Đồ Án Đo Dòng Dc 0-20Ma,.Pdf

-1- BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẴNG KỸ THUẬT CAO THẮNG KHOA ĐIỆN - ĐIỆN LẠNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐO DÒNG DC 0-20Ma Giáo viên hướng dẫn: Ths ĐẶNG ĐẮC CHI Nhóm 24: TRỊNH THẾ THUẬN VĂN ĐÌNH NGỮ HỒ TÂY QUANG -2- Chương 1: Giới thiệu Ngày nay, ứng dụng Vi điều khiển sâu vào đời sống sinh hoạt sản xuất người Thực tế hầu hết thiết bị điện dân dụng có góp mặt Vi Điều Khiển vi xử lí Ứng dụng vi điều khiển thiết kế hệ thống làm giảm chi phí thiết kế hạ giá thành sản phẩm đồng thời nâng cao tính ổn định thiết bị hệ thống Việc phát triển ứng dụng hệ vi xử lý đòi hỏi hiểu biết phần cứng phần mềm, mà hệ vi xử lý sử dụng để giải toán khác Tính đa dạng ứng dụng phụ thuộc vào việc lựa chọn hệ vi xử lý cụ thể vào kỹ thuật lập trình Trên thực tế điện thiết bị điện sữ dụng rộng rãi sinh hoạt hang ngày đa số người dân Rất nhiều đồ vật, máy móc sử dụng điện năng, điện cần thiết sống Hàng loạt sản phẩm hiên đại sử dụng điện đời, kèm theo kỹ thuật phát triển với nhiều phát minh sáng tạo Đồng hồ đa chức (đo dòng, diện áp, tốc độ động …) đời giúp ích cho việc sửa chữa nghiên cứu chúng bày bán rộng rải thị trường với nhiều chủng loại khác Đây ứng dụng nhỏ vi xử lý việc đo dòng điện DC Dùng để đo dòng điện chiều hiển thị thong tin led đoạn, xem đồng hồ dùng để đo dòng điên chiều Đo dòng DC 0-20mA: mạch điện tử ứng dụng IC AT89C51, mạch gồm có phần cứng phần mềm Phần cứng: Sử dụng IC AT89C51và linh kiện điên tử khác ADC, transistor,điện trở ,led đoạn số IC khác, dược nói rõ ỡ chương sau Phần mềm: Là việc dụng dụng ngơn ngữ lập trình vi xử lý, lập trình theo ý đồ người thự -3- Chương 2: Thiết kế tính tốn Khối hiển thị Khối xử lý Khối nút nhấn Khối lấy mẫu Khối chuyển đổi ADC Khối rơ le Sơ đồ khối Nguyên lý hoạt động: từ khối lấy mẫu tín hiêụ lấy sau đưa vào ADC, từ ADC tín hiệu chuyển từ dạng tương tự sang dạng số đưa vào vi điều khiển vi điều khiển nhận tín hiệu khối nút nhấn, sau thực xử lý thơng tin đưa khối hiển thi đồng thời khối xử lý thực điều khiển việc đóng ngắt ROLE -4- Chức cuả khối: a Khối vi xử lý: J6 10K R4 +5VC C 1 R5 10K +5VC C SW RESET 2 10 11 12 0 1 1 C 13 33pF R8 1k 0 C 14 33pF 39 38 37 36 35 34 33 32 Y1 C 15 u F /5 V J4 U4 P 0 /A D P /A D P /A D P /A D P /A D P /A D P /A D P /A D P /A P /A P 2 /A P /A 1 P /A P /A P /A P /A P /T P /R XD P 1 /T -E X P /T X D P P /IN T P P 3 /IN T P P /T P P /T P P /W R P P /R D 19 XT A L A L E /P R O G XTA L2 PSEN +5VC C 31 E A /V P P RST A T89C 51 21 22 23 24 25 26 27 28 2 2 10 11 12 13 14 15 16 17 3 3 30 29 J7 2 3 R6 10K +5VC C +5V 10K R7 KHOI VI XU LY  Khối xử lý mạch tích hợp chip lập trình dung để điều khiển hoạt động hệ thống, theo tập lệnh người lập trình Bộ vi điều khiển tiến hành đọc lưu trử xử lý thông tin đo thời gian điều khiển cấu  Nguyên lý hoạt động: cấp nguồn, vi xử lý nhận tín hiệu số từ ADC Sau phân tích xử lý tín hiệu theo chương trình lập trình trước  Chức khối: nhận tín hiệu số từ ADC, sau xử lý tín hiệu hiển thị thông số kết lên