Màn hình quảng cáo, ở chế độ văn bản sử dụng ma trận LED bộ đếm dùng vi xử lý 89c51 mạch điều khiển tốc độ động cơ dùng mosfet IRF 640 để điều khiển tốc độ động cơ

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 Phần I THIẾT KẾ MẠCH BĂM XUNG SỬ DỤNG IRF 640 2 1. Giới thiệu về đồng hồ vạn năng ( VOM) 2 2. Diode 4 2.1 Xét đặc tính của diode 5 2.2 Phương pháp kiểm tra diode 5 3. Transistor 6 3.1 Kiểm tra transistor 6 4. Tụ điện 6 4.1 Các loại tụ điện 7 4.2 Dùng thang đo điện trở để kiểm tra tụ điện 7 4.2.1 Kiểm tra tụ điện 7 5. Điện trở 8 6. Chiết áp 9 7. IC 555 10 7.1 Cấu trúc bên trong IC 555 10 8. IRF 640 12 8.1. Cấu tạo của Mosfet 12 9. Sơ đồ nguyên lý 16 9.1 Thuyết minh sơ đồ nguyên lý 16 9.2 Thông số linh kiện 17 9.3 Chế tạoo mạch in 17 9.3.1 Chế tạo mạch 19 9.4. Thử nghiệm 20 PHẦN II THIẾT KẾ BỘ ĐẾM DÙNG VI XỬ LÝ 89C51 21 1. Giới thiệu họ MCS-51 21 1.1 Các đặc điểm của 8951 được tóm tắt như sau: 21 1.2. Sơ đồ khối của AT89C51: 22 1.3. Các thanh ghi có trong vi điều khiển bao gồm : 22 1.4. Sơ đồ chân IC 89C51 23 1.4.1 Nhóm chân nguồn, dao động và điều khiển 24 1.5. Chức năng các chân của 8951 : 24 1.6. Các Port: 24 1.7. Giới thiệu về thạch anh 25 2. Sơ đồ nguyên lý 26 2.1 Thuyết minh sơ đồ nguyên lý 27 3 Nguyên lý của mạch hoạt động 27 4 Thông số linh kiện 27 6. Thử nghiệm 29 III. Kết Luận 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO 31 1 LỜI NÓI ĐẦU Trong sự phát triển của điện tử hiện nay,điện tử đang dần chiếm ưu thế về số lượng lớn các ứng dụng của nó trên nhiều thiết bị điện tử dân dụng, trong nhiều lĩnh vực liên quan kỹ thuật, truyền động điện, điều khiển nhờ vào các ưu điểm của nó. Có thể nói, nền tảng của điện tử số cũng như vi điều khiển . Các mạch logic sử dụng các ma trận LED để hiển thị thông tin nhằm mục đích thông báo, quảng cáo tại nơi công cộng đã được sử dụng rất rộng rãi. Trên cơ sở đã được học trong môn: điện tử công suất, vi xử lý và trong khuôn khổ của đồ án môn học: Thiết kế mạch bộ đếm dung vi xử lý 89C51 với tiêu đề đầy đủ là: Màn hình quảng cáo, ở chế độ văn bản sử dụng ma trận LED bộ đếm dung vi xử lý 89C51. Mạch điều khiển tốc độ động cơ dung mosfet IRF 640 để điều khiển tốc độ động cơ. Với mục đích là tìm hiểu về mạch điện tử công suất, mạch vi xử lý nâng cao kiến thức của mình. Do kiến thức còn hạn hẹp và thời gian thực hiện không nhiều nên đề tài của em còn nhiều sai sót và hạn chế. Mặc dù đã phần nào thiết kế và tính toán chi tiết các mạch, các thông số nhưng đôi khi còn mang tính lý thuyết, chưa thực tế. Em mong sự đóng góp và sửa chữa để đề tài này mang tính khả thi hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy …đã hướng dẫn chúng em hoàn thành chuyên đề này. Hà Nội, 30 tháng 6 năm 2015 Phần I Thiết kế mạch băm xung sử dụng IRF 640 2 Phần I THIẾT KẾ MẠCH BĂM XUNG SỬ DỤNG IRF 640 1. Giới thiệu về đồng hồ vạn năng ( VOM) Đồng hồ vạn năng hiển thị số Đồng hồ vạn năng dạng kim Hình 1.1. Đồng hồ vạn năng Đồng hồ vạn năng hay vạn năng kế là một dụng cụ đo lường điện có nhiều chức năng. Các chức năng cơ bản là ampe-kế, vôn-kế, ôm-kế, ngoài ra có một số đồng hồ đo cả được tần số của dòng điện, điện dung tụ điện, kiểm tra bóng bán