II. SƠ LƯỢC VỀ CẢM BIẾN NHIỆT LM35D
Cảm biến nhiệt LM35D là một mạch tích hợp nhận tín hiệu nhiệt độ từ môi trường bên ngoài sau đó chuyển thành tín hiệu điện dưới dạng dòng điện hay điện áp. Dựa vào đặc tính rất nhạy của các bán dẫn với nhiệt độ, tạo ra điện áp hoặc dòng điện tỷ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối. Đo tín hiệu điện ta biết được giá trị của nhiệt độ cần đo. Sự tác động của nhiệt độ tạo ra điện tích tự do và các lỗ trống trong chất bán dẫn. Bằng sự phá vỡ các phân tử, bứt các electron thành dạng tự do di chuyển qua vùng cấu trúc mạng tinh thể tạo sự xuất hiện các lỗ trống. Làm cho tỷ lệ điện tử tự do và lỗ trống tăng lên theo quy luật hàm mũ với nhiệt độ.
Ngõ ra của LM35D là dạng điện áp thay đổi theo nhiệt độ bên ngoài với độ nhạy 10mv/10C
Sai số cực đại 1.50C khi nhiệt độ lớn hơn 1000C.
Phạm vi sử dụng: 00 C ≥ t0C ≤ 1000 C
III. KHÁI QUÁT VỀ ADC0804 1. Mô tả chân ADC0804
Chip ADC0804 là bộ chuyển đổi tương tự- số thuộc họ ADC800 của hãng National Semiconductor. Chip này cũng được nhiều hãng khác sản xuất. Chip có điện áp nuôi +3V và độ phân giải 8 bit. Ngoài độ phân giải thì thời gian chuyển đổi cũng là một thông số quan trọng để đánh giá bộ ADC. Thời gian chuyển đổi là thời gian mà bộ ADC cần để chuyển một đầu vào tương tự thành một số nhị phân. Đối với ADC0804 thì thời gian chuyển đổi phụ thuộc vào tần số đồng hồ được cấp tới chân CLK R (pin 19) và CLK IN (pin 4) và không bé hơn 110μs. Các chân khác có các chức năng:
Chân số 1 là chân chọn chip, đầu vào tích cực mức thấp được sử dụng để kích hoạt chip ADC 0804. Để truy cập chip ADC thì chân này phải ở mức thấp.
Chân số 2 là một tín hiệu vào, tích cực mức thấp. Các bộ chuyển đổi đầu vào tương tự thành số nhị phân và giữ nó vào một thanh ghi bên trong. RD được sử dụng để xuất dữ liệu đã được chuyển đổi tới đầu ra của ADC0804.
Khi CS = 0 nếu có một xung cao xuống thấp áp đến chân RD thì dữ liệu ra dạng số 8 bit được đưa tới chân dữ liệu (DB0- DB7).
Chân số 3 là chân vào tích cực mức thấp được dùng để báo cho ADC biết bắt đầu quá trình chuyển đổi. Khi việc chuyển đổi hoàn tất thì chân INTR được ADC hạ xuống mức thấp.
Khi CS = 0 nếu có một xung từ thấp lên cao áp đến chân WR thì quá trình chuyển đổi được thực hiện.
CLK IN là chân vào nối tới đồng hồ ngoại được sử dụng để tạo thời gian. Tuy nhiên ADC cũng có một bộ tạo xung đồng hồ riêng. Để dùng đồng hồ riêng thì các chân CLK IN và CLK R được nối tới một tụ điện và một điện trở. Khi đó tần số được xác định bằng biểu thức:
Ở đây R=10KΩ, C= 150pF suy ra tần số f = 606 kHz và thời gian chuyển đổi là 110μs.
Chân số 5 là chân tích cực mức thấp. Bình thường chân này ở trạng thái cao và khi việc chuyển đổi hoàn tất thì nó xuống thấp để báo cho CPU biết là dữ kiệu chuyển đổi sẵn sàng để lấy đi. Sau khi INTR xuống thấp, cần đặt CS = 0 và gửi một xung cao xuống thấp tới chân RD để đưa dữ liệu ra.
Chân số 6 và chân số 7 đây là đầu vào tương tự vi sai, trong đó Vin = Vin(+) - Vin(-). Thông thường Vin(-) được nối với đất và Vin(+) được dùng làm đầu vào tương tự và sẽ được chuyển đổi về dạng số.
Vcc:
Chân số 20 là chân nguồn +5V. Chân này còn được dùng làm điện áp tham chiếu khi đầu vào Vref/2 để hở.
Chân số 9 là chân điện áp đầu vào được dùng làm điện áp tham chiếu. Nếu chân này để hở thì điện áp đầu vào tương tự cho ADC nằm trong dải 0 +5V. Chân Vref/2 được dùng để thực hiện các điện áp đầu ra khác 0 +5V.
Vref/2 (V)
|
Vin(V)
|
Kích thước bước (mV)
|
Hở
|
0-5
|
5/256=19.53
|
2.0
|
0-4
|
4/256=15.62
|
1.5
|
0-3
|
3/256=11.71
|
1.28
|
0-2.56
|
2.56/256=10
|
1.0
|
0-2
|
2/256=7.81
|
0.5
|
0-1
|
1/256=3.90
|
Chú ý: Do tín hiệu ra của cảm biến nhiệt (LM35D) có độ phân giải là 10mV, do đó ta cũng phải chọn độ phân giải của bộ biên đổi sau cho phù hợp. Có nhiều cách để lựa chọn cho phù hợp, ở mạch này tôi chọn độ phân giải của bộ biến đổi ADC0804 là 19.53mV. Chính vì thế trước khi đưa dữ liệu qua bộ biến đổi tôi phải cho qua mạch khuếch đại với độ khuếch đại (chọn K=1.97) để đảm bảo nhiệt độ hiển thị ra tương đối chính xác.
D0- D7 (chân 18- 11) là các chân ra dữ liệu số (D7 là bit cao nhất MSB và D0 là bit thấp nhất LSB). Các chân này được đệm 3 trạng thái và dữ liệu đã được chuyển đổi chỉ được truy cập khi chân CS = 0 và chân RD đưa xuống mức thấp.
2. Tổ chức bên trong ADC0804
Sơ đồ khối bên trong ADC0804
2.1. Quá trình chuyển đổi của chip ADC0804
Chip ADC0804 bắt đầu thực hiện quá trình chuyển đổi khi có một sự thay đổi mức logic từ thấp lên cao (xung cạnh lên) tại chân WR, trong khi chân CS ở mức thấp và chân RD ở mức cao. Sau khi thực hiện xong quá trình chuyển đổi thì chân INTR được ADC0804 kéo xuống mức thấp (mức thấp là 0, mức cao là 1). Toàn bộ quá trình chuyển đổi được mô tả như sau:
Quá trình chuyển đổi của chip ADC0804
2.2. Quá trình đọc dữ liệu từ chip ADC0804
Quá trình đọc dữ liệu được thực hiện khi có một sự thay đổi mức logic từ cao xuống thấp (xung cạnh xuống) tại chân RD, trong khi chân CS ở mức thấp và chân WR ở mức cao. Quá trình này cũng được mô tả bằng sơ đồ sau:
Quá trình đọc dữ liệu từ chip ADC0804
Chia sẻ với bạn bè của bạn: |