TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

MỤC LỤC
GIỚI THIỆU CHUNG.......................................................................................................5

1.1.Đặt vấn đề...................................................................................................5
1.2Mục đích, yêu cầu của đề tài......................................................................6
3.2.Mô tả hoạt động........................................................................................50
Đại lượng cần đo được đưa vào mạch biến đổi là một cầu phân áp, biến đại
lượng đo thành tín hiệu điện áp tương ứng, tín hiệu điện áp này được đưa đến
bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số, sau đó được đưa vào bộ vi xử
lý đã được lập trình để tính toán các mức lượng tử mà bộ xử lý tương tự - số
đọc được. Kết quả tính toán được xuất ra màn hình LCD 16x2.........................50
CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI.......................57

4.1.Kết luận.....................................................................................................57
PHỤ LỤC........................................................................................................................58

Sản phẩm thực tế............................................................................................58
2.Code chương trình.....................................................................................58
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................................60

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay sự phát triển mạnh mẽ và mang tính vượt bậc của khoa học kỹ
thuật đã làm nền tảng vững chắc thúc đẩy các ngành kinh tế, xã hội của con
người tiến lên một tầm cao mới. Gắn liền với sự phát triển của ngành khoa học
kỹ thuật thì ngành kỹ thuật điện tử và điện tử công nghiệp cũng có bước phát
triển. Kỹ thuật vi xử lí được phát triển mạnh dựa trên những tiến bộ của ngành

vật liệu điện tử và máy tính điện tử. Từ những thời gian đầu phát triển kỹ thuật
vi xử lí đã cho thấy sự ưu việt của nó và cho tới ngày nay tính ưu việt đó ngày
càng được khẳng định thêm. Những thành tựu của nó đóng góp một phần không
nhỏ đáp ứng nhu cầu ước muốn của con người .
Trong quá trình học tập tại trường ĐHSPKT Hưng Yên những kiến thức
chung cơ bản về chuyên ngành đã được các Thầy trong khoa Điện - Điện tử
nhiệt tình giảng dạy. Được sự hướng dẫn của thầy giáo PHẠM NGỌC THẮNG
chúng em đã được thiết kế đề tài: “Thiết kế Ohmmeter hiện thị số ”Trong quá
trình nghiên cứu và thực hiện đề tài với sự nhiệt tình giúp đỡ của thầy giáo
GVHD: Phạm Ngọc Thắng

Trang : 1


TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

PHẠM NGỌC THẮNG và các thầy, cô trong khoa, nhóm em đã hoàn thành đề
tài của mình. Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Hưng yên ngày … tháng … năm 2011
Nhóm sv: Nguyễn Phúc Huy
Nguyễn Trọng Lượng
Đoàn Thị Minh Lượng

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
GVHD: Phạm Ngọc Thắng

Trang : 2


TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………

Hưng Yên, Ngày…. tháng ... năm....
Giáo viên hướng dẫn:


Phạm Ngọc Thắng

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
GVHD: Phạm Ngọc Thắng

Trang : 3


TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

……………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………….............
...................................
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
………………………………………………….....................................................
.................................................................................................................................
........................………………………..........................

Hưng Yên, Ngày…. tháng ...năm ...
Giáo viên phản biện:

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Tên đề tài : “Thiết kế Ohmmeter hiện thị số ”
Nội dung cần hoàn thành:
1. THUYẾT MINH
Giới Thiệu Chung
Chương I: Các phương pháp đo điện trở R
Chương II: Xử lý thông tin đo
Chương IV: Thiết kế mạch Ohmmet
GVHD: Phạm Ngọc Thắng

Trang : 4


TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Chương V: Kết luận
2. MÔ HÌNH MẠCH THIẾT KẾ.


GIỚI THIỆU CHUNG
1.1.

Đặt vấn đề.

