Đồ án môn học đề tài điều khiển tốc độ động cơ một chiều

TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
LỜI NÓI ĐẦU
Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là ngành
điện tử đã ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp. Trong lĩnh vực điều khiển, từ khi
công nghệ chế tạo loại vi mạch lập trình phát triển đã đem đến các kỹ thuật điều
khiển hiện đại có nhiều ưu điểm hơn so với việc sử dụng các mạch điều khiển lắp
ráp bằng các linh kiện rời như kích thước nhỏ, giá thành rẻ, độ làm việc tin cậy,
công suất tiêu thụ nhỏ.
Ngày nay, trong lĩnh vực điều khiển đã được ứng dụng rộng rãi trong các
thiết bị, sản phẩm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt hàng ngày của con người như
máy giặt, đồng hồ báo giờ, cân điện tử đã giúp cho đời sống cuả chúng ta ngày
càng hiện đại và tiện nghi hơn.Truyền động điện một chiều sử dụng cho các máy
có yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ và mômen. Về phương diện điều chỉnh tốc độ,
động cơ điện một chiều có nhiều ưu việt hơn so với các loại động cơ khác, không
những nó có khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà cấu trúc mạch lực, mạch điều
khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt chất lưọng điều chỉnh cao trong dải điều
chỉnh tốc độ rộng.
Vì vậy với đề tài đồ án môn học về “Điều khiển tốc độ động cơ một chiều” dưới
sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Văn Vinh rất đa dạng và phong phú, có
nhiều loại hình khác nhau dựa vào công dụng và độ phức tạp. Do tài liệu tham
khảo bằng Tiếng Việt còn hạn chế, trình độ có hạn và kinh nghiệm trong thực tế
còn non kém, nên đề tài chắc chắn còn nhiều thiếu sót. Vì vậy rất mong nhận được
những ý kiến đóng góp, giúp đỡ chân thành của các thầy cô cũng như của các bạn
sinh viên trong khoa.
Chúng em xin chân thành cảm ơn !



GVHD:Nguyễn Văn Vinh Trang 1
TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

Nhận Xét Của Giáo Viên Hướng Dẫn
























Hà Nội, Ngày Tháng Năm 2012.
Giáo Viên Hướng Dẫn

Nguyễn Văn Vinh
GVHD:Nguyễn Văn Vinh Trang 2
TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
MỤC LỤC

GVHD:Nguyễn Văn Vinh Trang 3
TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
KHÁI QUÁT CHUNG
I.Tổng quan
Trong quá trình làm việc, tốc độ của động cơ thường bị thay đổi do sự biến thiên của
tải, của nguồn và do đó gây ra sai lệch tốc độ thực với tốc độ đặt, làm giảm năng suất
của máy sản xuất. Chính vì vậy việc điều khiển tốc độ động cơ là
một yêu cầu cần
thiết và tất yếu đối với các máy sản xuất. Như ta biết rằng hầu hết các máy sản
xuất đều đòi hỏi có nhiều tốc độ,

nhưng tuỳ theo từng công việc, điều kiện làm việc mà
ta lựa chọn các tốc độ khác

nhau. Muốn có được các tốc độ khác nhau trên máy, ta có thể
thay đổi cấu trúc cơ học
của máy như tỉ số truyền hoặc thay đổi tốc độ của động cơ
truyền động chính…
Nhưng ở đây chúng ta chỉ khảo sát theo phương pháp thay đổi tốc độ của động cơ
truyền động.
Ở động cơ một chiều, việc điều chỉnh tốc độ động cơ có nhiều ưu việt
hơn

so với các loại động cơ khác. Động cơ một chiều không những có khả năng điều
chỉnh tốc độ dễ dàng mà cấu trúc mạch lạc, mạch điều khiển lại đơn giản hơn các loại
động cơ

khác và đạt chất lượng điều chỉnh cao trong dải điều chỉnh rộng.
Do đông cơ một chiều rất quan trọng trong cuộc sống và rất phổ biến trong
cuộc sống lên học kỳ này chúng em được làm đồ án ‘’ Điều khiển đông cơ 1 chiều
bằng vi điều khiển’’. Có thể nói động cơ 1 chiều có vai trò rất lớn trong ngành
điều khiển tự động.
Để điều khiển được động cơ một chiều,hay nói cách khác là điều chỉnh tốc độ
động cơ điện một chiều thì có nhiều cách khác nhau như:
-Điều khiển tốc độ động cơ bằng cách thay đổi giá trị điện trở mạch phần ứng.
-Điều khiển tốc độ động cơ bằng cách thay đổi từ thông của cuộn dây kích từ.
-Điều khiển tốc độ động cơ bằng cách thay đổi giá trị điện áp phần ứng.
Tuy nhiên như những cách trên thì việc điều khiển tốc độ động cơ trở lên khó khăn
và hiệu quả thấp. Do vậy ở đây chúng êm sử dụng phương pháp điều xung (tức
thay đổi độ rộng xung), sử dụng vi điều khiển AT89C51, độ rộng xung càng lớn
thì động cơ quay càng nhanh.
Để điều khiển được động cơ theo phương pháp này thì cần nhiều bước khác nhau,
từ việc đi thiết lập phần cứng điều khiển đến cấu trúc chương trình điều khiển phải
hợp logic. Nếu việc thiết lập phần cứng và chương trình điều khiển không phù hợp
nhau thì sẽ không điều khiển được động cơ.
GVHD:Nguyễn Văn Vinh Trang 4
TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
II. Mục tiêu của đề tài
Mục tiêu của đề tài là: tạo ra một mô hình điều khiển cho động cơ 1 chiều, mô
hình điều khiển này có thể làm mô hình thí nghiệm cho các sinh viên nghiên cứu
để tìm hiểu về cấu tạo, nguyên lý hoạt động cũng như các phương pháp điều khiển
hoạt động cho động cơ. Đặc biệt là việc điều khiển cho động cơ 1 chiều sử dụng vi

