Mô phỏng điểu chỉnh vận tốc động cơ của quạt theo nhiệt độ môi trường đã được lập trình trước
MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục đích 1.3 Ý nghĩa: 1.4 Yêu cầu: CHƯƠNG 2: NỘI DUNG 2.1 Các phận 2.2 Các linh kiên sử dụng 2.2.1 LM35 2.2.2 8051 điều khiển -Chân 31 nối VCC: sử dụng nhớ chương trình (4Kb) bên vi điều RST(Chân RESET): Ngõ vào RST chân ngõ vào Reset dùng để thiết lập trạng thái ban đầu cho vi điều khiển Hệ thống thiết lập lại giá trị ban đầu ngõ mức tối thiểu chu kì máy Chân cho phép nhớ chương trình PSEN: -PSEN ( program store enable) tín hiệu xuất chân 29 dùng để truy xuất nhớ chương trình Chân thường nối với chân OE (output enable) ROM Khi vi điều khiển làm việc với nhớ chương trình ngoài, chân phát tín hiệu kích hoạt mức thấp kích hoạt lần chu kì máy Khi thực thi chương trình ROM nội, chân trì mức logic không tích cực (logic 1) (Không cần kết nối chân không sử dụng đến) - Chân ALE :(chân cho phép chốt địa chỉ-chân 30) Khi Vi điều khiển truy xuất nhớ từ bên ngoài, port vừa có chức bus địa chỉ, vừa có chức bus liệu phải tách đường liệu địa Tín hiệu chân ALE dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp đường địa đường liệu kết nối chúng với IC chốt Các xung tín hiệu ALE có tốc độ 1/6 lần tần số dao động đưa vào Vi điều khiển, dùng tín hiệu ngõ ALE làm xung clock cung cấp cho phần khác hệ thống Nhóm chân điều khiển vào/ra: Πort 0: gồm chân (từ chân 32 đến 39) có hai chức năng: -Chức xuất/nhập :các chân dùng để nhận tín hiệu từ bên vào để xử lí, dùng để xuất tín hiệu bên ngoài, chẳng hạn xuất tín hiệu để điều khiển led đơn sáng tắt - Chức bus liệu bus địa (AD7-AD0) : chân (hoặc Port 0) làm nhiệm vụ lấy liệu từ ROM RAM ngoại (nếu có kết nối với nhớ ngoài), đồng thời Port dùng để định địa nhớ Πort (P1): gồm chân (từ chân đến chân 8, có chức làm đường xuất/nhập, chức khác Πort (P2) : gồm chân (từ chân 21 đến chân 28) có hai chức năng: -Chức xuất/nhập -Chức bus địa cao (A8-A15): kết nối với nhớ có dung lượng lớn,cần byte để định địa nhớ, byte thấp P0 đảm nhận, byte cao P2 đảm nhận Πort (P3): gồm chân (từ chân 10 đến 17): Chức xuất/nhập Với chân có chức riêng: P3.0 RxD : Ngõ vào nhận liệu nối tiếp P3.1 TxD : Ngõ xuất liệu nối tiếp P3.2 INT0: Ngõ vào ngắt cứng thứ P3.3 INT1: Ngõ vào ngắt cứng thứ P3.4 T0 : Ngõ vào Timer/Counter thứ P3.5 T1 : Ngõ vào Timer/Counter thứ P3.6 WR : Ngõ điều khiển ghi liệu lên nhớ P3.7 RD : Ngõ điều khiển đọc liệu từ nhớ bên P1.0 T2 : Ngõ vào Timer/Counter thứ P1.1 T2X : Ngõ Nạp lại/thu nhận Timer/Counter thứ 2.2.4 Transistor 2.2.5 Điện trở: 2.2.6 Tụ điện CHƯƠNG 4: CODE CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết đề tài − Quạt tiết bị khí sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực với nhiều kiểu dán khác nhau…nhằm vận chuyển không khí từ nơi đến nơi khác đáp ứng yêu cầu sinh hoạt ngày ,các trình chế biến nông- công nghiệp,trong hệ thống nung nóng làm mát,và nhà máy nhiệt điện − Ngày với phát triển công nghệ vi điện tử hệ thống điều khiển tự động hóa Với kỹ thuật tiên tiến vi xử lý, vi điều khiển ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển hệ thống điều khiển khí thô sơ, với tốc độ xử lý