thiết kế đồng hồ kỹ thuật số dùng atmega 16

Từ những tính toán đó mà ta có thể tính ra các công suất của tải cần đo.Vì vậy trong các công trìnhnghiên cứu khoa học người ta luôn quan tâm đến các phương pháp và thiết bị đo dòng điện

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1

CHƯƠNG II: TÔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐO 3

2.1 Các phương pháp và thiết bị đo dòng điện 3

2.2.Các phương pháp và thiết bị đo điện áp 6

2.3 Một số phương pháp đo công suất 7

2.4 Đo góc lệch pha 12

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 15

3.1 Sơ đồ khối của mạch nguyên lý 15

3.2 Đặc điểm của ATmega 16 16

3.3 Khối phím bấm 20

3.4 Khối LCD 21

3.5 Mạch nguồn 23

3.6 Khối mạch chuẩn hóa U,I và mạch tạo góc pha 23

3.6.1 Mạch chuẩn hóa điện áp 23

3.6.2 Mạch chuẩn hóa dòng điện 25

3.6.3 Mạch tạo góc pha 26

CHƯƠNG IV: CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM 28

Tài liệu tham khảo 38

CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ

Vi điều khiển là một máy tính được tích hợp trên một chíp, nó thường được sử dụng để điềukhiển các thiết bị điện tử Vi điều khiển, thực chất, là một hệ thống bao gồm một vi xử lý có hiệusuất đủ dùng và giá thành thấp (khác với các bộ vi xử lý đa năng dùng trong máy tính) kết hợp vớicác khối ngoại vi như bộ nhớ, các mô đun vào/ra, các mô đun biến đổi số sang tương tự và tương

tự sang số, Ở máy tính thì các mô đun thường được xây dựng bởi các chíp và mạch ngoài

Vi điều khiển thường được dùng để xây dựng các hệ thống nhúng Nó xuất hiện khá nhiềutrong các dụng cụ điện tử, thiết bị điện, máy giặt, lò vi sóng, điện thoại, đầu đọc DVD, thiết bị đaphương tiện, dây chuyền tự động, v.v

Trong thời đại của chúng ta với cuộc cách mạng khoa học và kỹ thuật như vũ bão thì Kỹ thuật

đo lường nói chung là nhân tố quyết định cho quá trình nghiên cứu và sản xuất Cho đến nay sựphát triển của khoa học kỹ thuật đang ở giai đoạn thay thế cho các quá trình lao động chân tay bằngcác quá trình sản xuất tự động hoá một phần hoặc toàn phần các máy móc làm việc hoàn toàn tựđộng cho khả năng giảm lao động trong quá trình sản xuất và làm tăng nhảy vọt năng suất laođộng Con người không gắn liền với máy móc, thiết bị mà chỉ đóng vai trò kiểm tra và hiệu chỉnhkhi cần thiết Quá trình sản xuất tự nó tiến hành nhờ có sự kiểm tra, điểu khiển và điều chỉnh đượcthực hiện tự động Đó thực chất là một qúa trình đo lường liên tục Con người ở đây chỉ làm nhiệm

vụ quan sát trông coi và giải quyết các hư hỏng gặp phải Không nằm ngoài tiến trình phát triểnchung của khoa học công nghệ, kỹ thuật đo lường nói chung và kỹ thuật đo lường công suất điệnnói riêng cũng đã và đang phát triển để đáp ứng những nhu cầu mà thực tiễn đặt ra

Hiện nay hầu hết các các thiết bị trên thế giới chạy bằng năng lượng điện, điện ngày càng đóngvai trò quan trọng trong quá trình phát triển của xã hội, đó là điều không thể phủ nhận Chính vì thếviệc đo, giám sát công suất tiêu thụ điện của các thiết bị điện là tất yếu Nó chính là cơ sở để tínhgiá thành điện cũng như đóng vai trò quan trọng trong quá trình đo lường giám sát hệ thống điệnhay thiết bị điện, việc này có ý nghĩa hết sức quan trọng cho quá hoạt động của hệ thống điện vàđảm bảo sự an toàn cho máy móc thiết bị cũng như người vận hành Vì vậy một ứng dụng của vi

xử lý rất quan trọng mà ta cần nghiên cứu là đồng hồ kỹ thuật số đo đại lượng điện sử dụng VĐKatmega16 Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại đồng hồ kỹ thuật số như: BS_750, BS_7200,BS-5200, BS-G1000, CSD-907, BS-G1000, CSD-701B MINEBEA, CSD-819C MINEBEA…

