Tính toán thiết kế bộ biến tần nguồn áp điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha Roto lồng sóc

Tính toán thiết kế bộ biến tần nguồn áp điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha Roto lồng sóc

TÍNH TOÁN THI T K B BI N T N NGU N ÁP

( Dùng vi u khi n – Chíp AT89c51)

Giáo Viên H ng D n : PGS.TS oàn Quang Vinh

H Tên Sinh Viên :Võ Minh Tây

L p : 04 LT

Ngành : THU T N

GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang7 SVTH: Võ Minh Tây

ÁN T T NGHI P

H và Tên sinh viên :Võ Minh Tây

Tr ng H nh Ly Ông Hoàng Ng c H ng

L p : 04 LT

Khoa : n

Ngành : Thu t n

Tài :

TÍNH TOÁN THI T K B BI N T N NGU N ÁP

Ch ng III : T ng quan v k thu t vi s lý

Ch ng IV : Thi t k b bi n t n ngu n áp ba pha u khi n ng c không

ng b

Ch ng V : Thi t k m ch u khi n

Ch ng VI : M ch b o v

Ch ng VII: L p ráp m ch

Giáo viên h ng d n : PGS.TS OÀN QUANG VINH

Giáo viên duy t :

Ngày giao bài thi : 12/02/2006

Ngày n p bài thi : 28/5/2006

GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang9 SVTH: Võ Minh Tây

So v i t t c các lo i ng c hi n dùng trong công nghi p thì ng c không ng b

ba pha c dùng r ng rãi nh t t công su t nh n công su t trung bình và chúngang c thay th ngày m t nhi u cho các ng c n m t chi u S d nh v y là

do ng có không ng b có k t c u n giãn , d ch t o v n hành an toàn , s d ng

tr c ti p t l i n xoay chi u ba pha

Trong các lo i ng c không ng b , thì ng có không ng b ba pha Roto

ng sóc la chi m u th , ch ng h n nh trong các nhà máy xim ng thì chúng cdùng cho các máy nghi n , máy khu y , b ng l n v n t i Trong x ng cán luy n thìdùng cho các b ng l n v n t i có truy n ng n và truy n ng nhóm

Bên c nh nh ng u m c a ng c không ng b ba pha nó còn có nh ng

nh c m nh là : Momen t i h n Momen kh i ng s gi m xu ng r t nhi u khi

n á l i t t xu ng , d phát sinh tình tr ng nóng quá m c i v i Stato nh t là khi

n áp l i t ng và i v i Roto khi n áp l i gi m , khe h không khí nh c ng

ph n nào làm gi m b t tin c y c a chúng

Trong th i gian g n ây do s phát tri n c a n n công nghi p ch t o bán d n công

su t và k thu t n t , tin h c nên các t m c a ng c không ng b ã ckhai thác tri t , nó c u khi n b ng các b bi n t n bán d n và ang ngày choàn thi n h n do ó có kh n ng c nh tranh v i các h truy n ng m t chi u nh t là vùng công su t truy n l n và t c làm vi c cao

Trong công nghi p th ng s d ng b n b truy n ng u ch nh t c ng cókhông ng b ó là :

+ u ch nh n áp c p cho ng c dùng b bi n i Thyristor

+ u ch nh n tr Roto b ng b bi n i xung Thyristor

+ u ch nh công su t tr t

+ u ch nh t n s ngu n cung c p cho ng c b ng b bi n i t n s

Trong án t t nghi p này em s kh o xác và thi t k b bi n t n ngu n áp ukhi n t c ng c không ng b Roto l ng sóc công su t 0,75K W

Sau th i gian làm án d i s h ng d n t n tình c a th y oàn Quang Vinh vàcác th y cô khác em ã hoàn thành án Tuy nhiên do ki n th c có h n nên càngnhi u thi u sót , em r t mong s góp ý c a th y cô v nh ng thi u sót ó nh m góp

ph n cho án c a em c hoàn thi n Em xin chân thành c m n …

à n ng ngày 25 tháng 5 n m 2006

Sinh viên th c hi n

Võ Minh Tây

Tr ng H nh Ly Ông Hoàng Ng c H ng

C L C

Trang

Ch ng I : T ng quan v ng c không ng b

I.1: Gi i thi u v ng c không ng b ……… ….6

I.1.1: c tính c ……… … 6

I.1.2: nh h ng c a các thông s n c tính c ……… ….….7

I.2 : Các ph ng pháp u ch nh t c ng c không ng b …….……9

I.2.1: Ph ng pháp u ch nh n áp l i……… … 9

I.2.2: Ph ng pháp u ch nh n tr m ch rôto……… … 10

I.2.3: Ph ng pháp u ch nh t n s ngu n cung c p cho ng c không ng ba pha 11

Ch ng II : Gi i thi u chung v b bi n t n

II.1 : Gi i thi u chung 16

II.2 : Phân lo i bi n t n 16

II.2.1 : Bi n t n tr c ti p 16

II.2.2 : Bi n t n gián ti p 16

II.3 : Các kh i trong bi n t n gián ti p 18

II.3.1 : Kh i ch nh l u 18

II.3.2 : Kh i l c 20

II.3.3 : Kh i ngh ch l u 22

II.3.4 : u bi n r ng xung ( kh i b m ) 26

Ch ng III : T ng quan v k thu t vi s lý III.1 : L ch s phát tri n c a vi s lý .30

