nghiên cứu thiết kế bộ đo thời gian để tính hiệu suất làm việc của nhân công

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ ĐO THỜI GIAN
ĐỂ TÍNH HIỆU SUẤT LÀM VIỆC CỦA NHÂN CÔNG
S

K

C

0

0

3

9

5

9

MÃ SỐ: T38-2005

S KC 0 0 1 4 2 5

Tp. Hồ Chí Minh, 2005

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA ĐIỆN TỬ - BỘ MÔN CN VT

Đề tài nghiên cứu cấp trường:

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ ĐO THỜI
GIAN ĐỂ TÍNH HIỆU SUẤT LÀM VIỆC
CỦA NHÂN CÔNG
MÃ SỐ: T 38-2005

THUỘC NHÓM NGÀNH:
NGƯỜI CHỦ TRÌ :
ĐƠN VỊ
:

ĐIỆN TỬ
NGUYỄN ĐÌNH PHÚ
BỘ MÔN CNVT - KHOA ĐIỆN TỬ

TP. HỒ CHÍ MINH – 11/2005


Đề tài Nghiên Cứu Khoa Học - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG

XÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT VÀ CHUYỂN VỊ
THẲNG ĐỨNG CỦA BẢN THÉP CHỊU UỐN.

MÃ SỐ: T95 - 2007

THUỘC NHÓM NGÀNH
NGƯỜI CHỦ TRÌ
ĐƠN VỊ

:
:
:

CƠ HỌC ỨNG DỤNG
HUỲNH NGUYỄN DŨNG
KHOA XÂY DỰNG VÀ CHUD

TP. HỒ CHÍ MINH – 6/2008

Huỳnh Nguyễn Dũng

1


Đề tài Nghiên Cứu Khoa Học - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật

Phụ lục

Phần 1:
I.
II.

Đối tượng nghiên cứu.
Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước.

Phần 2:
I.
II.
III.

III.

GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

Mục đích của đề tài:
Phương pháp nghiên cứu:
Nội dung:
1. Khái quát chuyển vò kế điện tử
2. Xác đònh chuyển vò và tính ứng suất trên mô hình thực nghiệm
a. Mô hình hình học
b. Mô hình cảm biến
c. Mô tả tổng quát
d. Phần mềm điều khiển và xử lý
e. Lưu đồ và chương trình trên máy tính
Kết quả đạt được:
1. Tính khoa học:
2. Khả năng triển khai ứng dụng vào thực tế:
3. Hiệu quả kinh tế xã hội:

Phần 3:
I.
II.

ĐẶT VẤN ĐỀ

KẾT LUẬN

Kết luận:
Đề nghò:

Huỳnh Nguyễn Dũng

2


Đề tài Nghiên Cứu Khoa Học - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật

3

PHẦN 1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Khoa Xây Dựng và Cơ Học Ứng Dụng là một khoa thuộc trường Đại học sư phạm kỹ
thuật có nhiệm vụ giảng dạy các môn cơ sở cho sinh viên nhóm ngành xây dựng và cơ khí.
Khoa có 4 bộ môn : Xây dựng, Hình hoạ - Vẽ kỹ thuật, Nguyên lý - Chi tiết máy, Cơ học
và Phòng thí nghiệm cơ học trực thuộc. Chức năng của Phòng thí nghiệm cơ học là giảng
dạy cho sinh viên những bài thí nghiệm nhằm giúp sinh viên thiết lập mối liên hệ giữa lý
thuyết và thực hành, bổ sung khối kiến thức lý thuyết từ các môn cơ sở đã tiếp nhận trên

lớp, ngoài ra còn giúp cho sinh viên nâng cao kỹ năng thực hành và đó cũng là những yêu
cầu mà Khoa, Trường đề ra ngỏ hầu đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của xã hội là xây
dựng nguồn nhân lực có trình độ kỹ thuật, tay nghề với số lượng ngày càng tăng và chất
lượng ngày càng cao. Đứng về góc độ giáo dục và đào tạo là phải không ngừng đổi mới, tự
hoàn thiện để đáp ứng được yêu cầu về phát triển công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất
nước.
Những thiết bò và mô hình hiện tại của Phòng thí nghiệm cơ học chỉ là những mô hình
với những dụng cụ đo cơ khí. Trong khi đó các ứng dụng thực tiển của kỹ thuật đo lường cơ
học đã có những triển khai mạnh mẽ vào các hệ thống kiểm soát quá trình hoạt động của
cơ cấu máy nói chung, vào trong công tác thực nghiệm và đặc biệt là vào trong chương
trình giảng dạy của nhiều trường kỹ thuật trong cả nước.
Chính vì những lý do đã nêu, đề tài :
" Xác đònh ứng suất và chuyển vò thẳng đứng của bản thép chòu uốn " nhằm áp
dụng kỹ thuật đo mới cho một mô hình cơ khí cụ thể, cũng thông qua kỹ thuật đo này cùng
các thiết bò điện tử được chế tạo sẽ cho chúng ta kết qủa cần xác đònh một cách nhanh
chóng.

