THIẾT KẾ ĐỐI TƯỢNG CẦN ĐO LÀ LÒ NUNG 14000C. Số điểm đo là 7.Quán tính nhiệt (giây0C) 45

Đồ án: Thiết kế lò nung

GVHD: TS: Nguyễn Thạc Khánh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

====o0o====

BÁO CÁO
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ ĐỐI TƯỢNG CẦN ĐO LÀ LÒ NUNG

STTSV :
GVHD:

SVTH:Nguyễn Thế Huy

10
TS. Nguyễn Thạc Khánh

Page 1


Đồ án: Thiết kế lò nung

GVHD: TS: Nguyễn Thạc Khánh

Yêu cầu của bài toán: Thiết kế đối tượng cần đo là Lò nung 14000C. Số điểm đo là 7.
Quán tính nhiệt (giây/0C) 45.

1. Tìm hiểu các loại cặp nhiệt điện (Thermocouple);
2. Chọn cảm biến phù hợp yêu cầu;
3. Thiết kế mạch chuyển đổi chuẩn hóa sử dụng vi mạch khuếch đại dụng cụ đo;
4. Thiết kế mạch dồn kênh: Phân tích và lựa chọn chu kỳ dồn kênh Ts tối ưu (Ts
phụ thuộc vào số kênh cần đo, quán tính của tín hiệu - tốc độ biến đổi của tín hiệu);
5. Thiết kế mạch ADC;
6. Thiết kế mạch phân kênh;
7. Thiết kế mạch tạo chu kỳ đồng hồ (clock) cho MUX và DEMUX;
8. Thiết kế mạch hiển thị thông tin;
9. Kết nối với CPU (Vi xử lý hoặc VĐK);
10. Thiết kế / lựa chọn nguồn cung cấp (phù hợp với điện áp yêu cầu của các IC và
đủ công suất);
11. Vẽ sơ đồ tổng thể (dùng phần mềm mô phỏng hoặc phần mềm thiết kế mạch);
12. Mô phỏng các mạch đã thiết kế.

Mục Lục
SVTH:Nguyễn Thế Huy

Page 2


Đồ án: Thiết kế lò nung

SVTH:Nguyễn Thế Huy

GVHD: TS: Nguyễn Thạc Khánh

Page 3

Đồ án: Thiết kế lò nung

GVHD: TS: Nguyễn Thạc Khánh

PHẦN 1: CẶP NHIỆT ĐIỆN
1.1: Khái niệm
Cặp nhiệt điện Cặp nhiệt điện là 2 đoạn dây kim loại khác nhau về bản chất được
hàn dính ở 2 đầu.
1.2: Cấu Tạo
Gồm 2 dây kim loại khác nhau được hàn dính 1 đầu gọi là đầu nóng ( hay đầu đo),
hai đầu còn lại gọi là đầu lạnh ( hay là đầu chuẩn ). Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa
đầu nóng và đầu lạnh thì sẽ phát sinh 1 sức điện động V tại đầu lạnh. Dựa trên nguyên lý
này, người ta chế tạo ra các loại cảm biến nhiệt độ thermocouple để đo nhiệt độ. Bằng
việc đo giá trị hiệu điện thế từ các đầu lạnh của cặp nhiệt điện, người ta có thể tính toán
được giá trị nhiệt độ mà đầu nóng đang chịu. Từ đó, các ứng dụng về đo nhiệt độ bằng
cặp nhiệt điện ra đời và được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp. Một vấn đề đặt ra là
các cặp nhiệt điện phải có sự ổn định và đo được nhiệt độ ở đầu lạnh, điều này tùy thuộc
rất lớn vào chất liệu các kim loại làm cặp nhiệt điện. Do vậy, cùng với thời gian đã xuấtt
hiện các chủng loại cặp nhiệt độ khác nhau, mỗi loại cho ra 1 sức điện động khác nhau.
Vì thế, người dùng cần phải lưu ý điều này để chọn đầu dò và bộ điều khiển cho
thích hợp.
Dây của cặp nhiệt điện thì không dài để nối đến bộ điều khiển, yếu tố dẫn đến
không chính xác là chổ này, để giải quyết điều này chúng ta phải bù trừ cho nó ( offset
trên bộ điều khiển ).

