báo cao đo lường thiết bị điện tử( đo tần số)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ====o0o==== BÁO CÁO DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI:THIẾT KẾ MẠCH ĐO TẦN SỐ Nhóm: HM&T - DDT58A - 20161 GVHD: ThS Tống Ngọc Anh Hà Nội, 10/2016 TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ====o0o==== BÁO CÁO DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI:THIẾT KẾ MẠCH ĐO TẦN SỐ Nhóm: GVHD: HM&T - DDT58A - 20161 ThS Tống Ngọc Anh Hà Nội, 10/2016 NHÓM HM&T – DDT58A Thành viên (#1 trưởng nhóm): STT Họ Tên ĐINH VĂN HƯNG TRẦN TRỌNG MINH TRẦN VĂN TUYỂN PHẠM MINH TUẤN MSSV 1321060517 1321060189 1321060671 1321060334 Điểm Nhận xét (phần GVHD ghi): MỤC LỤC CHƯƠNG 1: MƠ TẢ ĐỀ TÀI……………………………………………… • Yêu cầu chức năng.……………………………………………………… • Yêu cầu phi chức năng………………………………………………… • Sơ đồ khối hệ thống……………………………………………………… • Kế hoạch thực phân chia công việc…………………………… CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG……………………………………… • Khối chức A………………………………………………………… • Khối chức B………………………………………………………… • • Hồn thiện sản phẩm…………………………………………………… • Sơ đồ ngun lý tồn mạch……………………………………………… • Sơ đồ Layout mạch……………………………………………………… • Hình ảnh thật sản phẩm………………………………………………… CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN……………………………………………………… CHƯƠNG 1: MÔ TẢ ĐỀ TÀI YÊU CẦU CHỨC NĂNG: - Đo xác tần số hiển thị led YÊU CẦU PHI CHỨC NĂNG: - Mạch thiết kế nhỏ gọn, linh kiện xếp hợp lý - Sản phẩn đóng hộp - Giá thành rẻ phù hợp với kinh tế sinh viên (dự kiến 200 – 300k) SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG ‘BỘ ĐO TẦN SỐ”: Mạch bao gồm khối sau: khối nguồn, khối tạo xung, Vi điều khiển, khối hiển thị KHỐI NGUỒN Khối tạo xung dao động VĐK Khối hiển thị ( led đoạn) Hình 1.1 sơ đồ khối hệ thống • KẾ HOẠCH THỰC HIỆN VÀ PHÂN CHIA CƠNG VIỆC : Cơng việc cần thực 1.Tìm hiểu mạch tạo dao động 2.Lập trình cho vi điều khiển 3.Thiết kế mạch altium 4.Mô proteus,kiểm tra 5.Thi công project 6.Viết báo cáo thu hoạch Sinh viên phụ trách PHẠM MINH TUẤN ĐINH VĂN HƯNG TRẦN TRỌNG MINH CẢ NHÓM CẢ NHÓM TRẦN VĂN TUYỂN *Ghi chú: Trong trình thực đề tài việc học tập rèn luyện kỹ sử dụng công cụ hỗ trợ học tập.Các thành viên nhóm có trách nhiệm hỗ trợ để hoàn thành đề tài cách tốt nhất.Thể tinh thần tự học, tự nghiên cứu trình làm đề tài CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 1.Khối Nguồn: - Ổn định điện áp 5V cấp cho vi điều khiển hoạt động bình thường -Cung cấp nguồn ni cho tồn mạch Hình 2.1: Sơ đồ ngun lý khối nguồn sử dụng ic ổn áp LM7805    Thơng số mạch: - Điện áp đầu vào từ 8VDC đến 40VDC - Điện áp đầu 5V – 1A Linh kiện mạch: - IC ổn áp LM7805 - Tụ hóa 1000uF – 50V - Tụ gốm 104 - Led báo nguồn điện trở hạn dòng cho Led - Jack DC Nguyên lý hoạt động: Do mạch sử dụng IC ổn áp 7805 nên hoạt động mạch hoạt động bên 7805 Hình 2.2: IC 7805 sơ đồ chân