3.1.1. Chế độ slave nhận (chế độ DS1307 ghi)
Chuỗi dữ liệu và chuỗi xung clock sẽ được nhận thông qua SDA và SCL. Sau mỗi byte được nhận thì 1 bit acknowledge sẽ được truyền. các điều kiện START và STOP sẽ được nhận dạng khi bắt đầu và kết thúc một truyền 1 chuỗi. nhận dạng địa chỉ được thực hiện bởi phần cứng sau khi chấp nhận địa chỉ của slave và bit chiều. Byte địa chỉ là byte đầu tiên nhận được sau khi điều kiện START được phát ra từ master. Byte địa chỉ có chứa 7 bit địa chỉ của DS1307, là 1101000, tiếp theo đó là bit chiều (R/ w) cho phép ghi khi nó bằng 0. sau khi nhận và giải mã byte địa chỉ thì thiết bị sẽ phát đi 1 tín hiệu acknowledge lên đường SDA. Sau khi DS1307 nhận dạng được địa chỉ và bit ghi thì master sẽ gửi một địa chỉ thanh ghi tới DS1307 , tạo ra một con trỏ thanh ghi trên DS1307 và master sẽ truyền từng byte dữ liệu cho DS1307 sau mỗi bit acknowledge nhận được. sau đó master sẽ truyền điều kiện STOP khi việc ghi hoàn thành.
3.1.2. Chế độ slave phát ( chế độ DS1307 đọc)
Byte đầu tiên slave nhận được tương tự như chế độ slave ghi. Tuy nhiên trong chế độ này thì bit chiều lại chỉ chiều truyền ngược lại. Chuỗi dữ liệu được phát đi trên SDA bởi DS 1307 trong khi chuỗi xung clock vào chân SCL. Các điều kiện START và STOP được nhận dạng khi bắt đầu hoặc kết thúc truyền một chuỗi. byte địa chỉ nhận được đầu tiên khi master phát đi điều kiện START. Byte địa chỉ chứa 7 bit địa chỉ của slave và 1 bit chiều cho phép đọc là 1. sau khi nhận và giải mã byte
địa chỉ thì thiết bị sẽ nhận 1 bit acknowledge trên đường SDA. Sau đó DS1307 bắt đầu gửi dữ liệu tới địa chỉ con trỏ thanh ghi thông qua con trỏ thanh ghi. nếu con trỏ thanh ghi không được viết vào trước khi chế độ đọc được thiết lập thì địa chỉ đầu tiên được đọc sẽ là địa chỉ cuối cùng chứa trong con trỏ thanh ghi .DS1307 sẽ nhận được một tín hiệu Not Acknowledge khi kết thúc quá trình đọc. Đọc dữ liệu-chế độ slave phát
Chương 4. GIỚI THIỆU VỀ KHỞI ĐỘNG TỪ 4.1. Khái quát
Khởi động từ là khí cụ điện dùng để điều khiển từ xa việc đóng cắt , đảo chiều quay, bảo vệ quá tải cho động cơ điện xoay chiều ba pha rotor lồng sóc. Cấu tạo của khởi động từ gồm công tắctơ, rơle nhiệt lắp chung một hộp. Khởi động từ có một công tắc tơ gọi là khởi động từ đơn . Khởi động từ có hai công tắc tơ gọi là khởi động từ kép .
4.2. Yêu cầu cơ bản
- Tiếp điểm có độ bền , chịu mài mòn cao . - Khả năng đóng cắt cao .
- Thao tác đóng cắt dứt khoát . - Tiêu thụ ít công suất .
- Bảo vệ tin cậy tải khỏi bị quá tải lâu dài .
4.3. Độ bền chịu mài mòn về điện và cơ của các tiếp điểm khởi động từ
Tuổi thọ của các tiếp điểm về điện và về cơ thường do ba yếu tố sau đây quyết định: +) Kết cấu.
+) Công nghệ sản xuất.
