Ban_Thuyet_Minh

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Hưng Yên, ngày… tháng….năm2020 Giáo viên hướng dẫn MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, nhân loại trải qua phát triển vượt bật mặt Trong lĩnh vực điện- điện tử-tự động hóa đóng vai trị khơng nhỏ Điện tử góp phần lớn vào q trình tự động hóa, thực giúp người có tiến vượt bậc Đặc biệt ngành Ơtơ- ngành tổng hợp nhiều lĩnh vực tri thức Trên giới, việc ứng dụng điện-điện tử vào xe có xu hướng tơi ưu hóa, đại hóa nhằm đem lại tiện ích an toàn cho người lái phát triển mạnh Tuy Việt Nam việc nghiên cứu ứng dụng thành tựu “Vi điều khiển” khác mẻ thời điểm Trong xu hướng chung đó, vận dụng kiến thức mà em học trình học tập trường tìm hiểu thêm em thực đồ án mơn học “ Đồ án thiết kế mạch điều khiển” với đề tài “THIẾT KẾ MẠCH ĐO VÀ HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ” Đồ án áp dụng chủ yếu dựa vào vi điều khiển, mà thực tế IC Atmel89s52, với mục đích giúp em hiểu cách tường tận vi điều khiển, cách đọc, viết nhận biết chân IC, xây dựng mạch nguyên lý… Các ứng dụng vi điều khiển đa dạng phong phú Từ ứng dụng đơn giản chí có vài thiết bị ngoại vi hệ thống phức tạp Đặc biệt ứng dụng Ơtơ hệ thống phanh, lái, an toàn… Tuy nhiên phạm vi trình độ em cịn hạn chế, nên việc nghiên cứu tìm hiểu vi điều khiển nhiều vướng mắc, lần áp dụng vào thực tế môn đầu áp dụng vào chuyên ngành nên việc học hỏi cịn gặp nhiều khó khăn Trong q trình làm đề tài em xin chân thành cảm ơn thầy ************* tận tình bảo, định hướng cho em hồn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG 1.1 Khảo sát hệ thống Ngày này, thiết bị tiêu hao lượng lượng chuyển hóa thành dạng có ích phần lượng cịn lại lại có hại làm tổn hao nguồn lượng Dạng lượng có hại có nhiều dạng khác chiếm ưu nhiệt độ Và động tơ nhiệt độ ln sinh ta chuyển hóa nhiên liệu hóa thạch thành Nếu nhiệt độ khơng giảm nguy hiểm cho chi tiết động gây cháy nổ xe Khi nhiệt độ tăng ln nguy hiểm cho xe Để giải vấn đề nhà sản xuất có giải pháp lắp thêm hệ thống làm mát cho ô tô họ giúp động xe ln trì Họ tìm nhiều giải pháp tối ưu cho sản phẩm Hình 1.1: Hệ thống làm mát ô tô - Hệ thống làm mát bao gồm phận chính: + Két nước làm mát + Bơm nước làm mát + Bình nước phụ + Quạt tản nhiệt két nước làm mát + Cảm biến nước làm mát + ECU điều khiển - Nguyên lí làm việc: Cảm biến nhiệt độ đo nhiệt độ nước làm mát động cơ, cảm biến gửi tín hiệu điện qua chuyển đổi từ tín hiệu điện thành tín hiệu số để ECU đọc Sau đọc tín hiệu gửi từ cảm biến nhiệt độ về, ECU gửi tín hiệu để điều khiển quạt tản nhiệt chạy với tốc độ theo chương trình nạp sẵn Trong hệ thống làm mát muốn giảm nhiệt độ xuống phải thay đổi tốc độ quạt làm mát động Khi công nghệ ngày lên việc điều khiển quạt làm mát điều khiển cách chủ động mà phụ thuộc theo tốc độ động quạt làm mát nối vào trục khuỷu động Khi thay đổi tốc độ quạt