SVTH:Nguyễn Thế Huy

Page 4

Đồ án: Thiết kế lò nung

GVHD: TS: Nguyễn Thạc Khánh

1.3: Các loại cặp nhiệt điện
1.3.1: Kiểu cặp nhiệt loại K
Loại K là loại phổ biến nhất của cặp nhiệt điện. Đó là không tốn kém, chính xác,
đáng tin cậy, và có một phạm vi nhiệt độ rộng. Các loại K thường được tìm thấy trong các
ứng dụng hạt nhân vì độ cứng bức xạ tương đối của nó.
Thành phần chính của loại này là Chromel (Ni-Cr alloy) /Alumel (Ni-Al alloy).
Khoảng đo nhiệt độ từ 200 °C đến 1200 °C.
1.3.2: Kiểu cặp nhiệt loại E
Các loại E có một tín hiệu mạnh hơn và độ chính xác cao hơn so với các loại K
hoặc loại J ở phạm vi nhiệt độ vừa phải 1,000F và thấp hơn. Các loại E cũng là ổn định
hơn so với các loại K, mà thêm vào độ chính xác của nó.
Thành phần chính của loại này là Chromel /Constantan(Cu-Ni alloy). Khoảng đo
nhiệt độ từ −200 °C đến 900 °C.
1.3.3: Kiểu cặp nhiệt loại J
Các loại J cũng rất phổ biến. Nó có một phạm vi nhiệt độ nhỏ hơn và có tuổi thọ
ngắn hơn ở nhiệt độ cao hơn Loại K. Nó tương đương với Type K về chi phí và độ tin
cậy.
Thành phần chính của loại này là Iron /Constantan. Khoảng đo nhiệt độ từ −40 °C
đến 750 °C.
1.3.4: Kiểu cặp nhiệt loại N
Type N cổ phiếu chính xác và nhiệt độ giới hạn tương tự như Type K. Các loại N
là hơi đắt tiền hơn. Các loại N có độ lặp lại tốt hơn giữa 572F để 932F (300C đến 500C)
so với các loại K.
Thành phần chính của loại này là Nicrosil (Ni-Cr-Si alloy) / Nisil (Ni-Si alloy).
Khoảng đo nhiệt độ từ −270 °C đến 1300 °C.

1.3.5: Kiểu cặp nhiệt loại T
Các Loại T là một cặp nhiệt điện rất ổn định và thường được sử dụng trong các
ứng dụng nhiệt độ rất thấp như chất làm lạnh hoặc tủ đông cực thấp. Nó được tìm thấy
trong môi trường phòng thí nghiệm khác. Các kiểu T có khả năng lặp lại tuyệt vời giữa
-380F đến 392F (-200C đến 200C).
Thành phần chính của loại này là Copper /Constantan. Khoảng đo nhiệt độ từ
−200 °C đến 350 °C.
1.3.6: Kiểu cặp nhiệt loại R
Type R được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ rất cao. Nó có một tỷ lệ cao hơn
của Rhodium hơn Type S, mà làm cho nó đắt hơn. Kiểu R là rất giống với Type S về hiệu
suất. Nó đôi khi được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ thấp hơn do độ chính xác cao
SVTH:Nguyễn Thế Huy