Huỳnh Nguyễn Dũng


Đề tài Nghiên Cứu Khoa Học - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật

4

TÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
Nghiên cứu về biến cảm điện trở và những ứng dụng của nó là lónh vực rộng lớn
mà các công ty nước ngoài đã cho ra đời nhiều thiết bò với độ chính xác cao, do vậy
đây là một lónh vực có nhiều áp dụng trong việc giảng dạy thực hành,
Cùng với sự phát triển của kỹ thuật điện tử, kỹ thuật đầu dò đặc biệt. Từ những năm
1970, người ta đã chế tạo ra rất nhiều dụng cụ đo biến dạng dựa trên các nguyên lý khác

nhau ... Tuy nhiên không có một nguyên lý nào có thể thỏa mãn mọi yêu cầu kỹ thuật đặt
ra. Do đó có nhiều hệ thống đo khác nhau để đáp ứng yêu cầu đo trong phạm vi giải quyết
những vấn đề khác nhau. Đề tài này nhằm ứng dụng phương pháp đo biến dạng bằng điện
trở.
Phương pháp đo biến dạng bằng điện trở :
Phương pháp đo biến dạng bằng biến trở có thể được xem là hoàn hảo nhất. Phương
pháp này được xem là phổ biến nhất hiện nay, dựa trên nguyên lý do ông Lord Kelvin
phát hiện năm 1856.
Trong nhiều năm qua, phương pháp đo biến dạng bằng điện trở đã được sử dụng rộng
rãi vì sự đơn giãn cũng như kết quả đáng tin cậy của chúng.
Việc sử dụng phương pháp thực nghiệm và dựa vào kết quả lý thuyết đã giúp cho các
nhà nghiên cứu bổ sung và kiểm chứng lẫn nhau tính đúng sai. Đây cũng là lý do đưa đến
sự chọn lựa đề tài .

Huỳnh Nguyễn Dũng


Đề tài Nghiên Cứu Khoa Học - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật

5

PHẦN 2

GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
I.

Mục đích của đề tài:

Căn cứ vào yêu cầu của Khoa Xây Dựng và Cơ Học Ứng Dụng , yêu cầu giảng dạy của
Bộ môn Cơ học, đề tài: “Xác đònh ứng suất và chuyển vò thẳng đứng của bản thép chòu

uốn “ hình thành nhằm phục vụ cho sinh viên những kiến thức cơ bản về quan hệ giữa lực và
biến dạng của những loại vật liệu khác nhau. Đề tài cũng cung cấp cho sinh viên những kiến
thức lý thuyết cũng như kỹ năng thực hành và có thể áp dụng vào thực tế trong mai sau.
Nhóm nghiên cứu và thực hiện đề tài đặt cơ sở lý thuyết của môn học Sức bền vật liệu,
mô hình là một dầm phẳng đặt trên hai gối, dầm được gắn với chuyển vò kế điện tử và nối kết
với thiết bò điện tử nhằm ghi nhận những biến dạng khác nhau khi chòu tải, thông qua các
phần mềm đã thiết lập sẽ cho ra kết quả nhanh chóng về lực, chuyển vò, ứng suất phát sinh…
II. Phương pháp nguyên cứu:
Đề tài: “Xác đònh ứng suất và chuyển vò thẳng đứng của bản thép chòu uốn “ là một đề
tài ứng dụng kỹ thuật. Để thực hiện đề tài này nhóm nghiên cứu chủ yếu dùng phương pháp
tham khảo các tài liệu trong và ngoài nước, có sự cộng tác với nhau giữa cán bộ giảng dạy
thuộc Bộ môn Cơ học và Điện -Điện tử Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật từ đó chọn ra mô
hình cụ thể, tìm mua các phụ kiện, chế tạo và kiểm tra hoạt động của mô hình.
III. Nội dung thực hiện:
Nhóm nghiên cứu và thực hiện đề tài đặt cơ sở lý thuyết của môn học Sức bền vật liệu,
mô hình là một dầm phẳng đặt trên hai gối, dầm được gắn với chuyển vò kế điện tử và nối kết
với thiết bò điện tử nhằm ghi nhận những biến dạng khác nhau khi chòu tải, thông qua các
phần mềm đã thiết lập sẽ cho ra kết quả nhanh chóng về lực, chuyển vò, ứng suất phát sinh…
Huỳnh Nguyễn Dũng


Đề tài Nghiên Cứu Khoa Học - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật

1.