CHƯƠNG II: TÔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐO

Việc đo công suất thực chất cũng là việc đo các đại lượng điện mà cơ bản nhất là dòng và áp

Từ những tính toán đó mà ta có thể tính ra các công suất của tải cần đo.Vì vậy trong các công trìnhnghiên cứu khoa học người ta luôn quan tâm đến các phương pháp và thiết bị đo dòng điện, điệnáp

2.1 Các phương pháp và thiết bị đo dòng điện

Có thể đo dòng điện bằng các phương pháp trực tiếp, gián tiếp và so sánh(phương pháp bù)

a Các phương pháp đo dòng

Phương pháp đo trực tiếp:

Người ta dùng các dụng cụ đo dòng điện như ampemet,miliampemet roampemet…để đo dòng

điện và đọc trực tiếp kết quả trên thang chia độ dụng cụ đo Phương pháp đo gián tiếp:

Người ta có thể dùng vônmet đo điện áp rơi trên một điện trở mẫu, thông qua tính toán ta sẽ códòng điện cần đo

Phương pháp so sánh:

Người ta đo dòng điện bằng cách so sánh điện áp cần đo với điện áp mẫu, chính xác; Ở trạngthái cân bằng của dòng cần đo và dòng mẫu sẽ đọc được điện áp trên mẫu Việc so sánh này có thể

là trực tiếp hoặc gián tiếp

Yêu cầu đối với các dụng cụ đo dòng điện:

Khi đo dòng điện ta phải mắc nối tiếp Ampemet với dòng điện cần đo Ampe mét này lấy mộtphần năng lượng của mạch cần đo, gây sai số phương pháp cho phép Phần năng lượng này còncòn gọi là công suất tiêu thụ của Ampemet, được tính:

PA = IA2.RA

Trong phép đo dòng điện thì PA càng nhỏ càng tốt, tức là yêu cầu RA càng nhỏ càng tốt

Khi đo dòng điện xoay chiều, điện trở của ampemet còn chịu ảnh hưởng của tần số(XL=.L:phần trở kháng của cuộn dây) Để bảo đảm cấp chính xác của dụng cụ đo, người ta thiết kế cácdụng cụ đo dòng xoay chiều ở các miền tần số sử dụng nhất định Nếu sử dụng dụng cụ đo ởnhững miền tần số khác thiết kế thì sẽ gây sai số do tần số

b.Một số thiết bị đo đại lượng điện

Các ampemet xoay chiều:

Để đo dòng điện xoay chiều ở miền tần số công nghiệp ta thường dùng các ampemet điện từ,điện động và sắt điện động Đo dòng điện ở miền tần số âm tần và có thể dung nhiều thang đo khácnhau, người ta thường dung ampe vòng từ điênj chỉnh lưu Ampe nhiệt điện được dung để đo dòngđiện xoay chiều có tần số cao và siêu cao.

Ampemet điện từ:

Được chế tạo dựa trên cơ cấu chỉ thị điện từ Mỗi cơ cấu chỉ thị điện từ được chế tạo với sốvòng nhất định(I.W) với cơ cấu cuộn dây tròn thường có I.W= 200A.vòng; cuộn dây dẹt có I.W=100÷150A.vòng Loại mạch từ khép kín I.W= 50÷1000A.vòng Như vậy để mở rộng thang đo củaampemet điện từ chỉ cần thay đổi như thế nào để đảm bảo I.W=cosnt

Ampemet điện từ nhiều thang đo được chế tạo bằng cách chia cuộn dây tĩnh bằng nhiều phânđoạn bằng nhau, thay đổi cách nối các phân đoạn này để tạo các thang đo khác nhau