điều khiển AT89C51.
III.Phương pháp nghiên cứu
- Đưa ra ý tưởng thiết kế (ứng dụng vi điều khiển).
- Thiết kế mạch phần cứng điều khiển: kết nối vi điều khiển, điều khiển
hoạt động của động cơ.
- Viết chương trình điều khiển.
IV.Kết quả dự kiến
- Thứ nhất là tìm hiểu và biết được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của
động cơ điện một chiều.
- Thứ hai là biết được cấu tạo và nguyên lý hoạt động cũng như ứng dụng
của các linh kiện điện tử.
- Thứ ba là điều khiển được tốc độ động cơ điện một chiều dùng vi điều
khiển.
- Thứ tư là có thể hiểu và lập trình thành thạo với vi điều khiển AT89C51.
GVHD:Nguyễn Văn Vinh Trang 5
TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
CHƯƠNG I
TÌM HIỂU CHUNG VỀ VI XỬ LÝ AT8051 VÀ CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG
I. Vi Điều Khiển AT89C51
1.1 Tìm hiểu về IC 89C51
Bắt đầu xuất hiện vào năm 1980, trải qua gần 30 năm, hiện đã có tới hàng trăm
biến thể (derrivatives) được sản xuất bởi hơn 20 hãng khác nhau, trong đó phải kể
đến các đại gia trong làng bán dẫn (Semiconductor) như ATMEL, Texas
Instrument, Philips, Analog Devices… Tại Việt Nam, các biến thể của hãng
ATMEL là AT89C51, AT89C52, AT89S51, AT89S52… đã có thời gian xuất hiện
trên thị trường khá lâu và có thể nói là được sử dụng rộng rãi nhất trong các loại vi
điều khiển 8 bit.
1.1.1 Cấu trúc bus
Bus địa chỉ của họ vi điều khiển 8051 gồm 16 đường tín hiệu (thường gọi là

bus địa chỉ 16 bit). Với số lượng bit địa chỉ như trên, không gian nhớ của chip
được mở rộng tối đa là 65536 địa chỉ, tương đương 64K. Bus dữ liệu của họ vi
điều khiển 8051 gồm 8 đường tín hiệu (thường gọi là bus dữ liệu 8 bit), đó là lý do
tại sao nói 8051 là họ vi điều khiển 8 bit. Với độ rộng của bus dữ liệu như vậy, các
chip họ 8051 có thể xử lý các toán hạng 8 bit trong một chu kỳ lệnh.
1.1.2 CPU (Central Processing Unit)
CPU là đơn vị xử lý trung tâm, đó là bộ não của toàn bộ hệ thống vi điện tử
được tích hợp trên chip vi điều khiển. CPU có cấu tạo chính gồm một đơn vị xử lý
số học và lôgic ALU (Arithmethic Logic Unit) - nơi thực hiện tất cả các phép toán
số học và phép lôgic cho quá trình xử lý.
1.1.3 Bộ nhớ chương trình (Program Memory)
Không gian bộ nhớ chương trình của AT89 là 64K byte, tuy nhiên hầu hết các
vi điều khiển AT89 trên thị trường chỉ tích hợp sẵn trên chip một lượng bộ nhớ
chương trình nhất định và chiếm dải địa chỉ từ 0000h trở đi trong không gian bộ
nhớ chương trình. AT89C51/AT89S51 có 4K byte bộ nhớ chương trình loại Flash
tích hợp sẵn bên trong chip. Đây là bộ nhớ cho phép ghi/xóa nhiều lần bằng điện,
chính vì thế cho phép người sử dụng thay đổi chương trình nhiều lần. Số lần
ghi/xóa được thường lên tới hàng vạn lần. Bộ nhớ chương trình dùng để chứa mã
GVHD:Nguyễn Văn Vinh Trang 6
TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
của chương trình nạp vào chip. Mỗi lệnh được mã hóa bởi 1 hay vài byte, dung
lượng của bộ nhớ chương trình phản ánh số lượng lệnh mà bộ nhớ có thể chứa
được. Địa chỉ đầu tiên của bộ nhớ chương trình (0x0000) chính là địa chỉ Reset
của 8051. Ngay sau khi reset (do tắt bật nguồn, do mức điện áp tại chân RESET bị
kéo lên 5V ),
CPU sẽ nhảy đến thực hiện lệnh đặt tại địa chỉ này trước tiên, luôn luôn là như
vậy. Phần còn trống trong không gian chương trình không dùng để làm gì cả. Nếu
muốn mở rộng bộ nhớ chương trình, ta phải dùng bộ nhớ chương trình bên ngoài
có dung lượng như ý muốn. Tuy nhiên khi dùng bộ nhớ chương trình ngoài, bộ

nhớ chương trình onchip không dùng được nữa, bộ nhớ chương trình ngoài sẽ
chiếm dải địa chỉ ngay từ địa chỉ 0x0000.
1.1.4 Bộ nhớ dữ liệu (Data Memory)
Vi điều khiển họ 8051 có không gian bộ nhớ dữ liệu là 64K địa chỉ, đó cũng là
dung lượng bộ nhớ dữ liệu lớn nhất mà mỗi chip thuộc họ này có thể có được (nếu
phối ghép một cách chính tắc, sử dụng các đường tín hiệu của bus địa chỉ và dữ
liệu). Bộ nhớ dữ liệu của các chip họ 8051 có thể thuộc một hay hai loại: SRAM
hoặc EEPROM. Bộ nhớ dữ liệu SRAM được tích hợp bên trong mọi chip thuộc họ
vi điều khiển này, có dung lượng khác nhau tùy loại chip, nhưng thường chỉ
khoảng vài trăm byte. Đây chính là nơi chứa các biến trung gian trong quá trình
hoạt động của chip. khi mất điện, do bản chất của SRAM mà giá trị của các biến
này cũng bị mất theo. Khi có điện trở lại, nội dung của các ô nhớ chứa các biến
này cũng là bất kỳ, không thể xác định trước. Bên cạnh bộ nhớ loại SRAM, một số
chip thuộc họ 8051 còn có thêm bộ nhớ dữ liệu loại EEPROM với dung lượng tối
đa vài Kbyte, tùytừng loại chip cụ thể. Dưới đây là một vài ví dụ về bộ nhớ
chương trình của một số loại chip thông dụng thuộc họ 8051.
STT Tên chip Bộ nhớ SRAM Bộ nhớ EEPROM
1 AT89C51 128 byte O
2 AT89C52 256 byte 0
3 AT89C2051 128 byte 0
4 AT89S51 128 byte 0
5 AT89S8252 256 byte 0
6 AT89S8252 256 byte 2028 byte