6

Khái quát chuyển vò kế điện tử

a. Tổng quan:

Năm 1856 ông Lod Kelvin đã đặt những sợi dây sắt và đồng chòu tải và ông ta nhận
thấy rằng điện trở tăng lên cùng với sự tăng biến dạng của sợi dây. Ông còn thấy rằng dây
sắt có độ tăng điện trở lớn hơn dây đồng, khi cả hai dây cùng chòu một tải trọng. Cuối cùng,
ông Kelvin sử dụng một cầu Wheatstone để đo sự thay đổi về điện trở. Trong thí nghiệm này,
ông ta đã thiết lập ra ba nguyên lý quan trọng :
1. Điện trở của dây thay đổi như là một hàm của biến dạng.
2. Những loại vật liệu khác nhau, có độ nhạy khác nhau.
3. Cầu wheatstone được sử dụng để đo những sự thay đổi về điện trở một cách
chính xác.
Dựa trên ba nguyên lý này, sự phát triển của hệ thống đo sử dụng điện trở sau 80 năm
phát triển đã được sử dụng rộng rãi làm dụng cụ đo trong công nghiệp và phòng thí nghiệm
và là một công cụ quan trọng của kỹ thuật đo lường điện tử được áp dụng đo các đại lượng cơ
học. Đúng như tên gọi, nó được sử dụng để đo biến dạng.
Biến dạng của một vật thể được gây ra bởi một tác nhân bên ngoài hoặc bên trong,
làm sinh ra ứng suất. Do vậy trong phân tích ứng suất thực nghiệm người ta sử dụng rộng rãi
phương pháp xác đònh biến dạng.
Người ta đã chế tạo các đầu dò đặc biệt để đo lực hoặc các đại lượng dẫn xuất khác
như moment, áp suất, gia tốc, và chuyển vò, dao động ... dựa trên kỹ thuật đo biến dạng.
Các thiết bò đo biến dạng cho đến nay đã được nhiều hãng chế tạo (Hottinger Baldwin
Messttechnik, Micromesures Vishay, ...)..
Việc sử dụng các thiết bò này đem lại nhiều hiệu quả cao trong công tác nghiên cứu
thực nghiệm. Do đó việc tìm hiểu sử dụng và khai thác các tính năng hỗ trợ của thiết bò đóng
vai trò không nhỏ cho hoạt động trên.
b. Độ nhạy về biến dạng trong những hợp kim:
Điện trở R của một dây dẫn đồng nhất với một chiều dài L, tiết diện ngang A và điện
trở suất 
L
(1)
R
A

dR d dL dA
(a)



R

L
A
dA
Với
đại diện sự biến thiên trên tiết diện cắt ngang dưới tác động biến dạng nó
A
dL
tương đương với 
(v : hệ số poisson), nếu đường kính dây dẫn trước khi biến dạng là
L
d0 thì đường kính sau khi biến dạng bằng :
Huỳnh Nguyễn Dũng


7

Đề tài Nghiên Cứu Khoa Học - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
dL 

d f  d 0 1  

L 


Từ phương trình (b) ta có :

(b)

2

dA
dL
dL
 dL 
 2v
 v 2    2v
A
L
L
 L 
Thay thế phương trình (c) vào phương trình (a) ta có
dR d dl

 1 2 
R

l
Có thể viết lại :
dR / R
d / 
SA 
 1  2v 



(c)

(2)

(3)



Trong đó SA là độ nhạy của kim loại được sử dụng làm vật dẫn
Xem xét phương trình (3) thấy rằng độ nhạy biến dạng bất kỳ kim loại nào cũng phụ
thuộc vào 2 yếu tố. Thứ nhất, sự thay đổi về kích thước của dây dẫn được thể hiện qua thành
phần (1 + 2v). Thứ hai, sự thay đổi trên điện trở, đặc biệt đại lượng điện trở suất được đại
d / 
diện  . Các kết quả thí nghiệm cho thấy SA thay đổi từ 2 đến 4 đối với hầu hết đối với
những kim loại thuần túy. Điều này chỉ ra rằng sự thay đổi trên điện trở suất là khá rộng ứng
với một số kim loại, bởi vì (1 + 2v) thường thay đổi trong phạm vi 1,4 và 1,7. Sự thay đổi
trong điện trở suất là do một số electron tự do dòch chuyển khi chòu tác dụng của tải trọng.
Lưu ý rằng, độ nhạy phụ thuộc vào loại hợp kim mà chúng ta xem xét. Hơn thế, những
giá trò gán của SA trong bảng (1) thì không nhất thiết là hằng số giá trò của độ nhạy SA phụ
thuộc vào mức độ làm việc trong trạng thái nguội của nó tác động lên dây dẫn trong quá trình
hình thành và độ tinh khiết của hợp kim cũng như phạm vi biến dạng mà chúng ta đang xem
xét đại lượng SA.
Bảng 1 :
Strain sensitivity SA for common strain - gage alloys
Material
Composition, %
Advance or Constantan
45 Ni, 55 Cu