III.2 : C u t o vi s lý h MSC -51 30

III.2.1 : Gi i thi u c u trúc ph n c ng MSC-51(89c51) 30

III.2.2 : Kh o sát s chân 89c51 và ch c n ng c a t ng chân 31

III.2.3 : C u trúc bên trong vi u khi n 33

III.3 : Tóm t c t p l nh c a chíp 89c51 .43

III.3.1 : Các mode nh v .43

III.3.2 : Các ki u l nh ( Instruction types) 47

III.4 : Ch ng trình ngôn ng Assembly c a chíp 89c51 53

III.4.1 : Gi i thi u 53

III.4.2 : Ho t ng c a trình biên d ch 53

III.4.3 : S s p c c a ch ng trình ngôn ng Assembly 54

III.4.4 : S tính toán bi u th c c a Assembly timer 57

III.4.5 : Các ch th biên d ch 58

Ch ng IV : Thi t k bi n t n ngu n áp 3 pha u khi n ng c không ng ba pha roto l ng sóc IV.1 : Ch n các ph ng án cho m ch ng l c 62

IV.1.1: M ch ch nh l u 62

IV.1.2: Ch c n ng c a máy bi n áp l c .63

GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang11 SVTH: Võ Minh Tây

IV.1.3: M ch ngh ch l u .63

IV.2 : Tính ch n các linh ki n cho m ch ng l c .65

IV.2.1 : Tính ch n máy bi n áp ng l c 65

IV.2.2 : Tính ch n các linh ki n m ch ch nh l u 67

IV.2.3 : Tính ch n linh ki n b m n áp .67

IV.2.4 : Tính ch n linh ki n m ch ngh ch l u .67

IV.2.5 : Tính ch n m ch l c 68

Ch ng V : Thi t k m ch u khi n V.1 : H th ng u khi n t n s .69

V.1.1 : Ch c n ng c a h th ng u khi n .69

V 2 : Phân tích m ch thi t k .69

V.2.1 : Kh i t o xung và phân ph i xung 69

V.2.2 : Tính ch n khâu khu ch i xung 71

V.3 : Giãn th i gian 73

V.3.1 : ng c ch y thu n 73

V.3.2 : ng c ch y ng c 74

V.4 : S thu t toán ch ng trình u khi n 75

V.5 : Ch ng trình u khi n Assembly 77

Ch ng VI : B o v VI.1 : Gi i thi u s c .86

VI.1.1 : B o v ch ng quá áp và ch ng t ng nhanh n áp 86

VI.1.2 : B o v quá dòng n 87

VI.2 : B o v ng n m ch dùng dây ch y 88

VI.2.1 : B o v m ch ch nh l u 88

VI.2.2 : Dùng c u chì b o v quá dòng tr c ng c .89

VI.3 : B o v ch ng quá n áp 90

VI.3.1 : B o v quá áp cho các iot ch nh l u .90

VI.3.2 : B o v quá áp cho máy bi n áp 90

VI.3.3 : B o v quá áp cho Transistor m ch ngh ch l u .91

Ch ng VII : Thi công l p ráp VI.1) L p ráp b ch nh l u và ngh ch l u, qu n MBA l c 94

VI.2 L p ráp m ch u khi n g m các linh ki n sau 95

VI.3 ) S nguyên lý toàn m ch : 96

VI.4 ) Mô hình l p ráp, th c t .97

K t lu n 98

Tài li u tham kh o 99

CH NG I

ng c không ng b ba pha c s d ng r ng rãi trong công nghi p tcông su t nh n công su t l n h n và chi m t l l n so v i các ng c khác Do

t c u n gi n d ch t o , v n hành an toàn và s dung ngu n cung c p tr c ti p t

i n xoay chi u ba pha Trong công nghi p th ng s d ng ng c không ng làm ngu n ng l c cho máy cán thép lo i v a và nh , ng l c cho các máy công các nhà máy công nghi p nh v v Trong nông nghi p ng c K c dùnglàm máy b m hay máy gia công nông s n.Trong i s ng h ng ngày ng c K c ngchi m m t v trí h t s c quan tr ng,vì nó c s d ng trong các thi t b sinh ho t

ng ngày nh : máy b m , qu t gió , ng c trong t l nh

Tuy nhiên tr c ây các h ng ng c K có u ch nh t c l i vô cùng

hi m hoi , chi m t l r t nh là do u ch nh t c ông c K có khó kh n h n các

lo i ng c khác Trong th i gian g n ây do s phát tri n c a ngành công nghi p ch

o bán d n công su t k thu t n t và tin h c, mà ng c K m i khai thác c

u m c a mình Nó ã tr thành h truy n ng c nh tranh có hi u qu v i các htruy n ng khác

Khác v i ng c n m t chi u , ng c K c c u t o ph n c m và ph n

ng không tách bi t T thông c a ng c c ng nh mô men c a ng c sinh ra phthu c vào nhi u tham s Do v y h u ch nh t ng truy n ng n cho ng c

K là h u ch nh nhi u tham s có tính phi tuy n m nh

Trong nh h ng xây d ng h truy n ng n ng c K ng i ta có xu

GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang13 SVTH: Võ Minh Tây

nm

f

X S

R R X

R U

2 2 2 1

2 2

1

'

11

ε µ

R R S

R U

2 2 2 1 0

2 1

'

.'.3

S1.2

a S

S S S

a M

th th

th

++

R

2 2 1

2

.2

.3

nm

f th

X R R

U M

a nh h ng c a s suy gi m n áp l i c p cho ông c K

Khi iên áp l i suy gi m thì theo (I-4) mômen Mth t i h n c a ng c s gi m bình

ph ng l n biên suy gi m c a n áp,theo (I-3) thì Sth v n không i

R’2/s

i v i ng c không ng b ng i ta m c thêm n tr ph vào m ch roto

h n ch dòng kh i ng thì theo (I-3) , (I-4) thì Sth thay i còn Mth = const

Sth=

nm

X R

R

2 2 1

ωdm

S

UL2Udm

UL1

UL1<UdmUL2<UL1

GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang15 SVTH: Võ Minh Tây

dm

1

1 dm

Sth1

ω0

Sth

Mômen ng c K t l v i bình ph ng n áp stato nên có th u ch nh

c momen t c ng c b ng cách u ch nh giá tr n áp stato trong khi ginguyên t n s

u khi n c t c ng c K ph i dùng b bi n i n áp xoay chi uAXC)

u coi ( AXC) là ngu n áp lý t ng (Z=0) thì c n c vào bi u th c moment t i h n

thU

U

U M

MthU moment t i h n khi n áp là Ub

Ph ng pháp này c dùng u ch nh n áp cho ng c K roto l ng sóc.Khi

th c hi n u ch nh n áp cho ng c K roto dây qu n c n ph i n i thêm n tr

ph vào m ch roto , khi ta thay i n tr ph vào m ch roto s m r ng dãi u ch nh

KAXC

GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang17 SVTH: Võ Minh Tây

R R

2 2 1

2

2 ''

2 1

Sth2

Sth1Sth

Quan h này có th c phân tích nh ph ng trình cân b ng n áp i v i m chstato c a máy n E1 = K .f1 (I_9)

E1 : s c n ng c m ng trong cu n dây stato

: T thông móc vòng qua cu n dây stato

N u n áp t vào stato không i (U1 = const) thì (I-10) cho th y khi t n s

ng h n giá tr nh m c f1 > f m thì t thông máy s gi m do ó moment trong máy

M ≈ (Mc là moment ph t i hay moment c n)

K t qu là cu n dây stato b quá t i v dòng gây phát nóng cu n dây , gi m tu i th

Ng i ta ch ng minh c r ng khi thay i t n s N u ng th i u ch nh n

áp sao cho h s quá t i

T nh n xét trên ta có th tìm ra quy lu t thay i n áp theo t n s , cho n

gi n ta s d ng các gi thi t t ra khi tìm ph ng trình t tính c c a máy n không

GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang19 SVTH: Võ Minh Tây

2 2 1

2 1 1

2 1 1 0

2 1

) ' (

4

3 '

' (

2

3

f X X P

U f

X f X

U

M th

+

= +

( ).

' (

4

3 )

1

2 1 2

1 2 1

2 1

ω ω

π ω

λ

c c

c

th

M f

U A M

f X X P

U M

M

= +

=

Ti p theo ta thay MC ) = M m 2 = cdm x x x

Bf f P

M

1 1

2

)2(

=π

dm f

f U

x : Nh ng s t nhiên c tr ng cho t ng d ng c tính c c a máy s n xu t

1) ng v i x = 0, Mc = const : Ki u máy nâng,c u tr c , thang máy

U1/f1 = const

Hình I_13

2) ng v i x =1, Mc t l b c nh t v i t c ,(ki u máy bào )

const f

U3/2 =

1 1

f11f1dm

f12

M m MCth

GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang21 SVTH: Võ Minh Tây

const f

U

=

2 / 1 1 1

Ki u máy b m ,b ng t i qu t gió;

Hình I_16

Vì quy lu t U1* = f1*(2+x) c rút ra v i u ki n công nh n nh ng giá tr gi thi t

ã nh c trên nên nó ch là g n úng Nó c g i là quy lu t c b n ho c là quy lu t

n úng có th s d ng khi u ch nh trong dãi không r ng.N u d i di u ch nh l n

n n sai sô áng k vùng t n s th p

1 0

2

MC Mth

f11

f1dmf12

M

f1dm

Mth

1 0

2 f12

CH NG II

GI I THI U CHUNG V B BI N T N

II.1) Gi i thi u chung

B bi n t n là m t thi t b bi n i n ng l ng n xoay chi u t t n s f1 sangngu n n có t n s khác f2

T n s c a l i n quy t nh t c góc c a t tr ng quay tr ng máy n do

ó b ng cách thay i t n s dòng n stato ta có th u ch nh c t c ng c

th c hi n c v n này ta dùng b bi n t n cung c p t n s phù h p v i ng c

u ch nh t c

b bi n t n làm ngu n cung c p cho ng c K ,yêu c u b này có kh n ng

bi n i t n s và n áp sao cho t s : const

_ Kích th c nh nên di n tích l p t không l n_ Tr ng l ng nh

_ H s khu ch i công su t l n_ Có quán tính nh

II.2.1) Bi n t n tr c ti p (Hình II-1)