+) Sử dụng vận hành và sửa chữa.
4.3.1. Độ bền chịu mòn về điện
Độ mòn tiếp điểm về điện lớn nhất khi khởi động từ mở máy động cơ điện không đồng bộ rotor lồng sóc, hồ quang điện sinh ra khi các tiếp điểm động dập vào tiếp điểm tĩnh bị chấn động bật trở lại. Lúc này dòng điện đi qua khởi động từ bằng 6 - 7 lần dòng điện định mức, do đó hồ quang điện cũng tương ứng với dòng điện đó.
Kết quả nghiên cứu, thí nghiệm với nhiều kiểu khởi động từ khác nhau cho thấy rằng khi giảm thời gian chấn động các tiếp điểm, độ bền chịụ mòn của chúng tăng lên rõ rệt. Trong chế tạo khởi động từ ngày nay người ta thường dùng kết cấu tiếp điểm bắc cầu để giảm bé thời gian chấn động thứ nhất, đồng thời làm tiếp điểm động có trọng lượng bé và tăng cường lò xo nén ban đầu lên tiếp điểm. Giảm thời
gian chấn động thứ hai bằng cách đặt nệm lò xo vào lõi thép tĩnh đồng thời với việc nâng cao độ bền chịu mài mòn về cơ của nam châm điện.
Tình trạng bề mặt làm việc của các tiếp điểm cũng ảnh hưởng rõ rệt đến mức độ mài mòn. Điều này thường xảy ra trong qúa trình sử dụng và nhất là do chất lượng sửa chữa bảo dưỡng tiếp điểm. Hiện tượng cong vênh, nghiêng các bề mặt tiếp điểm làm tiếp xúc xấu dẫn tới giảm nhanh chóng độ bền chịu mòn của tiếp điểm. Để giảm ảnh hưởng của hiện tượng này, người ta thường chế tạo tiếp điểm động có đường kính bé hơn tiếp điểm tĩnh một chút và có dạng mặt cầu.
Vật liệu làm tiếp điểm khi dòng điện bé (nhỏ hơn 100A) ở các khởi động từ cỡ nhỏ thường là làm bằng bột bạc nguyên chất. Còn ở các khởi động từ cỡ lớn (dòng điện lớn hơn 100A) thường làm bằng bột gốm kim loại như hỗn hợp bạc - cađimi ôxít (mã hiệu COK - 15) hoặc bạc - niken.
4.3.2. Độ bền chịu mòn về cơ
Cũng như hầu hết các thiết bị điện hạ áp, các chi tiết động của khởi động từ làm việc không có dầu mỡ bôi trơn, tức là làm việc khô. Do đó phải chọn vật liệu ít bị mòn do ma sát và không bị gỉ. Ngày nay người ta thường dùng kim loại - nhựa có độ bền chịu mòn cao, có thể bền gấp 200 lần độ mòn giữa kim loại - kim loại.
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền chịu mài mòn về cơ của khởi động từ thường là:
+) Kiểu kết cấu (cách bố trí các bộ phận cơ bản). +) Phụ tải riêng (tỉ tải) ở chỗ có ma sát và va đập. +) Hệ thống giảm chấn động của nam châm.
Chọn đúng khởi động từ, sử dụng và vận hành đúng chế độ, cũng làm tăng tuổi thọ về cơ. Đối với các khởi động từ kiểu thông dụng, cần phải đảm bảo:
+) Làm sạch bụi và ẩm nước.
+) Lựa chọn phù hợp với công suất và chế độ làm việc của động cơ. +) Lắp đặt đúng, ngay ngắn, không để khởi động từ bị rung, kêu đáng kể.
Độ bền chịu mài mòn về cơ khí của khởi động từ có thể đạt tới 10.106 lần thao tác đóng/cắt.