led đoạn b Khối chuyển đổi ADC khối lấy mẫu -5- J2 J3 +12V +5V +12V -1 V +5V -5 V A LO H EADER OU T VDK TU M A C H N G U O N +5V R 22K -1 V U VAO VD K +5V 1uF U2 C2 103 C C 270K 104 334 11 R 10 R LM741 OS2 V- R9 100K R1 - R OU T OS1 V+ + 1K R5 270K +5V +5V -5 V 100K 1K C 2 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 GND V+ S TATU S R E F IN POL REF CAPO R R EF C AP+ B12 R E F IN + B11 IN H I B10 IN L O B9 COMMON B8 IN T B7 AZ B6 BU F B5 R EF OUT B4 VB3 SEN D B2 R U N /H O L D B1 BU F OSC OUT TE ST OSC SEL LBEN OSC OU T H BEN O S C IN C E /L O A D MOD E LO 10 11 12 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 J1 +12V R7 22K +12V Q1 6M 7109 Nguyên lý hoạt động: ta thực việc đo từ OP-AMP741 thực việc lấy mẫu thơng qua việc lấy điện áp rơi điên trở sun R=10 ơm, sau điện áp khếch đại lên 22 lần đưa qua R=270k đưa vào ADC, ADC xử lý đưa vào VDK Vout=Rf*(Vin+-Vin-)/Rin Giới thiệu ICL 7109: 12-Bit, Microprocessor- Compatible A/D Converter Tính • 12-bit nhị phân (phân cực dương băng tần rộng-) • Byte-tổ chức, TTL tương thích trạng thái ngỏ UART(thu phát đa năng) phối hợp chế độ cho song song đơn giản hay nối tiếp giao diện với hệ thống vi xử lý • RUN / HOLD ngỏ vào trạng thái ngỏ sử dụng để hình thời điểm chuyển đổi điều khiển • Độ nhiễu thấp (Typ). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15μVP-P • Dịng điện vào (Typ). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,1 PA • Hoạt động lên đến 30 chuyển đổi / s • On-chip dao động với tần số 3.58MHz TV bán dẫn cho 7,5 chuyển đổi / s cho bác bỏ 60Hz Có thể sử dụng với mạng dao động RC cho tần số đồng hồ khác Mô tả ICL7109 có hiệu suất cao, CMOS, cơng suất thấp tích hợp A / D chuyển đổi thiết kế để dễ dàng giao diện với vi xử lý Các liệu đầu (12 bit, phân cực phạm vi-) truy cập trực tiếp kiểm soát hai byte cho phép đầu vào chip chọn đầu vào cho giao diện bus song song Một UART hình thức bắt tay cung cấp phép làm +12V R3 10 A -6- việc với ICL7109 tiêu chuẩn công nghiệp UARTs việc cung cấp nối tiếp truyền liệu Các RUN / HOLD đầu vào trạng thái đầu cho phép giám sát kiểm soát thời gian chuyển đổi Thông tin Cực dương cấp điện áp (GND để V +). . . . . . . . . . . . . . . . . . .+ 6 V Cực âm cấp điện áp (GND để V-). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .- 9V Điện áp Analog đầu vào (Hoặc ra)  . . . . . . . . . . . V + để làm chuẩn Điện áp đầu vào (Hoặc ra). . . . . . . . . V + để Vdigital Điện áp đầu vào. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  (V +) 0,3 V Châns 27/02. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .    GND-0.3V V+ = +5V, V- = -5V, GND = 0V, TA = 25oC, fCLK = 3.58MHz, Mô tả chân: Châ n Ký hiệu POL OR B12 B11 B10 GND Status Mô tả Nối đất Đầu mức cao suốt q trình tích phân liệu khóa Đầu mức thấp phần analog cấu hình tự động Phân cực - HI cho đầu vào tích chế độ đầu bit cực liệu Overrange - HI if overranged Bit 12 (Bit quan trọng nhất.) Bit 11 High = True Bit 10 High = True -7- 10 11 12 13 14 15 16 B9 B8 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 17 TEST 18 LBEN 19 HBEN 20 CE/LOAD 21 MODE 22 23 24 OSC IN OSC OUT OSC SEL Bit Bit Bit Bit Bit Bit Bit Bit Bit High = True High = True High = True High = True High = True High = True High = True High = True (Bit quan trọng nhất) Đầu vào mức cao - thường hoạt động. Đầu vào mức thấp - tất bit đầu cao. Lưu ý: đầu vào sử dụng nhằm mục đích thử nghiệm Byte thấp khởi động - Với chế độ (chân 21) thấp, CE / LOAD (chân 20) thấp, việc kích hoạt thứ tự byte đầu thấp B1 đến B8 Với chế độ (chân 21) cao, chân phục vụ đầu cờ byte thấp sử dụng chế độ handshake Kích hoạt tính cao Byte - Với chế độ (chân 21) thấp, CE / LOAD (chân 20) thấp, dùng chân kích hoạt thứ tự byte đầu cao B9 qua B12, POL, OR Với chế độ (chân 21) cao, chân phục vụ đầu cờ cao byte sử dụng chế độ hand shake Chip Kích hoạt tính tải - Với chế độ (chân 21) thấp. CE / LOAD phục vụ nhưlà đầu master kích hoạt. Khi mức cao, B1 đến B12, POL, kết đầu bị vô hiệu hóa Với chế độ (Chân 21) cao, chân phục vụ nhấp nháy tải sử dụng chế độ hand shake Đầu vào thấp – trực tiếp xuất chế độ, nơi CE / LOAD (chân 20), HBEN (chân 19) LBEN (chân 18) hoạt động trực tiếp kiểm soát đầu vào đầu byte Xung đầu vào cao - Nguyên nhân nhập vào chế độ hand shake đầu liệu Đầu vào cao - Cho phép CE / LOAD (Chân 20), HBEN (Chân 19), LBEN (Chân 18) kết đầu Bộ dao động đầu vào Bộ dao động đầu Chọn dao động - đầu vào cấu hình cao OSC IN, OSC OUT, buf OSC OUT dao động RC - đồng hồ giai đoạn chu kỳ buf OSC OUT Đầu vào cấu hình thấp OSC IN, OSC OUT cho dao -8- 25 26 BUF OSC OUT RUN/HOLD 27 SEND 28 V- 29 REF OUT 30 31 BUFFER AUTO-ZERO 32 INTEGRATO R COMMON INPUT LO INPUT HI REF IN + REF CAP+ REF CAPREF INV+ 33 34 35 36 37 38 39 40 động thạch anh – tần số đồng hồ / 58 tần số buf OSC OUT Bộ dao động đầu vào lưu đệm Đầu vào cao - Chuyển đổi 8192 tiếp tục thực xung đồng hồ Đầu vào thấp - Chuyển đổi tiến trình hồn thành, chuyển đổi dừng lại Auto-Zero đếm trước tích hợp Đầu vào - Được sử dụng chế độ hand shake biết khả thiết bị bên để chấp nhận liệu. Kết nối với +5 V không sử dụng Cung cấp Analog âm - danh nghĩa-5V GND (Pin 1) Chuẩn điện áp đầu - danh nghĩa 2.8V xuống từ V + (Pin 40) Khuếch đại đệm đầu Điểm Auto Zero – Bên Caz Tích hợp đầu - Bên CINT Analog thường gặp - Hệ thống Auto Zero để chung Vi sai đầu vào cạnh xuống Vi sai đầu vào cạnh lên Vi sai chuẩn đầu vào dương Tụ mẫu dương Tụ mẫu âm Vi sai chuẩn đầu vào âm Cung cấp điện áp dương – danh nghĩa GND (chân 1) Mô tả chi tiết Mục Analog Các mạch tương đương với mục Analog cho ICL7109. Khi RUN / HOLD đầu vào mở kết nối với V +, mạch thực chuyển đổi tỷ lệ xác định tần số đồng hồ (8.192 đồng hồ thời gian chu kỳ). Mỗi chu kỳ đo chia thành ba giai đoạn hình 3. Họ (1) tự động khơng (A-Z), (2) tín hiệu tích hợp (INT) (3) de-tích hợp (DE) -9- Tích phân khuếch đại điển hình sóng Giai đoạn Auto-Zero Trong thời gian tự động không ba điều xảy ra. Thứ nhất, đầu vào cao, thấp bị ngắt kết nối từ chân nội ngắn mạch đến tương tự chung. Thứ hai, tham chiếu tụ tính vào điện áp tham chiếu. Thứ ba, vịng phản hồi đóng hệ thống tính phí tự động-khơng tụ CAZ để bù đắp cho điện áp offset khuếch đại đệm, tích hợp, so sánh. Kể từ so sánh kèm vịng lặp, tính xác AZ giới hạn tiếng ồn hệ thống. Trong trường hợp, bù đắp gọi đầu vào 10μV Giai đoạn tín hiệu tích hợp Trong tín hiệu tích hợp, vịng lặp tự động khơng mở ra, nội ngắn loại bỏ, đầu vào nội cao thấp kết nối với chân bên ngồi. Việc chuyển đổi sau tích hợp điện áp khác TRONG HI LO TRONG thời gian cố định. Điều vi sai điện áp rộng Hình thức phổ biến nhiều yếu tố đầu vào. Vào cuối giai đoạn này, chiều phân cực tín hiệu tích hợp xác định Đầu vào khác Các điện áp đầu vào chấp nhận khác biệt nơi Hình thức phổ biến loạt khuếch đại đầu vào, hay cụ thể từ 1V cung cấp tích cực để 1.5V việc cung cấp tiêu cực.Trong phạm vi này, hệ thống có CMRR 86dB điển hình.Tuy nhiên, cần thực để đảm bảo đầu tích hợp khơng bão hịa. Một điều kiện trường hợp xấu lớn tích cực phổ biến chế độ điện áp với quy mô gần đầy đủ âm vi sai điện áp đầu vào. Các tín hiệu đầu vào âm lái tích hợp tích cực hầu hết swing sử dụng hết điện áp chế độ tích cực chung. Đối với ứng dụng quan trọng xích đu tích hợp đầu giảm xuống swing nên 4V quy mơ tồn với mát độ xác. Các đầu tích hợp xoay quanh vịng 0.3V cung cấp mà khơng tuyến tính - 10 - Phần Analog ICL 7109 ICL7109 có, nhiên, tối ưu cho hoạt động với mặt chung tương tự kỹ thuật số gần. Với nguồn cung cấp điện +5 V và-5V, điều cho phép tích hợp đầy đủ quy mơ 4V sai số tích cực hay tiêu cực vậy, tối đa hóa hiệu hoạt động phận tương tự Phần giá trị lựa chọn Đối với hiệu suất tối ưu phần tương tự, cần thực việc lựa chọn giá trị cho nhà tích hợp tụ điện trở, tụ điện khơng tự động, điện áp tham chiếu, tỷ lệ chuyển đổi. Những giá trị phải lựa chọn cho phù hợp với ứng dụng cụ thể Việc xem xét quan trọng đầu tích hợp, sai số (đối với đầu vào toàn diện) lớn tốt Đối với ví dụ, với ± 5V cung cấp chung kết nối GND, nhà tích hợp thongthường quy mơ sản lượng đủ ± 4V Kể từ đầu tích hợp đến từ nguồn cung cấp 0.3V khơng đáng kể ảnh hưởng đến tuyến tính, đầu tích hợp 4V sai số cho phép 0.7V cho biến thể sản lượng đu thành phần dao động giá trị dung sai. Với ± 5V cung cấp loạt chế độ chung ± 1V yêu cầu, thành phần giá trị cần lựa chọn để cung cấp tích hợp đầu ± 3V sai số. Tiếng ồn roll-over tồi tệ ± 4V trường hợp. Đối với phạm vi lớn điện áp chế độ thông thường, nhà tích hợp swing đầu phải giảm nữa. Điều tăng tiếng ồn roll-over lỗi. Để cải thiện hiệu suất, vật tư 6V ± sử dụng Lồng ghép điện trở Cả hai khuếch đại đệm tích hợp có loại A đầu sân khấu với 100μA hoạt động gì. Họ cung cấp 20μA ổ đĩa hành với dịng kẻ khơng đáng kể. Các điện trở tích hợp phải đủ lớn để lại khu vực tuyến tính điện áp đầu vào nhiều, đủ nhỏ q mức rị rỉ u cầu khơng đặt bàn máy tính. Đối với 409.6mV fullscale, 200kΩ gần tối - 16 - : Chương trình con: LAMKETIEP - 17 - BEGIN LCALL GIAIMA_ADC LCALL BAOVEQUADONG LCALL GIAIMA_7DOAN LCALL HIENTHI END - 18 - Chương trình cài đặt bảo vệ dòng: - 19 - Chương trình giải mã mode: Chương trình giải mã ADC: - 20 - Giải mã led đoạn: