NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ BỘ TỰ ĐỘNG CHUYỂN ĐỔI NGUỒN ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG ATS

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

PHẠM ĐỨC ANH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ BỘ TỰ ĐỘNG CHUYỂN ĐỔI
NGUỒN ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG ATS.

HẢI PHÒNG - 2015


BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

PHẠM ĐỨC ANH

ĐỒ ÁNTỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ BỘ TỰ ĐỘNG CHUYỂN ĐỔI
NGUỒN ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG ATS.

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG;

MÃ SỐ: D52027

CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn: ThS. Ngô Xuân Hường
ThS. Vũ Xuân Hậu
HẢI PHÒNG – 2015
i


LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự
quan tâm, giúp đỡ, chỉ bảo nhiệt tình của các thầy cô, gia đình và bạn bè.
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới toàn thể thầy cô giáo cùng các cán bộ
công nhân viên trong trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam nói chung và quý thầy
cô trong Khoa Điện – Điện tử nói riêng đã tạo điều kiện cho em được học tập và
rèn luyện trong một môi trường tri thức cao.
Em xin trân trọng cảm ơn thầy giáo Th.S Ngô Xuân Hường và thầy giáo
Th.S Vũ Xuân Hậu đã tận tình hướng dẫn, giới thiệu, cung cấp tài liệu tham khảo
giúp em hoàn thành tốt đồ án này.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè luôn luôn ở bên
động viên, quan tâm, tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ em trong suốt quá trình
học tập rèn luyện và hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Xin cảm ơn!

Hải phòng, tháng 11, năm 2015
Sinh viên thực hiện đề tài

Phạm Đức Anh

ii

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan :
- Nội dung trong đồ án là do tôi nghiên cứu tìm hiểu và thực hiện dưới sự
hướng dẫn của thầy Ngô Xuân Hường và thầy Vũ Xuân Hậu.
- Mọi tham khảo trong luận văn đều được trích dẫn rõ ràng tên tác giả , tên
công trình , thời gian, địa điểm công bố.
- Mọi sao chép không hợp lệ , vi phạm quy chế đào tạo , hay gian trá, tôi xin
chịu trách nghiệm.
Sinh Viên

Phạm Đức Anh

iii


LỜI NÓI ĐẦU
Điện năng được truyền tải từ các nhà máy phát điện đến các phụ tải thì
phải qua các trạm biến áp. Việc truyền tải điện từ lưới tới các cơ quan, trường
học, hộ gia đình….có thể xảy ra sự cố như mất pha do đứt dây hoặc do bị quá tải
hoặc bị ngắn mạch. Các sự cố này phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như môi trường
tác động như thời tiết mưa, gió, bão… cũng có thể do sự cố ở các trạm biến áp.
Mà hiện nay, nhu cầu sử dụng điện là nhu cầu thiết yếu 24/24 và nhu cầu sử dụng
điện tăng trưởng không ngừng. Do vậy cần phải có nguồn dự phòng để khi có sự
cố nguồn điện lưới thì đưa nguồn dự phòng vào phụ tải và cắt nguồn dự phòng ra
khỏi lưới. Nhưng để giảm thiểu thời gian tránh những hậu quá không đáng có
xảy ra, nguồn điện dự phòng phải phải đi kèm với thiết bị tự động đổi nguồn
Automatic Transfer Switch( ATS). Vì vậy đồ án đã đưa ra giải pháp có thể biến
đổi các nguồn dự phòng như Acquy, máy phát điện thành nguồn điện xoay chiều
có chất lượng và có công suất đủ lớn để phục vụ nhu cầu sinh hoạt thiết yếu.

Với đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu, thiết kế bộ tự động chuyển đổi
nguồn điện trong hệ thống ATS” nội dung của bản thiết kế được chia làm 3
chương:
Chương 1: Tổng quan hệ thống ATS và vi điều khiển AVR
Chương 2: Thiết kế phần cứng cho hệ thống ATS
Chương 3: Thiết kế phần mềm và hoàn thiện hệ thống ATS

MỤC LỤC
iv


LỜI CẢM ƠN............................................................................................................................ ii
LỜI CAM ĐOAN....................................................................................................................... iii
LỜI NÓI ĐẦU........................................................................................................................... iv
MỤC LỤC................................................................................................................................ iv
MỘT SỐ TỪ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN................................................................vi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.....................................................................................................vii
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ATS VÀ VI ĐIỂU KHIỂN AVR....................................1
1.1 Giới thiệu về hệ thống ATS ............................................................................................1
1.1.1 Quy cách chọn tủ ATS:.............................................................................................1
1.1.2 Phân loại:................................................................................................................ 1
1.1.3 Sơ bộ hoạt động của thiết bị ATS:............................................................................2
1.2 Nguồn cấp điện không gián đoạn UPS (Uninteruplible Power Supply)...........................3
1.2.1 Chức năng của UPS.................................................................................................3
1.2.2 Nguyên lý hoạt động của UPS.................................................................................3
1.3 Nghiên cứu về họ vi điều khiển AVR..............................................................................5
1.3.1 Chức năng và đặc điểm...........................................................................................5
1.3.2 Cấu trúc bên trong của AVR.....................................................................................7
1.3.3 Cấu trúc bộ nhớ......................................................................................................10
1.4 Các thiết bị và linh kiện hỗ trợ.......................................................................................12

1.4.1 Đèn báo.................................................................................................................. 12
1.4.2. Nút emergency stop..............................................................................................12
1.4.3 Công tắc chuyển mạch 3 pha.................................................................................13
1.4.4 Contactor................................................................................................................ 13
1.4.5 Acquy..................................................................................................................... 14
CHƯƠNG II : THIẾT KẾ PHẦN CỨNG CHO HỆ THỐNG ATS.............................................15
2.1 Sơ đồ khối mạch Inverter..............................................................................................16
2.2. Thiết kế phần cứng cho hệ thống ATS.........................................................................17

v


2.2.1 Khối nguồn trong hệ thống.....................................................................................17
2.2.2. Khối điều khiển trung tâm......................................................................................20
2.2.3. Khối nạp chương trình cho chip Atmega 16..........................................................21
2.2.4. Đầu vào chuyển mạch...........................................................................................22
2.2.5. Khối khuếch đại và điều khiển Relay.....................................................................23
2.2.6. Relay điện tử......................................................................................................... 24
2.3 Mạch động lực của ATS............................................................................................27
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ PHẦN MỀM CHO MẠCH VÀ HOÀN THIỆN HỆ THỐNG ATS........30
3.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống ATS.......................................................................30
3.2.1 Lưu đồ chương trình chính.....................................................................................31
3.2.4 Lưu đồ chương trình tự động chuyển nguồn..........................................................35
3.3. Khởi tạo trình dịch codevision AVR..............................................................................36
3.4. Mạch in và nạp chương trình cho vi điều khiển Atmega 16..........................................38
3.4.1. Mạch hoàn chỉnh của hệ thống ATS......................................................................38
3.4.2. Nạp chương trình cho vi điều khiển..........................................................................40
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................................... 43
.............................................................................................................................................. 44
............................................................................................................................................... 44

NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN.......................................................45
ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN....................................................................................46

MỘT SỐ TỪ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN
ATS: Automatic Transfer Switch_Thiết bị tự động chuyển nguồn
UPS: Uninteruplible Power Supply_Nguồn cấp điện không gián đoạn
CTT: Contactor
vi


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Số hình

Tên hình

Trang

Hình 1.1

Sơ đồ tông quan hệ thống ATS

2

Hình 1.2

Sơ đồ cấu trúc của bộ UPS

4

Hình 1.3

Sơ đồ cấu trúc bên trong của dòng chip AVR

8

Hình 1.4

Thanh ghi trạng thái

9

Hình 1.5

Cấu trúc bộ nhớ của AVR

11

Hình 1.6

Cách truy nhập dữ kiệu của ngăn xếp

11

Hình 1.7

Đèn báo

12

Hình 1.8

Emergency stop

13

Hình 1.9

Công tắc chuyển mạch 3 pha

13

Hình 1.10

Contactor

14

Hình 1.11

Acquy

14

Hình 1.12

Aptomat

15

Hình 2.1

Sơ đồ khối của bộ kích xung

16

Hình 2.2

Khối nguồn trong hệ thống ATS

17

Hình 2.3

Mạch nguồn +5V

18

Hình 2.4

Biến áp lưới đầu vào

19

Hình 2.5

Mạch Acquy

19

Hình 2.6

Sơ đồ vi điều Atmega 16

20

vii


Hình 2.7

Mạch nạp chương trình cho Atmega 16

22

Hình 2.8

Chương trình nạp PROGISP

22

Hình 2.9

Đầu vào chuyển mạch

23

Hình 2.10

IC ULN2803

24

Hình 2.11

Relay điện tử

26

Hình 2.12

Mạch động lực của hệ thống

28

Hình 3.1

Lưu đồ thuật toán chương trình chính

31

Hình 3.2

Lưu đồ chương trình sử dụng nguồn lưới

33

Hình 3.3

Lưu đồ chương trình sử dụng nguồn UPS

34

Hình 3.4

Lưu đồ chương trình tự động chuyển nguồn

35

Hình 3.5

Giao diện codevisiom

36

Hình 3.6

Khởi tạo các Port nhập xuất dữ liệu

37

Hình 3.7

Khởi tạo ADC

38

Hình 3.8

Mạch in của hệ thống ATS

39

Hình 3.9

Mạch hoàn chỉnh

40

Hình 3.10

Khởi tạo chương trình nạp Progisp

41

Hình 3.11

Báo nhận mạch nạp và chọn loại chip

41

Hình 3.12

Chọn các thông số quan trọng trong quá trình nạp
chương trình

42

Hình 3.13

Nạp chương trình

42

Hình 3.14

Load chương trình và kết thúc

43

viii


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ATS VÀ VI ĐIỂU KHIỂN AVR
1.1 Giới thiệu về hệ thống ATS
Thiết bị tự động chuyển nguồn - ATS ( Automatic Transfer Switch) có
nhiệm vụ tự động chuyển nguồn chính sang nguồn dự phòng khi nguồn chính
gặp sự cố. (Ví dụ: Chuyển từ dùng điện lưới sang dùng điện từ acquy khi điện
lưới bị ngắt)
Ngoài ra, Thiết bị chuyển đổi nguồn tự động (ATS) có chức năng bảo vệ
khi điện lưới bị sự cố như: mất pha, mất trung tính, thấp áp thời gian chuyển đổi
có thể điều chỉnh.
1.1.1 Quy cách chọn tủ ATS:
- Phù hợp với công suất máy
- Bảo đảm các yêu cầu về tính năng điều khiển
1.1.2 Phân loại:
* Phân loại hệ thống ATS căn cứ theo loại khí cụ điện động lực đóng cắt,
ta có 3 loại sau:
- ATS dùng contactor 3 cực hay 4 cực
- ATS dùng loại Change over switch hay Motorized CB
- ATS dùng ACB (máy cắt không khí)

* Phân loại hệ thống ATS theo nguồn cấp dự phòng, ta có 3 loại sau:
- ATS cho 2 nguồn: nguồn lưới chính và nguồn Ácquy ( Nguồn cấp điện không
gián đoạn UPS).
- ATS cho 2 nguồn: nguồn lưới chính vs một nguồn lưới dự phòng.
- ATS cho 2 nguồn: nguồn lưới chính và nguồn từ máy phát điện.
Nội dung đồ án này thiết kế bộ ATS sử dụng Contactor để chuyển mạch và
nguồn Acquy.
1


1.1.3 Sơ bộ hoạt động của thiết bị ATS:

Hình 1.1: Sơ đồ tổng quan hệ thống ATS
Hình 1.1 gồm các khối chức năng mô tả hoạt động hệ thống ATS với nguồn điện
dự phòng.
Trong đó:
- Mains CTT và Gen CTT: có chức năng đóng nguồn điện lưới hoặc nguồn điện
dự phòng.
- Khối MC(Mains Contactor) và khối GC(Gen Contactor) là hai thiết bị đóng/cắt
nguồn có thể là độc lập hoặc được tích hợp thành một khối, có chức năng tự
động chuyển đổi nguồn từ nguồn điện lưới sang nguồn điện dự phòng và ngược
lại.

2


- Control Unit là khối điều khiển kỹ thuật số, có vai trò quyết định đến chất
lượng của việc tự động chuyển đổi nguồn của hệ thống ATS.
- Inter Relay Unit là khối relay trung gian có chức năng tăng công suất tín hiệu
điều khiển;cách ly điện giữa các phần tử chấp hành và khối Control Unit.

1.2 Nguồn cấp điện không gián đoạn UPS (Uninteruplible Power Supply)
1.2.1 Chức năng của UPS
Nguyên lý cơ bản của nguồn UPS là một thiết bị nguồn đầu vào nối với
lưới điện, đầu ra nối với các thiết bị phụ tải, bên trong nguồn UPS có bộ Acquy.
Khi nguồn điện chính bị sự cố mất điện thì UPS sẽ lấy điện từ Acquy thông qua
bộ Inverter cung cấp cho thiết bị phụ tải, đảm bảo cho thiết bị phụ tải được cung
cấp điện một cách liên tục.
1.2.2 Nguyên lý hoạt động của UPS
Về tính năng và công dụng, UPS được chia thành 2 loại:
- Standby UPS.
- Online UPS.
Online UPS là nguồn làm việc thường xuyên, nghĩa là điện áp của lưới được
đưa qua một bộ xử lý trung gian rồi mới được đưa ra tải. Với trường hợp quá
trình xử lý trung gian này luôn hoạt động để cung cấp năng lượng cho phụ tải.
Standby UPS là nguồn làm việc ở chế độ chờ, nghĩa là khi có điện áp nguồn
lưới cung cấp cho tải thì UPS có nhiệm vụ tích trữ năng lượng (nạp Ácquy). Khi
mất điện lưới thì năng lượng từ Ácquy được thông qua mạch để cung cấp cho
phụ tải.
Đối với nguồn Online UPS thì tốc độ chuyển mạch nhanh, độ tin cậy cao,
chất lượng điện áp ra ổn định. Còn với Standby UPS tốc độ chuyển mạch chậm
ảnh hưởng đến điện áp ra.

3


Sơ đồ cấu trúc của bộ UPS:
Nguồn
Lưới

Biến áp

vào

Chỉnh
lưu

Nghịch
lưu

Lọc

L­u

Biến áp
ra

Phụ Tải

ra

Bộ nạp
Ácquy
Điều kiển
Nghịch
lưu

Điều khiển
chỉnh lưu
Nguồn

Hình 1.2: Sơ đồ cấu trúc của bộ UPS

Chức năng các khối:
- Biến áp vào: Hạ áp điện lưới từ 220v xuống 12-24v để nạp cho Ácquy.
Cách ly giữa hệ thống điện lưới và chống ngắn mạch nguồn.
- Chỉnh lưu: Tạo điện áp một chiều dùng cho việc nạp Ácquy và đưa tới bộ
nghịch lưu.
- Lọc chỉnh lưu: San phẳng điện áp ra từ bộ chỉnh lưu để đưa đến bộ nghịch
lưu nhằm nâng cao chất lượng điện áp ra ở đầu nghịch lưu.
- Nghịch lưu: Biến áp điện áp 1 chiều lấy từ đầu ra của nghịch lưu thành
điện áp xoay chiều tần số f=50hz cấp cho tải.
- Biến áp ra: Tăng điện áp từ 12v-24v lên 220v phù hợp với yêu cầu của tải.
- Mạch nạp Acquy: Dùng để điều khiển việc nạp Acquy, khi có điện lưới
thì Acquy là nơi tích trữ năng lượng. Khi đó tín hiệu điều khiển của mạch
điều khiển nạp thì Acquy sẽ được nạp điện. Còn khi năng lượng của
Acquy đầy thì mạch điều khiển sẽ cắt việc nạp điện vào Acquy.

4


- Acquy: Là nơi tích trữ năng lượng khi có điện áp nguồn 220V và cung
cấp năng lượng cho phụ tải khi điện nguồn bị ngắt. Thời gian duy trì điện
của UPS phụ thuộc vào dung lượng của Acquy.
- Điều khiển chỉnh lưu: Điều khiển góc mở của các thyristor trong mạch
chỉnh lưu sao cho điện áp ra sau chỉnh lưu là ổn định theo yêu cầu.
- Điều khiển nghịch lưu: Điều khiển thời gian dẫn của các van hợp lý sao
cho điện áp cung cấp cho tải là không đổi hoặc thay đổi nhỏ. Mạch điều
khiển này đóng vai trò quan trọng như một bộ ổn áp hoạt động song song
với bộ nghịch lưu.
- Nguồn: Dùng để cung cấp các mức điện áp khác nhau cho hai bộ điều
khiển chỉnh lưu vs nghịch lưu.
1.3 Nghiên cứu về họ vi điều khiển AVR

1.3.1 Chức năng và đặc điểm
AVR là “một họ vi điều khiển do hãng Atmel sản xuất. AVR là chip vi
điều khiển 8 bits với cấu trúc tập lệnh đơn giản hóa-RISC(Reduced Instruction
Set Computer), một kiểu cấu trúc đang thể hiện ưu thế trong các bộ xử lí.
So với các chip vi điều khiển 8 bits khác, AVR có nhiều đặc tính nổi trội hơn
hẳn, đặc biệt là về chức năng:
- Gần như chúng ta không cần mắc thêm bất kỳ linh kiện phụ nào khi sử
dụng AVR, thậm chí không cần nguồn tạo xung clock cho chip (thường là
các khối thạch anh).
- Thiết bị lập trình (mạch nạp) cho AVR rất đơn giản, có loại mạch nạp chỉ
cần vài điện trở là có thể làm được. một số AVR còn hỗ trợ lập trình on –
chip bằng bootloader không cần mạch nạp…
- Bên cạnh lập trình bằng ASM, cấu trúc AVR được thiết kế tương thích C,
nguồn tài nguyên rất lớn có thể tra cứu dễ dàng.
Hầu hết các chip AVR có những tính năng sau:
5


- Có thể sử dụng xung clock lên đến 16MHz, hoặc sử dụng xung clock nội
lên đến 8 MHz (sai số 3%)
- Bộ nhớ chương trình Flash có thể lập trình lại rất nhiều lần và dung lượng
lớn, có SRAM (Ram tĩnh) lớn, và đặc biệt có bộ nhớ lưu trữ lập trình
được EEPROM.
- Nhiều ngõ vào ra (I/O PORT) 2 hướng (bi-directional).
- 8 bits, 16 bits timer/counter tích hợp PWM.
- Các bộ chuyển đối Analog – Digital phân giải 10 bits, nhiều kênh.
- Chức năng Analog comparator.
- Giao diện nối tiếp USART (tương thích chuẩn nối tiếp RS-232).
- Giao diện nối tiếp Two –Wire –Serial (tương thích chuẩn I2C) Master và
Slaver.

