TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN
----------

BÁO CÁO ĐỒ ÁN I
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH ĐO ĐỘ ẨM
KHƠNG KHÍ, SAI SỐ 2%
Nhóm sinh viên thực hiện:

Giảng viên hướng dẫn:

Nguyễn Khắc Quân − 20174125
Phạm Văn Bách
− 20173659
Trần Tuấn Anh
− 20173628
Nguyễn Tiến Dũng − 20173781
ThS. Lê Thị Thanh Hà



LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, với những ứng dụng khoa học kỹ thuật tiến tiến, thế giới của
chúng ta đã và đang ngày một thay đổi, văn minh và hiện đại hơn. Trong đó, sự
phát triển của kỹ thuật tự động hóa đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với đặc điểm
nổi bật như độ chính xác, bảo mật cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ là những yếu tố rất
cần thiết cho sự tiện lợi trong cuộc sống, ví dụ như các thiết bị cảm biến. Bên cạnh
đó, kỹ thuật vi điều khiển ngày càng trở nên quen thuộc trong các dây truyền tự
động hóa và các sản phẩm dân dụng. Chính vì vậy sẽ tạo thuận lợi hơn cho quá
trình đo lường, thiết kế ứng dụng. Một trong những ứng dụng đó là đề tài nhóm em
nghiên cứu trong học phần đồ án I: “Thiết kế mạch đo độ ẩm khơng khí, sai số

2%.”
Trong q trình làm đồ án, do thời gian hạn chế, trình độ có hạn chắc hẳn
cịn nhiều sai sót, chúng em rất mong nhận được sự chỉ bảo, hướng dẫn của cơ
cũng như sự đóng góp của các bạn sinh viên để đồ án hồn thiện hơn.
Chúng em chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày ….. tháng …. năm 2020

3


MỤC LỤC
NỘI DUNG

TRANG

4


CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ
1.1.

ĐẶT VẤN ĐỀ
Độ ẩm có ở khắp mọi nơi trong khơng khí. Độ ẩm là một thông số quan
trọng tác động đến con người,đến thiết bị máy móc và các q trình lí hóa. Trong
cơng nghiệp, các thiết bị, máy móc,… độ ẩm ảnh hưởng trực tiếp đến chúng, nhất
là các thiết bị điện, điện tử. Do vậy việc đo, xác định độ ẩm và chống ẩm là nhiệm
vụ rất quan trọng. Nó ảnh hưởng tới tuổi thọ của các linh kiện điện, điện tử.
Ở đồ án này, chúng em nhận được đề tài “Thiết kế mạch đo độ ẩm khơng
khí, sai số 2%”. Đây cũng là một trong những đề tài rất sát với thực tế, mang tính
ứng dụng thực tiễn rất cao. Điều đó càng tạo động lực và cảm hứng cho sinh viên

tìm tịi và nghiên cứu. Đế đáp ứng u cầu đề bài và phù hợp với kiến thức bản
thân, nhóm em quyết định thiết kế module đo độ ẩm không khí dung cảm biến
DHT22 kết nối vi điều khiển AT89S52 in ra LCD 1602.
1.2.
−
−

−

1.3.
−
−
−
−
−

MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Để hồn thành học phần đồ án I, tạo cơ sở cho các đồ án sau này.
Với nhóm nghiên cứu là cơ hội để kiểm tra lại kiến thức đồng thời biết vận
dụng kiến thức vào thực tiễn, tìm tịi khám phá, tiếp cận nghiên cứu, biết
cách làm việc nhóm vì mục đích chung.
Tạo ra sản phẩm có ứng dụng trong thực tiễn.
ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Các phương pháp đo độ ẩm khơng khí để timg cảm biến thích hợp.
Cảm biến DHT22 đáp ứng đúng yêu cầu đề tài.
Vi điều khiển AT89S52 cùng họ với 8051 được học trực tiếp trong học phần
vi xử lí.
Lcd 1602 phù hợp để xuất dữ liệu cần đo.
Cách lập trình để lcd và cảm biến giao tiếp với vi điều khiển.