Nichrome V
80 Ni, 20 Cr
Isoelastic
36 Ni, 8 Cr, 0,5 Mo, 55,5 Fe
Karma
74 Ni, 20 Cr, 3 Al, 3 Fe
Armour D
70 Fe, 20 Cr, 10 Al

SA
2.1
2.2
3.6
2.0
2.0

Hầu hết những dụng cụ đo biến dạng sử dụng điện trở được sản xuất ngày nay đều tạo
từ hợp kim đồng và Niken được gọi là Advance hay Constantan.
Một dạng đường cong chỉ ra sự thay đổi theo phần trăm trên điện trở R/R như là một
hàm của biến dạng phần trăm của hợp kim, sẽ được trình bày trên hình 1. Hợp kim này rất
hữu ích trong việc áp dụng đo biến dạng vì những lý do sau :
Huỳnh Nguyễn Dũng


8
Đề tài Nghiên Cứu Khoa Học - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
1.
Giá trò của độ nhạy SA là tuyến tính trong phạm vi biến dạng khá rộng và sự thay
đổi sợi filament gắn nhau cực kỳ nhỏ.
2.

Giá trò SA không thay đổi nhiểu lắm khi mà vật liệu bò hóa dẻo.
3.
Hợp kim này có điện trở suất khá cao .
4.
Hợp kim này có tính ổn đònh nhiệt rất tốt và không bò ảnh hưởng nhiều sự thay đổi
về nhiệt độ khi mà được đặt trên một cấu trúc vật liệu thông thường nào đó.

2.

Xác đònh chuyển vò và tính ứng suất trên mô hình thực nghiệm

Mô hình đo: là một dầm được đặt trên hai gối đỡ và trên đó đặt lực tác dụng, bên dưới
dầm ta đặt chuyển vò kế điện tử để đo chuyển vò thẳng đứng tại một vò trí bất kỳ của dầm.
Thiết lập phương trình vi đường đàn hồi cho dầm chòu uốn ta có phương trình đường đàn
hồi của đoạn dầm AB và BC như sau:
Đoạn AB:

Ρ z3
Ρ 5 2
y AB z   

l z
ΕJ 9 ΕJ 81
l
0z
3
Đoạn BC:

Ρ z3
Ρ lz 2 19P l 2

Ρ l3
y BC z  


z
ΕJ 18 ΕJ 6
ΕJ 162
ΕJ 162
l
zl
3

Các giá trò đã biết:
kN
cm 2



Modun đàn hồi Ε  2.10 4



Chiều dài chi tiết đo l = 900mm



Bề rộng chi tiết đo b = 63mm



Chiều cao chi tiết đo h = 6mm

Do vậy ta có:
Moment quán tính của mặt cắt ngang đối với trục x:

bh 3 63.63
Jx 

 1134 mm 4
12
12
Huỳnh Nguyễn Dũng


Đề tài Nghiên Cứu Khoa Học - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Moment chống uốn của mặt cắt ngang đối với trục x:

9

bh 2 63.6 2
Wx 

 378 mm 3
6
6
Theo lý thyết thì từ phương trình đường đàn hồi đoạn BC ta tính được chuyển vò thẳng
đứng của điểm D cách gốc một đoạn 500 mm ( AD = 500 mm ) tương ứng với lực đặt là 10N.

10 5003 10 900.5002 10.19 9002
10 9003

YD 


.500 
ΕJ 18
ΕJ
6
ΕJ 162
ΕJ 162

YD 

9.125  27.9.25  19.81.5  729 7
2016
7
.10 
.
10
162 EJ
162.2.105.1136

YD  0.54773082942097026mm
Trong phần kết nối với thiết bò điện tử chúng ta sẽ kiểm chứng với kết quả lý thuyết
đã cho.

3.

Thiết kế hệ thống mạch đo chuyển vò

Phần này sẽ tiến hành khảo sát cảm biến chuyển vò và thiết kế hệ thống mạch đo có

giao tiếp với máy tính.
a.

Cảm biến chuyển vò:

Cảm biến chuyển vò sử dụng trong đề tài nghiên cứu là của hãng WAYCON chủng loại:
LRW2 có hình dạng như hình 2:

Hình 2. Hình dạng của cảm biến.