theo nhiệt độ động để trì nhiệt độ mong muốn Hình 1.2: Quạt làm mát động điều khiển điện Trong đồ án em tiến hành nghiên cứu việc điều khiển quạt làm mát theo nhiệt độ động cách thực ý tưởng sau: + Sử dụng cảm biến nhiệt độ Lm35 để đo nhiệt độ + Tín hiệu điện (tín hiệu tương tự) từ cảm biến nhiệt độ thông qua chuyển đổi ADC8080 trở thành tín hiệu số để IC Atmel89s52 đọc + IC Atmel89s52 chạy chương trình nạp sẵn để hiển thị nhiệt độ qua LCD xuất xung PWM tới điều khiển động L298 + Điều khiển động L298 điển khiển động điện chiều hoạt động nhanh chậm theo nhiệt độ 1.2 Yêu cầu kĩ thuật mạch - Mạch hoạt động chức đề tài - Mạch hoạt động có độ ổn định xác cao - Thiết kế gọn nhẹ - Viết chương trình cho vi điều khiển thực thành cơng theo yêu cầu đề - Tìm hiểu hướng phát triển đề tài, nâng cao chất lượng hệ thống - Chi phí cho hệ thống khơng q cao, phù hợp với yêu cầu kinh tế 1.3 Các linh kiện mạch sử dụng - Vi điều khiển: Atmel89s52 - ADC0808 - Cảm biến nhiệt độ: Lm35 - Mạch cầu H: L298 - Động điện chiều: 12v -Màn hình hiển thị LCD16x2 - IC ổn áp 5V: LM7805 - Ngồi cịn số linh kiện khác: cầu chì, cơng tắc, nút nhấn , điện trở, led, tụ hóa, tụ gốm, diode, jack cắm,… CHƯƠNG 2: CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH 2.1 Vi điều khiển Atmel89s52 2.1.1 Giới thiệu Bộ vi điều khiển viết tắt Micro-controller, mạch tích hợp chip lập trình được, dùng để điều khiển hoạt động hệ thống Theo tập lệnh người lập trình, vi điều khiển tiến hành đọc, lưu trữ thông tin, xử lý thông tin, đo thời gian tiến hành đóng mở cấu Trong thiết bị điện, điện điện tử dân dụng, vi điều khiển, điều khiển hoạt động TV, máy giặt, đầu đọc laser, điện thọai, lò vi-ba … Trong hệ thống sản xuất tự động, vi điều khiển sử dụng Robot, dây chuyền tự động Các hệ thống “thông minh” vai trị hệ vi điều khiển quan trọng 2.1.2 Lịch sử phát triển loại vi điều khiển Bộ vi điều khiển thực ra, loại vi xử lí tập hợp vi xử lý nói chung Bộ vi điều khiển phát triển từ vi xử lí, từ năm 70 phát triển hồn thiện cơng nghệ vi điện tử dựa kỹ thuật MOS (Metal-OxideSemiconductor), mức độ tích hợp linh kiện bán dẫn chip ngày cao Năm 1971 xuất vi xử lí bit loại TMS1000 cơng ty texas Instruments vừa nơi phát minh vừa nhà sản xuất Nhìn tổng thể vi xử lí có chứa chip chức cần thiết để xử lí chương trình theo trình tự, tất phận phụ trợ khác cần thiết : nhớ liệu , nhớ chương trình , chuển đổi AID, khối điều khiển, khối hiển thị, điều khiển máy in, hối đồng hồ lịch linh kiện nằm bên nối vào vi xử lí Mãi đến năm 1976 công ty INTEL (Interlligen-Elictronics) Mới cho đời vi điều khiển đơn chip giới với tên gọi 8048 Bên cạnh xử lí trung tâm 8048 chứa nhớ liệu, nhớ chương trình, đếm phát thời gian cổng vào Digital chip Các công ty khác lần lược cho đời vi điều khiển bit tương tự 8048 hình thành họ vi điều khiển MCS-48 (Microcontroller-sustem-48) Đến năm 1980 công ty