điều chỉnh tốc độ động cơ điện 1 chiều dùng at89c51 với 4 cấp khác nhau

Mục lục CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3 1.1.Tổng quan 3 1.2. Mục đích yêu cầu: 3 1.3.Phương pháp điều khiển tốc độ 3 1.3.1.Các phương pháp điều khiển tốc độ 3 CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ MẠCH 6 2.1.Tạo Xung PWM 6 2.2.Tìm hiểu các linh kiện có trong đề tài 7 2.2.1 Vi điều khiển AT89C51 7 2.2.2.Động cơ một chiều 13 2.2.3.Tụ điện 15 2.2.4. MOSFET IRF 540 15 2.2.5. Mạch mã hóa 74LS147 16 2.2.6.IC so sánh LM339 17 2.2.7. Vi mạch MAX232 18 2.2.8. Khối thạch anh 18 2.2.9. Cảm biến hồng ngoại 19 2.3 Xây dựng sơ đồ nguyên lý 19 2.4. Xây dưng sơ đồ khối 20 2.5. Xây dựng thuật toán điều khiển tốc độ 22 2.5.1.Thuật toán đọc và giải mã phím tốc độ 23 2.5.2.Thuật toán tạo xung PWM 24 2.5.3. Thuật toán tạo trễ 25 2.6.Chương trình 26 CHƯƠNG 3 KẾT LUẬN 31 3.1.Kết quả đạt được 31 3.2.Hạn chế và phương hướng khắc phục 31 CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 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. 1.3.Phương pháp điều khiển tốc độ Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động cơ điện một chiều có nhiều ưu việt hơn so với loại động cơ khác, không những nó có khả năng thay đổi tốc độ một cách dễ dàng mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt chất lượng điều chỉnh cao trong dải điều chỉnh tốc độ rộng. 1.3.1.Các phương pháp điều khiển tốc độ 13.1.1 Điều chỉnh tốc độ bằng dùng thêm Rp Điều chỉnh tốc độ bằng dùng thêm Rp:Mắc nối tiếp Rp vào phần ứng, khi điện trở phần ứng Rư tăng lên, suy ra ω giảm, độ dốc của đường đặc tính giảm.

Môn Vi Xử Lý Trong Đo Lường Điều Khiển Nhận Xét Của Giáo Viên Nhóm Điện – K9 Page Môn Vi Xử Lý Trong Đo Lường Điều Khiển Mục lục CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1.Tổng quan .3 1.2 Mục đích yêu cầu: .3 1.3.Phương pháp điều khiển tốc độ 1.3.1.Các phương pháp điều khiển tốc độ CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠCH 2.1.Tạo Xung PWM 2.2.Tìm hiểu linh kiện có đề tài 2.2.1 Vi điều khiển AT89C51 .7 2.2.2.Động chiều 13 2.2.3.Tụ điện 15 2.2.4 MOSFET IRF 540 15 2.2.5 Mạch mã hóa 74LS147 16 2.2.6.IC so sánh LM339 .17 2.2.7 Vi mạch MAX232 18 2.2.8 Khối thạch anh 18 2.2.9 Cảm biến hồng ngoại .19 2.3 Xây dựng sơ đồ nguyên lý 19 2.4 Xây dưng sơ đồ khối 20 2.5 Xây dựng thuật toán điều khiển tốc độ 22 2.5.1.Thuật toán đọc giải mã phím tốc độ .23 2.5.2.Thuật toán tạo xung PWM 24 2.5.3 Thuật toán tạo trễ .25 2.6.Chương trình 26 CHƯƠNG KẾT LUẬN 31 3.1.Kết đạt 31 3.2.Hạn chế phương hướng khắc phục 31 Nhóm Điện – K9 Page Môn Vi Xử Lý Trong Đo Lường Điều Khiển 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 thơng dụng chun 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 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 Nhóm Điện – K9 Page Môn Vi Xử Lý Trong Đo Lường Điều Khiển 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 thơng 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 mơmen, dòng điện thay đổi nên khó tính xác dòng điều khiển mơmen tải, nên phương pháp dùng 1.3.1.3Điều 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 thơng thường người ta sử dụng cách điều chỉnh điện áp phần ứng Khi thay đổi điện áp phần ứng tốc độ động điện thay đổi