chậm xác thay hệ thống điều khiển tự động với lệnh chương trình thiết lập trước − Do điều kiện hạn chế kinh tế, thời gian trình độ nên em dừng lại việc mô điều chỉnh vận tốc động quạt theo nhiệt độ môi trường lập trình trước 1.2 Mục đích Việc làm đồ án mục đích để thực hành học lý thuyết môn Kỹ Thuật Số, Lý Thuyết Mạch, Mạch Linh Kiện Điện Tử… Bên cạnh đó, tạo hội cho sinh viên cọ sát với thực tế làm mạch, thiết kế mạch, tính toán thông số 1.3 Ý nghĩa: Hiểu rõ tiếp xúc thực tế với linh kiện điện tử, IC Là tảng cho đồ án lớn 1.4 Yêu cầu: − Sử dụng cảm biến nhiệt − Xây dựng thuật toán điều khiển động quạt nhiệt độ − Sinh viên vẽ sơ đồ nguyên lý mạch, tìm kiếm linh kiện thực tế thị trường để xây dựng mạch − Kết thúc đồ án phải có sản phẩm thực tế mô yêu cầu CHƯƠNG 2: NỘI DUNG 2.1 Các phận − Bộ phận nhận biết gia tăng nhiệt độ dùng IC nhiệt lm35 Qua vi điều khiển 8051 − Một mô tơ 2.2 Các linh kiên sử dụng 2.2.1 LM35 Để đo lường nhiệt độ dùng nhiều loại cảm biến nhiệt khác, loại có ưu điểm riêng phù hợp với nhu cầu riêng Ở nhu cầu đo nhiệt độ môi trường bình thường nên sử dụng − LM35 tối ưu vì: loại cảm biến có độ xác cao, tầm hoạt động tuyến tính từ 0-128 độ C, tiêu tán công suất thấp − Đây loại IC có điện áp tỉ lệ tuyến tính với nhiệt độ thang Celsius Mạch hiệu chỉnh điểm thang nhiệt độ Kelvin không cần số loại IC khác.Điện áp đầu 10mV/K sai số không tuyến tính ± 1,8mV cho toàn thang đo − Điện áp cung cấp thay đổi từ 4V->20v Điện áp đầu từ +6V đến -1V − Ưu điểm • Rẻ tiền • Dễ chế tạo • Chống nhiễu tốt • Mạch xử lí đơn giản − Nhược điểm • Không chịu nhiệt độ cao • Kém bền 2.2.2 8051 Nhóm chân nguồn: o VCC: chân 40, điện áp cung cấp 5VDC o GND: chân 20(hay nối Mass) - Nhóm chân dao động: gồm chân 18 chân 19 (Chân XTAL1 XTAL2), cho phép ghép nối thạch anh vào mạch dao động bên vi điều khiển, sử dụng để nhận nguồn xung clock từ bên để hoạt động, thường ghép nối với thạch anh tụ để tạo nguồn xung clock ổn định .XTAL 1: Ngõ vào đến mạch khuếch đại dao động đảo ngõ vào đến mạch tạo xung clock bên .XTAL 2: Ngõ từ mạch khuếch đại dao động đảo - Chân chọn nhớ chương trình: chân 31 (EA/VPP): dùng để xác định chương trình thực lấy từ ROM nội hay ROM ngoại - Chân 31 nối mass: sử dụng nhớ chương trình bên vi điều khiển -Chân 31 nối VCC: sử dụng nhớ chương trình (4Kb) bên vi điều - RST(Chân RESET): Ngõ vào RST chân ngõ vào Reset dùng để thiết lập trạng thái ban đầu cho vi điều khiển Hệ thống thiết lập lại giá trị ban đầu ngõ mức tối thiểu chu kì máy Chân cho phép nhớ chương trình PSEN: -PSEN ( program store enable) tín hiệu xuất chân 29 dùng để truy xuất nhớ chương trình Chân thường nối với chân OE (output enable) ROM Khi vi điều khiển làm việc với nhớ chương trình ngoài, chân phát tín hiệu kích hoạt mức thấp kích hoạt lần chu kì máy Khi thực thi chương trình ROM nội, chân trì mức logic không tích cực (logic 1) (Không cần kết nối chân không sử dụng đến) - Chân ALE :(chân cho phép chốt địa chỉ-chân 30) Khi Vi điều khiển truy xuất nhớ từ bên ngoài, port vừa có chức bus địa chỉ, vừa có chức bus liệu phải tách đường liệu địa Tín hiệu chân ALE dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp đường địa đường