1.1 Tổng quan Cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, các thiết bị điện tử đã, đang và sẽ tiếp tục được ứng dụng ngày càng rộng rãi và mang lại hiệu quả trong hầu hết các lĩnh vực khoa học kỹ thuật cũng như trong đời sống xã hội. Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ điện tử đã cho ra đời nhiều vi mạch số cỡ lớn với giá thành rẻ và khả năng lập trình cao đã mang lại những thay đổi lớn trong ngành điện tử. Mạch số ở những mức độ khác nhau đã đang thâm nhập trong các lĩnh vực điện tử thông dụng và chuyên nghiệp một cách nhanh chóng. Các trường kỹ thuật là nơi mạch số thâm nhập mạnh mẽ và được học sinh, sinh viên ưa chuộng do lợi ích và tính khả thi của nó. Vì thế sự hiểu biết sâu sắc về vi xử lý là không thể thiếu đối với sinh viên ngành điện, điện tử hiện nay. 1.2. Mục đích yêu cầu: Sự cần thiết, quan trọng cũng như tính khả thi và ích lợi của vi xử lý cũng chính lý do để chọn và thực hiện đề tài “thiết kế mạch điều khiển tốc độ động cơ” nhằm ứng dụng kiến thức đã học về vi xử lý vào thực tế. Yêu cầu đồ án này là thiết kế mạch đo tốc độ sử dụng vi xử lý 89C51 phải điều khiển được động cơ với 4 cấp tốc độ khác nhau.
Môn Vi Xử Lý Mục lục CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan Cùng với phát triển khoa học công nghệ, thiết bị điện tử đã, tiếp tục ứng dụng ngày rộng rãi mang lại hiệu hầu hết lĩnh vực khoa học kỹ thuật đời sống xã hội Sự phát triển mạnh mẽ công nghệ điện tử cho đời nhiều vi mạch số cỡ lớn với giá thành rẻ khả lập trình cao mang lại thay đổi lớn ngành điện tử Mạch số mức độ khác thâm nhập lĩnh vực điện tử thông dụng chuyên nghiệp cách nhanh chóng Các trường kỹ thuật nơi mạch số thâm nhập mạnh mẽ học sinh, sinh viên ưa chuộng lợi ích tính khả thi Vì hiểu biết sâu sắc vi xử lý thiếu sinh viên ngành điện, điện tử 1.2 Mục đích yêu cầu: Sự cần thiết, quan trọng tính khả thi ích lợi vi xử lý lý để chọn thực đề tài “thiết kế mạch điều khiển tốc độ động cơ” nhằm ứng dụng kiến thức học vi xử lý vào thực tế Yêu cầu đồ án thiết kế mạch đo tốc độ sử dụng vi xử lý 89C51 phải điều khiển động với cấp tốc độ khác 1.3 Phương pháp điều khiển tốc độ Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động điện chiều có nhiều ưu việt so với loại động khác, có khả thay đổi tốc độ Môn Vi Xử Lý cách dễ dàng mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản đồng thời lại đạt chất lượng điều chỉnh cao dải điều chỉnh tốc độ rộng 1.3.1 Các phương pháp điều khiển tốc độ 13.1.1 Điều chỉnh tốc độ dùng thêm Rp Điều chỉnh tốc độ dùng thêm Rp:Mắc nối tiếp Rp vào phần ứng, điện trở phần ứng Rư tăng lên, suy ω giảm, độ dốc đường đặc tính giảm Ưu điểm phương pháp đơn giản, tốc độ điều chỉnh liên tục, thêm Rp nên tổn hao tăng, không kinh tế 1.3.1.2 Điều khiển từ thông: Điều chỉnh từ thông kích thích động điện chiều điều chỉnh moment điện từ động sức điện động quay động Khi từ thông giảm tốc độ quay động tăng lên phạm vi giới hạn việc thay đổi từ thông Nhưng theo công thức từ thông thay đổi mômen, dòng điện thay đổi nên khó tính xác dòng điều khiển mômen tải, nên phương pháp dùng 1.3.1.3 Điều khiển điện áp phần ứng: Thực tế có hai phương pháp để điều khiển tốc độ động chiều điện áp: - Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch phần ứng động - Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ động Trong thông thường người ta sử dụng cách điều chỉnh điện áp phần ứng Môn Vi Xử Lý Khi thay đổi điện áp phần ứng tốc độ động điện thay đổi theo phương trình sau: Vì từ thông động không đổi nên độ dốc đặc tính không đổi, tốc độ không tải lý tưởng tuỳ thuộc vào giá trị điện áp điều khiển Uu hệ thống, nói phương pháp điều khiển triệt để Điện áp tác dụng thay đổi cách xen vào mạch điện trở nối tiếp sử dụng thiết bị điện tử điều khiển kiểu chuyển mạch lắp Thyristor, transistor.Trong mạch điện gọi mạch băm điện áp, điện áp trung bình đặt vào động thay đổi cách chuyển mạch nguồn cung cấp thật nhanh Khi tỷ lệ thời gian "on" thời gian "off" thay đổi làm thay đổi điện áp trung bình Tỷ lệ phần trăm thời gian "on" chu kỳ chuyển mạch nhân với điện áp cấp nguồn cho điện áp trung bình đặt vào động Như với điện áp nguồn cung cấp 24V, đặt tỷ lệ thời gian ON 25% điện áp trung bình 6V Trong thời gian "Off", điện áp cảm ứng phần ứng làm cho dòng điện không bị gián đoạn, qua ốt gọi ốt phi hồi, nối song song với động Tại thời điểm này, dòng điện mạch cung cấp không dòng điện qua động khác không dòng trung bình động lớn dòng điện mạch cung cấp, trừ tỷ lệ thời gian "on" đạt đến 100% Ở tỷ lệ 100% "on" này, dòng qua động dòng cung cấp Mạch đóng cắt tức thời bị tổn hao lượng mạch dùng điện trở Phương pháp gọi phương pháp điều khiển kiểu điều chế độ rộng xung (pulse width modulation, or PWM), thường điều khiển vi xử lý Phương pháp điều xung PWM (Pulse Width Modulation) phương pháp điều chỉnh điện áp tải, hay nói cách khác, phương pháp điều chế dựa Môn Vi Xử Lý thay đổi độ rộng chuỗi xung vuông, dẫn đến thay đổi điện áp Các PWM biến đổi có tần số khác độ rộng sườn dương hay sườn âm PWM ứng dụng nhiều điều khiển Điển hình mà thường hay gặp điều khiển động xung áp, điều áp Sử dụng PWM điều khiển độ nhanh chậm động hay cao nữa, dùng để điều khiển ổn định tốc độ động Như hình, với dãy xung điều khiển cùng, xung ON có độ rộng nhỏ nên động c - Transistor lối có hai trạng thái (ON OFF) loại bỏ mát - Dải điều khiển rộng so với mạch điều chỉnh tuyến tính - Tốc độ mô tơ quay nhanh cấp chuỗi xung điều chế theo kiểu PWM so với cấp m 24V 24V 24V Hình 1.1 1.4 Tìm hiểu linh kiện có đề tài 1.4.1 Vi điều khiển AT89C51 1.4.1.1 Giới thiệu chung Bắt đầu xuất vào năm 1980, trải qua gần 30 năm, có tới hàng trăm biến thể (derrivatives) sản xuất 20 hãng khác nhau, phải kể đến đại gia làng bán dẫn (Semiconductor) ATMEL, Texas Môn Vi Xử Lý Instrument, Philips, Analog Devices… Tại Việt Nam, biến thể hãng ATMEL AT89C51, AT89C52, AT89S51, AT89S52… có thời gian xuất thị trường lâu nói sử dụng rộng rãi loại vi điều khiển bit Đặc điểm chức hoạt động IC họ MSC-51 hoàn toàn tương tự nhau, đây ta giới thiệu AT89C51 AT89C51 phiên 8051 có ROM chíp nhớ Flash phiên thích hợp cho ứng dụng nhanh nhớ Flash xóa vài giây AT89C51 thiết kế với clock tĩnh cho hoạt đôộng có tần số giảm xuống hỗ trợ hai chế độ tiết kiệm lượng lựa chọn phần mền chế độ nghỉ dừng CPU cho phép RAM, định thời / đếm , port nối tiếp hệ thống ngắt tiếp tục hoạt động Chế độ nguồn giảm trì nội dung RAM không cho mạch dao động cung cấp xung clock nhằm vô hiệu hóa hoạt động khác chip reset cứng Các đặc điểm 89C51RD2 tóm tắt sau : + 1KB nhớ RAM lập trình lại , có khả tới 1000 chu kỳ + + + + + + + ghi xóa Tần số hoạt động từ 12Hz đến 33MHz mức khóa nhớ lập trình Timer/counter 16 bit 128 Bytes RAM nội Giao tiếp nội tiếp Port xuất /nhập I/O bit 64 KB vùng nhớ mã + 64 KB vùng nhớ liệu ngoại + Họ vi điều khiển bit + Bộ nhớ : 64 Kb Flash, 1792 Bytes SRAM + Timer/Counter : 16 bit + kênh PWM Môn Vi Xử Lý + nguồn ngắt với mức ưu tiên ngắt + Giao diện kết nối : SPI, USART + Kiểu chân : PLCC44, VQFP44, PLCC68, VQFP64 + Xử lý Booleam (hoạt động bit đơn) + micro giây hoạt động nhân chia + 210 vị trí nhớ định vị bit AT89C51RD2 có 32 chân có chức đường xuất nhập có 24 chân có tác dụng kép (có nghĩa chân có chức ), đường hoạt động đường xuất nhập đường điều khiển thành phần bus liệu bus địa • Các port : Port : gồm chân 32 đến 39 (P0.0…P0.7) Port port có hai chức Trong thiết kế cỡ nhỏ không dung nhớ mở rộng có chức đường IO Đối với thiết kế cỡ lớn có nhớ mở rộng ,nó kết hợp bus địa bus dữu liệu Port :chân đến (P1.0…P1.7) Port port IO Có thể dùng cho giao tiếp với thiết bị cần Port1 chức khác, chúng dùng cho giao tiếp với thiết bị Port : chân 21 đến 28 (P2.0…P2.7) Port port có tác dụng kép Được dùng đường xuất nhập byte cao port địa thiết bị dùng nhớ mở rộng Port : port xuất nhập bit chiều có điện trở kéo lên bên Các chân bus có nhiều chức năng, công dụng chuyển đổi có lien hệ với đặc tính riêng biệt 89C51 • Các ghi định thời (Timer): AT89C51 có định thời: - Timer 0: đếm lên 16 bit , giá tri đếm chứa ghi TH0,TL0 - Timer 1: đếm 16 bit chứa TH1 TL1 Môn Vi Xử Lý AT89C51 có hai ghi định thời/đếm 16 bit dùng cho định thời đếm kiện - Thanh ghi chế độ định thời (TMOD) : MSB Gate LSB C/ M1 M T Gate C/T M1 M0 Không định địa bit Được dùng để định chế độ hoạt động cho timer Chức bít : + M1 , M0 : chọn chế độ hoạt động Bảng 1.1 M1 0 1 M0 CHẾ ĐỘ 1 (MODE) + T/C : bit chọn chức đếm định thời cho timer + Gate : bit điều khiển cổng cho định thồi - Thanh ghi điều khiển định thời TCON (Timer control) :: MSB LSB TF1 TR1 TF0 TR IE IT IE IT0 1 Chứa bit điều khiểu trạng thái timer bit cao , bit thấp dùng cho chức ngắt (interrupt) Chức bit : + TFx : cờ tràn timer x (x hay 1) + TRx = : không cho phép timer chạy + TRx = : cho phép timer chạy Môn Vi Xử Lý • Các ghi port nối tiếp (serial port) + Thanh ghi SBUF ( Serial Buffer) : - địa 99H đệm nhập xuất nối tiếp Khi xuất liệu ghi lên SBUF, nhập liệu đọc từ SBUF - chế độ hoạt động khoác port nội tiếp lập trình thông qua ghi điều khiển port nối tiếp SCON (Serial Control) địa 98 H Đây ghi định địa bit + Thanh ghi điều khiển port nối tiếp SCON MSB LSB SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 T1 R1 - Địa 99H - Định địa bit - Chức bit: + SM0 , SM1 : chọn chế độ hoạt động port nối tiếp Bảng 1.2 SM0 0 1 SM1 CHẾ ĐỘ MÔ TẢ (MODE) Thanh ghi dịch UART bit tốc độ thay đổi UART bit tốc độ cố định UART bit tốc độ thay đổi + SM2 : chọn chế độ hoạt động port nối tiếp SM2 = : cho phép truyền thông đa xử lý chế độ ; bit RI không tích cực bit thứ nhận + REN : bit cho phép thu REN = : cho phép thu Môn Vi Xử Lý REN = : không cho phép thu + TB8 : bit phát thứ ( chế độ 3), đặt xóa phần mền + RB8 : bit thu thứ (ở chế độ 3), đặt xóa phần mền Các ghi ngắt (Interrupt): • - 8031/8051 có nguồn ngắt : + ngắt : ngắt : qua chân 0INT (P3.2) Ngắt : qua chân 1INT (P3.3) + Ngắt : ngắt timer Ngắt timer Ngắt port nối tiếp • *Các ghi liên qua đến ngắt : a Thanh ghi cho phép ngắt IE (Interrupt Enaple) MSB EA LSB - (ET2) ES ET1 EX1 - Được định địa bit - Chức bit : EA : cho phép toàn ET2 : cho phép ngắt timer (nếu có) ES : cho phép ngắt port nối tiếp ET1 : cho phép ngắt timer EX1 : cho phép ngắt ET0 : cho phép ngắt timer EX0 : cho phép ngắt Để cho phép nguồn ngắt , cần phải có : + EA = + Bit cho phép ngắt tương ứng + Thanh ghi ưu tiên ngắt IP (Interrupt Priority) ET0 EX0 Môn Vi Xử Lý MSB - LSB - (PT2) PS PT1 PX1 PT0 PX0 - Được định địa bit - Bit = : mức ưu tiên cao - Bit = : mức ưu tiên thấp - Mặc nhiên sau reset, tất ngắt mức ưu tiên thấp - Nếu ngắt với mức ưu tiên khác xuất đồng thời, ngắt có mức ưu tiên cao phục vụ trước Đồng thời, ngắt có mức ưu tiên cao tạm dừng chương trình phục vụ ngắt ngắt có mức ưu tiên thấp - Nếu ngắt có mức ưu tiên xuất đồng thờim, việc xác định ngắt phục vụ trước theo thứ tự : ngắt 0, ngắt timer 0, ngắt 1, ngắt timer 1, ngắt port nối tiếp, ngắt timer (đối với 8032/8051) + Thanh ghi TCON MSB TF1 LSB TR1 TF0 TR0 IE1 - Định địa bit - Chức bit có liên quan đến ngắt ( intereupt) + IEx : cờ ngắt x (IEx = tạo ngắt x) +ITx : bit xác định loại tác động ngắt x : ITx = : tác động mức ITx = : tác động cạnh xuống 1.4.2 Động chiều 10 IT1 IE1 IT0 Môn Vi Xử Lý động từ nguồn đơn Ứng dụng LM339 bao gồm so sánh, chuyển đổi tương tự sang số đơn giản, máy phát xung vuông, đa rung cổng logic số điện áp cao LM339 thiết kế với giao diện trực tiếp TTL CMOS Khi hoạt động từ nguồn cộng trừ, thiết kế với giao diện trực tiếp MOS, nguồn cực máng thấp LM339 lợi so với so sánh chuẩn Hình 1.3 IC so sánh LM339 1.4.7 Vi mạch MAX232 Vi mạch MAX 232 hãng MAXIM vi mạch chuyên dùng giao diện nối tiếp với máy tính Chúng có nhiệm vụ chuyển đổi mức TTL lối vào thành mức +10V –10V phía truyền mức +3…+15V -3…-15V thành mức TTL phía nhận Vi mạch MAX 232 có hai đệm hai nhận Đường dẫn điều khiển lối vào CTS, điều khiển việc xuất liệu cổng nối tiếp cần thiết, nối với chân vi mạch MAX 232 Còn chân RST (chân 10 vi mạch MAX ) nối với đường dẫn bắt tay để điều khiển trình nhận Thường đường dẫn bắt tay nối với cổng nối tiếp qua cầu nối, để không dùng đến hở mạch cầu Cách truyền liệu đơn giản dùng ba đường dẫn TxD, RxD GND (mass) 14 Môn Vi Xử Lý 1.4.8 Khối thạch anh Tùy thuộc vào chức dao động tinh thể phân thành nhiều loại, đề tài sử dụng loại loại Crystal oscillator (Bộ dao động tinh thể) linh kiện điện tử chủ động tạo tín hiệu xung nhịp tần số ổn định cao mức ppm (part per million: phần triệu) Một dao động tinh thể thạch anh nói chung bao gồm tinh thể thạch anh cộng hưởng, vi mạch (IC) số thành phần thụ động bổ sung Thạch anh nối với tụ chân thạch anh chip vi xử lý dùng để hỗ trợ mạch dao động bên chip Thay đổi giá trị tụ làm sai lệch tần số xung clock chip Nếu dùng thạch anh loại gốm tụ 33p.Chọn tần số thạch anh 11.0592Mhz Hình 1.4 1.4.9 Cảm biến hồng ngoại Passive InfraRed sensor (PIR sensor), tức cảm biến thụ động dùng nguồn kích thích tia hồng ngoại Tia hồng ngoại (IR) tia nhiệt phát từ vật thể nóng Người ta dùng tế bào điện để chuyển đổi tia nhiệt dạng tín hiệu điện nhờ mà làm cảm biến phát vật thể nóng chuyển động Cảm biến gọi thụ động không dùng nguồn nhiệt tự phát (làm nguồn tích cực, hay chủ động) mà phụ thuộc vào nguồn tha nhiệt, thân nhiệt thực thể khác, đề tài sử dụng bóng đèn làm nguồn nhiệt tạo điện áp cho mạch so sánh 15 Môn Vi Xử Lý CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠCH 2.1 Xây dưng sơ đồ khối Ổn áp nguồn 5V Tín hiệu điều khiển Khối điều khiển trung tâm Xung PWM Động chiều Nguồn 24V Hình 2.1 Xây dưng sơ đồ khối Chức khối: • Tín hiệu điều khiển: Bao gồm tín hiệu START, STOP từ cảm biến hồng ngoại , tín hiệu giải mã bàn phím 74LS147 đưa tới đầu vào 89C51 • Khối điều khiển trung tâm: vi xư lí 89c51, tín hiệu vào xử lí cho tín hiệu đầu tương ứng • Xung PWM : đầu 89c51 , với thời gian xung mức cao thời gian xung mức thấp theo câp tốc độ khác để điều khiển động • Động chiều: đối tượng điều khiển, tốc độ thay đổi theo điện áp trung bình từ xung pwm đưa vào 16 Môn Vi Xử Lý • Khối nguồn ổn áp 5V:có chức cung cấp điện áp ổn định cho khối mạch.Cụ thể mạch ta sử dụng hai nguồn riêng biệt: - Nguồn 5V DC dùng để nuôi IC mạch hoạt động tạo tín hiệu xuất chuẩn TTL,tránh trường hợp nhiễu điện áp không với điện áp cấp cho IC => tránh IC không hoạt động,hỏng hóc,chập cháy - Nguồn 24V DC dùng để cung cấp cho động chiều DC (trong tập lớn sử dụng động chiều DC 24) 2.2 Tạo Xung PWM Tạo xung pwm tạo dạng xung có tần số không đổi, thời gian mức cao chu kì thay đổi Các thông số: • Tần số : f • Chu kì : T • Thời gian mức cao :Ton • Thời gian mức thấp : Toff • Tỷ lệ phần trăm xung mức cao so với chu kì x 100% Duty cycle = • Điện áp trung bình : = Trong đề tài sử dụng vi điều khiển AT89C51RD2 với dao động tần số 11,0592 MHz dùng ngắt timer0 để tạo xung PWM chân P1.0 Timer0 hoạt động chế độ định thời 16 bit Do dao động thạch anh 11,0592 MHz , tần số clock cho timer0 đếm 0,9216 MHz chu kì T0 = 1,085us Giá trị ghi TMOD : #01H 17 Môn Vi Xử Lý Giá trị nạp cho ghi TH0, TL0 : 65536 – Ton cho timer0, với Tần số F= 5Khz chu kì T = 200us xung PWM tính theo tỉ lệ phần trăm, nên giá trị Ton = 200us x100%=20000us = 20ms Mà T0 = 1.085us, nên giá trị Ton= 200/1,085=185 Vậy giá trị nạp cho ghi TH0, TL0 : 65536 – 185= 65351us Tương ứng giá trị TH0,#High(-185) TL0,#LOW(-185) 2.3 Xây dựng sơ đồ nguyên lý + Mô tả hoạt động mạch điều khiển tốc độ: Khi cảm biến hồng ngoại CB1 tác động tới chân P1.1 IC89C51, động quay với thời gian Ton 10% so với chu kì 20ms Khi ấn cấp tốc độ mạch giải mã 74148 cho đầu mã tín hiệu tương ứng với phím bấm, động quay theo tốc độ khác nhau, phụ thuộc vào giá trị đặt tỷ lệ xung Nguyên lý phương pháp bật tắt nhanh nguồn điện cấp vào động tạo tín hiệu xung đưa tới cổng vào MOSFET Khi việc bật tắt tần số đủ lớn (thường sử dụng từ 1kHz đến 20kHz), động chạy với tốc độ ổn định nhờ moment quay.Thời gian cấp nguồn cho động T-on, thời gian tắt nguồn động T-off Việc thay đổi thời gian T-on T-off làm thay đổi điện áp hiệu dụng cấp cho động Đối với động DC, tốc độ động tương đối tỉ lệ thuận với điện áp cấp cho động Vì vậy, cách thay đổi độ rộng xung, ta thay đổi tốc độ động DC Hệ thống dừng cảm biến hồng ngoại CB2 tác động vào chân RESET IC89C51 2.3 Xây dựng thuật toán điều khiển tốc độ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 18 Môn Vi Xử Lý Khởi tạo Giải mã phím ấn Ngắt tạo xung PWM DELAY 200ms INT_EX0 END Đọc mã phím Hình 2.2 ThuậtCấp toán TĐ1 điều khiển tốc độ Tỉ lệ xung mức cao 25% ? S Đ Cấp TĐ2 Tỉ 2.3.1 lệ xung mức toán cao 50% Thuật đọc giải mã phím? tốc độ Cấp TĐ3 ? Tỉ lệ xung mức cao 75% Đ Tỉ lệ xung mức cao 100%Đ Cấp TĐ4 ?19 Môn Vi Xử Lý S Đ S S RETI Hình 2.3 Sơ đồ thuật toán đọc, giải mã phím 2.3.2 Thuật toán tạo xung PWM Bắt Đầu Nạp lại giá trị timer bật timer S Tyle_xung PWM 0 Đ Tăng đếm R7 DEM < Tyle_xung 20 PWM Môn Vi Xử Lý S Tắt động Đ Bật động S DEM = 100 Đ DEM = RETI Hình 2.4 Sơ đồ thuật toán tạo xung PWM DELAY 50MS 2.3.3 Thuật toán tạo trễ Nạp giá trị cho timer1 Bật timer DELAY 200MS Lcall DELAY 50ms lần Đợi ngắt Xoá TF1 Tắt timer1 RET 21 RET Môn Vi Xử Lý Hình 2.5 Sơ đồ thuật toán tạo trễ 2.4 Chương trình $NOMOD51 $INCLUDE (8051.MCU) ;PHAN KHAI BAO CAC BIT NGO VAO ; PWM BIT START BIT HE THONG P1.0 p1.1 ;BIT DIEU KHIEN ĐỘNG CƠ ;BIT CAM BIEN HONG NGOAI KHOI DONG ; ;PHAN KHAI BAO BIEN XUNG PWM ; TYLE_XUNGPWM EQU 31H ; ;KHAI BAO CAC VECTOR NGAT ; ORG 0000H ;Vector reret 22 Môn Vi Xử Lý LJMP SETUP ;Nhảy tới chương trình khởi tạo ORG 000BH ;Vector ngắt tràn TF0 LJMP ;Nhảy tới chương trình ngắt T0_ISR ORG 0003H ;Vector ngắt EX0 LJMP ;Nhảy tới chương trình ngắt INT_EXO ; ;PHAN CHƯƠNG TRÌNH KHỞI TẠO ; ORG 0030H SETUP: SETB EA ;Cho phép ngắt toàn cục SETB ET0 ;Cho phép ngắt tràn timer0 SETB IE0 ;Cờ báo có ngắt chân INTO SETB IT0 ;Cho phép ngắt tương ứng ;ngắt theo sườn xuống CLR PWM MOV TMOD,#11H MOV MOV TH0,#HIGH(-185) TL0,#LOW(-185) MOV TYLE_XUNGPWM,#0 ;HIGH= 200us/1.085= 185 MOV SETB ;Tắt động ;Chọn TIMER1 VA TIMER0 ;Chế độ ;TA 11.0592MHZ => 200us x ; 100% = 20000us = 20ms R7,#0 ; Biến đếm xác định ngắt timer TR0 ;cho phép timer0 hoạt động ;PHAN KHOI DONG START_DC: JNB START,START_DC SETB EX0 ;ấn START khởi động hệ thống ;Cho phép ngắt 23 Môn Vi Xử Lý LCALL DELAY200MS ;gọi chương trình tạo trễ MOV TYLE_XUNGPWM,#10 ; tỷ lệ xung PWM 10% RET ; ; CHƯƠNG TRÌNH PHỤC VỤ NGẮT NGOÀI ĐỌC MÃ PHÍM ẤN ;Interrupt INT_EXO ;Thực đọc mã phím , giải mã đưa đáp ứng tương ứng ;Input : None ;Output : None ; INT_EXO: CLR IE0 ;xoá cờ báo ngắt MOV SP,#2FH ;khởi tạo ngăn xếp MOV A,P2 ;đọc mã bàn phím ANL A,#07H ;xoá bit cao “0” CJNE A,#00H,CHECK_CAP2 ;có phải cấp tốc độ ấn? LCALL DELAY200MS ;gọi chương trình trễ MOV TYLE_XUNGPWM,#25 ;tỷ lệ xung PWM 25% MOV A,TYLE_XUNGPWM ;so sánh với biến đếm CHECK_CAP2: CJNE A,#01H,CHECK_CAP3 ;có phải cấp tốc độ ấn? LCALL DELAY200MS ;gọi chương trình trễ MOV TYLE_XUNGPWM, #50 ;tỷ lệ xung PWM 50% MOV A,TYLE_XUNGPWM ;so sánh với biến đếm CHECK_CAP3: CJNE A,#02H,CHECK_CAP4 LCALL DELAY200MS ;có phải cấp tốc độ ấn? ;gọi chương trình trễ 24 Môn Vi Xử Lý MOV TYLE_XUNGPWM, #75 ;tỷ lệ xung PWM 75% MOV A,TYLE_XUNGPWM ;so sánh với biến đếm CHECK_CAP4: CJNE A,#03H,KT ;có phải cấp tốc độ ấn? LCALL DELAY200MS MOV TYLE_XUNGPWM, #100 ;tỷ lệ xung PWM 100% MOV A,TYLE_XUNGPWM ;so sánh với biến đếm ;gọi chương trình trễ KT: RETI ;trở từ ngắt ; ; CHƯƠNG TRÌNH PHỤC VỤ NGẮT TRÀN TIMER0 TẠO XUNG PWM ;Interrupt T0_ISR ;Thực ngắt tràn, nạp lại giá trị cho timer0, đảo bit p1.0 tạo xung pwm theo tỷ lệ % thời gian Ton đặt trước ;Input TYLE_XUNGPWM ;Output xung PWM ; T0_ISR: PUSH ACC ;lưu lại giá trị tỷ lệ xung PWM MOV 7FH,C ; CLR TR0 ;tắt timer0 MOV TH0,#HIGH(-185) ;nạp lại giá trị cho