Page 5


Đồ án: Thiết kế lò nung

GVHD: TS: Nguyễn Thạc Khánh

và ổn định. Type R có một sản lượng cao hơn một chút và cải thiện sự ổn định qua các
loại S.
Thành phần chính của loại này là Platinum /Platinum with 13% Rhodium. Khoảng
đo nhiệt độ từ 0 °C đến 1600 °C.
1.3.7: Kiểu cặp nhiệt loại S
Type S được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ rất cao. Nó thường được tìm
thấy trong các ngành công nghiệp công nghệ sinh học và dược phẩm. Nó đôi khi được sử
dụng trong các ứng dụng nhiệt độ thấp hơn do độ chính xác cao và ổn định. Các loại S
thường được sử dụng với một ống bảo vệ bằng gốm.
Thành phần chính của loại này là Platinum /Platinum with 10% Rhodium. Khoảng

đo nhiệt độ từ 0 °C đến 1600 °C
1.3.8 Kiểu cặp nhiệt loại B
Các cặp nhiệt điện loại B được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ rất cao. Nó
có giới hạn nhiệt độ cao nhất của tất cả các cặp nhiệt điện được liệt kê ở trên. Nó duy trì
một mức độ chính xác và ổn định ở nhiệt độ rất cao. Loại B có một đầu ra thấp hơn so
với những kim loại khác (loại R & type S) ở nhiệt độ dưới 1,112F (600C).
Thành phần chính của loại này là Platinum-Rhodium /Pt-Rh. Khoảng đo nhiệt độ
từ 50 °C đến 1800 °C.
1.4: Đặc tính

SVTH:Nguyễn Thế Huy

Page 6


Đồ án: Thiết kế lò nung

GVHD: TS: Nguyễn Thạc Khánh

Từ những yếu tố trên khi sử dụng loại cảm biến này chúng ta lưu ý là không nên
nối thêm dây ( vì tín hiệu cho ra là mV nối sẽ suy hao rất nhiều ). Cọng dây của cảm biến
nên để thông thoáng ( đừng cho cọng dây này dính vào môi trường đo ). Cuối cùng là nên
kiểm tra cẩn thận việc Offset thiết bị.
1.4.

Công thức tính
§ Điện áp được tạo ra bởi cặp nhiệt điện được cho bởi công thức
V = S * ΔT
Trong đó:
•

V: Điện áp đo được (V)
•
S: Hệ số Seebeck (V/0C)
•
ΔT: Chênh lệch nhiệt độ giữa 2 mối nối
Do đó, nhiệt độ cần đo được tính theo công thức
T= Ttham chiếu + V/S (°C)

SVTH:Nguyễn Thế Huy

Page 7


Đồ án: Thiết kế lò nung

GVHD: TS: Nguyễn Thạc Khánh
PHẦN II: : THIẾT KẾ CHI TIẾT

CHƯƠNG 1: CHỌN CẢM BIẾN CHO LÒ NUNG 14000C

Yêu cầu của bài toán: Đối tượng cần đo là lò nung 14000C. Số điểm đo là 7. Quán
tính nhiệt (giây/0C) 45.
Chọn loại cảm biến nào chịu được khoảng đo từ 0 °C đến 1400 °C là thỏa mãn
được bài toán yêu cầu. Kiểu cặp nhiệt loại R, S, đều thỏa mãn yêu cầu của bài toán. Ở
đây ta chọn loại cặp nhiệt loại R. Ta thấy rằng R là rất giống với kiểu S về hiệu suất. Nó
đôi khi được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ thấp hơn do độ chính xác cao và ổn
định. Kiểu R có một sản lượng cao hơn một chút và cải thiện sự ổn định qua các loại S.
Nhiệt độ lò nung sẽ không có hiện tượng âm. Đối chiếu bảng điện áp nhiệt điện
mà nhà sản xuất đưa ra ta thấy rằng. Khoảng từ 0 °C đến 1400 °C tương ứng với mức
điên áp là 0 đến 16,04 mV.