Với những yêu cầu trong sản xuất công nghiệp cũng như trong đời sống
sinh hoạt hàng ngày việc tính toán cân đo, đếm các loại sản phẩm, mặt hàng hay
đo lường các giá trị, thông số của các thiết bị hay đo giá trị của từng linh kiện
rời lẻ với độ chính xác đòi hỏi cao, dải trị số đo phải lớn để đáp ứng được nhu
cầu, tính chất của công việc cũng như trong cuộc sống sinh hoạt thường ngày.
Với những yêu cầu như trên, lĩnh vực Điện tử số ngày càng đóng vai trò
quan trọng trong các ngành công nghiệp cũng như các lĩnh vực của đời sống xã
hội. Qua thời gian làm việc thực tế tại các công ty cùng với những tìm hiểu thực
tế chúng em nhận thấy rằng nhu cầu về Điện tử số, ứng dụng vi điều khiển,tự
động hóa ngày càng đóng vai trò quan trọng và rất cần thiết. Theo cùng với nó là
ứng dụng của kỹ thuật đo lường vào các thiết bị kỹ thuật cao ngày càng đòi hỏi
song song với các thiết bị tự động đó. Kỹ thuật đo lường còn đóng vai trò quan
GVHD: Phạm Ngọc Thắng

Trang : 5


TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

trọng trong các ngành nghề kỹ thuật cao đòi hỏi độ chính xác như công nghệ vi
điện tử, và một số các bộ phận của viễn thông.

Ở phạm vi chương trình môn học và khả năng nghiên cứu, với sự giúp đỡ
của thầy giáo PHẠM NGỌC THẮNG chúng em đã tiến hành nghiên cứu và
thực hiện đề tài: “Thiết kế Ohmmeter hiện thị số ” với mong muốn được hiểu
sâu hơn về kỹ thuật đo lường sử dụng vi điều khiển, từ đó chúng em được trang
bị thêm cơ sở nền tảng cho hướng phát triển nghiên cứu tiếp theo.
1.2Mục đích, yêu cầu của đề tài.
Đề tài của chúng em thực hiện việc thiết kế, chế tạo mô hình Ohmmeter
hiển thị số trên LCD. Dải đo từ 0 đến 10KΩ
Trong đồ án này chúng em lựa chọn mạch đo điên trở dựa trên phương
pháp biến đổi thẳng nhờ một mạch phân áp, tín hiệu điện áp được đưa vào bộ
chuyển đổi và được vi điều khiển xử lý thông tin đo.
Từ đây suy ra mục đích, yêu cầu của đề tài:
* Mục đích: - Nắm được phương pháp đo điện trở
- Biết ứng dụng Vi Điều Khiển để thiết kế được mạch thực tế
* Yêu cầu:

- Giá trị đo phải chính xác, có độ sai số nhỏ
- Bộ phận hiển thị phải rõ ràng
- Mạch điện không quá phức tạp, hoạt động ổn định

GVHD: Phạm Ngọc Thắng

Trang : 6


TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC


CHƯƠNG I: CƠ SỞ VỀ ĐO ĐIỆN TRỞ
1. Nguyên lý đo điện trở
Trong các thiết bị điện tử dùng rất nhiều điện trở các loại, các cỡ với dải trị
số rất rộng. Từ cuộn dây có trị số vài Ôm đến điện trở cách điện hay điện trở rò
giữa các phiến của tụ điện lên tới hàng trăm Mêga Ôm. Còn các điện trở lẻ thì
có trị số từ vài Ôm đến vài chục Mêga Ôm. Có nhiều phương pháp đo điện trở,
mỗi phương pháp phù hợp với từng cỡ trị số điện trở và cho các sai số khác nhau
Các phương pháp chính là:

- Phương pháp Vôn mét
- Phương pháp Vôn – Ampe mét
- Phương pháp Ôm mét
- Phương pháp biến đổi thẳng
- Phương pháp so sánh