timer0 MOV TL0,#LOW(-185) SETB TR0 MOV A,TYLE_XUNGPWM CJNE A,#0,DIEU_XUNG ;sẽ cho điều xung , không JMP EXIT_ISR ; thoát khỏi ngắt ;bật timer0 25 ;so sánh tỷ lệ xung , khác “0” Môn Vi Xử Lý DIEU_XUNG: INC R7 ;tăng biến đếm MOV A,R7 ;So sánh biến đếm với CJNE A,TYLE_XUNGPWM,OFF_PULSE ;giá trị đặt, CLR PWM ;thì tắt động OFF_PULSE: ;biến đếm có 100? CJNE A,#100,EXIT_ISR SETB PWM MOV R7,#0 ;thì bật động cơ, xoá biến ;đếm “0” EXIT_ISR: MOV C,7FH POP ACC RETI ; ;lấy giá trị tỉ lệ xung ;trở từ ngắt ; ; PHAN TAO TRE ;Subroutine DELAY200MS ;FCT : Tạo thời gian trễ 200ms trình chuyển đổi cấp tốc độ ;Input : None ;Output : None ; DELAY200MS: LCALL DELAY50MS LCALL DELAY50MS LCALL DELAY50MS LCALL DELAY50MS RET DELAY50MS: 26 Môn Vi Xử Lý MOV TH1,#HIGH(-46080) ;chu kì 50ms MOV TL1,#LOW(-46080) SETB TR1 ;bật timer1 JNB TF1,$ ;đợi ngắt CLR TR1 ;tắt timer1 CLR TF1 ;xoá cờ ngắt RET ; END ;kết thúc chương trình 27 Môn Vi Xử Lý CHƯƠNG KẾT LUẬN 3.1 Kết đạt + Về lý thuyết: Qua tập lớn thiết kế hệ thống điều khiển tốc độ động chiều, nhóm em tích luỹ nhiều kiến thức vi xử lý hướng dẫn thầy Đỗ Duy Phú Các kiến thức IC89C51RD2, nhớ, đếm, định thời biết thêm phương pháp điều chỉnh tốc độ động sử dụng xung PWM, từ kiến thức Thầy dạy lớp, đến tham khảo số tài liệu internet, nhóm em hoàn thành bài tập lớn + Về thực nghiệm: Đã xây dựng thành công hệ thống điều khiển tốc độ động chiều phương pháp băm xung PWM, hệ thống chạy với cấp tốc độ khác 3.2 Hạn chế phương hướng khắc phục + Hạn chế: Với lượng kiến thức vi xử lý hạn chế, nên nhóm em dù chắt lọc, nghiên cứu không tránh khỏi sai sót chưa biết cách tận dụng phát xung PWM IC89C51RD2, điều chỉnh tốc độ động chưa ổn đỉnh + Phương hướng khắc phục: Tiếp tục tìm hiểu sâu sắc IC89C51RD2, phương pháp băm xung PWM, để hệ thống ổn định 28 [...]... điện cấp vào động cơ tạo ra một tín hiệu xung đưa tới cổng vào của MOSFET Khi việc bật tắt ở tần số đủ lớn (thường sử dụng từ 1kHz đến 20kHz), động cơ sẽ chạy với 1 tốc độ ổn định nhờ moment quay.Thời gian cấp nguồn cho động cơ là T-on, thời gian tắt nguồn động cơ là T-off Việc thay đổi thời gian T-on và T-off làm thay đổi điện áp hiệu dụng cấp cho động cơ Đối với động cơ DC, tốc độ động cơ tương đối... điện áp cấp cho động cơ Vì vậy, bằng cách thay đổi độ rộng của xung, ta đã thay đổi được tốc độ của động cơ DC Hệ thống dừng khi cảm biến hồng ngoại CB2 tác động vào chân RESET của IC89C51 2.3 Xây dựng thuật toán điều khiển tốc độ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 18 Môn Vi Xử Lý Khởi tạo Giải mã phím ấn Ngắt tạo xung PWM DELAY 200ms INT_EX0 END Đọc mã phím Hình 2.2 ThuậtCấp toán TĐ1 điều khiển tốc độ Tỉ lệ xung mức... TL0,#LOW(-185) 2.3 Xây dựng sơ đồ nguyên lý + Mô tả hoạt động của mạch điều khiển tốc độ: Khi cảm biến hồng ngoại CB1 tác động tới chân P1.1 của IC89C51, động cơ quay với thời gian Ton là 10% so với chu kì 20ms Khi ấn một trong các cấp tốc độ mạch giải mã 74148 sẽ cho ở đầu ra mã tín hiệu tương ứng với phím được bấm, động cơ sẽ quay theo các tốc độ khác nhau, phụ thuộc vào giá trị đặt tỷ lệ xung Nguyên... xung ở mức thấp theo các câp tốc độ khác nhau để điều khiển động cơ • Động cơ một chiều: đối tượng điều khiển, tốc độ thay đổi theo điện áp trung bình từ xung pwm đưa vào 16 Môn Vi Xử Lý • Khối nguồn