Màn hình quảng cáo, ở chế độ văn bản sử dụng ma trận LED bộ đếm dùng vi xử lý 89c51 mạch điều khiển tốc độ động cơ dùng mosfet IRF 640 để điều khiển tốc độ động cơ

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 1
Phần I THIẾT KẾ MẠCH BĂM XUNG SỬ DỤNG IRF 640 2
1. Giới thiệu về đồng hồ vạn năng ( VOM) 2
2. Diode 4
2.1 Xét đặc tính của diode 5
2.2 Phương pháp kiểm tra diode 5
3. Transistor 6
3.1 Kiểm tra transistor 6
4. Tụ điện 6
4.1 Các loại tụ điện 7
4.2 Dùng thang đo điện trở để kiểm tra tụ điện 7
4.2.1 Kiểm tra tụ điện 7
5. Điện trở 8
6. Chiết áp 9
7. IC 555 10
7.1 Cấu trúc bên trong IC 555 10
8. IRF 640 12
8.1. Cấu tạo của Mosfet 12
9. Sơ đồ nguyên lý 16
9.1 Thuyết minh sơ đồ nguyên lý 16
9.2 Thông số linh kiện 17
9.3 Chế tạoo mạch in 17
9.3.1 Chế tạo mạch 19
9.4. Thử nghiệm 20
PHẦN II THIẾT KẾ BỘ ĐẾM DÙNG VI XỬ LÝ 89C51 21
1. Giới thiệu họ MCS-51 21
1.1 Các đặc điểm của 8951 được tóm tắt như sau: 21
1.2. Sơ đồ khối của AT89C51: 22

1.3. Các thanh ghi có trong vi điều khiển bao gồm : 22
1.4. Sơ đồ chân IC 89C51 23
1.4.1 Nhóm chân nguồn, dao động và điều khiển 24
1.5. Chức năng các chân của 8951 : 24


1.6. Các Port: 24
1.7. Giới thiệu về thạch anh 25
2. Sơ đồ nguyên lý 26
2.1 Thuyết minh sơ đồ nguyên lý 27
3 Nguyên lý của mạch hoạt động 27
4 Thông số linh kiện 27
6. Thử nghiệm 29
III. Kết Luận 30
TÀI LIỆU THAM KHẢO 31






1
LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự phát triển của điện tử hiện nay,điện tử đang dần chiếm ưu thế về số lượng
lớn các ứng dụng của nó trên nhiều thiết bị điện tử dân dụng, trong nhiều lĩnh vực liên
quan kỹ thuật, truyền động điện, điều khiển nhờ vào các ưu điểm của nó. Có thể nói,
nền tảng của điện tử số cũng như vi điều khiển . Các mạch logic sử dụng các ma trận
LED để hiển thị thông tin nhằm mục đích thông báo, quảng cáo tại nơi công cộng đã
được sử dụng rất rộng rãi.

Trên cơ sở đã được học trong môn: điện tử công suất, vi xử lý và trong khuôn khổ của đồ
án môn học: Thiết kế mạch bộ đếm dung vi xử lý 89C51 với tiêu đề đầy đủ là: Màn hình
quảng cáo, ở chế độ văn bản sử dụng ma trận LED bộ đếm dung vi xử lý 89C51.
Mạch điều khiển tốc độ động cơ dung mosfet IRF 640 để điều khiển tốc độ động cơ. Với
mục đích là tìm hiểu về mạch điện tử công suất, mạch vi xử lý nâng cao kiến thức của
mình.
Do kiến thức còn hạn hẹp và thời gian thực hiện không nhiều nên đề tài của em còn nhiều
sai sót và hạn chế. Mặc dù đã phần nào thiết kế và tính toán chi tiết các mạch, các thông
số nhưng đôi khi còn mang tính lý thuyết, chưa thực tế. Em mong sự đóng góp và sửa
chữa để đề tài này mang tính khả thi hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy …đã hướng dẫn chúng em hoàn thành chuyên đề này.
Hà Nội, 30 tháng 6 năm 2015



Phần I Thiết kế mạch băm xung sử dụng IRF 640


2
Phần I THIẾT KẾ MẠCH BĂM XUNG SỬ DỤNG IRF
640

1. Giới thiệu về đồng hồ vạn năng ( VOM)

Đồng hồ vạn năng hiển thị số Đồng hồ vạn năng dạng kim
Hình 1.1. Đồng hồ vạn năng
Đồng hồ vạn năng hay vạn năng kế là một dụng cụ đo lường điện có nhiều chức năng.
Các chức năng cơ bản là ampe-kế, vôn-kế, ôm-kế, ngoài ra có một số đồng hồ đo cả được
tần số của dòng điện, điện dung tụ điện, kiểm tra bóng bán dẫn.Có hai loại đồng hồ đo :
đồng hồ vạn năng hiển thị số (điện tử) và đồng hồ vạn năng dạng kim

Đồng hồ vạn năng điện tử là đồng hồ sử dụng các linh kiện kiện điện tử chủ động và do
đó cần có nguồn điện như pin. Đây là loại thông dụng nhất hiện nay cho người làm công
tác kiểm tra điện và điện tử. Kết quả của phép đo thường được hiển thị trên một màn tinh
thể lỏng.
Đồng hồ vạn năng dạng kim là Bộ phận chính của nó là một Gavanô kế. Nó thường chỉ
thực hiện đo các đại lượng điện học cơ bản là cường độ dòng điện, hiệu điện thế và điện
trở. Hiển thị kết quả đo được thực hiện bằng kim chỉ trên một thước hình cung .Cung chia
độ
Phần I Thiết kế mạch băm xung sử dụng IRF 640


3

Hình 1.2. Cung chia độ đồng hồ vạn năng
A: Là cung chia thang đo điện trở Ω : Dùng để đọc giá trị khi sử dụng thang đo điện trở.
Cung chia độ thang đo Ω có giá trị lớn nhất bên trái và nhỏ nhất bên phải (ngược lại với
tất cả các cung còn lại).
B: Là mặt gương: Dùng để giảm thiểu sai số khi đọc kết quả, khi đọc kết quả hướng nhìn
phải vuông góc với mặt gương – tức là kim chỉ thị phải che khuất bóng của nó trong
gương.
C: Là cung chia độ thang đo điện áp: Dùng để đọc giá trị khi đo điện áp một chiều và
thang đo điện áp xoay chiều 50V trở lên. Cung này có 3 vạch chia độ là: 250V; 50V; 10V
D: Là cung chia độ điện áp xoay chiều dưới 10V: Trong trường hợp đo điện áp xoay
chiều thấp không đọc giá trị trong cung C. Vì thang đo điện áp xoay chiều dùng diode
bán dẫn chỉnh lưu nên có sụt áp trên diode sẽ gây ra sai số.
E: Là cung chia độ dòng điện xoay chiều tới 15A.
F: Là cung chia độ đo hệ số khuếch đại dòng 1 chiều của transistor - h
fe
.
G, H: Là cung chia độ kiểm tra dòng điện và điện áp của tải đầu cuối.

I: Là cung chia độ thang đo kiểm tra dB: Dùng để đo đầu ra tín hiệu tần số thấp hoặc âm
tần đối với mạch xoay chiều. Thang đo này sử dụng để độ khuếch đại và độ suy giảm bởi
tỷ số giữa đầu vào và đầu ra mạch khuếch đại và truyền đạt tín hiệu theo đơn vị đề xi ben.
Đồng hồ vạn năng dung để đo điện áp xoay chiều AC, một chiều DC, đo điện trở và điện
kháng, kiểm tra các tụ hóa… Với thang đo điện trở của đồng hồ vạn năng ta có thể đo
được rất nhiều thứ.
 Đo kiểm tra giá trị của điện trở
Phần I Thiết kế mạch băm xung sử dụng IRF 640


4
 Đo kiểm tra sự thông mạch của một đoạn dây dẫn
 Đo kiểm tra sự thông mạch của một đoạn mạch in
 Đo kiểm tra các cuộn dây biến áp có thông mạch không
 Đo kiểm tra sự phóng nạp của tụ điện
 Đo kiểm tra xem tụ có bị dò, bị chập không.
 Đo kiểm tra trở kháng của một mạch điện
 Đo kiểm tra đi ốt và bóng bán dẫn (diode,tranfsistor)
2. Diode
Diode là phần tử được cấu tạo bởi một lớp tiếp giáp bán dẫn p-n. Điốt có hai cực, anot
A là cực nối với lớp bán dẫn kiếu p, catot K là cực nối với bán dẫn kiểu n. Dòng điện chỉ
chạy qua diode theo chiều từ A đến K khi điện áp Uak dương. Khi điện áp Uak âm, dòng
qua diode gần như bằng không.

Hình 1.3. Ký hiệu và hình dáng của diode bán dẫn
Khi đã có hai chất bán dẫn là p và n, nếu ghép hai chất bán dẫn theo một lớp tiếp giáp p
và n ta được một diode .Lớp tiếp giáp p-n có đặc điểm tại bề mặt tiếp xúc các điên tử dư
thừa trong bán dẫn n khuếch tán sang vùng bán dẫn p để lấp các lỗ trống tạo thành một
lớp ion trung hòa về điện lớp ion này tạo thành miền cách điện giữa hai chất bán dẫn. Kết
quả tạo thành thành một tụ điện với các điện tích âm ở phía lớp p và các điện tích dương

ở các lớp n. Các điện tích của tụ điện này tạo nên một điện trường E có hướng từ vùng n
sang vùng p, ngăn cản sự khuếch tán tiếp tục của điện tử từ n sang p. Và E=0.65 đối với
tiếp giáp p-n trên silic ở nhiệt độ 25 độ C
Phần I Thiết kế mạch băm xung sử dụng IRF 640