- Giao diện nối tiếp Serial Peripheral Interface (SPI)
Một số chip AVR thông dụng:
- AT90S2313
- AT90C8534
- ATtiny10, ATtiny11 và ATtiny12
- ATtiny28
- Atmega8/8515/8535
- Atmega16
- Atmega32
- Atmega64/128/2560/2561
Ngoài ra, ta có thể không cần biết về cấu trúc của AVR vẫn có thể lập trình
cho AVR bằng các phần mềm hỗ trợ ngôn ngữ cấp cao như BascomAVR
(Basic) hay CodevisionAVR (C)...
Trình biên dịch: có rất nhiều trình biên dịch bạn có thể sử dụng để biên dịch
code của bạn thành file intel hex để nạp vào chip, một số trình dịch quen thuộc
có thể kể đến như sau:
- AvrStudio
6


- Wavrasm
- WinAVR hay avr-gcc
- CodeVisionAvr
- ICCAVR
- BascomAVR
Chương trình nạp (Chip Programmer): đa số các trình biên dịch (AvrStudio,
CodeVisionAVR, Bascom…) đều tích hợp sẵn 1 chương trình nạp chip hỗ trợ
nhiều loại mạch nạp. Trong trường hợp khác, có thể sử dụng các chương trình
nạp như Icprog hay Ponyprog…là các chương trình nạp miễn phí cho AVR”.
1.3.2 Cấu trúc bên trong của AVR

1.3.2.1 Giới thiệu
Chức năng chính của CPU là đảm bảo cho việc thực hiện chương trình
một cách chính xác. Vì vậy CPU cần phải truy nhập vào bộ nhớ, thực hiện các
phép toán, điều khiển các ngoại vi và điều khiển ngắt.

7


Hình 1.3- Sơ đồ cấu trúc bên trong của dòng chip AVR
Hình 1.3 “biểu diễn cấu trúc bên trong của 1 AVR. Ta thấy rằng 32 thanh
ghi trong Register File được kết nối trực tiếp với Arithmetic Logic Unit -ALU
(ALU cũng được xem là CPU của AVR) bằng 2 line, vì thế ALU có thể truy
xuất trực tiếp cùng lúc 2 thanh ghi RF chỉ trong 1 chu kỳ xung clock.
Các instruction được chứa trong bộ nhớ chương trình Flash program
memory dưới dạng các thanh ghi 16 bit. Bộ nhớ chương trình được truy cập
trong mỗi chu kỳ xung clock và 1 instruction chứa trong program memory sẽ
được load vào trong instruction register, instruction register tác động và lựa
chọn register file cũng như RAM cho ALU thực thi. Trong lúc thực thi chương
trình, địa chỉ của dòng lệnh đang thực thi được quyết định bởi một bộ đếm
8


chương trình – PC (Program counter). Đó chính là cách thức hoạt động của
AVR.
AVR có ưu điểm là hầu hết các instruction đều được thực thi trong 1 chu kỳ
xung clock, vì vậy có thể nguồn clock lớn nhất cho AVR có thể nhỏ hơn 1 số vi
điều khiển khác như PIC nhưng thời gian thực thi vẫn nhanh hơn”.
1.3.2.2 Các thành phần của vi điều khiển
Đơn vị số học ALU
Đơn vị thực thi cao ALU của dòng chip AVR hoạt động theo hướng kết nối

trực tiếp tất cả 32 thanh ghi đa năng. Trong một chu kỳ đồng hồ đơn, tổ chức
ALU giữa những thanh ghi trong tập thanh ghi đa năng được thực thi.
Tổ chức ALU được chia thành ba mục chính: toán học, logic, chức năng bit.
Một vài sự thi hành cấu trúc cũng cung cấp một bộ nhân việc hỗ trợ cả phép
nhân có dấu/ không dấu và định dạng phân số.
Thanh ghi trạng thái (Status Register)
Thanh ghi này là “một trong số các thanh ghi quan trọng nhất của AVR.
Thanh ghi SREG chứa 8 bit cờ (flag) chỉ trạng thái của bộ xử lí, cấu trúc thanh
ghi như sau:

Hình 1.4 – Thanh ghi trạng thái
- Bit 0 – C (Carry Flag: Cờ nhớ): là bit nhớ trong các phép đại số hoặc
logic.
- Bit 1 – Z (Zero Flag: Cờ 0): cờ này được thiết lập nếu kết quả phép toán
đại số hay phép Logic bằng 0.
- Bit 2 – N (Negative Flag: Cờ âm): cờ này được thiết lập nếu kết quả
phép toán đại số hay phép Logic là số âm.
9


- Bit 3 – V (Two’s complement Overflow Flag: Cờ tràn của bù 2): hoạt
động của cờ này liên quan đến số nhị phân (phần bù).
- Bit 4 – S (Sign Bit: Bit dấu): Bit S là kết quả phép XOR giữa 1 cờ N và
V, S=N xor V.
- Bit 5 – H (Half Carry Flag: Cờ nhớ nữa): cờ H là cờ nhớ trong 1 vài
phép toán đại số và phép Logic, cờ này hiệu quả đối với các phép toán với
số BCD.
- Bit 6 – T (Bit Copy Storage): được sử dụng trong 2 Instruction BLD (Bit
LoaD) và BST (Bit STorage).
- Bit 7 – I (Global Interrupt Enable) : Cho phép ngắt toàn bộ: Bit này

phải được đặt lên 1 nếu trong chương trình có sử dụng ngắt. Sau khi thiết
lập bit này, muốn kích hoạt loại ngắt nào cần thiết lập các bit ngắt riêng
của ngắt đó”.
1.3.3 Cấu trúc bộ nhớ
“AVR có cấu trúc Harvard, trong đó đường truyền cho bộ nhớ dữ liệu
(data memory bus) và đường truyền cho bộ nhớ chương trình (program memory
bus) được tách riêng. Data memory bus chỉ có 8 bit và được kết nối với hầu hết
các thiết bị ngoại vi, với register file. Trong khi đó program memory bus có độ
rộng 16 bits và chỉ phục vụ cho instruction registers”.

10


Hình 1.5- Cấu trúc bộ nhớ của AVR
Trong đó:
- Bộ nhớ chương trình (Program memory)
- Bộ nhớ dữ liệu SRAM
- Bộ nhớ dữ liệu EEPROM
- Bộ nhớ vào/ra
- Ngăn xếp (stack)

Hình 1.6 – Cách truy cập dữ liệu của ngăn xếp
11


Stack được hiểu như là 1 “tháp” dữ liệu, dữ liệu được chứa vào stack ở
đỉnh “tháp” và dữ liệu cũng được lấy ra từ đỉnh. Kiểu truy cập dữ liệu của stack
gọi là LIFO- Last In First Out_vào sau ra trước.
1.4 Các thiết bị và linh kiện hỗ trợ
1.4.1 Đèn báo

Hình 1.7- đèn báo

1.4.2. Nút emergency stop
12


Hình 1.8- Emergency stop button
1.4.3 Công tắc chuyển mạch 3 pha

Hình 1.9- công tắc chuyển mạch 3 pha

1.4.4 Contactor
13


Hình 1.10- Contactor

1.4.5 Acquy

Hình 1.11-Acquy
1.4.6 Aptomat
14


Hình 1.12- Aptomat

CHƯƠNG II : THIẾT KẾ PHẦN CỨNG CHO HỆ THỐNG ATS
15

2.1 Sơ đồ khối mạch Inverter

J
Nguồn nuôi
67

Mạch vi điều khiển

Khuếch đại xung
50Hz

Tín hiệu điện hình Sin 50Hz

Hình 2.1- Sơ đồ khối của bộ kích xung (Inverter)
Nhiệm vụ của từng khối:
- Nguồn nuôi: tạo nguồn +5v để nuôi vi điều khiển.
- Mạch vi điều khiển: điều khiển toàn bộ hệ thống.
- Khuếch đại xung 50Hz: tạo ra xung có tần số 50Hz.
- Tín hiệu điện sóng Sin đầu ra.
Nguyên tắc hoạt động:
Cấu tạo của hệ thống ATS gồm 2 khối chính đó là khối Inverter và khối ATS.

16