ĐỒ ÁN GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ

ĐỒ ÁN GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÀ ĐỒ ÁN ĐƯỢC CHỈNH SỮA KỸ LƯỢNG CỦA CÁC TIẾN SĨ TRONG NGÀNH ĐIỆN VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ. QUA QUÁ TRÌNH THỨC HÀNH CỦA SINH VIÊN TẠO RA NHIỀU HƯỚNG TÍCH CỨC CHO ĐỒ ÁN NÀY

Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Khai PHẦN 1: GIỚI THIỆU LÝ THUYẾT Chương I: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ I.Khái niệm hệ thống điều khiển nhiệt độ: Nhiệt độ đại lượng vật lý diện khắp nơi nhiều lónh vực, đặc biệt công nghiệp sản phẩm , thiết bò hay điều kiện làm việc cần nhiệt độ khác Muốn có nhiệt độ phù hợp cần phải có hệ thống điều khiển.Tùy theo tính chất ,yêu cầu trình mà đòi hỏi phương pháp điều khiển thích hợp Hệ thống điều khiển nhiệt độ phân làm hai loại :Hệ thống điều khiển hồi tiếp (feedback control system) hệ thống điều khiển (sequence control system)  Điều khiển hồi tiếp thường xác đònh giám sát kết điều khiển , so sánh với yêu cầu thực thi tự động điều chỉnh  Điều khiển thực bước điều khiển tùy theo hoạt động điều khiển trước xác đònh II Các nguyên tắc điều khiển : 1.Nguyên tắc thông tin phản hồi: Trong trình điều khiển ,tồn hai dòng thông tin từ quan chủ quản đến đối tượng từ đối tượng ngược quan điều khiển , gọi liên kết ngược hay hồi tiếp a) Quá trình điều n khiển theo nguyên tắc bù nhiễu: Tác động vào Điều đối tượng luật khiển điều khiển u theo c u Đối nguyên tác bùnhiễu tượn g SV : Huỳnh Đỉnh Tuệ  Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Khai để đạt đầu c mong muốn,nhưng không quan sát tín hiệu c Về nguyên tắc ,đối với hệ phức tạp điều khiển theo mạch hở n không cho kết tốt r c u e b) Điều khiển theo sai Điều Đối lệch: khiển tượn Cơ quan điều khiển g quan sát c, so sánh với đònh chuẩn điều mong muốn r để chọn luật điều khiển u Nguyên tắc điều chỉnh linh hoạt ,loại sai lệch ,thử nghiệm sửa.Đây nguyên tắc điều khiển c) Điều khiển phối hợp: n 2.N r â tắc đa xứng: e Điều khiển u Đối tượn g guye n dang tương c Muốn trình điều khiển có chất lượng đa dạng quan điều khiển phải tương xứng với đa dạng đối tượng Tính đa dạng quan điều khiển dùng để chế ngự đối tượng thể :khả thu thập thông tin , lưu trữ ,phân tích xử lý ,chọn đònh ,tổ chức thực 3.Nguyên tắc bổ sung ngoài: Một hệ thống tồn hoạt động môi trường cụ thể có tác động qua lại chặt chẽ với môi trường Trong điều kiện thừa nhận nguyên tắc bổ sung sau:thừa nhận có đối tượng chưa biết (hộp đen)tác động vào hệ thống ta phải điều khiển hệ thống lẫn hộp đen 4.Nguyên tắc dự trư:õ SV : Huỳnh Đỉnh Tuệ  Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Khai Vì nguyên tắc coi thông tin chưa đầy đủ phải đề phòng bất trắc xảy không dùng toàn lực lượng điều kiện bình thường Vốn dự trữ không sử dụng ,nhưng cần để bảo đảm cho hệ thống vận hành an toàn 5.Nguyên tắc phân cấp: Đối với hệ thống phức tạp cần xây dựng nhiều lớp điều khiển bổ sung cho trung tâm ,để khuếch đại khả điều khiển Phải tránh khuynh hướng hình thức phân cấp đáng ,xử lý cho nhiện vụ quyền hạn cấp 6.Nguyên tắc cân nội: Mỗi hệ thống cần xây dựng với chế cân nội để có khả tự giải biến động xảy III.Các loại điều khiển: Sự phân loại điều khiển có tính chất quy ước 1.