5

Hình 1.4. Lớp tiếp giáp p-n
2.1 Xét đặc tính của diode

Hình 1.5. Đường đặc trưng V-A của diode
Nửa trái là ở chế độ phân cực ngược và nửa bên phải trục I là chế độ phân cực thuận. Đặc
tính phân cực thuật tương ứng với Uak>0 còn đặc tính phân cực ngược ứng với Uak<0.
Trên đường đặc tính thuật, nếu điện áp ano-catot tăng dần từ 0 đến khi qua ngưỡng điện
áp Ud0 cỡ 0.6-0.7, dòng Id có thể thay đổi rất lớn nhưng điện áp rơi trên Uak hầu như ít
thay đổi, điện trở R của diode rất nhỏ. Trên đườnh đặc tính ngược, nếu điện áp Uak tăng
dần từ 0 đến giá trị U ngưỡng, max gọi là điện áp ngược lớn nhất, thì dòng qua diode vẫn
có giá trị rất nhỏ. Cho đến khi Uak đạt tới U ngưỡng, max thì xảy ra hiện tượng diode bị
đánh thủng.
2.2 Phương pháp kiểm tra diode : Đặt đồng hồ ở thang x 1kΩ-10kΩ , đặt hai que đo
vào hai đầu Diode, nếu đo chiều thuận que đen (que nối với cực dương của pin) vào
Anôt, que đỏ(que nối với cực âm) vào Katôt => kim lên, đảo chiều đo kim không lên là
=> Diode tốt
Nếu đo cả hai chiều kim về 0 => là Diode bị chập.
Nếu đo thuận chiều mà kim không lên => là Diode bị đứt.
Phần I Thiết kế mạch băm xung sử dụng IRF 640


6

3. Transistor
Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp P-N , nếu ghép
theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận , nếu ghép theo thứ tự NPN ta được Transistor
ngược, về phương diện cấu tạo transistor tương đương hai diode đấu ngược chiều nhau.


1.6. Transistor
3.1 Kiểm tra transistor
Để đồng hồ ở thang đo điện trở, chạm que âm vào cực B que dương vào cực C rồi chuyển
sang cực E, 2 trường hợp kim đều không lên tức là transitor còn tốt, nếu kim lên 1 trong 2
trường hợp hoặc cả 2 thì tức là transitor đã hỏng.
4. Tụ điện
Tụ điện là một loại linh kiện điện tử thụ động tạo bởi hai bề mặt dẫn điện được ngăn
cùng điện lượng nhưng trái dấu, cách bởi điện môi. Khi có chênh lệch điện thế tại hai bề
mặt, tại các bề mặt sẽ xuất hiện điện tích, sự tích tụ của điện tích trên hai bề mặt tạo ra
khả năng tích trữ năng lượng điện trường của tụ điện. Khi chênh lệch điện thế trên hai bề
mặt là điện thế xoay chiều, sự tích luỹ điện tích bị chậm pha so với điện áp, tạo nên trở
kháng của tụ điện trong mạch điện xoay chiều.
Tụ điện không thể tạo ra electron - nó chỉ lưu trữ chúng. Tụ điện có khả năng nạp và xả
rất nhanh.
Phần I Thiết kế mạch băm xung sử dụng IRF 640


7
4.1 Các loại tụ điện
Tụ điện phân cực
Tụ không phân cực
Tụ điện có trị số biến đổi
Các siêu tụ điện

Hình 1.7. Hình ảnh các siêu tụ điện
4.2 Dùng thang đo điện trở để kiểm tra tụ điện
4.2.1 Kiểm tra tụ điện
 Kiểm tra tụ gốm: Chỉnh thang đo trên đồng hồ vạn năng về thang đo điện trở với giá
trị khoảng 1kΩ đến 10 kΩ. Chạm 2 que đo của đồng hồ vào 2 chân của tụ điện nếu kim
chỉ của đồng hồ quay lên rồi từ từ trở về vị trí cũ thì tức là tụ còn tốt, nếu kim quay lên
mà không về lại vị trí cũ tức là tụ bị dò còn nếu kim quay chạm về 0 và không trở lại thì
tức là tụ bị chập
 Kiểm tra tụ hóa: Chỉnh thang đo trên đồng hồ về thang đo điện trở với giá trị khoảng
1Ω hoặc 10Ω. Tụ hóa thì thường không bị dò hay chập mà chủ yếu là chất lượng tụ bị
giảm phóng nạp không tốt. Để kiểm tra xem tụ hóa có bị chập, dò, còn sử dụng được ta
làm tương tự như tụ gốm nhưng với thang đo điện trở 1Ω hoặc 10Ω. Để kiểm tra chất
lượng của tụ ta đem 1 tụ cùng loại chất lượng tốt để so sánh. Chạm 2 que đo của đồng hồ
vào 2 chân của tụ điện, nếu tụ ta muốn kiểm tra kim quay lên cùng giá trị và trờ về vị trí
cũ cùng thời gian với tụ mới thì tức là tụ còn tốt, ngược lại là chất lượng tụ đã giảm sút do
tụ đã thay đổi điện dung.
Phần I Thiết kế mạch băm xung sử dụng IRF 640