Đối với các chip có bộ nhớ SRAM 128 byte thì địa chỉ của các byte SRAM này
được đánh số từ 00h đến 7Fh. Đối với các chip có bộ nhớ SRAM 256 byte thì địa
GVHD:Nguyễn Văn Vinh Trang 7
TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
chỉ của các byte SRAM được đánh số từ 00h đến FFh. Ở cả hai loại chip, SRAM

có địa chỉ từ 00h đến 7Fh được gọi là vùng RAM thấp, phần có địa chỉ từ 80h đến
FFh (nếu có) được gọi là vùng RAM cao. Bên cạnh các bộ nhớ, bên trong mỗi
chip 8051 còn có một tập hợp các thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR – Special
Function Register). Các thanh ghi này lien quan đến hoạt động của các ngoại vi
onchip (các cổng vào ra, timer, ngắt ). Địa chỉ của chúng trùng với dải địa chỉ
của vùng SRAM cao, tức là cũng có địa chỉ từ 80h đến FFh.
1.2 Các thanh nghi đặc biệt SFR
1.2.1 Cổng vào ra song song (I/O Port)
8051 có 4 cổng vào ra song song, có tên lần lượt là P0, P1, P2 và P3. Tất cả các
cổng này đều là cổng vào ra hai chiều 8bit. Các bit của mỗi cổng là một chân trên
chip, như vậy mỗi cổng sẽ có 8 chân trên chip dùng cổng đó làm cổng ra hay cổng
vào) là độc lập giữa các cổng và giữa các chân (các bit) trong cùng một cổng. Ví
dụ, ta có thể định nghĩa cổng P0 là cổng ra, P1 là cổng vào hoặc ngược lại một
cách tùy ý, với cả 2 cổng P2 và P3 còn lại cũng vậy. Trong cùng một cổng P0, ta
cũng có thể định nghĩa chân P0.0 là cổng vào, P0.1 lại là cổng ra tùy ý.
Cổng P0 không có điện trở treo cao (pullup resistor) bên trong, mạch lái tạo
mức cao chỉ có khi sử dụng cổng này với tính năng là bus dồn kênh địa chỉ/dữ
liệu. Như vậy với chức năng ra thông thường, P0 là cổng ra open drain, với chức
năng vào, P0 là cổng vào cao trở (high impedance). Nếu muốn sử dụng cổng P0
làm cổng vào/ra thông thường, ta phải thêm điện trở pullup bên ngoài. Giá trị điện
trở pullup bên ngoài thường từ 4K7 đến 10K.
Các cổng P1, P2 và P3 đều có điện trở pullup bên trong, do đó có thể dùng với
chức năng cổng vào/ra thông thường mà không cần có thêm điện trở pullup bên
ngoài. Thực chất, điện trở pullup bên trong là các FET, không phải điện trở tuyến
tính thông thường, tuy vậy nhưng khả năng phun dòng ra của mạch lái khi đầu ra ở
mức cao (hoặc khi là đầu vào) rất nhỏ, chỉ khoảng 100 micro Ampe.
1.2.2 Cổng vào ra nối tiếp (Serial Port)
Cổng nối tiếp trong 8051 chủ yếu được dùng trong các ứng dụng có yêu cầu
truyền thông với máy tính, hoặc với một vi điều khiển khác. Liên quan đến cổng
nối tiếp chủ yếu có 2 thanh ghi: SCON và SBUF. Ngoài ra, một thanh ghi khác là

thanh ghi PCON (không đánh địa chỉ bit) có bit 7 tên là SMOD quy định tốc độ
truyền của cổng nối tiếp có gấp đôi lên (SMOD = 1) hay không (SMOD = 0).
GVHD:Nguyễn Văn Vinh Trang 8
TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
1.2.3 Ngắt (Interrupt)
8051 chỉ có một số lượng khá ít các nguồn ngắt (interrupt source) hoặc có thể
gọi là các nguyên nhân ngắt. Mỗi ngắt có một vector ngắt riêng, đó là một địa chỉ
cố định nằm trong bộ nhớ chương trình, khi ngắt xảy ra, CPU sẽ tự động nhảy đến
thực hiện lệnh nằm tại địa chỉ này.
Với 8052, ngoài các ngắt trên còn có thêm ngắt của timer2 (do vi điều khiển này
có thêm timer2 trong số các ngoại vi onchip). Mỗi ngắt được dành cho một vector
ngắt kéo dài 8byte. Về mặt lý thuyết, nếu chương trình đủ ngắn, mã tạo ra chứa đủ
trong 8 byte, người lập trình hoàn toàn có thể đặt phần chương trình xử lý ngắt
ngay tại vector ngắt. Tuy nhiên trong hầu hết các trường hợp, chương trình xử lý
ngắt có dung lượng mã tạo ra lớn hơn 8byte nên tại vector ngắt, ta chỉ đặt lệnh
nhảy tới chương trình xử lý ngắt nằm ở vùng nhớ khác. Nếu không làm vậy, mã
chương trình xử lý ngắt này sẽ lấn sang, đè vào vector ngắt kế cận.
Để cho phép một ngắt, bit tương ứng với ngắt đó và bit EA phải được đặt bằng
1. Thanh ghi IE là thanh ghi đánh địa chỉ bit, do đó có thể dùng các lệnh tác động
bit để tác động riêng rẽ lên từng bit mà không làm ảnh hưởng đến giá trị các bit
khác. Cờ ngắt hoạt động độc lập với việc cho phép ngắt, điều đó có nghĩa là cờ
ngắt sẽ tự động đặt lên bằng 1 khi có sự kiện gây ngắt xảy ra, bất kể sự kiện đó có
được cho phép ngắt hay không. Do vậy, trước khi cho phép một ngắt, ta nên xóa
cờ của ngắt đó để đảm bảo sau khi cho phép, các sự kiện gây ngắt trong quá khứ
không thể gây ngắt nữa.
8051 có 2 ngắt ngoài là INT0 và INT1. Ngắt ngoài được hiểu là ngắt được
gây ra bởi sự kiện mức lôgic 0 (mức điện áp thấp, gần 0V) hoặc sườn xuống (sự
chuyển mức điện áp từ mức cao về mức thấp) xảy ra ở chân ngắt tương ứng (P3.2
với ngắt ngoài 0 và P3.3 với ngắt ngoài 1). Việc lựa chọn kiểu ngắt được thực hiện