liệu kết nối chúng với IC chốt Các xung tín hiệu ALE có tốc độ 1/6 lần tần số dao động đưa vào Vi điều khiển, dùng tín hiệu ngõ ALE làm xung clock cung cấp cho phần khác hệ thống - Nhóm chân điều khiển vào/ra: ¬ Port 0: gồm chân (từ chân 32 đến 39) có hai chức năng: -Chức xuất/nhập :các chân dùng để nhận tín hiệu từ bên vào để xử lí, dùng để xuất tín hiệu bên ngoài, chẳng hạn xuất tín hiệu để điều khiển led đơn sáng tắt - Chức bus liệu bus địa (AD7-AD0) : chân (hoặc Port 0) làm nhiệm vụ lấy liệu từ ROM RAM ngoại (nếu có kết nối với nhớ ngoài), đồng thời Port dùng để định địa nhớ ¬ Port (P1): gồm chân (từ chân đến chân 8, có chức làm đường xuất/nhập, chức khác ¬ Port (P2) : gồm chân (từ chân 21 đến chân 28) có hai chức năng: -Chức xuất/nhập -Chức bus địa cao (A8-A15): kết nối với nhớ có dung lượng lớn,cần byte để định địa nhớ, byte thấp P0 đảm nhận, byte cao P2 đảm nhận ¬ Port (P3): gồm chân (từ chân 10 đến 17): Chức xuất/nhập Với chân có chức riêng: P3.0 RxD : Ngõ vào nhận liệu nối tiếp P3.1 TxD : Ngõ xuất liệu nối tiếp P3.2 INT0: Ngõ vào ngắt cứng thứ P3.3 INT1: Ngõ vào ngắt cứng thứ P3.4 T0 : Ngõ vào Timer/Counter thứ P3.5 T1 : Ngõ vào Timer/Counter thứ P3.6 WR : Ngõ điều khiển ghi liệu lên nhớ P3.7 RD : Ngõ điều khiển đọc liệu từ nhớ bên P1.0 T2 : Ngõ vào Timer/Counter thứ P1.1 T2X : Ngõ Nạp lại/thu nhận Timer/Counter thứ 10 chân hở (không nối) điện áp đầu vào tương tự cho ADC 804 nằm dải đến +5v (giống chân VCC) Tuy nhiên, có nhiều ứng dụng mà đầu vào tương tự áp đến Vin cần phải khác dải đến 5v Chân Vref/2 đượcdùng để thực thi điện áp đầu vào khác dải - 5v Ví dụ, dải đầu vào tương tự cần phải đến 4v Vref/2 nối với +2v T 11- 18 Các chân liệu D0 - D7 Các chân liệu D0 - D7 (D7 bít cao MSB D0 bít thấp LSB) chân đầu liệu số Đây chân đệm ba trạng thái liệu chuyển đổi truy cập chân CS = chân bị đưa xuống thấp Để tính điện áp đầu ta sử dụng công thức sau: buocthuockichVDinout=Với Dout đầu liệu số (dạng thập phân) Vin điện áp đầu vào tương tự độ phân dải thay đổi nhỏ tính (2 ì Vref/2) chia cho 256 ADC bít Chân đất tương tự chân đất số Đây chân đầu vào cấp đất chung cho tín hiệu số tương tự Đất tương tự nối tới đất chân Vin tương tự, đất số nối tới đất chân Vcc Lý mà ta phải có hai đất để cách ly tín hiệu tương tự Vin từ điện áp ký sinh tạo việc chuyển mạch số xác Trong phần trình bày chân nối chung với đất Túm tt cỏc bc ADC0804 chuyn i d liu Từ điều ta kết luận bước cần phải thực chuyển đổi liệu ADC 0804 là: Bật CS = gửi xung thấp lên cao tới chân để bắt đầu chuyển đổi Duy trì hiển thị chân Nếu xuống thấp việc chuyển đổi hoàn tất 13 ta sang bước Nếucao tiếp tục thăm dò xuống thấp.Sau chân xuống thấp, ta bật CS = gửi xung cao - xuống thấp đến chân để lấy liệu khỏi chíp ADC 0804 Phân chia thời gian cho trình trình bày hình 2.2.4 Transistor - Gồm ba lớp bán dẫn ghép với hình thành hai mối tiếp giáp P-N , ghép theo thứ tự PNP ta Transistor thuận , ghép theo thứ tự NPN ta Transistor ngược phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều 14 Cấu tạo Transistor − Ba lớp bán dẫn nối thành ba cực, lớp gọi cực gốc ký hiệu B ( Base ), lớp bán dẫn B mỏng có nồng độ tạp chất thấp − Hai lớp bán