الحساس LM35 :
وهو عبارة عن دارة متكاملة شديدة الدقة جهد الخرج فيها متناسب بشكل خطي مع درجة الحرارة المئوية وهذا ما يجعلها ذات ميزة أفضل من الحساسات الخطية العادية والتي يكون خرجها متناسباً مع درجة الحرارة بالكالفن أي أننا لا نحتاج إلى معايرة وطرح للجهد المستمر من الخرج وهذا الجهد ناتج من أن الحرارة بالسلزيوس أقل بـ ( 273 ) من الحرارة بالكالفن كما أنه لا يحتاج إلى أي معايرة ويقدم جهداً يعبر عن الحرارة بدقة ( ) كما أن ممانعة دخله منخفضة ومعايرته الداخلية الدقيقة تجعل ملاءمته مع دارات القراءة سهلة جداً كما أن التسخين الذاتي لهذا الحساس بحدود ( ) في الهواء ا لساكن لأنه يستجر تياراً منخفضاً يقدر بـ ( ) ويقدم الحساس جهداً مقداره ( ) لكل درجة ويعمل الحساس المستخدم بشكل خطي على مجال .

الناخب التشابهي : 4051
وهو عبارة عن مفاتيح تشابهية متحكم بها رقمياً وتستخدم هذه الدارة مفتاح (SP8T) وحيد الحالة وهي مفاتيح ذات ممانعة إغلاق منخفضة جداً وتيار تسريب صغير جداً في حالة الفتح ويمكن أن يتراوح جهد الإشارة المارة عبره من ( 0 ) وحتى جهد تغذية الدارة وتعمل الدارة بنظام CMOS ويتم تغذيتها بجهود تتراوح بين ( 3-18 Volt ) ويتحمل المفتاح تياراً قدره ( )



المبدل التشابهي الرقمي :
وهي دارة مبدل تشابهي رقمي بثماني خانات متلائمة مع المعالج المصغر وهي من النوع CMOS و تعتمد مبدأ التحويل وفق التقريب المتتالي غير متساوي الخطوة وتستخدم شبكة لادر المعدلة وهي مصممة لتعمل مع ممر التحكم لمعالجات ( 8080A ) وذات مخارج ثلاثية الحالة و لا تحتاج إلى ملاءمة وهي ذات مدخل تفاضلي يسمح بإزاحة صفر التبديل ( الصفر المرجعي ) .


أقطاب الدارة :

1 – V+: قطب تغذية الدارة ويشكل الجهد المرجعي فيها ويسمح بتغذيتها بجهد (6.5Volt)
كقيمة عظمى
2- (DB0..DB7) : مخارج رقمية ثلاثية الحالة ( خرج المبدل )
3- (CS') : مدخل اختيار الدارة فعال عند الصفر المنطقي يجب أن يكون في حالة صفر عند
القراءة من الدارة
4- (RD') : مدخل القراءة فعال عند الصفر ويعني أن المعالج يريد قراءة خرج المبدل
5- (WR') : مدخل الكتابة فعال عند الصفر يطلب من الدارة البدء بعملية التحويل من
تشابهي إلى رقمي
6- (INTR') : خرج مقاطعة يصبح في حالة صفر عندما تكون القيمة الرقمية جاهزة في
الماسك
7- (Vref / 2) : خرج تشابهي يمثل جهد التغذية مقسماً على ( 2 )
8- (ِAGND,DGND) : أرضي تشابهي ورقمي يوصلان مع بعضهما عادة
9- (Vin(+),Vin(-) ) : مدخلان للإشارة التشابهية ويعملان بشكل تفاضلي
10- ( CLKin) : مدخل قادح شميت
11- (CLKR) : مدخل نبضات الساعة حيث يعطي تردد الساعة بالعلاقة :
وتعمل الدارة على ترددات بين (100-800 KHz)


آلية العمل :
يعتمد مبدأ التحويل على التقريب المتتالي غير متساوي الخطوة حيث يقوم مسجل إزاحة داخلي ( عداد حلقي ) بوضع خانة في حالة واحد منطقي بدءاً من الخانة الأكثر أهمية وإرسال هذه القيمة عبر شبكة لادر فتظهر قيمة تشابهية على دخل المقارن فإذا كانت القيمة اكبر من الدخل فإن المسجل SAR يعيد الخانة إلى حالة صفر وإذا كانت أصغر يحافظ عليها وهكذا حتى ينهي المسجل ثماني عدات .
وتتم هذه العملية كما يلي :
عند ورود حافة هابطة على المدخل (WR') يتم تصفير المسجل SAR ومسجلات الإزاحة والماسكات ويصبح المخرج (INTR') في حالة High وتبقى الدارة في هذه الحالة طالما بقي المدخلان (WR') و (CS') في حالة Low وعندما ترد حافة صاعدة على المدخل (WR') تبدأ عملية التبديل في غضون نبضة إلى ثماني نبضات ساعة وبعد ذلك ينتقل المخرج (INTR') إلى حالة Low معلناً نهاية عملية التبديل , فإذا وردت نبضة (CS') و (RD') فإن المخرج (INTR') سيعود إلى حالة High مرة أخرى ويمكن جعل الجهاز يعمل في الحالة الحرة ( يتحكم بنفسه بشكل آلي ) عن طريق وصل (INTR') مع (WR') وجعل (0=CS'=RD') وعندها قد تحتاج (WR') لنبضة هابطة في بداية التشغيل ثم يبدأ المبدل بالعمل آلياً .









المبدل الرقمي التشابهي :
و هو دارة متكاملة تقوم بتحويل القيمة الرقمية على دخلها إلى قيمة تشابهية , حيث تحول شيفرة مؤلفة من ثماني خانات إلى تيار مكافئ ويتم تحويله إلى جهد عن طريق مقاومة سحب .




و تعتمد الدارة في التحويل على مبدأ فصل و وصل التيار كما في الشكل :



إن مبدأ فصل ووصل التيار يعتمد على أن التيار في كل فرع من فروع شبكة لادر هو نصف الذي يليه و ذلك عند تغذية جميع مداخلها كما في الشكل التالي :


المخطط الصندوقي للدارة :


مبدأ عمل الدارة :
1 - يقدم الحساس إشارة جهد تابعة خطياً لدرجة الحرارة
2 - تمر هذه الإشارة عبر العازل لتصل إلى مدخل الناخب الذي يقوم بتمرير هذه الإشارة إلى
المضخم حيث يقوم الميكرو كنترولر بإخراج عنوان قناة الحساس لتظهر على مداخل التحكم
للناخب
3 - يقوم المضخم برفع مستوى الإشارة إلى قيمة مناسبة ثم يرسلها إلى المبدل التشابهي الرقمي
والذي يحول هذه القيمة إلى قيمة رقمية تظهر على خرجه ويقوم بإعطاء نبضة مقاطعة
للمعالج
4 - يقرأ المعالج هذه القيمة ويقوم بتخزينها ضمن الذاكرة
5 - تتم هذه العملية ثماني مرات متتالية
6 - يقوم المعالج بإيجاد المتوسط الحسابي للقيم المقروءة
7 - ثم يقوم الميكرو بتقسيم هذه القيمة على نسبة التضخيم للمضخم الخارجي والتي تكون مخزنة
فيه مسبقاً
8 - يرسل المعالج القيمة الناتجة إلى المبدل الرقمي التشابهي
9 - يخرج المبدل الرقمي التشابهي قيمة جهد مستمر متناسبة مع القيمة الرقمية ويرسلها إلى القناة الثانية للناخب
10- يرسل الميكرو عنوان القناة الثانية إلى الناخب فتمر قيمة الجهد التشابهي من DAC إلى
المضخم لتضخم من جديد ثم تمرر إلى المبدل ADC الذي يحولها إلى قيمة رقمية ويرسلها
للمعالج
11- تتم هذه العملية ثماني مرات أيضاً ثم يوجد المعالج المتوسط الحسابي لهذه القراءات
12- يبدأ المعالج الآن بتنفيذ خوارزمية التصحيح والتي تمثل بالعلاقة :


13- إن هذه القيمة يتم تحويلها من عدد ثنائي إلى عدد عشري معبر عنه بشيفرة السبع قطع
(Seven Segment) ويقوم المعالج بإظهار درجة الحرارة هذه على المظهرات

آلية التصحيح :

إن طريقة التصحيح المتبعة تدعى طريقة التصحيح التكراري باستخدام التقسيم الزمني فعند بداية القياس يكون الخرج :

وخرج المبدل العكسي :

وعندما ينتقل ا لمفتاح إلى الوضعية (2 ) يكون خرج المقياس :

فإذا اعتبرنا هذه العملية تتم مرة واحدة

نلاحظ أن الخطأ الإضافي و الجدائي تم تقسيمهما على حساسية المقياس أي أنهما أصبحا أصغر بكثير من القيمة الأولى فإذا تكررت هذه الحلقة فإن المقام سيزداد بشكل أسي وبالتالي يتناهى الخطأ إلى الصفر


الحسابات :
تغذى هذه الدارة بجهدين ( +5 ) و ( -5 ) و بالتالي فأكبر جهد يمكن أن يقدمه DAC هو ( +5)
و ذلك عندما يكون دخله الرقمي يساوي (255) حيث أن خرج DAC يعطى بالعلاقة :



و بالمثل يكون أبر جهد يمكن أن يمثله المبدل ADC هو (5Volt) و يعطى خرجه الرقمي بالعلاقة :


و من الجدير بالذكر أن لكلا المبدلين مجال خطأ يقدر بـ (+1/2 LSB ) أي أن مجال الخطأ هو:



و بما أن الحساس يعطي جهداً مقداره (10 mV) لكل درجة مئوية لذلك سيكون الخطأ كبيراً (حوالي درجتين) و يمكن التغلب على هذا الخطأ عن طريق تضخيم إشارة الحساس و ملاءمتها
و قد اخترنا معامل تضخيم يساوي تقريباً ( 5.88 ) و بالتالي تغير الحرارة درجة واحدة يؤدي إلى تغير إشارة دخل المبدل بقيمة ( 58.8 mV ) و ذلك نتجنب الخطأ الناتج عن حساسية المبدل.
و بما أن أكبر قيمة لخرج المضخم يجب أن تكون (5V) لذلك يجب أن يكون أكبر جهد يدخل إلى المضخم هو :


أي أن أكبر درجة حرارة يمكن قياسها هي (85) درجة مئوية علماً أن أصغر حرارة هي الصفر
و عند هذه الحرارة يكون خرج ADC مساوياً (255) أي أن المعالج سيقرأ قيمة (255) و عليه أن يقوم بتحويلها إلى قيمة مقروءة (يجب أن يعطي قيمة 85 ) و هذا التحويل نحصل عليه من التناسب التالي :

أي يجب أن نقسم كل قيمة مقروءة على (3) ثم نقوم بإظهارها..
أما من أجل خوارزمية التصحيح فعلى المعالج أن يرسل قيمة رقمية مكافئة لقيمة خرج الحساس
( أي قبل التضخيم ) و بالتالي يجب تقسيم القيمة المقروءة على الربح (6) و إرسالها إلى المبدل DAC






البرنامج :

INCLUDE 89C51.MC
ORG 0000h
JMP begin
;__________________________________

ORG 0003h
NOP
MOV A,p2
call process
NOP
RETI
;__________________________________

ORG 0050h
begin: MOV R7,#00h
MOV R6,#00h
MOV R5,#00h
MOV R4,#00h
MOV R3,#00h
next2: SETB ie.7
SETB ie.0
SETB tcon.0
JMP next2
;__________________________________

display: MOV DPTR,#0500h
MOV R3,#50h
loop1: MOV R4,#aah
loop: MOV A,R2
MOVC A,@A+DPTR
MOV p1,A
CLR p3.6
MOV A,R1
MOVC A,@A+DPTR
SETB p3.6
MOV p1,A
CLR p3.5
MOV A,R0
MOVC A,@A+DPTR
SETB p3.5
MOV p1,A
CLR p3.4
NOP
NOP
SETB p3.4
DJNZ R4,loop
DJNZ R3,loop1
RET
;__________________________________

process: JB p3.3,first
INC R4
CJNE R4,#08h,DAC
ADD A,R6
MOV R6,A
MOV A,R3
ADDC A,#00h
MOV R3,A

MOV B,#08H
MOV A,R6
DIV AB
MOV R1,B
IF R1 > #03h THEN INC A
MOV R1,A
MOV A,R3
MOV B,#20h
MUL AB
ADD A,R1
MOV R6,A

MOV A,R5
SUBB A,R6
ADD A,R5
MOV R6,#00h
MOV R5,#00h
MOV R4,#00h
MOV R3,#00h
CPL p3.3
JMP second
;__________________________________

DAC: ADD A,R6
MOV R6,A
MOV A,R3
ADDC A,#00h
MOV R3,A
RET
;__________________________________
;__________________________________

first: INC R7
CJNE R7,#08h,sensor
;__________________________________

ADD A,R5
MOV R5,A
MOV A,R3
ADDC A,#00h
MOV R3,A
;__________________________________

MOV B,#08H
MOV A,R5
DIV AB
MOV R1,B
IF R1 > #03h THEN INC A
MOV R1,A
MOV A,R3
MOV B,#20h
MUL AB
ADD A,R1
MOV R5,A
MOV R7,#00h
MOV R3,#00h
;__________________________________

MOV B,#06h
DIV AB
MOV R1,B
IF R1 > #03h THEN INC A
MOV P0,A
CPL p3.3
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
RET
;__________________________________

sensor: ADD A,R5
MOV R5,A
MOV A,R3
ADDC A,#00h
MOV R3,A
RET
;__________________________________

second: MOV B,#03h
DIV AB
MOV R0,B
MOV B,#0ah
DIV AB
MOV R1,B
MOV B,#0ah
DIV AB
MOV R2,B
MOV A,R0
MOV B,#03h
MUL AB
MOV R0,A
call display
call display
RET
;__________________________________

ORG 0500H

PUSH F9h
MUL AB
ANL C,/99h
MOV 82h,C
DJNZ R0,80h
MOV DPTR,#8883h
XCH A,@R0
AJMP 5,86h
MOV R6,A
MOV @R1,A