8
5. Điện trở
Điện trở hay Resistor là một linh kiện điện tử thụ động trong một mạch điện, hiệu điện
thế giữa hai đầu của nó tỉ lệ với cường độ dòng điện qua nó theo định luật Ohm
U=I.R
Mã màu trên điện trở
Trong thực tế, để đọc được giá trị của một điện trở thì ngoài việc nhà sản xuất in trị số
của nó lên linh kiện thì người ta còn dùng một qui ước chung để đọc trị số điện trở và các
tham số cần thiết khác. Giá trị được tính ra thành đơn vị Ohm (sau đó có thể viết lại thành
kí lô hay mêga cho tiện).

Hình 1.8. Bảng màu điện trở
Đối với điện trở 4 vạch màu
 Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở
 Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở
 Vạch màu thứ ba: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện
trở
 Vạch màu thứ tư: Chỉ giá trị sai số của điện trở
Phần I Thiết kế mạch băm xung sử dụng IRF 640


9
Ví dụ, điện trở 4 vạch màu ở phía trên có giá trị màu lần lượt là: xanh lá cây/xanh da
trời/vàng/nâu sẽ cho ta một giá trị tương ứng như bảng màu lần lượt là 5/6/4/1%. Ghép
các giá trị lần lượt ta có 56x10
4
Ω=560kΩ và sai số điện trở là 1%.
Đối với điện trở 5 vạch màu
 Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng trăm trong giá trị điện trở
 Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở
 Vạch màu thứ ba: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở
 Vạch màu thứ tư: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị
điện trở
 Vạch màu thứ 5: Chỉ giá trị sai số của điện trở
Ví dụ điện trở điện trở 5 vạch màu có các màu lần lượt là: Đỏ/cam/tím/đen/nâu sẽ tương
ứng với các giá trị lần lượt là 2/3/7/0/1%. Như vậy giá trị điện trở chính là
237x10
0
=237Ω, sai số 1%.
6. Chiết áp
Chiết áp xoay

Hình 1.9. Chiết áp xoay
Chiết áp ở đây chính là điện trở điều chỉnh, ta có thế thay đổi giá trị điện trở của triết áp
thông qua núm xoay có gắn triên thân chiết áp .
\
Phần I Thiết kế mạch băm xung sử dụng IRF 640


10
7. IC 555
IC 555 là một loại linh kiện khá là phổ biến bây giờ với việc dễ dàng tạo được xung
vuông và có thể thay đổi tần số tùy thích, với sơ đồ mạch đơn giản,điều chế được độ rộng
xung. Nó được ứng dụng hầu hết vào các mạch tạo xung đóng cắt hay là những mạch dao
động khác. Đây là linh kiện của hãng CMOS sản xuất
7.1 Cấu trúc bên trong IC 555


Hình 1.10. Sơ đồ cấu trúc bên trên IC 555
Các chức năng của 555:
 Là thiết bị tạo xung chính xác
 Máy phát xung
 Điều chế được độ rộng xung (PWM)
 Điều chế vị trí xung (PPM) (Hay dùng trong thu phát hồng ngoại)

Sơ đồ chân IC555
Phần I Thiết kế mạch băm xung sử dụng IRF 640


11

Hình 1.11. Sơ đồ chân của LM 555 Timer
 Chân số 1 (GND) : Chân nối đất
 Chân số 2(TRIGGER): Đây là chân đầu vào thấp hơn điện áp so sánh và được dùng
như 1 chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so áp.Mạch so sánh ở đây dùng các transitor
PNP
 Chân số 3(output): Chân này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic. Trạng thái của tín
hiệu ra được xác định theo mức 0 và 1. 1 ở đây là mức cao nó tương ứng với gần
bằng Vcc nếu (PWM=100%)
 Chân số 4(resset): Dùng lập định mức trạng thái ra. Khi chân số 4 nối masse thì ngõ
ra ở mức thấp. Còn khi chân 4 nối vào mức áp cao thì trạng thái ngõ ra tùy theo mức
áp trên chân 2 và 6.Nhưng mà trong mạch để tạo được dao động thường hay nối chân
này lên VCC.
 Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC 555
theo các mức biến áp ngoài hay dùng các điện trở ngoài cho nối GND. Chân này có
thể không nối cũng được nhưng mà để giảm trừ nhiễu người ta thường nối chân số 5
xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF đến 0.1uF các tụ này lọc nhiễu và giữ cho
điện áp chuẩn được ổn định.
 Chân số 6(THRESHOLD) : là một trong những chân đầu vào so sánh điện áp khác
và cũng được
 Chân số 7(DISCHAGER) : có thể xem chân này như 1 khóa điện tử và chịu điều
khiển bỡi tầng logic của chân 3 .Khi chân 3 ở mức áp thấp thì khóa này đóng
lại.ngược lại thì nó mở ra. Chân 7 tự nạp xả điện cho 1 mạch R-C lúc IC 555 dùng
như 1 tầng dao động .
Phần I Thiết kế mạch băm xung sử dụng IRF 640