Trước hết chúng ta xem xét tác động của cái thử liền mạch. Bất kỳ mạch nào
cũng phải đảm bảo liên tục cho dòng điện chạy qua. Vì vậy có thể thử mạch điện
GVHD: Phạm Ngọc Thắng

Trang : 7


TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

xem có liên tục không, để biết nó có bình thường hay không. Người ta dùng
nhiều kiểu thử liền mạch để thử mạch điện. Kiểu đơn giản nhất được mô tả bởi
sơ đồ:


Nếu chấm hai que đo vào hai đầu mạch mà đèn sáng thì chứng tỏ vẫn liền mạch
Kiểu này cũng có thể kiểm tra cuộn cảm, điểm tiếp xúc ...v.v..
Nếu thay đèn báo bằng điện kế khung quay thì tốt hơn cả. Khi mạch đo nối tắt
hoặc chập hai que đo với nhau thì kim lên hết thang đo. Tùy theo điện trở ở giữa
hai que đo lớn hay nhỏ mà dòng điện chạy qua khung đồng hồ nhỏ hay lớn và
kim chỉ thị lên ít hay nhiều. Đó là nguyên lý cơ bản của mạch đo điện trở trong
các đồng hồ vạn năng.
2. Các phương pháp đo điện trở
 Các phương pháp gián tiếp:
 Đo điện trở bằng vônmét và ampemét
 Đo điện trở bằng vônmét và điện trở mẫu R0
 Đo điện trở Rx bằng một ampemét và điện trở mẫu (R0)


Các phương pháp trực tiếp: sử dụng Ôm kế (Ohmmeter).
 Ôm kế nối tiếp
 Ôm kế song song

 Phương pháp so sánh
 Dùng cầu Wheatstone cân bằng
 Dùng cầu Wheatstone không cân bằng
2.1. Đo điện trở bằng vônmét và ampemét
Dựa vào số chỉ của ampemét và vônmét xác định được giá trị điện trở R'x
Giá trị thực Rx của điện trở cần đo và sai số
GVHD: Phạm Ngọc Thắng

Trang : 8



TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

Hình (a)

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Hình (b)

Ở hình (a)

Ở hình (b)

2.2.Đo điện trở bằng vônmét và điện trở mẫu R0
 Điện trở Rx cần đo mắc nối tiếp với điện trở mẫu R0 (có độ chính xác
cao) và nối vào nguồn U.
 Dùng vônmét đo điện áp rơi trên Rx là Ux và điện áp rơi trên điện trở
mẫu là U0.
 Dựa trên giá trị các điện áp đo được tính ra giá trị điện trở cần đo Rx
GVHD: Phạm Ngọc Thắng

Trang : 9


TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

 Sai số của phép đo điện trở này bằng tổng sai số của điện trở mẫu R0 và

sai số của vônmét
 Sơ đồ mạch đo

2.3. Đo điện trở bằng ampemét và điện trở mẫu R0
 Điện trở Rx cần đo nối song song với điện trở mẫu R0 và mắc vào nguồn
cung cấp U.
 Dùng ampemét lần lượt đo dòng điện qua Rx là Ix và dòng qua R0 là I0.
 Dựa trên giá trị các dòng điện đo được tính ra giá trị điện trở cần đo Rx.
 Sai số của phép đo này bằng tổng sai số của điện trở mẫu R0 và sai số của
ampemét
Sơ đồ mạch đo

GVHD: Phạm Ngọc Thắng

Trang : 10


TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

2.4 Đo điện trở sử dụng Ôm kế (Ohmmeter).
 Nguyên lý của ôm kế: xuất phát từ định luật Ôm (Ohm’s Law):
Nếu giữ cho điện áp U không thay đổi thì dựa vào sự thay đổi dòng điện
qua mạch khi điện trở thay đổi có thể suy ra giá trị điện trở cần đo.
Cụ thể nếu dùng mạch đo dòng điện được khắc độ theo điện trở R thì có
thể trực tiếp đo điện trở R.
 Phân loại ôm kế: phụ thuộc vào cách sắp xếp sơ đồ mạch đo của ôm kế có
thể chia ôm kế thành hai loại:

 Ôm kế nối tiếp
 Ôm kế song song
2.4.1.Đo điện trở Ôm kế nối tiếp
Là ôm kế có điện trở cần đo Rx được nối tiếp với cơ cấu chỉ thị từ điện
Dùng để đo các điện trở có giá trị Ω trở lên. Dòng điện qua cơ cấu chỉ thị

R1 điện trở chuẩn của tầm đo
Rm điện trở nội của cơ cấu
Phần tử điện trở đo RX không có năng lượng (đo nguội ) mạch đo sẽ sử
dụng nguồn pin riêng (Eb)
2.4.2. Ôm kế sơ đồ song song
GVHD: Phạm Ngọc Thắng

Trang : 11


TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Bộ phận chỉ thị của ôm kế nối song song với điện trở cần đo
Dùng để đo điện trở tương đối nhỏ (Rx< kΩ)
Khi Rx = ∞ (chưa mắc Rx vào mạch đo) thì dòng qua chỉ thị sẽ lớn nhất
(Ict = Ictmax = Ictđ.m).
Nếu Rx ≈ 0 thì hầu như không có dòng qua cơ cấu chỉ thị: Ict ≈ 0.
Điều chỉnh thang đo của ôm kế khi nguồn cung cấp thay đổi bằng cách dùng
chiết áp RM.
Điện trở vào của ôm kế RW
Đặc tính khắc độ của ôm kế song song được xác định bởi tỉ số: Ix/Ict


2.4.3. Ôm kế nối tiếp phương pháp cân chỉnh Ohmmet
Sai số của ôm kế do nguồn cung cấp: từ biểu thức tính Im thấy rằng độ chỉ
của ôm kế rất phụ thuộc vào nguồn cung cấp Eb thường bằng pin hoặc
ắcquy, nếu nguồn thay đổi giá trị sẽ gây sai số rất lớn.
Hạn chế sai số do nguồn bằng cách đưa vào sơ đồ cấu trúc của đồng hồ đo
một chiết áp hoặc biến trở R2 để chỉnh zêrô khi

Rx = 0. Có các cách mắc

R2 sau:
 biến trở R2 mắc nối tiếp với cơ cấu chỉ thị
 biến trở R2 mắc song song với cơ cấu chỉ thị
Như vậy, trước khi đo ta phải ngắn mạch AB ( nối tắt điện trở RX - động tác
chặp 2 que đo ) và điều chỉnh R2 ( nút Adj của đồng hồ VOM ) để cho kim
chỉ thị của Ohm kế chỉ 0Ω
2.4.4. Phương pháp cân chỉnh Ohmmet biến trở R2 mắc song song với cơ cấu
chỉ thị
Mỗi lần đo ta cho Rx à 0 bằng cách điều chỉnh R2 để cho:
GVHD: Phạm Ngọc Thắng

Trang : 12


TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Việc chỉnh giá trị điện trở R2 có tác dụng khi Eb có sự thay đổi thì sự chỉ thị giá

trị điện trở Rx sẽ không thay đổi.
Ví dụ : Cho mạch điện đo điện trở như sơ đồ bên . Biết rằng Eb = 1.5V ; R1 =
15 kΩ ; Imax = 50 A và Rm = R2 = 1 kΩ
Xác định giá trị của điện trở RX khi dòng điện qua cơ cấu đo là Im = Imax
Xác định giá trị của điện trở RX khi dòng điện qua cơ cấu đo là 25 mA

Nguyên tắc: chuyển từ giới hạn đo này sang
giới hạn
đo khác
trở
2.4.5.
Phương
phápbằng
mở cách
rộng thay
thangđổi
đođiện
Ohmmet
vào của ôm kế một số lần xác định sao cho khi
Rx = 0 kim chỉ thị vẫn bảo đảm lệch hết thang
đo (nghĩa là dòng qua cơ cấu chỉ thị bằng giá
trị định mức của cơ cấu từ điện đã chọn).
Thường mở rộng giới hạn đo của ôm kế bằng
cách dùng nhiều nguồn cung cấp và các điện
trở phân nhánh dòng (điện trở shunt) cho các
thang đo khác nhau.