Thực tế linh kiện ổn áp 7805 dùng nhiều mạch điện điều khiển dùng để cấp nguồn ổn định cho mạch Với ưu điểm dễ ghép nối, dễ thiết kế với chi phí thấp, nguồn đầu ổn định Nhược điểm cơng suất đầu thấp (1A) hoạt động không ổn định có nhiễu bên ngồi Hoạt động giải nhiệt độ cao -125 độ C - 7805 có chân kết nối : + Chân chân nguồn đầu vào, chân chân GND , chân chân lấy điện áp + Chân - (Chân điện áp đầu vào) : Đây chân cấp nguồn đầu vào cho 7805 hoạt động Dải điện áp cho phép đầu vào lớn 40V Điện áp đầu ổn định 5V -1A + Chân ( Chân điện áp đầu ra) : Chân cho lấy điện áp đầu ổn định 5V Đảm bảo đầu ổn định nằm giải từ (4.75V đến 5.25V) - Đảm bảo thông số : Vi - V0 > 3V Thơng số phải nguồn lớn gấp đôi nguồn đầu để tránh trường hợp sụt áp đầu vào dẫn tới nguồn đầu không ổn định thời gian ngắn - Đảm bảo tản nhiệt tốt cho 7805 chạy với tải: Khi công suất tăng lên 7805 linh kiện bán dẫn cơng suất nên nóng tải lớn Để tránh hỏng linh kiện cho linh kiện hoạt động nhiệt độ bình thường cần phải lắp thêm tản nhiệt tốt * Thành phần lọc nguồn lọc nhiễu: Các tụ C7 C8 tụ hóa dùng để lọc điện áp Vì điện áp chiều chưa phằng gợn nhấp nhơ nên tụ có tác dụng lọc nguồn cho thành điện áp chiều phẳng + Tụ C7 tụ lọc nguồn đầu vào cho 7805 Tụ tụ hóa phải có điện dung đủ lớn để lọc phẳng điện áp đầu vào điện áp tụ chịu đựng phải lớn điện áp đầu vào + Tụ C8 lọc nguồn đầu cho 7805 Tụ tụ hóa dùng để lọc nguồn đầu cho băng phẳng Trong thành phần chiều có sóng điều hòa bậc 2, , sóng nhấp nhơ có tần số cao, nhiễu bên ngồi Các sóng ảnh hưởng đến hoạt động 7805 Nếu mạch tồn thành phần sóng làm sai sót khó phát mạch làm cho mạch bị nhiễu hoạt động khơng ổn định Do đó, ta sử dụng hai tụ lọc nhiễu tần số cao Cx1 Cx2 Tụ phải tụ không phân cực, tụ Ceramic Hai tụ làm nhiệm vụ lọc thành phần cho đầu vào đầu đảm bảo để mạch hoạt động bình thường ln đảm bảo cấp nguồn cho 7805 Tức điện áp cấp vào cho 7805 phải nằm khoảng điện áp từ 8VDC đến 40VDC Nếu 8VDC mạch ổn áp khơng tác dụng Thực tế người ta khơng cấp nguồn 8V mà phải cấp 10 2.Khối tạo xung: sử dụng IC 555 Hình 2.3: Sơ đồ ngun lý tạo xung vng sử dụng IC 555 Có nhiều dạng tín hiệu xung phát từ mạch dao động, xung sine, xung vuông , xung tam giác… Ở đây,chọn thiết kế mạch dao động tạo xung vuông dùng IC 555 Dựa vào sơ đồ khối ta nhận để tạo xung vuông ta cần IC 555 số linh kiện phổ biến R C b Lý chọn mạch tạo xung vuông sử dụng IC 555: - IC 555 phổ biến ,dễ tìm, giá thành rẻ - Mạch tạo xung dùng IC dễ làm, nguyên lý hoạt động đơn giản, dễ hiểu 11 * Nguyên lý tạo xung vuông IC 555: - Mạch đinh số xung phụ thuộc vào giá trị điện trở RV1, R1, R2 tụ C1, C2 Vậy Bạn dùng tụ nhỏ C2, ta tạo tín hiệu dạng xung có tần số cao, lúc biến trở RV1 dùng để chỉnh chọn tần Khi Bạn đổi qua dùng tụ hóa C1 có trị điện dung lớn hơn, ta tạo xung có tần số thấp hơn, chỉnh tần với biến trở RV1 * Xung lấy chân số Khi