Hình II_1

Là b bi n i mà t n s mà t n s c t o ra b ng cách óng c t thích h p t ng

n thích h p m t dòng n xoay chi u có t n s cao h n T n áp xoay chi u U1

có t n s f1 ,ch c n qua m t m ch van là chuy n ngay ra t i v i t n s khác f2

Trong b bi n t n tr c ti p ch c n ng ch nh l u và ngh ch l u n m trên cùng m t

bi n i , không s d ng t chuy n m ch và ch chuy n i m t l n nên hi u su tcao Nh ng th c t m ch van khá ph c t p s l ng van l n , nh t là i v i m ch bapha Vi c thay i t n s f2 khó kh n và ph thu c vào f1 Bi n t n c s d ng v i

GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang23 SVTH: Võ Minh Tây

U1,f1

Hình II_2 : S kh i bi n t n gián ti p

Trong lo i bi n t n này n áp xoay chi u u tiên bi n thành m t chi u nh b

ch nh l u ,sau ó qua b l c r i m i tr l i áp xoay chi u v i t n s f2 nh ngh ch l u

áp c l p

Vi c bi n i n ng l ng hai l n làm gi m hi u su t c a b b bi n t n song vi cthay i f2 l i không ph thu c vào f1 trong m t dãy r ng c trên và d i f1 H n n a

i s ng d ng c a h u khi n s nh k thu t vi x lý và van l c nên phát huy

i a u m c a bi n t n lo i này ,nên c s d ng r ng rãi

Do tính ch t c a b l c nên bi n t n lo i này còn c phân chia làm hai lo i:

-Ngoài ra t C còn t o u ki n trao i công su t ph n kháng Q g a t i v i b ngh ch

u và m ch m t chi u ,b ng cách cho phép s thay i nh ng trong th i gian ng ndòng vào b ngh ch l u mà không ph thu c vào b ch nh l u

-Khi s d ng b b m n áp hay ph ng pháp u biên r ng xung thì có th s

ng b ch nh l u không u khi n (ch nh l u diod)

-Do tác d ng c a diod ng c nên u vào c a b ngh ch l u luôn luôn d ng

i v i lo i này yêu c u c a b bi n t n là n ng l ng c truy n hai chi u t c là

UAB

UCUB

UA

T2T6

4

T5T3

T1

5 3

1

C0

L+E

0

GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang24 SVTH: Võ Minh Tây

-V i yêu c u c a tài ch n ng c công su t nh (P=750w) nên vi c hãm tái sinh

ng c tr n ng l ng v ngu n là không c n thi t nên ta s d ng bi n t n ng ch l u

áp v i b ch nh l u không u khi n dùng diod và s d ng ph ng pháp u bi n

ng xung u khi n áp t vào ng c

II.2.2.2) Bi n t n dùng ngh ch l u dòng (Hình II_4)

B l c có cu n san b ng có c m kháng l n có tác d ng nh ngu n dòng c p cho ngh ch l u.Dòng n trong m ch m t chi u c san b ng b i L dòng n nàykhông th o chi u

Ngoài ra cu n san b ng L còn có tác d ng o chi u công su t ph n kháng c a t itrong m ch m t chi u, cu n kháng này cho phép o chi u n áp t vào b ngh ch

u mà không ph thu c vào b ch nh l u, do v y r t phù h p v i vi c hãm tái sinh

ng c Tuy nhiên ch u ch nh c dòng và áp c a t i theo ph ng pháp biên nên ch nh l u ph i s d ng linh ki n bán d n có u khi n

II.3 Các kh i trong bi n t n gián ti p

4

5 3

GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang25 SVTH: Võ Minh Tây

Tu thu c vào m c yêu c u v ch t l ng n áp DC mà ta ch n s nàocho phù h p

D ng sóng n áp ra nh hai s hình (Hình II_9), (Hình II_10), (HìnhII_11) và (Hình II_12)

i n áp xoay chi u t lên b ch nh l u là U1 còn n áp DC là Ud ta có s sosánh gi a các s :

HìnhII_12

; I1 =

22

I d

2 2

3

i ba pha hình tia ,máy bi n áp c s d ng tri t h n,máy bi n áp không b t hoá

ng b c b i dòng m t chi u V i cùng m t giá tr Pd thì công suát c a máy bi n áp

6 3 ) cos(

6 2

6

π θ θ π

GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang27 SVTH: Võ Minh Tây

nhi u lo n cho s làm vi c c a t i V n c t ra là ta ph i l c b t các thành ph nsóng hài có c thành ph n m t chiêu chi u có h s p m ch cho phép

Do s phóng n c a t C theo quy lu t hàm m và do các sóng hài b c cao

c r qua t C,còn l i thành ph n m t chi u v i s ít sóng hài b t th p i qua t i

H s p m ch

1

2'

R c

3 ω

=Khi tính ch n L nên ch n giá tr L không quá l n vì nh v y s gây ra hi n t ng s t

kP =

Giá tr trung bình c a Ud(Id) Biên sóng hài l n

L+

-tU

RC

Hình II_15

Do s d ng t ng h p c hai lo i trên nên biên sóng hài càng b gi m nh và

B ngh ch l u n áp ba pha th ng dùng s c u,s c u ba pha c t o

ra b ng cách m c thêm m t nhánh vào s c u m t pha,do ó tr c khi kh o

sát s c u ba pha ta xem xét s c u m t pha

a) S m ch ngh ch l u áp m t pha (Hình II_16)