Huỳnh Nguyễn Dũng


Đề tài Nghiên Cứu Khoa Học - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
 Các thông số của cảm biến:


Tầm dòch chuyển từ 10 đến 50mm.



Tốc độ dòch chuyển < 10m/s



Tuyến tính khoảng ±0,1%



Nhiệt độ làm việc từ – 30 đến +100 ·C



Tuổi thọ 100×106 chu kỳ.



Dây cẫn có bọc cáp.

Bảng các thông số về khoảng cách và thông số điện:

Các thông số về kết nối như hình 3:

Hình 3. Hình dạng và cấu trúc điện trở bên trong.
Huỳnh Nguyễn Dũng

10


11
Đề tài Nghiên Cứu Khoa Học - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Cảm biến chuyển vò là biến trở có giá trò điện trở tuỳ theo từng loại. Cảm biến nhóm
đang nghiên cứu có điện trở là 5KΩ. Khi chuyển dòch thì giá trò của điện trở sẽ thay đổi.
Cảm biến có 3 dây: khi sử dụng thì ta dùng dây chính giữa và 1 đầu dây còn lại: một
đầu dây sẽ làm giá trò điện trở thay đổi theo chiều tăng và đầu còn lại sẽ làm điện trở thay
đổi theo chiều giảm.
b.

Thiết kế hệ thống sơ đồ khối:

Thiết kế sơ đồ khối cho hệ thống. Theo tác giả thì sơ khối của hệ thống bao gồm các
khối liên kết với nhau như hình 4:
Khối biến dòng có chức năng chuyển đổi sự biến thiên của vị trí thành sự biến thiên của
điện trở như đã trình bày ở trên.
Sự biến thiên của điện trở được gắn vào mạch cầu điện trở để chuyển đổi thành sự biến
thiên của điện áp DC.
Khối ADC có chức năng chuyển đổi điện áp trên sang dữ liệu số để khối điều khiển xử
lý.
Khối hiển thò dùng LCD 16x2 để hiển thò các thông tin kết quả đo.

Khối nguồn
cung cấp.

Khối mạch cầu
điện trở
Khối ADC.

Khối hiển thò
các thông số đo

Khối điều khiển
dùng vi điều
khiển

Khối giao tiếp
với máy tính.
.

Cảm biến
chuyển vò.

Hình 4. Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển.
Khối điều khiển sử dụng vi điều khiển sẽ thực hiện các công việc như sau:

Huỳnh Nguyễn Dũng


12
Đề tài Nghiên Cứu Khoa Học - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
- Điều khiển khối ADC chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số để nhận biết
dữ liệu số tương ứng với trạng thái chuyển dòch của cảm biến khi không tải cũng như
khi có tải.
-

Hiển thò các thông số đo được.

-

Giao tiếp với máy tính để truyền dữ liệu đo được về để xử lý.

Khối nguồn dùng để cung cấp nguồn cho tất cả khác khối trong hệ thống hoạt động.
c.

Thiết kế hệ thống sơ đồ mạch:

Sau khi đã có được sơ đồ khối và có được trình tự làm việc tác giả tiến hành thiết kế sơ
đồ nguyên lý của hệ thống như hình 5 và hình 6:

Hình 5. Sơ đồ khối của mạch cầu điện trở và nguồn cung cấp.
Cảm biến chuyển vò được nối với pinheader 3 chân trong mạch cầu 4 điện trở. Để dễ

tương thích với điện trở của cảm biến và sai số của điện trở nên 3 điện trở còn lại sử dụng
đều là biến trở tinh chỉnh.
Mạch cầu điện trở này sử dụng nguồn DC 5V cung cấp riêng. Tí hiệu lấy ra đưa đến
mạch chuyển đổi ADC. Hai vò trí lấy tín hiệu ra là nằm giữa mạch cầu. Do sử dụng nguồn độc
lập nên ta có thể sử dụng 1 chân tín hiệu làm chân GND cho mạch ADC.
Huỳnh Nguyễn Dũng


13
Đề tài Nghiên Cứu Khoa Học - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Chú ý: chân tiếp đất của nguồn cho mạch cầu này là AGND khác với GND của hệ
thống mạch số điều khiển.

Hình 6. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều khiển.
Huỳnh Nguyễn Dũng


Đề tài Nghiên Cứu Khoa Học - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Trong sơ đồ nguyên lý sử dụng vi điều khiển 89S52 có dung lượng 8Kbyte.

14

Khối hiển thò sử dụng LCD 16x2 có 2 hàng và mỗi hàng hiển thò được 16 kí tự.
Khối ADC sử dụng IC 7109 chỉ có 1 kênh nhưng chuyển đổi được 12 bit tạo ra 4096
trạng thái.
Tín hiệu từ ngõ ra của mạch cầu điện trở đưa đến mạch chuyển đổi ADC 7109.