1.4.

PHAM VI NGHIÊN CỨU
Do đồ án học song song với học phần vi xử lí và tình hình dịch bệnh ảnh
hưởng đến quá trình nghiên cứu nên đồ án của nhóm tập trung vào tìm tịi kiến
thức trên mạng, tham khảo tài liệu, mô phỏng được mạch trên proteus và làm mạch
nếu có thể.

5


1.5.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Báo cáo gồm 5 chương: Chương 1: Phân tích nhiệm vụ
Chương 2: Tổng quan các phương pháp đo độ ẩm
Chương 3: Thiết kế phần cứng
Chương 4: Thiết kế phần mềm
Chương 5: Kết luận và phương hướng phát triển

6


CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘ ẨM
2.1. HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG
2.1.1. Giới thiệu
Để thực hiện phép đo nào đó của một đại lượng nào đó thì tùy thuộc vào đặc
tính của đại lượng cần đo, điều kiện đó, cũng như độ chính xác theo u cầu của
một phép đo mà ta có thể thực hiện đo bằng nhiều cách khác nhau trên cơ sở của

các hệ thống đo lường khác nhau.
Sơ đồ khối của một hệ thống đo lường tổng quát:

Chuyển đổi

•

•

•

Mạch đo

Chỉ thị

Khối chuyển đổi: làm nhiệm vụ nhận trực tiếp các đại lượng vật lí đặc
trưng cho đối tượng cần đo, biến đổi các đại lượng thành các đại
lượng vật lí thống nhất (dịng điện hoặc điện áp) để thuận lợi cho việc
tính tốn.
Mạch đo: có nhiệm vụ tính tốn biến đổi tín hiệu nhận được từ bộ
chuyển đổi sao cho phù hợp với yêu cầu thể hiện kết quả đo của bộ
chỉ thị.
Khối chỉ thị: làm nhiệm vụ biến đổi tín hiệu điện nhận được từ mạch
đo để thể hiện kết quả đo.

7


2.1.2. Hệ thống đo lường số
2.1.2.1. Sơ đồ khối


2.1.2.2. Nguyên lý hoạt động
Đối tượng cần đo là đại lượng vật lí, dựa vào các đặc tính của đại lượng cần
đo mà ta chọn một loại cảm biến phù hợp để biến đổi thong số đại lượng vật lí cần
đo thành đại lượng điện, đưa vào mạch chế biến tín hiệu ( gồm: bộ cảm biến, hệ
thống khuếch đại, xử lí tín hiệu).
Bộ chuyển đổi tín hiệu ADC ( Analog Digital Converter) làm nhiệm vụ
chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số và kết nối với vi xử lí.
Bộ dồn kênh tương tự và bộ chuyển đổi ADC được dung chung cho tất cả
các kênh. Dự liệu nhập vào vi xử lí sẽ có tín hiệu chọn đúng kênh cần xử lí để đưa
vào bộ chuyển đổi ADC và đọc đũng giá trị đặc trưng của nó qua tính tốn để có
kết quả đại lượng cần đo.

8


2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘ ẨM
2.2.1. Phương pháp sấy khơ
2.2.1.1. Ngun tắc
Dùng sức nóng làm bay hơi hết hơi nước trong mẫu. Cân trọng lượng mẫu
trước và sau khi sấy khơ, từ đó tính ra phần trăm nước có trong mẫu.
2.2.1.2. Dụng cụ vật liệu và thuốc thử
- Tủ điều chỉnh được nhiệt độ (1000C – 1050C).
- Cân phân tích 4 số.
- Nồi cách thuỷ.
- Bình hút ẩm phía dưới để chất hút ẩm (CaCl2, Na2SO4 khan, H2SO4 đậm đặc
hoặc Silicagen …).
- Chén sứ.
- Đũa thủy tinh đầu bẹt, dài khoảng 5 cm.
- Na2SO4 hoặc cát sạch.