dẫn.Có hai loại đồng hồ đo : đồng hồ vạn năng hiển thị số (điện tử) và đồng hồ vạn năng dạng kim Đồng hồ vạn năng điện tử là đồng hồ sử dụng các linh kiện kiện điện tử chủ động và do đó cần có nguồn điện như pin. Đây là loại thông dụng nhất hiện nay cho người làm công tác kiểm tra điện và điện tử. Kết quả của phép đo thường được hiển thị trên một màn tinh thể lỏng. Đồng hồ vạn năng dạng kim là Bộ phận chính của nó là một Gavanô kế. Nó thường chỉ thực hiện đo các đại lượng điện học cơ bản là cường độ dòng điện, hiệu điện thế và điện trở. Hiển thị kết quả đo được thực hiện bằng kim chỉ trên một thước hình cung .Cung chia độ Phần I Thiết kế mạch băm xung sử dụng IRF 640 3 Hình 1.2. Cung chia độ đồng hồ vạn năng A: Là cung chia thang đo điện trở Ω : Dùng để đọc giá trị khi sử dụng thang đo điện trở. Cung chia độ thang đo Ω có giá trị lớn nhất bên trái và nhỏ nhất bên phải (ngược lại với tất cả các cung còn lại). B: Là mặt gương: Dùng để giảm thiểu sai số khi đọc kết quả, khi đọc kết quả hướng nhìn phải vuông góc với mặt gương – tức là kim chỉ thị phải che khuất bóng của nó trong gương. C: Là cung chia độ thang đo điện áp: Dùng để đọc giá trị khi đo điện áp một chiều và thang đo điện áp xoay chiều 50V trở lên. Cung này có 3 vạch chia độ là: 250V; 50V; 10V D: Là cung chia độ điện áp xoay chiều dưới 10V: Trong trường hợp đo điện áp xoay chiều thấp không đọc giá trị trong cung C. Vì thang đo điện áp xoay chiều dùng diode bán dẫn chỉnh lưu nên có sụt áp trên diode sẽ gây ra sai số. E: Là cung chia độ dòng điện xoay chiều tới 15A. F: Là cung chia độ đo hệ số khuếch đại dòng 1 chiều của transistor - h fe . G, H: Là cung chia độ kiểm tra dòng điện và điện áp của tải đầu cuối. I: Là cung chia độ thang đo kiểm tra dB: Dùng để đo đầu ra tín hiệu tần số thấp hoặc âm tần đối với mạch xoay chiều. Thang đo này sử dụng để độ khuếch đại và độ suy giảm bởi tỷ số giữa đầu vào và đầu ra mạch khuếch đại và truyền đạt tín hiệu theo đơn vị đề xi ben. Đồng hồ vạn năng dung để đo điện áp xoay chiều AC, một chiều DC, đo điện trở và điện kháng, kiểm tra các tụ hóa… Với thang đo điện trở của đồng hồ vạn năng ta có thể đo được rất nhiều thứ.  Đo kiểm tra giá trị của điện trở Phần I Thiết kế mạch băm xung sử dụng IRF 640 4  Đo kiểm tra sự thông mạch của một đoạn dây dẫn  Đo kiểm tra sự thông mạch của một đoạn mạch in  Đo kiểm tra các cuộn dây biến áp có thông mạch không  Đo kiểm tra sự phóng nạp của tụ điện  Đo kiểm tra xem tụ có bị dò, bị chập không.  Đo kiểm tra trở kháng của một mạch điện  Đo kiểm tra đi ốt và bóng bán dẫn (diode,tranfsistor) 2. Diode Diode là phần tử được cấu tạo bởi một lớp tiếp giáp bán dẫn p-n. Điốt có hai cực, anot A là cực nối với lớp bán dẫn kiếu p, catot K là cực nối với bán dẫn kiểu n. Dòng điện chỉ chạy qua diode theo chiều từ A đến K khi điện áp Uak dương. Khi điện áp Uak âm, dòng qua diode gần như bằng không. Hình 1.3. Ký hiệu và hình dáng của diode bán dẫn Khi đã có hai chất bán dẫn là p và n, nếu ghép hai chất bán dẫn theo một lớp tiếp giáp p và n ta được một diode .Lớp tiếp giáp p-n có đặc điểm tại bề mặt tiếp xúc các điên tử dư thừa trong bán dẫn n khuếch tán sang vùng bán dẫn p