giáo trình an toàn điện

giáo trình an toàn điện (giao thông vận tải)

Trang 1

a Mục đích, ý nghĩa của công tác BHLĐ

Mục đích của BHLĐ là thông qua các biện pháp về khoa học kỹ thuật, tổ chức, kinh tế, xã hội để loại trừ các yếu tố nguy hiểm và có hại phát sinh trong quá trình sản xuất; tạo nên một điều kiện lao động thuận lợi và ngày càng được cải thiện để ngăn ngừa tai nạn lao độngvà bệnh nghề nghiệp, hạn chế ốm đau, giảm sút sức khoẻ cũng như những thiệt hại khác đối với người lao động, nhằm bảo đảm an toàn, bảo vệ sức khoẻ và tính mạng người lao động trực tiếp góp phần bảo vệ và phát triển lực lượng sản xuất, tăng năng suất lao động

Bảo hộ lao động trước hết là phạm trù sản xuất, do yêu cầu của sản xuất và gắn liền với quá trình sản xuất nhằm bảo vệ yếu tố năng động, quan trọng nhất của lực lượng sản xuất là người lao động Mặt khác, việc chăm lo sức khoẻ của người lao động mang lại niềm vui, hạnh phúc cho mọi người.mà công tác BHLĐ mang lại còn

có ý nghĩa nhân đạo

b Tính chất của công tác bảo hộ lao động

BHLĐ Có 3 tính chất chủ yếu là: Pháp lý, Khoa học kỹ thuật và tính quần chúng

- BHLĐ mang tính chất pháp lý

Những quy định và nội dung về BHLĐ được thể chế hoá chúng thành những luật

lệ, chế độ chính sách, tiêu chuẩn và được hướng dẫn cho mọi cấp mọi ngành mọi tổ chức và cá nhân nghiêm chỉnh thực hiện Những chính sách, chế độ, quy phạm, tiêu chuẩn, được ban hành trong công tác bảo hộ lao động là luật pháp của Nhà nước

- BHLĐ mang tính KHKT

Mọi hoạt động của BHLĐ nhằm loại trừ các yếu tố nguy hiểm, có hại, phòng và

chống tai nạn, các bệnh nghề nghiệp đều xuất phát từ những cơ sở của KHKT Các hoạt động điều tra khảo sát phân tích điều kiện lao động, đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố độc hại đến con người để đề ra các giải pháp chống ô nhiễm, giải pháp đảm bảo an toàn đều dựa trên các cơ sở khoa học kỹ thuật

Bộ môn Hệ thống điện - Khoa Điện - Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng

Trang 2

BHLĐ là hoạt động hướng về cơ sở sản xuất và con người và trước hết là người trực tiếp lao động Nó liên quan với quần chúng lao động, bảo vệ quyền lợi và hạnh phúc cho mọi người, mọi nhà, cho toàn xã hội Vì thế BHLĐ luôn mang tính quần chúng

Tóm lại: Ba tính chất trên đây của công tác bảo hộ lao động: tính pháp lý, tính

khoa học kỹ thuật và tính quần chúng có liên quan mật thiết với nhau và hỗ trợ lẫn nhau

1.1.2 Điều kiện lao động và các yếu tố liên quan

a Điều kiện lao động.

Điều kiện lao độnglà tập hợp tổng thể các yếu tố tự nhiên, kỹ thuật, kinh tế xã hội được biểu hiện thông qua các công cụ và phương tiện lao động, đối tượng lao động, trình công nghệ, môi trường lao động, và sự sắp xếp bố trí cũng như các tác động qua lại của chúng trong mối quan hệ với con người tạo nên những điều kiện nhất định cho con người trong quá trình lao động Điều kiện lao động có ảnh hưởng đến sức khoẻ và tính mạng con người

Những công cụ và phương tiện lao động có tiện nghi, thuận lợi hay gây khó khăn nguy hiểm cho người lao động, đối tượng lao động cũng ảnh hưởng đến người lao động rất đa dạng như dòng điện, chất nổ, phóng xạ, Những ảnh hưởng đó còn phụ thuộc quy trình công nghệ, trình độ sản xuất (thô sơ hay hiện đại, lạc hậu hay tiên tiến), môi trường lao động rất đa dạng, có nhiều yếu tố tiện nghi, thuận lợi hay ngược lại rất khắc nghiệt, độc hại, đều tác động lớn đến sức khoẻ của người lao động

b Các yếu tố nguy hiểm và có hại

Trong một điều kiện lao động cụ thể, bao giờ cũng xuất hiện các yếu tố vật chất có ảnh hưởng xấu, nguy hiểm, có nguy cơ gây tai nạn hoặc bệnh nghề nghiệp cho người lao động, ta gọi đó là các yếu tố nguy hiểm và có hại Cụ thể là:

• Các yếu tố vật lý như nhiệt độ, độ ẩm, tiếng ồn, rung động, các bức xạ có hại, bụi

• Các yếu tố hoá học như hoá chất độc, các loại hơi, khí, bụi độc, các chất phóng xạ

• Các yếu tố sinh vật, vi sinh vật như các loại vi khuẩn, siêu vi khuẩn, ký sinh trùng, côn trùng, rắn

• Các yếu tố bất lợi về tư thế lao động, không tiện nghi do không gian chỗ làm việc, nhà xưởng chật hẹp, mất vệ sinh

• Các yếu tố tâm lý không thuật lợi đều là những yếu tố nguy hiểm và có hại

Trang 3

Tai nạn lao động là tai nạn không may xảy ra trong quá trình lao động, gắn liền với việc thực hiện công việc hoặc nhiệm vụ lao động làm tổn thương cho bất kỳ

bộ phận, chức năng nào của người lao động, hoặc gây tử vong Nhiễm độc đột ngột cũng là tai nạn lao động

Những tiêu chuẩn đặc trưng cho tai nạn lao động là:

• Sự cố gây tổn thương và tác động từ bên ngoài

1.1.3 Những nội dung chủ yếu của khoa học kỹ thuật bảo hộ lao động

a) Nội dung khoa học kỹ thuật.

Nội dung khoa học kỹ thuật chiếm một vị trí rất quan trọng, là phần cốt lõi để loại trừ các yếu tố nguy hiểm và có hại, cải thiện điều kiện lao động

Khoa học kỹ thuật bảo hộ lao động là lĩnh vực khoa học rất tổng hợp và liên ngành, được hình thành và phát triển trên cơ sở kết hợp và sử dụng thành tựu của nhiều ngành khoa học khác nhau, từ khoa học tự nhiên (như toán, vật lý, hoá học, sinh học ) đến khoa học kỹ thuật chuyên ngành và còn liên quan đến các ngành kinh

tế, xã hội, tâm lý học Những nội dung nghiên cứu chính của Khoa học bảo hộ lao động bao gồm những vấn đề:

- Khoa học vệ sinh lao động (VSLĐ).

VSLĐ là môn khoa học nghiên cứu ảnh hưởng của những yếu tố có hại trong sản xuất đối với sức khoẻ người lao động, tìm các biện pháp cải thiện điều kiện lao động, phòng ngừa các bệnh nghề nghiệp và nâng cao khả năng lao động cho người lao động

Nội dung của khoa học VSLĐ chủ yếu bao gồm :

- Phát hiện, đo, đánh giá các điều kiện lao động xung quanh

- Nghiên cứu, đánh giá các tác động chủ yếu của các yếu tố môi trường lao động đến con người

- Đề xuất các biện pháp bảo vệ cho người lao động

Trang 4

tình trạng lành mạnh cho người lao động chính là mục đích của vệ sinh lao động.

