2.3.1. Khối nguồn
Đõy là khối nguồn cụng suất sử dụng cỏc IC cụng suất nhƣ LM7812, LM7805, và một số cỏc linh kiện khỏc để cú thể đảm bảo đƣợc tớnh ổn định của mạch nguồn.
Hỡnh 2.2: Khối nguồn.
+ Chức năng của khối nguồn: Chuyển đổi điện 220VAC sang 12VDC, 5VDC cấp cho mạch.
+ Nguyờn lý hoạt động: Nguồn điện 220VAC vào biến ỏp 3A biến đổi thành cỏc mức điện ỏp xoay chiều nhỏ: 24V, 18V, 15V, 12V, 9V, 6V, 0V. Vỡ mạch cần mức điện ỏp 12VDC và 5VDC nờn lấy mức 15V và 0V sẽ đƣa vào bộ chỉnh lƣu cầu nắn thành điện ỏp 1 chiều. Ta dựng IC LM7812 và LM7805 để lấy ra mức điện ỏp chuẩn 12VDC và 5VDC. Tụ C=2200uf/50v ban đầu lớn tỏc dụng làm cho điện ỏp 1 chiều chuẩn hơn. Cỏc tụ 10uf tỏc dụng lọc lại điện ỏp ngừ ra tại chõn 3 của IC LM7812 và LM7805. Để bảo vệ mạch nguồn khụng bị hỏng khi điện ỏp đầu vào quỏ cao, ta đấu thờm một điốt bảo vệ ở ngay đầu vào, điốt này chịu đƣợc tối đa là 300V nếu điện ỏp đầu vào vƣợt quỏ 300V thỡ điốt này sẽ chập và nổ cầu chỡ khụng cho điện vào nguồn.
2.3.2. Khối keyboard kiểm tra
Nếu muốn kiểm tra trờn phần cứng cú những lỗi ta sử dụng một phớm ấn trờn board. Nhờ thế mà ta cú thể kiếm soỏt đƣợc lỗi trờn phần cứng để thay thế xửa chữa hợp lý, phớm này cũn cú tỏc dụng kiểm tra xem đó cú nguồn vào mạch điện hay chƣa.
Hỡnh 2.3: Khối keyboard.
+ Chức năng khối keyboard: Kiểm tra phần cứng board mạch trƣớc khi sử dụng.
+ Nguyờn lý hoạt động: Viết một chƣơng trỡnh kiểm tra mạch, nếu phớm nào đƣợc nối GND thỡ sẽ thực hiện bật tắt cỏc bit cổng P1.1. Từng bit của P1.1 đƣợc hiển thị qua led đơn và Role.
2.3.3. Khối thu phỏt tớn hiệu IR
Đõy là mạch tớch hợp thu phỏt hồng ngoại, nú cú khả năng thu phỏt cỏc tớn hiệu.
LED phỏt cú cấu tạo nhƣ LED bỡnh thƣờng chiếu sỏng, nờn sử dụng điện trở để hạn dũng.
Thụng số:
+ Dũng của LED chịu đƣợc là 17mA-25mA. + Điện ỏp làm việc từ 2,5V-12V.
+ Bƣớc súng 0.85μm-0.9μm mà mắt thƣờng khụng thể nhỡn thấy đƣợc.
Hỡnh 2.4: LED phỏt hồng ngoại
LED thu cũng cú cấu tạo nhƣ LED bỡnh thƣờng, nú dựng để phõn cực mức õm và mức dƣơng.
Hỡnh 2.5: LED thu hồng ngoại.
+ Nguyờn lý hoạt đụng: Khi cú một tớn hiệu đƣa vào, bộ phận phỏt tƣơng ứng LED phỏt cú nhiệm vụ biến đối cỏc tớn hiệu đó nhận đƣợc thành quang phỏt xạ ra mụi trƣờng, LED thu nhận tớn hiệu đú biến đối từ quang thành điện, sau đú nú tự tỏch súng và loại bỏ súng mang để đƣa ra tớn hiệu chuẩn từ đú sẽ đƣa vào khối so sỏnh.
2.3.4. Khối so sỏnh LM339
IC LM339 là IC tớch hợp sẵn bốn bộ so sỏnh. IC LM339 nhận điện ỏp từ hồng ngoại để đƣa vào một mức điện ỏp chuẩn cho mạch.
Hỡnh 2.6: Khối so sỏnh LM339
+ Chức năng khối so sỏnh: dựng để so sỏnh cỏc mức điện ỏp khi đƣa vào tớn hiệu xử lý.
+ Nguyờn lý hoạt động: Khi điện ỏp của khối thu đƣa về là mức điện ỏp để so sỏnh với mức điện ỏp chuẩn của biến trở tinh chỉnh 104, ta cũng cú thể thay đối điện ỏp khi vặn biến trở. Điện ỏp khi đó đƣợc so sỏnh sẽ đƣa về khối chỉnh xung.
2.3.5. Khối chỉnh xung 74HC14
Khi tớn hiệu đƣa vào đó đƣợc so sỏnh để đƣa ra mức điện ỏp cho toàn mạch, nhƣng nhƣ ta thấy do tỏc động của phần cứng hoặc một số yếu tố bờn ngoài mà điện ỏp đƣa vào mạch khụng đỳng với mức điện ỏp mà mạch làm việc. Chớnh vỡ thế mà ta nờn dựng IC 74HC14 để chỉnh xung và đƣa về mức tớn hiệu điện ỏp chuẩn cho mạch.
Hỡnh 2.7: Khối xử lý tớn hiệu
+ Chức năng khối chỉnh xung: Tạo xung vuụng, chốt, đảo trạng thỏi xung, chỉnh mức điện ỏp chuẩn để đƣa về mức điện ỏp từ 5V-12V để cấp vào chõn vi xử lý 8051.
+Nguyờn lý hoạt động: Khối so sỏnh đó đƣa ra mức tớn hiệu chuẩn, lỳc này sẽ đƣợc đƣa về khối chỉnh xung 74HC14 để điều chỉnh đƣa ra tớn hiệu xung chuẩn là 0 hay 1. Tớn hiệu nhận xung từ bộ so sỏnh là chõn số 1, sau khi điều chỉnh xung sẽ đƣa mức tớn hiệu xung chuẩn ra là chõn số 2 để đƣa vào chõn xử lý tớn hiệu.
2.3.6. Khối xử lý tớn hiệu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
VĐK 8051 cú 40 chõn, đƣợc chia làm 4 cổng. Trong đú cú 24 chõn cú tỏc dụng kộp (1 chõn cú 2 chức năng), mỗi đƣờng cú thể hoạt động nhƣ đƣờng xuất nhập hoặc đƣờng điều khiển hay là cỏc thành phần của cỏc bus dữ liệu và bus địa chỉ. Đặc biệt chõn số 29 và chõn 31 cho phộp truy cập bộ nhớ ngoài.
Hỡnh 2.8: Khối xử lý tớn hiệu.
+ Chức năng: Xử lý tớn hiệu đƣợc đƣa vào
+ Hoạt động: Khi bộ chỉnh xung 74HC14 đƣa tớn hiệu điện ỏp chuẩn nhất vào thỡ VĐK 8051 sẽ nhận tớn hiệu đú từ cổng P1.0 để đƣa về so sỏnh với bộ mó lệnh mà ngƣời viết chƣơng trỡnh đó nạp vào nú. Khi tớn hiệu đƣa vào giống với mó lệnh của VĐK thỡ thực hiện cụng việc tƣơng ứng với tớn hiệu đú. Khi tớn hiệu đƣợc VĐK sử lý xong thỡ tớn hiệu đú sẽ đƣợc xuất ra từ cổng Port 0.
2.3.7. Khối đệm dũng ULN2803
ULN2803 là một IC điệm dũng và đảo tớn hiệu (dũng lờn đến 450mA). Nú gồm 8 kờnh mỗi kờnh tƣơng đƣơng nhƣ 2 con BJT mắc theo kiểu dalington. Bờn trong ULN 2803 cú mắc thờm cỏc Diode trỏnh dũng ngƣợc khi điều khiển cỏc thiết bị cú cuộn dõy.
Hỡnh 2.9: Khối đệm dũng.
ULN 2803 là một vi mạch đệm, cú chứa 8 bộ đệm. Mỗi bộ đệm cú một diode với đầu anod đƣợc nối với ngừ ra của ic cũn catod đƣợc nối chung với catot của cỏc diode cũn lại. Ngừ ra của vi mạch là cỏc cực gúp hở. Tớn hiệu ngừ vào sẽ bị đảo chiều so với tớn hiệu ngừ ra. ULN 2803 đệm đƣợc 8 đƣờng riờng biệt và nối trực tiếp đƣợc với 8 chõn của VĐK. Nguồn cấp <50V, dũng làm việc <500 mA.
+ Chức năng khối đệm dũng: Bự thờm dũng điện mà VĐK đƣa ra ngoài khụng đủ để cho rơ le làm việc.
+ Nguyờn lý hoạt động:
- Nếu cỏc chõn đầu vào I1 ữ I8 là mức 0 thỡ ngừ ra khụng tỏc dụng. - Nếu cỏc chõn đầu vào I1 ữ I8 là mức 1 thỡ ngừ ra ở mức 0.
2.3.7. Khối chấp hành
.
.
.
Hỡnh 2.10: Khối chấp hành.
+ Chức năng khối chấp hành: Đúng ngắt thiết bị điện. + Nguyờn lý hoạt động:
.
F tăng, hỳt nắp dẫn đế .
ảm xuố ếp điểm.
2.3.8. Khối hiển thị
Led 7 thanh đƣợc dựng nhiều trong cỏc mạch hiện thị thụng bỏo, hiện thị số, kớ tự đơn giản. led 7 thanh nú hiển thị đƣợc ra 16 kiếu kớ tự khỏc nhau từ: 0 đến 9 và từ A, B,C,D.
Led 7 thanh nú bao gồm 8 led đơn đƣợc ghộp với nhau, chung Anot hoặc là chung Catot, cú một chõn cấp nguồn và cú tỏm chõn đầu ra.
Để ghộp nối với led 7 thanh cú thể cú nhiều cỏch, nhƣng phải đảm bảo sao cú thể điều khiển tắt mở riờng từng đơn trong đú để tạo ra cỏc số và cỏc ký tự mong muốn. Cỏc ICs điều khiển đều khú khả năng sinh dũng kộm tức là dũng đầu ra của cỏc chõn ICs nhỏ hơn khả năng nuốt dũng. Do vậy, nếu ghộp nối trực tiếp cỏc ned với cỏc chõn cổng IC thỡ loại Anode chung là thớch hợp hơn cả. Cần phải chỳ ý dũng dồn về ICs quỏ mức chịu đƣợc thỡ cũng khụng đƣợc vỡ làm núng và chết ICs điều khiển.
Hỡnh 2.11: Khối hiển thị led đơn và led 7 thanh. + Chức năng khối hiển thị: Hiển thị tớn hiệu tại cổng P0, P2.
+ Nguyờn lý hoạt động: Anot của Led đơn và chõn Anot chung của led 7 thanh đƣợc nối +5V. Khi cú tớn hiệu õm sẽ làm cho led đơn sỏng lờn bỏo sự hoạt động của Rowle, led 7 thanh sẽ hiển thị chữ số 1, 2, 3, 4, 5 bỏo là nƣớc đang chảy.
2.4. TÍNH TOÁN CÁC LINH KIỆN TRấN MẠCH 2.4.1. Liệt kờ linh kiện 2.4.1. Liệt kờ linh kiện
- IC: AT89C51, LM7812, LM7805, ULN2803, PIC 1018SCL,Thạch
anh 11,0592 MHz.
- TỤ : 2000uf /16v, 1000uf /16v, 10uf/16v, 33p - Role 12VDC (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Nỳt nhấn
- Trở thanh 10k, led đơn, led 7 thanh, điện trở 220Ω, Diode 1N4007
2.4.2. Tớnh toỏn lựa chọn cỏc linh kiện
VĐK 8051 cú thể đƣợc thay thế bằng 8052 để tăng bộ nhớ ROM.
Chọn Led thu hồng ngoại: Ngoài PIC 1018SCL ra ta cú thể thay thế bằng TSOP1838 ( 1 VCC, 2 GND, 3 OUT ), TSOP1738 ( )
Chọn led đơn và giỏ trị điện trở:
Thụng số kĩ thuật: Vled = 1.9 - 2.2V, Iled= 15 - 25mA, nguồn cấp 5VDC Chọn điện ỏp trung bỡnh qua led là 2V, dũng trung bỡnh I = 15mA = 0.015A.
Cụng thức tớnh điện trở:
= =200Ω
2.5. SƠ ĐỒ NGUYấN Lí VÀ MẠCH IN
Sơ đồ nguyờn lý hệ thống bao gồm khối nguồn và main đƣợc thiết kế chi tiết trờn phần mềm Protel 99SE:
Sơ đồ mạch in đƣợc in chi tiết ở chế độ Gray Scale cú hiển thị cỏc đƣờng TopLayer, bottomLayer, TopOverLay, KeepOutLayer
Hỡnh 2.14: Ảnh khối nguồn.
2.7. NGUYấN Lí HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG
Khi bộ thu phỏt TCRT5000 nhận đƣợc tớn hiệu từ bờn ngoài vào và đƣa về cho ta một giỏ trị điện trở khi nú đƣợc kớch hoạt. Tớn hiệu đú sẽ đƣợc đƣa về bộ so sỏnh LM339 ở đõy giỏ trị điện trở đƣợc đƣa về giỏ trị điện ỏp, lỳc này LM339 sẽ so sỏnh với giỏ trị điện ỏp giữa đầu vào và đầu ra. Nếu muốn thay đổi điện ỏp để đƣa về điện ỏp chuẩn ta cú thể vặn biến trở tinh chỉnh. Đó cú tớn hiệu điện ỏp chuẩn, từ chõn số 2 của bộ so sỏnh sẽ đƣợc đƣa tới chõn số 1 của 74HC14 đổi tớn hiệu liờn tục thành tớn hiệu xung vuụng đƣa vào VĐK. Lỳc này 8051 nhận đƣợc tớn hiệu từ cống P1.0 sau đú 8051 sẽ thu nhận và chuyển vào thanh ghi A. Khi nhận đủ cỏc dữ liệu sẽ thực hiện so sỏnh với cỏc dữ liệu mà ngƣời viết chƣơng trỡnh nạp vào cho nú, chuỗi dữ liệu nào mà giống nhau sẽ đƣợc đƣa tớn hiệu ra cổng P0. Lỳc này tớn hiệu qua ULN2803 để tăng dũng để đủ cho rơ le làm việc. Rơle đúng mạch điện cấp nguồn cho van điện từ hoạt động nƣớc sẽ chảy là khi cú tớn hiệu đƣợc suất ra từ cổng P0 của VĐK. Nếu nhƣ khụng cú tớn hiệu suất ra từ cổng P0 thỡ rơle khụng ngắt, khụng hoạt động, ngắt nguồn điện cấp cho van điện từ nƣớc sẽ đúng lại. Cựng đồng thời lỳc đú LED 7 thanh sẻ hiển thị trong vũng 5s, nếu nhƣ vẫn cú tớn hiệu nú sẽ thực hiện đếm ngƣợc lại. Nếu bỏ tay ra nƣớc vẫn chảy trong vũng 5s sẽ tắt.
NHẬN XẫT
Mụ hỡnh phần cứng của hệ thống là tổng hợp của cỏc hệ thống nhỏ, mỗi thành phần cú chức năng riờng cú mối liờn kết logic chặt chẽ với độ chớnh xỏc cao. Tớn hiệu ngừ ra của khối chức năng này là tớn hiệu ngừ vào của khối kia.
Việc thiết kế trờn phần mềm Protel 99SE phải đảm bảo khả năng chống nhiễu tốt, độ thẩm mĩ và an toàn. Sau khi mụ hỡnh đó hoàn thành ta thực hiện viết chƣơng trỡnh điều khiển cho VĐK.
CHƢƠNG 3.
XÂY DỰNG CHƢƠNG TRèNH ĐIỀU KHIỂN CHO XẢ NƢỚC TỰ ĐỘNG DÙNG CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI
3.1. MỞ ĐẦU
Mỗi phần cứng nhất định phải cú chƣơng trỡnh phự hợp kốm theo, do đú trƣớc khi viết chƣơng trỡnh đũi hỏi ngƣời viết phải nắm bắt đƣợc cấu tạo phần cứng và cỏc yờu cầu mà mạch điện cần thực hiện. Chƣơng trỡnh là tập hợp cỏc lệnh đƣợc tổ chức theo một trỡnh tự hợp lớ để giải quyết cỏc yờu cầu của ngƣời lập trỡnh.
Chƣơng trỡnh cho Vi điều khiển 8051 cú thể viết bằng C++,C,Visual Basic v.v. Tuy nhiờn hợp ngữ Assembler đƣợc đa số ngƣời dựng Vi điều khiển sử dụng để lập trỡnh.
3.2. GIỚI THIỆU CHƢƠNG TRèNH HỢP NGỮ ASSEMBLY
Ngụn ngữ Assembly hay hợp ngữ assembly là một ngụn ngữ bậc thấp đƣợc dựng trong việc viết cỏc chƣơng trỡnh mỏy tớnh. Ngụn ngữ assembly sử dụng cỏc từ cú tớnh gợi nhớ, cỏc từ viết tắt để giỳp ta dễ ghi nhớ cỏc chỉ thị phức tạp và làm cho việc lập trỡnh bằng assembly dễ dàng hơn. Mục đớch của việc dựng cỏc từ gợi nhớ là nhằm thay thế việc lập trỡnh trực tiếp bằng ngụn ngữ mỏy đƣợc sử dụng trong cỏc mỏy tớnh đầu tiờn thƣờng gặp nhiều lỗi và tốn thời gian. Một chƣơng trỡnh viết bằng ngụn ngữ assembly đƣợc dịch thành mó mỏy bằng một chƣơng trỡnh tiện ớch đƣợc gọi là assembler... Ƣu điểm của hợp ngữ Assembly là: Mó gọn, ớt chiếm dung lƣợng bộ nhớ, hoạt động với tốc độ nhanh.
Định nghĩa Assembly trong mụi trƣờng .Net trong phỏt triển phần mềm trờn nền .Net, mỗi một module là một file cú thể thực thi. Mỗi module cú thể là một thƣ viện động (.dll) hoặc là một file thực thi (.exe). Một gúi kết hợp
Assembly là sự kết hợp của một hoặc nhiều module, hoặc file (dll, exe,html) cần để ứng dụng hoạt động, Assembly là đơn vị nhỏ nhất của đoạn mó cú khả năng thực thi, đú là đoạn mó cú thể nõng cấp và sửa đổi đƣợc. Cỏc gúi Assembly cú thể chứa chỉ số phiờn bản ứng dụng.
3.3. LƢU ĐỒ THUẬT GIẢI
3.3.1. Lƣu đồ thuật giải Keyboard
Lƣu đồ thuật giải là một cụng cụ trực quan để diễn đạt cỏc thuật toỏn. Biểu diễn thuật toỏn bằng lƣu đồ sẽ giỳp ngƣời đọc theo dừi đƣợc sự phõn cấp cỏc trƣờng hợp và quỏ trỡnh xử lý của thuật toỏn. Phƣơng phỏp lƣu đồ thƣờng đƣợc dựng trong những thuật toỏn cú tớnh rắc rối, khú theo dừi đƣợc quỏ trỡnh xử lý. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Dƣới đõy là lƣu đồ thuật toỏn điều khiển bằng Keyboard.
3.3.2. Lƣu đồ thuật giải của hệ thống
Đõy là lƣu đồ thuật giải của hệ thống điều khiển tự động xả nƣớc.
3.4. SOẠN THẢO VÀ BIấN DỊCH CHƢƠNG TRèNH
Chỳng ta cú thể sử dụng phần mềm dƣới đõy để nạp chƣơng trỡnh cho mạch một cỏch thuận tiện và nhanh chúng.
Sử dụng phần mềm Raisonance Kit 6.1
+ Tạo một mụi trƣờng làm việc Project.
Dƣới đõy là hỡnh ảnh của mụi trƣờng làm việc Project.
+ Sau khi tạo đƣờng dẫn xong ta sẽ tạo file Assembler (.a51) File / New / chọn Assembler (lấy tờn ĐKTX.a51)
+ Biờn dịch chƣơng trỡnh Assembler.
Hỡnh 3.3: Đang biờn dịch chƣơng trỡnh.
3.5. XÂY DỰNG CHƢƠNG TRèNH ĐIỀU KHIỂN 3.5.1. Chƣơng trỡnh kiểm tra keyboard trờn mạch 3.5.1. Chƣơng trỡnh kiểm tra keyboard trờn mạch
$include (reg51.inc) Org 0000h MAIN: jnb p1.1,on jb p1.1,off on: Setb p0.0 Setb p0.1 off: Clr p0.0 Clr p0.1 jmp MAIN End
3.5.2. Kết quả chạy kiểm tra mạch
Sau khi nạp chƣơng trỡnh vào cho VĐK ta tiến hành nhấn từng nỳt trờn board mạch, kết quả là phần cứng đó hoàn toàn ổn định, cỏc linh kiện đó hoạt động, mạch điện khụng bị chập, đó điều khiển đƣợc đúng mở từng rơ le và cỏc đốn led. Tiếp theo ta soạn thảo chƣơng trỡnh điều khiển cho hệ thống.
3.5.3. Kết quả chạy thử nghiệm của hệ thống trờn phần mềm Proteus7.5
Phần mềm proteus là phần mềm cho phộp mụ phỏng hoạt động của mạch điện tử bao gồm phần thiết kế mạch và viết chƣơng trỡnh điều khiển cho cỏc họ VĐK.
Đõy là phần mền Proteus chạy thử chƣơng trỡnh nú cú thể mụ tả cỏc trạng thỏi chạy của chƣơng trỡnh để từ đú đƣa ra đƣợc mạch thực tế mà khụng thề bị sai sút.
3.5.4. Chƣơng trỡnh khi điều khiển chớnh trờn hệ thống
$include(reg51.inc) ORG 0000h mov p0,#00h mov p1,#0ffh MAIN: jnb p1.0,on jb p1.0,off ;============= on:setb p0.0 setb p0.1 ;---