SVTH:Nguyễn Thế Huy

Page 8


Đồ án: Thiết kế lò nung

GVHD: TS: Nguyễn Thạc Khánh

CHƯƠNG 2: MẠCH CHUYỂN ĐỔI CHUẨN HÓA
2.1: Khái niệm
Trong các HTC hiện đại cùng một lúc phục vụ một khối lượng lớn các đại lượng
đo ở đầu vào. Để hòa hợp với các sensor và hệ thống cần đo cần thiết phải chuẩn hó tín
hiệu ra X(t). Tức là ta phải biến đổi chúng thành một đại lượng đo duy nhất với một dải
đo tín hiệu.
2.2: Các dạng tín hiệu chuẩn hóa
Tín hiệu chuẩn dòng một chiều trong công nghiệp là:
I = 0 ÷ 20mA, khi truyền ở khoảng cách ngắn.
I = 4 ÷ 20mA, khi phải truyền đi xa hơn.
Trong đó 4mA là mức mà nhiễu tác động lớn do đó không định nghĩa. Như vậy tín hiệu
đo ở đầu ra bộ CĐCH sẽ dao động trong khoảng từ 4 ÷ 20mA.
•

Điện áp một chiều: Chuẩn của điện áp một chiều là:

U = 0 ÷ 5V, là chuẩn để đưa vào các DAQ hay máy tính.
U = 0 ÷ 10V, là chuẩn để đưa vào các thiết bị đo, tự ghi.
2.2: mô phỏng proteus

SVTH:Nguyễn Thế Huy

Page 9


Đồ án: Thiết kế lò nung

GVHD: TS: Nguyễn Thạc Khánh

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ MẠCH DỒN KÊNH

4.1: Lý thuyết tính toán

•

Chu kì dồn kênh Ts:

Ts bằng quán tính nhiệt chia cho số điểm đo:
Ts=
•

Chu kì lấy mẫu Tlm có nhiệt độ lò nung là 14000C

Cứ 10C lấy mẫu 1 lần => với 14000C ta lấy 1400 lần
Với quán tính nhiệt là 45 (giây/0C)
 Tlm= 1.45 = 45(s)
 Tần số lấy mẫu là: flm = = = 0,0222(Hz)

4.2: Thiết kế
SVTH:Nguyễn Thế Huy

Page 10


Đồ án: Thiết kế lò nung

GVHD: TS: Nguyễn Thạc Khánh

Theo thiết kế của hệ thu thập dữ liệu, số kênh đầu vào là 7 kênh do đó ta
cần lựa chọn sử dụng loại MUX có kênh lớn hơn, với 3 chân điều khiển việc lựa
chọn kênh đầu vào chọn IC dồn kênh 74LS153
74LS153: gồm 2 bộ ghép kênh 4:1 có 2 ngõ vào chọn chung BA mỗi bộ có ngõ cho phép
riêng, ngõ vào và ngõ ra riêng. Tương tự chỉ khi G ở mức 0 ngõ Y mới giống 1 trong các
ngõ vào tuỳ mã chọn. Kí hiệu khối, chân ra, bảng trạng thái và cấu tạo logic được minh
hoạ ở những hình dưới:

Hình 4.1. Kí
hiệu khối và chân ra của 74LS153
Bảng sự thật của 74LS53

SVTH:Nguyễn Thế Huy

Page 11


Đồ án: Thiết kế lò nung

GVHD: TS: Nguyễn Thạc Khánh

Hình 4.2. Cấu tạo bên trong của 74LS153

Hình 4.3. hình mô phỏng

CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ MẠCH ADC

5.1. Nguyên lý của bộ biến đổi ADC
SVTH:Nguyễn Thế Huy

Page 12


Đồ án: Thiết kế lò nung

GVHD: TS: Nguyễn Thạc Khánh

Bộ biến đổi ADC làm nhiệm vụ biến tín hiệu đo lường tương tự thành số để đưa vào
vi xử lý. Để thực hiện nhiệm vụ đó có thể có nhiều phương pháp. 3 phương pháp chủ
yếu:
 1. Phương pháp song song: Tín hiệu đo đã chuẩn hóa dưới dạng áp một chiều