bằng các bit IT (Interrupt Type) nằm trong thanh ghi TCON. Đây là thanh ghi điều
khiển timer nhưng 4 bit LSB (bit0 3) được dùng cho các ngắt ngoài.
Khi bit ITx = 1 thì ngắt ngoài tương ứng được chọn kiểu là ngắt theo sườn
xuống, ngược lại nếu bit ITx = 0 thì ngắt ngoài tương ứng được sẽ có kiểu ngắt là
ngắt theo mức thấp. Các bit IE là các bit cờ ngắt ngoài, chỉ có tác dụng trong
trường hợp kiểu ngắt được chọn là ngắt theo sườn xuống. Khi kiểu ngắt theo sườn
xuống được chọn thì ngắt sẽ xảy ra duy nhất một lần khi có sườn xuống của tín
hiệu, sau đó khi tín hiệu ở mức thấp, hoặc có sườn lên, hoặc ở mức cao thì cũng
không có ngắt xảy ra nữa cho đến khi có sườn xuống tiếp theo. Cờ ngắt IE sẽ dựng
GVHD:Nguyễn Văn Vinh Trang 9
TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
lên khi có sườn xuống và tự động bị xóa khi CPU bắt đầu xử lý ngắt. Khi kiểu
ngắt theo mức thấp được chọn thì ngắt sẽ xảy ra bất cứ khi nào tín hiệu tại chân
ngắt ở mức thấp. Nếu sau khi xử lý xong ngắt mà tín hiệu vẫn ở mức thấp thì lại
ngắt tiếp, cứ như vậy cho đến khi xử lý xong ngắt lần thứ n , tín hiệu đã lên mức
cao rồi thì thôi không ngắt nữa. Cờ ngắt IE trong trường hợp này không có ý nghĩa
gì cả.Thông thường kiểu ngắt hay được chọn là ngắt theo sườn xuống.
1.2.4 Bộ định thời/Bộ đếm (Timer/Counter)
8051 có 2 timer tên là timer0 và timer1. Các timer này đều là timer 16bit, giátrị
đếm max do đó bằng 65536 (đếm từ 0 đến 65535). Hai timer có nguyên lý hoạt
động hoàn toàn giống nhau và độc lập. Sau khi cho phép chạy, mỗi khi có thêm
một xung tại đầu vào đếm, giá trị của timer sẽ tự động được tăng lên 1 đơn vị, cứ
như vậy cho đến khi giá trị tăng lên vượt quá giá trị max mà thanh ghi đếm có thể
biểu diễn thì giá trị đếm lại được đưa trở về giá trị min (thông thường min = 0). Sự
kiện này được hiểu là sự kiện tràn timer (overflow) và có thể gây ra ngắt nếu ngắt
tràn timer được cho phép (bit ETx trong thanh ghi IE = 1). Việc cho timer
chạy/dừng được thực hiện bởi các bit TR trong thanh ghi TCON (đánh địa chỉ đến
từng bit).
Khi bit TRx = 1, timerx sẽ đếm, ngược lại khi TRx = 0, timerx sẽ không đếm

mặc dù vẫn có xung đưa vào. Khi dừng không đếm, giá trị của timer được giữ
nguyên. Các bit TFx là các cờ báo tràn timer, khi sự kiện tràn timer xảy ra, cờ sẽ
được tự động đặt lên bằng 1 và nếu ngắt tràn timer được cho phép, ngắt sẽ xảy ra.
Khi CPU xử lý ngắt tràn timerx, cờ ngắt TFx tương ứng sẽ tự động được xóa về 0.
Giá trị đếm 16bit của timerx được lưu trong hai thanh ghi THx (byte cao) và TLx
(byte thấp). Hai thanh ghi này có thể ghi/đọc được bất kỳ lúc nào. Tuy nhiên nhà
sản xuất khuyến cáo rằng nên dừng timer (cho bit TRx = 0) trước khi ghi/đọc các
thanh ghi chứa giá trị đếm. Các timer có thể hoạt động theo nhiều chế độ, được
quy định bởi các bit trong thanh ghi TMOD (không đánh địa chỉ đến từng bit).
Để xác định thời gian, người ta chọn nguồn xung nhịp (clock) đưa vào đếm
trong timer là xung nhịp bên trong (dành cho CPU). Nguồn xung nhịp này thường
rất đều đặn (có tần số ổn định), do đó từ số đếm của timer người ta có thể nhân với
chu kỳ xung nhịp để tính ra thời gian trôi qua. Timer lúc này được gọi chính xác
với cái tên “timer”, tức bộ định thời. Để đếm các sự kiện bên ngoài, người ta chọn
nguồn xung nhịp đưa vào đếm trong timer là tín hiệu từ bên ngoài (đã được chuẩn
hóa về dạng xung vuông 0V/5V). Các tín hiệu này sẽ được nối với các bit cổng có
dồn kênh thêm các tính năng T0/T1/T2. Khi có sự kiện bên ngoài gây ra thay đổi
GVHD:Nguyễn Văn Vinh Trang 10
TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
mức xung ở đầu vào đếm, timer sẽ tự động tăng lên 1 đơn vị giống như trường hợp
đếm xung nhịp bên trong. Lúc này, timer được gọi chính xác với cái tên khác:
“counter”, tức bộ đếm (sự kiện). Nhìn vào bảng mô tả thanh ghi TMOD bên trên,
ta có thể nhận thấy có 2 bộ 4 bit giống nhau (gồm GATEx, C/Tx, Mx0 và Mx1)
dành cho 2 timer0 và 1. Ý nghĩa các bit là như nhau đối với mỗi timer.
Bit GATEx quy định việc cho phép timer đếm (run timer). Nếu GATEx =
0,timerx sẽ đếm khi bit TRx bằng 1, dừng khi bit TRx bằng 0. Nếu GATEx = 1,
timerx sẽ chỉ đếm khi bit TRx = 1 và tín hiệu tại chân INTx = 1, dừng khi một
trong hai điều kiện trên không còn thỏa mãn. Thông thường người ta dùng timer
với GATE = 0, chỉ dùng timer với GATE = 1 trong trường hợp muốn đo độ rộng

xung vì lúc đó timer sẽ chỉ đếm thời gian khi xung đưa vào chân INTx ở mức cao.
Bit C/Tx quy định nguồn clock đưa vào đếm trong timer. Nếu C/Tx = 0, timer sẽ
được cấu hình là bộ định thời, nếu C/Tx = 1, timer sẽ được cấu hình là bộ đếm sự
kiện. Hai bit còn lại (Mx0 và Mx1) tạo ra 4 tổ hợp các giá trị (00,01,10 và 11) ứng
với 4 chế độ hoạt động khác nhau của timerx. Trong 4 chế độ đó thường chỉ dùng
chế độ timer/counter 16bit (Mx1 = 0, Mx0 = 1) và chế độ Auto Reload 8bit
timer/counter (Mx1 = 1, Mx0 = 0).Trong chế độ timer/counter 16bit, giá trị đếm
(chứa trong hai thanh ghi THx và TLx) tự động được tăng lên 1 đơn vị mỗi lần
nhận được thêm một xung nhịp. Khi giá trị đếm tăng vượt quá giá trị max = 65535
thì sẽ tràn về 0, cờ ngắt TFx được tự động đặt = 1. Chế độ này được dùng trong
các ứng dụng đếm thời gian và đếm sự kiện. Trong chế độ Auto Reload 8bit, giá
trị đếm sẽ chỉ được chứa trong thanh ghi TLx, còn giá trị của thanh ghi THx bằng
một số n (từ 0 đến 255) do người lập trình đưa vào. Khi có thêm 1 xung nhịp, giá
trị đếm trong TLx đương nhiên cũng tăng lên 1 đơn vị như bình thường. Tuy nhiên
trong trường hợp này, giá trị đếm lớn nhất là 255 chứ không phải 65535 như
trường hợp trên vì timer/counter chỉ còn 8bit. Do vậy sự kiện tràn lúc này xảy ra
nhanh hơn, chỉ cần vượt quá 255 là giá trị đếm sẽ tràn. Cờ ngắt TFx vẫn được tự
động đặt = 1 như trong trường hợp tràn 16bit. Điểm khác biệt là thay vì tràn về 0,
giá trị THx sẽ được tự động nạp lại (Auto Reload) vào thanh ghi TLx, do đó
timer/counter sau khi tràn sẽ có giá trị bằng n (giá trị chứa trong THx) và sẽ đếm
từ giá trị n trở đi. Chế độ này được dùng trong việc tạo Baud rate cho truyền thông
qua cổng nối tiếp. Để sử dụng timer của 8051, hãy thực hiện các bước sau:
- Quy định chế độ hoạt động cho timer bằng cách tính toán và ghi giá trị cho các
bit trong thanh ghi TMOD.
GVHD:Nguyễn Văn Vinh Trang 11
TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
- Ghi giá trị đếm khởi đầu mong muốn vào 2 thanh ghi đếm THx và TLx. Đôi
khi ta không muốn timer/counter bắt đầu đếm từ 0 mà từ một giá trị nào đó để thời
điểm tràn gần hơn, hoặc chẵn hơn trong tính toán sau này. Ví dụ nếu cho timer