4.

Lưu đồ và chương trình điều khiển của mạch đo:

Lưu đồ điều khiển của hệ thống như hình 7:
Begin

Khởi tạo LCD.
Khởi tạo timer.
Khởi tạo truyền dữ liệu.

Điều khiển chuyển đổi ADC

Giải mã hiển thò kết quả đo ra LCD.

Yêu cầu gởi dữ liệu
về máy tính

S

Đ
Tiến hành gởi dữ liệu.

Hình 7. Lưu đồ giải thuật điều khiển.
Khi bắt đầu làm việc hệ thống vi điều khiển sẽ khởi tạo các thông số cần thiết cho
LCD, khởi tạo truyền dữ liệu để sẳn sàng gởi dữ liệu.
Tiến hành chuyển đổi ADC.
Chuyển đổi kết quả đo ở dạng số nhò phân thành số BCD.
Chuyển đổi số BCD thành mã ASCII để hiển thò trên LCD.
Huỳnh Nguyễn Dũng


15

Đề tài Nghiên Cứu Khoa Học - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Kiểm tra xem có yêu cầu gởi dữ liệu từ máy tính hay không: nếu không thì quay lại
thực hiện tiếp. Nếu có thì tiến hành gởi kết quả đo về máy tính rồi cũng tiếp tục thực hiện
tiếp.
Sau đây là kết quả chương trình bên vi điều khiển:
;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
;CHUONG TRINH DIEU KHIEN LCD HIEN THI CHUOI THONG TIN CO GIAO TIEP VOI LCD
;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
;DINH NGHIA CAC BIEN LCD
E
BIT
P3.2
RW
BIT
P3.3
RS
BIT
P3.4
BYTEOUT
EQU P1
;ADC 7109 KET NOI VOI P0 - 8 BIT THAP; P2.4 -> P2.7 CHO 4 BIT CAO

LBPP:

MAIN1:

ADC

BIT

P3.3

BDN
GIAY
PHUT
GIO
GIAYTAM

EQU
EQU
EQU
EQU
EQU

R6
R5
R4
R3
60H

CH_DVI
NG_TRAM

EQU
EQU

1AH
1BH

;CHIP SELECT ADC TICH CUC MUC 0

ORG
JMP

0000H
LBPP

ORG
JMP

0023H
TRUYEN

MOV
SETB
CALL
CALL
CALL
MOV

SP,#68H
ADC
KHOITAO_LCD
XOAVNH
KT_TDL
IE,#10010000B

;GOI CHTR KHOI TAO LCD
;XOA VUNG NHO HIEN THI

CALL
CALL
CALL
JMP

READ7109
BCD_ASCII
HIENTHI
MAIN1

;DOC DU LIEU ADC
;CHUYEN SANG MA ASCII
;GOI RA LCD DE HIEN THI
;TIEP TUC

;NGAT TRUYEN DU LIEU

;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

Huỳnh Nguyễn Dũng


Đề tài Nghiên Cứu Khoa Học - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật

16

;CHTR CON DIEU KHIEN VA DOC DU LIEU TU ADC 7109
;D[7:0] = P0, CS=P3.3, D[8:11] = P20:P23.
ADCH EQU 19H
ADCL EQU 18H

;KET QUA SO HEX 12 BIT LU VAO 18H(BYTE CAO) 19H(BYTE LOW)
;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
READ7109:
CLR ADC
;CHO PHEP
MOV ADCL,P0
;CAT 8 BIT THAP
MOV A,P2
ANL
SWAP
MOV
SETB

A,#0F0H
A
ADCH,A
ADC

;CHUYEN SO HEX SANG SO BCD
READ71A:
MOV CH_DVI,#0
MOV NG_TRAM,#0
MOV
MOV
DIV
MOV

A,ADCL
B,#10
AB

CH_DVI,B

;XOA 4 BIT THAP
;CAT 4 BIT CAO
;CAM TRO LAI

;XOA HANG CHUC NGAN

;CAT HANG DON VI

MOV B,#10
DIV AB
MOV NG_TRAM,A

;CAT HANG TRAM

MOV A,B
SWAP A
ORL CH_DVI,A

;CAT HANG CHUC

MOV R2,ADCH
CJNE R2,#0,HEXBCD1
JMP BCDRET
HEXBCD1:

BCDRET:

MOV

ADD
DA
MOV

A,CH_DVI
A,#56H
A
CH_DVI,A

;CONG HANG CHUC-DVI

MOV
ADDC
DA
MOV
DJNZ
RET

A,NG_TRAM
A,#02H
A
NG_TRAM,A
R2,HEXBCD1

;CONG HANG TRAM-NGAN

Huỳnh Nguyễn Dũng


Đề tài Nghiên Cứu Khoa Học - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật

17

;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
X
;CHTR CON NHAN VA TRUYEN DU LIEU
;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
TRUYEN:
PUSH ACC
CLR EA
JNB
CLR
MOV
CJNE

TRUYEN_E:

RI,$
RI
A,SBUF
A,#0FEH,TRUYEN_E

MOV SBUF,20H
JNB TI,$
CLR TI

;GOI HANG NGAN

MOV SBUF,21H
JNB TI,$

CLR TI

;GOI HANG TRAM

MOV SBUF,22H
JNB TI,$
CLR TI

;GOI HANG CHUC

MOV SBUF,23H
JNB TI,$
CLR TI

;GOI HANG DON VI

POP ACC
SETB EA
RETI

;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
;CHTR CON CHUYEN SO BCD SANG MA ASCII
;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
BCD_ASCII: MOV A,CH_DVI
ANL A,#0FH
MOV 20H,A
ADD A,#30H
MOV 5FH,A
MOV
ANL

SWAP
MOV
ADD
MOV
MOV

Huỳnh Nguyễn Dũng

A,CH_DVI
A,#0F0H
A
21H,A
A,#30H
5EH,A
A,NG_TRAM


Đề tài Nghiên Cứu Khoa Học - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật

18

ANL A,#0FH
MOV 22H,A
ADD
MOV
MOV
ANL
SWAP
MOV

A,#30H
5DH,A
A,NG_TRAM
A,#0F0H
A
23H,A

ADD A,#30H
MOV 5CH,A
RET
;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
;CHUONG TRINH CON XOA VUNG NHO HIEN THI
;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
XOAVNH:
MOV R0,#40H
MOV A,#' '
XOAC:
MOV @R0,A
INC
R0
CJNE R0,#60H,XOAC
RET
HTHICLOCK: MOV
MOV
MOV
MOV
MOV
MOV
MOV

40H,#'C'
41H,#'L'
42H,#'O'
43H,#'C'
44H,#'K'
45H,#'-'
46H,#'$'

MOV
MOV
MOV
MOV
MOV
MOV
MOV
MOV
MOV
MOV
MOV
MOV
MOV
MOV
MOV
MOV

50H,#'B'
51H,#'A'
52H,#'O'
53H,#'C'
54H,#'H'

55H,#'U'
56H,#'O'
57H,#'N'
58H,#'G'
59H,#'-'
5AH,#'G'
5BH,#' '
5CH,#' '
5DH,#' '
5EH,#' '
5FH,#' '

;
;
;
;

Huỳnh Nguyễn Dũng


Đề tài Nghiên Cứu Khoa Học - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật

19

RET
;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
;CHTR CON CHUYEN SO BCD SANG MA ASCII
;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
BCD_MAASCII:
MOV A,GIAY

ANL A,#0FH
ADD A,#30H
MOV 4FH,A
MOV
ANL
SWAP
ADD
MOV

A,GIAY
A,#0F0H
A
A,#30H
4EH,A

MOV
ANL
ADD
MOV

A,PHUT
A,#0FH
A,#30H
4CH,A

MOV
ANL
SWAP
ADD
MOV

A,PHUT
A,#0F0H
A
A,#30H
4BH,A

MOV
ANL
ADD
MOV

A,GIO
A,#0FH
A,#30H
49H,A

MOV A,GIO
ANL A,#0F0H
SWAP A
ADD A,#30H
MOV 48H,A
RET
$INCLUDE(TV_DO.ASM)
$INCLUDE(TV_DOR.ASM)
END
;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX;
CHUONG TRINH CON HIEN THI NOI DUNG TREN LCD CUA2 VUNG NHO
;40H->4FH HANG 1
; 50H-> 5FH HANG 2;

;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
HIENTHI:
MOV A,#080H
;SET DDRAM
CALL KTAO

Huỳnh Nguyễn Dũng


Đề tài Nghiên Cứu Khoa Học - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật

FLINE:

MOV
MOV
CALL
DJNZ

R1,#16
R0,#40H
WRITE
R1,FLINE

20

;BAT DAU TU 0

MOV A,#0C0H
;SET DDRAM
CALL KTAO

MOV R1,#16
SLINE:
CALL WRITE
DJNZ R1,SLINE
RET
;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX;
CHTR CON GOI DATA HIEN THI RA LCD
;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
WRITE:
MOV A,@R0
WRITE1:
MOV BYTEOUT,A
CALL DATA_BYTE
INC
R0
RET
;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX;
CHTR CON KHOI TAO LCD
;CHUONG TRINH DIEU KHIEN LCD 16X2 TREN KIT VI DIEU KHIEN LOAI NHO
;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
KHOITAO_LCD:
CALL KHTAOLCD
;KHOI TAO LCD
RET
;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX;
CHTR CON KHOI TAO LCD
;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
KHTAOLCD: SETB E
;ENABLE
CLR RS