Cơ sở kỹ thuật an toàn

Kỹ thuật an toàn là hệ thống các biện pháp, phương tiện, tổ chức và kỹ thuật nhằm phòng ngừa sự tác động của các yếu tố nguy hiểm gây chấn thương sản xuất đối với người lao động

Khoa học về các phương tiện bảo vệ người lao động

Ngành khoa học này có nhiệm vụ nghiên cứu, thiết kế, chế tạo những phương tiện bảo vệ tập thể hay cá nhân người lao động để sử dụng trong sản xuất nhằm chống lại những ảnh hưởng của các yếu tố nguy hiểm và có hại, khi các biện pháp về mặt kỹ thuật an toàn không thể loại trừ được chúng Ngày nay các phương tiện bảo vệ cá nhân như mặt nạ phòng độc, kính màu chống bức xạ, quần áo chống nóng, quần áo kháng áp, các loại bao tay, giày, ủng cách điện là những phương tiện thiết yếu trong lao động

Ecgônômi với an toàn sức khoẻ lao động

Ecgônômi là môn khoa học liên ngành nghiên cứu tổng hợp sự thích ứng giữa các phương tiện kỹ thuật và môi trường lao động với khả năng của con người về giải phẩu, tâm lý, sinh lý nhằm đảm bảo cho lao động có hiệu quả nhất, đồng thời bảo vệ sức khoẻ, an toàn cho con người

Ecgônômi tập trung vào sự thích ứng của máy móc, công cụ với người điều khiển nhờ vào việc thiết kế, tuyển chọn và huấn luyện Ecgônômi tập trung vào việc tối ưu hoá môi trường xung quanh thích hợp với con người và sự thích nghi của con người với điều kiện môi trường Ecgônômi coi cả hai yếu tố bảo vệ sức khoẻ ngưòi lao động và năng suất lao động quan trọng như nhau

Trong Ecgônômi người ta thường nhấn mạnh tới khái niệm nhân trắc học Ecgônômi tức là quan tâm tới sự khác biệt về chủng tộc và nhân chủng học khi nhập khẩu hay chuyển giao công nghệ của nước ngoài

b) Nội dung xây dựng và thực hiện pháp luật về bảo hộ lao động.

1.1.4 Sự phát triển bền vững

Phát triển bền vững là cách phát triển “thoả mãn nhu cầu của thế hệ hiện tại

mà không ảnh hưởng đến khả năng thoả mãn nhu cầu của thế hệ mai sau”

Phát triển bền vững có thể được xem là một tiến trình đòi hỏi sự tiến triển đồng thời 4 lĩnh vực: kinh tế, nhân văn, môi trường và kỹ thuật

1.2 Luật pháp,chế độ chính sách bảo hộ lao động

1.2.1 Hệ thống luật pháp chế độ chính sách BHLĐ của Việt nam

Đảng và nhà nước Việt Nam ta nhất là trong công cuộc đổi mới luôn luôn

Trang 5

ta đã có một hệ thống văn bản pháp luật chế độ chính sách BHLĐ tương đối đầy đủ.

Hệ thống pháp luật BHLĐ gồm 3 phần:

Phần I: Bộ luật lao động và các luật khác có liên quan đến ATVSLĐ

Phần II: Nghị định 06/CP và các nghị định khác liên quan đến ATVSLĐ

Phần III: Các thông tư, Chỉ thị, Tiêu chuẩn qui phạm ATVSLĐ

a Bộ luật lao động và các luật pháp có liên quan đến ATVSLĐ

- Một số điều của Bộ luật lao động có liên quan đến ATVSLĐ

Ngoài chương IX về “an toàn lao động, vệ sinh lao động” còn một số điều liên quan đến ATVSLĐ với nội dung cơ bản sau:

Điều 29 Chương IV qui định hợp đồng lao động ngoài nội dung khác phải có

nội dung điều kiện về an toàn lao động, vệ sinh lao động

Điều 23 Chương IV qui định một trong nhiều trường hợp về chấp dứt hợp đồng

là: người sử dụng lao động không được đơn phương chấm dứt hợp đồng lao động khi người lao động bị ốm đau hay bị tai nạn lao động, bệnh nghề nghiệp đang điều trị, điều dưỡng theo quyết định của thầy thuốc

Điều 46 Chương V qui định một trong những nội dung chủ yếu của thoả ước

tập thể là ATLĐ, vệ sinh lao động

Điều 68 Chương IIV qui định việc rút ngắn thời gian làm việc đối với những

người làm công việc đặc biệt nặng nhọc, độc hại, nguy hiểm

Điều 69 quy định số giờ làm thêm không được vượt quá trong một ngày, một

năm

Điều 284 Chương VIII qui định các hình thức xử lý người vi phạm kỷ luật lao

động trong đó có vi phạm nội dung ATVSLĐ

b Tai nạn lao động, bệnh nghề nghiệp

Nội dung này được quy định trong bộ luật lao động và được củ thể hoá trong các điều 9, 10, 11, 12 chương III Nghị định 06/CP như sau:

• Trách nhiệm người sử dụng lao động đối với người bị tai nạn lao động:

Sơ cứu cấp cứu kịp thời; tai nạn lao động nặng, chết người phải giữ nguyên hiện trường và báo ngay cho cơ quan Lao động, Y tế, Công đoàn cấp tỉnh và công an gần nhất

• Trách nhiệm của người sử dụng lao động đối với người mắc bệnh nghề nghiệp là phải điều trị theo chuyên khoa, khám sức khoẻ định kỳ và lập

hồ sơ sức khoẻ riêng biệt

• Trách nhiệm người sử dụng lao động bồi thường cho người bị tai nạn lao động hoặc bệnh nghề nghiệp

• Trách nhiệm người sử dụng lao động tổ chức điều tra các vụ tai nạn lao

Trang 6

đúng quy định.

1.3 Kỹ thuật vệ sinh lao động (VSLĐ).

1.3.1 Đối tượng và nhiệm vụ và nội dung của VSLĐ

Vệ sinh lao động là môn khoa học dự phòng, nghiên cứu điều kiện thiên nhiên, điều kiện sản xuất, sức khoẻ con người, ngưỡng sinh lý cho phép và những ảnh hưởng của điều kiện lao động, quá trình lao động, gây nên tai nạn lao động và bệnh nghề nghiệp Trong đó vệ sinh lao động (VSLĐ) chủ yếu đi sâu nghiên cứu các tác hại nghề nghiệp, từ đó mà có biện pháp phòng ngừa các tác nhân có hại một cách có hiệu quả

Nội dung của VSLĐ bao gồm :

- Nghiên cứu đặc điểm vệ sinh của các quá trình sản xuất

- Nghiên cứu các biến đổI sinh lý, sinh hoá của cơ thể người

- Nghiên cứu việc tổ chức lao động và nghỉ ngơi hợp lý

- Nghiên cứu các biện pháp đề phòng tình trạng mệt mỏI trong lao động, hạn chế ảnh hưởng của các yếu tố tác hạI nghề nghiệp trong sản xuất, đánh giá hiệu quả các biện pháp đó

- Qui định các chế độ bảo hộ lao động, các tiêu chuẩn vệ sinh, chế độ vệ sinh

- Đôn đốc, kiểm tra việc thực hiện các biện pháp vệ sinh an toàn lao động trong sản xuất

1.3.2 Các tác hại nghề nghiệp

Các tác hại nghề nghiệp đối với người lao động có thể do các yếu tố vi khí hậu; tiếng ồn và rung động; bụi; phóng xạ; điện từ trường; chiếu sáng gây ra

Các tác hại nghề nghiệp có thể phân ra các loại sau:

- Tác hại liên quan đến quá trình sản xuất như các yếu tố vật lý, hoá học,sinh vật xuất hiện trong quá trình sản xuất

- Tác hại liên quan đến tổ chức lao động như chế độ làm việc, nghỉ ngơi không hợp lý,cường độ làm việc quá cao, thời gian làm việc quá dài…

- Tác hại liên quan đến điều kiện vệ sinh an toàn như thiếu các thiết bị thông gió, chống bụi, chống nóng, chống tiếng ồn, thiếu trang bị phòng hộ lao

Trang 7

a Vi khí hậu.