chân mức áp thấp, 0V, Led xanh D1 sáng chân mức áp cao gần 12V Led đỏ D2 sáng Điện trở R3, R4 dùng để hạn dòng làm việc Led, Bạn nhớ khơng để dòng qua Led q lớn dễ làm hư Led Xung chân dạng xung vuông với bờ lên bờ xuống thẳng, dùng dạng xung kích thích mạch số tốt * Xung lấy chân có dạng cưa, chân lúc hở masse, tụ C1 hay tụ C2 nạp điện nguồn, dòng nạp qua RV1, R1, R2, mức áp chân 2, tăng dần lên, mức áp 2/3 mức nguồn chân cho nối masse, lúc tụ C1, hay C2 cho xả điện, dòng xả qua R2 Vậy cơng dụng R2 hạn chế khơng để dòng xả lớn làm hư ic 555, mức áp chân 2, xuống 1/3 mức áp nguồn chân lại hở masse, tụ lại chuyển qua thời kỳ nạp điện… Để tín hiệu có dạng xung vuông với hệ số duty = 50%, Bạn lấy trị R2 đủ nhỏ so với trị RV1 + R1 3.Vi Điều Khiển: sử dụng PIC 16F877A a.Sơ lược PIC 16F877A PIC 16F877A dòng PIC phổ biến (đủ mạnh tính năng, 40 chân, nhớ đủ cho hầu hết ứng dụng thông thường) Cấu trúc tổng quát PIC 16F877A sau: - 8K Flash ROM - 368 Bytes RAM - 256 Bytes EEPROM - ports (A, B, C, D, E) vào với tín hiệu điều khiển độc lập - định thời bits (Timer/Counter Timer/Counter 2) - Một định thời 16 bits (Timer 1) hoạt động chế độ tiết kiệm lượng (SLEEP MODE) với nguồn xung Clock - bô CCP( Capture / Compare/ PWM) - biến đổi AD 10 bits, ngõ vào - so sánh tương tự (Compartor) - định thời giám sát (WatchDog Timer) - Một cổng song song bits với tín hiệu điều khiển - Một cổng nối tiếp - 15 nguồn ngắt 12 - Có chế độ tiết kiệm lượng - Nạp chương trình cổng nối tiếp ICSP(In-Circuit Serial Programming) - Được chế tạo công nghệ CMOS - 35 tập lệnh có độ dài 14 bits - Tần số hoạt động tối đa 20MHz Hình 2.4: Vi Điều Khiển PIC 16F877A 13 Hình 2.5: Sơ đồ chân vi điều khiển PIC 16F877A 4.Khối Hiển Thị: sử dụng led số Cấu tạo led số :LED số thực chất led đơn ghép với Các A,B,C,D,E,F,G,DP led nối chung với LED số có kiểu anot chung catot chung 14 Hình 2.6: Led7 số anot chung - Với led Anot chung ta muốn led đơn sáng ta cấp nguồn vào LED tương ứng, ngược lại cấp GND cho Catot chung Lưu Đồ Thuật Toán: Begin Khai báo chân cho vi điều khiển sử dụng ngắt timer1 Dem=0; cnt=0; t=0 t++ Gán giá trị cho cnt = số xung đếm đc 15 t = = 1s Dem = cnt Hiển thị “dem” led End Lập Trình Cho VĐK: Sau xác định lưu đồ thuật tốn ta tiến hành lập trình cho PIC 16F877A ngơn ngữ lập trình C phần mềm mikro C : Code unsigned char Code7Seg[ ] = {0x14,0xf5,0x19,0x51,0xf0,0x52,0x12,0x75,0x10,0x50}; void main() { unsigned int cnt, dem, i, t; unsigned char nghin, tram, chuc, dvi; ADCON1 |= 0x07; TRISC.B0 = 1; TRISB = 0x00; TRISD = 0x00; // Khong su dung ADC // Ngo vao Timer1 // Ngo // Ngo // Timer1 hoat dong o che counter, ti le chia 1:1 T1CON.B1 = 1; // Counter 16 T1CON.B4 = T1CON.B5 = 0; // Ti le chia 1:1 TMR1H = TMR1L = 0; T1CON.B0 = 1; // Cho phep Timer1 bat dau dem t = 0; while(1) { // Doc gia tri dem TMR1H:TMR1L, gan cho cnt cnt = TMR1H; cnt