Điều khiển ổn đònh hóa: Mục tiêu điều khiển kết đầu đầu vào chuẩn r(t) = const với sai lệch cho phép e xl (sai số chế độ xác lập) e(t) = r(t) - c(t)  exl Đặc biệt đầu hệ thống cần giữ số ,ta có hệ thống điều chỉnh hay hệ thống ổn đònh Ví dụ: hệ thống ổn đònh nhiệt độ ,điện áp ,áp suất ,nồng độ tốc độ… 2.Điều khiển theo chương trình: Nếu r(t) hàm đònh trước theo thời gian ,yêu cầu đáp ứng hệ thống chép lại giá trò tín hiệu vào r(t) ta có hệ thống điều khiển theo chương trình Ví dụ: hệ thống điều khiển máy công cụ CNC ,điều khiển tự động nhà máy xi măng Hoàng Thạch ,hệ thống thu thập truyền số liệu hệ thống điện, quản lý vật tư nhà máy … 3.Điều khiển theo dõi: SV : Huỳnh Đỉnh Tuệ  Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Khai Nếu tín hiệu tác động vào hệ thống r(t) hàm không bết trước theo thời gian ,yêu cầu điều khiển đáp ứng c(t) bám sát r(t) ,ta có hệ thống theo dõi.Điều khiển theo dõi sử dụng rộng rãi hệ thống điều khiển vũ khí ,hệ thống lái tàu ,máy bay… 4.Điều khiển thích nghi: Tín TC n (t) hiệu v(t) chỉnh đònh lại tham số v (t) điều khiển cho hệ r (t) c ĐK ĐT thích nghi (t) với biến động u môi (t) trường 5.Điều khiển tối ưu hàm mục tiêu đạt cực trò: Ví dụ toán qui hoạch ,vận trù kinh tế ,kỹ thuật phương pháp điều khiển tối ưu IV.Mô hình tổng quát phương pháp đo nhiệt độ: 1.Mô hình hệ thống điều khiển: Hệ thống đo điều khiển nhiệt độ đạng hệ thống thu thập liệu Nhìn chung hệ thống thu thập liệu đầy đủ có thành phần sau:  Phần thu thập liệu từ đối tượng bên vào hệ thống vi xử lý-máy tính Phần gồm cảm biến ,mạch gia công tín hiệu ,bộ chuyển đổi tín hiệu tương đồng sang tín hiệu số (ADC) thiết bò ngoại vi khác nguồn, đường dây truyền liệu … SV : Huỳnh Đỉnh Tuệ  Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Khai  Phần điều khiển : bao gồm hệ vi xử lý , máy tính hệ thống tác động vào đối tượng  Phần mềm: chương trình cho kít xử lý chổ chương trình cho máy tính nhằm thu nhận liệu điều khiển nhiệt độ giao tiếp với người sử dụng Các thành phần liên quan chặt chẽ với ,tạo thành hệ thống hợp Từ phân tích hệ thống thu thập liệu (ADS)sẽ có thành phần cấu trúc sau: Kênh Kênh n Mạch Gia công Mạch Gia công n Mạch đối tượng Mạch đối tượng n DỒN KÊN KÍT LƯU ADC TRỮ H TƯƠN VÀ ĐIỀ G BỘ TỰ PHÂ Má y tính chu û U DAC KHIỂ N N KÊN H 2.Chức khối hệ thống điều khiển: 2.1.Kít chủ vi xử lý: Kit sử dụng chip vi xử lý ,là đơn vò master nhận yêu cầu từ người sử dụng truyền liệu cho slave khác ,ở sử dụng kỹ thuật SV : Huỳnh Đỉnh Tuệ  Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Khai truyền thông đa xử lý để giao tiếp kit chủ kit xử lý slave,giữa kit chủ máy tính, giao tiếp tác động phím từ kit Kit chủ có thiết kế phần cứng kit slave, có thêm phần cứng mạng truyền phần chương trình quản lý thông số đơn vò slave 2.2.Các kit xử lý tạm thời (slave): Các kit xử lý tạm thời có nhiệm vụ thu nhận giá trò từ ADC có khả điều khiển nhiệt độ theo phương pháp khác nhau.Chức thông số từ cổng nối tiếp 2.3 Mạng truyền: Dùng để giao tiếp kit ,giữa kit với máy tính Mạng truyền sử dụng theo khuyến cáo nhà sản xuất chip giao tiếp mã 485.Chuẩn truyền 485 sử dụng rộng rãi thiết bò điều khiển vi tính đơn giản kết nối phần cứng giao thức truyền mạng Half Duplex Trong thời gian sử dụng đònh nhiều hai đối tượng liên lạc với nhau.Các cách thức giao tiếp vi xử lý chủ vi xử lý tớ ,các vi xử lý tớ liên lạc với mà liên lạc thông qua vi xử lý chủ 2.4 Chương trình điều khiển: Thực việc giao