12
 Chân số 8 (Vcc): Không cần nói cũng bít đó là chân cung cấp áp và dòng cho IC hoạt
động. Không có chân này coi như IC chết. Nó được cấp điện áp từ 2V >18V (Tùy
từng loại 555 thấp nhất là con NE7555)

8. IRF 640
Mosfet là Transistor hiệu ứng trường (Metal Oxide Semiconductor Field Effect
Transistor) là một Transistor đặc biệt có cấu tạo và hoạt động khác với Transistor thông
thường mà ta đã biết. Mosfet thường có công suất lớn hơn rất nhiều so với BJT. Đối với
tín hiệu 1 chiều thì nó coi như là 1 khóa đóng mở. Mosfet có nguyên tắc hoạt động dựa
trên hiệu ứng từ trường để tạo ra dòng điện, là linh kiện có trở kháng đầu vào lớn thích
hợp cho khuyếch đại các nguồn tín hiệu yếu.
8.1. Cấu tạo của Mosfet
Khác với BJT, Mosfet có cấu trúc bán dẫn cho phép điều khiển bằng điện áp với dòng
điện điều khiển cực nhỏ.
Mosfet là loại bóng trường với 3 cực: D(Drain) S(Source) G(Gate).
G : Gate gọi là cực cổng
S : Source gọi là cực nguồn
D : Drain gọi là cực máng
Ký hiệu


Hình 1.12. Ký hiệu mosfet
 Cấu tạo của Mosfet ngược Kênh N
Phần I Thiết kế mạch băm xung sử dụng IRF 640


13


Hình 1.13. Cấu tạo mosfet
Trạng thái khóa của bóng :Ugs<=0, nên dùng điện áp âm
Trạng thái dẫn: Ugs>0 để mở bảo hòa bóng cần có điện áp điều khiển vượt giá trị nhất
định, thường lớn hơn 10V.
Mosfet là van điều khiển bằng điện áp. Để đánh giá khả năng khuyếch đại của bóng ta

dùng tham số độ hỗ dẫn của bóng Gfs( thể hiện trên đặc tính truyền đạt của bóng).

Hình 1.14. Hình ảnh IRF 640
 Cách kiểm tra IRF 640
Để đồng hồ ở thang đo điện trở. Chạm que dương vào cực D que âm vào cực S nếu kim
lên tức là IRF640 bị hỏng, nếu kim không lên ta đổi chiều que đo ở 2 cực và đo lại =>nếu
Phần I Thiết kế mạch băm xung sử dụng IRF 640


14
kim lên ta chạm que dương vào đồng thời 2 cực G và D que âm chạm cực S nếu kim lên
tức là IRF640 hoạt động tốt, kim không lên tức là IRF hỏng
Các tham số thực dụng của mosfet
TT
Tên gọi
Ký hiệu
Chế độ đo
Điện áp
Điện áp đánh thủng DS
U(BR)DSS

Điện áp đánh thủng GS
U(BR)DGR
Khi ngắn mạch GS
Điện áp tối đa cho phép giữa
các cực
U(DS)
Khi các điện trở nối
giữa G và S
Dòng

điện
Dòng cực máng tối đa cho
phép
i(D)
Ở nhiệt độ quy định của
vỏ
Dòng cực máng dạng xung tối
đa cho phép
i(DM)
Với độ rộng xung quy
định
Điều
khiển
Điện áp GS cực đại cho phép
UGSS
Khi ngắn mạch DS
Điện áp GS ngưỡng
UGS(th)
UDS>0
Khuếch
đại
Độ hỗ dẫn
gFS
Theo chế độ quy định
Điện trở DS khi dẫn
RDS(on)
Theo chế độ quy định
Công
suất
Công suất phát nhiệt tối đa

PD
Với nhiệt độ vỏ quy
định
Tổn thất năng lượng khi mở
EON
Với nhiệt độ vỏ quy
định
Tổn thất năng lượng khi khóa
EOFF
Với nhiệt độ vỏ quy
định
Chế độ
Thời gian trễ khi mở
tD(on)
Theo chế độ quy định
Phần I Thiết kế mạch băm xung sử dụng IRF 640


15
động
Thời gian trễ khi khóa
tD(off)
Theo chế độ quy định
Thời gian tăng dòng cực mảng
t(R)
Theo chế độ quy định
Thời gian giảm dòng cực mảng
t(F)
Theo chế độ quy định
Điện dung cổng vào