INTEL cho đời hệ thứ hai vi điều khiển đơn chip với tên gọi 8051 Và sau hàng loạt vi điều khiển loại với 8051 đời hình thành họ vi điều khiển MCS-51 Đến họ vi điều khiển bit MCS51 có đến 250 thành viên hầu hết công ty hàng dẫn hàng đầu giới chế tạo Đứng đầu công ty INTEL nhiều công ty khác : AMD, SIEMENS, PHILIPS, DALLAS, OKI… Ngồi cịn có cơng ty khác có họ vi điều khiển riêng như: Họ 68HCOS công ty Motorola Họ ST62 công ty SGS-THOMSON Họ H8 công ty Hitachi Họ pic cuả công ty Microchip 2.1.3 Khảo sát vi điểu khiển Atmel89s52 từ ATMEL CORPOCATION Đặc điểm chức hoạt động IC họ MSC-51 hoàn toàn tương tự Ở giới thiệu IC 8951 họ IC vi điều khiển hãng Intel Mỹ sản xuất Chúng có đặc điểm chung sau: Các đặc điểm 89S52 tóm tắt sau: KB ROM KB EPROM bên 128 Byte RAM nội Port xuất nhập I/O bit định thời 16 bit Mạch giao tiếp nối tiếp 64 KB vùng nhớ mã 64 KB vùng nhớ liệu Xử lý Boolean (hoạt động bit đơn) 210 vị trí nhớ định vị bit 4μs cho hoạt động nhân chia 2.1.4 Cấu trúc bên Atmel89s52 Bộ vi điều khiển AT89S52 gồm chức sau : • CPU (Centralprocessing unit) bao gồm :  Thanh ghi tích lũy A  Thanh ghi tích lũy B, dùng cho phép nhân phép chia  Đơn vị logic học (ALU: Arithmetic Logical Unit)  Thanh ghi từ trạng thái chương trình (PSW: Program Status Word)  Bốn băng ghi  Con trỏ ngăn xếp • Bộ nhớ chương trình (bộ nhớ ROM)gồm 8kbyte Flash • Bộ nhớ liệu (bộ nhớ RAM) gồm 256 byte • Bộ UART (Universal Ansynchronous Receiver and Tranmistter) có chức truyền nhận nối tiếp , Atmel89s52 giao tiếp với cổng nối tiếp máy tính thơng qua UART • Timer/Counter 16 bit thực chức định thời đếm kiện • WDM (Watch Dog Timer) : WDM dùng để phục hồi lại hoạt động của CPU bị treo ngun nhân • Khối điều khiển ngắt với nguồn ngắt nguồn ngắt • Bộ lập trình (ghi chương trình lên Flash ROM) cho phép người sử dụng nạp chương trình cho chíp mà khơng cần đến nạp chun dụng • Bộ chia tần số với hệ số chia 12 • cổng xuất nhập với 32 chân Hình 2.1: Sơ đồ chân Atmel89s52 Port (P0.0 – P0.7): Port gồm chân,ngoài chức xuất nhập, port bus liệu địa (AD0 – AD7), chức sử dụng 8051 giao tiếp với thiết bị ngồi có kiến trúc Bus vi mạch nhớ… Port (P1.0 – P1.7): có chức xuất nhập theo bit theo byte Bên cạnh chân P1.5, P1.6, P1.7 dùng để nạp ROM theo chuẩn ISP, chân P1.0 P1.1 dùng cho Timer Port 2: cổng vào/ra byte cao bus địa sử dụng nhớ Port 3: chức xuất nhập cịn có chức riêng Bit P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 Tên RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 /WR /RD Chức Dữ liệu nhận cho port nối tiếp Dữ liệu truyền cho port nối tiếp Ngắt bên Ngắt bên Ngõ vào Timer/counter Ngõ vào Timer/counter Xung ghi nhớ liệu Xung đọc nhớ liệu Bảng 2.1: Chức chân Port Chân PSEN (Program Store Enable): chân điều khiển đọc chương trình nhớ ngồi, phép đọc byte mã lệnh ROM PSEN mức thấp thời gian đọc mã lệnh Mã lệnh đọc từ nhớ qua bus liệu (Port 0) 10