Đang tải... (xem toàn văn)
có sơ đồ nguyên lý, sơ đồ khối và lưu đồ giải thuật, mạch in và code đầy đủ cho MẠCH điều KHIỂN NHIỆT độ CHO TRẠM BTS dùng 89c51...............................................................................................................................................................
ĐỒ ÁN ĐỀ TÀI:MẠCH ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ CHO TRẠM BTS DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TÀI LIỆU THAM KHẢO CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MẠCH 1.1 GIỚI THIỆU 1.1.1 Tổng quát trạm BTS 1.1.2 Mục đích thiết kế 1.1.3 Hướng thiết kế 1.1.4 Nguyên lý thiết kế CHƯƠNG NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI 2.1 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MẠCH 2.2 TÌM HIỂU LINH KIỆN 2.3 .SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA MẠCH 2.4 CHỨC NĂNG CỦA TỪNG KHỐI CHƯƠNG KẾT QUẢ MÔ PHỎNG + THI CÔNG MẠCH 3.1 MÔ PHỎNG+KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 3.2 THI CÔNG MẠCH 3.2.1 Mô hình mạch 3.2.2 Nhận xét CHƯƠNG KẾT LUẬN 4.1 4.2 KẾT LUẬN HƯỚNG PHÁT TRIỂN DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ •HÌNH ẢNH CÁC LINH KIỆN IC89C51 ADC0804 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ LM35 •HÌNH ẢNH MẠCH NGUYÊN LÝ •HÌNH ẢNH MẠCH MÔ PHỎNG •HÌNH ẢNH MÔ HÌNH MẠCH KHI HOÀN THIỆN TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách “Kỹ Thuật Vi Xử Lý” tác giả Hồ Trung Mỹ Sách “xử lý số tín hiệu” tác giả Lê Tiến Thường Sách “điên tử 1” tác giả Lê Tiến Thường CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MẠCH 1.1 GIỚI THIỆU: 1.1.1 Tổng quan trạm BTS: Là sở hạ tầng viễn thông sử dụng nhằm tạo thông tin liên lạc không dây thiết bị thuê bao viễn thông nhà điều hành mạng Các thiết bị thuê bao điện thoại di động, thiết bị internet không dây nhà điều hành mạng mạng di động GSM, CDMA hay hệ thống TDMA Một BTS điển hình bao gồm: trạm thu phát (TRX) nhằm xử lý việc truyền nhận tín hiệu, gửi nhận tín hiệu từ phần tử mạng cao hơn; tổ hợp kết hợp nguồn cấp liệu từ số trạm thu phát để gửi thông qua ăng-ten làm giảm số lượng ăng-ten cần cài đặt; khuếch đại công suất giúp khuếch đại tín hiệu từ trạm thu phát để truyền thông tin qua ăng-ten; song công sử dụng để tách việc gửi nhận tín hiệu từ ăng-ten từ ăng-ten phần bên BTS 1.1.2 Mục đích thiết kế: Trong trình hoạt động trạm BTS sản sinh lượng nhiệt không nhỏ.Điều làm tổn hao công suất trạm giảm tuổi thọ thiết bị,linh kiện Nhằm khắc phục điều mạch điều khiển nhiệt độ hình thành 1.1.2 Hướng thiết kế: Dựa vào nguyên lý hoạt động linh kiện cảm biến nhiệt độ Chức xử lý vi điều khiển Hoạt động động 1.1.3 Nguyên lý thiết kế: a.Bộ chuyển đổi ADC: +Thuật toán áp dụng cho mã hóa nhị phân thông thường offset (với ADC tương ứng ) lượng tử theo kiểu rút ngắn +Đối với mạch nhiệt ta yêu cầu nhiệt độ mức 35 độ C tức chân Vref ADC có mức điện áp 17,4mV động quay tương đương với mức logic 00100011 Khi ADC thực so sánh phương pháp offset bắt đầu so sánh từ lsb 2.1 2.1.1 CHƯƠNG NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI TÌM HIỂU LINH KIỆN: IC 89C51: Các đặc điểm 8951 tóm tắt sau : •8 KB EPROM bên •128 Byte RAM nội •4 Port xuất /nhập I/O bit •Giao tiếp nối tiếp •64 KB vùng nhớ mã •64 KB vùng nhớ liệu ngoại •Xử lí Boolean (hoạt động bit đơn) •210 vị trí nhớ định vị bit •4 μs cho hoạt động nhân chia •Sơ đồ khối 8951: Sơ đồ chân 8951: Chức chân 89c51: •89c51 có tất 40 chân có chức đường xuất nhập.Trong có 24 chân có tác dụng kép ( có nghĩa chân có chức năng),mỗi đường hoạt động đường xuất nhập đường điều khiển thành phần bus liệu bus địa Các port •port 0: port có chức chân 32-39 89c51.Trong thiết kế cở nhở không dung nhớ mở rông có chức đường IO.Đối với thiết kế cở lớn có nhớ mở rộng , kết hợp địa bus liệu •port 1: port giao tiếp với thiết bị có.Port chức khác chúng dung cho giao tiếp bên •port 2:là port có tác dụng kép chân 21-28, dung đường xuất nhập byte cac bus địa thiết bị dung nhớ mở rộng •port 3: port có tác dụng kép chân 10-17.Các chân port có nhiều chức năng,các công dụng chuyển đổi có lien hệ với đặc tính đặc biệt 89c51 bảng 2.1.2 ADC 0804: a/ Giới thiệu ADC: Chip có điện áp nuôi +5V độ phân giải bit Ngoài độ phân giải thời gian chuyển đổi tham số quan trọng đánh giá ADC Thời gian chuyển đổi định nghĩa thời gian mà ADC cần để chuyển đầu vào tương tự thành số nhị phân Đối với ADC0804 thời gian chuyển đổi phụ thuộc vào tần số đồng hồ cấp tới chân CLK CLK IN không bé 110µs Các chân khác ADC0804 có chức sau: CS (Chip select): Chân số 1, chân chọn chip RD (Read): Chân số 2, chân nhận tín hiệu vào tích cực mức thấp WR (Write): Chân số 3, chân vào tích cực mức thấp dùng báo cho ADC biết để bắt đầu trình chuyển đổi CLK IN CLK R: CLK IN (chân số 4), chân vào nối tới đồng hồ sử dụng để tạo thời gian Ngắt INTR (Interupt): Chân số 5, chân tích cực mức thấp Bình thường chân trạng thái cao việc chuyển đổi tương tự số hoàn tất chuyển xuống mức thấp để báo cho CPU biết liệu chuyển đổi sẵn sàng để lấy Vin (+) Vin (-): Chân số chân số 7, đầu vào tương tự vi sai, Vin = Vin(+) – Vin(-) Vcc: Chân số 20, chân nguồn nuôi +5V Vref/2: Chân số 9, chân điện áp đầu vào dùng làm điện áp tham chiếu 2.1.3 LCD 16X2 Tổng Quát Về LCD HD44780: Có nhiều loại LCD với nhiều hình dáng kích thước khác nhau, hình loại LCD thông dụng Hình : Hình dáng loại LCD thông dụng Khi sản xuất LCD, nhà sản xuất tích hợp chíp điều khiển (HD44780) bên lớp vỏ đưa chân giao tiếp cần thiết Các chân đánh số thứ tự đặt tên hình : Hình : Sơ đồ chân LCD 2.1.4 LM 7805: Các kiến thức lm7805: -Dòng cực đại 1A -Dòng đỉnh 2.2A -Công suất tiêu tán không dung tản nhiệt: 2W -Công suất tiêu tán dung tản nhiệt đủ lớn 15W 2.1.5 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ LM35: LM35 cảm biến nhiệt độ analog Nhiệt độ xác định cách đo hiệu điện ngõ LM35 Đơn vị nhiệt độ: °C Nhiệt độ thay đổi tuyến tính: 10mV/°C Độ xác thực tế: 1/4°C nhiệt độ phòng 3/4°C khoảng -55°C tới 150°C.LM35 có hiệu cao, công suất tiêu thụ 60uA 2.2 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MẠCH: KHỐI CẢM BIẾN KHỐI VI ĐIỀU KHIỂN Chức khối KHỐI NGUỒN KHỐI HIỂN THỊ KHỐI ĐỘNG CƠ Khối nguồn: chuyển đổi nguồn 9V thành nguồn 5V cho vi điều khiển hoạt động thông qua linh kiện LM7805 Các tụ điện có tác dụng lọc nhiễu ( loại bỏ pha âm) cho nguồn Khối cảm biến: cảm biến nhiệt độ môi trường thông qua tín hiệu analog linh kiện lm35 Nhiệt độ thay đổi tuyến tính :10mV/độ C Khối vi điều khiển: gồm linh kiện IC89C51 ADC0804 Tín hiệu analog từ cảm biến nhiêt độ lm35 qua chuyển đổi ADC0804 để chuyển qua tín hiệu digital thực chức so sánh phương pháp offset LSB với mức cài đặt trước 35 độ C ( mức logic 0100011) Sau chuyển đổi so sánh bit chuyển đổi ADC tín hiệu tiếp tục qua vi điều khiển 89C51.Ở tín hiệu vi xử lý xuất qua LCD khởi động động thông qua code Điện trở có tác dụng cầu điện trở dùng để phân áp cho chân Vref ADC Tụ điện có tác dụng lọc nhiễu cho mạch Khối hiển thị:gồm linh kiện hình LCD 16x2 Sẽ nhận tín hiệu thông qua port3 vi điều khiển để thị Khối động cơ: bao gồm DC motor topo,transistor pnp Các linh kiện nối tiếp với từ chân P1.4 port vi điều khiển Topo 2.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA MẠCH: Nguyên lý hoạt động: 10 Cấp nguồn 9v Dc cho mạch qua khối nguồn hạ áp xuống 5v để cấp cho vi điều khiển Cảm biến nhiệt độ truyền tín hiệu analog biểu thị nhiệt độ thu qua chuyển đổi ADC0804 tín hiệu chuyển thành tín hiệu digital so sánh với mức logic cài đặt sẵn LSB Với mức chuyển đổi 1mV tương đương với độ C Bộ ADC có 8bit có 256 mức logic Theo datasheet ADC0804 chân Vref có điện áp vào nửa Vin với 256 mức logic ta phải cung cấp áp cho chân vref 1,73V (256 mức logic=>2,56V=Vin) Tín hiệu sau chuyên đổi so sánh vào vi điều khiển thông qua port Vi điều khiển thực lệnh để hiển thị qua LCD thông qua port khởi động động thông qua chân P1.4 Lưu đồ giải thuật chuyển đổi tín hiệu từ Analog sang digital so sánh Bắt đầu B=[0,0,0 0] I=1 Bi=1 X=dac(b,B,R) x>=xq N 11 Bi=1 Bi=0 I=i+1 N +1 i>B Y Kết thúc CHƯƠNG 3:KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 3.1 MÔ HÌNH MÔ PHỎNG: 3.2 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG: Kết mô cho ta với yêu cầu thiết kế : LCD: hiển thị nội dung NHIETDOCAIDAT:40 NHIETDO: (GIÁ TRỊ ĐO ĐƯỢC TỪ CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ LM35+1 ĐỘ*) *Lý do: sử dụng cầu điện áp vào chân Vref ADC 0804 cần sử dụng điện trở chẵn có giá trị sản xuất mua 12 3.3 THỰC HIỆN MẠCH: 3.3.1 Mô hình mạch hoàn thiện: Hình 13 Hình 1+2: mô hình mạch hoàn thiện 14 Hình 3: kết mạch hoạt động NHẬN XÉT •Dựa vào kết mô chương trình proteus kiểm tra thực tế qua mô hình mạch ta thấy kết có sai lệch: +Nguồn lấy từ ic7805 thực tế có 4V không xác 5V +Nhiệt độ thực tế không mô hình mạch hiển thị xác sai số vào khoảng thấp nhiệt độ thực tế độ Sai số hoàn toàn chấp nhận linh kiên làm mạch chưa phải loại tối ưu •Tuổi thọ mạch tương đối ngắn chịu cường độ làm việc thấp Sau thời gian kể từ mạch hoàn thiện hoạt đông mạch phát sinh số lỗi chí không hoạt động +nguyên nhân linh kiện làm mạch loại tối ưu điều kiện ngoại cảnh CHƯƠNG 4:KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 KẾT LUẬN: Qua việc thiết kế thi công mạch điều khiển nhiệt độ cho trạm BTS nắm rõ số kiến thứ môn học áp dụng vào thực tế •code assembly cho ic89c51 môn Vi xử lý •bộ chuyển đổi ADC môn Xử lý số tín hiệu 15 •mạch biến áp,chỉnh lưu bô môn Điện tử 4.