tiếp vi xử lý kit chủ ,giữa kit chủ máy tính ,đặt trò 3.Các phần tử thiết bò đo phương pháp đo nhiệt độ: 3.1.Các phần tử thiết bò đo:  CẢM BIẾN Phần tử biến đổi đại lượng không điện sang đại lượng điện,bộ phận thường dùng thermocouple  BỘ CHẾ BIẾN TÍN HIỆU Biến đổi tín hiệu điện thu từ thermocouple cho phù hợp với mức vào mạch biến đổi tín hiệu A/D  BỘ HIỂN THỊ KẾT QUẢ SV : Huỳnh Đỉnh Tuệ  Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Khai Hiển thò kết thu dạng hiển thò số  BỘ ĐIỀU KHIỂN Thực điều khiểntheo phương pháp PID hay ON/OFF  MẠCH KHUYẾCH ĐẠI CÔNG SUẤT Khuếch đại tín hiệu điều khiển để điều chỉnh nhiệt độ 3.2.Các phương pháp đo: Hiện có nhiều phương pháp đo khác :từ đơn giản đến phức tạp, từ loại có độ xác vừa đến loại xác cao  Đo nhiệt độ cột thủy ngân  Đo nhiệt độ điện trở  Đo nhiệt độ cặp nhiệt điện  Đo nhiệt độ diode transistor  Dụng cụ đo nhiệt theo nhiệt nóng chảy chất  Dụng cụ đo nhiệt độ theo dòng điện xạ  Đo nhiệt độ IC cảm biếm nhiệt  Đo nhiệt độ cảm biến thạch anh Đo nhiệt độ dùng cảm biến thạch anh có ưu điểm so với phương pháp khác ,vì có độ xác cao ,việc chuyển đổi dạng số dễ dàng thông tin liên quan đến tần số Ví dụ: đặc tính đo lường tinh thể thạch anh hãng Heulett Packard chế tạo có:  Khoảng đo -80oC  250oC  Khoảng tuyến tính  0.05% khoảng đo  Độ nhạy 1000HZ oC  Khả đo 0.0001oC Tuy nhiên có hạn chế khó chế tạo ,các mạch dao động thạch anh khó tinh chỉnh a) Cách lắp đặt cảm ứng nhiệt: Vò trí cảm ứng nhiệt ảnh hưởng lớn đến việc đo đạc điều khiển nhiệt độ vật thể Cảm ứng nhiệt xa nguồn nhiệt SV : Huỳnh Đỉnh Tuệ  Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Khai vọt lố cao tùy theo yêu cầu cụ thể mà ta lắp đặt vò trí thích hợp b) Quan hệ thang đo nhiệt độ: ToC =T(oK)-273.15 ToC ={T(oF)-32}5/9 Chương II: CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ Cảm biến nhiệt độ dụng cụ chuyển đổi đại lượng nhiệt thành đại lượng vật lý khác chẳng hạn điện, áp suất, độ giãn nở dài, độ giãn nở khối, điện trở, … Cảm biến nhiệt độ phần tử thiếu hệ thống đô lường điều khiển nhiệt độ Cảm biến nhiệt độ có khả nhận biết tín hiệu nhiệt độ cách xác, trung thực chuyển đổi thành tín hiệu đo lường điện áp, dòng điện, điện trở, thể tích áp suất… I.CÁC THÔNG SỐ CẢM BIẾN: 1.Thông số cấu tạo: đònh nhà sản xuất phụ thuộc vào loại cảm biến 2.Thông số sử dụng: bao gồm yếu tố sau:  Khoảng làm việc : khoảng nhiệt độ mà cảm biến có khả chưa bò bảo hòa Khoảng làm việc cao hay thấp tính chất cấu tạo tính lý hóa loại cảm biến qui đònh  đôä nhạy: đònh nghóa: s  df dx df: thay đổi đại lượng đo cảm biến dx : thay đổi đại lượng vật lý  Ngưỡng độ nhạy: mức thấp mà cảm biến phát SV : Huỳnh Đỉnh Tuệ  Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Khai  Tính trễ: gọi quán tính cảm biến Tính trễ cảm biến tạo sai số phép đo Tốc độ thay đổi cuả đại lượng đo phải phù hợp với tính trễ cảm biến Nếu đại lượng đo thay đổi nhanh mà quán tính cảm biến lớn đo xác Mọi cảm biến có tính trễ ảnh hưởng vỏ bảo vệ II.CÁC LOẠI CẢM BIẾN THÔNG DỤNG: 1.Cặp nhiệt điện : Cặp nhiệt điện dụng cụ đo nhiệt độ thường sử dụng rộng rãi công nghiệp.Cơ sở chế tạo cặp nhiệt điện dựa nguyên lý sau:  Hiệu ứng Thomson: qua dây dẩn có dòng điện I hiệu nhiệt dây T1-T2 có hấp thụ hay tỏa nhiệt  Hiệu ứng Pentier: có dòng điện qua mối nối hai dây dẫn vò trí mối nối có hấp thụ hay tỏa nhiệt  