Cát chuẩn bị như sau: đổ cát qua dây có đường kính lỗ 4 – 5mm. Rửa qua
bằng nước máy, sau đó rửa bằng HCl bằng cách đổ acid vào cát rồi khuấy (một
phần acid một phần cát). Để qua đêm sau đó rửa cát bằng nước máy cho đến khi
hết acid (thử bằng giấy quỳ). Rửa lại bằng nước cất sau đó sấy khơ, cho qua dây có
đường kính lỗ 1 – 1,5 mm, rồi đem nung ở lò nung từ 550 -600 0C để loại chất hữu
cơ. Giữ cát trong lọ đậy kín.
2.2.1.3. Cách tiến hành
Lấy cốc thủy tinh có đựng 10 – 20g cát sạch và một đũa thủy tinh bẹt đầu,
đem sấy ở 100 – 1030C cho đến khi trọng lượng khơng đổi. Để nguội trong bình
hút ẩm và cân trọng lượng chính xác đến 0,0001g.
Sau đó cho vào cốc khoảng 10g mẫu. Cân tất cả ở cân phân tích với độ chính
xác như trên.
Dùng que thủy tinh trộn đều thuốc thử với cát. Dàn đều thành lớp mỏng.
Cho tất cả vào tủ sấy ở 100 – 1030C, sấy cho đến khi trọng lượng không đổi,
thường tối thiểu là 6h. Trong thời gian sấy, cứ sau 1h lại dùng đũa thuỷ tinh đầu bẹt
nghiền nhỏ các phần vón cục, sau đó dàn đều và tiếp tục sấy.
Sấy xong, làm nguội trong bình hút ẩm (20 -25 phút) và đem cân ở cân phân
tích với độ chính xác như trên.
9


Cho lại vào tủ sấy 100 – 1030C trong 30 phút, lấy ra làm nguội trong bình
hút ẩm (20 -25 phút) và đem cân như trên tới khi trọng lượng không đổi. Kết quả
giữa hai lần cân liên tiếp không được cách nhau quá 0,5mg cho mỗi gam mẫu thử.
2.2.1.4. Tính kết quả
Độ ẩm theo phần trăm tính theo cơng thức:
X = (m1 – m2 ).100/( m1 -m )
Trong đó:
m: trọng lượng cốc cân, cát và đũa thủy tinh (g).
m1: trọng lượng cốc cân, cát, đũa thủy tinh và của mẫu trước khi sấy (g).

m2: trọng lượng cốc cân, cát đũa thủy tinh và của mẫu sau khi sấy (g).
Sai lệch giữa hai lần xác định song song không được lớn hơn 0,5%.
Kết quả cuối cùng là trung bình của 2 lần lặp lại song song.
Tính chính xác đến 0.01%.
Chú ý:
Trong trường hợp qui định trước, có thể sử dụng phương pháp sấy ở 130 0C
trong 2h, hoặc phương pháp sấy chân không ở nhiệt độ thấp.
Đối với mẫu lỏng cần làm bốc hơi nước ở nồi cách thủy cho tới khô trước
khi cho vào tử sấy.
Trong trường hợp không có cốc thủy tinh có nắp kín, có thể dùng cốc kim
loại (nhơm) hay chén sứ.
Nhược điểm:
Có thể làm sai số làm tăng độ ẩm do khi sấy, các chất bay hơi như tinh đầu,
cồn, acid bay hơi, …cùng bay hơi với nước hoặc bị phân giải thành furfurol,
amoniac khi sấy các mẫu có chứa nhiều đường, đạm làm giảm tỷ lệ thủy phần.
Cũng có thể cho kết quả sai số do một số thành phần bị oxy hóa khi gặp
khơng khí ở nhiệt độ cao (như mẫu có nhiều chất béo).
2.2.2. Phương pháp chưng cất kín với một dung môi hữu cơ
2.2.2.1. Nguyên tắc
Dùng một loại dung môi hữu cơ có 3 đặc tính:
10


-

Có nhiệt độ sơi cao hơn nước một chút.
Khơng trộn lẫn với nước.
Nhẹ hơn nước.

Khi đun sôi dung môi hữu cơ đã trộn lẫm với mẫu, dung môi bốc hơi và sẽ kéo

theo nước trong mẫu. Dung môi và nước gặp lạnh ngưng tụ ở ống đo có vạch chia
làm hai lớp riêng biệt. Đọc thể tích nước lắng ở phía dưới, từ đó tính ra phần trăm
nước có trong mẫu.
2.2.2.2. Dụng cụ vật liệu và thuốc thử
- Dụng cụ cất cất để xác định độ ẩm ( các bộ phận trong máy cất lắp ráp với
nhau bằng mối nối nhám hoặc bằng nút lie (liege) kín, khơng nên dùng nút cao
su vì cao su bị hịa tan trong dung môi hữu cơ).
- Cân kỹ thuật.
- Đũa thủy tinh.
- Bi thủy tinh hoặc đá bọt.
- Toluol (toluen) tinh khiết (độ sôi: 1100C) hoặc xylen tinh khiết (độ sôi: 138 –
1440C).
2.2.2.3. Cách tiến hành
Tùy theo độ ẩm của mẫu thử, cân khoảng 5- 10g mẫu thử (để giải phóng 2 –
3ml nước) trong chén cân khô, bằng cân kỹ thuật với độ chính xác 0,01g.
Cho mẫu thử vào bình đựng mẫu đã chứa sẵn khoảng 50 ml toluen. Tráng
chén cân 2 lần bằng toluen rồi cũng cho toluen đó vào trong bình. Thêm toluen vào
cho đến khoảng 100 - 150ml, cho thêm vài viên bi thủy tinh hay đá bọt.
Lắp máy cất, mở nước vào máy sinh hàn. Đun cho toluen sơi mạnh,bốc hơi
kéo theo phần nước có trong mẫu và ngưng tụ trong phần ống đo có khắc vạch.
Tiếp tục đun cho đến khi mực nước trong ống đo không đổi. Nếu có những giọt
nước đọng lại trên thành ống, dùng ống thủy tinh mảnh đưa giọt nước xuống.
Trong ống đo, nước và toluen chia thành hai phần rõ rệt, nước ở phía dưới
và toluen ở phía trên, sau khi để nguội đọc thể tích trong ống đo.
2.2.2.4. Tính kết quả
Độ ẩm theo phần trăm tính theo cơng thức:
X = m x 100/m0
11



Trong đó:
X: phần trăm độ ẩm.
m: trọng lượng nước trong ống đo (g).
m0: trọng lượng mẫu đem phân tích (g).
Chú ý:
- Vì thể tích và trọng lượng nước gần bằng nhau nên có thể coi số gam nước
cũng tương đương với số ml nước.
- Trong trường hợp toluen hoặc xylen có lẫn nước: lắp máy và chưng cất dung
mơi (khơng có mẫu thử) cho đến khi lượng nước trong ống đo khơng đổi. Để
nguội, đọc thể tích trong ống đo và sau cho thuốc thử vào dung môi và tiến
hành như trên. Thể tích đọc được lần cuối phải trừ đi thể tích nước có trong
dung mơi trước khi tính kết quả.
- Đối với các thực phẩm hòa tan trong dung môi như dầu mỡ,… những thực
phẩm nhẹ hơn dung mơi, khi sơi nổi ở phía trên như bột, những thực phẩn đun
sôi lâu không bị phá hủy như khoai, ngơ, … cách làm như trên khơng trở ngại
gì. Nhưng đối với thực phẩm như mứt, mật, siro, phomat, … có thể dính vào
thành bình cầu, khi đun sẽ bị cacbon hóa, cần phải chú ý làm như sau: cho
thêm vào bình khoảng 30 – 40g cát sạch, một phần cát trộn đều vào thực phẩn
thành một khối rỗng vừa khơng dính vào thành bình vừa khơng làm thực phẩm
đóng vón với nhau làm cho thực phẩm dễ bốc hơi nước, một phần cát lắng
xuống sẽ làm lửa không trực tiếp đốt cháy được thực phẩm.
2.2.3. Phương pháp Karl Fischer
2.2.3.1. Nguyên tắc
Dựa trên độ mất màu của iot. Ở nhiệt độ thường, iot kết hợp với nước và
SO2 thành HI không màu, theo phản ứng:
I2 + SO2 + 2H2O ↔ 2HI + H2SO4
Từ sự mất màu của dung dịch iot, ta có thể tính phần trăm lượng nước có
trong mẫu. Phản ứng trên là phản ứng thuận nghịch, muốn cho phản ứng theo một
chiều, Fischer cho thực hiện phản ứng trong mơi trường có piridin.
Phương pháp này có thể phát hiện được tới vết nước (lượng nước rất nhỏ) và

nếu sử dụng máy đo tự động có thể xác định đọ ẩm hàng loạt trong công nghiệp.
12


2.2.3.2. Dụng cụ vật liệu và thuốc thử
- Máy đo độ ẩm tự động theo phương pháp Fischer.
- Cân phân tích.
- Thuốc thử Fischer:
Piridin
SO2
Iot
Metanol

10 mol
3 mol
1 mol
5 mol

1ml thuốc thử này tương đương với 7,2 mg nước.
- Metanol
- n- butanol
2.2.3.3. Cách tiến hành
Nếu là dạng lỏng có thể định lượng thẳng.
Nếu mẫu thử là dạng rắn, đặc thì chiết xuất bằng n – butanol và chuẩn độ trên
dịch chiết.
Pha loãng thuốc thử Fischer (thuốc thử Fischer : metanol : n- butanol = 1:3:8
v/v/v) cho vào máy đo với piridin và mẫu thử sau đó trộn lẫn với nhau ở bộ phận
trộn và làm phản ứng, nếu có nước trong mẫu thử, dung dịch nhạt màu được đưa
vào đo ở sắc kế và kết quả được ghi tự động trên biểu đồ. So sánh với biểu đồ mẫu
làm với thuốc thử chứa 0%, 25%, 50%, 75%, 100% nước.

Chú ý:
Nếu khơng có máy đo tự động có thể dùng phương pháp so màu với thang
chuẩn.
Phương pháp chính xác với những mẫu có hàm lượng nước rất thấp, có thể
định lượng nhanh và xác định hàng loạt.
2.2.3.4. Tính kết quả
Kết quả % trên máy ghi tự động.

13


2.2.4. Phương pháp sử dụng khúc xạ kế
2.2.4.1. Nguyên tắc
Khi đi từ một mơi trường (khơng khí) vào một mơi trường khác (chất lỏng)
tia sáng sẽ bị lệch đi (khúc xạ). Nếu chất lỏng là một dung dịch chất hòa tan (dung
dịch đường, muối, …) dựa trên độ lệch của tia sáng, ta có thể tính được nồng độ
của chất hịa tan và từ đó tính ra phần trăm nước có trong thực phẩn.
Phương pháp này chủ yếu để xác định hàm lượng chất khơ trong các thực
phẩm lỏng hịa tan trong nước.
2.2.4.2. Dụng cụ vật liệu và thuốc thử
- Khúc xạ kế có thang chia độ ứng với hàm lượng chất khô.
- Cân kỹ thuật.
- Chén, chày sứ.
- Đũa thủy tinh đầu trịn.
- Vải gạc.
- Bơng hút ẩm hoặc giấy mềm thấm nước.
- Cát sạch.
2.2.4.3. Cách tiến hành
Chuẩn bị mẫu:
- Nếu mẫu thử ở thể dung dịch đồng nhất, trong và màu nhạt thì có thể tiến

hành thử ngay được.
- Nếu mẫu thử có những hạt rắn thì lấy một ít để vào miếng vải gạc, vắt từ từ ra
vài giọt, giọt thứ 3 hoặc thứ 4 có thể thử được.
- Nếu mẫu thử có những hạt rắn khơng thể ép thành giọt được hoặc mẫu thử có
màu xẫm thì lấy khoảng 5 – 20g cho vào chén xứ và cân chính xác đến 0,01g. cho
vào khoảng 4 g cát và lượng nước cất bằng lượng mẫu đã cân. Sau đó dùng chén
xứ nghiền nhanh và cẩn thận. Lọc qua vải lọc và lấy giọt thứ 3 hay thứ 4 để thử.
Tiến hành thử:
- Bỏ trực tiếp hoặc dùng đũa thủy tinh đưa một giọt thuốc thử vào mặt phẳng
của lăng kính. Ấp hai lăng kính lại. Nhìn vào thị kính và điều chỉnh thị kính để
nhìn thấy đường phân chia rõ nhất giữa nửa tối và nửa sáng của thị trường. Điều