Vi khí hậu là trạng thái lý học của không khí trong khoảng không gian thu hẹp

gồm các yếu tố nhiệt độ không khí, độ ẩm tương đối của không khí, vận tốc chuyển

động không khí và bức xạ nhiệt Điều kiện vi khí hậu trong sản xuất phụ thuộc vào tính chất của quá trình công nghệ và khí hậu địa phương

Về mặt vệ sinh, vi khí hậu có ảnh hưởng đến sức khoẻ, bệnh tật của công nhân Làm việc lâu trong điều kiện vi khí hậu lạnh và ẩm có thể mắc bệnh thấp khớp, viêm đường hô hấp trên, viêm phổi và làm cho bệnh lao nặng thêm Vi khí hậu lạnh và khô làm cho rối loạn vận mạch thêm trầm trọng, gây khô niêm mạc, nứt nẻ da Vi khí hậu nóng ẩm làm giảm khả năng bay hơi mồ hôi, gây ra rối loạn thăng bằng nhiệt, làm cho mệt mọi xuất hiện sớm, nó còn tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển, gây các bệnh ngoài da

Tiếng ồn tác động trước hết đến hệ thần kinh trung ương,sau đó đến hệ thống tim mạch và nhiều cơ quan khác Tác hại của tiếng ồn chủ yếu phụ thuộc vào mức ồn Tuy nhiên tần số lặp lại của tiếng ồn, đặc điểm của nó cũng ảnh hưởng lớn đến người.Tiếng ồn liên tục gây tác dụng khó chịu ít hơn tiếng ồn gián đoạn Tiếng ồn có các thành phần tần số cao khó chịu hơn tiếng ồn có tần số thấp.Khó chịu nhất là tiếng

ồn thay đổi cả về tần số và cường độ Ảnh hưởng của tiếng ồn đối với cơ thể còn phụ thuộc vào hướng của năng lượng âm thanh tới, thời gian tác dụng, vào độ nhạy riêng của từng người cũng như vào lứa tuổi, giới tính và trạng thái cơ thể của ngưòi công nhân

Bụi gây nhiều tác hại cho con người mà trước hết là các bệnh về đường hô hấp, bệnh ngoài da, bệnh tiêu hoá…như các bệnh về phổi, bệnh viêm mũi, họng, phế quản, bệnh mụn nhọt, lở loét…

Trang 8

Chiếu sáng hợp lý không những góp phần làm tăng năng suất lao động mà còn hạn chế các tai nạn lao động, giảm các bệnh về mắt.

e Phóng xạ.

Nguyên tố phóng xạ là những nguyên tố có hạt nhân nguyên tử phát ra các tia có khả năng ion hoá vật chất, các tia đó gọi là tia phóng xạ Hiện tại người ta đã biết được khoảng 50 nguyên tố phóng xạ và 1000 đồng vị phóng xạ nhân tạo Hạt nhân nguyên tử của các nguyên tố phóng xạ có thể phát ra những tia phóng xạ như tia α,β,γ tia Rơnghen, tia nơtơron…,những tia này mắt thường không nhìn thấy được, phát ra

do sự biến đổi bên trong hạt nhân nguyên tử

Làm việc với các chất phóng xạ có thể bị nhiễm xạ Nhiễm xạ cấp tính thường xảy ra sau vài giờ hoặc vài ngày khi toàn than nhiễm xạ 1 liều lượng nhất định (trên 200Rem).Khi bị nhiễm xạ cấp tính thường có những triệu chứng như :

- Da bị bỏng, tấy đỏ ở chổ tia phóng xạ chiếu vào

- Chức năng thần kinh trung ương bị rối loạn

- Gầy, sút cân, chết dần chết mòn trong tình trạng suy nhược…

Trường hợp nhiễm xạ cấp tính thường ít gặp trong sản xuất và nghiên cứu mà chủ yếu xảy ra trong các vụ nổ vũ khí hạt nhân và tai nạn ở các lò phản ứng nguyên tử

Nhiễm xạ mãn tính xảy ra khi liều lượng ít hơn (nhỏ hơn 200 Rem) nhưng trong một thời gian dài và thường có các triệu chứng sau :

- Thần kinh bị suy nhược

- Rối loạn các chức năng tạo máu

- Có hiện tượng đục nhân mắt, ung thư da, ung thư xương

- Cần lưu ý là các cơ quan cảm giác của người không thể phát hiện được các tác động của phóng xạ lên cơ thể, chỉ khi nào có hậu quả mới biết được

1.4 Các yếu tố nguy hiểm gây chấn thương và biện pháp phòng ngừa.

1.4.1 Các yếu tố nguy hiểm gây chấn thương sản xuất.

Các yếu tố nguy hiểm gây chấn thương sản xuất chủ yếu do cơ cấu, đặc trưng quá trình công nghệ của các dây chuyền sản xuất gây ra như :

+ Có các cơ cấu chuyển động, khớp nối truyền động

+ Chi tiết, vật liệu gia công văng bắn ra (cắt, màiđập, nghiền…)…

+ Điện giật

+Yếu tố về nhiệt : Kim loại nóng chảy,vật liệu nung nóng,nước nóng ( luyện kim,sản xuất vật liệu xây dựng…)…

+ Chất độc công nghiệp , các chất lỏng hoạt tính (a xít, kiềm )

+ Bụi (sản xuất xi măng…)

Trang 9

+ Làm việc trên cao, vật rơi từ trên cao xuống (xây dựng).

1.4.2 Nguyên nhân gây chấn thương

a) Nhóm các nguyên nhân kỹ thuật.

- Quá trình công nghệ chứa đựng các yếu tố nguy hiểm, có hại: có các bộ phận chuyển động,bụi, tiếng ồn…

- Thiết kế, kết cấu không đảm bảo, không thích hợp với đặc điểm sinh lý của người sử dụng; độ bền kém; thiếu các tín hiệu, cơ cấu báo hiệu, ngăn ngừa quá tải như van an toàn, phanh hãm, chiếu sáng không thích hợp; ồn, rung vượt quá mức cho phép , …

- Không thực cơ khí hoá, tự động hoá những khâu lao động nặng nhọc, nguy hiểm

- Không thực hiện hoặc thực hiện không đúng các qui tắc kỹ thuật an toàn như các thiết bị áp lực không được kiểm nghiệm trước khi đưa vào sử dụnh, thiếu hoặc sử dụng không đúng các phương tiện bảo vệ cá nhân…

b) Nhóm các nguyên nhân về quản lý, tổ chức.

- Tổ chức, sắp xếp chỗ làm việc không hợp lý, tư thế thao tác khó khăn

- Tổ chức tuyển dụng, phân công, huấn luyện, giáo dục không đúng, không đạt yêu cầu

1.4.3 Các biện pháp và phương tiện kỹ thuật an toàn cơ bản.

a) Biện pháp an toàn đối với bản thân người lao động

- Thực hiện thao tác, tư thế lao động phù hợp, đúng nguyên tắc an toàn, tránh các tư thế cúi gập người, các tư thế có thể gây chấn thương cột sống, thoát vị đĩa đệm…

- Bảo đảm không gian vận động, thao tác tối ưu, sự thích nghi giữa người và máy…

- Đảm bảo các điều kiện lao động thị giác, thính giác, xúc giác…

- Đảm bảo tâm lý phù hợp, tránh quá tải, căng thẳng hay đơn điệu

b) Thực hiện các biện pháp che chắn an toàn.

Mục đích của thiết bị che chắn an toàn là cách li các vùng nguy hiểm đối với người lao động như các vùng có điện áp cao, có các chi tiết chuyển động, những nơi người có thể rơi, ngă

Yêu cầu đối với thiết bị che chắn là :

- Ngăn ngừa được các tác động xấu, nguy hiểm gây ra trong quá trình sản xuất

Trang 10

- Không ảnh hưởng đến năng suất lao động, công suất thiết bị.

Phân loại các thiết bị che chắn :

- Che chắn các bộ phận, cơ cấu chuyển động

- Che chắn các bộ phận dẫn điện

- Che chắn các nguồn bức xạ có hại

- Che chắn hào, hố, các vùng làm việc trên cao

- Che chắn cố dịnh, che chắn tạm thời

c) Sử dụng thiết bị và cơ cấu phòng ngừa.

Mục đích sử dụng thiết bị và cơ cấu phòng ngừa là để ngăn chặn các tác động xấu do sự cố của quá trình sản xuất gây ra, ngăn chặn, hạn chế sự cố lan rộng.Sự cố gây ra có thể do sự quá tải (về áp suất, nhiệt độ, điện áp…) hoặc do các hư hỏng ngẫu nhiên của các chi tiết, phần tử của thiết bị

Nhiệm vụ của thiết bị và cơ cấu phòng ngừa là phải tự động loại trừ nguy cơ

sự cố hoặc tai nạn khi đối tượng phòng ngừa vượt quá giới hạn qui định

Thiết bị phòng ngừa chỉ làm việc tốt khi đã tính toán đúng ở khâu thiết kế, chế tạo và nhất là khi sử dụng phải tuân thủ các qui định về kỹ thuật an toàn

Phân loại thiết bị và cơ cấu phòng ngừa :

- Hệ thống có thể tự phục hồi lại khả năng làm việc khi đối tượng phòng ngừa đã trở lại dướI giới hạn qui định như van an toàn kiểu tải trọng, rơ le nhiệt…

- Hệ thống phục hồi lại khả năng làm việc bằng cách thay thế cái mới như cầu chì, chốt cắm…

d) Sử dụng các tín hiệu, dấu hiệu an toàn.