Ciss
Ciss=Cgs+Cgd
Điện dung ra
Coss
Coss=Cgd+Cds
Điện dung chuyển đổi
Crss
Crss=Cgd
Nhiệt
Nhiệt trở xác lập giữa pn-vỏ
RThj.c
Có tản nhiệt chuẩn
Nhiệt trở xác lập “quá độ pn-
môi trường”
Rthj.A
Không có tản nhiệt
Nhiệt trở xác lập “vỏ-tản nhiệt”
Rthj.S

Nhiệt trở quá độ giữa quá độ
pn-vỏ
Zthj.c
Với xung dòng các thời
gian quy định
Nhiệt độ tối đa cho phép giữa
quá độ pn
Tj(max)
Cả nhiệt độ âm và
dương

Bảng 1.1. Các tham số của mosfet
 Để đồng hồ ở thang đo điện trở. Chạm que dương vào cực D que âm vào cực S nếu
kim quay tức là IRF640 bị hỏng, nếu kim không quay ta đổi chiều que đo ở 2 cực và
đo lại nếu kim quay ta chạm que dương vào đồng thời 2 cực G và D que âm chạm
cực S nếu kim quay tức là IRF640 hoạt động tốt, kim không quay tức là IRF hỏng.



Phần I Thiết kế mạch băm xung sử dụng IRF 640


16
9. Sơ đồ nguyên lý

Hình 1.15. Sơ đồ nguyên lý
9.1 Thuyết minh sơ đồ nguyên lý
Nhìn chung sơ đồ nguyên lý bao gồm các khâu để tạo ra một điện áp phù hợp vào đầu
van để điều khiển van theo ý muốn. Bao gồm:
 Mạch chỉnh lưu: Tạo ra điện áp 12V
Từ nguồn xoay chiều 220V qua biến áp để tạo ra nguồn 12V sau khi qua bộ chỉnh lưu
cầu 1 pha=> điện áp ra là một chiều, tụ C1 có chức năng lọc nhiễu LED1 sáng báo có
nguồn trong mạch.
 Mạch điều khiển: Dùng để điều khiển IRF 640 bằng cách thay đổi giá trị điện trở tăng
hoặc giảm thông qua chiết áp xoay có 3 chân.Dựa vào việc phóng nạp của tụ C2 và điều
chỉnh triết áp P0 để lấy tiến hiệu ra logic
Quá trình phóng của tụ: Dòng điện qua D5 và xuống C2, tụ được nạp điện
Quá trình phóng của tụ: Dòng điện qua D6 và R3
 Điều khiển mạch lực ( Cụ thể ở đây là điều khiển động cơ 12V-DC) dựa vào cách ta
thay đổi giá trị điện trở của triết áp ở phần mạch điều khiển.Cụ thể như sau: đầu ra của IC
555 là dạng điện áp với tín hiệu xung vuông để điều khiển van IRF 640.

Phần I Thiết kế mạch băm xung sử dụng IRF 640


17
Tùy thuộc vào dấu của điện áp ra mà van đóng hoặc mở . Khi đầu ra của IC555 ở mức
cao (U>0) thì van bắt đầu mở khi đó cực DS thông mạch kín, LED2 báo sáng. Động cơ
quay. Khi mức điện áp ra của IC 555 ở mức thấp (U<0) van đóng, giữa 2 cực GS thông,
LED2 không sáng
Vì thế chân 4 và chân 8 của của IC 555 luôn để ở mức cao (U>0) để đầu ra chân 3 luôn ở
2 mức cao và thấp.
9.2 Thông số linh kiện
Với thông số như sau: LED – đỏ,xanh
Tụ C1=470uF-35V ; C2-tụ 108
Điện trở: R1=R5=2k; R2=R3=R4=1k
Động cơ : 12V-DC
IRF 640
IC 555
IC 7812
Biến trở: 10k
9.3 Chế tạo mạch in
Có thể thiết kế mạch in bằng phần mềm TINA hoặc các phần mềm chuyên dụng khác
như proteus…. Sau đây là cách thiết kế mạch in từ phần prroteus 8.0 PS1 dựa trên số liệu
cho trước từ thầy.
Đầu tiên các bạn vẽ mạch in trên máy tính bằng phần mềm vẽ mạch chuyên dụng. Sau
đó, các bạn in mạch đã vẽ trên máy tính ra tờ giấy bóng 1 mặt (giấy thuốc), bước tiếp
theo sẽ là ủi chuyền nhiệt để chuyển toàn bộ mực in trên giấy sang board đồng. Sau khi
board đồng đã dính hết tất cả các đường mạch mà ta đã vẽ trên máy tính thì ta mang
board đồng đó ngâm trong dung dịch thuốc ăn mòn, những chỗ nào có dính mực in thì
đồng sẽ không bị ăn mòn (đường đồng được giữ lại) và những vùng đồng không có mực
in thì thuốc sắt sẽ ăn mòn hết. Sau khi đã ngâm trong dung dịch xong ta lấy ra rửa và