14


chỉnh đường phân chia sao cho trùng với đường chấm chấm hay tâm của vòng tròn
quan sát.
- Đọc kết quả trên thang đo ở phía có ghi hàm lượng chất khơ. Chú ý nhiệt độ
khi thử phải là 200C.
2.2.4.4. Tính kết quả
Trường hợp sử dụng ngay mẫu thử hoặc vắt được thành giọt để thủ thì hàm
lượng chất khơ theo phần trăm đọc ngay trên khúc xạ kế.
Trường hợp có thêm nước cất thì thì hàm lượng chất khơ theo phần trăm được
tính theo cơng thức:
X = 2a
Trong đó:
a: số đo đọc trên khúc xạ kế theo phấn trăm ở 200C.
Sai lệch giữa hai lần xác định song song không được vượt quá 0,2%.
Kết quả cuối cùng là kết quả trung bình của hai lần xác định song song.
Tính chính xác đến 0,01%.

Chú ý:
Phải đọc kết quả nhanh chóng sau khi đặt giọt mẫu thử lên lăng kính để tránh
hiện tượng bốc hơi nước.
Sau mỗi lần đọc lau lăng kính với bơng thấm nước ướt, rồi lau lại bằng bơng
khơ.
Có thể thử và đọc kết quả ở nhiệt độ thường, rồi điều chỉnh nhiệt độ tiêu chuẩn
(+200C) theo bảng kèm theo máy, hoặc bằng cách điều chỉnh thô sơ sau đây:
- Dưới +200C ứng với mỗi một sai khác trừ đi 0.07 vào kết quả.
- Trên +200C ứng với mỗi một sai khác cộng thêm 0.07 vào kết quả.

15


2.2.5. Phương pháp đo độ ẩm bằng cảm biến
2.2.5.1 Ẩm kế điện trơ
- Nguyên lý hoạt động: ẩm kế điện trở dùng điện trở hút ẩm( dùng chất hút ẩm
phủ lên) sau đó điện trở được nối tới cầu Wheatons có bù nhiệt. Điện trở của cảm
biến thay đổi tỷ lệ với độ ẩm được chuyển thành tín hiệu điện tng ng.

ã
ã
ã
ã
ã

Di o RH 15%ữ99%
Di nhit -10oCữ60oC
chớnh xỏc ±2%
Thời gian hồi đáp 10s
Kích thước nhỏ ,rẻ, ít chịu ảnh hưởng ơ nhiễm mơi trường trừ nơi có hóa chất

ăn mòn cao

2.2.5.2. Ẩm kế điện dung
- Nguyên lý hoạt động: ẩm kế điện dung sử dụng điện môi là màng mỏng
polyme (hay Al2O3) có khả năng hấp thụ hơi nước. Điện dung của tụ thay đổi tỉ lệ
với độ ẩm được chuyển hóa thành tín hiệu điện tương ứng.
•
•
•
•
•

Dải đo RH : 0%-100%
Dải nhiệt độ: -40÷100oC.
Độ ch ính xác: ±2÷ ±3%.
Thời gian hồi đáp: khoảng vài giây.
Kích thước nhỏ ,ít chịu ảnh hưởng của mơi trường

Nhận xét: Cảm biến DHT22 có hai phần, 1 cảm biến độ ẩm điện dung và 1 điện
trở nhiệt, thích hợp cho những ứng dụng thu thập dữ liệu cơ bản.
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
16