Tín hiệu an toàn nhằm mục đích:

- Báo trước cho ngườI lao động những nguy hiểm có thể xảy ra

- Hướng dẫn các thao tác cần thiết

- Nhận biết qui định về kỹ thuật và an toàn qua các dấu hiệu qui ước về màu sắc, hình vẽ (biển báo chỉ đường…)

Tín hiệu an toàn có thể dung :

Trang 11

Yêu cầu đối với tín hiệu an toàn :

- Dễ nhận biết

- Độ tin cậy cao, ít nhầm lẫn

- Dễ thực hiện, phù hợp với tập quán, cơ sở khoa học kỹ thuật và yêu cầu của tiêu chuẩn hoá

e) Đảm bảo khoảng cách và kích thước an toàn.

Khoảng cách an toàn là là khoảng không gian tối thiểu giữa người lao động và các phương tiện, thiết bị, hoặc khoảng cách nhỏ nhất giữa chúng với nhau để không

bị tác động xấu của các yếu tố sản xuất như khoảng cách giữa đường dây dẫn điện đến người, khoảng cách an toàn khi nổ mìn, khoảng cách giữa các máy móc, khoảng cách trong chặt cây, kéo gỗ, khoảng cách an toàn về phóng xạ…

Tuỳ thuộc vào quá trình công nghệ, đặc điểm của từng loại thiết bị mà qui định các khoảng cách an toàn khác nhau

f) Thực hiện cơ khí hoá, tự động hoá và điều khiển từ xa

Đó là biện pháp nhằm giải phóng người lao động khỏi khu vực nguy hiểm , độc hại Các trang thiết bị cơ khí hoá, tự động hoá và điều khiển từ xa thay thế con người thực hiện các thao tác từ xa, trong điều kiện khó khăn, nguy hiểm , đồng thời nâng cao được năng suất lao động

g) Trang bị các phương tiện bảo vệ cá nhân.

Trang bị phương tiện bảo vệ cá nhân là biện pháp bảo vệ bổ sung, hỗ trợ nhưng có vai trò rất quan trọng khi các biện pháp bảo vệ khác vẫn không đảm bảo an toàn cho người lao động, nhất là trong điều kiện thiết bị, công nghệ lạc hậu

Các trang bị , phương tiện bảo vệ cá nhân có thể bao gồm :

- Trang bị bảo vệ mắt :các loại kính bảo vệ khác nhau

- Trang bị bảo vệ cơ quan hô hấp :mặt nạ, khẩu trang, bình thở…

- Trang bị bảo vệ cơ quan thính giác nhằm ngăn ngừa tiếng ồn.như nút bịt tai, bao úp tai

- Trang bị bảo vệ đầu, chân tay : các loại mũ, giày, bao tay

- Quần áo bảo hộ lao động : bảo vệ người lao động khỏi các tác động

về nhiệt, về hoá chất, về phóng xạ, áp suất…

Trang 12

nhà nước, việc cấp phát, sử dụng phải theo qui định của pháp luật Người sử dụng lao động phải tiến hành kiểm tra chất lượng phương tiện bảo vệ cá nhân trước khi cấp phát và kiểm tra định kỳ theo tiêu chuẩn khi đưa vào sử dụng.

h) Thực hiện kiểm nghiệm dự phòng thiết bị.

Kiểm nghiệm độ bền, độ tin cậy của máy móc, thiết bị, công trình, các bộ phận của chúng là biện pháp an toàn nhất thiết trước khi đưa chúng vào sử dụng.Mục đích của kiểm nghiệm dự phòng là đánh giá chất lượng của thiết bị về các mặt tính năng ,

độ bền, độ tin cậy để quyết định có đưa thiết bị vào sử dụng hay không Kiểm nghiệm

dự phòng được tiến hành định kỳ, hoặc sau những kỳ sữa chữa, bão dưỡng

Trang 13

Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 29

Ch−¬ng II Ch−¬ng II ThiÕt kÕ KIT vi ®iÒu khiÓn

ThiÕt kÕ KIT vi ®iÒu khiÓn

Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng –Bé m«n T§H

Trang 14

Biên soạn : Lâm tăng Đức – Lê Tiến Dũng – Bộ môn TĐH Trang 30

Chương II Chương II Thiết kế KIT vi điều khiển Thiết kế KIT vi điều khiển

+ Họ 8051 đ3 và đang là môn học được nằm trong chương trình đào tạo của các trường trung học, cao đẳng và đại học trong cả nước, đây còn là một đối tượng

cụ thể cho sinh viên khi bắt đầu nhập môn vi điều khiển Vì vậy, việc chọn họ 8051 làm thành phần trung tâm của bộ KIT là phù hợp với chương trình đào tạo và điều kiện học tập của sinh viên

Vì những lí do trên, và xuất phát từ mục đích, yêu cầu của đồ án là thiết kế một

bộ KIT vi điều khiển phục vụ mục đích đào tạo môn học này, ta quyết định chọn phương án sử dụng chip vi điều khiển 89C52 của h3ng ATMEL để làm thành phần trung tâm của KIT, cùng với các thành phần bộ nhớ ROM, RAM bên ngoài và các thiết

bị ngoại vi phong phú

Chip vi điều khiển AT89C52 là một bộ vi điều khiển cũng thuộc họ 8051, do đó

nó có tất cả những đặc trưng cơ bản của họ này Ngoài ra nó còn có thêm 1 bộ định thời Timer 2 và 3 nguồn ngắt so với 8051

72.2 Xây dựng sơ đồ khối của KIT

Sau đây ta sẽ xây dựng sơ đồ khối của bộ KIT vi điều khiển như sau:

Trang 15

VàO/RA DIGITAL

ĐầU VàO XUNG MATRIXLED

8 x 8

stepper motor

Trong sơ đồ khối của bộ KIT như trên, chức năng của các khối như sau

- Khối CPU : Đây là khối trung tâm của hệ thống Nó bao gồm chip vi điều khiển AT89C52, EEPROM, RAM, các cổng giao tiếp mở rộng, mạch chốt, giải m3 địa chỉ Khối này làm nhiệm vụ trung tâm điều hành hoạt động của cả bộ KIT

- Khối PC : Đây là khối giao tiếp giữa hệ vi điều khiển của bộ KIT và máy tính PC giúp cho người sử dụng có thể phát triển các ứng dụng trên bộ KIT từ máy tính Người sử dụng dùng PC để nạp các chương trình ứng dụng cho bộ KIT Ngoài ra

PC còn cho phép người sử dụng nạp các chương trình điều hành của người sử dụng viết cho bộ KIT hoặc thay đổi chương trình điều hành hiện đang có trong bộ KIT Chương trình điều hành phải được nạp từ các mạch nạp ngoài và cố định trên KIT Chương trình ứng dụng của người sử dụng được nạp cho bộ KIT từ máy tính thông qua phần mềm nạp đi kèm theo KIT

Hình 2.1 - Sơ đồ khối của KIT

Trang 16

- Bàn phím: Đây là khối thiết bị đầu vào giao tiếp giữa vi điều khiển và người

sử dụng Bàn phím cho phép người sử dụng sử dụng nó để điều khiển hoạt động của KIT theo hướng dẫn trên màn hình LCD như:

Chạy chương trình từng bước (nút STEP) Xem, sửa đổi các thanh ghi (R0-R7), các thanh ghi đặc biệt (SFR), các PORT (P0,P1,P2, P3), các ô nhớ RAM

Chuyển đổi qua lại giữa các kiểu hiển thị dữ liệu như nhị phân, hexa hay thập phân

- Khối LCD: màn hình tinh thể lỏng với kích thước lớn 24x8 kí tự giúp ta có thể quan sát dễ dàng giá trị của các thanh ghi (R0-R7), các thanh ghi đặc biệt (SFR) các PORT (P0,P1,P2, P3), các ô nhớ trong RAM Ngoài ra trên màn hình còn có các hướng dẫn người sử dụng, chức năng của các phím tùy theo ngữ cảnh LCD tạo ra sự tiện lợi, thân thiện cho người sử dụng trong làm quen cũng như thí nghiệm trên KIT

- Khối A/D : Có chức năng chuyển đổi tín hiệu điện áp tương tự 0 – 5V thành tín hiệu số 8 bit để đưa vào vi điều khiển xử lí Tín hiệu vào 0-5V có thể được đưa từ bên ngoài hoặc thông qua DIP-SWITCH (Dual Inline Pakage - SWITCH) để nối các tín hiệu tương tự có sẵn trên kit nhờ bộ chia áp là 3 biến trở vi chỉnh và đặc biệt là đầu ra của 1 bộ cảm biến nhiệt độ LM35, có thể tiến hành ở đây một bài thí nghiệm về đo nhiệt độ phòng

- Khối D/A : Là khối cho phép chuyển đổi tín hiệu số 8 bit thành tín hiệu tương

tự 0 – 10V đưa ra ngoài, có thể hiển thị được trên máy hiện sóng

- Khối vào/ra xung số - điều khiển động cơ bước và động cơ 1 chiều:

Là khối vào/ra tín hiệu số, cho phép bộ KIT nhận vào một tín hiệu số 8 bit, 4 tín hiệu vào dạng xung bằng các nút ấn, 4 tín hiệu vào dạng xung từ bên ngoài như các bộ encoder, ngoài ra còn có 6 đầu ra xung, có đệm tầng khuyếch đại để điều khiển động cơ bước và động cơ 1 chiều Ngoài ra người sử dụng có thể sử lựa chọn loại điện 5V

Trang 17

hoặc 12V tùy theo loại động cơ bằng công tắc thay đổi nguồn cấp cho động cơ trên mạch

- LED 7 thanh : Là khối hiển thị LED 7 thanh, có thể dùng để hiển thị các giá trị theo chương trình của người sử dụng

- Khối LED Matrix (8x8) : Là một ma trận đèn LED gồm 8 hàng x 8 cột, tại mỗi điểm của ma trận LED có 2 đèn với 2 màu xanh và đỏ, nếu điều khiển cho sáng cùng lúc cả 2 đèn thì ta sẽ được màu cam

2.3 Chọn thiết bị, giải mã và thiết kế mạch nguyên lý của hệ thống:

2.3.1 Chọn dung lượng bộ nhớ và thiết bị ngoại vi:

Ta chọn các thành phần của bộ nhớ trên KIT bao gồm:

- 8K-byte parallel (song song) EEPROM – chip sử dụng AT28C64

- 32K-byte RAM ngoài – chip sử dụng HM62256

- 5 chip 8255 mở rộng I/O để giao tiếp với các thiết bị sau:

LCD – 24x8 ký tự Bàn phím 5x4

8 LED đơn

4 LED 7 đoạn LED ma trận 2 màu 8x8 Các bộ chuyển đổi ADC, DAC Vào ra xung số, các tầng khuyếch đại đệm để điều khiển động cơ bước, động cơ 1 chiều

Trang 18

2.3.2 Giải mã địa chỉ:

Ta sắp xếp bộ nhớ và địa chỉ của các thiết bị ngoại vi giao tiếp với KIT trong bảng 2.1 như sau

0000h - 1FFFh EEPROM Chứa chương trình Monitor

4000h - 7FFFh RAM Chứa chương trình ứng dụng

8000h - 8003h 8255 (1)

8000h - PortA : Điều khiển LCD

8001h - PortB : Data bus của LCD

8002h - PortC : Nhận m3 của bàn phím

8003h - CW : Thanh ghi điều khiển

8004h - 8007h 8255 (5)

8004h - PortA: Điều khiển cấp nguồn cho các Anot

chung của LED matrix (các hàng)

8005h - PortB: Điều khiển đèn màu xanh của LED

8008h - PortA : Đường Data của ADC0809

8009h - PortB : Đường Data của DAC0808

800Ah - PortC : Điều khiển ADC0809

800Bh - CW : Thanh ghi điều khiển

800Ch - 800Fh 8255 (3)

800Ch - PortA : Đầu vào Digital

800Dh - PortB : Điều khiển động cơ bước(PB0-PB3)

và động cơ một chiều (PB4 - PB5)

800Eh - PortC : 4 đầu vào xung dạng nút ấn

(PC4-PC7), 4 đầu vào cho các thiết bị ngoài như encoder (PC0 - PC3)

800Fh - CW : Thanh ghi điều khiển

C000h - C003h 8255 (4)

C000h - PortA : Hiển thị 8 LED đơn

C001h - PortB : Hiển thị 2 LED 7 thanh (trái)

C002h - PortC : Hiển thị 2 LED 7 thanh (phải)

C003h - CW : Thanh ghi điều khiển

C004h – C007h 8255-EX BUS mở rộng dự trữ, có thể gắn thêm 1 module khác

Bảng 2.1 Sắp xếp bộ nhớ và cách phân địa chỉ cho các thiết bị ngoại vi của KIT

Trang 19

Dựa vào bảng 2.1 trên ta có sơ đồ bộ nhớ cụ thể nh− bảng 2.2 sau:

Trang 20

Nhìn vào các cột có màu xám trong bảng 2.2 trên ta có được cách phân công giải m3 như sau:

Ta sử dụng 3 chip giải m3 chuyên dụng là vi mạch 74HC138 để phục vụ việc giải m3 địa chỉ cho các chip nhớ cũng như các chip mở rộng I/O là 8255, đầu vào và ra của các chip giải m3 được trình bày trong bảng sau:

74HC138 - 2 (U10) A2 A3 A4 Y2(U9) Y2(U9)

Đầu vào chọn chip CS (Chip Select) của các chip EEPROM, RAM, và 8255 như bảng sau:

8255(3) - Xung số, stepper, DC motor Y1(U10)

8255(4) - LED 7 đoạn, LED đơn Y0(U11)

U9,U10,U11 xem sơ đồ nguyên lý

(*) Do yêu cầu thiết kế của bộ KIT, các chip nhớ RAM và EEPROM vừa phải có khả năng làm bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình nên các chân OE (Output Enable) của các chip nhớ này có logic như sau /OE = /PSEN * /RD

Để rõ hơn ta tìm hiểu kỹ về chức năng của chân /PSEN và EA trong ứng dụng

mở rộng bộ nhớ ngoài của họ 8051 PSEN (Program Store Enable) có nghĩa là cho

Bảng 2.2 Bản đồ bộ nhớ và giải m3 địa chỉ của KIT

Trang 21

phép cất chương trình Đây là tín hiệu ra và được nối với chân OE của bộ nhớ chương trình ngoài Khi chân EA được nối đất thì 8031/51 nạp mM lệnh từ bộ nhớ ngoài thông qua chân PSEN, ở đây bộ nhớ ngoài đóng vai trò là bộ nhớ chương trình Ngoài ra khi

bộ nhớ ngoài làm chức năng là bộ nhớ dữ liệu thì tín hiệu RD được sử dụng để truy cập không gian dữ liệu ngoài (dùng lệnh MOVX), nên RD được nối đến OE của chip nhớ Trong thiết kế phần mềm của KIT đòi hỏi cả 2 chức năng này của bộ nhớ, vừa là

bộ nhớ chương trình, vừa là bộ nhớ dữ liệu do đó các chân OE của các chip nhớ phải

có mức logic như trên /OE = /PSEN * /RD

2.3.3 Giới thiệu về chức năng của các thiết bị được sử dụng trên KIT:

T2-EX STEP

A2 GND

TXD IN

RXD OUT

CR1 104

RXD TXD IN

D2 13D3 15D4 16

D5 17D6 18D7 19

A13

U5A 7408

1 3

7

CHệễNG TRèNH NGệễỉI SệÛ DUẽNG

U9 74HC138

D2 4D3 5D4 6

D5 7D6 8D7 9

U3 62256

A010A1 9

A28A3 7

A46A55A6 4

A73A825A924A1021A11 23

A122A13 26

A141VSS14

4 6

7

VCC

CR9 104

D0 D4

U11A 7432

1 3

D0 D6 D1 D4

VCC

A0

MONITOR

A3 VCC

1 2 14 7

D0

GND

A5

D2 D5 D1 D4

A7

CR4 104

VCC

A9

/CS_8255_LCD_KEY PAD

A12 A15

A1 A6 A2 A7 A10 A5

A12 A9

VCC

A11

A0 A5 A9

A1 A4 A8 A10 A13 A7 A11

A3 A14

A4 A15

RST

D1 D6

VCC

D3 D0

D7 D4

ADRRESS: 4000H-7FFFH

GND

VCC

VCC VCC

VCC

CR5 104 GND

/PSEN

SW7.1 SWITCH

2 1

/INT1 TXD

U12 74HC138

P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A12 25

P2.5/A1326P2.6/A1427P2.7/A1528P3.0/RXD 10

P3.1/TXD11P3.2/INT0 12

P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T1 15

P3.6/WR16P3.7/RD 17

Trang 22

Đây là phần điều khiển trung tâm của bộ KIT, là bộ phận quan trọng nhất Khối CPU gồm có chip vi điều khiển chính AT89C52, EEPROM, RAM, mạch chốt, giải m3

địa chỉ Sơ đồ nguyên lý của khối CPU như hình 2.3

Các linh kiện chính có trong khối :

Vi điều khiển AT89C52

Với thực tế thị trường của Đà Nẵng, và cả khu vực Miền Trung - Tây Nguyên nói chung ta chọn AT89C52 là chip dễ dàng mua được, bộ nhớ 8Kbyte vừa đủ cho chương trình MONITOR điều hành KIT

- AT89C52 có 8K Flash ROM làm bộ nhớ chương trình, 256 byte RAM, 32

đường xuất nhập, 3 bộ định thời, một cấu trúc ngắt 2 mức ưu tiên và 8 nguồn ngắt, một port nối tiếp song công (full duplex)

Trang 23

- Timer T2 của 89C52 có thể làm việc nh− Timer T0, T1 trong chế độ Reload ngay cả ở lúc làm Timer 16 bit

để tiết kiệm điện năng của hệ

thống tuy nhiên vẫn duy trì nội

dung RAM nh−ng không cho

mạch dao động cấp xung clock

nhằm vô hiệu hóa các hoạt động

khác cho chip cho đến khi có

reset cứng tiếp theo Chế độ Idle hay còn gọi là chế độ nghỉ dừng CPU trong khi vẫn cho phép RAM, các bộ định thời/ đếm, port nối tiếp và hệ thống ngắt tiếp tục hoạt

19 18 17 16 15 14 13 12

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 LE OE

Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7

Hình 2.5 - Sơ đồ chân của 74HC573 Hình 2.4 - Sơ đồ chân của AT89C52

Trang 24

- Phạm vi điện áp hoạt động : 2 – 6 V

- Dòng điện đầu vào : lớn nhất 1 A

Hoạt động : Khi chân /LE ở mức cao, đầu ra Q phụ thuộc vào đầu vào D Khi chân /LE ở mức thấp, tín hiệu đầu vào D đ−ợc giữ lại ở đầu ra cho đến khi nào chân /LE trở lại mức cao Khi chân /OE ở mức cao, tất cả các đầu ra Q đều ở mức cao

Mạch giải mM địa chỉ 74HC138

Đây là vi mạch đ−ợc chế tạo theo công nghệ CMOS Vi mạch này đ−ợc dùng để giải m3 địa chỉ khi hệ thống có nhiều linh kiện cần định địa chỉ ghép nối Nó là một trong những vi mạch phổ biến nhất trong các mạch vi điều khiển Các chân đầu ra đảo

Yk phụ thuộc vào các chân tín hiệu đầu vào A, B, C Tuy nhiên các tín hiệu địa chỉ chỉ

đ−ợc giải m3 khi chân G1(E3) ở mức High, còn các chân /G2A(/E1), /G2B(/E2) ở mức Low

U6

74HC138

15 14 13 12 11 10 9 7

1 2 3

5 4 6

G2B G2A G1

Hình 2.6 - Sơ đồ chân của 74HC138

Trang 25

U4

MAX232

1 3 4 5 2 6

12 9 11

10

13 8

14 7

C1+

C2+

C1- V+

C2-

V-R1OUT R2OUT T1IN

T2IN

R1IN R2IN T1OUT T2OUT

Hình 2.7 – Sơ đồ chân của MAX232

Trang 26

Bộ nhớ RAM 32K 62256

Vi mạch 62256 đ−ợc dùng làm bộ nhớ dữ liệu ngoài cho các vi điều khiển

- A0 A14 : là 15 bit dùng để xác định địa chỉ của các vùng nhớ trong RAM

- /OE : Output Enable, cho phép đọc dữ liệu từ RAM ra Data Bus

- /WE : Write Enable, cho phép ghi dữ liệu vào RAM

- A0 A12 : là 12 bit dùng để xác định địa chỉ của các vùng nhớ trong EEPROM

- /OE : Output Enable, cho phép đọc dữ liệu từ EEPROM ra Data Bus

- /WR : Write Enable, cho phép ghi dữ liệu vào EEPROM

Hình 2.8 – Sơ đồ chân của 62256

U3 62256

10 9 8 7 6 5 4 3 25 24 21 23 2 26 1

14

28 11 12 13 15 16 17 18 19

20 27 22

A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14

VSS

VCC D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

CS WR OE

Trang 27

- /CE : Dùng để chọn chip

- D0 D7 : là các chân nối vào Data Bus của hệ thống

Ngoài các linh kiện chính đ3 kể ra ở trên, khối CPU còn có rất nhiều thành phần khác như mạch Reset của CPU, thạch anh 11.0592 MHz để tạo dao động cho vi điều khiển 89C52 Trong khối CPU có công tắc 3 trạng thái SW2 - Select cho phép người

sử dụng thay đổi mức điện áp đặt lên chân EA của vi điều khiển chính để chọn thực hiện chương trình lưu ở bộ nhớ trong hay bộ nhớ ngoài Một điều cần lưu ý trên mạch CPU là đầu ra P0 của vi điều khiển cần treo trở vì cổng P0 của vi điều khiển không

được thiết kế có trở kháng trong Nếu không treo trở thì khi nuôi tải lớn sẽ làm sụt áp trên các chân tín hiệu dẫn đến sự sai lệch tín hiệu, làm hệ thống mất chính xác

Hình 2.9 – Sơ đồ chân của 28C64

10 9 8 7 6 5 4 3 25 24 21 23 2

11 12 13 15 16 17 18 19 1

28

20

22 27

A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 RDY/BUSY

VCC GN

CE OE WE

Trang 28

2.3.3.2 Giao tiếp xuất/nhập

Phần giao tiếp xuất nhập gồm 2 khối : khối hiển thị LCD và khối bàn phím Sơ đồ nguyên lý của phần này như hình 2.10 :

Bàn phím

Giao tiếp bàn phím cho phép người sử dụng có thể nhập dữ liệu và thông qua các phím chức năng điều khiển hoạt động của bộ KIT

Với yêu cầu của KIT, ta sử dụng bàn phím dạng ma trận để nhập dữ liệu Để quản

lý được các phím của bàn phím mà không làm ảnh hưởng nhiều tới quá trình thực hiện tính toán của vi điều khiển chính, ta sử dụng riêng một vi điều khiển loại nhỏ để quản

lý bàn phím Bàn phím được xây dựng theo kiểu ma trận, gồm 4 hàng x 5 cột

Hình 2.10 – Sơ đồ nguyên lý phần xuất/nhập

GND

GND GND

LCD_D4 LCD_RS

ROW1

LCD_E2

VCC GND LCD_D0

P1.0/AIN0 12P1.1/AIN1 13P1.2 14P1.3 15P1.4 16P1.5 17P1.6 18P1.7 19

12

14

16

R12.1 10K R12.2 10K

LCD_D3 D3

GND GND

C12.1 10uF

LCD_D0

C12.2 33p

LCD_D3 LCD_D7

LCD_D1 LCD_D5

C12.3 33p

GND

COL3

VCC VCC

GND

VCC

R12.3 10k

J14

KEYPAD

1 3 5 7

COL2 ROW4 ROW2

COL4

DATA BUS

Trang 29

+ 4 hàng được lấy từ các chân P1.0 P1.3 của vi điều khiển

+ 5 cột được lấy từ các chân P1.4 P1.7 của vi điều khiển và cột cuối cùng nối

đất

Tổ chức các phím gồm các phím từ 0 -9 từ A- F làm thành phần nhập dữ liệu Các phím chức năng F1, F2 là phím lựa chọn các lệnh trên menu, phím BACK SPACE

là phím xóa, giúp chỉnh sửa khi nhập liệu nhầm Phím ENTER để kích hoạt lệnh hiện hành, tùy theo ngữ cảnh, được hiển thị trên LCD

Trên bộ KIT, bàn phím được dặt tách rời so với các phần khác ở góc để thuận tiện cho việc thao táo vói bàn phím Sơ đồ nguyên lý của bàn phím như hình 2.11:

Do chỉ làm nhiệm vụ quản lý các phím được bấm mà không cần xử lý phức tạp nên ta dùng vi điều khiển loại nhỏ 20 chân rất thông dụng trên thị trường hiện nay là 89C2051 của h3ng ATMEL

Vi điều khiển này chỉ có hai cổng giao tiếp là P1 và P3 Riêng cổng giao tiếp P3 thì thiếu mất bit P3.6, chỉ có các bit P3.0 P3.5 và P3.7 Đây là vi điều khiển thuộc họ 8xC51 nên nó có tất cả những đặc điểm chung của họ này

9 0

B

BT1 BT2 BT3 BT4 BT5

BT8 BT7 BT9 BT10

1

F2 4

Trang 30

Khi có một phím được ấn, 89C2051 sẽ giải m3 và gửi dữ liệu m3 phím được ấn lên cho vi điều khiển chính thông qua các chân P3.0 P3.3 Việc thông báo cho vi

điều khiển chính biết có phím được ấn thực hiện qua ngắt ngoài 1 của vi điều khiển chính Chân P3.7 sẽ được nối với chân ngắt EX1 của 89C52

Màn tinh thể lỏng LCD 2408

Để có thể hiển thị một cách thuận tiện, linh hoạt các thông số của hệ thống đồng thời

đảm bảo được tính mỹ thuật, ta chọn màn hình tinh thể lỏng LCD 2408 Đây là loại màn tinh thể lỏng gồm có 8 dòng, mỗi dòng có thể hiển thị 24 ký tự, rất tiện cho người

sử dụng trong khi làm việc với KIT ở chế độ monitor

Bảng chức năng của các chân :

U1

AT89C2051

1 20

5 4

12 13 14 15 16 17 18 19

XTAL1 XTAL2

P1.0/AIN0 P1.1/AIN1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7

Trang 31

LCD 2408 có 4 chân điều khiển và 8 chân dữ liệu, 4 chân điều khiển là RS, R/W, E1, E2

Chân E1, E2: được gọi là chân “Enable” Chân này cho phép gửi dữ liệu vào LCD hay không E1 dùng chọn làm việc với 4 dòng trên của màn hình E2 làm việc với

4 dòng dưới Để có thể gửi dữ liệu vào LCD, đầu tiên chân này phải được set lên “1” Sau khi thực hiện xong các lệnh, chân này phải set xuống “0” để báo cho biết rằng LCD đ3 thực hiện lệnh và đang chờ lệnh tiếp theo

Chân RS: “Register Select” Khi chân này ở mức “0”, LCD sẽ biết rằng các dữ liệu truyền đến nó dùng để điều khiển như các lệnh xóa màn hình, đặt vị trí con trỏ, Nếu RS ở mức “1” các dữ liệu truyền đến LCD được nó hiểu là các dữ liệu dạng ký tự cần hiển thị

Chân R/W: là chân “Read/Write” Để có thể ghi dữ liệu lên LCD, chân này phải

ở mức “0” Còn để đọc dữ liệu từ LCD thì chân này phải ở mức “1” Tuy nhiên trong LCD chỉ có một lệnh đọc dữ liệu từ LCD, đó chính là lệnh lấy trạng thái của LCD để báo cho biết nó đang bận hay không Chính vì vậy chân này hầu như chỉ ở mức tín hiệu

LCD_R/W LCD_E1

J12

HEADER 2 1

VCC

LCD_D1

GND

VCC VCC

LCD 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

VCC GND

LCD_D2 GND

LCD_D3

DATA BUS

Tín hiệu điều khiển

LCD 24x8

Trang 32

Mỗi lần thực hiện một lệnh, LCD phải mất một khoảng thời gian để hoàn tất việc này Chính vì vậy khi ra lệnh thực hiện cho LCD, ta phải trễ một khoảng thời gian Sau

đó mới được thực hiện lệnh tiếp theo Tuy nhiên phương pháp trễ không được ổn dịnh

và chính xác khi tần số thạch anh thay đổi, còn một phương pháp nữa là phương pháp kiểm tra LCD đ3 sẵn sàng nhận dữ liệu hay chưa bằng cách kiểm tra bit có trọng số cao nhất - D7 - của thanh ghi lệnh (lưu ý là thanh ghi lệnh, tức khi RS = 0), khi bit này xuống 0 báo hiệu LCD đ3 sẵn sàng nhận lệnh tiếp theo Phương pháp này có ưu điểm

là làm việc ổn định, đồng bộ và không phải mất thời gian trễ dư ra không cần thiết

Để cho LCD có thể hoạt động, đầu tiên ta phải khởi tạo LCD, báo cho nó biết số hàng, số ký tự hiển thị trên một hàng Các dữ liệu điều khiển lần lượt được chuyển vào Data Bus của LCD là 38H, 0EH, và 06H Sau các lệnh khởi tạo LCD này ta mới có thể hiển thị ký tự lên trên màn hình LCD

Việc xóa màn hình, đưa con trỏ về góc trên bên trái có thể thực hiện được bằng các chuyển dữ liệu điều khiển 01H vào Data Bus của LCD

Các thao tác lập trình với LCD sẽ được bàn kỹ trong phần xây dựng các bài thí nghiệm cho KIT

Sơ đồ khối của LCD 2408

Trang 33

Sau đây là bảng m3 lệnh của LCD:

Mã

(Hexa) Lệnh đến thanh ghi của LCD

8 Tắt con trỏ, tắt hiển thị

A Tắt hiển thị, bật con trỏ

C Bật hiển thị, tắt con trỏ

E Bật hiển thị, nhấp nháy con trỏ

F Tắt con trỏ, nhấp nháy con trỏ

10 Dịch vị trí con trỏ sang trái

14 Dịch vị trí con trỏ sang phải

18 Dịch toàn bộ hiển thị sang trái 1C Dịch toàn bộ hiển thị sang phải

80 Đưa con trỏ về đầu dòng thứ nhất (*) C0 Đưa con trỏ về đầu dòng thứ hai (*)

Cụ thể, ví dụ ta muốn in kí tự 'A' lên dòng 2 của nửa màn hình 2 (dưới) của LCD,

ta thực hiện:

- Đặt E1 =0, E2 = 1

- Chuyển sang thanh ghi lệnh: đặt RS=0

- Gửi m3 lệnh ra LCD: mov LCD_DATA_PORT, #DONG2

Trang 34

- Chuyển sang thanh ghi dữ liệu: đặt RS =1

- In kí tự 'A': mov LCD_DATA_PORT , #'A'

2.3.3.3 Vi mạch mở rộng cổng giao tiếp có thể lập trình 8255

Do 89C52 chỉ có 32 đường xuất nhập nên ta sử dụng 8255 - một vi mạch chuyên

dụng của h3ng Intel để mở rộng I/O của 89C52 Sau đây

ta tìm hiểu kỹ về vi mạch này

Đây là vi mạch của h3ng Intel dùng để mở rộng thêm các cổng giao tiếp cho các vi điều khiển cũng như các vi điều khiển Nó được sử dụng rất rộng r3i trong các ứng dụng điều khiển bởi tính linh hoạt và độ ổn

định hoạt động Chip có 3 cổng A, B, C được truy cập riêng biệt Các cổng này đều có khả năng lập trình làm cổng vào hoặc ra độc lập Ngoài ra các cổng của 8255 còn có khả năng bắt tay, do vậy, cho phép giao diện với các thiết bị khác cũng có tín hiệu bắt tay, ví dụ như máy

in

- PA0 - PA7, PB0-PB7: Cả 8 bit của cổng A, B

có thể được lập trình thành 8 bit vào, 8 bit ra, hoặc cả 8 bit 2 chiều vào/ra

- PC0 - PC7: Tất cả các bit của cổng C đều có thể được lập trình thành các bit vào hoặc các bit ra 8 bit này cũng có thể được chia làm 2 phần: Phần cao (PC4-PC7) là CU (Uppers bits) và phần thấp (PC0 - PC3) là CL (Lower Bits) Mỗi phần

có thể được sử dụng độc lập làm đầu vào hoặc ra Ngoài ra, từng bit của cổng C từ PC0 - PC7 cũng có thể được lập trình riêng rẽ

- D0 D7: các chân dữ liệu D0-D7 của 8255 được nối tới các chân dữ liệu của bộ

vi điều khiển để cho phép trao đổi dữ liệu giữa chúng

- RD, WR: Là hai tín hiệu điều khiển tích cực mức thấp và là các chân vào của

8255 Các chân tín hiệu của /RD /WR của 8031/51 được nối đến các chân này

Trang 35

- RESET: Là tín hiệu vào tích cực mức cao đ−ợc dùng để xóa thanh ghi điều khiển Khi chân RESET đ−ợc kích hoạt thì tất cả các cổng đ−ợc khởi động lại làm các cổng vào Trong nhiều thiết kế thì chân này đ−ợc nối tới đầu ra RESET của bus hệ thống hoặc đ−ợc nối đất để không bị kích hoạt Cũng nh− tất cả các chân

- A0, A1, /CS: /CS là chân chọn chip, còn A0, A1 cho phép chọn cổng Các chân này đ−ợc dùng để truy cập các cổng A, B, C hoặc thanh ghi điều khiển nh− trình bày ở bảng sau:

1 Chế độ 0 (Mode 0): Đây là chế độ vào/ra đơn giản ở chế độ này, các cổng

A, B, CL, CU có thể đ−ợc lập trình làm đầu vào hoặc đầu ra Nên nhấn mạnh rằng, ở chế độ 0 thì tất cả các bit hoặc làm đầu vào, hoặc làm đầu ra

mà không thể điều khiển riêng rẽ từng bit nh− các cổng P0- P3 của 8051 Vì các ứng dụng liên quan đến 8255 chủ yếu sử dụng chế độ này và KIT cũng chỉ sử dụng chế độ này nên chúng ta sẽ tìm hiểu kỹ hơn

Trang 36

2 Chế độ 1 (Mode 1): ở chế độ này, cổng A ,B có thể dùng làm cổng vào/ ra hai chiều với khả năng bắt tay Tín hiệu bắt tay đ−ợc cấp bởi các bit của cổng C

3 Chế độ 2 (Mode 2): ở chế độ này, cổng A có thể đ−ợc dùng làm cổng vào/ra hai chiều với khả năng bắt tay, tín hiệu bắt tay đ−ợc cấp bởi các bit cổng C Cổng B có thể đ−ợc dùng nh− ở chế độ vào/ ra đơn giản hoặc ở chế độ bắt tay Mode 1

4 Chế độ BSR: Đây là chế độ thiết lập / xóa bit (Bit Set/Reset) ở chế độ này chỉ có những bit riêng rẽ của cổng C có thể lập trình đ−ợc

Lập trình chế độ vào ra đơn giản

H3ng Intel gọi chế độ 0 là chế độ vào / ra cơ sở Một thuật ngữ khác đ−ợc sử dụng phổ biến đó là vào ra đơn giản ở chế độ này thì bất kì công A, B, hay C để thể đ−ợc lập trình làm cổng vào hoặc ra riêng rẽ Tuy nhiên một cổng không thể đồng thời vừa

là đầu vào lại vừa là đầu ra

1 = I/O Mode

0 = BSR

Mode

Cổng A 1= Input

0 = Output

Cổng C PC7 – PC4 1= Input

0 = Output

Cổng B 1= Input

0 = Output

Cổng C PC3– PC0 1= Input

Trang 37

2.3.4 Khối vào/ra ADC, DAC

Hình 2.16 – Sơ đồ nguyên lý khối vào/ra ADC, DAC

4PC5

GND C14.1 10uF

4PB0 4PB4 4PB1

4PB6 4PB2

4PB7

D1 D4 D0 D3 D6

4PB6 4PB3 4PB0

4PB7 4PB4 R2

DB5 19

DB620DB721

4PC5 /RD

/WR A0

PA5 39

PA6 38PA7 37PB0 18

PB1 19PB2 20PB3 21

PB4 22

PB5 23PB6 24PB7 25

PC014PC115PC2 16

PC3 17

PC413PC512PC6 11

ẹAÀU VAỉO TệễNG Tệẽ

-5V

R15.1 1.5K

R15.2 1.5K

U18 LM35/TO

VS+ 1

VOUT

2

CR1 104

-12V VCC

-U17A HA17741

3 6

C15.1 0.1uF

12V

GND

CR14 104

4PA0 4PA3 4PA2

4PA6 4PA1 4PA5

VCC

GND

4PC4 4PC0

CR15.1 C

4PC4 4PC1

VCC VCC

R1 6.9K

R3 10K

CAÙC BOÄ BIEÁN ẹOÅI TệễNG Tệẽ SOÁ, SOÁ TệễNG Tệẽ

CR16.1 330pF

J7

HEADER 8

1 4 7

CLOCK for ADC

R15.4 1K

Trang 38

Các linh kiện chính có trong mạch:

22

23 24 25

26 27 28 1 2 3 4 5

9 6

17 14 15 8 18 19 20 21

EOC

CLK

VCC

+VREF -VREF

ALE

ADDC ADDB ADDA

IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7

OE START

DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7

ADC0809 là vi mạch chuyển đổi tín hiệu từ tương tự sang số 8 bit Vi mạch này

được chế tạo theo công nghệ CMOS Bộ chuyển đổi tương tự số này sử dụng phương pháp chuyển đổi xấp xỉ Sai số của phép chuyển đổi là 1 bit Tuy nhiên do yêu cầu về

độ chính xác của tín hiệu trong bộ KIT không quá cao nên sai số như trên là chấp nhận

được Sau đây là một vài đặc điểm của vi mạch ADC0809 :

- Nguồn nuôi 5 V Dải tín hiệu lối vào tương tự 5V khi nguồn nuôi là +5V

Có thể mở rộng thang đo bằng các giải pháp kỹ thuật cho từng mạch cụ thể

- Dễ dàng giao tiếp với vi điều khiển vì đầu ra có bộ đệm 3 trạng thái nên có thể ghép trực tiếp vào kênh dữ liệu của hệ vi điều khiển

- Tổng sai số chưa chỉnh 1/2 LSB

- Thời gian chuyển đổi 100 s

- Tần số xung clock 10kHz – 1028 kHz

- Đảm bảo sai số tuyến tính trong dải nhiệt độ từ –400C 85OC

Chức năng của các chân của ADC0809 :

Hình 2.17 - Sơ đồ chân của ADC 0809

Trang 39

- IN0 – IN7 : 8 chân đầu vào tương tự

- A, B, C : các chân tín hiệu chọn kênh

- Các chân D0 D7 : là các đầu ra số

- ALE : chân tín hiệu cho phép chốt số liệu đầu vào

- Start : xung cho phép bắt đầu chuyển đổi

- Clk : đầu vào cung cấp xung clock cho ADC

- Ref(+) : điện áp vào chuẩn +5v

- Ref(-) : điện áp vào chuẩn 0

- OE : Chân cho phép xuất dữ liệu đ3 chuyển đổi ra DataBus

- EOC : Cho biết quá trình chuyển đổi đ3 kết thúc

- Vcc: nguồn cung cấp

Hoạt động của ADC0809 : Đầu tiên ta phát tín hiệu vào 3 chân A, B, C để chọn cổng vào tương tự Để bắt đầu cho ADC0809 hoạt động, ta phát xung vào chân Start Tiếp tục phát xung ALE để chốt dữ liệu tương tự đầu vào Sau khi quá trình chuyển đổi tương tự – số đ3 diễn ra xong ADC0809 sẽ tự phát ra một xung trên chân EOC để báo cho biết đ3 kết thúc quá trình chuyển đổi Để dữ liệu được đưa ra các chân D0 D7, ta phát một xung vào chân OE của ADC0809 Bây giờ có thể đọc dữ liệu được

Trong mạch nguyên lý của khối vào/ra ADC-DAC, ADC0809 được điều khiển bởi 2 cổng của 8255 Cổng PA của 8255 được nối với các chân ra số của ADC, còn việc phát xung điều khiển ADC được thực hiện bởi 4 bit thấp của cổng PC

Trang 40

LM35

Trong phần chuyển đổi ADC, DAC ngoài đầu vào tín hiệu tương tự bằng các biến trở vi chỉnh, trên KIT còn trang bị một cảm biến nhiệt độ, họ LM35 Đây là họ cảm biến nhiệt, mạch tích hợp, chính xác cao, có điện áp đầu ra tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ C Họ cảm biến này không yêu cầu căn chỉnh ngoài vì vốn nó

đ3 được căn chỉnh Họ này cho điện áp ra 10mV ứng với thay đổi nhiệt độ là 10C

7 OUT

RST

VCC

CV

TRG THR DSCHG

Định dạng
Số trang	103
Dung lượng	2,4 MB