Hiệu ứng Seebeck: dây dẫn , có chênh lệch nhiệt độ điểm điểm xuất suất điện động  Đònh luật Macmut: mạch điện kín dây dẫn đồng phân bố nhiệt độ sao, suất điện động tổng cộng mạch không  Nguyên tắc: Nguyên tắc cấu tạo cặp nhiệt điện dựa theo sở thực nghiệm sau: Khi nung nóng dây kim loại hay đoạn dây ,tại tập trung điện tử tự có khuynh hướng khuếch tán từ nơi tập trung nhiều đến nơi tập trung Có nghóa đầu nóng (+)sang đầu nguội(-) (hiệu ứng seebeck) Ở đoạn dây xuất suất điện động Thomson phụ thuộc vào chất dây kim loại SV : Huỳnh Đỉnh Tuệ  Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Khai Rỏ ràng ta dùng hai dây kim loại đồng chất a ,nối với qua hai điểm T1 T2 mạch xuất hai suất điện động ngược chiều nên tổng suất điện động không Nhưng mạch kín cấu tạo hai dây kim loại khác a b tổng suất điện động xuất mạch suất điện động Thomson phụ thuộc vào nhiệt độ tuyệt đối T1,T2 hai đầu mối ghép dây dẫn Ngoài mạch có suất điện động Seebeck ,điều giải thích tập trung khác điện tử tự hai đầu mối ghép Mặt khác ,do xuất tiếp xúc khu vực mối ghép hai dây dẫn không đồng chất lý thuyết thể công thức: Eab(T1,T2)=Eab(T2)-Eab(T1) Trong đó: + Eab(T1,T2) : tổng suất điện động mạch kín hai đầu mối ghép có nhiệt độ T1,T2 +Eab(T1) : suất điện động Thomson xuất mạch mối ghép có nhiệt độ T1 +Eab(T2) : suất điện động Thomson xuất mạch mối ghép có nhiệt độ T2 Công thức sở chế tạo cạêp nhiệt điện Nếu để chuẩn đầu có nhiệt độ T1=0oC suất điện độngở hai đầu cặp nhiệt mối ghép T2=T là: E O AT  1 BT  CT 2 A,B,C số phụ thuộc vào vật liệu chế tạo Như suất điện động E hàm phi tuyến nhiệt độ Nói cách khác độ nhạy cặp nhiệt thay đổi khoảng đo.Hoặc SV : Huỳnh Đỉnh Tuệ  10 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Khai Tất ngắt không đặt sau reset hệ thống cho phép ngắt riêng rẽ phần mềm a)Cho phép không cho phép ngắt: Mỗi nguồn ngắt cho phép không cho phép ngắt qua ghi chức đặt biệt cố đònh đòa bit IE (Interrupt Enable : cho phép ngắt) đòa A8H Cũng bit cho phép nguồn ngắt, có bit cho phép cấm toàn xóa để cấm tất ngắt đặt lên phép tất ngắt Bit IE.7 IE.6 IE.5 IE.4 IE.3 IE.2 IE.1 IE.0 Ký hiệu EA EA ET5 E5 ET1 EX1 ET0 EX0 Đòa bit AFH AEH ADH ACH ABH AAH A9H A8H Mô tả (1=cho phép,0=cấm) Cho phép cấm toàn Không đònh nghóa Cho phép ngắt từ timer (8052) Cho phép ngắt Port nối tiếp Cho phép ngắt từ timer Cho phép ngắt Cho phép ngắt từ timer Cho phép ngắt b)Ưu tiên ngắt: Mỗi nguồn ngắt đïc lập trình riêng vào hai mức ưu tiên qua ghi chức đặc biệt đòa bit Ip (Interrupt priority : ưu tiên ngắt) đòa B8H Bit IP.7 Ký hiệu _ Đòa bit BFH SV : Huỳnh Đỉnh Tuệ Mô tả (1=mức cao hơn,0=mức thấp) Không đònh nghóa  50 Luận Văn Tốt Nghiệp IP.6 IP.5 IP.4 IP.3 IP.2 IP.1 IP.0 _ PT2 PS PT1 PX1 PT0 PX0 BEH BDH BCH BBH BAH B9H B8H GVHD: Nguyễn Ngọc Khai Không đònh nghóa Ưu tiên cho ngắt từ timer (8052) Ưu tiên cho ngắt Port nối tiếp Ưu tiên cho ngắt từ timer Ưu tiên cho ngắt Ưu tiên cho ngắt từ timer Ưu tiên cho ngắt Các ngắt ưu tiên xóa sau reset hệ thống để đặ ttất ngắt mức ưu tiên thấp Xử lý ngắt: Khi có ngắn xẩy CPU chấp nhận, chương trình bò ngắt quãng Những hoạt động sau xẩy ra: Thi hành hoàn chỉnh lệnh hành Các DC vào ngắt xếp Trạng thái ngắt hành cất bên Các ngắt chặn mức ngắt Nap vàp DC đòa Vector ISR ISR thực thi ISR thực thi đáp ứng ngắt ISR hoàn tất lệnh RET1 Điều làm lấy lại giá trò cũ PC từ ngăn xếp