đánh tan mực in thì trên board đồng sẽ còn những đường đồng y như những gì ta đã vẽ
trên máy.
Phần I Thiết kế mạch băm xung sử dụng IRF 640


18

Mặt trái

Mặt phải
Việc tiếp theo ta phải làm là khoan và hàn linh kiện để có một mạch in hoàn chỉnh.
Nguyên vật liệu chính gồm có
 1 board đồng một lớp
 1 cây thước
Phần I Thiết kế mạch băm xung sử dụng IRF 640


19
 1 cây kéo
 1 dao cắt mạch (bạn có thể cắt mạch bằng cưa, tuy nhiên có dao cắt mạch bạn sẽ tiết
kiệm thời gian và công sức hơn)
 1 tờ giấy nhám (hoặc có thể sử dụng cước inox chà xoong thay thế)
 Giấy A4 bóng một mặt (giấy chuyên dụng cho việc in, ủi mạch)
 1 bàn là (bàn ủi quần áo)
 Một ít bột sắt (thuốc ăn mòn mạch in)
 1 máy khoan mạch cầm tay mini
 1 mỏ hàn chì
 1 cuộn chì hàn mạch
 Nhựa thông cục
Hầu hết các phần mềm vẽ PCB đều có 2 phần cơ bản:

 Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch .
 Thiết kế mạch in
 Cơ chế hoạt động như sau:
Bạn sẽ vẽ sơ đồ nguyên lý trước .Sau đó bạn nhờ phần mềm "biên dịch" . Bạn Netlist sơ
đồ nguyên lý của mình vừa vẽ thành sơ đồ đi dây (Layout). Sơ đồ đi dây này là sự biến
hóa của sơ đồ nguyên lý. Nó biến những hình vẽ biểu trưng vẽ trên sơ đồ nguyên lý thành
hình chiếu bằng của các linh kiện ngoài thực tế (để có thể dễ dàng đặt vừa vặn linh kiện
vào vị trí của nó). Các dây nối giữa các linh kiện trên sơ đồ nguyên lý khi được chuyển
qua Layout đều được đảm bảo giữ đúng như ý đồ mà bạn đã vẽ trên sơ đồ nguyên lý.
9.3.1 Chế tạo mạch
Sau khi đã có sơ đồ mạch in, bạn in ra giấy chuyên dụng sau khi tạo được một file in ta
cắt một phím đồng với kích thước vừa với cái mạch ta vừa in. Sau đó ta úp cái mặt giấy
vừa in (mặt có mực) lên phím đồng (mặt có đổ đồng) cho ngay ngắn và dùng bạn ủi ủi
đều lên đến khi nào ta cảm thấy mực đã chảy ra và dính hết vào phím đồng là được và
sau đó để nguội
Phần I Thiết kế mạch băm xung sử dụng IRF 640


20
Gỡ lớp giấy in sau khi phím đồng đã nguội thì ta tiến hành gỡ lớp giấy in ra dối với giấy
in là đề can thì ta cứ lột từ từ ra và không cần nhúng vào nước sau khi gỡ hết lớp giấy in
ra. do trong quá trình gỡ và ủi có nhiều chỗ mạch bị xước không có mực nên ta dùng bút
lông dầu tô lại những chỗ nào không có mực để khi làm xong mạch không bị rỗ
Rửa mạch in bạn dùng thuốc rửa pha với nước (1 bịch 3K thì pha khoảng 250ml là vừa)
sau khi pha xong thì ta cho mạch in vào dung dịch này cho nó bay hết lớp đồng không
cần thiết ra. Sau đó ta rửa sạch với nước và chà hết lớp mực in đi ta được mạch này.
Khoan chân linh kiện: Dùng máy khoan mạch cầm tay mini với các linh kiện thường như
trở, tụ, IC thì ta dùng mũi 0.8mm còn đối với IC 78xx, triac thì ta dùng mũi 1.0mm
9.4. Thử nghiệm
Sau khi tiến hành mô phỏng và chạy thử trên phần mềm và bo mạch .Kết quả đã được

kiểm chứng, mạch đã chạy thành công . Tuy nhiên khi tiến hành test kiểm tra trên mạch
in có xảy ra lỗi làm Nhưng khi tiến hành kiểm tra và làm lại mạch mạch đã chạy thành
công.







Phần II Thiết kế bộ đếm dùng vi xử lý 89C51


21
PHẦN II THIẾT KẾ BỘ ĐẾM DÙNG VI XỬ LÝ 89C51

1. Giới thiệu họ MCS-51
MCS-51 là họ IC vi điều khiển do hãng Intel sản xuất. Các IC tiêu biểu cho họ là 8051
và 8031. Các sản phẩm MCS-51 thích hợp cho những ứng dụng điều khiển. Việc xử lý
trên Byte và các toán số học ở cấu trúc dữ liệu nhỏ được thực hiện bằng nhiều chế độ truy
xuất dữ liệu nhanh trên RAM nội. Tập lệnh cung cấp một bảng tiện dụng của những lệnh
số học 8 Bit gồm cả lệnh nhân và lệnh chia. Nó cung cấp những hổ trợ mở rộng trên Chip
dùng cho những biến một Bit như là kiểu dữ liệu riêng biệt cho phép quản lý và kiểm tra
Bit trực tiếp trong điều khiển và những hệ thống logic đòi hỏi xử lý luận lý.
AT89C51 cung cấp những đặc tính chuẩn như sau: 4 KB bộ nhớ chỉ đọc có thể xóa và
lập trình nhanh (EPROM), 128 Byte RAM, 32 đường I/O, 2 TIMER/COUNTER 16 Bit,
5 vectơ ngắt có cấu trúc 2 mức ngắt, một Port nối tiếp bán song công, 1 mạch dao động
tạo xung Clock và bộ dao động ON-CHIP. Thêm vào đó, AT89C51 được thiết kế với
logic tĩnh cho hoạt động đến mức không tần số và hỗ trợ hai phần mềm có thể lựa chọn
những chế độ tiết kiệm công suất, chế độ chờ (IDLE MODE) sẽ dừng CPU trong khi vẫn

cho phép RAM, timer/counter, port nối tiếp và hệ thống ngắt tiếp tục hoạt động. Chế độ
giảm công suất sẽ lưu nội dung RAM nhưng sẽ treo bộ dao động làm mất khả năng hoạt
động của tất cả những chức năng khác cho đến khi Reset hệ thống.
1.1 Các đặc điểm của 8951 được tóm tắt như sau:
 KB bộ nhớ có thể lập trình lại nhanh, có khả năng tới 1000 chu kỳ ghi xoá
 Tần số hoạt động từ: 0Hz đến 24 MHz
 3 mức khóa bộ nhớ lập trình
 2 bộ Timer/counter 16 Bit
 128 Byte RAM nội.
 4 Port xuất /nhập I/O 8 bit.
 Giao tiếp nối tiếp.
 64 KB vùng nhớ mã ngoài
Phần II Thiết kế bộ đếm dùng vi xử lý 89C51


22
1.2. Sơ đồ khối của AT89C51:

Hình 2.1 Sơ đồ khối 89C51
1.3. Các thanh ghi có trong vi điều khiển bao gồm :
 Khối ALU đi kèm với thanh ghi temp 1,temp 2 và thanh ghi trạng thái PSM.
 Bộ điều khiển logic.
 Vùng nhớ RAM và vùng nhớ Flash Rom lưu trữ chương trình.
 Mạch tạo dao động.
 Khối xử lý ngắt,truyền dữ liệu,khối Time/Counter.
 Thanh ghi A,B,dptr và 4 port có chốt đệm.
 Thanh ghi bộ đếm chương trình PC
OTHER
REGISTER
128 byte

RAM
128 byte
RAM
8032\805
2
ROM
0K:
8031\8032
4K:8951
8K:8052
INTERRUPT
CONTROL
INT1\
INT0\
SERIAL PORT
TEMER0
TEMER1
TEMER2
8032\8052

CPU
OSCILATOR
BUS
CONTROL
I/O PORT
SERIAL
PORT
EA\
RST
ALE\

PSEN\
P
0
P
1
P
2
P
3

Address\Data
TXD RXD
TEMER2
8032\8052
TEMER1
TEMER1
Phần II Thiết kế bộ đếm dùng vi xử lý 89C51


23
 Con trỏ dữ liệu dptr.
 Thanh ghi con trỏ ngăn xếp SP
 Thanh ghi lệnh IR.
 Các thanh ghi hỗ trợ để quản lý địa chỉ bộ nhớ bên trong và bên ngoài.
1.4. Sơ đồ chân IC 89C51

Hình 2.2. Sơ đồ chân 89C51
Trong 40 chân có 32 chân dành cho 4 cổng P0,P1,P2 và P3, mỗi cổng có 8 chân. Các
chân còn lại dành cho nguồn Vcc, đất GND, các chân dao động XTAL1, và XTAL2, khởi
động lại RST cho phép chốt địa chỉ ALE, truy nhập được địa chỉ ngoài EA, cho phép cất

chương trình PSEN. Trong 8 chân này thì có 6 chân vcc, GND, XTAL1, XTAL2, RST,
EA được các họ 8051 sử dụng. Nói cách khác các chân này cần được nối để cho hệ thống
làm việc mà không phụ thuộc vào bộ vi điều khiển 8051. Hai chân còn lại là PSEN và
ALE được sử dụng chủ yếu trong các hệ thống dựa trên 8051