Phương pháp phân đoạn cuộn dây tĩnh của cơ cấu điện từ cũng chỉ áp dụng để chế tạo ampemetđiện từ có nhiều nhất là 3 thang đo, vì tăng số lượng thang đo thì việc bố trí mạch chuyển thang đorất phức tạp và không thể thực hiện được Người ta thường dung biến dòng kết hợp với ampemetđiện từ để mở rộng giới hạn đo dòng điện xoay chiều

Ampemet điện động:

Thường dung để đo dòng điện ở miền tần số cao hơn tần số công nghiệp (cỡ 400-2000Hz).Ampemet điện động có độ chính xác cao với tín hiệu điện xoay chiều(0,2-0,5) nên được sử dụnglàm dụng cụ mẫu Có hai loại sơ đồ mạch của ampemet điện động: khi dòng điện cần đo nhỏ hơnhoặc bằng 0,5A thì trong mạch cuộn dây động và cuộn dây tĩnh mắc nối tiếp với nhau Khi dòngcần đo >0,5A thì trong mạch cuộn dây động và cuộn dây tĩnh mắc song song với nhau

Hình 2.1: Cách sắp xếp ampemet điện động

A:là cuộn dây tĩnh

B:là cuộn dây động

Các phần tử R,L trong sơ đồ ampemet điện động đo dòng lớn hơn 0,5A dùng để tạo mạch bùsai số do tần số và làm cho dòng điện trong cuộn dây động và cuộn dây tĩnh đồng pha nhau.

Cách mở rộng thang đo và chế tạo ampemet điện động nhiều thang đo giống như ampemet điệntừ

Sai số do tần số của các ampemet điện từ và điện động ở tần số vài Khz đến vài chục Khz khálớn Vì vậy để đo dòng điện âm tần người ta thường dùng các ampemet điện từ chỉnh lưu

2.2.Các phương pháp và thiết bị đo điện áp

a.Phương pháp đo

Đo điện áp bằng phương pháp so sánh:

+Cơ sở của phương pháp so sánh: Phương pháp này là đem điện áp cần đo so sánh với điện áprơi trên điện trở mẫu Phương pháp này còn gọi là phương pháp bù

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lí đo điện áp bằng phương pháp so sánh +Nguyên lí: U k =I.R k

Uk là điện áp mẫu chính xác cao được tạo bởi dòng điện ổn định chạy qua điện trở mẫu chínhxác R k

Chỉ thị là thiết bị từ động phát hiện sự chênh áp ∆U=Ux-Uk

b.Các thiết bị đo điên áp

Các vôn mét điện tử:

Trong đo lường khi đo điện áp nguồn công suất nhỏ hay đo đo dòng nhỏ hơn dòng qua cơ cấuchỉ thị, người ta phải tìm cách tăng độ nhạy của thiết bị đo Một trong những biện pháp tăng độnhạy là khuêch đại Ngoài ra do yêu cầu do yêu cầu điện trở của phép đo áp là điện trở của vôn métcàng lớn càng tốt Để thỏa mãn nhu cầu trên người ta đã chế tạo ra các vôn mét điện tử

Về cấu trúc, vôn mét điện tử là tập hợp của các bộ chỉnh lưu khuêch đại và cơ cấu chỉ thị từđiện

Hình2.3 :Sơ đồ khối vôn mét điện tử Các vôn mét chỉ thị

Bộ so sánh: Đầu vào là điện áp cần đo Ux và điện áp mẫu U0

Bộ tích phân: Tạo xung răng cưa

uP: vi xử lí, đây là khối xử lí chính Mọi tín hiệu được đưa qua đây để xử lí và hiển thị

+Cơ cấu phím và chỉ thị

Bộ vi xử lí sẽ tính ra giá trị điện áp cần đo là:

Ux=

13

)12(

N N

N N

C





N1: Số xung răng cưa trong khoảng thời gian ∆t1

N2: là số xung chuẩn qua timer trong khoảng thời gian ∆t2

Điều chế Giải điều C.T

chế

N3:số xung từ bộ so sánh qua bộ vi xử lí trong thời gian ∆t1

C: hệ số phụ thuộc vào tính chất của dụng cụ đo và đơn vị đo điện áp

Ưu điểm:Của phương pháp này là thang đo không đổi, có thể hiệu chỉnh điểm “không” và điểm

cực đại của dải đo, sự không ổn định của các thông số các phần tử của mạch(theo thời gian haynhiệt độ) không ảnh hưởng đến độ chính xác của dụng cụ đo…