lấy lại trạng thái ngắt cũ Chương trình lại tiếp tục thi hành nơi mà dừng  Các Vector ngắt Khi chấp nhận ngắt, giá trò nạp vào PC gọi Vector ngắt Nó đòa bắt đầu ISR cho nguồn tạo ngắt Các Vector ngắt cho bảng sau: Ngắt Reset Cờ hệ RST SV : Huỳnh Đỉnh Tuệ Đòa Vector 0000H  51 Luận Văn Tốt Nghiệp thống Bên Timer Bên Timer Port nối tiếp IE0 TF0 IE1 TF1 TI RI GVHD: Nguyễn Ngọc Khai 0003H 000BH 0013H 001BH 0023H Vector reset hệ thống (RST đòa 0000H) giống ngắt Nó ngắt chương trình tải vào PC giá trò Khi đến ngắt “cờ gây ngắt tự động bò xóa phần cứng, trừ R1, T1 cho ngắt cổng nối tiếp Vì có hai nguồn có cho ngắt này,không thực tế để CPU xóa cờ ngắt Các bit phải kiểm tra ISR để xác đònh nguồn ngắt cờ tạo ngắt xóa phần mềm Các ngắt 8051: a)Các ngắt timer: Các ngắt timer có đòa Vector ngắt 000BH (timer 0) 001BH (timer 1) Ngắt timer xẩy ghi timer (TLx ITHx) tràn set cờ báo tràn (TFx) lên Các cờ timer (TFx) không bò xóa phần mềm Khi cho phép ngắt, TFx tự động bò xóa phần cứng CPU chuyển đến ngắt b)Các ngắt cổng nối tiếp: Ngắt cổng nối tiếp xẩy cờ phát (TI) cờ ngắt thu (RI) đặt lên Ngắt phát xẩy ký tự nhận xong đợi SBUP để đọc Các ngắt cổng nối tiếp khác với ngắt timer Cờ gây ngắt cổng nối tiếp không bò xóa phần cứng CPU chuyển tới ngắt Do có hai nguồn ngắt cổng nối tiếp TI RI Nguồn ngắt phải xác đònh ISR cờ tạo ngắt xóa phần mềm Các ngắt timer cờ SV : Huỳnh Đỉnh Tuệ  52 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Khai ngắt cờ ngắt xóa phần cứng CPU hướng tới ISR c)Các ngắt ngoài: Các ngắt xẩy có mức thấp cạnh xuống chân INT0 INT1 vi điều khiển Đây chức chuyển đổi bit Port 3.(Port 3.2 Port 3.3) Các cờ tạo ngắt bit IE0 vá IE1 TCON Khi quyền điều khiển chuyển đến ISR, cờ tạo ngắt xóa ngắt tích cực cạnh xuống Nếu ngắt tích cực theo mức, nguồn yêu cầu ngắt bên điều khiển mức cờ thay cho phần cứng Sự lựa chọn ngắt tích cực mức thấp hay tích cực cạnh xuống lập trình qua bit IT0 IT1 TCON Nếu IT1 = 0, ngắt tác động múc thấp chân IT1 Nếu IT1 = ngắt tác động cạnh xuống chế độ này, mẫu liên tiếp chân INT1 mức cao chu kỳ mức thấp chu kỳ kế, cờ yêu cầu ngắt IE1 TCON đặt lên 1, bit IE1Ù yêu cầu ngắt Nếu ngắt tác động cạnh xuống nguồn bên phải giữ chân tác động mức cao tối thiểu chu kỳ giữ mức thấp thêm chu kỳ để đảm bảo phát cạnh xuống Nếu ngắt tác động theo mức nguồn bên phải giữ tín hiệu yêu cầu tác động ngắt yêu cầu thật tạo không tác động yêu cầu ngắt trước ISR hoàn tất Nếu không ngắt khác lặp lại SV : Huỳnh Đỉnh Tuệ  53 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Khai CHƯƠNG IV : GIỚI THIỆU IC AT8952 I.ĐẶC ĐIỂM VỀ PHẦN TỔ CHỨC BỘ NHỚ +IC 8952 (cùng họ với 8052 )chức giống 8031/8051 tăng cường thêm hai chức là: + Ram có 128 byte từ đòa 80H đến FFH không bò nhầm lẫn đòa với ghi SFR (khi có đòa giống ) Thêm 1/8 K ram để sử dụng cho đòa trực tiếp ,ví dụ câu lệnh MOV A,0F0H + IC 8031/8051 lệnh chuyển nội dung ghi B vào ghi A FFH FFH MOV R0,# 0F0H Vùng đòa 128 MOV A,@R0 Chỉ dành chỉ byt Nhưng 8952 việc đọc riêmg vào ghi A nội dung cho việc dành riêng củae đòa ram nội F0H truy không đònh cho cho việc nghóa 8031/8051 Sự cập xếp đòa bộchỉ nhớ truy cập đòa cao 8952 notice minh hoạ hình trực vẽ tiếp gián 80H 80H tiếp 7FH Vùng đòa Vùng truy 128 ghi chức cập gián tiếp đặc hay trực tiếp SV : byt Huỳnh Đỉnh Tuệ  54 biệt e 00H áp Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Khai