GVHD: Phạm Ngọc Thắng

Trang : 13



TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

2.5. Đo điện trở Phương pháp so sánh
 Dùng cầu đo Wheatstone để xác định giá trị điện trở được chính xác hơn
và thường được dùng trong phòng thí nghiệm
 Có hai loại cầu là
 Cầu đơn (Wheatstone): thường dùng cầu đơn để đo các điện trở có
giá trị trung bình hoặc giá trị lớn.
 Cầu kép (Kelvin) được sử dụng cầu kép để đo điện trở nhỏ và rất
nhỏ.
1. Đo điện trở dùng cầu đơn (Wheatstone)

Chỉnh các giá trị điện trở R1 , R2 , R3 cho đến khi điện kế G chỉ zero

Để cầu Wheatstone cân bằng , ta thay đổi tỷ số giữa R1/ R2 và thay đổi giá trị
điện trở R3.
R1 , R2 , R3 là các điện trở mẫu
G là điện kế chỉ thị 0
RX là điện trở cần đo
Khi R3 = R2 thì Rx = R1à thường R1 có độ chính xác cao, nhiều mức điều
chỉnh và được khắc độ trực tiếp
GVHD: Phạm Ngọc Thắng

Trang : 14



TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Ưu điểm: kết quả đo điện trở RX không phụ thuộc vào nguồn cung cấp cho
mạch điện.
Nhược điểm: thao tác phức tạp, độ chính xác phụ thuộc vào điện kế G và các
điện trở mẫu.
* Đo điện trở mở rộng thang đo cầu đơn (Wheatstone)

Có thể mở rộng giới hạn đo của cầu bằng cách tạo ra R3 có nhiều giá trị lớn nhỏ
hơn nhau 10 lần
R5 là chiết áp điều chỉnh độ nhạy của chỉ thị.
 Cho K ở vị trí 1 để chỉnh thô, bảo vệ quá dòng cho chỉ thị (những
lúc không thể cân bằng cầu do dòng quá lớn)
 Cho K ở vị trí 2 để chỉnh tinh sao cho cầu cân bằng hoàn toàn.
Tuỳ vào dải giá trị điện áp cần đo chọn giá trị của R3 phù hợp bằng cách xoay
công tắc.
Phải chọn điện áp cung cấp sao cho ở bất kỳ vị trí điều khiển nào và với bất kỳ
điện trở Rx thì dòng qua chỉ thị không vượt quá dòng cho phép của chỉ thị.

GVHD: Phạm Ngọc Thắng

Trang : 15


TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ


2.Đo

điện

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

trở

dùngcầuđôi

(Kelvin)

Cầu đôi để đo điện trở nhỏ (khoảng dưới 1Ω) thường không thuận tiện và
sai số lớn vì bị ảnh hưởng của điện trở nối dây và điện trở tiếp xúc...à sử dụng
cầu kép để đo điện trở nhỏ và rất nhỏ.
các điện trở R1; R2; R3; R4 và R là điện trở của các nhánh cầu ;
Rx là điện trở cần đo và
R0 là điện trở mẫu chính xác cao
Để tránh điện trở tiếp xúc khi nối các điện trở vào mạch bằng cách chế tạo R0 và
Rx dưới dạng các điện trở 4 đầu.
Đo Rx chỉ cần thay đổi giá trị R0 và tỉ số R1 / R2 để cân bằng cầu.
2.6. Phương pháp đo biến đổi thẳng
GVHD: Phạm Ngọc Thắng

Trang : 16


TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ


ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Là phương pháp đo có sơ đồ cấu trúc theo kiểu biến đổi thẳng, nghĩa là không
có khâu phản hồi.