2.3 Một số phương pháp đo công suất

Công suất và năng lượng là các đại lượng cơ bản của phần lớn các đối tượng, quá

trình và hiện tượng vật lý Vì vậy việc xác định công suất và năng lượng là một phép đo rất phổbiến Việc nâng cao độ chính xác của phép đo đại lượng này có ý nghĩa rất to lớn trong nền kinh tếquốc dân, nó liên quan đến việc tiêu thụ năng lượng, đến việc tìm những nguồn năng lượng mới,đến việc tiết kiệm năng lượng.Công suất cũng như năng lượng có mặt dưới nhiều dạng khác nhau

đó là: năng lượng điện, nhiệt cơ, công suất, phát xạ tuy nhiên quan trọng nhất vẫn là việc đo côngsuất và năng lượng điện, còn các dạng năng lượng khác cũng thường được đo bằng phương phápđiện Dải đo của công suất điện thường từ 10 20W đến 10 W Công suất và năng lượng điện10

cũng cần phải được đo trong dải tần rộng từ không (một chiều) đến 10 Hz và lớn hơn.9

Công suất tác dụng trong mạch xoay chiều một pha:

Được xác định như là giá trị trung bình của công suất trong một chu kỳ T:

T

trong đó: p, u, i là các giá trị tức thời của công suất, áp và dòng

Trong trường hợp khi dòng và áp có dạng hình sin thì công suất tác dụng được tính là :

P = U.I.cos

hệ số cos được gọi là hệ số công suất

Còn đại lượng S = U.I gọi là công suất toàn phần được coi là công suất tác dụng khi phụ tải làthuần điện trở tức là, khi cos = 1

Khi tính toán các thiết bị điện để đánh giá hiệu quả của chúng, người ta còn sử dụng khái niệmcông suất phản kháng Đối với áp và dòng hình sin thì công suất phản kháng được tính theo :

Q = U.I.sin

Trong trường hợp chung nếu một quá trình có chu kỳ với dạng đường cong bất kỳ thì côngsuất tác dụng là tổng các công suất của các thành phần sóng hài

Hệ số công suất trong trường hợp này được xác định như là tỉ số giữa công suất tác

dụng và công suất toàn phần: Kp = P

S và khi hình sin thì: Kp = cos

Các thiết bị Đo công suất trong mạch một chiều và xoay chiều một pha

Có các phương pháp đo cơ bản sau:

_ Đo theo phương pháp cơ điện:

Công suất trong mạch một chiều có thể đo được bằng cách đo điện áp đặt vào

phụ tải U và dòng I qua phụ tải đó Kết quả là tích của hai đại lượng đó Tuy nhiên

đây là phương pháp gián tiếp, phương pháp này có sai số của phép đo bằng tổng sai

số của hai phép đo trực tiếp (đo điện áp và đo dòng điện)

Với watmet điện động có thể đạt tới cấp chính xác là 0,01÷0,1 với tần số dưới

200Hz và trong mạch một chiều, ở tần số từ 200Hz ÷ 400Hz thì sai số đo là 0,1% và hơn nữa.Với watmet sắt điện động với tần số dưới 200Hz sai số đo là 0,1 ÷ 0,5 %

còn với tần số từ 200Hz ÷ 400Hz thì sai số đo là 0,2 % và hơn nữa

+ Đo công suất trong mạch xoay chiều một pha bằng watmet điện động:

α = 1

D.I.Iu .cos

12

dMd

Nếu dMd12 = const thì:

α = s.U.I cos( -  ).cos

Từ biểu thức trên thấy số chỉ của watmet tỉ lệ với công suất khi γ = 0 hoặc khi γ = 

Điều kiện thứ nhất γ = 0 có thể đạt được bằng cách tạo ra cộng hưởng điện áp trong mạchsong song (ví dụ bằng cách mắc tụ C song song với điện trở RP) Nhưng cộng hưởng chỉ giữ đượckhi tần số không đổi, còn nếu tần số thay đổi thì điều kiện γ = 0 bị phá vỡ