3.1. MẠCH NGUYÊN LÝ

17


3.2. CÁC KHỐI TRONG MẠCH

3.2.1. Khối xử lí trung tâm

3.2.2. Khối đo độ ẩm

18


3.2.3. Khối hiển thị LCD

3.2.4. Khối nguồn

3.2.5. Khối reset

19


3.2.6. Khối dao động

3.2.7. Khối nút nhấn

3.2.8. Khối nạp

20


3.3. TÌM HIỂU VỀ CÁC LINH KIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG
Trong mạch đo độ ẩm khơng khí dùng cảm biến cảm biến DHT22 hiển thị ra
màn hình LCD ta cần sử dụng các linh kiện sau:

3.3.1. Vi điều khiển AT89S52

3.3.1.1. Giới thiệu
Các vđk thuộc họ MCS51 có chung một số đặc tính như sau:
- 4KB ROM để nạp chương trình điều khiển
- 256 bytes RAM gồm các thanh ghi
- 4 Port vào ra 8 bits
- 2 bộ định thời 16 bits
- Một cổng giao tiếp nối tiếp chuẩn RS232
- Có thể quản lý 64KB bộ nhớ chương trình và 64KB bộ nhớ dữ liệu
- Một bộ xử lý các phép toán logic
- 210 bit RAM nội được dịa chỉ hóa
- Bộ nhân/chia thực hiện trong 4 micro giây

3.3.1.2. Cấu tạo và chức năng các chân trên AT89S52
AT89S52 có tất cả 40 chân có chức năng như các đường xuất nhập. Trong đó
có 24 chân có tác dụng kép (có nghĩa là 1 chân có 2 chức năng), mỗi đường có thể
21


hoạt động như đường xuất nhập hoặc như đường điều khiển hoặc là thành phần của
các bus dữ liệu và bus địa chỉ.
* PORT
Port 0: là port có 2 chức năng ở các chân từ 32- 39. Trong các thiết kế cỡ
nhỏ khơng dùng đến bộ nhớ mở rộng thì port 0 có chức năng là xuất/nhập dữ liệu.
Nếu trong các thiết kế cỡ lớn phải dùng đến bộ nhớ mở rộng thì port 0 được kết
hợp giữa bus địa chỉ và bus dữ liệu.
Port 1: là port có 1 chức năng từ chân 1- 8. Có thể dùng cho giao tiếp với
thiết bị ngồi nếu cần. Vì khơng có chức năng khác ngồi xuất/nhập nên nó chỉ
được dùng giao tiếp với các thiết bị bên ngoài.
Port 2: là 1 port có tác dụng kép trên các chân 21- 28 được dùng như các
đường xuất nhập hoặc là byte cao của các bus địa chỉ đối với thiết bị dùng bộ nhớ

mở rộng.
Port 3: là port có tác dụng kép trên các chân 10- 17, port này có nhiều chức
năng cụ thể như sau:
P3.0

RXD

Ngõ vào dữ liệu nối tiếp

P3.1

TXD

Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp

P3.2

INT0

Ngõ vào ngắt 0

P3.3

INT1

Ngõ vào ngắt 1

P3.4

T0


Ngõ vào của timer/ couter 0

P3.5

T1

Ngõ vào của timer/ couter 1

P3.6

WR

Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngồi

P3.7

RD

Tín hiệu đọc dữ liệu bộ nhớ ngồi

* Các ngõ tín hiệu điều khiển

22


PSEN
PSEN là tín hiệu ngõ ra ở chân 29 có ứng dụng cho phép đọc bộ nhớ chương
trình mở rộng thường được nối với chân 0E( output ennable) của EPROM cho
phép đọc các byte mã lệnh. PSEN ở mức 0 khi 89s52 lấy lệnh, các mã lệnh của

