Download miễn phí Đề tài Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thiết bị đo các đại lượng không điện
MỤC LỤC
Trang
Lời nói đầu: ----------------------------------------------------------------------------2
Chương 1: Một số đại lượng không điện cơ bản
1.1 Nhiệt độ --------------------------------------------------------------7
1.1.1 Khái niệm cơ bản -------------------------------------------------7
1.1.2 Các phương pháp đo nhiệt độ ----------------------------------10
1.2 Áp suất --------------------------------------------------------------15
1.2.1 Định nghĩa --------------------------------------------------------15
1.2.2 Các phương pháp đo áp suất ------------------------------------17
1.3 Lưu lượng -----------------------------------------------------------22
1.3.1 Khái niệm cơ bản ------------------------------------------------22
1.3.2 Cảm biến đo và phát hiện mức chất lưu-----------------------24
Chương 2: Xử lý dữ liệu
2.1 Chuyển đổi tương tự số --------------------------------------------29
2.1.1 Các nguyên tắc chuyển đổi tương số --------------------------29
2.1.2 Các phương pháp chuyển đổi AD -----------------------------30
2.2 Xử lý dữ liệu số với bộ vi điều khiển AT89C5 -----------------35
2.2.1 Khảơ sát bộ vi điều khiển AT89C51 --------------------------35
2.2.2 Cấu trúc bên trong của AAT89C51 ---------------------------36
2.2.3 Tổ chức bộ nhớ ---------------------------------------------------38
2.2.4 Các thanh ghi chức năng đặc biệt -----------------------------43
2.2.5 Lệnh Reset --------------------------------------------------------49
2.2.6 Xử lý dữ liệu số --------------------------------------------------51
2.2.7 Ghép nối với ADC------------------------------------------------53
2.2.8 Ghép nối với LCD -----------------------------------------------53
2.2.9 Truyền tin nối tiếp -----------------------------------------------56
2.2.10 Ghép nối với cảm biến -----------------------------------------57
Chương 3: Ứng dụng chế tạo Module đo lường
3.1 Phân tích yêu cầu --------------------------------------------------59
3.2 Quá trình thiết kế và thi công mạch -----------------------------60
3.2.1 Khoả sát cảm biến------------------------------------------------60
3.2.2 Sơ đồ nguyên lý --------------------------------------------------62
3.2.3 Nguyên lý làm việc ----------------------------------------------62
3.2.4 Bo mạch -----------------------------------------------------------63
3.3 Thuật toán -----------------------------------------------------------64
3.3.1 Cơ sở lý thuyết ---------------------------------------------------64
3.3.2 Lưu đồ thuật toán ------------------------------------------------66
3.4 Các hàm cơ bản được sử dụng trong chương trình------------75
Chương 4: Kết luận và khuyến nghị ---------------------------------------------96
Phụ lục ------------------------------------------------------------------------------- -98
Tài liệu tham khảo ------------------------------------------------------------------103
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Sơ đồ khối mạch chuyển đổi AD dùng phương pháp song songb. Hoạt động:
Mạch bao gồm: khối so sánh song song và mạch mã hoá. Tín hiệu tương tự được đưa vào các mạch so sánh cùng một lúc, các trạng thái ra của mạch so sánh được đưa vào các flip flop D để đưa đến bộ mã hoá, đầu ra của mạch mã hoá chính là đầu ra của mạch ADC.
Mạch so sánh và mạch mã hoá là loại mạch có tốc độ xử lý rất cao nên tổng thời gian trễ chỉ vài chục ns, nhờ vậy sự chuyển đổi xảy ra rất nhanh. Tuy nhiên với mạch ADC ở 3 bit thì nó đòi hỏi 7 bộ so sánh khi ở 6 bit thì cần đến 63 bộ so sánh, đó là nhược điểm của mạch ADC dùng phương pháp so sánh.
Bảng 2.1: Bảng sự thật của mạch chuyển đổi
Điện áp vào
Ngõ ra bộ so sánh
Tín hiệu số ngõ ra
Vin/VLSB
K7
K6
K5
K4
K3
K2
K1
D1
D2
D3
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
2
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
3
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
4
0
0
0
1
1
1
1
1
0
0
5
0
0
1
1
1
1
1
1
0
1
6
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Xử lý dữ liệu số với bộ vi điều khiển AT89C51
Trong thực tế để xử lý tín hiệu số, người ta sử dụng các bộ vi điều khiển on chip. AT89C51 là một trong những bộ vi điều khiển được sử dụng rộng rãi.