Sai số góc: khi γ ≠ 0 thì watmet đo công suất với một sai số β γ gọi là sai số góc:

đó mà cosγ ≈ 1 và sinγ ≈ γ như vậy:

βγ ≈ γ.tg

Khi  =

2

 thì β γ → ∞ vì vậy thay cho sai số tương đối thường dùng sai số tương

+ Đo công suất trong mạch xoay chiều một pha bằng Watmet sắt điện động

_ Đo theo phương pháp điện:

Khi đo công suất trong mạch một chiều và xoay chiều một pha theo phương pháp điện thì phépnhân được thực hiện bởi mạch nhân điện tử tương tự và số Tín hiệu ra của chúng là hàm của côngsuất cần đo

Các phương pháp đo công suất bằng phương pháp điện phổ biến gồm:

+ Đo công suất bằng Watmet chỉnh lưu điện tử

Mạch nguyên lý của một watmet chỉnh lưu điện tử với mạch bình phương được thực hiện bằngmột điốt bán dẫn như hình 10.2 Watmet có hai điện trở trong mạch dòng là RS1 = RS2 có giá trị củanhỏ hơn rất nhiều so với tổng trở tải ZL và hai điện trở R3 và R4 trong mạch áp Các điện trở R3 và

R4 thực hiện vai trò của mạch phân áp vì vậy (R3 + R4) lớn hơn rất nhiều điện trở tải ZL

Hình 2.4 Mạch nguyên lý của 1 wamet chỉnh lưu điện tử với mạch bình phương

Điện áp rơi trên các điện trở sun RS1 = RS2 tỉ lệ với dòng tải k1i Điện áp rơi trên điện trở R3

của mạch phân áp tỉ lệ với điện áp rơi trên phụ tải k2u Theo mạch điện thì điện áp u1 và u2 trên cácđiốt D1 và D2 sẽ tương ứng là : u1 = k2u + k1i

Dòng qua cơ cấu chỉ thị sẽ là:

ict = (i1 – i2)

ct

RrThay i1, i2 vào biểu thức ict có :

T = k.U.I cos = k.Pvới P là công suất cần đo Như vậy đọc kết quả của cơ cấu chỉ thị từ điện sẽ suy ra được côngsuất cần đo

Các đặc điểm cơ bản của atmet chỉnh lưu điện tử dùng điốt: có độ chính xác không cao (chủyếu là do đặc tính của các điôt không giống nhau) Sai số cỡ ±1,5 ÷ 6% Độ nhạy thấp, công suấttiêu thụ lớn Dải tần tín hiệu khoảng vài chục kHz

+ Watmet dùng phương pháp điều chế tín hiệu: dựa trên việc nhân các tín hiệu uu (tỉ lệ với điện

áp trên tải cần đo) và ui (tỉ lệ với dòng điện trên tải cần đo) trên cơ sở điều chế hai lần tín hiệuxung Các tín hiệu tương tự uu và ui được biến đổi thành tần số, chu kì, biên độ, độ rộng của tínhiệu xung sau đó lấy tích phân Thông dụng nhất là kết hợp giữa các loại điều chế sau đây:

Điều chế độ rộng xung với điều chế biên độ xung: (ĐRX-BĐX)

Điều chế độ rộng xung với tần số xung : (ĐRX-TSX)

Điều chế tần số xung và biên độ xung: TSX-BĐX

Xét watmet dựa trên phương pháp ĐRX–BĐX: có sơ đồ cấu trúc như hình 10.5a và nguyên lýnhư hình 2.5

Tín hiệu vào ui được điều chế thành độ rộng t của xung (ĐRX) được phát ra từ máy phát tần số

Khi T0 → 0 thì diện tích của mỗi xung ở đầu ra của bộ điều chế biên độ tỉ lệ với công suất tứcthời :

S(t) = uuti = k uu.ui

Hình 2.5 Watmet theo phương pháp điều chế độ rộng xung với điều chế biên độ xung

Như vậy điện áp ra của bộ tích phân (TP) sẽ có giá trị tỉ lệ với công suất trung bình P(H.10.5b) Sai số của các watmet sử dụng các cặp điều chế là ở chỗ độ dài của chu kì điều chế bịhạn chế Điều này làm cho dải tần bị hạn chế