;RS LOW
CLR RW
;RW LOW
MOV A,#38H
CALL KTAO
CALL DDELAY41

;TU DIEU KHIEN LCD

MOV A,#38H
CALL KTAO
CALL DDELAY100

;FUNCTION SET

MOV A,#38H
CALL KTAO

;FUNCTION

MOV
CALL
MOV
CALL

;TU DIEU KHIEN DISPLAY ON

Huỳnh Nguyễn Dũng

A,#0CH

KTAO
A,#01H
KTAO

;DELAY 4.1 MSEC

;DELAY

;TU DIEU KHIEN CLEAR DISPLAY


Đề tài Nghiên Cứu Khoa Học - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
MOV A,#06H
CALL KTAO

21

;TU DIEU KHIEN ENTRY MODE SET

MOV A,#80H
;THIET LAP DIA CHI LCD (SET DD RAM)
CALL KTAO
RET
;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX;
CHUONG TRINH CON KHOI TAO LCD
;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
KTAO:
MOV BYTEOUT,A
CALL COMMAND_BYTE
RET

;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX;
FEED COMMAND/DATA TO THE LCD MODULE
;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
COMMAND_BYTE:
CLR RS
;RS LOW FOR A COMMAND BYTE
LJMP BDELAY
DATA_BYTE: SETB RS
BDELAY:
CLR RW
CLR E
NOP

;RS HIGH FOR A DATA BYTE
;R/W LOW FOR A WRITE MODE

SETB E
NOP
NOP

;ENABLE PULSE

MOV

;CONFIGURE PORT1 TO INPUT MODE

BYTEOUT,#0FFH

SETB RW
CLR RS

CLR E

;SET RW TO READ
;SET RS TO COMMAND
;GENERATE ENABLE PULSE

NOP
NOP
SETB E
CALL DDELAY100
RET
;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX;
CHUONG TRINH CON DELAY 4.1 MS
;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
DDELAY41: MOV 7EH,#90H
DEL412:
MOV 7FH,#200
DJNZ 7FH,$
DJNZ 7EH,DEL412

Huỳnh Nguyễn Dũng


Đề tài Nghiên Cứu Khoa Học - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật

22

RET
;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX;
CHUONG TRINH CON DELAY 255 MICROGIAY

;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
DDELAY100: MOV 7FH,#00
DJNZ 7FH,$
RET
DELAY1GIAY:
MOV 7AH,#20
XX2:
MOV 7BH,#0
XX1:
MOV 7CH,#0
DJNZ 7CH,$
DJNZ 7BH,XX1
DJNZ 7AH,XX2
RET
;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX;
CHUONG TRINH CON DELAY 255 MICROGIAY
;XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
PCON
EQU
87H
KT_TDL:
MOV SCON,#50H
MOV TMOD,#21H
MOV TH1,#-3
MOV PCON,#80H
SETB TR1
RET

Huỳnh Nguyễn Dũng

Đề tài Nghiên Cứu Khoa Học - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật

5.

23

Lưu đồ và chương trình trên máy tính:

Lưu đồ điều khiển của hệ thống như hình 8:
Begin

Khởi tạo truyền dữ liệu.
Khởi tạo các thông số.

Nhận dữ liệu từ bo điều khiển
Xử lý tính toán

end
Hình 8. Lưu đồ giải thuật của chương trình trên máy tính.
//XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

Khai báo các biến của chương trình:
//XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

var
Form1: TForm1;
Z,P,JX,PTAM: REAL;
Y1ZA,Y1ZB, Y1Z: REAL;
Y2ZA,Y2ZB, Y2ZC,Y2ZD,Y2Z: REAL;

YDZ1,YDZ2,YDZ3,YDZ4: REAL;
doc0,doc1,doc2,doc3:byte;
GTRIDOC_0,GTRIDOC_1,GTRI:REAL;
ZV2,ZVT2,ZV,ZVT:REAL;
X,Y,X1,Y1,X2,Y2:INTEGER;
VY1ZA,VY1ZB, VY1Z: REAL;
VY2ZA,VY2ZB, VY2ZC,VY2ZD,VY2Z: REAL;
VYDZ1,VYDZ2,VYDZ3,VYDZ4: REAL;
//XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

Khai báo các hằng của chương trình:
//XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

Huỳnh Nguyễn Dũng