA < I
R
< 5mA.
SVTH Trang 21

V
out
VR
+5V
LM35
ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính
GVHD: Trần Duy Cường
400µA <
R
V
0
5
−
< 5 mẢ
mA
V
5
5
0
−
< R <
A
V
µ
400
5
0
−
Vì: 2,73V ≤ V
o

≤ 3,73
Nên: 254 < R < 5,7 k (1)
Mặt khác, theo thông số của nhà sản xuất điện áp trên LM35 tại T
c
=
25
o
C, I
R
= 1mA thì V
o
= 2,98 (V), ta có:
400µA <
R
98,25 −
< 5mA
Từ (1) và (2): chọn R = 2,2 kΩ
chọn biến trở chỉnh offset VR = 15 kΩ.
1.3. Thiết kế bộ chuyển đổi ADC
1.3.1. khái niệm chung
Ngày nay việc truyền đạt tín hiệy cũng như quá trình điều khiển và chỉ thị phần
lớn được thực hiện theo phương pháp số. Trong khi đó tín hiệu tự nhiên có dạng tương
tự như: nhiệt độ, áp suất, cường độ ánh sáng, tốc độ quay, tín hiệu âm thanh… Để kết
nối giữa nguồn tín hiệu tượng tự với các hệ thống xử lý số người ta dùng các mạch
chuyển đổi tương tự sang số(ADC) nhằm biến đổi tín hiệu tương tự sang số hoặc trong
trừơng hợp ngược lại cần biến đổi tín hiệu số sang tương tự thi dùng các mạch DAC
(Digital Analog Converter).
1.3.2. Giới thiệu IC ADC 0809
Bộ ADC 0809 là một thiết bị CMOS tích hợp với một bộ chuyển đổi từ tương
tự sang số 8 bit, bộ chọn 8 kênh và một bô logic điều khiển tương thích. Bộ chuyển đổi

AD 8 bit này dùng phương pháp chuyển đổi xấp xỉ tiếp. Bộ chọn kênh có thể truy xuất
bất kềnh nào trong các ngõ vào tương tự một cánh độc lập.
SVTH Trang 22
ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính
GVHD: Trần Duy Cường
Thiết bị này loại trừ khả năng cần thiết điều chỉnh điểm 0 bên ngoài và khả
năng điều chỉnh tỉ số làm tròn ADC 0809 dễ dàng giao tiếp với các bộ vi xử lý.
* Sơ đồ chân ADC 0809:
SVTH Trang 23
ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính
GVHD: Trần Duy Cường
* Ý nghĩa các chân:
Pin
Không có
Chức năng Tên
1
Đầu vào tương tự chân
IN3
2
IN4
3
IN5
4
IN6
5
IN7
6
Bắt đầu chuyển đổi, đầu vào pin, mức thấp xung cao
được đưa ra
SC

7
Kết thúc chuyển đổi, sản lượng pin, đi thấp khi chuyển
đổi kết thúc
EOC
8
Bit đầu ra kỹ thuật số 4
D3
9
Pin đầu vào thấp để xung cao mang lại dữ liệu để chân
ra từ sổ đăng ký nội bộ kết thúc chuyển đổi
Đầu ra cho
phép
10
Đồng hồ đầu vào, cung cấp đồng hồ bên ngoài
Đồng hồ
đầu vào
11
Cung cấp điện áp; 5V
VCC
12
Điện áp tích cực tham khảo
Vref (+)
13
Ground () v)
GND
14
Bit đầu ra kỹ thuật số
D1
15 D2
16

Điện áp tiêu cực tham chiếu
Vref (-)
17
Sản lượng bit số
D0
18 D4
19 D5
20 D6
21 D7
22
Địa chỉ chốt cho phép đầu vào pin, xung thấp đến cao là
cần thiết để chốt địa chỉ
ALE
23
Địa chỉ đường
AddressC
24 AddressB
25 AddressA
26
Đầu vào tương tự
IN0
27 IN1
28 IN2
SVTH Trang 24
ĐỒ ÁN: Đo khống chế nhiệt độ 4 điểm giao tiếp máy tính
GVHD: Trần Duy Cường
* Các đặc điểm củaADC 0809:
o Độ phân giải 8 bit
o Tổng sai số chưa chỉnh định ± ½ LSB; ± 1 LSB
o Thời gian chuyển đổi: 100µs ở tần số 640 kHz

o Nguồn cung cấp + 5V
o Điện áp ngõ vào 0 – 5V
o Tần số xung clock 10kHz – 1280 kHz
o Nhiệt độ hoạt động - 40
o
C đến 85
o
C
o Dễ dàng giao tiếp với vi xử lý hoặc dùng riêng
o Không cần điều chỉnh zero hoặc đầy thang
*Biểu đồ thời gian:
SVTH Trang 25