(thường là 0 – 5V) đồng thời so sánh với n điện áp ra chuẩn và xác định nó đang
nằm giữa hai múc nào.
 2. Phương phap trọng số: Việc so sánh diễn ra cho từng bit của số nhị phân, cách

so sánh như sau: Người ta xem điện áp vào có vượt điện áp chuẩn của bit già hay
không. Nếu có vượt thì kết quả có giá trị “1” và lấy điện áp vào trừ đi điện áp
chuẩn phần dư đem so sánh với các bit trẻ lân cận… Rõ ràng là có bao nhiêu bit
trong một số nhị phân thì cần bấy nhiêu bước so sánh và bấy nhiêu điên áp chuẩn.
 3. Phương pháp số: Phương pháp đơn giản nhất là phương pháp số, ở trường hợp

này ta kể đến số lượng các tổng số điện áp chuẩn của các bit trẻ dùng để diễn đạt
điện áp vào. Nếu số lượng cực đại dùng để mô tả bằng n thì cũng tối đa là n bước
để nhận được kết quả.
5.2: Chọn bộ biến đổi ADC 0809
ADC 0809 là loại ADC 8 bit đây là loại thông dụng nhất.
Bộ ADC 0809 là một thiết bị CMOS tích hợp với một bộ chuyển đổi từ tương tự sang số
8 bit, bộ chọn 8 kênh và một bô logic điều khiển tương thích. Bộ chuyển đổi AD 8 bit này
dùng phương pháp chuyển đổi xấp xỉ tiếp. Bộ chọn kênh có thể truy xuất bất kềnh nào
trong các ngõ vào tương tự một cánh độc lập.
Thiết bị này loại trừ khả năng cần thiết điều chỉnh điểm 0 bên ngoài và khả năng điều
chỉnh tỉ số làm tròn ADC 0809 dễ dàng giao tiếp với các bộ vi xử lý.

IN2 IN1 IN0

* Sơ đồ chân ADC 0809:

A

B

C ALE 2-1 2-2

28

2-3

2-4

2-8 REF 2-6

15

ADC0809
SVTH:Nguyễn Th1ế Huy
IN3 IN4 IN5 IN6

Page 13
IN7

START

EOC 2-5 OE

14
CLK VCC REF GND 2-7


Đồ án: Thiết kế lò nung

GVHD: TS: Nguyễn Thạc Khánh

* Ý nghĩa các chân:
. IN0 đến IN7

: 8 ngõ vào tương tự.

. A, B, C

: giải mã chọn một trong 8 ngõ vào

. Z-1 đến Z-8

: ngõ ra song song 8 bit

. ALE

: cho phép chốt địa chỉ

. START

: xung bắt đầu chuyển đổi

. CLK

: xung đồng hồ

. REF (+): điện thế tham chiếu (+)
. REF (-) : điện thế tham chiếu (-)
. VCC

: nguồn cung cấp

* Các đặc điểm củaADC 0809:
. Độ phân giải 8 bit
. Tổng sai số chưa chỉnh định ± ½ LSB; ± 1 LSB
. Thời gian chuyển đổi: 100µs ở tần số 640 kHz
. Nguồn cung cấp + 5V
. Điện áp ngõ vào 0 – 5V
. Tần số xung clock 10kHz – 1280 kHz
. Nhiệt độ hoạt động - 40oC đến 85oC

. Dễ dàng giao tiếp với vi xử lý hoặc dùng riêng
SVTH:Nguyễn Thế Huy

Page 14


Đồ án: Thiết kế lò nung

GVHD: TS: Nguyễn Thạc Khánh

. Không cần điều chỉnh zero hoặc đầy thang
* Nguyên lý hoạt động:
ADC 0809 có 8 ngõ vào tương tự, 8 ngõ ra 8 bit có thể chọn 1 trong 8 ngõ vào tương
tự để chuyển đổi sang số 8 bit.
Các ngõ vào được chọn bằng cách giải mã. Chọn 1 trong 8 ngõ vào tương tự được
thực hiện nhờ 3 chân ADDA , ADDB , ADDC như bảng trạng thái sau:

A

B C

Ngõ vào được chọn

0

0

0

IN0

0

0

1

IN1

0

1

0

IN2

0

1

1

IN3

1

0

0

IN4

1

0

1

IN5

1

1

0

IN6

1

1

1

IN7

Sau khi kích xung start thì bộ chuyển đổi bắt đầu hoạt động ở cạnh xuống của xung
start, ngõ ra EOC sẽ xuống mức thấp sau khoảng 8 xung clock (tính từ cạnh xuống của
xung start). Lúc này bit cơ trọng số lớn nhất (MSB) được đặt lên mức 1, tất cả các bit còn

lại ở mức 0, đồng thời tạo ra điện thế có giá trị Vref/2, điện thế này được so sánh với điện
thế vào in.
+ Nếu Vin > Vref/2 thì bit MSB vẫn ở mức 1.
+ Nếu Vin < Vref/2 thì bit MSB vẫn ở mức 0.
Tương tự như vậy bit kế tiếp MSB được đặt lên 1 và tạo ra điện thế có giá trị Vref/4 và
cũng so sánh với điện áp ngõ vào Vin. Quá trình cứ tiếp tục như vậy cho đến khi xác định
được bit cuối cùng. Khi đó chân EOC lên mức 1 báo cho biết đã kết thúc chuyển đổi.
SVTH:Nguyễn Thế Huy

Page 15


Đồ án: Thiết kế lò nung

GVHD: TS: Nguyễn Thạc Khánh

Trong suốt quá trình chuyển đổi chân OE được đặt ở mức 1, muốn đọc dữ liệu ra chân
OE xuống mức 0.
Trong suốt quá trình chuyển đổi nếu có 1 xung start tác động thì ADC sẽ ngưng chuyển
đổi.
Mã ra N cho một ngõ vào tùy ý là một số nguyên.
N=

256.(VIN − Vref ( − ) )
Vref ( + ) − Vref ( − )

Trong đó Vin : điện áp ngõ vào hệ so sánh.
Vref(+): điện áp tại chân REF(+).
Vref(-): điện áp tại chân REF(-).
Vin

Vref (+ )

Nếu chọn Vref(-) = 0 thì N = 256.
Vref(+) = Vcc = 5V thì đầy thang là 256.
-

Giá trị bước nhỏ nhất
5
2 −1
8

1 LSB =

= 0,0196 V/byte

Vậy với 256 bước Vin = 5V.
Ap vào lớn nhất của ADC 0809 là 5V.

SVTH:Nguyễn Thế Huy

Page 16


Đồ án: Thiết kế lò nung

GVHD: TS: Nguyễn Thạc Khánh

Hình 5.1. Hình mô phỏng

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ MẠCH DỒN KÊNH

6.1: Khái niệm
Bộ chuyển mạch phân kênh hay còn gọi là tách kênh, giải đa hợp (demultiplexer)
có chức năng ngược lại với mạch dồn kênh tức là : tách kênh truyền thành 1 trong các
kênh dữ liệu song song tuỳ vào mã chọn ngõ vào. Có thể xem mạch tách kênh giống như
1 công tắc cơ khí được điều khiển chuyển mạch bởi mã số. Tuỳ theo mã số được áp vào
ngõ chọn mà dữ liệu từ 1 đường sẽ được đưa ra đường nào trong số các đường song song.
Các mạch tách kênh thường gặp là 1 sang 2, 1 sang 4, 1 sang 8, ...Nói chung từ 1 đường
có thể đưa ra 2n đường, và số đường để chọn sẽ phải là n. Mục dưới sẽ nói đến mạch tách
kênh 1 sang 4
6.2: Thiết kế mạch dồn kênh
Chọn IC phân kênh 74LS155:
IC 74LS155
SVTH:Nguyễn Thế Huy