ổn áp 5V:có chức năng cung cấp điện áp ổn định cho các khối trong mạch. Cụ thể trong mạch ta sử dụng hai nguồn riêng biệt: - Nguồn 5V DC dùng để nuôi các IC trong mạch hoạt động tạo ra các tín hiệu xuất... động Cảm biến này gọi là thụ động vì nó không dùng nguồn nhiệt tự phát (làm nguồn tích cực, hay chủ động) mà chỉ phụ thuộc vào các nguồn tha nhiệt, đó là thân nhiệt của các thực thể khác, như trong đề tài sử dụng bóng đèn làm nguồn nhiệt tạo điện áp cho mạch so sánh 15 Môn Vi Xử Lý CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ MẠCH 2.1 Xây dưng sơ đồ khối Ổn áp nguồn 5V Tín hiệu điều khiển Khối điều khiển trung tâm Xung PWM Động. .. Lý CHƯƠNG 3 KẾT LUẬN 3.1 Kết quả đạt được + Về lý thuyết: Qua bài tập lớn thiết kế hệ thống điều khiển tốc độ động cơ một chiều, nhóm em đã tích luỹ được rất nhiều kiến thức về vi xử lý dưới sự hướng dẫn của thầy Đỗ Duy Phú Các kiến thức về IC89C51RD2, bộ nhớ, các bộ đếm, bộ định thời biết thêm phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ sử dụng xung PWM, từ các kiến thức đã được Thầy dạy ở lớp, đến tham khảo... dựng thành công hệ thống điều khiển tốc độ động cơ một chiều bằng phương pháp băm xung PWM, hệ thống chạy với 4 cấp tốc độ khác nhau 3.2 Hạn chế và phương hướng khắc phục + Hạn chế: Với lượng kiến thức về vi xử lý còn hạn chế, nên nhóm em dù đã chắt lọc, nghiên cứu vẫn không tránh khỏi sai sót như chưa biết cách tận dụng bộ phát xung PWM trong IC89C51RD2, và điều chỉnh tốc độ động cơ chưa ổn đỉnh + Phương...Môn Vi Xử Lý Cấu tạo của động cơ điện một chiều Động cơ điện một chiều có thể phân thành hai phần chính: phần tĩnh(stato) và phần động • Phần tĩnh ( stato ) Stator hay còn gọi là phần kích từ động cơ, là bộ phận sinh ra từ trường Gồm có mạch từ Mạch từ được làm bằng sắt từ (thép đúc, thép đặc ) Dây quấn kích thích hay còn gọi là dây quấn... nhận Vi mạch MAX 232 có hai bộ đệm và hai bộ nhận Đường dẫn điều khiển lối vào CTS, điều khiển việc xuất ra dữ liệu ở cổng nối tiếp khi cần thiết, được nối với chân 9 của vi mạch MAX 232 Còn chân RST (chân 10 của vi mạch MAX ) nối với đường dẫn bắt tay để điều khiển quá trình nhận Thường thì các đường dẫn bắt tay được nối với cổng nối tiếp qua các cầu nối, để khi không dùng đến nữa có thể hở mạch các... chức năng bộ dao động tinh thể được phân thành nhiều loại, trong đề tài sử dụng loại loại Crystal oscillator (Bộ dao động tinh thể) là linh kiện điện tử chủ động nó có thể tạo ra tín hiệu xung nhịp tần số ổn định cao ở mức ppm (part per million: phần triệu) Một bộ dao động tinh thể thạch anh nói chung bao gồm một tinh thể thạch anh cộng hưởng, một vi mạch (IC) và một số thành phần thụ động bổ sung Thạch ... Texas Môn Vi Xử Lý Instrument, Philips, Analog Devices… Tại Vi t Nam, biến thể hãng ATMEL AT89C51, AT89C52, AT89S51, AT89S52… có thời gian xuất thị trường lâu nói sử dụng rộng rãi loại vi điều... phía nhận Vi mạch MAX 232 có hai đệm hai nhận Đường dẫn điều khiển lối vào CTS, điều khiển vi c xuất liệu cổng nối tiếp cần thiết, nối với chân vi mạch MAX 232 Còn chân RST (chân 10 vi mạch MAX... KB vùng nhớ mã + 64 KB vùng nhớ liệu ngoại + Họ vi điều khiển bit + Bộ nhớ : 64 Kb Flash, 1792 Bytes SRAM + Timer/Counter : 16 bit + kênh PWM Môn Vi Xử Lý + nguồn ngắt với mức ưu tiên ngắt + Giao