Thiết kế mạch điều khiển tốc độ động cơ một chiều sử dụng vi điều khiển 8951

Khái niệm chung

Nhịp của đồng hồ tạo ra từ mạch dao động thạch anh, xung nhịp phát từ bộ phận điều khiển sẽ tạo tín hiệu điều khiển các quá trình trao đổi và chế biến thông tin ở từng vi lệnh. Ngoài ra khi kỹ thuật phát triển thì P ngày càng hoàn thiện người ta tổng hợp nhiều bộ phận chức năng vào bên trong như MUX, A/D, các cổng thông tin, các bộ nhớ ROM, RAM nhằm tăng tốc độ để truy nhập và tạo ra các bộ vi điều khiển.

Các họ vi điều khiển

Ngày nay P và C được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như sản xuất máy tính, bưu chính viễn thông, thiết bị gia dụng, trong công nghiệp.v.v…. - Tiếp đến là loại vi điều khiển PIC của hãng Microchip Technology chế tạo theo công nghệ RISC (công nghệ lệnh rút gọn) có tốc độ CPU đến 20 MHz ( nhanh gấp 4 lần loại 8051).

Giới thiệu cấu trúc phần cứng họ MCS-51 (8951)

Có nhiều tính năng nổi trội so với bộ VĐK trước đó, nhất là cấu hình phần cứng khả trình của nó. Dựa vào dữ liệu trên kết hợp với yêu cầu thiết kế và khả năng của nhóm, nhóm em chọn vi điều khiển là dòng 8051.

Khảo sát sơ đồ chân của vi điều khiển 8951 1.Sơ đồ chân 8951

Trong đó có 24 chân có tác dụng kép (có nghĩa 1 chân có 2 chức năng), mỗi đường có thể hoạt động như đường xuất nhập hoặc như đường điều khiển hoặc là thành phần của các bus dữ liệu và bus địa chỉ. Cỏc ngừ tớn hiệu điều khiển : - Chân VCC. Chân số 40 là VCC , có chức năng cấp điện áp nguồn cho chíp. Nguồn điện áp là +5V. 8051 có một bộ dao động trên chíp nhưng nó yêu cầu có một xung đồng hồ ngoài để chạy nó. Bộ dao động thạch anh được nối tới XTAL1và XTAL2 cũng cần hai tụ gốm giá trị khoảng 30pF. Một phía của tụ điện được nối xuống đất như được trình bày trên hình 2a. Cần phải lưu ý rằng có nhiều tốc độ khác nhau của họ 8051. Tốc độ được coi như là tần số cực đại của bộ dao động được nối tới chân XTAL. Một bộ vi điều khiển 8051 yêu cầu một tinh thể thạch anh có tần số không lớn hơn 20MHz. Khi 8051 được nối tới một bộ dao động tinh thể thạch anh và cấp nguồn thì ta có thể quan sát tần số trên chân XTAL2 bằng máy hiện sóng. Nếu ta quyết định sử dụng một nguồn tần số khác bộ dao động thạch anh, chẳng hạn như là bộ dao động TTL thì nó sẽ được nối tới chân XTAL1, còn chân XTAL2 thì để hở không nối như hình 2b. Hình 4.3: a) Nối XTAL tới thạch anh b) Nối XTAL tới nguồn đồng bộ ngoài. Nó có thể được dùng như cổng đầu ra, để sử dụng các chân của cổng P0 vừa làm đầu ra, vừa làm đầu vào thì mỗi chân phải được nối tới một điện trở kéo bên ngoài 10kΩ.

Cấu trúc bên trong vi điều khiển 1 Tổ chức bộ nhớ

Lần thứ nhất cho phép 74HC373 mở cổng chốt địa chỉ byte thấp, khi ALE xuống 0 thì byte thấp và byte cao của bộ đếm chương trình đều có nhưng EPROM chưa xuất vì PSEN\ chưa tích cực, khi tín hiệu lên một trở lại thì Port 0 đã có dữ liệu là Opcode. Ngăn xếp được truy xuất trực tiếp bằng các lệnh PUSH và POP để lưu trữ tạm thời và lấy lại dữ liệu, hoặc truy xuất ngầm bằng lệnh gọi chương trình con ( ACALL, LCALL) và các lệnh trở về (RET, RETI) để lưu trữ giá trị của bộ đếm chương trình khi bắt đầu thực hiện chương trình con và lấy lại khi kết thúc chương trình con ….

Hoạt động TIMER của 8951 1. Giới thiệu

Timer sẽ bắt đầu đếm giá trị khởi gán và khi tràn từ FFH sang 00H trong TLx, cờ TFx tự động được set đồng thời giá trị khởi gán mà ta khởi gán cho Thx được nạp tự động vào TLx và Timer lại được đếm từ giá trị khởi gán này lên. Khi vào Timer 0 ở mode 3, Timer có thể hoạt động hoặc tắt bởi sự ngắt nó ra ngoài và vào trong mode của chính nó hoặc có thể được dùng bởi Port nối tiếp như là một máy phát tốc độ Baud, hoặc nó có thể dùng trong hướng nào đó mà không sử dụng Interrupt.

Các nhóm lệnh của 8951

- Timer 1 bị dừng lại ở mode 3, nhưng có thể được khởi động bởi việc ngắt nó vào một trong các mode khác. Chỉ có nhược điểm là cờ tràn TF1 của Timer 1 không bị ảnh hưởng bởi các sự tràn của Timer 1 bởi vì TF1 được nối với TH0.

Màn hình text LCD

Đây là vùng RAM dùng để hiển thị, nghĩa là ứng với một địa chỉ của RAM là một ô kí tự trên màn hình và khi ta ghi vào vùng RAM này một mã 8 bit, LCD sẽ hiển thị tại vị trí tương ứng trên màn hình một kí tự có mã 8 bit mà bạn đã cung cấp.Vùng RAM này có 80x8 bit nhớ, nghĩa là chứa được 80 kí tự mã 8 bit. - Tuy trong sơ đồ khối của LCD có nhiều khối khác nhau, nhưng khi lập trình điều khiển LCD ta chỉ có thể tác động trực tiếp được vào 2 thanh ghi DR và IR thông qua các chân DBx, và ta phải thiết lập chân RS, R/W phù hợp để chuyển qua lại giữ 2 thanh ghi này.

Đèn led

- Với mỗi lệnh, LCD cần một khoảng thời gian để hoàn tất, thời gian này có thể khá lâu đối với tốc độ của MPU, nên ta cần kiểm tra cờ BF hoặc đợi (delay) cho LCD thực thi xong lệnh hiện hành mới có thể ra lệnh tiếp theo. - Led đỏ chọn loại led siêu sáng vì mục đích để báo tình trạng nguy hiểm khi tốc độ gió quá mức cho phép giúp người quan sát dễ dàng nhận biết dù ở khoảng cách xa.

Còi chíp

Như đã trình bày ở trên, FET có hai loại JFET và MOSFET đều hoạt động dựa trên sự điều khiển độ dẫn điện của mẫu bán dẫn bởi một điện trường ngoài, chỉ dùng một loại hạt dẫn (hạt tải đa số), nó thuộc loại đơn cực tính (unipolar), không có quá trình phát sinh và tái hợp của hai loại hạt dẫn nên các tham số của FET ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Những ưu điểm nổi bật của FET: tổng trở vào lớn, hệ số khuếch đại cao, tiêu thụ năng lượng bé, kích thước các điện cực D, G, S có thể giảm xuống rất bé, thu nhỏ thể tích của FET một cách đáng kể và nó được ứng dụng nhiều trong chế tạo IC mà đặc biệt là loại IC có mật độ tích hợp cao.

Viết chương trình

Thiết kế mạch mô phỏng

Thiết kế mạch

Thiết kế mô hình hầm gió Nguyên liệu chuẩn bị