Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp
TĐH46
Khoa cơ điện - 81 - Trờng ĐHNNI_ Hà Nội
Các tính chất ngợc Điện áp nhiễu
Đáp ứng nhiệt trong không khí tĩnh:
.
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp
TĐH46
Khoa cơ điện - 82 - Trờng ĐHNNI_ Hà Nội
Chun hoỏ LM335.
LM335 cú mt phng phỏp chun hoỏ
thit b d dng cho chớnh xỏc cao. Ni nhỏnh
hiu chnh ca LM335 vi mt bin tr 10K.
Bi vỡ u ra ca LM335 t l vi nhit
tuyt i. Do ú vi vic iu chnh bin tr, u
ra cm bin s cho 0V ti 0
o
K.
Sai s in ỏp u ra ch l sai s dc
(do u ra tuyn tớnh theo nhit ). Vỡ vy, chun hoỏ dốc ti mt nhit s
lm ỳng tt c cỏc nhit khỏc.
in ỏp u ra ca cm bin c tớnh theo cụng thc:
V
outT
= V
outT0
*
0
T
T
(3.7)
Trong ú: T l nhit cha bit.
T0 l nhit tham chiu.
C hai u tớnh bng nhit Kelvin.
Bng cỏch chun hoỏ u ra ti mt nhit s lm ỳng u ra cho tt c
cỏc nhit khỏc. Thụng thng u ra c ly chun l 10mV/
o
K.
Vớ d ti 25
o
C ta s cú u ra cú in ỏp l 2,98V.
Tuy nhiờn, LM335 cng nh bt k loi cm bin no khỏc, s t lm núng
cú th lm gim chớnh xỏc.
Ngoi ra, LM335 l loi cm bin khụng thm nc. Vỡ vy, khi ta phun
sơng ớt sẽ không làm ảnh hởng tới độ chính xác của nó.
3.2.1.2. Mạch đo nhiệt độ sử dụng cảm biến nhiệt độ bán dẫn LM335.
Trong mạch ta sử dụng một số thiết bị nh: Cảm biến nhiệt độLM335, bộ
chuyển đổi tơng tự số ADC 804, chíp vi điều khiển 89C051, LED 7 vạch, mạch so
sánh.v.v
VCC
R2
2.2K
R1
10K
1 3
2
D1
LM335
1
3
2
Output
10mV/oK
.
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp
TĐH46
Khoa cơ điện - 83 - Trờng ĐHNNI_ Hà Nội
3.2.1.2.1. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ mạch in của mạch cảm biến nhiệt độ
(Phần phụ lục).
3.2.1.2.2. Nguyên lý hoạt động của mạch và tính toán chọn các thiết bị cho
mạch.
Nguyên lý hoạt động và tính toán chọn thiết bị cho khối mạch cảm biến và
mạch gia công:
Mch gia cụng thc hin hai chc nng l khuch i v hiu chnh to
ra in ỏp l 0V khi o 0
o
C.
Xột mch trờn ta thy:
Cỏc khuch i thut toỏn ta s dng loi OP07 l loi OA cú offset thp. U1
v U2 úng vai trũ l cỏc b m in ỏp lý tng: cú tr khỏng vo rt ln v tr
khỏng ra rt nh, khụng cỏc u vo nh hng ln nhau.
Cỏc t C1, C2, C3 v C4 cú tỏc dng chng nhiu v n nh ngun nuụi cho
mch.
Ta cú ỏp ti chõn 2 ca cm bin LM335 l:
V
s
= K*T
a
[
o
K] = K*(273 + t
a
[
o
C]) vi K = 10mV/
o
K. (3.8)
Ti 0
o
K, V
s
= 0V, nờn ti 0
o
C => V
s
= 2,73V.
=> V
s
= 2,73 + K*t
a
[
o
C]. (3.9)
cú giỏ tr in ỏp ra ca LM335 ti 0
o
C l 2,73V, trong thc t ta nhỳng
cm bin vo nc ỏ v hiu chnh R4 cho n khi in ỏp ra ca LM335 l
2,73V thỡ dng.
Do ú nhm to ra in ỏp u ra l 0V ti 0
o
C ta cn cú khi tr phn in ỏp
2,73V ti 0
o
C m LM335 to ra. Bin tr R2 chớnh l phn bự tr phn in ỏp m
ta núi trờn.
U3 úng vai trũ l b cng cú khuch i. Xột trng hp nú tuyn tớnh, ỏp
dng phng phỏp xp chng cho tng kớch thớch ngừ vo, ngn mch ngừ vo
cũn li. Gi V
out1
l ỏp ngừ ra ca U3 ng vi ngừ vo o, V
out2
l ỏp ngừ ra ca
U3 ng vi ngừ vo khụng o. Hai thụng s ny c tớnh nh sau:
.
§å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn V¨n Tó _ Líp
T§H46
Khoa c¬ ®iÖn - 84 - Tr−êng §HNNI_ Hµ Néi
21
*
5
6
Uout
V
R
R
V −=
(3.10)
12
*
)87(*5
)65(*8
Uout
V
RRR
RRR
V
+
+
=
(3.11)
Nh vy in áp ti u ra ca U3 là:
V
out
= V
out1
+ V
out2
=
21
*
5
6
*
)87(*5
)65(*8
UU
V
R
R
V
RRR
RRR
−
+
+
(3.12)
Chn R5 = R7, R6 = R8 ta c:
V
out
=
)(*)(*
5
6
2121 UUVUU
VVAVV
R
R
−=−
(3.13)
Suy ra in áp ti u ra ca mch (JH1) s thay i A
V
*10mV khi nhit
thay i 1
o
C.
Mt khác phân gii ca ADC0809 là 5/255 = 19,6 20mV. Tc là ADC
ch thay i mt digit sau khi áp thay i 20mV. Nh vy nu ta chn A
V
= 1 thì
ng vi nhit thay i 2
o
C ADC mi thay i 1 digit. nhn bit c s thay i
nhit là 1
o
C ta phi chn A
V
= 2.
Ö Chn R6 = 20K và R5 = 10K.
tính chn R3, ta xét iu kin hot ng ca LM335 nhit
t
a
= 25
o
C, I
R
= 1mA thì in áp ngõ ra ca LM335 là 2,98V.
Ö R3 =
Ω=
−
K
mA
VV
02,2
1
98,25
(3.14)
Ö Chn R3 = 2.2K. Ta cng chn R1 = 2.2K.
Chú ý: các bin tr trong mch cm bin này s dng bin tr chnh tinh (hay
bin tr o lng), loi có cu to gm nhiu vòng dây in tr xon bên trong,
.
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp
TĐH46
Khoa cơ điện - 85 - Trờng ĐHNNI_ Hà Nội
khụng nờn dựng bin tr thụng thng rt khú chnh v khụng n nh (khi va
chm nh s b thay i giỏ tr).
Nguyên lý hoạt động và tính toán chọn thiết bị cho khối mạch chuyển đổi và
khối mạch vi xử lý.
Chơng trình điều khiển hiển thị trên LED đợc nạp vào chíp vi xử lý 89C51.
Đầu vào JP5 của khối mạch này đợc đấu với đầu ra JH1 của khối mạch cảm
biến và mạch gia công.
Chân Vref đợc nối với một mạch ổn định điện áp gồm 1 chiết áp chỉnh tinh
và 1 diode Zerner.
ở chân này điện áp đầu vào đợc dùng làm điện áp tham chiếu. Quan hệ giữa
điện áp V
ref/2
đợc thể hiện ở bảng 3.5.
Đầu JP10 đợc đấu với đầu JP11. Các Tranzitor đợc sử dụng ở đây là loại
pnp.
org 0h
sjmp main
org 0Bh
ljmp ngat_timer0
main: mov sp,#30h
mov tmod,#01h
mov tl0,#low(-9216)
mov th0,#high(-9216)
setb tr0
mov ie,#82h
mov r2,#00h
mov 12h,#00h
mov 13h,#00h
mov 14h,#00h
loop: acall hienthi
acall kiemtra_1s
sjmp loop
hienthi: mov dptr,#bang_ma_led
;led1
mov p1,#11111110b
mov p2,#01000110b
acall delay
mov p2,#0ffh
acall delay
;led2
mov p1,#11111101b
mov p2,#00011100b
acall delay
mov p2,#0ffh
acall delay
;led3
mov p1,#11111011b
.
§å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn V¨n Tó _ Líp
T§H46
Khoa c¬ ®iÖn - 86 - Tr−êng §HNNI_ Hµ Néi
mov a,14h
movc a,@a+dptr
mov p2,a
acall delay
mov p2,#0ffh
acall delay
;led4
mov p1,#11110111b
mov a,13h
movc a,@a+dptr
mov p2,a
acall delay
mov p2,#0ffh
acall delay
;led5
mov p1,#11101111b
mov a,12h
movc a,@a+dptr
mov p2,a
acall delay
mov p2,#0ffh
acall delay
ret
delay: mov r7,#10h
again: djnz r7,again
ret
kiemtra_1s: cjne r2,#100,thoat
mov r2,#00h
mov p0,#0ffh
setb p3.7
clr p3.6
nop
nop
setb p3.6
again1: jb p3.7,again1
clr p3.5
mov a,p0
mov b,#100
div ab
mov 12h,a
mov a,b
mov b,#10
div ab
mov 13h,a
mov 14h,b
setb p3.5
thoat:
ret
ngat_timer0: inc r2
mov tl0,#low(-9216)
mov th0,#high(-9216)
setb tr0
reti
bang_ma_led: db
40h,79h,24h,30h,19h,12h,2h,78h,0h,1
0h
end.
.
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp
TĐH46
Khoa cơ điện - 87 - Trờng ĐHNNI_ Hà Nội
Nguyên lý hoạt động và tính toán chọn thiết bị cho khối mạch hiển thị.
Các đầu SV1 và SV7 lần lợt đợc đấu với các đầu JP14 và đầu JP1 của khối
mạch chuyển đổi và khối mạch vi xử lý.
Trong mạch này ta sử dụng 5 đèn LED 7 vạch nối chung anôt. Mạch hoạt
động theo phơng pháp quét tức là nó quét lần lợt các đèn LED. Các đèn này đợc
quét liên tục, thời gian quét mỗi đèn rất ngắn khoảng vài s. Do hiện tợng lu ảnh
trên võng mạc mà mắt ta cảm nhận nh các đèn này không thay đổi trạng thái.
Chơng trình đã đợc nạp cho vi xử lý điều khiển quá trình này.
Các điện trở từ R
1
ữ R
8
trong mạch để hạn chế dòng cho đèn LED
từ 5 ữ 20 mA.
Ví dụ: Ta muốn hiện thị chữ C ở đèn LED thứ 5 từ trái sáng thì các đi ốt a, f,
e, d phải thông, khi đó catôt của các đi ốt này phải đợc nối với nguồn.
Tơng tự nếu ta muốn hiện số 3 ở đèn thứ 3 từ trái sáng thì các đi ốt a, b, c,
d, g phải thông, khi đó catôt của các đi ốt này phải đợc nối với nguồn.
3.2.1.2.3. Tổng quan về chíp vi điều khiển 89051.
3.2.1.2.3.1. Cấu tạo bên trong của chíp vi điều khiển 89051.
Vào năm 1981. Hãng Intel giới thiệu một số bộ vi điều khiển đợc gọi là
8051. Bộ vi điều khiển này có 128 byte RAM, 4K byte ROM trên chíp, hai bộ định
thời, một cổng nối tiếp và 4 cổng (đều rộng 8 bit) vào ra tất cả đợc đặt trên một
chíp.
8051 là một bộ xử lý 8 bit có nghĩa là CPU chỉ có thể làm việc với 8 bit dữ
liệu tại một thời điểm. Dữ liệu lớn hơn 8 bit đợc chia ra thành các dữ liệu 8 bit để
cho xử lý. 8051 có tất cả 4 cổng vào - ra I/O mỗi cổng rộng 8 bit (xem hình
3.2.2.3.1 ). Mặc dù 8051 có thể có một ROM trên chíp cực đại là 64 K byte, nhng
các nhà sản xuất lúc đó đã cho xuất xởng chỉ với 4K byte ROM trên chíp.
Bảng 3.4: Các đặc tính của 8051 đầu tiên.
Đặc tính Số lợng
ROM trên chíp
RAM
Bộ định thời
Các chân vào - ra
Cổng nối tiếp
Nguồn ngắt
4K byte
128 byte
2
32
1
6
.
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp
TĐH46
Khoa cơ điện - 88 - Trờng ĐHNNI_ Hà Nội
Hình 3.10: Bố trí bên trong của sơ đồ khối 8051.
3.2.1.2.3.2. Mô tả chân của chíp vi điều khiển 89051.
Họ 89051đều có 40 chân, với hai hàng chân DIP cho các chức năng khác
nhau. Sơ đồ bố trí chân của 89051
COUNTER
OSC
INTERRUPT
CONTROL
4 I/O
PORTS
BUS
CONTROL
SERIAL
PORT
EXTERNAL
INTERRUPTS
CPU
ON - CHIP
RAM
ETC
TIMER 0
TIMER 1
A
DDRESS/DAT
A
TXD RXD
P
P
P
P
P1.0
P1.1
P1.2
P1
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
RST
P0.0
(
AD0
)
Vcc
1
2
3
5
6
4
7
8
9
11
12
10
13
14
15
17
18
16
19
20
40
39
38
36
35
37
34
33
32
30
29
31
28
27
26
24
23
25
22
21
8051
(8031)
P0.1
(
AD1
)
P0.2
(
AD2
)
P0.4
(
AD4
)
P0.5
(
AD5
)
P0.3
(
AD3
)
PSEN
P0.6
(
AD6
)
P2.5
(
A
13
)
P2.3
(
A11
)
P2.1
(
A9
)
P2.7
(
A15
)
P2.4
(
A12
)
P2.6
(
A14
)
P2.0
(
AB
)
P2.2
(
A10
)
(
RXD
)
P3.0
(
TXD
)
P3.1
(
NT0
)
P3.2
(
NT1
)
P3.3
(
T0
)
P3.4
(
T1
)
P3.5
(
WR
)
P3.6
(
RD
)
P3.7
XTAL2
XTAL1
GND
P0.6
(
AD6
)
EA/CPP
A
LE/PROG
.
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp
TĐH46
Khoa cơ điện - 89 - Trờng ĐHNNI_ Hà Nội
Hình 3.11: Sơ đồ bố trí chân của 89051
Trên hình 3.11 là sơ đồ bố trí chân của 8051. Ta thấy rằng trong 40 chân thì có
32 chân dành cho các cổng P0, P1, P2 và P3 với mỗi cổng có 8 chân. Các chân còn
lại đợc dành cho nguồn V
CC
, đất GND, các chân dao động XTAL1 và XTAL2 tái
lập RST cho phép chốt địa chỉ ALE truy cập đợc địa chỉ ngoài
EA
, cho phép cất
chơng trình
PSEN . Trong 8 chân này thì 6 chân V
CC
, GND, XTAL1, XTAL2,
RST và
EA
đợc các họ 8031 và 8051 sử dụng. Hay nói cách khác là chúng phải
đợc nối để cho hệ thống làm việc mà không cần biết bộ vi điều khiển thuộc họ
8051 hay 8031. Còn hai chân khác là
PSEN và ALE đợc sử dụng chủ yếu trong
các hệ thống dựa trên 8031.
1. Chân V
CC
: Chân số 40 là V
CC
cấp điện áp nguồn cho chíp. Nguồn điện áp là
+5V.
2. Chân GND: Chân GND: Chân số 20 là GND.
3. Chân XTAL1 và XTAL2:
8051 có một bộ dao động trên chíp nhng nó yêu cầu có một xung đồng hồ
ngoài để chạy nó. Bộ dao động Thạch Anh thờng xuyên nhất đợc nối tới các
chân đầu vào XTAL1 (chân 19) và XTAL2 (chân 18). Bộ dao động Thạch Anh
đợc nối tới XTAL1 và XTAL2 cũng cần hai tụ điện giá trị 30pF. Một phía của tụ
điện đợc nối xuống đất nh đợc trình bày trên hình 3.12
C2
C1
30pF
XTAL2
XTAL1
GND
XTAL2
XTAL1
GND
NC
EXTERRNAL
OSCILLATAOR
SIGNAL
.
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp
TĐH46
Khoa cơ điện - 90 - Trờng ĐHNNI_ Hà Nội
Hình 3.12 a) Nối XTAL tới 8051 b) Nối XTAL tới nguồn đồng bộ ngoài.
Cần phải lu ý rằng có nhiều tốc độ khác nhau của họ 8051. Tốc độ đợc coi
nh là tần số cực đại của bộ giao động đợc nối tới chân XTAL. Ví dụ, một chíp
12MHz hoặc thấp hơn. Tơng tự nh vậy thì một bộ vi điều khiển cũng yêu cầu
một tinh thể có tần số không lớn hơn 20MHz. Khi 8051 đợc nối tới một bộ giao
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 giao
động thạch anh chẳng hạn nh là bộ dao động TTL thì nó sẽ đợc nối tới chân
XTAL1, còn chân XTAL2 thì để hở không nối nh hình 3.12b.
4. Chân RST:
Chân số 9 là chân tái lập RESET. Nó là một đầu vào và có mức tích cực cao
(bình thờng ở mức thấp). Khi cấp xung cao tới chân này thì bộ vi điều khiển sẽ tái
lập và kết thúc mọi hoạt động. Điều này thờng đợc coi nh là sự tái bật nguồn.
Khi kích hoạt tái bật nguồn sẽ làm mất mọi giá trị trên các thanh ghi.
5. Chân
EA :
Các thành viên họ 8051 nh 8751, 98C51 hoặc DS5000 đều có ROM trên
chíp lu cất chơng trình. Trong các trờng hợp nh vậy thì chân
EA đợc nối tới
V
CC
. Đối với các thành viên củ họ nh 8031 và 8032 mà không có ROM trên chíp
thì mã chơng trình đợc lu cất ở trên bộ nhớ ROM ngoài và chúng đợc nạp cho
8031/32. Do vậy, đối với 8031 thì chân
EA phải đợc nối đất để báo rằng mã
chơng trình đợc cất ở ngoài.
EA có nghĩa là truy cập ngoài (External Access) là
chân số 31 trên vỏ kiểu DIP. Nó là một chân đầu vào và phải đợc nối hoặc với V
CC
hoặc GND. Hay nói cách khác là nó không đợc để hở.
6. Chân
PSEN
:
Đây là chân đầu ra cho phép cất chơng trình (Program Store Enable) trong
hệ thống dựa trên 8051 thì chơng trình đợc cất ở bộ nhớ ROM ngoài thì chân này
đợc nối tới chân OE của ROM.
.