Ở Nhật Bản phương pháp điều chế đã được sử dụng để chế tạo chuẩn đơn vị công suất điệntrong khoảng tần số từ 40Hz đến 10.00Hz có độ chính xác cao với sai số hệ thống từ 0,01÷0,2%

φ = φ2-φ1 : độ lệch pha của điện áp so với dòng điện

Thông thương góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện nằm trong khoảng từ 0-3600 và được đobởi radian,thời gian hay biên độ

Có nhiều phương pháp đo độ lệch pha

-Dựa vào phương pháp biến đổi ta có thể chia thành :Phương pháp biến đổi thẳng và phươngpháp biến đổi bù

-Dựa vào cách lấy thông tin đo có thẻ chia thành phương pháp sử dụng thông tin khi tín hiệuvượt quá một mức nhất định và phương pháp dùng toàn bộ thông tin nhận được

Nhóm thứ nhất được sử dụng khi ít nhiễu hay tỷ số giữa tín hiệu trên nhiễu lớn

Nhóm thứ 2 được sử dụng khi tín hiệu nhiễu lớn hay tỷ số giữa tín hiệu trên nhiễu nhỏ

-Trong hệ thống điện,một thông số rất được quan tâm đó là hệ số công suất cosφ Để đo cosφ ta

có nhiều phương pháp.Ta có thể đo φ đẻ suy ra hệ số công suất hay hay ngược lại

Có thể đo hệ số cosφ bằng phương pháp gián tiếp,sử dụng công cụ watmet,vônmet và

ampemet,sau đó tính ra cosφ bằng cosφ = Phương pháp này độ chính xác thấp vì sai sso phép

đo bằng tổng sai số của cả 3 dụng cụ đo

Một số phương pháp đo góc lệch pha:

Đo góc lệch pha bằng phương pháp biến đổi thẳng (đo trực tiếp )

Fazomet điện động:

Dụng cụ để đo góc pha và hệ số cosφ là FaZomet Thông thường nhất là dụng cụ sử dụng cơcấu chỉ thị logomet điện động ở mạch song song cuộn động 1 được mắc nối tiếp với 1 cuộn cảm L1dòng đi qua cuộn dây là I1 cuộn hai được mắc nối tiếp với điện trở R2 nên dòng điện I2 trùng phavới điện áp U.theo công thức của cơ cấu ghi chỉ thị logomet điện động ta có:

f(α)=

Ta tìm cách cho I1=I2 ta suy ra: α=φ

Như vậy độ lệch pha của cơ cấu được xác định bởi góc φ

Nhược điểm: của loại Fazomet này là nó chỉ được tính cho một cấp điện áp.Nếu thay đổi điến

áp thì phải thay đổi R1 và điện cảm L2 do đó mà đãn đến thay đổi góc β.Ngoài ra còn phụ thuộcvào tần số vì mạch có cuộn cảm

Để mở rộng thang đo vè dòng người ta nguwoif ta có thẻ phân cuộn tĩnh ra thành nhiều phầnkhác nhau mắc nối tiếp hoặc song song ta sẽ thu được sẽ thu được các cấp điện áp khác nhau

Fazomet điện tử

Nó dựa trên việc biến dổi góc lệch pha trực tiếp thành dòng hay áp.để đo góc lệch pha giữa haitín hiệu hình sin.ta thực hiện theo sơ đồ (a) sau:

Hình 2.6 Sơ đồ và góc của Fazomet điện tử

Tín hiệu hình sin x1 và X2 qua các bộ tạo xung TX1 và TX2.Khi tín hiệu qua mức “0” tạo racác xung U1’ và U2’(1b) các xung này được đưa tới các đàu vào trigo(S-R) Nhu vậy các tín hiệuhinhd sin ở đàu vào nhờ các bộ tạo xung đã biến độ lệch pha thành khoảng thời gian giữa cácxung.khi có sự tác động đàu vào của các xung này lên trigo xuất hiện tín hiệu I Tr ở đầu ra,và qua

cơ cấu chỉ thị điện ta có một dòng trung bình :