Ngoài 8952 có cải tiến có thêm timer 16 bit timer Timer lập trình với ghi chức đặc biệt +2 ghi timer TL2 ,TH2 +1 ghi timer điều khiển RCAP2L,RCAP2H +và ghi chế độ ghi chốt RXAP2L,RCAP2H mode timer đặt ghi điều khiển T2CON ,giống timer timer ,timer hoạt động timer nội đếm Nguồn xung nhòp xung nội ,nếu xung ngoại kích port P1.0 Ta chọn xung kích nội hay ngoại cách tác động vào bit C/T2 T2CON tác động đến bit C/T TCON timer ,timer1 Có ba mode hoạt động : chế độ tự động nạp lại ,chế độ chốt chế độ tốc độ baud BIT KÝ HIỆU T2CON TF2 T2CON EXF2 ĐỊA CHỈ CFH CEH SV : Huỳnh Đỉnh Tuệ GIẢI THÍCH Cờ báo tràn không ảnh hưởng TCLK hay RCLK mức Cờ ,được tác động chốt hay nạp lại giá trò có chuyển từ mức xuống mức T2EX EXEN2 mức có ngắt EXF2 mức để phục vụ chương trình xoá phần mềm  55 Luận Văn Tốt Nghiệp T2CON RCLK CDH T2CON TCLK CCH T2CON EXEN2 CBH T2CON T2CON T2CON TR2 CAH C/T2 C9H CP/RL2 C C8H GVHD: Nguyễn Ngọc Khai Nhận xung clock , tác động timer cho port nối tiếp nhận tốc độ baud ,timer chuyển tóc độ baud Chuyển xung clock tác động timer cho chuyển tốc độ baud ,timer nhận tốc độ baud Cho phép timer ,khi tác động cho phép chốt hay nạp lại T2EX có chuyển từ mức đến mức Cho chạy timer ,được đặt hay xoá phần mềm Nếu bit=1 đếm Nếu bit =0 timer nội cho phép hoạt động chế độ chốt hay chế độ nạp lại đặt ,nếu EXEN2 =1 ,có chuyển mức từ xuống T2EX chế độ chốt xoá ,nếu EXEN2 =1 , chế độ nạp lại cờ báo tràn timer RCLK hay TCLK =1 bit không bò ảnh hưởng II.CÁC MODE HOẠT ĐỘNG 1.Chế Độ Tự Động Nạp Lại Chế độ tự đôïng nạp lại/ chốt bit T2CON chọn lựa hai mode Khi CP/RL2 =0 timer chế độ tự động nạp lại với TL2/TH2 laø ghi timer vaø hai ghi RCAP2L ,RCAP2H giữ trạng thái nạp lại Không giống chế độ nạp lại timer hay timer ,timer2 chế độ 16 bit chí mode tự động nạp lại Sự nạp lại có chuyển đổi FFFFH đến 0000H TL2 /TH2 cờ TF2 đặt Trạng thái xác đònh phần mềm hay có chương trình phục vụ ngắt ,nói cách khác TF2 phải xóa SV : Huỳnh Đỉnh Tuệ  56 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Khai phần mềm trước đặt lên mức tích cực Onchip osc 112MHz T2(P1.0 ) : TL2 0=UP 1=DÔW N C/ T2 RRCAP2 L TF2 TH RCAP2H TR2 T2EX P1.1 EXF2 EXEN 0=UP 1=DƠWN chế độ ưu tiên , đặt EXEN2 T2CON việc nạp lại xảy có chuyển đổi từ mức đến tín hiệu đến chân T2EX ,việc thực cách thay đổi chân P1.1của IC 8952 Việc chuyển đổi từ mức đến mức T2EX xét bit cờ timer EXF2 kiểm tra phần mềm hay có phục vụ ngắt , EXF2 Như cờ báo tràn TF2,EXF2 kiểm tra phần mềm hay có phục vụ ngắt EXF2 phải xoá phần mềm chế độ tự động nạp lại timer2 minh họa hình trên: 2.Chế Độ Chốt Khi CP/ RL2=1 ,chế độ chốt bò thay đổi Timer họat động timer 16 bit cờ báo tràn TF2 lên mức tích cực có chuyển đổi từ FFFFH SV : Huỳnh Đỉnh Tuệ  57 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Khai xuống 0000H TL2/TH2, cờ TF2 kiểm tra phần mềm hay có phục vụ ngắt Khi muốn chế độ chốt ,thì EXEN2 phải đặt Nếu EXEN2 =1 , T2EX có chuyển đổi từ mức xuống việc ghi giá trò vào TL2/TH2 cách ghi tốc độ vào RCAP2L RCAP2H.Cờ EXF2 kiểm tra phần mềm hay có phục vụ ngắt Chế độ chốt minh hoạ hình vẽ Onchip osc 112MHz : TL 0=UP 1=DÔW N T2(P1.0) C/ T2 T2EX PA3 PA2 Capture EXF2 8255A ( P D IP ) T O P V IE W P IN O U T S RCAP2H RRCAP2L TR TF2 TH EXE N2 ChươngP A 1V: 0=UP 1=DƠWN 40 PA4 39 PA5 38 PA6 PA0 -P A MỞ RỘNGPW APORT DÙNG PIIP A8255 D -D R \ 37 R D \ 36 