Hình II_16

Ngu n n c p cho ngh ch l u n áp (NL A) ph i là ngu n s c n ng n i

tr nh N u s d ng ch nh l u làm ngu n c p cho NL A thì ta m c thêm t n C0

u ngh ch l u m t ph n m b o n áp ngu n ít b thay i m t khác trao i

ng l ng c m kháng v i n c m t i (v i t i là R_L hay ng c n )

b) Nguyên lý ho t ng

Các van t T1 n T4 c u khi n theo t ng c p T1, T3 và T2, T4 l ch pha nhau

1800 n a chu k u tiên u khi n m T1, T3 v i c c tính c xác nh d ukhông có trong ngo c ) ta có Ut = En Dòng n ch y t d ng ngu n qua T1 ,Zt , T3

âm ngu n

n th i m T/2 (ho c π ) ta o tr ng thái u khi n cho T2, T4 d n Nh ng do t i

có tính c m kháng nên dòng n không o chi u ngay ,n ng l ng tích l y n

m s duy trì dòng n theo chi u c , lúc này dòng n bu c ph i thoát qua các diod

D2,D4 v ngu n theo ng D2 c c d ng En qua ngu n En xu ng c c âm v D4(m t ph n ch y qua T2, T4 theo chi u ng c ).Nh v y do D2 D4 và T2 T4 d n n áp

ra t i o c c tính ngay (d u trong ngo c ) ta có Ut = -En nh ng dòng n t i v n duytrì theo chi u c cho n th i m t2 m i o chi u n m l i i tr ng thái ,quá

T3

T2

utT4

-+

GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang29 SVTH: Võ Minh Tây

trình di n ra t ng t : dòng n s duy trì theo chi u c m t n b ng t1 nh cácvan D1 , D3 , T1, T3 r i m i o chi u

-Qua m t chu k t i nh n c n áp và dòng n là xoay chi u , ây chính lànguyên lý ngh ch l u

II.3.3.2 ngh ch l u áp ba pha :

a).S m ch hình (Hình II_17) B ng cách m c thêm m t nhánh vào c u ngh ch

u m t pha ta c c u ngh ch l u ba pha t i R,L u sao

Hình II_ 17

b)Nguyên lý làm vi c :

Các transistor làm vi c v i góc d n θ = 1800 theo bi u u khi n hình (HìnhII_21), các transistor m l n l c t T1÷T6 v i góc l ch pha gi a hai transistor là 600.Nh v y b t k th i m nào c ng có ba transistor d n (hai c a nhóm này và m t

a nhóm kia ) cho dòng ch y qua

m i th i m s u có m t pha m c n i ti p v i hai pha u song song

do v y n áp trên t i ch có hai giá tr ho c Ed/3 ( khi pha ó u song song v i m tpha khác ) ho c 2Ed/3 ( khi nó u n i ti p v i hai pha khác u song song ).Gi thi t

i i x ng ZA = ZB = ZC theo d ng n áp ra ta có tr hi u d ng c a nó :

3

23

23

212

0

3 2

3

2 2

2 0

n n

pha pha

E d

E d

E d

π

θπ

có bi u n áp ra t i theo th i gian ,ta xét m t chu k làm vi c c a m ch,trong ó ch xét nguyên lý ho t ng c a transistor

1

T23

-1200 ÷ 1800

ZB ZA

ZCUd

+

GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang31 SVTH: Võ Minh Tây

T5 T6 T1

T3 T4 T5

T4 T5 T6

T1 T2 T3

T6 T1 T2

T5

T6

T1

T2 T3 T4

T3 T4 T5

T2 T3 T4

T4 T5 T6

T6 T1 T2

T1 T2 T3

t t t

Hình V_5 Gi n d ng sóng ngh ch l u khi ng c ch y thu n

T s gi a biên sóng u bi n và biên sóng mang g i là t s u biên.

II.3.4.1) u bi n r ng xung n c c: Hình II_22

n áp ra trên t i là m t chu i xung, r ng khác nhau, có tr s 0 và E

Hình II_22 u bi n r ng xung n c c

II.3.4.2 u bi n r ng xung l ng c c:Hình II_23

n áp ra trên t i là m t chu i xung, r ng khác nhau, có tr s ±E

E-GVHD: PGS.TS oăn Quang Vinh Trang33 SVTH: Võ Minh Tđy

Cho xung m Tp thì có dòng ch y văo t i ng th i t C phóng n qua

ng Tp- Lc- Dc- C vă c n p theo chi u ng c l i, n âp trín t i Uc= V

Hình II_24 Bộ băm nối tiếp

T 1

Τ 0

Τ 2

C d

Cho xung m Ta t n áp gi a hai b n c c c a t C lên Tp làm cho Tp bkhoá, Uc= 0.