Nếu Im = cosφ thì đại lượng góc pha cần đo tỷ lệ với Itb.L thì suy ra góc pha

Sai số của phép đo này cỡ +-(1-2%) chủ yếu là do sự biến động của Im và sai số của phép đodòng trung bình Im (hình 2) và sai số của phép đo dòng trung bình Itb

Hình 2.7 cơ cấu phép đo

LCD

PhÝm bÊmKhèi m¹ch

chuÈn ho¸

U,I

3.2 Đặc điểm của ATmega 16

AVR ATmega16 là vi điều khiển CMOS 8 bits tiêu thụ điện năng thấp dựa trên kiến trúc RISC( Reduced Instruction Set Computer ) Với kiểu kiến trúc này cho phép các lệnh thực thi trong mộtchu kỳ xung nhịp, vì thế tốc độ xử lý dữ liệu có thể đạt 16 triệu lệnh trên giây ở tần số 16MHz.AVR ATmega16 cho phép người thiết kế có thể tối ưu hoá mức độ tiêu thụ năng lượng mà vẫn bảođảm tốc độ xử lý

Hình 3.1: Sơ đồ cấu trúc của AVR ATmega16.

AVR ATmega16 có 32 thanh ghi làm việc đa năng Toàn bộ 32 thanh ghi này đều được nốitrực tiếp với bộ xử lý số học logic ALU (Arithmetic Logic Unit), cho phép truy nhập vào 2 thanhghi độc lập trong một chu kỳ xung nhịp Kiến trúc đạt được có tốc độ xử lý nhanh gấp 10 lần viđiều khiển dạng CISC thông thường

Các đặc tính cua ATmega 16

Hình 3.2 Sơ đồ chân AVR ATmega16

·Được chế tạo theo kiến trúc RISC tiên tiến nên hiệu suất làm việc cao, điện năng tiêu thụ thấp

·Bộ lệnh gồm 131 lệnh, hầu hết đều thực thi chỉ trong một chu kỳ xung nhịp

·328 thanh ghi làm việc đa năng

·Tốc độ xử lý dữ liệu có thể đạt đến 16 triệu lệnh/s ở tần số 16Mhz

·16Kb FlashROM lập trình ngay được trên hệ thống:

- Giao tiếp nối tiếp cho phép lập trình ngay trên hệ thống

·Bộ chuyển đổi nối tiếp đồng hồ vạn năng

·Dải điện áp hoạt động: VCC = 4,55,5 (V)

·2 bộ Timer/Counter 8 bits và 1 bộ Timer/Counter 16 bits với các chế độ làm việc: so sánh,chia tần tách biệt và bắt mẫu

·4 kênh điều chế bề rộng xung PWM

·Bộ đếm thời gian thực với bộ tạo dao động riêng

· Hỗ trợ bộ truyền nhận UART lập trình được

·Hỗ trợ giao diện truyền thụng SPI chủ/tớ.

·Hỗ trợ bộ định thời Watchdog với bộ tạo dao động riêng, cho phép lập trình được và tự độngreset khi treo máy

- Chế độ giảm bớt điện năng ( Power-Down ):

Trong chế độ giảm bớt điện năng, nội dung thanh ghi vẫn được bảo vệ nhưng bộ tạo dao động,các chức năng khác của chíp không hoạt động cho đến khi xuất hiện ngắt ngoài tiếp theo hoặc resetphần cứng

- Chế độ tiết kiệm điện ( Power-Save ):

Trong chế độ tiết kiệm điện, bộ định thời không đồng bộ vẫn hoạt động cho phép người dựng

sử dụng làm cơ sở hoạt động cho toàn hệ thống mặc dù thiết bị đang trong chế độ ngủ

- Chế độ giảm nhiễu ADC ( ADC Noise Reduction ):

Trong chế độ giảm nhiễu ADC, CPU và tất cả các module I/O đều không hoạt động trừ bộ địnhthời không đồng bộ và bộ biến đổi ADC, để làm giảm đến mức tối thiểu nhiễu chuyển mạch trongsuốt quá trình biến đổi của ADC