Trước tiên đại lượng cần đo X được đưa qua một hay nhiều khâu biến đổi
và cuối cùng được biến đổi thành số Nx. Còn đơn vị của đại lượng đo X0 cũng
được biến đổi thành số N0 (ví dụ khắc độ trên mặt dụng cụ đo tương tự). Quá
trình này được gọi là quá trình khắc độ theo mẫu N0 được ghi nhớ lại. Sau đó
diễn ra quá trình so sánh giữa đại lượng cần đo với đơn vị của chúng. Quá trình
này được thực hiện bằng một phép chia Nx/N0. Kết quả đo được thể hiện bằng
biểu thức được cụ thể hóa như sau:

Quá trình đo như vậy được gọi là quá trình đo biến đổi thẳng. Thiết bị đo thực
hiện quá trình này gọi là thiết bị đo biến đổi thẳng. Trong thiết bị này tín hiệu
GVHD: Phạm Ngọc Thắng

Trang : 17


TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

đo X và X0 sau khi qua khâu biến đổi BĐ (có thể là một hay nhiều khâu nối tiếp
) đưa đến bộ biến đổi tương tự số A/D ta có Nx và N0. Sau khi nhân với đơn vị
X0 ta nhận được kết quả đo như ở biểu thức như trên.Dụng cụ đo biến đổi thẳng
thường có sai số tương đối lớn vì tín hiệu qua các khâu biến đổi sẽ có sai số

bằng tổng các sai số của các khâu. Vì thế thường sử dụng dụng cụ đo kiểu này ở
các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp để đo và kiểm tra các quá trình sản xuất với
độ chính xác yêu cầu không cao lắm.
2.7. Phương pháp đo kiểu so sánh
Là phương pháp đo có sơ đồ cấu trúc theo kiểu mạch vòng nghĩa là có khâu
phản hồi.

GVHD: Phạm Ngọc Thắng

Trang : 18


TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Trước tiên đại lượng đo X và đại lượng mẫu X0 được biến đổi thành một đại
lượng vật lý nào đó (ví dụ dòng hay áp chẳng hạn) thuận tiện cho việc so sánh.
Quá trình so sánh được diễn ra trong suốt quá trình đo. Khi hai đại lượng bằng
nhau ta đọc kết quả ở mẫu sẽ suy ra giá trị đại lượng cần đo. Quá trình đo như
vậy gọi là quá trình đo kiểu so sánh. Thiết bị đo thực hiện quá trình này gọi là
thiết bị đo kiểu so sánh (hay thiết bị bù).Hình vẽ trên chỉ rõ sơ đồ khối của một
thiết bị đo như vậy. Tín hiệu đo X được so sánh với một tín hiệu X K tỉ lệ với đại
lượng mẫu X0. Qua bộ biến đổi số - tương tự D/A tạo ra tín hiệu X K. Qua bộ so
sánh ta có:

Tùy thuộc vào cách so sánh mà ta có các phương pháp sau đây:
- So sánh cân bằng: Là phép so sánh mà đại lượng cần đo X và đại lượng mẫu
X0 sau khi biến đổi thành đại lượng XK được so sánh với nhau sao cho luôn có

∆X = 0 tức là:

Như vậy thì XK là một đại lượng thay đổi sao cho khi X thay đổi luôn đạt được
kết quả ở (1.4). Nghĩa là phép so sánh luôn ở trạng thái cân bằng. Trong trường
hợp này độ chính xác của phép đo phụ thuộc vào độ chính xác của X K và độ
nhạy của thiết bị chỉ thị cân bằng. Ví dụ: Cầu đo, điện thế kế cân bằng…
GVHD: Phạm Ngọc Thắng

Trang : 19


TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

- So sánh không cân bằng: Nếu đại lượng X K là một đại lượng không đổi, lúc đó
ta có:

Nghĩa là kết quả của phép đo được đánh giá theo đại lượng ∆X .Tức là biết
trước XK, đo ∆X có thể suy ra X = XK + ∆X.
Rõ ràng phép đo này có độ chính xác phụ thuộc vào phép đo ∆X, mà giá trị ∆X
càng nhỏ (so với X) thì độ chính xác phép đo càng cao. Phương pháp này
thường được sử dụng để đo các đại lượng không điện như đo nhiệt độ, đo ứng
suất… So sánh không đồng thời: Việc so sánh được thực hiện như sau: Đầu tiên
dưới tác động của đại lượng đo X gây ra một trạng thái nào đó trong thiết bị đo.
Sau đó thay X bằng đại lượng mẫu X K sao cho trong thiết bị đo cũng gây ra
đúng trạng thái như khi X tác động, trong điều kiện đó rõ ràng ta có X = X K. Khi
đó độ chính xác của X hoàn toàn phụ thuộc vào độ chính xác của X K. Phương
pháp này chính xác vì khi thay X K bằng X ta vẫn giữ nguyên mọi trạng thái của

thiết bị đo và loại được mọi ảnh hưởng của điều kiện bên ngoài đến kết quả đo.
3. Hướng nghiên cứu đề tài
Cơ sở lý thuyết của các phương pháp đo điện trở ở trên được đưa ra làm nền
tảng định hướng cho các nghiên cứu đo lường sử dụng công nghệ tương tự với
cơ cấu chỉ thị cơ. Ngày nay, khoa học công nghệ phát triển, công nghệ số cũng
phát triển mạnh và dần trở thành xu hướng của thời đại, nhất là sử dụng vi xử lý,
vi điều khiển, các thiết bị khả trình để tạo ra các thiết bị đo lường số có độ chính
xác, gọn nhẹ và dễ xử dụng.
Ở đề tài này chúng em được thầy Phạm Ngọc Thắng định hướng và
chúng em phát triển ý tưởng thiết kế Ohmmeter dùng vi điều khiển PIC
16F877A.
Đo điện trở bằng mạch phân áp và dùng bộ chuyển đổi ADC để xử lý thông tin
đo, dùng vi điều khiển PIC thông qua chương trình được lập sẽ đưa ra hiển thị
giá trị cần đo trên LCD.
Dựa trên cơ sở của các phương pháp đo đã trình bày ở trên chúng em đã chọn
phương pháp đo biến đổi thẳng vì:
- phương pháp này dễ thực hiện với điều kiện và khả năng của chúng em
GVHD: Phạm Ngọc Thắng

Trang : 20


TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

- Mạch không quá phức tạp, dễ hiểu, dễ lắp ráp và lập trình phù hợp với thời
gian, tiến độ học tập.
Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là độ chính xác chưa cao, xử lý sai

số chưa tốt.

GVHD: Phạm Ngọc Thắng

Trang : 21


TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CHƯƠNG II: XỬ LÝ THÔNG TIN ĐO
Một số linh kiện sử dụng để xử lý thông tin đo.
2.1. Giới thiệu về vi điều khiển PIC 16F877A
1 . Sơ đồ chân của vi điều khiển PIC16F877A

GVHD: Phạm Ngọc Thắng

Trang : 22


TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

2. Một vài thông số về vi điều khiển PIC 16F877A
Đây là vi điều khiển thuộc họ PIC16Fxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh có độ
dài 14 bit. Mỗi lệnh đều được thực thi trong một chu kỳ xung clock. Tốc độ hoạt

động tối đa cho phép là 20MHz với một chu kỳ lệnh là 200ns. Bộ nhớ chương
trình 8Kx14 bit, bộ nhớ dữ liệu 368x8 byte RAM và bộ nhớ dữ liệu EEPROM
với dung lượng 256x8 byte. Số Port I/O là 5 với 33 chân I/O.
Các đặc tính ngoại vi bao gồm các khối chức năng sau:
Timer0: Bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số 8 bit .
Timer1: Bộ đêm 16 bit với bộ chia tấn số, có thể thực hiện chức năng đếm dựa
vào xung clock ngoại vi ngay khi vi điều khiển hoạt động ở chế độ sleep.
Timer2: : Bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số, bộ postcaler. Hai bộ Capture/so sánh/
điều chế độ rộng xung.
Các chuẩn giao tiếp nối tiếp SSP(Synchronous Serial Port), SPI và I2C.
Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với 9 bit địa chỉ.
Cổng giao tiếp song song PSP(Parallel Slave Port) với các chân điều khiển
RD,WR,CS ở bên ngoài.
Các đặc tính Analog: - 8 Kênh chuyển đổi ADC 10 bit.
- Hai bộ so sánh.
Bên cạnh đó là một vài đặc tính khác của vi điều khiển như:
Bộ nhớ flash với khả năng ghi xóa 100.000 lần.
Bộ nhớ EEPROM với khả năng ghi xóa được 1.000.000 lần.
Dữ liệu bộ nhớ EEPROM có thể lưu trũ trên 40 năm.
Khả năng tự nạp chương trình với sự điều khiển của phần mềm.
Nạp được chương trình ngay trên mạch điện ICSP (In Circuit Serial
Programming) thông qua hai chân Watchdog Timer với bộ dao động trong.
Chức năng bảo mật mã chương trình.
- Chế độ Sleep.
- Có thể hoạt động với nhiều dạng Oscilator khác nhau
3. Tổ chức bộ nhớ
GVHD: Phạm Ngọc Thắng

Trang : 23



TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Cấu trúc bộ nhớ của vi điều khiển PIC16F877A bao gồm bộ nhớ chương trình
(Program memory) và bộ nhớ dữ liệu ( Data Memory).
+ Bộ nhớ chương trình của vi điều khiển PIC 16F877A là bộ nhớ flash, dung
lượng 8K word (1word = 14bit) và được phân thành nhiều trang ( từ page 0 đến
page 3). Như vậy bộ nhớ chương trình có khả năng chứa được 8*1024 = 8192
lệnh ( vì một lệnh sau khi mã hóa sẽ có dung lượng 1Word (14 bit).
Để mã hóa được địa chỉ của 8K word bộ nhớ chương trình, bộ đếm chương trình
có dung lượng 13 bit (PC <12:0>). Khi vi điều khiển được reset, bộ đếm chương
trình sé chỉ đến địa chỉ 0000h (Reset vector). Khi có ngắt xảy ra, bộ đếm chương
trình sẽ chỉ đến địa chỉ 0004h (Interrupt vector). Bộ nhớ chương trình không bao
gồm bộ nhớ Stack và không được được địa chỉ hóa bởi bộ đếm chương trình.
+ Bộ nhớ dữ liệu của PIC là bộ nhớ EEPROM được chia làm nhiều Bank. Đối
với PIC 16F877A bộ nhớ dữ liệu được chia ra làm 4 bank. Mỗi bank có dung
lượng 128 byte, bao gồm các thanh ghi có chức năng đặc biệt SFR ( Special
Function Register) nằm ở các vùng địa chỉ thấp và các thanh ghi mục đích chung
GPR (General Purpose Register) nằm ở vùng địa chỉ còn lại trong bank. Các
thanh ghi SFR thường xuyên được sử dụng ví dụ như thanh ghi STATUS sé
được đặt ở tất các các bank của bộ nhớ dư liệu giúp thuận tiện tỏng quá trình
truy xuất và làm giảm bớt lệnh của chương trình. Sơ đồ cụ thể của bộ nhớ dữ
liệu PIC16F877A như sau:

GVHD: Phạm Ngọc Thắng

Trang : 24



TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

GVHD: Phạm Ngọc Thắng

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Trang : 25