1 U

b) B b m song song :

b m song song cho phép hãm tái sinh trong kho ng 0< t <α T

H m , D khoá tránh làm ng n m ch ngu n Trong kho ng T < t < T thì

EC

GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang35 SVTH: Võ Minh Tây

Trong kho ng t 0÷τ0 ta cho van T m , toàn b n áp ngu n Ed t lên t i.Trong kho ng th i gian còn l i c a chu k b m, van T b khoá c t ngu n trên t i

Giá tr trung bình n áp trên t i:

U U T dt U T

1 dt u T

1

0 T

0 d d

-T = Var, 0 = Var : ph ng pháp xung th i gian

Do công su t c a ng c nh (750W) nên ta ch n m ch b m ki u này dùngtrong m ch ng l c và ph ng pháp u ch nh Uc là ph ng pháp r ng xung, t c

là gi T = Const

CH NG III

NG QUAN K THU T VI X LÝ

III.1) L ch s phát tri n vi x lý.

III.1.1).Gi i thi u chung v h th ng vi x lý.

Vi x lý là s k t h p c a hai k thu t công ngh quan tr ng: ó là máy tính dùng thu t s và các vi m ch n t Hai công ngh này k t h p l i v i nhau và các nhànghiên c u ã ch t o ra vi x lý

Ch c n ng chính c a vi x lý là x lý d li u ch a trong b nh làm c

u này vi x lý ph i có các m ch logic cho vi c x lý d li u và c n ph i có ch ngtrình Ch ng trình là t p h p các l nh Vi x lý th c hi n m t l nh v i trình t nhsau:

ón l nh t b nh

Gi i mã l nh

Th c hi n l nh

III.1.2.N ng l c c a vi x lý.

Khi nói n n ng l c c a Microprocessor có ngh a là nói n kh n ng x lý d

li u, có 3 thông s ánh giá n ng l c c a Microprocessor

Chi u dài c a t d li u c a Microprocessor

GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang37 SVTH: Võ Minh Tây

64 KB vùng nh d li u ngo i

lý Boolean (ho t ng trên bit n)

210 v trí nh có th nh v bit

4µs cho ho t ng nhân ho c chia

III.2.2 Kh o sát s chân 8951 và ch c n ng t ng chân:

III.2.2.1) S chân 8951:

Hình III_1 ;S chân IC 8951

III.2.2.2) Ch c n ng các chân c a 8951 :

8951 có t t c 40 chân có ch c n ng nh các ng xu t nh p Trong ó có 24chân có tác d ng kép (có ngh a là 1 chân có 2 ch c n ng), m i ng có th ho t ng

Port 1 là port I/O trên các chân 1-8 Các chân c ký hi u P1.0, P1.1, p1.2, p1.7 có

th dùng cho giao ti p v i các thi t b ngoài n u c n Port 1 không có ch c n ng khác,

vì v y chúng ch c dùng cho giao ti p v i các thi t b bên ngoài

Port 2:

Port 2 là 1 port có tác d ng kép trên các chân 21- 28 c dùng nh các ng xu t

nh p ho c là byte cao c a bus a ch i v i các thi t b dùng b nh m r ng

U2

AT89C51

9 18

30 31

1 2 3 4 5 6 7 8

21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17

39 38 37 36 35 34 33 32

RST XTAL2 XTAL1 PSEN

ALE/PROG EA/VPP

P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7

P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INTO P3.3/INT1 P3.4/TO P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD

P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7

Port 3:

Port 3 là port có tác d ng kép trên các chân 10-17 Các chân c a port này có nhi u

ch c n ng, các công d ng chuy n i có liên h v i các c tính c bi t c a 8951

Ngõ tín hi u PSEN (Program store enable):

PSEN là tín hi u ngõ ra chân 29 có tác d ng cho phép c b nh ch ng trình m

ng th ng c n i n chân OE\ (output enable) c a Eprom cho phép c các byte

mã l nh

PSEN m c th p trong th i gian Microcontroller 8951 l y l nh Các mã l nh c a

ch ng trình c c t Eprom qua bus d li u và c ch t vào thanh ghi l nh bêntrong 8951 gi i mã l nh Khi 8951 thi hành ch ng trình trong EPROM n i PSEN

m c logic 1

Ngõ tín hi u u khi n ALE (Address Latch Enable)

Khi 8951 truy xu t b nh bên ngoài, port 0 có ch c n ng là bus a ch và bus d li u

do ó ph i tách các ng d li u và a ch Tín hi u ra ALE chân th 30 dùng làmtín hi u u khi n gi i a h p các ng a ch và d li u khi k t n i chúng v i IC

ch t

Tín hi u ra chân ALE là m t xung trong kho ng th i gian port 0 óng vai trò là a

ch th p nên ch t a ch hoàn toàn t ng

Các xung tín hi u ALE có t c b ng 1/6 l n t n s dao ng trên chip và có th cdùng làm tín hi u clock cho các ph n khác c a h th ng Chân ALE c dùng làmngõ vào xung l p trình cho EPROM trong 8951

Ngõ tín hi u EA\(External Access):

Tín hi u vào EA\ chân 31 th ng c m c lên m c 1 ho c m c 0 N u m c 1,

8951 thi hành ch ng trình t EPROM n i trong kho ng a ch th p 4 Kbyte N u

GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang39 SVTH: Võ Minh Tây

c 0, 8951 s thi hành ch ng trình t b nh m r ng Chân EA\ c l y làm chân

p ngu n 12V khi l p trình cho Eprom trong 8951

dao ng c c tích h p bên trong 8951, khi s d ng 8951 ng i thi t k ch

n k t n i thêm th ch anh và các t nh hình v trong s T n s th ch anh th ng

d ng cho 8951 là 12Mhz

Chân 40 (Vcc) c n i lên ngu n 5V

III.2.3.1) T ch c b nh :

Hình III_2 :B ng tóm t t các vùng nh 8951

nh trong 8951 bao g m EPROM và RAM RAM trong 8951 bao g m nhi u thành

ph n: ph n l u tr a d ng, ph n l u tr a ch hóa t ng bit, các bank thanh ghi vàcác thanh ghi ch c n ng c bi t

8951 có b nh theo c u trúc Harvard: có nh ng vùng b nh riêng bi t cho ch ngtrình và d li u Ch ng trình và d li u có th ch a bên trong 8951 nh ng 8951 v n

Enable viaPSEN

FFFF

0000

DataMemory

Enable viaRD&WR

External Memory

7F FF

F0 F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0 B

E0 E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 E0 ACC D0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 PSW

10

GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang41 SVTH: Võ Minh Tây

RAM bên trong 8951 c phân chia nh sau:

· Các bank thanh ghi có a ch t 00H n 1FH

· RAM a ch hóa t ng bit có a ch t 20H n 2FH

i a ch trong vùng RAM a d ng u có th truy xu t t do dùng ki u a ch tr c

ti p ho c gián ti p

RAM có th truy xu t t ng bit:

8951 ch a 210 bit c a ch hóa, trong ó có 128 bit có ch a các byte ch acác a ch t 20H n 2FH và các bit còn l i ch a trong nhóm thanh ghi có ch c n ng

c bi t

Ý t ng truy xu t t ng bit b ng ph n m m là các c tính m nh c amicrocontroller x lý chung Các bit có th c t, xóa, AND, OR, … , v i 1 l nh

n a s các microcontroller x lý òi h i m t chu i l nh c-s a- ghi t c

c ích t ng t Ngoài ra các port c ng có th truy xu t c t ng bit

128 bit có ch a các byte có a ch t 00H -1FH c ng có th truy xu t nh các byte

ho c các bit ph thu c vào l nh c dùng

Các bank thanh ghi :

32 byte th p c a b nh n i c dành cho các bank thanh ghi B l nh 8951 h

tr 8 thanh ghi có tên là R0 -R7 và theo m c nh sau khi reset h th ng, các thanh ghinày có các a ch t 00H - 07H

Các l nh dùng các thanh ghi RO - R7 s ng n h n và nhanh h n so v i các l nh có

ch c n ng t ng ng dùng ki u a ch tr c ti p Các d li u c dùng th ng xuyênnên dùng m t trong các thanh ghi này

Do có 4 bank thanh ghi nên t i m t th i m ch có m t bank thanh ghi c truy xu t

i các thanh ghi RO - R7 chuy n i vi c truy xu t các bank thanh ghi ta ph i thay

i các bit ch n bank trong thanh ghi tr ng thái

III.2.3.2 )Các thanh ghi có ch c n ng c bi t:

Các thanh ghi n i c a 8951 c truy xu t ng m nh b i b l nh

Các thanh ghi trong 8951 c nh d ng nh m t ph n c a RAM trên chip vì v y m ithanh ghi s có m t a ch (ngo i tr thanh ghi b m ch ng trình và thanh ghi l nh

vì các thanh ghi này hi m khi b tác ng tr c ti p) C ng nh R0 n R7, 8951 có 21thanh ghi có ch c n ng c bi t (SFR: Special Function Register) vùng trên c aRAM n i t a ch 80H - FFH

Chú ý: t t c 128 a ch t 80H n FFH không c nh ngh a, ch có 21 thanh ghi

có ch c n ng c bi t c nh ngh a s n các a ch

Ngo i tr thanh ghi A có th c truy xu t ng m nh ã nói, a s các thanh ghi có

ch c n ng t bi t SFR có th a ch hóa t ng bit ho c byte

Thanh ghi tr ng thái ch ng trình (PSW: Program Status Word):

00=Bank 0; address 00H ÷ 07H 01=Bank 1; address 08H ÷ 0FH 10=Bank 2; address 10H ÷ 17H 11=Bank 3; address 18H ÷ 1FH

Ch c n ng t ng bi tr ng thái ch ng trình

C Car y CY (Car y Fla )

nh có tác d ng kép Thông th ng nó c dùng cho các l nh toán h c:C=1 n u phép toán c ng có s tràn ho c phép tr có m n và ng c l i C=0 n u phéptoán c ng không tràn và phép tr không có m n

C Car y ph AC (Auxi iary Car y Fla )

Khi c ng nh ng giá tr BCD (Binary Code Decimal), c nh ph AC c set

u k t qu 4 bit th p n m trong ph m vi u khi n 0AH - 0FH Ng c l i AC=0

C 0 (Fla 0)