để lấp các lỗ trống tạo thành một lớp ion trung hòa về điện lớp ion này tạo thành miền cách điện giữa hai chất bán dẫn. Kết quả tạo thành thành một tụ điện với các điện tích âm ở phía lớp p và các điện tích dương ở các lớp n. Các điện tích của tụ điện này tạo nên một điện trường E có hướng từ vùng n sang vùng p, ngăn cản sự khuếch tán tiếp tục của điện tử từ n sang p. Và E=0.65 đối với tiếp giáp p-n trên silic ở nhiệt độ 25 độ C Phần I Thiết kế mạch băm xung sử dụng IRF 640 5 Hình 1.4. Lớp tiếp giáp p-n 2.1 Xét đặc tính của diode Hình 1.5. Đường đặc trưng V-A của diode Nửa trái là ở chế độ phân cực ngược và nửa bên phải trục I là chế độ phân cực thuận. Đặc tính phân cực thuật tương ứng với Uak>0 còn đặc tính phân cực ngược ứng với Uak<0. Trên đường đặc tính thuật, nếu điện áp ano-catot tăng dần từ 0 đến khi qua ngưỡng điện áp Ud0 cỡ 0.6-0.7, dòng Id có thể thay đổi rất lớn nhưng điện áp rơi trên Uak hầu như ít thay đổi, điện trở R của diode rất nhỏ. Trên đườnh đặc tính ngược, nếu điện áp Uak tăng dần từ 0 đến giá trị U ngưỡng, max gọi là điện áp ngược lớn nhất, thì dòng qua diode vẫn có giá trị rất nhỏ. Cho đến khi Uak đạt tới U ngưỡng, max thì xảy ra hiện tượng diode bị đánh thủng. 2.2 Phương pháp kiểm tra diode : Đặt đồng hồ ở thang x 1kΩ-10kΩ , đặt hai que đo vào hai đầu Diode, nếu đo chiều thuận que đen (que nối với cực dương của pin) vào Anôt, que đỏ(que nối với cực âm) vào Katôt => kim lên, đảo chiều đo kim không lên là => Diode tốt Nếu đo cả hai chiều kim về 0 => là Diode bị chập. Nếu đo thuận chiều mà kim không lên => là Diode bị đứt. Phần I Thiết kế mạch băm xung sử dụng IRF 640 6 3. Transistor Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp P-N , nếu ghép theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận , nếu ghép theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược, về phương diện cấu tạo transistor tương đương hai diode đấu ngược chiều nhau. 1.6. Transistor 3.1 Kiểm tra transistor Để đồng hồ ở thang đo điện trở, chạm que âm vào cực B que dương vào cực C rồi chuyển sang cực E, 2 trường hợp kim đều không lên tức là transitor còn tốt, nếu kim lên 1 trong 2 trường hợp hoặc cả 2 thì tức là transitor đã hỏng. 4. Tụ điện Tụ điện là một loại linh kiện điện tử thụ động tạo bởi hai bề mặt dẫn điện được ngăn cùng điện lượng nhưng trái dấu, cách bởi điện môi. Khi có chênh lệch điện thế tại hai bề mặt, tại các bề mặt sẽ xuất hiện điện tích, sự tích tụ của điện tích trên hai bề mặt tạo ra khả năng tích trữ năng lượng điện trường của tụ điện. Khi chênh lệch điện thế trên hai bề mặt là điện thế xoay chiều, sự tích luỹ điện tích bị chậm pha so với điện áp, tạo nên trở kháng của tụ điện trong mạch điện xoay chiều. Tụ điện không thể tạo ra electron - nó chỉ lưu trữ chúng. Tụ điện có khả năng nạp và xả rất nhanh. Phần I Thiết kế mạch băm xung sử dụng IRF 640 7 4.1 Các loại tụ điện Tụ điện phân cực Tụ không phân cực Tụ điện có trị số biến đổi Các siêu tụ điện Hình 1.7. Hình ảnh các siêu tụ điện 4.2 Dùng thang đo điện trở để kiểm tra tụ điện 4.2.1 Kiểm tra tụ điện  Kiểm tra tụ gốm: Chỉnh thang đo trên đồng hồ vạn năng về thang đo điện trở với giá trị khoảng 1kΩ đến 10 