Page 17


Đồ án: Thiết kế lò nung

GVHD: TS: Nguyễn Thạc Khánh

Hình 6.1. Kí hiệu khối và chân ra của 74LS155
Trong cấu trúc của nó gồm 2 bộ tách kênh 1 sang 4, chúng có 2 ngõ chọn A0A1 chung,
ngõ cho phép cũng có thể chung khi nối chân 2 nối với chân 15). Một lưu ý khác là bộ
tách kênh đầu có ngõ ra đảo so với ngõ vào (dữ liệu vào chân 1 không đảo) còn bộ tách
kênh thứ 2 thì ngõ vào và ngõ ra như nhau khi được tác động ( dữ liệu vào chân 14 đảo).
Cấu trúc logic của mạch không khác gì so với mạch đã xét ở trên ngoài trừ mạch có thêm
ngõ cho phép
Bảng sự thật của 74LS155

Mạch tách kênh hoạt động như mạch giải mã
Nhiều mạch tách kênh còn có chức năng như 1 mạch giải mã. Thật vậy,vào dữ liệu
S không được dùng như 1 ngõ vào dữ liệu nối tiếp mà lại dùng như ngõ vào cho phép còn
các ngõ vào chọn CBA khi này lại được dùng như các ngõ vào dữ liệu và các ngõ ra vẫn
giữ nguyên chức năng thì mạch đa hợp lại hoạt động như 1 mạch giải mã.
Tuỳ thuộc mã dữ liệu áp vào ngõ C B A mà một trong các ngõ ra sẽ lên cao hay
xuống thấp tuỳ cấu trúc mạch. Như vậy mạch tách kênh 1:4 như ở trên đã trở thành mạch
giải mã 2 sang 4 . Thực tế ngoài ngõ S khi này trở thành ngõ cho phép giải mã, mạch trên
sẽ phải cần một số ngõ điều khiển khác để cho phép mạch hoạt động giải mã hay tách
SVTH:Nguyễn Thế Huy

Page 18


Đồ án: Thiết kế lò nung

GVHD: TS: Nguyễn Thạc Khánh

kênh; còn cấu tạo logic của chúng hoàn toàn tương thích nhau. Hình sau cho phép dùng
mạch tách kênh 1 sang 4 để giải mã 2 sang 4

Hình 6.2. Mạch tách kênh hoạt động như mạch giải mã

Hình 6.3. Hình mô phỏng

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ TẠO CHU KÌ ĐỒNG HỒ.

SVTH:Nguyễn Thế Huy

Page 19


Đồ án: Thiết kế lò nung

GVHD: TS: Nguyễn Thạc Khánh

7.1. Chọn thiết kế mạch dao động tạo xung vuông dùng ICNE555

SVTH:Nguyễn Thế Huy

Page 20


Đồ án: Thiết kế lò nung
•

GVHD: TS: Nguyễn Thạc Khánh

IC NE555 N gồm có 8 chân:

- Chân số 1(GND): cho nối mase để lấy dòng cấp cho IC
- Chân số 2(TRIGGER): ngõ vào của 1 tần so áp.mạch so áp dùng các transistor PNP.
Mức áp chuẩn là 2*Vcc/3.
- Chân số 3(OUTPUT): Ngõ ra .trạng thái ngõ ra chỉ xác định theo mức volt cao(gần
bằng mức áp chân 8) và thấp (gần bằng mức áp chân 1).
- Chân số 4(RESET): 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.
- 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 mase. Tuy nhiên trong hầu hết
các mạch ứng dụng chân số 5 nối masse qua 1 tụ từ 0.01uF ◊ 0.1uF, các tụ có tác dụng
lọc bỏ nhiễu giữ cho mức áp chuẩn ổn định.
- Chân số 6(THRESHOLD): là ngõ vào của 1 tầng so áp khác .mạch so sánh dùng các
transistor NPN .mức chuẩn là Vcc/3.
- Chân số 7(DISCHAGER): có thể xem như 1 khóa điện và chịu điều khiển bỡi tầng logic
.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 .
- Chân số 8 (Vcc): cấp nguồn nuôi Vcc để cấp điện cho IC.Nguồn nuôi cấp cho IC 555
trong khoảng từ +5V đến +15V và mức tối đa là +18V.
•