0 (F0) là 1 bit c a d ng dùng cho các ng d ng c a ng i dùng

Nh ng bit ch n bank thanh ghi truy xu t

GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang43 SVTH: Võ Minh Tây

RS1 và RS0 quy t nh dãy thanh ghi tích c c Chúng c xóa sau khi reset h

th ng và c thay i b i ph n m m khi c n thi t

Tùy theo RS1, RS0 = 00, 01, 10, 11 s c ch n Bank tích c c t ng ng là Bank 0,Bank1, Bank2, Bank3

nh xem k t qu có n m trong t m xác nh không Khi các s không có d u c

ng bit OV c b qua Các k t qu l n h n +127 ho c nh h n -128 thì bit OV=1

Thanh ghi B có th c dùng nh m t thanh ghi m trung gian a m c ích Nó là

nh ng bit nh v thông qua nh ng a ch t F0H - F7H

Con tr Ng n x p SP (Stack Pointer) :

Con tr ng n x p là m t thanh ghi 8 bit a ch 81H Nó ch a a ch c a c abyte d li u hi n hành trên nh ng n x p Các l nh trên ng n x p bao g m các l nh c t

li u vào ng n x p (PUSH) và l y d li u ra kh i ng n x p (POP) L nh c t d li uvào ng n x p s làm t ng SP tr c khi ghi d li u và l nh l y ra kh i ng n x p s làm

Khi Reset 8951, SP s mang giá tr m c nh là 07H và d li u u tiên s c c tvào ô nh ng n x p có a ch 08H N u ph n m m ng d ng không kh i ng SP m tgiá tr m i thì bank thanh ghi1 có th c 2 và 3 s không dùng c vì vùng RAM này

ã c dùng làm ng n x p Ng n x p c truy xu t tr c ti p b ng các l nh PUSH

và POP l u tr t m th i và l y l i d li u, ho c truy xu t ng m b ng l nh g i

ch ng trình con (ACALL, LCALL) và các l nh tr v (RET, RETI) l u tr giá tr

a b m ch ng trình khi b t u th c hi n ch ng trình con và l y l i khi k t thúc

ch ng trình con

Con tr d l u DPTR (Data Pointer)

Con tr d li u (DPTR) c dùng truy xu t b nh ngoài là m t thanh ghi

16 bit a ch 82H (DPL: byte th p) và 83H (DPH: byte cao) Ba l nh sau s ghi55H vào RAM ngoài a ch 1000H:

MOV A , #55H MOV DPTR, #1000H MOV @DPTR, A

nh u tiên dùng n p 55H vào thanh ghi A L nh th hai dùng n p a ch

a ô nh c n l u giá tr 55H vào con tr d li u DPTR L nh th ba s di chuy n n idung thanh ghi A (là 55H) vào ô nh RAM bên ngoài có a ch ch a trong DPTR (là1000H)

Các thanh ghi Port (Port Register)

Các Port c a 8951 bao g m Port 0 a ch 80H, Port1 a ch 90H, Port2

a ch A0H, và Port3 a ch B0H T t c các Port này u có th truy xu t t ng bitnên r t thu n ti n trong kh n ng giao ti p

Các thanh ghi Time (Time Registe )

8951 có ch a hai b nh th i/b m 16 bit c dùng cho vi c nh th i c

m s ki n Timer0 a ch 8AH (TLO: byte th p) và 8CH ( THO: byte cao).Timer1 a ch 8BH (TL1: byte th p) và 8DH (TH1 : byte cao) Vi c kh i ng timer

c SET b i Timer Mode (TMOD) a ch 89H và thanh ghi u khi n Timer(TCON) a ch 88H Ch có TCON c a ch hóa t ng bit

Các thanh ghi Port n i t p (Serial Port Register)

8951 ch a m t Port n i ti p cho vi c trao i thông tin v i các thi t b n i ti p

nh máy tính, modem ho c giao ti p n i ti p v i các IC khác M t thanh ghi m d

li u n i ti p (SBUF) a ch 99H s gi c hai d li u truy n và d li u nh p Khitruy n d li u ghi lên SBUF, khi nh n d li u thì c SBUF Các mode v n khác nhau

c l p trình qua thanh ghi u khi n Port n i ti p (SCON) c a ch hóa t ng bit

a ch 98H

Các thanh ghi ng t (Inter upt Register)

GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang45 SVTH: Võ Minh Tây

8951 có c u trúc 5 ngu n ng t, 2 m c u tiên Các ng t b c m sau khi b reset

th ng và s c cho phép b ng vi c ghi thanh ghi cho phép ng t (IE) a chA8H C hai c a ch hóa t ng bit

Thanh ghi i u khi n ngu n PCON (Power Control Register)

Thanh ghi PCON không có bit nh v Nó a ch 87H ch a nhi u bit u khi n.Thanh ghi PCON c tóm t t nh sau:

· Bit 7 (SMOD) : Bit có t c Baud mode 1, 2, 3 Port n i ti pkhi set

Khi dùng b nh ngoài, Port0 không còn ch c n ng I/O n a Nó c k t h p gi a bus

a ch (A0-A7) và bus d li u (D0-D7) v i tín hi u ALE ch t byte c a bus a ch

ch khi b t u m i chu k b nh Port2 c cho là byte cao c a bus a ch

Truy xu t b nh mã ngoài (Ac s ing External Code Memory)

nh ch ng trình bên ngoài là b nh EPROM c cho phép c a tín hi u PSEN\

A8-A15OE

OG

D