kΩ. Chạm 2 que đo của đồng hồ vào 2 chân của tụ điện nếu kim chỉ của đồng hồ quay lên rồi từ từ trở về vị trí cũ thì tức là tụ còn tốt, nếu kim quay lên mà không về lại vị trí cũ tức là tụ bị dò còn nếu kim quay chạm về 0 và không trở lại thì tức là tụ bị chập  Kiểm tra tụ hóa: Chỉnh thang đo trên đồng hồ về thang đo điện trở với giá trị khoảng 1Ω hoặc 10Ω. Tụ hóa thì thường không bị dò hay chập mà chủ yếu là chất lượng tụ bị giảm phóng nạp không tốt. Để kiểm tra xem tụ hóa có bị chập, dò, còn sử dụng được ta làm tương tự như tụ gốm nhưng với thang đo điện trở 1Ω hoặc 10Ω. Để kiểm tra chất lượng của tụ ta đem 1 tụ cùng loại chất lượng tốt để so sánh. Chạm 2 que đo của đồng hồ vào 2 chân của tụ điện, nếu tụ ta muốn kiểm tra kim quay lên cùng giá trị và trờ về vị trí cũ cùng thời gian với tụ mới thì tức là tụ còn tốt, ngược lại là chất lượng tụ đã giảm sút do tụ đã thay đổi điện dung. Phần I Thiết kế mạch băm xung sử dụng IRF 640 8 5. Điện trở Điện trở hay Resistor là một linh kiện điện tử thụ động trong một mạch điện, hiệu điện thế giữa hai đầu của nó tỉ lệ với cường độ dòng điện qua nó theo định luật Ohm U=I.R Mã màu trên điện trở Trong thực tế, để đọc được giá trị của một điện trở thì ngoài việc nhà sản xuất in trị số của nó lên linh kiện thì người ta còn dùng một qui ước chung để đọc trị số điện trở và các tham số cần thiết khác. Giá trị được tính ra thành đơn vị Ohm (sau đó có thể viết lại thành kí lô hay mêga cho tiện). Hình 1.8. Bảng màu điện trở Đối với điện trở 4 vạch màu  Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở  Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở  Vạch màu thứ ba: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở  Vạch màu thứ tư: Chỉ giá trị sai số của điện trở [...]... mắc dao động thạch anh phải có hai tụ điện 30uF, một đầu mỗi tụ nối với XTLA1 và XTLA2, còn đầu kia nối đất 25 Phần II Thiết kế bộ đếm dùng vi xử lý 89C51 2 Sơ đồ nguyên lý 26 Phần II Thiết kế bộ đếm dùng vi xử lý 89C51 2.1 Thuyết minh sơ đồ nguyên lý Trong sơ đồ nguyên lý này phần chính tạo nên hoạt động của led chính là IC 89C51 đã được nạp code (code ở đây được vi t trên phần mềm có thể vi t bằng... Điện trở =560k; R12=200k, R13=10kC2=C3=30pF Ta vi t code bằng phần mềm keil C Biên dịch code sang file.Hex và tiến hành nạp code vào IC 89C51 bằng phần mềm ProgISP thông qua cổng USB 27 Phần II Thiết kế bộ đếm dùng vi xử lý 89C51 Cũng tương tự như phần mạch thiết kế mạch băm xung dùng IRF 640 thiết kế mạch bộ đếm dùng vi xử lý tương tự từ khâu thiết kề phần mạch sơ đồ nguyên lý tới khâu tạo ra mạch in... trên phần mềm và bo mạch Kết quả đã được kiểm chứng, mạch đã chạy thành công Tuy nhiên khi tiến hành test kiểm tra trên mạch in có xảy ra lỗi làm Nhưng khi tiến hành kiểm tra và làm lại mạch mạch đã chạy thành công 20 Phần II Thiết kế bộ đếm dùng vi xử lý 89C51 PHẦN II THIẾT KẾ BỘ ĐẾM DÙNG VI XỬ LÝ 89C51 1 Giới thiệu họ MCS-51 MCS-51 là họ IC vi điều khiển do hãng Intel sản xuất Các IC tiêu biểu cho... 6 chân vcc, GND, XTAL1, XTAL2, RST, EA được các họ 8051 sử dụng Nói cách khác các chân này cần được nối để cho hệ thống làm vi c mà không phụ thuộc vào bộ vi điều khiển 8051 