4.4. Kết cấu và nguyên lí làm việc
Khởi động từ thường được phân chia:
+) Theo điện áp định mức của cuộn dây hút: 36V, 127V, 220V, 380V, và 500V. +) Theo kết cấu bảo vệ chống tác động bởi môi trường xung quanh có các loại: hở, bảo vệ, chống bụi, chống nổ,...
+ Theo khả năng làm biến đổi chiều quay động cơ điện: có loại không đảo chiều và đảo chiều.
+ Theo số lượng và loại tiếp điểm : có loại thường mở và thường đóng.
Căn cứ vào điều kiện làm việc của khởi động từ như đã nêu ở trên, trong chế tạo khởi động từ, người ta thường dùng kết cấu tiếp điểm bắc cầu (có hai chỗ ngắt mạch ở mỗi pha) do đó đối với cỡ nhỏ dướí 25A không cần dùng thiết bị dập hồ quang cồng kềnh dưới dạng lưới hoặc hộp thổi từ.
Hình 21.khởi động từ
Tiếp điểm động được chế tạo kiểu bắc cầu có lò xo nén tiếp điểm để tăng lực tiếp xúc và tự phục hồi trạng thái ban đầu.
Giá đỡ tiếp điểm làm bằng đồng thanh mạ kền hoặc kẽm trên đó có hàn viên tiếp điểm tĩnh thường làm bằng bột gốm kim loại.
Nam châm điện chuyển động có hệ thống mạch từ hình E gồm lõi thép tĩnh và lõi thép phần động nhờ lò xo, khởi động từ tự trở về vị trí ban đầu. Vòng chập mạch được đặt ở đầu mút hai mạch rẽ của lõi thép động.
4.5. Khởi động từ đơn
4.5.1. Công dụng
Khởi động từ đơn là một loại khí cụ điện hạ áp được sử dụng để điều khiển đóng ngắt từ xa và bảo vệ quá tải cho động cơ điện.
4.5.2. Cấu tạo
Khởi động từ đơn gồm một công tăc tơ và một bộ rơle nhiệt ghép lại với nhau (bộ rơle nhiệt có từ 2-3 rơle).
4.5.3. Nguyên lý hoạt động
Hình 22. nguyên lý hoạt động của khởi động từ
- Khi có điện áp đặt vào hai đầu A,B thì trong cuộn dây sẽ xuất hiện cảm ứng điện từ, sẽ hút các tiếp điểm lại với nhau.
4.5.4. Ưu nhược điểm
Khởi động từ ưu điểm hơn cầu dao ở chỗ điều khiển đóng ngắt từ xa nên an toàn cho người thao tác, đóng cắt nhanh, bảo vệ được quá tải cho động cơ, khoản không gian lắp đặt và thao tác gọn vì vậy được sử dụng rất rộng rãi.
Chương 5. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG VÀ XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN
5.1 . Sơ đồ khối của hệ thống
Hình 23.Sơ đồ khối của hệ thống
5.2 . Phân tích và thiết kế từng khối
5.2.1. Khối bàn phím
Khối bàn phím là thiết bị vào, dùng để nhập các thông số về thời gian cũng như thiết lập các chức năng hoạt động cuă hệ thống, đây là khối làm nhiệm vụ gao tiếp giữa người sử dụng và thiết bị.
Sau khi phân tích chức năng của thiết bị, tính toán các khả năng nhập dữ liệu kết hợp với kỹ thật điện tử số chúng ta sẽ thiết kế một bàn phím gồm 4 phím là có thể đảm bảo được đầy đủ các yêu cầu nhập dữ liệu của người sử dụng.
Sơ đồ nguyên lý của bàn phím như sau: Tín hiệu điều khiển AT 89C51 DS 1307 Hiển Thị Bàn Phím
Hình 24.Sơ đồ nguyên lý của bàn phím
Khối bàn phím gồm có 4 phím: Menu, Exit, +, - .
Các bàn phím được nối tới chân P2.0 đến P2.3 của AT 89C51 hoạt động theo nguyên tắc khi phím không được ấn chân tương ứng của vi điều khiển được nối với phím đó ở mức logic 1, khi có phím ấn chân tương ứng ở mức logic 0.
5.2.2. Khối hiển thị
Khối hiển thị là thiết bị ra, dùng để hiển thị thời gian và các kí tự điều khiển của hệ thống. Xuất phát từ yêu cầu hiển thị các kí tự số (thời gian) chúng ta sử dụng 4 con LED 7 SEG chung Anot để hiển thị giờ, phút. Các chân giải mã tín hiệu (a đến dp) của 4 led được nối tương ứng với nhau và nối tới các chân của port P0 của AT89C51. Các chân điều khiển sáng tắt của các Led được nối tới chân P2.7 đến P2.4 của AT89C51. Từ những phân tích trên ta có sơ đồ nguyên lý khối hiển thị như sau:
Hình 25.Sơ đồ nguyên lý của khối hiển thị
5.2.3. khối điều khiển trung tâm
Đây chính là hành phần quan trọng nhất của thiết bị làm nhiệm vụ điều khiển, phối hợp toàn bộ hoạt động của hệ thống. Khối điều khiển trung tâm bao gồm MCU AT 89C51, các tụ, các trở....
Ta có sơ đồ nguyên lý khối điều khiển trung tâm như sau:
5.2.4. Sơ đồ mạch tổng quát
5.2.5. Sơ đồ hệ thống
5.3. Vẽ mạch in và chế tạo mạch in
Hình 29. sơ đồ mạch in
5.4 . Chương trình xử lý bàn phím
Có chức năng nhận biết các phím bấm được ấn, thông báo cho chương trình chính thực hiện các chức năng tương ứng của các phím được ấn. các chức năng chính như tăng, giảm, thiết lập thời gian.
Về giải thuật thực hiên ta sẽ sử dụng một vòng lặp để chờ phím được bấm, chương trình sẽ liên tục kiểm tra trạng thái của các chân tín hiệu được nối với vi điều khiển để biết xem phím nào được bấm hay không. Khi một phím được bấm, bit đại diện cho phím sẽ được set lên bit 1 và chương trình chính sẽ đọc giá trị của bit này để thực hiện chức năng tương ứng. chương trình con quét bàn phím sẽ sử dụng ngắt của bộ định thời 0 của AT89C51.
5.5 . Chương trình quét Led hiển thị
Chức năng đọc dữ liệu trong vùng nhớ đã được định sẵn và hiển thị thông tin chưa trong đó ra các đèn Led 7 thanh tương ứng.
Về giải thuật thực hiện ta sẽ sử dụng phương pháp quét Led hiển thị, mỗi lần chỉ cho sáng một Led tương ứng tương ứng với dữ liệu ở vùng nhớ tương ứng. tần số hiển thị cho mỗi Led sáng khoảng 50 lần/1s, do đó ta thấy trên mặt hiển thi các Led sáng liên tục. Chương trình sử dụng ngắt của bộ định thời 0 của AT89C51.
5.6. Chương trình thời gian thực
Chức năng của chương trình là tạo ra một bộ đếm thời gian cho hoạt động của thiết bị. đây là chương trình con quan trọng quyết định độ chính xác của thiế bị. Giải thuâth thực hiện là sử dụng ngắt của bộ định thời và sử dụng các biến thời gian kết hợp với các vòng lặp để đếm các lần tràn của bộ định thời hay các ngắt. Các ngắt sẽ được thiết lập sau một khoảng thời gian quy định trong các thanh ghi THx và TLx của các bộ định thời, việc xác định các giá trị này sẽ quyết định độ chính xác về thời gian. Các biến thời gian trong chương trình con này sẽ truyền dữ liệu về cho chương trình hiển thị và chương trình chính. Các biến này cũng sẽ được so sánh với thời gian trong IC thời gian thực DS 1307 để đồng bộ về mặt thời gian. Trong trường hợp mất điện thì các giá trị của các biến sẽ được thiết lập lại nhờ các giá trị thời gian từ DS 1307.
5.7 . Chương trình giao tiếp với IC DS1307
Chức năng ghi dữ liệu vào vùng nhớ quy định và đọc ra khi nhận được yêu cầu.
5.8 . Chương trình chính
Chức năng phối hợp hoạt động giữa các cgương trình con, kiểm tra trạng thái của toàn bộ hệ thống để thực hiện điều khiển toàn bộ chức năng của hệ thống. Chương trình chính sẽ theo dõi tín hiệu từ các chương trình con trả về và từ đó đưa ra các quyết định điều khiển tương ứng.
5.9. Sơ đồ thuật toán
B¾T §ÇU
KHëi t¹o time 1 push R0 Push A T¨ng byte counter button menu enable menu byte counter = 20h plag menu = 1 byte counter = 00H POP A POP R0 KÕT THóC F F F T T T
Thuật toán hiển thị:
B¾T §ÇU
push R0 Push A
T¨ng INDEX CURRENT LED
INDEX CURRENT LED = 04H
INDEX CURRENT LED = 00H
INDEX CURRENT LED = INDEX FLICKER LED NORMAL LED (); FLICKER LED (); POP A POP R0 KÕT THóC T T F
Thuật toán đếm thời gian:
B¾T §ÇU
KHëI T¹O TIME 0 push R0 Push A T¡NG R7 R7 = 14H R7 = 00H T¡NG §¥N VÞ GI¢Y §¥N VÞ GI¢Y = 10 T §¥N VÞ GI¢Y = 0 T¡NG CHôC GI¢Y CHôC GI¢Y = 6 T CHôC GI¢Y = 0 T¡NG §¥N VÞ PHóT T §¥N VÞ PHóT = 10 T F F F F
§¥N VÞ PHóT = 0 T¡NG CHôC PHóT CHôC PHóT = 6 CHôC PHóT = 0 T¡NG §¥N VÞ GIê §¥N VÞ GIê = 4 T §¥N VÞ GIê = 10 §¥N VÞ GIê = 0 T¡NG CHôC GIê T KÕT THóC CHôC GIê = 2 T T T F F F F §¥N VÞ GIê = 0 CHôC GIê = 0 POP A POP R0
Chương trình chính:
B¾T §ÇU
KHëi t¹o BIÕN, Cê KHëI T¹O Bé §ÞNH THêI KHæI §éNG DS 1307
GäI HµM §äC THêI GIAN Tõ 1307
KIÓM TRA Cê §ÌN
KIÓM TRA Cê MENU
T
kIÓM TRA Cê EXIT
WRITE DS 1307 KIÓM TRA BËT HOÆC T¾T §ÌN T T F F F INPUT DATA
Ta có chương trình như sau:
; ***** DINH NGHIA CAC THANH GHI CHUC NANG DAC BIET ***** TCON EQU 88h T2CON EQU c8h PCON EQU 87h TMOD EQU 89h TL0 EQU 8Ah TL1 EQU 8Bh TH0 EQU 8Ch TH1 EQU 8Dh RCAP2L EQU CAh RCAP2H EQU CBh TL2 EQU CCh TH2 EQU CDh SP EQU 81h IE EQU A8h IP EQU B8h P0 EQU 80h P1 EQU 90h P2 EQU A0h P3 EQU B0h ACC EQU E0h B EQU F0h
; ***** DINH NGHIA CAC CHAN CHUC NANG DIEU KHIEN ROLE ***** DK_RL EQU P1
DK_RL0 BIT DK_RL.0 ; =0 -> Bat Role, DK_RL1 BIT DK_RL.1 ; =1 -> Bat Role DK_RL2 BIT DK_RL.2 ; =1 -> Bat Role DK_RL3 BIT DK_RL.3 ; =0 -> Bat Role DK_RL4 BIT DK_RL.4