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN: Nếu có hội hoàn thiện mạch tính ổn định tuổi thọ hoạt động sau nâng cao thành hệ thống điều khiển nhiệt độ truyền qua tín hiệu RF đến thiết bị khác Điều giúp chủ động việc điều chỉnh nhiệt độ,bảo dưỡng cho hệ thống trạm BTS Phần phụ chú: Code cho IC89C51 ORG 30h EN BIT P1.7 RS BIT P1.6 RD_ADC EQU P1.0 WR_ADC EQU P1.1 CS_ADC EQU P1.2 INTR_ADC EQU P1.3 ADC_PORT EQU P2 LJMP MAIN ;************************************************************ ;PHẦN KHỞI ĐỘNG CHO LCD ;************************************************************ LCD_INIT: MOV A,#3CH CALL WRITE_COM MOV A,#0EH CALL WRITE_COM MOV A,#06H 16 CALL WRITE_COM MOV A,#01H CALL WRITE_COM RET WAIT_LCD: DELAY: MOV R7, #100D DEL1: MOV R6, #250D DJNZ R6, $ DJNZ R7, DEL1 RET WRITE_TEXT: LCALL WAIT_LCD MOV P3,A SETB RS SETB EN CLR EN RET WRITE_COM: LCALL WAIT_LCD MOV P3,A CLR RS SETB EN CLR EN RET BANG1: DB '89C51-ADC-NHIETDO*' RET BANG2: DB 'NHIET DO :*' RET ;************************************************************ ;PHÂN KHỞI ĐỘNG CHO ADC ;************************************************************ COVER: CLR CS_ADC CLR WR_ADC NOP SETB WR_ADC SETB CS_ADC WAIT: JB INTR_ADC,WAIT RET READ: 17 CLR CS_ADC CLR RD_ADC NOP MOV A,P2 SETB RD_ADC SETB CS_ADC RET CONTROL: MOV B,#40 DIV AB MOV R3,A JZ OFF CALL ON RET ON: SETB P1.4 RET OFF: CLR P1.4 RET HIENTHI: MOV B,#10 DIV AB MOV R3,A MOV R4,B MOV A,#0CAH CALL WRITE_COM MOV A,R3 ORL A,#30H CALL WRITE_TEXT MOV A,R4 ORL A,#30H CALL WRITE_TEXT RET RET ;************************************************************ ;CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH ;************************************************************ MAIN: CALL LCD_INIT MOV DPTR,#BANG1 CLR A LOOP: 18 MOVC A,@A+DPTR CJNE A,#'*',NEXT SJMP LAN2 NEXT: CALL WRITE_TEXT CLR A INC DPTR SJMP LOOP LAN2: MOV A,#0C0H CALL WRITE_COM MOV DPTR,#BANG2 CLR A LOOP2: MOVC A,@A+DPTR CJNE A,#'*',NEXT2 SJMP ADC NEXT2: CALL WRITE_TEXT CLR A INC DPTR SJMP LOOP2 ADC: CALL COVER CALL READ CALL CONTROL CALL READ CALL HIENTHI SJMP ADC END 19 ... sẵn sàng để lấy Vin (+ ) Vin (- ): Chân số chân số 7, đầu vào tương tự vi sai, Vin = Vin( +) – Vin( -) Vcc: Chân số 20, chân nguồn nuôi +5V Vref/2: Chân số 9, chân điện áp đầu vào dùng làm điện áp tham... bên BTS 1.1.2 Mục đích thiết kế: Trong trình hoạt động trạm BTS sản sinh lượng nhiệt không nhỏ .Điều làm tổn hao công suất trạm giảm tuổi thọ thiết bị,linh kiện Nhằm khắc phục điều mạch điều khiển. .. kế thi công mạch điều khiển nhiệt độ cho trạm BTS nắm rõ số kiến thứ môn học áp dụng vào thực tế code assembly cho ic89c51 môn Vi xử lý •bộ chuyển đổi ADC môn Xử lý số tín hiệu 15 mạch biến áp,chỉnh