theo phương trình sau: Vì từ thơng động khơng đổi nên độ dốc đặc tính khơng đổi, tốc độ khơng 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 Nhóm Điện – K9 Page Môn Vi Xử Lý Trong Đo Lường Điều Khiển phần ứng làm cho dòng điện khơng bị gián đoạn, qua ốt gọi ốt phi hồi, nối song song với động Tại thời điểm này, dòng điện mạch cung cấp khơng dòng điện qua động khác khơng dòng trung bình động ln 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 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 chạy chậm Nếu độ rộng xung ON lớn (như dãy xung thứ thứ 3) động DC chạy nhanh số đặc điểm sau: - Transistor lối có hai trạng thái (ON OFF) loại bỏ mát lượng đốt nóng hay lượng rò rỉ lối - 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 điện áp tương đương với điện áp trung bình chuỗi xung PWM Nhóm Điện – K9 Page Môn Vi Xử Lý Trong Đo Lường Điều Khiển 24V 24V 24V Hình 1.1 CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠCH 2.1.Tạo Xung PWM Tạo xung pwm tạo dạng xung có tần số khơng 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 Duty cycle = x 100% Nhóm Điện – K9 Page Môn Vi Xử Lý Trong Đo Lường Điều Khiển  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 Giá trị nạp cho ghi TH0, TL0 : 65536 – T on 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) 2.2.Tìm hiểu linh kiện có đề tài 2.2.1 Vi điều khiển AT89C51 2.2.1.1.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 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 đơộng có tần số giảm xuống hỗ trợ hai chế độ tiết kiệm lượng lựa chọn phần mền chế độ nghỉ Nhóm Điện – K9 Page Môn Vi Xử Lý Trong Đo Lường Điều Khiển 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 vơ hiệu hóa hoạt động khác chip reset cứng Các đặc điểm 89C51RC2 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  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 AT89C51RC2 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) Nhóm Điện – K9 Page Môn Vi Xử Lý Trong Đo Lường Điều Khiển 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 ngồi cần Port1 khơng có 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, cơng 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 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/T M1 M0 Gate 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 Nhóm Điện – K9 Page C/T M1 M0 Môn Vi Xử Lý Trong Đo Lường Điều Khiển 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 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 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  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 khốc 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 SM0 LSB SM1 Nhóm Điện – K9 SM2 REN TB8 Page 10 RB8 T1 R1 Môn Vi Xử Lý Trong Đo Lường Điều Khiển TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE1 IT0 - 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 2.2.2.