Bộ vi điều khiển viết tắt là Micro-controller, là mạch tích hợp trên một chip có thể lập trình được, dùng để điều khiển hoạt động của một hệ thống. Theo các tập lệnh của người lập trình, bộ vi điều khiển tiến hành đọc, lưu trữ thông tin, xử lý thông tin, đo thời gian và tiến hành đóng mở một cơ cấu nào đó.
2.2.1 Khảo sát bộ vi điều khiển 8051
IC vi điều khiển 8051 thuộc họ MCS51 có các đặc điểm sau:
- 4 kbyte ROM ( được lập trình bởi nhà sản xuất).
- 128 byte RAM
- 4 port vào, ra 8bit
- Hai bộ định thời 16 bit
- Giao tiếp nối tiếp
- 64 KB không gian bộ nhớ chương trình mở rộng
- 64 KB không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng
- Một bộ xử lý đơn bit
- 210 bit được địa chỉ hóa
- Bộ nhân/chia 4ms.
2.2.2 Cấu trúc bên trong của AT89C51
Hình 2.5: Sơ đồ khối 8051
a. Port 0:
là port có hai chức năng ở trên chân từ 32 đến 39 trong các thiêt kế cỡ nhỏ( không dùng bộ nhớ mở rộng) có hai chức năng như đường IO. Đối với các thiết kế cỡ lớn ( với bộ nhớ mở rộng) nó được kết hợp kênh giữa các bus.
b. Port 1:
port 1 là một port I/O trên các chân 1-8. Các chân được ký hiệu P1.0, P1.1,... có thể dùng cho các thiết bị ngoài nếu cần. Port 1 không có chức năng khác, vì vậy chúng ta chỉ được dùng trong giao tiếp với các thiết bị ngoài.
c. Port2:
port2 là một port công dụng kép trên các chân 21-28 được dùng như các đường xuất nhập hay là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết kế dùng bộ nhớ mở rộng.
d. Port3:
port3 là một port công dụng kép trên các chân 10-17. Các chân của port này có nhiều choc năng, các công dụng chuyển đổi có liên hệ với các đặc tính đặc biệt của 8051 như ở bảng sau:
Bảng 2.2: Chức năng của các chân trên port3
Bit
Tên
Chức năng chuyển đổi
P3.0
P3.1
P3.2
P3.3
P3.4
P3.5
P3.6
P3.7
RXD
TXD
INT0
INT1
T0
T1
WR
RD
Dữ liệu nhận cho port nối tiếp
Dữ liệu phát cho port nối tiếp
Ngắt 0 bên ngoài
Ngắt1 bên ngoài
Ngõ vào của timer/counter 0
Ngõ vào của timer/counter 1
Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài
Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài
e. PSEN (Program Store Enable ) :
8051 có 4 tín hiệu điều khiển PSEN là tín hiệu ra trên chân 29.
F. ALE (Address Latch Enable ) :
Tín hiệu ra ALE trên chân 30.
g. EA (External Access) :
Tín hiệu vào EA trên chân 31 thường được mắc lên mức cao (+5V) hay mức thấp (GND).
Người ta còn dùng chân EA làm chân cấp điện áp 21V khi lập trình cho EFROM trong 8051.
h. SRT (Reset) :
Ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ reset của 8051. Khi tín hiệu này được đưa lên mức cao (trong ít nhất 2 chu kỳ máy), các thanh ghi trong 8051 được tải những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống.
i. Các ngõ vào bộ dao động trên chip:
Nó thường được nối với thạch anh giữa hai chân 18 và 19. Các tụ giữa cũng cần thiết như đã vẽ. Tần số thạch anh thông thường là 12MHZ.
j. Các chân nguồn:
8051 vận hành với các nguồn đơn +5V. Vcc được nối vào chân 40 và Vss (GND) được nối vào chân 20.
2.2.3 Tổ chức bộ nhớ :
8051 có bộ nhớ theo cấu trúc Harvard: có những vùng cho bộ nhớ riêng biệt cho chương trình dữ liệu. Như đã nói ở trên, cả chương trình và dữ liệu có thể ở bên trong 8051, dù vậy chúng có thể được mở rộng bằng các thành phần ngoài lên đến tối đa 64 Kbytes bộ nhớ chương trình và 64 Kbytes bộ nhớ dữ liệu.