chương trình đọc từ EPROM qua bus dữ liệu và được chốt vào thanh ghi lệnh để
giải lệnh. PSEN ở mức 1 khi 89s52 thi hành chương trình trong ROM nội.
ALE
ALE ở chân số 30 dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa
chỉ và dữ liệu khi kết nối chúng với IC chốt. Vì khi 89s52 truy xuất bộ nhớ bên
ngồi port 0 có chức năng là đường địa chỉ và dữ liệu nên phải tách riêng ra.
Tín hiệu ra ở chân ALE là một xung trong khoảng thời gian port 0 đóng vai
trị là địa chỉ thấp nên chốt địa chỉ hồn tồn tự động.
EA
Ngõ tín hiệu vào EA ở chân 31 thường được mắc lên nguồn. Nếu ở mức 1
thì 89s52 thi hành chương trình từ ROM nội trong khaongr địa chỉ thấp 8kbyte.
Nếu ở mức 0 thì 89s52 sẽ thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng.
RST
Ngõ tín hiệu RST (reset) ở chân số 9. Khi 89s52 thực hiện 2 chu kỳ máy
hoặc khi cấp điện mạch tự động reset.
X1,X2
Ngõ tín hiệu dao động X1, X2 ở chân 18, 19. Thường được nối với thạch
anh để tạo dao động.
Vcc
Vcc là chân số 40, thường được nối lên nguồn 5V.

3.3.2. Cảm biến độ ẩm DHT22
3.3.2.1. Tính năng & Ứng dụng
−
−

Độ chính xác cao
Độ ổn định lâu dài vượt trội
23



−
−
−
−
−
−
−

Cảm biến loại điện dung
Không cần thêm linh kiện
Nhiệt độ toàn dải được bù
Khoảng cách truyền dài, lên tới 100 mét
Đo độ ẩm và nhiệt độ tương đối
Tiêu thụ điện năng thấp
Tín hiệu số hiệu chỉnh

3.3.3.2. Thơng số kỹ thuật
− Model: DHT22 AM2302 AAM2302B.
− Điện áp cung cấp: DC3.3-5.5V.
o
− Phạm vi phát hiện nhiệt độ: -40 ~ 80 C.
− Độ chính xác phát hiện độ ẩm: ± 2% RH.
o
− Độ chính xác phát hiện nhiệt độ: ± 0.5 C.
− Đầu ra số, chuẩn giao tiếp 1 dây.
3.3.3.3. Kích thước

3.3.3.4. Sơ đồ kết nối


24


3.3.3.5. Nguyên lý hoạt động
a. Nguồn và chân:
Điện áp của nguồn phải là 3,3-5,5V DC.
Khi cấp nguồn cho cảm biến, khơng gửi bất kỳ lệnh nào đến cảm biến trong
vịng một giây để chuyển trạng thái không ổn định. Một tụ điện có giá trị 100nF có
thể được thêm vào giữa VDD và GND để lọc sóng
b. Truyền thơng và tín hiệu
Bus 1 dây được sử dụng để liên lạc giữa MCU và DHT22 được thiết kế đặc
biệt, khác với bus 1 dây Maxim / Dallas, do đó, nó khơng tương thích với bus dây
Dallas. Minh họa:
DATA = 16 bit dữ liệu độ ẩm + 16 bit dữ liệu nhiệt độ + 8 bit Check sum
DHT22 sẽ trả giá trị nhiệt độ và độ ẩm về dưới dạng 5 byte, được miêu tả như sau:
- Byte 1: Byte cao của giá trị độ ẩm.
- Byte 2: Byte thấp của giá trị độ ẩm
- Byte 3: Byte cao giá trị nhiệt độ.
- Byte 4 : Byte thấp giá trị nhiệt độ.
- Byte 5 : Kiểm tra tổng.
Nếu Byte 5 = (Byte1 +Byte2 +Byte3 + Byte4) thì giá trị độ ẩm và nhiệt độ là chính
xác, nếu sai thì kết quả đo khơng có nghĩa.
Cách tính nhiệt độ và độ ẩm:
(byte cao *256 + byte thấp) /10.
Ví dụ:
0000 0010 1000 1100 0000 0001 0101 1111 1110 1110
2

140


1

95

238

RH = (2*256+140)/10 = 65.2
T = (1*256+95)/10 = 35.1
0000 0010 + 1000 1100 + 0000 0001 + 0101 1111 = 1110 1110 = Check sum

25