PC 10 PC I CẤU TRÚC PHẦN CỨNG 8255A: C S\ 35 R E S E T 8255A laø IC ngoại vi chế tạo theo công nghệ 34 D O G N D LSI dùngA để giao 3tiếp song song Microprocrssor P C -P C D thiếtA bò điều khiển bên 32 D 8255A 31 D 11 30 PC 12 29 D D PC 13 28 D PC 14 27 D PC PC 15 26 VC C 16 25 PB7 PC 17 24 PC PB0 18 23 PC PB1 19 22 PC 20 21 PC PB2 SV : Huỳnh Đỉnh Tueä R D\ W R \ R ESET P C -P C A A P B -P B C S\ Sơ đồ chân sơ đồ logic 8255  58 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Khai Tên chân 8255A: D7D0 : Data bus (Bi-Direction) RESET Reset input CS\ Chip : select RD\ Read : input WR\ Write : input A0A1 : Prot Address PA7PA0 : Port A PB7PB0 : Port B PC7PC0 : Port C 8255A giao tiếp với Microprocrssor thông qua bus : bus liệu bit D7D0 bus đòa A1A0, bus điếu khiển RD\,WR\.SC\.Reset Mã lệnh, thông tin trạng thái liệu đượ truyền đường liệu D7D0 Microprocrssor gởi liệu đến 8255A Microprocrssor đọc liệu từ 8255A tùy thuộc vào lệnh diều khiển Các đường tín hiệu RD\,WR\ 8255A kết nối với đường RD\, WR\ Microprocrssor Tín hiệu Reset dùng để khởi động 8255A cấp điện, bò Reset ghi bên 8255A bò xóa 8255A trạng thái sẵn sàng làm việc Khi giao tiếp với Microprocrssor, ngõ vào SV : Huỳnh Đỉnh Tuệ  59 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Khai tín hiệu Reset kết nối tín hiệu Reset Out Microprocrssor Tín hiệu Chip select CS\ dùng để lựa chọn 8255A Microprocrssor, giao tiếp với nhiều 8255A 8255A có Port xuất nhập (I/O) có tên Port A,Port B, Port C, Port 8255A bit Port A gồm PA 0-PA7, Port B gồm PB0-PB7, Port C gồm bit PC0-PC7 Các Port Port Input hay Output tùy thuộc vào lệnh điều khiển, lệnh điều khiển Microprocrssor gởi đến chứa ghi lệnh (còn gọi ghi điều khiển) để điều khiển 8255A đường đòa A1A0 8255A dùng để lựa chọn Port ghi A 1A0=002 dùng để chọn Port A, A1A0=012 dùng để chọn Port B, A1A0=102 dùng để chọn Port C, A1A0=112 dùng để chọn ghi điều khiển Trong sơ đồ khối 8255A , Port I/O 8255A chia làm nhóm : nhóm A gồm Port A bit cao Port C,nhóm B gồm Port B bit thấp Port C Để sử dụng Port 8255A người lập trình phải gởi từ điều khiển ghi điều khiển để 8255A đònh cấu hình cho Port theo yêu cầu mà người lập trình mong muốn NHÓM A D7 MODE SELECTION 1:ACTIVE NHÓM B D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 MODE Port A Port C MODE Port B Port C SELECTION 1:INPUT 1:INPUT SELECTION 1:INPUT 1:INPUT 00:MODE 0:OUTPU 0:OUTPU 1:MODE1 0:OUTPU 0:OUTPUT T T 0:MODE0 T 01:MODE 1X:MODE2 Cấu trúc từ điều khiển 8255A SV : Huỳnh Đỉnh Tuệ  60 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Khai II CẤU TRÚC PHẦN MỀM CỦA 8255 Do Port 8255A chia làm nhóm A nhóm B tách rời nên từ điều khiển 8255A chia làm nhóm Các bit D2D1D0 dùng để đònh cấu hình cho nhóm B:  Bit D0 dùng để thiết lập bit thấp Port C, D0=0 Port C xuất liệu (output), D 0=1 – Port thấp port nhập liệu (Input)  Bit D1 dùng để thiết lập Port B , D 1=0- Port B Port xuất liệu (output), D 1=1 –Port B Port nhập liệu (input)  Bit D2 dùng để thiết lập Mode điều khiển nhóm B:  D2=0: nhóm B hoạt động modem  D2=1: nhóm B hoạt động modem Các bit D6D5D4D3 dùng để đònh cấu hình cho nhóm A:  Bit D3 dùng để thiết lập bit cao Port C, D3=0-Port C Port xuất liệu (output),D3=1 Port C Port nhập liệu (input)  Bit D4 dùng để thiết lập Port A, D 4=0- Port A Port xuất liệu (output), D4=1-Port A Port nhập liệu (input)  Bit D6D5 