Động chiều Cấu tạo động điện chiều Động điện chiều phân thành hai phần chính: phần tĩnh(stato) phần động(roto)  Phần tĩnh ( stato ) Stator hay gọi phần kích từ động cơ, phận sinh từ trường Gồm có mạch từ dây kích thích lồng ngồi mạch từ(nếu động kích từ nam châm điện) Mạch từ làm sắt từ (thép đúc, thép đặc ) Dây quấn kích thích hay gọi dây quấn kích từ làm dây điện từ Các cuộn dây điện từ nối tiếp với  Cực từ Là phận sinh từ trường gồm có lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng ngồi lõi sắt cực từ  Cực từ phụ Cực từ phụ đặt cực từ dùng để cải thiện đổi chiều  Gông từ Gông từ dùng làm mạch từ nối liền cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong động điện nhỏ vừa thường dùng thép dày uốn hàn lại Trong máy điện lớn thường dùng thép đúc Có động điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy d- Các phận khác Bao gồm: - Nắp máy : Để bảo vệ máy khỏi vật rơi vào làm hư hỏng dây quấn an toàn cho người khỏi chạm vào điện - Cơ cấu chổi than: để đưa dòng điện từ phần quay ngồi  Phần quay( roto ) Nhóm Điện – K9 Page 13 Môn Vi Xử Lý Trong Đo Lường Điều Khiển Là phần sinh suất điện động Gồm có mạch từ làm vật liệu sắt từ ( thép kĩ thuật ) xếp lại với Trên mạch từ có xẻ rãnh đẻ lồng dây quấn phần ứng (làm dây điện từ )  Lõi sắt phần ứng Dùng để dẫn từ Thường dùng thép kỹ thuật điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng hai mặt ép chặt lại để giảm tổn hao dòng điện xốy gây nên  Dây quấn phần ứng Dây quấn phần ứng phần phát sinh suất điện động có dòng điện chạy qua Dây quấn phần ứng thường làm dây đồng có bọc cách điện  Cổ góp Dùng để đổi chiều dòng điẹn xoay chiều thành chiều Cổ góp gồm nhiều phiến đồng có mạ cách điện với lớp mica dày từ 0,4 đến 1,2mm hợp thành hình trục tròn 2.2.3.Tụ điện Tụ điện linh kiện điện tử thụ động tạo hai bề mặt dẫn điện ngăn cách điện môi Khi có chênh lệch điện hai bề mặt, bề mặt xuất điện tích cường độ, trái dấu Về mặt lưu trữ lượng, tụ điện có phần giống với ắc qui Mặc dù cách hoạt động chúng hồn tồn khác nhau, chúng lưu trữ lượng điện Ắc qui có cực, bên xảy phản ứng hóa học để tạo electronở cực chuyển electron sang cực lại Tụ điện đơn giản hơn, khơng thể tạo electron - lưu trữ chúng Tụ điện có khả nạp xả nhanh Đây ưu so với ắc qui 2.2.4 MOSFET IRF 540 Mosfet Transistor hiệu ứng trường (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) Transistor đặc biệt có cấu tạo hoạt động khác với Transistor thông thường mà ta biết Mosfet thường có cơng suất lớn nhiều so với BJT Đối với tín hiệu chiều coi khóa đóng mở Mosfet có nguyên tắc hoạt động dựa hiệu ứng từ trường để tạo dòng điện, linh kiện có trở kháng đầu vào lớn thích hợp cho khuyếch đại nguồn tín hiệu yếu Cấu tạo Mosfet ngược Kênh N Nhóm Điện – K9 Page 14 Mơn Vi Xử Lý Trong Đo Lường Điều Khiển Hình 1.2Cấu tạo Mosfet ngược Kênh N G S : : Gate gọi cực cổng Source gọi cực nguồn D : Drain gọi cực máng Trong : G cực điều khiển cách lý hoàn tồn với cấu trúc bán dẫn lại lớp điện mơi cực mỏng có độ cách điện cực lớn dioxit-silic (Sio2) Hai cực lại cực gốc (S) cực máng (D) Cực máng cực đón hạt mang điện Mosfet có điện trở cực G với cực S cực G với cực D vơ lớn , điện trở cực D cực S phụ thuộc vào điện áp chênh lệch cực G cực S ( UGS ) Khi điện áp UGS = điện trở RDS lớn, điện áp UGS > => hiệu ứng từ trường làm cho điện trở RDS giảm, điện áp UGS lớn điện trở RDS nhỏ 2.2.5 Mạch mã hóa 74LS147 IC 74148 IC mã hóa ưu tiên đường sang đường, vào/ tác động thấp, có ngã nối mạch để mở rộng mã hóa với số ngã vào nhiều Mạch mã hố đường sang đường gọi mã hố bát phân sang nhị phân (có ngõ vào chuyển thành ngõ dạng số nhị phân bit Trong lúc có ngõ vào mức tích cực tương ứng với tổ hợp mã số ngõ ra; tức ngõ vào cho mã số bit khác Với ngõ vào (I0 đến I7) có tổ hợp ngõ nên cần ngõ (Q2, Q1, Q0) Bảng 1.3 Bảng chân lý 74148 Nhóm Điện – K9 Page 15 Môn Vi Xử Lý Trong Đo Lường Điều Khiển 2.2.6.IC so sánh LM339 Mô tả chung LM339 gồm so sánh điện áp độc lập, với điện áp offset thấp cỡ 2mV cho so sánh Chúng thiết kế để hoạt động từ nguồn đơn có vùng điện áp rộng hoạt động từ nguồn kép Nguồn cấp cho cực máng thấp độc lập với biên độ điện áp cung cấp Bộ so sánh có điểm bật vùng điện áp mode chung đầu vào bao gồm đất, hoạt 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 Nhóm Điện – K9 Page 16 Môn Vi Xử Lý Trong Đo Lường Điều Khiển 2.2.7 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 khơng dùng đến hở mạch cầu Cách truyền liệu đơn giản dùng ba đường dẫn TxD, RxD GND (mass) 2.2.8 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 Nhóm Điện – K9 Page 17 Môn Vi Xử Lý Trong Đo Lường Điều Khiển Hình 1.4 2.2.9 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 khơng 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 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 Nhóm Điện – K9 Page 18 Môn Vi Xử Lý Trong Đo Lường Điều Khiển T-on, thời gian tắt nguồn động T-off Việc thay đổi thời gian T-on Toff 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 2.4 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 Nhóm Điện – K9 Page 19 Môn Vi Xử Lý Trong Đo Lường Điều Khiển  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  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 khơng 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) Nhóm Điện – K9 Page 20 Môn Vi Xử Lý Trong Đo Lường Điều Khiển 2.5 Xây dựng thuật toán điều khiển tốc độ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ Khởi tạo Giải mã phím ấn Ngắt tạo xung PWM DELAY 200ms END Hình 2.2 Thuật tốn điều khiển tốc độ Nhóm Điện – K9 Page 21 Môn Vi Xử Lý Trong Đo Lường Điều Khiển 2.5.1.Thuật tốn đọc giải mã phím tốc độ INT_EX0 Đọc mã phím Đ Tỉ lệ xung mức cao 25% Cấp TĐ1 ? S Tỉ lệ xung mức cao 50% Đ Cấp TĐ2 ? S Đ Cấp TĐ3 ? S Tỉ lệ xung mức cao 100% Đ Cấp TĐ4 ? S RETI Hình 2.3Sơ đồ thuật tốn đọc, giải mã phím Nhóm Điện – K9 Page 22 Tỉ lệ xung mức cao 75% Môn Vi Xử Lý Trong Đo Lường Điều Khiển 2.5.2.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 PWM S Tắt động Đ Bật động DEM = 100 Đ DEM = RETI Hình 2.4 Sơ đồ thuật tốn tạo xung PWM Nhóm Điện – K9 Page 23 S Môn Vi Xử Lý Trong Đo Lường Điều Khiển 2.5.3 Thuật toán tạo trễ DELAY 50MS DELAY 200MS Nạp giá trị cho timer1 Bật timer Lcall DELAY 50ms lần Đợi ngắt RET Xố TF1 Tắt timer1 RET Hình 2.5 Sơ đồ thuật tốn tạo trễ Nhóm Điện – K9 Page 24 Môn Vi Xử Lý Trong Đo Lường Điều Khiển 2.6.Chương trình #include #define out P2_0 #define nut1 P3_0 #define nut2 P3_1 #define nut3 P3_2 #define nut4 P3_3 unsigned char i,muc,dem; // Subroutine CT chinh void main() { TMOD = 0x11; TL0 = -0%256; TH0 = -0/256; TF0 = 1; TR0 = 1; EA = 1; // cho phep ngat ngoai ET1 = 1; IT1 = 1; ET0 = 1; while(1) { if(nut1==0) muc=4; if(nut2==0) muc=6; if(nut3==0) muc=8; Nhóm Điện – K9 Page 25 Môn Vi Xử Lý Trong Đo Lường Điều Khiển if(nut4==0) muc=9; } } void T0_ISR(void) interrupt { TR0=0; TF0=0; TL0 = -0%256; TH0 = -0/256; dem++; if(dem