đếm từ 15535 thì sau 50000 xung nhịp (tức 50000 micro giây với thạch anh
12MHz) timer sẽ tràn, và thời gian một giây có thể dễ dàng tính ra khá chính xác =
20 lần tràn của timer (đương nhiên mỗi lần tràn lại phải nạp lại giá trị 15535).
- Đặt mức ưu tiên ngắt và cho phép ngắt tràn timer (nếu muốn).
- Dùng bit TRx trong thanh ghi TCON để cho timer chạy hay dừng theo ý muốn.
II. Động cơ điện một chiều.
2.1 Khái niệm động cơ điện một chiều.
Động cơ điện một chiều là động cơ điện hoạt động với dòng điện một chiều.
Động cơ điện một chiều ứng dụng rộng rãi trong các ứng dụng dân dụng cũng như
công nghiệp. Thông thường động cơ điện một chiều chỉ chạy ở một tốc độ duy
nhất khi nối với nguồn điện, tuy nhiên vẫn có thể điều khiển tốc độ và chiều quay
của động cơ với sự hỗ trợ của các mạch điện tử cùng phương pháp PWM.
Động cơ điện một chiều trong dân dụng thường là các dạng động cơ hoạt
động với điện áp thấp, dùng với những tải nhỏ. Trong công nghiệp, động cơ điện
một chiều được sử dụng ở những nơi yêu cầu moment mở máy lớn hoặc yêu cầu
thay đổi tốc độ trong phạm vi rộng.
Một phần quan trọng của động cơ điện một chiều là bộ phận chỉnh lưu, nó có
nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong cuộn rotor trong khi chuyển động quay của
rotor là liên tục. Thông thường bộ phận này là bộ phận gồm có một bộ cổ góp và
một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp. Đây cũng chính là nhược điểm chính của
động cơ điện một chiều: cổ góp làm cho cấu tạo phức tạp, đắt tiền, kém tin cậy và
nguy hiểm trong môi trường dễ nổ, khi sử dụng phải có nguồn điện một chiều kèm
theo hoặc bộ chỉnh lưu.
Cấu tạo:
Gồm hai phần: - phần đứng yên (gọi là phần tĩnh ) .
- phần chuyển động (gọi là phần quay ).
2.2- Cấu tạo của động cơ điện một chiều.
GVHD:Nguyễn Văn Vinh Trang 12
TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

Động cơ điện một chiều có thể phân thành hai phần chính: phần tĩnh(stato)
và phần động(roto)
2.2.1- Phần tĩnh ( stato ).
Stator hay còn gọi là phần kích từ động cơ, là bộ phận sinh ra từ trường
.Gồm có mạch từ và dây cuốn kích thích lồng ngoài mạch từ(nếu động cơ được
kích từ bằng nam châm điện).
- Mạch từ được làm bằng sắt từ (thép đúc, thép đặc )
- Dây quấn kích thích hay còn gọi là dây quấn kích từ được làm
bằng dây điện từ (êmay).Các cuộn dây điện từ này được nối
tiếp với nhau.
a- Cực từ chính
Là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ
lồng ngoài lõi sắt cực từ. Lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện
hay thép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại và tán chặt. Trong động cơ điện nhỏ có
thể dùng thép khối. Cực từ được gắn chặt vào vỏ máy nhờ các bulông. Dây
quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dây đều
được bọc cách điện kỹ thành một khối tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên các
cực từ. Các cuộn dây kích từ được đặt trên các cực từ này được nối tiếp với
nhau.
b- Cực từ phụ
GVHD:Nguyễn Văn Vinh Trang 13
TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
Cực từ phụ được đặt trên các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều.
Lõi thép của cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có
đặt dây quấn mà cấu rạo giống như dây quấn cực từ chính. Cực từ phụ được gắn
vào vỏ máy nhờ những bulông.
c- Gông từ
Gông từ dùng làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy.

Trong động cơ điện nhỏ và vừa thường dùng thép dày uốn và hàn lại. Trong
máy điện lớn thường dùng thép đúc. Có khi trong động cơ điện nhỏ dùng gang
làm vỏ máy.
d- Các bộ phận khác
Bao gồm:
- Nắp máy : Để bảo vệ máy khỏi những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây
quấn và an toàn cho người khỏi chạm vào điện. Trong máy điện nhỏ và vừa nắp
máy còn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi. Trong trường hợp này nắp máy thường
làm bằng gang.
- Cơ cấu chổi than: để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài. Cơ cấu chổi
than bao gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than nhờ một lò xo tì chặy lên cổ
góp. Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá. Giá
chổi than có thể quay được để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chỗ. Sau khi
điều chỉnh xong thì dùng vít cố định lại.
2.2.2- Phần quay( roto ).
Là phần sinh ra suất điện động .Gồm có mạch từ được làm bằng vật liệu
sắt từ ( lá thép kĩ thuật ) xếp lại với nhau .Trên mạch từ có xẻ rãnh đẻ lồng dây
quấn phần ứng (làm bằng dây điện từ ).
Cuộn dây phần ứng gồm nhiều bôi dây nối vơi nhau theo một qui luật nhất
định .Mỗi bối dây gồm nhiều vòng dây các đầu dây của bối dây được nối với
các phiến đồng gọi là phiến góp .
Các phiến góp đó được ghép cách điện với nhau và cách điện với trục gọi
là cổ góp hay vành góp.
Tỳ trên cổ góp là cặp trổi than làm bằng than graphit và được ghép sát vào
thành cổ góp nhờ lò xo.
GVHD:Nguyễn Văn Vinh Trang 14
TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
a- Lõi sắt phần ứng
Dùng để dẫn từ. Thường dùng những tấm thép kỹ thuật điện dày 0,5mm

phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy
gây nên. Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì dặt dây quấn
vào.
Trong những động cơ trung bình trở lên người ta còn dập những lỗ thông
gió để khi ép lại thành lõi sắt có thể tạo được những lỗ thông gió dọc trục.
Trong những động cơ điện lớn hơn thì lõi sắt thường chia thành những
đoạn nhỏ, giữa những đoạn ấy có để một khe hở gọi là khe hở thông gió. Khi
máy làm việc gió thổi qua các khe hở làm nguội dây quấn và lõi sắt.
Trong động cơ điện một chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng được ép trực tiếp vào
trục. Trong động cơ điện lớn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá rôto. Dùng giá rôto
có thể tiết kiệm thép kỹ thuật điện và giảm nhẹ trọng lượng rôto.
b- Dây quấn phần ứng
Dây quấn phần ứng là phần phát sinh ra suất điện động và có dòng điện
chạy qua. Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện.
Trong máy điện nhỏ có công suất dưới vài kw thường dùng dây có tiết diện
tròn. Trong máy điện vừa và lớn thường dùng dây tiết diện chữ nhật. Dây quấn
được cách điện cẩn thận với rãnh của lõi thép.
Để tránh khi quay bị văng ra do lực li tâm, ở miệng rãnh có dùng nêm để
đè chặt hoặc đai chặt dây quấn. Nêm có làm bằng tre, gỗ hay bakelit.
c- Cổ góp
Dùng để đổi chiều dòng điẹn xoay chiều thành một chiều. Cổ góp gồm
nhiều phiến đồng có được mạ cách điện với nhau bằng lớp mica dày từ 0,4 đến
1,2mm và hợp thành một hình trục tròn. Hai đầu trục tròn dùng hai hình ốp hình
chữ V ép chặt lại. Giữa vành ốp và trụ tròn cũng cách điện bằng mica. Đuôi
vành góp có cao lên một ít để hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn và các
phiến góp được dễ dàng.
2.3- Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều
Động cơ điện phải có hai nguồn năng lượng :
GVHD:Nguyễn Văn Vinh Trang 15
Lõi thép

Chổi than
Trục
Cổ góp
Mạch roto
TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
- Nguồn kích từ cấp vào cuộn kích từ để sinh ra từ thông kích từ
- Nguồn phần ứng được đưa vào hai chổi than để đưa vào hai cổ
góp của phần ứng .
Khi cho điện áp một chiều vào hai chổi điện trong dây quấn phần ứng có
điện. Các thanh dẫn có dòng điện nằm trong từ trường sẽ chịu lực tác dụng làm
rôto quay. Chiều của lực được xác định bằng qui tắc bàn tay trái.
Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí các thanh dẫn đổi chỗ cho nhau.
Do có phiếu góp nhiều dòng điện dữ nguyên làm cho chiều lực từ tác dụng không
thay đổi.
Khi quay các thanh dẫn cắt từ trường sẽ cảm ứng với suất điện động E
ư
chiều
của suất điện động được xác định theo qui tắc bàn tay phải, ở động cơ một chiếu
sđđ E
ư
ngược chiều dòng điện I
ư
nên E
ư
được gọi là sức phản điện động .
Phương trình cân bằng điện áp :
U = E
ư
+ R

ư
.I
ư
+I
ư
.
dt
di




2.4- Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều
đặc tính cơ của động cơ điện một chiều là quan hệ giữa tốc độ quay và
mômen quay của động cơ:
ϖ = f(M) hoặc n = f(M)
trong đó : ϖ - tốc độ góc(rad/s)
n - tốc độ quay (v/ph)
GVHD:Nguyễn Văn Vinh Trang 16
M
đm
ntđm
o 0
0
Mđm 0
M 0
Mđm 0
0
o 0
a)Đặc nh cơ tự nhiên

b) Đặc nh cơ nhân tạo
TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
Có hai loại đặc tính cơ : đặc tính cơ tự nhiên và đặc tính
M – momen(Nm)
2.5- Phân loại
Khi xem xét động cơ điện một chiều cũng như máy phát điện một chiều
người ta phân loại theo cách kích thích từ các động cơ. Theo đó ứng với mỗi
cách ta có các loại động cơ điện loại:
Có 4 loại động cơ điện một chiều thường sử dụng :
- Động cơ điện một chiều kích từ độc lập .
- Động cơ điện một chiều kích từ song song.
- Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp .
- Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp .
2.5.1- Kích từ độc lập
Khi nguồn một chiều có công suất ko đủ lớn, mạch điện phần ứng và mạch
GVHD:Nguyễn Văn Vinh Trang 17
TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập nhau nên :
I = I
ư
.
2.5.2- Kích từ song song
Khi nguồn một chiều có công suất vô cùng lớn và điện áp không đổi,
mạch kích từ được mắc song song với mạch phần ứng nên :
I = I
u
+I
t

2.5.3- Kích từ nối tiếp
Cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng cuộn kích từ có tiết diện
lớn, điện trở nhỏ, số vòng ít, chế tạo dễ dàng nên ta có :
I = I
ư
=I
t
.
2.5.4- Kích từ hỗn hợp
Ta có: I = I
u
+I
t
Với mỗi loại động cơ trênlà tương ứng với các đặc tính, đặc điểm kỹ thuật
điều khiển và ứng dụng là tương đối khác nhau phụ thuộc vào nhiều nhân tố, ở
đề tài này ta chỉ xét đên động cơ điện một chiều kích từ độc lập và biện pháp
hữu hiệu nhất để điều khiển loại động cơ này.
2.6- Đặc tính cơ và điều chỉnh tốc độ của động cơ điện một chiều
Đặc tính cơ n = f(M) của động cơ điện một chiều
n =
φ
e
C
E
=
φ
−
e
uu
C

R.IU
(1-1)
và vì M = C
M
I
ư
, biểu thức (37-1) có thể viết dưới dạng
n =
φ
e
C
U
-
2
eM
u
CC
MR
φ
(1-2)
Trong truyền động điện lực một vấn đề tương đối quan trọng đặt ra là
phair phối hợp tốt đặc tính cơ của động cơ điện và đặc tính cơ của tải hoặc của
máy công tác. Tùy theo tính chất của truyền động có thể có những yêu cầu khác
GVHD:Nguyễn Văn Vinh Trang 18
TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
nhau đối với động cơ điện, thí dụ tốc độ không thay đổi hoặc thay đổi nhiều khi
mômen cản thay đổi và để thỏa mãn những yêu cầu đó cần phải dùng các loại
động cơ điện khác nhau có đặc tính cơ thích hợp.
Sự phối hợp các đặc tính cơ của động cơ điện và tải còn phải sao cho luôn

đảm bảo được tính ổn định công tác trong chế độ làm việc xác lập cũng như quá
trình quá độ, thí dụ như khi điều chỉnh tốc độ. Để nghiên cứu điều kiện làm việc
ổn định của hệ truyền động, ta xét đặc tính M = f(n) của động cơ điện và M
c
=
f(n) của tải . ở trường hợp của hình 35-3 , ta thấy sự tăng tốc độ ngẫu nhiên nào
đó (n = n
lv
+ ∆n) thì M
c
>M và động cơ điện bị hãm lại để trở về tốc độ ban đầu
n
lv
, ứng với điểm P.
Cũng như vậy, khi xảy ra sự giảm tốc độ đột nhiên M
c
< M động cơ điện
được gia tốc và đạt tốc độ n
lv
. Đây là trường hợp động cơ làm việc ổn định và từ
hình vẽ đó ta thấy điều kiện làm việc ổn định của động cơ như sau :
dn
dM
<
dn
dM
c
(1- 3)
Ngược lại, nếu M = f(n) và M
c

= f(n) có dạng như ở hình 3-3b thì việc
tăng tốc độ đột nhiên sẽ khiến cho động cơ điện có mômen gia tốc dương làm
cho tốc độ tiếp tục tăng mãi, hoặc sự giảm tốc độ sẽ đưa lại hậu quả làm cho tốc
độ tiếp tục giảm. Như vậy là truyền động làm việc không ổn định ứng với điều
kiện :
dn
dM
<
dn
dM
c
(1-4)
Từ biểu thức 1-2 ta thấy rằng việc điều chỉnh tốc độ của động cơ điện một
chiều có thể thực hiện được bằng cách tha đổi các đại lượng φ, R
ư
, và U.
Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi φ được áp dụng tương
đối phổ biến, có thể thay đổi tốc độ được liên tục và kinh tế. Trong quá trình
điều chỉnh hiệu suất η ≈ C
te
vì sự điều chỉnh dựa trên việc tác dụng lên mạch
kích thích có công suất rất nhỏ so với công suất động cơ. Cần chú ý rằng, bình
thường động cơ làm việc ở chế độ định mức với kích thích tói đa (φ=φ
max
) nên
chỉ có thể điều chỉnh theo chiều hướng giảm φ, tức là điều chỉnh tốc độ trong
GVHD:Nguyễn Văn Vinh Trang 19
TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
vùng trên tốc độ định mức và giới hạn điều chỉnh tốc độ bị hạn chế bởi các điều

kiện cơ khí và đổi chiêu của máy.
Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thêm điện trở phụ vào mạch cơ
điện có công suất nhỏ và trên thực tế thường dùng ở động cơ điện trong cần
trục.
Phương pháp điều chỉnh tốc độ quay bằng cách thay đổi điện áp cũng chỉ
cho phép điều chỉnh tốc độ quay dưới tốc độ định mức vì không thể nâng cao
điện áp hơn điện áp định mức của động cơ điện. Phương pháp này không gây
thêm tổn hao trong động cơ điện, nhưng đòi hỏi phải có nguồn riêng có điện áp
điều chỉnh được.

GVHD:Nguyễn Văn Vinh Trang 20
TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
Chương II
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THEO YÊU CẦU
I .Tổng quát về các phương pháp cơ bản để điều chỉnh tốc độ động cơ một
chiều.
Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều là rất quan trọng nó có
thể giúp ta rễ ràng chọn lựa phương phù hợp cho từng hệ thống riêng biệt .
Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động cơ điện một chiều có nhiều ưu việt
hơn so với loại động cơ khác, không những nó có khả năng điều chỉnh tốc độ rễ
ràng mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt chất
lượng điều chỉnh cao trong dải điều chỉnh tốc độ rộng.
Thực tế có hai phương pháp cơ bản để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một
chiều:
- Điều chỉnh điện áp cấp cho phần ứng động cơ.
- Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ động cơ.
Động cơ DC sử dụng trong dân dụng thường chỉ hoạt động ở điện áp 24V
trở lại. Một trong những phương pháp để điều khiển mô tơ là sử dụng mạch
điều chế độ rộng xung (PWM circuit – Pulse Wide Modulation).

PWM được ứng dụng nhiều trong điều khiển. Lấy điển hình nhất mà
chúng ta thường hay gặp là điều khiển động cơ và các bộ băm xung áp, điều
áp Sử dụng PWM điều khiển nhanh chậm của động cơ hay cao hơn nữa nó
còn được dùng để điều khiển ổn định tốc độ động cơ.
Ngoài lĩnh vực điều khiển hay ổn định tải thì PWM nó còn tham gia và điều
chế các mạch nguồn như là : boot, buck, nghịch lưu 1 pha và 3 pha PWM chúng
ta còn gặp nhiều trong thực tế và các mạch điện điều khiển. Điều đặc biệt là PWM
chuyên dùng để điều khiển các phần tử điện tử công suất có đường đặc tính là
tuyến tính khi có sẵn 1 nguồn 1 chiều cố định .Như vậy PWM nó được ứng dụng
rất nhiều trong các thiết bị điện điện tử. Điều mà dân điện điện tử dễ dàng nhận ra
là PWM chính nhân tố mà các đội Robocon sử dụng để điều khiển động cơ hay ổn
định tốc độ động cơ.
GVHD:Nguyễn Văn Vinh Trang 21
TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
Mạch điều khiển động cơ bằng phương pháp PWM hoạt động dựa theo
nguyên tắc cấp nguồn cho mô tơ bằng chuỗi xung đóng mở với tốc độ nhanh.
Nguồn DC được chuyển đổi thành tín hiệu xung vuông (chỉ gồm hai mức 0 volt và
xấp xỉ điện áp hoạt động). Tín hiệu xung vuông này được cấp cho mô tơ. Nếu tần
số chuyển mạch đủ lớn mô tơ sẽ chạy với một tốc độ đều đặn phụ thuộc vào mô
men của trục quay.
Với phương pháp PWM, điều chỉnh tốc độ của mô tơ thông qua việc điều chế độ
rộng của xung, tức là thời gian “đầy xung” (“on”) của chuỗi xung vuông cấp cho
mô tơ. Việc điều chỉnh này sẽ tác động đến công suất trung bình cấp cho mô tơ và
do đó sẽ thay đổi tốc độ của mô tơ cần điều khiển.
Như trên hình, với dãy xung điều khiển trên cùng, xung ON có độ rộng nhỏ nên
động cơ chạy chậm. Nếu độ rộng xung ON càng lớn (như dãy xung thứ 2 và thứ 3)
động cơ DC chạy càng nhanh.
II- Điều chế PWM để điều khiển tốc độ động cơ 1 chiều.
Để điều khiển được tốc độ động cơ thì ta chỉ cần thay đổi độ rộng xung trong

vi điều khiển. Độ rộng xung càng lớn thì động cơ quay càng nhanh.
Như chúng ta đã biết thì việc điều khiển nhấp nháy 1 con LED cũng là chúng
ta đã điều chế được PWM rồi nhưng xung đó có độ rộng thay đổi và tần số lớn và
có thể điều khiển nó bằng hàm trễ (delay). Tuy nhiên khi dùng hàm delay thì trong
thời gian xung lên 5V và xuống 0V thì vi điều khiển không làm gì cả hơn nữa việc
tạo xung hàm delay thì nếu ta muốn phát xung ở 2 kênh có độ rộng thay đổi là rất
khó khăn cho nên chúng ta sử dụng bộ định thời timer ở đây là phương pháp tối ưu
nhất .
GVHD:Nguyễn Văn Vinh Trang 22
TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
Động cơ ở đây chúng em sử dụng loại U
đm
= 24V, I
đm
= 1,4A.Điều chỉnh động cơ
ở bốn mức tốc độ khác nhau:
2.1-Ngắt của bộ định thời Timer
Ngắt là sự đáp ứng những sự kiện bên trong và bên ngoài nhằm thông báo cho
bộ vi điều khiển biết thiết bị đang cần phục vụ.
Một chương trình không có ngắt thì chạy liên tục, còn chương trình mà có ngắt
thì cứ khi nào có ngắt được đảm bảo thì con trỏ sẽ nhảy sang hàm ngắt thực hiện
xong thì hàm ngắt quay trở về đúng chỗ cũ và thực hiện tiếp chương trình chính
Ví dụ : bạn đang học bài mà có tiếng chuông điện thoại kêu , bạn dừng việc học lại
để nghe điện thoại và nghe xong là bạn lại trở về học bài tiếp. Như vậy bạn đang
học bài là chương trình chính còn bạn nghe điện thoại là điều kiện ngắt. Bạn nghe
điện thoại là thực hiện chương trình ngắt sau đó quay về học bài là chương trình
chính
Nhìn vào tiến trình của hàm main và có ngắt : Chương trình chính đang chạy,
ngắt xảy ra, thực hiện hàm ngắt rồi quay lại chương trình chính . Thời gian thực

hiện hàm ngắt rất nhỏ cho nên thời gian thực hiện hàm ngắt không ảnh hưởng gì
đến chức năng của hàm chính như vậy là trong hàm ngắt thực hiện một công việc
và trong hàm chính chúng ta thực hiện một công việc.
Ví dụ : với ngắt của bộ định thời Timer hay bộ đếm couter là khi tràn bộ đếm thì
phần cứng của vi điều khiển sẽ báo là có ngắt xảy ra và nhảy đến chương trình
phục vụ ngắt
Với ngắt ngoài nếu ta khai báo chân sử dụng ngắt ngoài (P3_2) mà chân sử
dụng cho ngắt mà không sử dụng cho IO thì cứ 1 xung xuất hiện ở chân này thì vi
điều khiển nhận ra rằng là có điều kiện tắc động vào phần cứng và vi điều khiển
thực hiện chương trình ngắt
Với ngắt cổng nối tiếp thì cứ khi thu song 1 kí tự hay truyền song 1 kí tự ở cổng
nối tiếp , nếu ta có sử dụng ngắt để truyền dữ liệu nối tiếp thì chương trình sẽ nhảy
đến chương trình phục vụ ngắt.
2.2 Tạo PWM từ ngắt Timer 0
a- Cách tạo hàm ngắt
Để tạo được hàm ngắt ta phải làm những công việc sau đây:
GVHD:Nguyễn Văn Vinh Trang 23
TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
- Khởi tạo hàm ngắt
Dùng ngắt nào thì cho phép ngắt đó hoạt động bằng cách gán giá trị cho thanh ghi
cho phép ngắt IE .
- Cấu hình ngắt
Trong 1 ngắt có nhiều chế độ . Với ngắt Timer0 cấu hình cho nó chạy ở chế độ
nào, chế độ timer hay counter, chế độ 8bit ,16bit…bằng cách gán cho giá trị tương
ứng TMOD.
- Bắt đầu chương trình có ngắt.
+ Trước khi chạy chương trình ngắt ta phải cho phép ngắt toàn cục được
xẩy ra bằng cách gán EA =1 thì ngắt mới xẩy ra
+ Các giá trị thanh ghi TCON

b- Tạo PWM có chu kì max : 200µs
-Tạo timer 0 :
Khi bắt đầu cho timer 0 chạy ở chế độ 1(bộ đếm 16 bit) TL0 là thanh ghi 8 bit
thấp,TH0 là thanh ghi 8 bit cao. Nếu nó đếm đến 65536 thì nó tràn bộ đếm và cờ
ngắt TF0 tự động nạp lại giá trị 1 và ngắt được xảy ra
Như đối với bài toán này thì ta chỉ cần tạo timer 0 là 200µs nên ta gán cho TL0
giá trị 8 bit thấp và gán cho TH0 8 bít thấp của số 65536 – 200 = 65336. Như vậy
để tạo được timer0 là 200µs thì cần phải gán giá trị TL0=38H, TH0=0FFH. Thì
nó đếm từ 65336 đến 65536 tức là 200 lần thì ngắt mới xảy ra. Để điều khiển
nhanh chậm của động cơ ta phải tạo ra các xung có độ rộng là 20%, 40%, 60%,
80%.
2.3- Nguyên lý hoạt động PWM
* PWM : Đưa ra để mở các transitor , xung có độ rộng lớn hơn thì transitor sẽ mở
lâu hơn động cơ sẽ quay nhanh hơn nhưng mà không tuyến tính . Không có xung
thì động cơ sẽ không quay, xung có độ rộng 100% thì động cơ quay là lớn nhất.
Tuy nhiên xung phải lớn hơn 1 mức nào đó mới đủ khởi động động cơ. Do PWM
có chu kì không đổi nên do đó ta chỉ cần thay đổi % PWM là có thể thay đổi được
độ rộng xung.
GVHD:Nguyễn Văn Vinh Trang 24
TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
GVHD:Nguyễn Văn Vinh Trang 25