dùng để thiết lập Mode điều khiển nhóm B:  D6D5=00:nhóm A hoạt động modem  D6D5=01: nhóm A hoạt động modem  D6D5=1x: nhóm A hoạt động modem III GIAO TIẾP GIỮA VI XỬ LÍ VỚI 8255A Vi mạch 8255A giao tiếp với vi xử lý theo hai kiểu xuất nhập (I/O) kiểu nhớ -Khi vi xử lý giao tiếp với 8255A Theo kiểu I/O dùng 8255A đường đòa từ A0 đến A7, giao kiểu nhớ dùng 16 đường A0 đến A15 để giao tiếp, dung lượng giao SV : Huỳnh Đỉnh Tuệ  61 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Khai kiểu I/O thấp dung lượng giao kiểu nhớ 1.Giao tiếp kiểu I/O Khi thiết kế vi xử lýgiao tiếp với 8255A theo kiểu I/O việc giao tiếp thông qua hai lệnh: In addr – Port Out addr – Port Dữ liệu giao tiếp chứa ghi A, đòa port(addr port) có độ dài 8255A bit Cũng giống nhớ Vi xử lý giao tiếp với nhiều vi mạch 8255A Với 8255A bit đòa chỉ, xem đòa truy xuất ô nhớ vi xử lý có khả truy xuất 255 ô nhớ(với 256 đòa chỉ) Mỗi vi mạch 8255A chiếm đòa 93 port ghi điều khiển, nên số lượng vi mạch 8255A giao tiếp với vi xử lý 64 Khi kết nối vi xử lý vi mạch 8255A đường đòa A0 A1 dùng để lựa chọn cổng ghi điều khiển, đường A 2-A7 dùng để lựa chọn vi mạch hoạt động, thông thường đường đòa đưa vào vi mạch giải mã ngõ vi mạch giải mã đưa chân CS\ vi mạch 8255A Ví dụ: thiết kế vi mạch 8255 A giao tiếp với vi xử lý theo kiểu I/O Ta có bảng đòa vi mạch 8255A IC A7 A6 A A4 A3 A2 A1 A0 HEX 8255 I 0 0 0 0 0 0 1 00 03 8255 II 0 0 0 0 0 1 1 04 07 8255I chieám vùng đòa từ 00 H đến 03H đòa port A=00H, port B=01H ,port C=02H đòa ghi điều khiển =03H SV : Huỳnh Đỉnh Tuệ  62 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Khai DA TA 8255-I chiếm vùng đòa từ 04H đến 07H, đòa của: port A=04H, port B=05H, port C=06H đòa ghi điều khiển=07H 2.Giao tiếp kiểu nhớ Khi thiết kế giao tiếp 8255 với vi xử lý theo kiểu nhớ; chức 8255 thay đổi thay đổi đòa truy xuất Kiểu I/O, đòa port hay ghi có độ dài 8255A bit, kiểu nhớ, đòa port hay ghi có độ dài 16 bit giống nhớ nên gọi kiểu nhớ Khi thiết kế IO theo kiểu nhớ port hay ghi điều khiển 8255, xem ô nhớ Khi vi xử lý giao tiếp với 8255 giống nhớ lệnh IN OUT không tác dụng Kiểu nhớ sử dụng hệ thống nhỏ đơn giản A B C +5V M ic ro P ro c e sso r E0 E1 E2 O O O O O O O O Ñ ö a ñ e án n g o õ v a øo C S \ c u ûa c a ùc 5 A A1-A0 CS\ 8255A WR\ CS\ 8255A WR\ CS\ 8255A WR\ RD\ RD\ RD\ D7-D0 CONTROL BUS Giao tiếp IC8255A Microprocessor với 3.Ứng dụng 8255: IC giao tiếp IO 825 có nhiều ứng dụng hệ thống điều khiển dùng MicroProcessor, 8255 SV : Huỳnh Đỉnh Tuệ  63 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Ngọc Khai đóng vai trò IC giao tiếp MicroProcessor đối tượng điều khiển Các ứng dụng 8255 truyền liệu, giải mã hiển thò, giải mã bàn phím, giao tiếp điều khiển tùy theo yêu cầu SV : Huỳnh Đỉnh Tuệ  64 ... ưu IV.Mô hình tổng quát phương pháp đo nhiệt độ: 1.Mô hình hệ thống điều khiển: Hệ thống đo điều khiển nhiệt độ đạng hệ thống thu thập liệu Nhìn chung hệ thống thu thập liệu đầy đủ có thành phần... ứng hệ thống chép lại giá trò tín hiệu vào r(t) ta có hệ thống điều khiển theo chương trình Ví dụ: hệ thống điều khiển máy công cụ CNC ,điều khiển tự động nhà máy xi măng Hoàng Thạch ,hệ thống. .. c(t)  exl Đặc biệt đầu hệ thống cần giữ số ,ta có hệ thống điều chỉnh hay hệ thống ổn đònh Ví dụ: hệ thống ổn đònh nhiệt độ ,điện áp ,áp suất ,nồng độ tốc độ 2 .Điều khiển theo chương trình: