thiết kế và thi công hệ thống đo đồ thị phụ tải công suất 3kva

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ NGÀNH ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG *** PHAN KHÁNH HỒNG 103101029 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐO ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CÔNG SUẤT 3KVA CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giáo viên hướng dẫn:Th.S Trần Viết Thắng Giáo viên phản biện: Th.S Trần Vĩnh An TP. HỒ CHÍ MINH – 01/2008 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S TRẦN VIẾT THẮNG HỆ THỐNG ĐO ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CƠNG SUẤT 3KV Trang 1 SVTH: PHAN KHÁNH HỒNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Chữ ký của Giáo Viên Hướng Dẫn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S TRẦN VIẾT THẮNG HỆ THỐNG ĐO ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CƠNG SUẤT 3KV Trang 2 SVTH: PHAN KHÁNH HỒNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Chữ ký của Giáo Viên Phản Biện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S TRẦN VIẾT THẮNG HỆ THỐNG ĐO ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CÔNG SUẤT 3KV Trang 3 SVTH: PHAN KHÁNH HỒNG MUÏC LUÏC Bìa Trang Lời cảm ơn 3 Mục lục 4 Lời mở đầu 5 Chương 1: Tổng quan 1.1 Giới thiệu 6 1.2 Nhiệm vụ 6 1.3 Nội dung luận văn 6 Chương 2: Giới thiệu họ vi điều khiển PIC 2.1 Các thông số chính của PIC 16F877A 7 2.2 Cấu trúc các cổng vào/ra 9 2.3 Bản đồ địa chỉ thanh ghi và bộ nhớ RAM 14 2.4 Bản đồ bộ nhớ chương trình 16 2.5 Tập lệnh PIC 17 Chương 3: Thiết kế và thi công 3.1 Sơ đồ khối 25 3.2 Chức năng từng khối 26 3.3 Tính toán thiết kế từng khối 27 3.4 L ưu đồ giải thuật 38 Chương 4: Giao diện chương trình đồ thị phụ tải trên window 4.1 Tổng quan về Visual Basic 42 4.2 Truyền thông nối tiếp dùng Visual Basic 43 4.3 Chương trình VB 54 Chương 5: Kết luận 59 Tài liệu tham khảo 60 Phụ lục 61 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S TRẦN VIẾT THẮNG HỆ THỐNG ĐO ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CÔNG SUẤT 3KV Trang 4 SVTH: PHAN KHÁNH HỒNG LÔØI NOÙI ÑAÀU Trong những năm gần đây, công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá ở nước ta đã và đang từng bước bắt kịp sự phát triển trong khu vực cũng như trên thế giới về kinh tế, xã hội. Công nghiệp sản xuất hàng hoá đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế. Cùng với sự phát triển ngày càng cao của công nghệ điện tử và tin học đã góp phần nâng cao năng suất lao động một cách đáng kể. Vấn đề đặt ra là lượng năng lượng điện cung cấp cho các nhà máy, xí nghiệp để phục vụ cho nhu cầu sản xuất ngày nay là rất lớn. Bên cạnh việc tìm kiếm thêm các nguồn năng lượng mới thay thế thì việc tiết kiệm điện nặng là cần thiết. Thiết kế hệ thống đo đồ thị phụ tải nhằm giám sát mức tiêu thụ điện của một xí nghiệp hay nhà máy là cần thiết. Đối với một kỹ sư, để thiết kế được một hệ thống như trên cần có một kiến thức tổng quát về phương pháp đo, điều khiển cũng như lý thuyết mạch điện tử sao cho đạt được kết quả tốt ưu nhất, chính xác nhất… Do kiến thức còn hạn chế và thời gian có hạn nên tập luận văn này không tránh có sai xót, rất mong sự đóng gop ý kiến quý báu của Thầy, Cô và các bạn. Sinh viên thực hiện Phan Khánh Hồng. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S TR ẦN VI ẾT TH ẮNG HỆ THỐNG ĐO ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CÔNG SUẤT 3KVA Trang 6 SVTH: PHAN KHÁNH HỒNG Chöông1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu: Với sự phát triển của kỹ thuật công nghệ ngày càng cao, và việc ứng dụng kỹ thuật vi điều khiển vào đo lường, giám sát ngày càng nhiều. Và “hệ thống đo đồ thị phụ tải” chính là một trong những đề tài ứng dụng kỹ thuật trên. Với nhiều đáp ứng hơn so với các thiết bị đo lường điện tử trước đây là có khả năng tính toán số liệu bằng phần mềm, giao tiếp được với máy tính và hiển thị sự thay đổi số liệu dưới dạng đồ thị. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng, giám sát và điều khiển. Khâu cơ bản của đề tài là đo lường các đại lượng điện bằng các phương pháp đo truyền thống. Nhưng phía sau là các bộ phận xử lý ADC và điều khiển, nên ta cần xử lý lại tín hiệu sao cho phù hợp. Trong đề tài này em sử dung họ vi điều khiển PIC 16F877a, vì PIC là họ vi điều khiển mà hiện nay được sử dụng khá phổ biến, do những tính năng hữu dụng và nhất là PIC đã được tích hợp ADC, mà đó là phần quan trọng trong đề tài để em đọc điện áp và dòng điện. Khi đã có các đại lượng điện được đo đạc cụ thể thì phần công việc còn lại là do lập trình sao cho vi điều khiển thu thập được các số liệu và tính toán để hiển thị ra các đại lượng mong muốn. 1.2 Nhiệm vụ luận văn: Nhiệm vụ luận văn là thực hiện 3 vấn đề chính sau:  Thiết kế mạch đo số U, I,  công suất 3KVA có giao tiếp PC dùng vi điều khiển PIC 16F877A.  Thiết kế giao diện chương trình đồ thị phụ tải trên Windows  Thi công hệ thống. 1.3 Tóm tắt nội dung luận văn: Để thực hiện các nhiệm vụ trên, nội dung luận văn được chia thành 5 chương:  Chương 1: Tổng quan  Chương 2: Giới thiệu họ vi điều khiển PIC  Chương 3: Thiết kế và thi công  Chương 4: Giao diện chương trình đồ thị phụ tải trên windows  Chương 5: Kết luận. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S TRẦN VIẾT THẮNG HỆ THỐNG ĐO ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CÔNG SUẤT 3KAV Trang 7 SVTH:PHAN KHÁNH HỒNG Chöông2: GIỚI THIỆU HỌ VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F877/16F877A IC 16F877A là một vi điều khiển được chế tạo theo công nghệ RISC của hãng Microchip, có 40 pin. Hình 2.1: Sơ đồ chân PIC 16F877 2.1 Các thông số chính của Pic 16F877A:  Tập lệnh: gồm 35 lệnh đơn, gần như các lệnh được thực hiện trong một chu kỳ lệnh (một chu kỳ lệnh bằng 4 lần chu kỳ xung clock) ngoại trừ các lệnh rẽ nhánh thực hiên trong 2 chu kỳ lệnh.  Tần số hoạt động: 0 Mhz đến 20 Mhz, chu kỳ lệnh ở tần số 20 Mhz là 200ns.  Bộ nhớ chương trình (FLASH ROM): 8Kx14bit.  Bộ nhớ dữ liệu: 368 byte RAM và 256 byte EEFROM.  Điện áp làm việc: từ 2V đến 5VDC.  Dòng điện điều khiển: 25mA cho cả mức High và Low.  Số nguồn ngắt: 14.  Chức năng WATCHDOG hoạt động với bộ dao động RC bên trong vi điều khiển. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S TRẦN VIẾT THẮNG HỆ THỐNG ĐO ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CÔNG SUẤT 3KAV Trang 8 SVTH:PHAN KHÁNH HỒNG  Có 8 kênh chuyển đổi tương tự số (ADC) 10 bit. Có 2 bộ PWM với độ phân giải 10 bit. Có khả năng giao tiêp nối tiếp và giao tiếp song song. Hình 2.2:Sơ đồ khối của PIC 16F877 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S TRẦN VIẾT THẮNG HỆ THỐNG ĐO ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CÔNG SUẤT 3KAV Trang 9 SVTH:PHAN KHÁNH HỒNG 2.2 Cấu trúc các cổng vào/ra: PIC 16F877 có 5 port có cấu trúc và chức năng khác nhau 2.2.1 PORT A: Gồm 6 chân điều khiển vào/ra được đa hợp với 5 kênh ADC (AN0 đến AN4). Khi được cấu hình như các kênh ADC các tín hiệu này chỉ là ngõ vào điện áp analog, trạng thái ngõ vào khi đọc luôn ở mức 0. Xem hình 2.3, 2.4. Khi không sử dụng như các kênh ADC thì các tín hiệu này được cấu hình như các ngõ ra hoặc ngõ vào tuỳ thuộc vào bít điều khiển hướng TRISA, nếu bit TRISA = 1: tín hiệu tương ứng là ngõ ra (vì lúc này hai MOSFET N và P đều ngưng dẫn), nếu bit TRISA = 0: tín hiệu tương ứng là ngõ ra, trạng thái logic ở ngõ ra phụ thuộc vào bit dữ lêu là 1, thông qua data FF và TRIS latch, ngõ ra cổng OR ở mức 0, MOSFET P dẫn và cung cấp V dd ngõ ra, trong khi ngõ ra cổng AND là 0 nên MOSFET N ngưng dẫn, ta được ngõ ra ở mức 1. Ngược lại, nếu bit data là 0 thì MOSFET P ngưng dẫn, trong khi đó MOSFET N dẫn, kéo ngõ ra về mức logic 0. Tín hiệu RA4 trong PORT A được đa hợp giữa nguồn cung cấp xung từ bên ngoàicho bộ Timer 0. Khi được cấu hình như một I/O, RA4 sẽ được điều khiển bởi tín hiệu TRISA tương ứng, nếu TRISA = 1: ngõ ra cổng AND là mức 0, nên MOSFET N ngưng dẫn, RA4 là ngõ vào, ngược lai: RA4 là ngõ ra cực thu để hở (open collector) và mức logic phụ thuộc vào data bit, nếu data bit là 1 thì MOSFET N ngưng dẫn, do đó ngõ ra gần như cách ly nên thực tế thì thương dùng điện trở ngoài kéo lên (pull up resistor), giá trị điện trở phụ thuộc vào dòng mức cao cần điều khiển, tuy nhiên không vượt quá 25mA. Hình 2.3 : Cấu trúc của các chân RA0 đến RA3 và RA5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S TRẦN VIẾT THẮNG HỆ THỐNG ĐO ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CÔNG SUẤT 3KAV Trang 10 SVTH:PHAN KHÁNH HỒNG Hình 2.4 Cấu trúc chân RA4 2.2.2 PORT B: Gồm 8 chân điều khiển vào/ra. Hình 2.5: Cấu trúc của RB0 đến RB3 [...]... XOR k Thi gian: 1 chu kỡ C nh hng: Z XORWF (Exclusive OR W with F ): Cỳ phỏp: XORWF F,d F l mt ụ nh RAM (cú a ch t 0 n 127)hoc l mt thanh ghi d: hng di chuyn d liu; d=0: kt qu lu vo W; d=1 kt qu lu vo thanh ghi F Thc hin: thanh ghi ớch . điện nặng là cần thi t. Thi t kế hệ thống đo đồ thị phụ tải nhằm giám sát mức tiêu thụ điện của một xí nghiệp hay nhà máy là cần thi t. Đối với một kỹ sư, để thi t kế được một hệ thống như trên. THẮNG HỆ THỐNG ĐO ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CÔNG SUẤT 3KAV Trang 15 SVTH:PHAN KHÁNH HỒNG Hình 2.11: Bản đồ địa chỉ thanh ghi ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S TRẦN VIẾT THẮNG HỆ THỐNG ĐO ĐỒ THỊ PHỤ TẢI. DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ NGÀNH ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG *** PHAN KHÁNH HỒNG 103101029 THI T KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐO ĐỒ THỊ PHỤ TẢI CÔNG