Cấu tạo: Về bản chất thì IC 555 là 1 bộ mạch kết hợp giữa 2 con Opamp , 3 điện
trở , 1 con transistor, và 1 bộ Fipflop (ở đây dùng FFRS).

- 2 OP-amp có tác dụng so sánh điện áp.
- Transistor để xả điện.
- Bên trong gồm 3 điện trở mắc nối tiếp chia điện áp VCC thành 3 phần. Cấu tạo này tạo
nên điện áp chuẩn. Điện áp 1/3 VCC nối vào chân dương của Op-amp 1 và điện áp 2/3
VCC nối vào chân âm của Op-amp 2. Khi điện áp ở chân 2 nhỏ hơn 1/3 VCC, chân S =
SVTH:Nguyễn Thế Huy

Page 21


Đồ án: Thiết kế lò nung

GVHD: TS: Nguyễn Thạc Khánh

[1] và FF được kích. Khi điện áp ở chân 6 lớn hơn 2/3 VCC, chân R của FF = [1] và FF

được reset.
7.2. Tính toán, thiết kế mạch dao động
Chọn tần số dao động của mạch là f = 50 (kHz), chọn C2 = 10nF, R1 = R2.
Khi đó: Tn = 2Tx => T = 3Tx, với T = 1/f
Tx = T/3 = 1/3f = 1/(3*50kHz) = 0.693*R2*10nF
R2 = 962 Ω
Chọn R1 = 1 kΩ và R2 = 1 kΩ
Mô phỏng trong Proteus:

SVTH:Nguyễn Thế Huy

Page 22


Đồ án: Thiết kế lò nung

GVHD: TS: Nguyễn Thạc Khánh

CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MẠCH HIỆN THỊ THÔNG TIN.

Mạch hiển thị thông tin dùng LCD: LCD được chọn là loại 16×2 với 2 dòng màn hình,
mỗi dòng tối đa có 16 kí tự.
Các thông số cơ bản của LCD loại như sau:
-

Kích thước hiên thị 16 ký tự ×2.

-

Màn hình hiển thị: đen trắng.

-

Chế độ giao tiếp 8 bit hoặc 4 bit.

-

Cỡ chữ hiển thị 5× 7 hoặc 5× 10.

Sơ đồ chân của LCD

SVTH:Nguyễn Thế Huy

Page 23


Đồ án: Thiết kế lò nung

GVHD: TS: Nguyễn Thạc Khánh

Mạch gồm các phần tử: - MCU = PIC16F877A
- LCD LM016L để hiển thị giá trị nhiệt độ
Mach mô phỏng trên proteus:

SVTH:Nguyễn Thế Huy

Page 24


Đồ án: Thiết kế lò nung

GVHD: TS: Nguyễn Thạc Khánh

CHƯƠNG 8. KẾT NỐI VỚI CPU

Ngày nay, hầu hết các thiết bị điện tử đều có thể giao tiếp với máy tính. Trong bản thiết
kế này, ta sử dụng giao thức truyền thông nhận thông tin nối tiếp với máy tính qua cổng
COM. Ở đây ta dùng loại đầu 9 chân (DB9).
Sử dụng chuẩn truyền thông RS 232 để ghép nối máy tính thông qua mạch ghép nới
MAX 232 như hình sau:

SVTH:Nguyễn Thế Huy

Page 25