Hai chân còn lại là PSEN và ALE được sử dụng chủ yếu trong các hệ thống dựa trên 8051 23 Phần II Thiết kế bộ đếm dùng vi xử lý 89C51 1.4.1 Nhóm chân nguồn, dao động và điều khiển  VCC: Chân số 40 cung cấp điện áp nguồn +5V cho... Ugs>0 để mở bảo hòa bóng cần có điện áp điều khiển vượt giá trị nhất định, thường lớn hơn 10V Mosfet là van điều khiển bằng điện áp Để đánh giá khả năng khuyếch đại của bóng ta dùng tham số độ hỗ dẫn của bóng Gfs( thể hiện trên đặc tính truyền đạt của bóng) Hình 1.14 Hình ảnh IRF 640  Cách kiểm tra IRF 640 Để đồng hồ ở thang đo điện trở Chạm que dương vào cực D que âm vào cực S nếu kim lên tức là IRF6 40... tối i(DM) đa cho phép Dòng điện Khi các điện trở nối giữa G và S EOFF Với nhiệt độ vỏ quy định tD(on) Theo chế độ quy định Chế độ Thời gian trễ khi mở 14 Với nhiệt độ vỏ quy định Phần I Thiết kế mạch băm xung sử dụng IRF 640 động tD(off) Theo chế độ quy định Thời gian tăng dòng cực mảng t(R) Theo chế độ quy định Thời gian giảm dòng cực mảng t(F) Theo chế độ quy định Điện dung cổng vào Ciss Ciss=Cgs+Cgd... } 3 Nguyên lý của mạch hoạt động : Mạch hoạt động dựa trên ngắt ngoài và mạch đếm timer Khi có xung chạy vào chân T0 biến đếm timer sẽ tự động tăng lên 1 tăng đến khi đếm hết LED biến đếm sẽ được nạp lại giá trị ban đầu Khi có xung vào chân INT0 tức là có ngắt ngoài sẽ ngừng đếm timer nạp lại giá trị ban đầu cho biến đếm timer mạch tiếp tục đếm khi có xung vào T0 4 Thông số linh kiện: IC 89C51 Thạch... khiển van IRF 640 16 Phần I Thiết kế mạch băm xung sử dụng IRF 640 Tùy thuộc vào dấu của điện áp ra mà van đóng hoặc mở Khi đầu ra của IC555 ở mức cao (U>0) thì van bắt đầu mở khi đó cực DS thông mạch kín, LED2 báo sáng Động cơ quay Khi mức điện áp ra của IC 555 ở mức thấp (U0) để đầu ra... tức là IRF6 40 bị hỏng, nếu kim không quay ta đổi chiều que đo ở 2 cực và đo lại nếu kim quay ta chạm que dương vào đồng thời 2 cực G và D que âm chạm cực S nếu kim quay tức là IRF6 40 hoạt động tốt, kim không quay tức là IRF hỏng 15 Phần I Thiết kế mạch băm xung sử dụng IRF 640 9 Sơ đồ nguyên lý Hình 1.15 Sơ đồ nguyên lý 9.1 Thuyết minh sơ đồ nguyên lý Nhìn chung sơ đồ nguyên lý bao gồm các khâu để tạo... van để điều khiển van theo ý muốn Bao gồm:  Mạch chỉnh lưu: Tạo ra điện áp 12V Từ nguồn xoay chiều 220V qua biến áp để tạo ra nguồn 12V sau khi qua bộ chỉnh lưu cầu 1 pha=> điện áp ra là một chiều, tụ C1 có chức năng lọc nhiễu LED1 sáng báo có nguồn trong mạch  Mạch điều khiển: Dùng để điều khiển IRF 640 bằng cách thay đổi giá trị điện trở tăng hoặc giảm thông qua chiết áp xoay có 3 chân.Dựa vào vi c . suất, vi xử lý và trong khuôn khổ của đồ án môn học: Thiết kế mạch bộ đếm dung vi xử lý 89C51 với tiêu đề đầy đủ là: Màn hình quảng cáo, ở chế độ văn bản sử dụng ma trận LED bộ đếm dung vi xử lý. bộ đếm dung vi xử lý 89C51. Mạch điều khiển tốc độ động cơ dung mosfet IRF 640 để điều khiển tốc độ động cơ. Với mục đích là tìm hiểu về mạch điện tử công suất, mạch vi xử lý nâng cao kiến thức. cũng như vi điều khiển . Các mạch logic sử dụng các ma trận LED để hiển thị thông tin nhằm mục đích thông báo, quảng cáo tại nơi công cộng đã được sử dụng rất rộng rãi. Trên cơ sở đã được