dẫn bên nối thành cực phát ( Emitter ) viết tắt E, cực thu hay cực góp ( Collector ) viết tắt C, vùng bán dẫn E C có loại bán dẫn (loại N hay P ) có kích thước nồng độ tạp chất khác nên không hoán vị cho 15 2.2.5 Điện trở: Điện trở linh kiện có tính cản trở dòng điện làm số chức khác tùy vào vị trí điện trở mạch điện Cấu tạo: Điện trở cấu tạo từ vật liệu có điện trở suất cao làm than, magie kim loại Ni-O2, oxit kim loại, dây quấn Để biểu thị giá trị điện trở Người ta dung vòng màu để biểu thị giá trị điện trở - Ký hiệu Cách đọc trị số điện trở vòng màu: Giá trị điện trở thường thể qua vạch màu thân điện trở, màu đại diện cho số Màu đen: số 0, màu nâu: số 1, màu đỏ: số 2, màu cam: số 3, màu vàng: số 4, màu lục: số 5, màu lam số 6, màu tím số 7, màu xám: số 8, màu trắng: số Nhìn thân điện trở, tìm bên có vạch màu nằm sát nhất, vạch màu vạch màu thứ hai, kế dùng để xác định trị số màu 16 Vạch thứ ba vạch để xác định nhân tử lũy thừa: 10(giá trị màu) Giá trị điện trở = trị số x nhân tử lũy thừa Phần cuối cùng: (không cần quan tâm nhiều)là vạch màu nằm tách biệt với ba vạch màu trước, thường có màu hoàng kim màu bạc, dùng để xác định sai số giá trị điện trở, hoàng kim 5%, bạc 10% Bảng màu điện trở 17 Ví dụ 18 -Đơn vị điện trở : Đơn vị điện trở Ω (Ohm) , KΩ , MΩ 1KΩ = 1000 Ω 1MΩ = 1000 K Ω = 1000.000 Ω 2.2.6 Tụ điện - Tụ điện linh kiện có khả tích điện Tụ điện cách điện với dòng điện chiều cho dòng điện xoay chiều truyền qua - Tụ điện chia làm hai loại chính: loại không phân cực loại có phân cực - Hình dạng: tụ điện có nhiều hình dạng khác Kí hiệu: kí hiệu C Ký hiệu sơ đồ mạch điện: 19 Cách đọc giá trị tụ điện - Đọc trực tiếp thân điện trở, ví dụ 100µF (100 microFara) Nếu số dạng 103J, 223K, 471J vv đơn vị pico, hai số đầu giữ nguyên , số thứ tương ứng số lượng số thêm vào sau( chữ J K cuối kà ký hiệu cho sai số) -Ví dụ 1:103J 10000 pF (thêm vào số sau số 10) = 10 nF - Ví dụ 2: 471K 470 pF (thêm số vào sau 47) Sau trị số điện dung có giá trị điện áp, điện áp ghi tụ điện áp cực đại mà tụ chịu được, vượt qua giá trị tụ điện bị hư hỏng bị cháy nổ CHƯƠNG 3: MẠCH THU THẬP NHIỆT ĐỘ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ CỦA QUẠT 20 3.1 Sơ đồ nguyên lý : 21 3.2 Nguyên lý hoạt động: Cấp nguồn cho mạch tạo xung chân 2.1 để ADC0804 chuyển đổi giá trị(set mức chân 2.1) nhiệt độ thành chuỗi bit sau chuổi bit đọc port vi điều khiển , từ chuổi bit vi điều khiển so sánh với nhiệt độ lập trình sẵn xuất xung owrchaan 2.0 để điều khiển động quạt 3.3 layout: 22 CHƯƠNG 4: CODE 4.1 code visual using using using using using using using using using System; System.Collections.Generic; System.ComponentModel; System.Data; System.Drawing; System.Linq; System.Text; System.Threading.Tasks; System.Windows.Forms; 23 using System.IO; using System.IO.Ports; #include sbit out=P2^0;//Khai bao chan OUT sbit WRADC=P2^1; unsigned char dem=0,ptram_xung, Temp; void pwm_init(){ TMOD=0x02;//Chon timer0, che 8bit tu nap lai TH0=TL0=0x9b;//Nap gia tri de chon tan so ET0=1;//Ngat timer0 TR0=0;//Khoi dong timer0 EA=1;//Cho phep ngat } void start() { TR0=1;//Khoi dong timer0 } void int_timer() interrupt { TF0=0; dem++; 24 if(dem