Bộ nhớ bên trong bao gồm ROM (8051) và RAM trên chip, RAM trên chip bao gồm nhiều phần: phần lưu trữ đa dụng, phần lưu trữ địa chỉ hoá tong bít, các bank thanh ghi và các thanh ghi chức năng đặc biệt.
FFF FFF
Bộ nhớ Bộ nhớ
chương trình dữ liệu
được chọn được chọn
qua PSEN qua WR
FF Vaứ RD
00 0000 0000
Hình2.6 Tóm tắt các vùng bộ nhớ của 8051
Hai đặc tính cần lưu ý là:
Các thanh ghi và các port xuất nhập đã được xếp trong bộ nhớ và có thể được truy xuất trực tiếp như các địa chỉ bộ nhớ khác.
Ngăn xếp bên trong RAM nội nhỏ hơn so với RAM ngoài như trong các bộ vi xử lý khác.
* Chi tiết về bộ nhớ RAM trên chip:
Ta có thể they trên hình dưới đây, RAM bên 8051 được phân chia giữa các bank thanh ghi (00- 1FH), RAM địa chỉ hoá tong bit (20H- 2FH), RAM đa dụng (30H- 7FH) và các thanh ghi chức năng đặc biệt (80H- FFH).
RAM đa dụng
Bảng 2.3: Bảng tóm tắt bản đồ vùng nhớ trên chip data 8051
30
2F
2E
2D
2C
2B
2A
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
1F
18
17
10
0F
08
07
00
RAM đa dụng
7F
7E
7D
7C
7B
7A
79
78
77
76
75
74
73
72
71
70
6F
6E
6D
6C
6B
6A
69
68
67
66
65
64
63
62
61
60
5F
5E
5D
5C
5B
5A
59
58
57
56
55
54
53
52
51
50
4F
4E
4D
4C
4B
4A
49
48
47
46
45
44
43
42
41
40
3F
3E
3D
3C
3B
3A
39
38
37
36
35
34
33
32
31
30
2F
2E
2D
2C
2B
2A
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
1F
1E
1D
1C
1B
1A
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
0F
0E
0D
0C
0B
0A
09
08
07
06
05
04
03
02
01
00
BANK 3
BANK 2
BANK 1
Default register
Bank for RO¸R7
Bảng 2.4 : BảngTóm tắt bộ nhớ dữ liệu trên chip
FF
F0
E0
D0
B8
B0
A8
A0
99
98
90
8D
8C
8B
8A
89
F7
F6
F5
F4
F3
F2
F1
F0
B
E7
E6
E5
E4
E3
E2
E1
E0
ACC
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
PSW
-
-
-
BC
BB
BA
B9
B8
IP
B7
B6
B5
B4
B3
B2
B1
B0
P3
AF
-
-
AC
AB
AA
A9
A8
IE
A7
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A0
P2
SBUF
Not bit addressable
9F
9E
9D
9C
9B
9A
99
98
SCON
97
96
95
94
93
92
91
90
P1
TH1
TH0
TL1
TL0
TMOD
Not bit addressable
Not bit addressable
Not bit addressable
Not bit addressable
Not bit addressable
88
87
83
82
81
80
8F
8E
8D
8C
8B
8A
89
88
TCON
Not bit addressable
PCON
DPH
DPL
SP
Not bit addressable
Not bit addressable
Not bit addressable
87
86
85
84
83
82
81
80
PO
Mọi địa chỉ trong vùng RAM đa dụng đều có thể được truy xuất tự do dùng cách đánh địa chỉ trực tiếp hay gián tiếp. Ví dụ, để đọc nội dung ở địa chỉ 5FH của RAM nội vào thanh ghi tích lũy lệnh sau sẽ được dùng :
MOV A, 5FH
Lệnh này di chuyển một bỳyt dữ liệu dùng cách đánh địa chỉ trực tiếp để xác định “địa chỉ nguồn” (5FH). Đích nhận dữ liệu được ngầm xác định trong mó lệnh là thanh ghi tớch lũy A.
RAM bên trong cũng có thể được truy xuất dùng cách đánh địa chỉ gián tiếp ...