Thiết kế, chế tạo mạch hiển thị thang máy
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.97 MB, 29 trang )
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay cùng với sự phát triển của quá trình đô thị hóa, ở các đô thị mức độ
tập trung dân cư ngày càng lớn, các tòa nhà siêu thị, cao ốc mọc lên càng nhiều. Vì
vậy thang máy càng ngày được ưa chuộng tại Việt Nam, đó đã trở thành phương tiện
đi lại, vận chuyển chủ yếu trong các tòa điểm nhà cao tầng. Thang máy ngày càng
được hoàn thiện về kết cấu cơ khí cũng như chương trình điều khiển. Và đến nay hầu
như tất cả thang máy tự động mang tính thương mại. Vào thời đại máy tính đã mang
vi điều khiển, có khả năng hoạt động, xử lý cũng như lưu trữ rất lớn, thang máy được
lâp trình đặc biệt, cực đại hóa năng suất và an toàn tuyệt đối. Thang máy đã trở thành
trung gian của kỹ thuật kiến trúc và mỹ thuật, nó tô điểm và trang hoàng lộng lẫy công
trình xây dựng. Những thiết kế sang trọng, hện đaị cùng các ứng dụng kĩ thuật tiên
tiến sẽ luôn làm thỏa mãn và thăng hoa cảm xúc con người. Nhưng hiểu và lập trình
điều khiển thang maý đối với sinh viên là một vấn đề đòi hỏi thực tế, sự tổng hợp kiến
thức trong quá trình học tập. Cho nên qua quá trình học tập và tìm hiểu về đồ án
chuyên ngành 1 chúng em đã nghiên cứu và lựa chọn đề tài “ Thiết kế, chế tạo mạch
hiển thị thang máy” do thầy GIANG HỒNG BẮC hướng dẫn. Qua thời gian nghiên
cứu và làm đồ án dựa vào kiến thức đã học, qua 1 số sách và tài liệu liên quan cùng
với sự giúp đỡ tận tình của thầy đồ án của chúng em đã hoàn thành. Trong quá trinh
thực hiện đề tài, mặc dù chúng em đã rât cố gắng nhưng khong tránh khỏi sai sót. Vì
vậy chúng em rất mong được sự đóng góp của các thầy cô và các bạn để đề tài được
phát triển thêm.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Nhóm sinh viên thực hiện:
Đặng Thị Thu Hà
Nguyễn Văn Hiếu
Page 1
MỤC LỤC
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY...................................................................3
I. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THANG MÁY....................................................................3
II.
PHÂN LOẠI THANG MÁY.......................................................................................3
- Phân loại theo chức năng:............................................................................................3
2.
Phân loại theo hệ thông dẫn động:.........................................................................3
3.
Phân loại theo hệ thông điều khiển:.......................................................................3
4.
Phân loại theo trọng tải:...........................................................................................4
5.
Phân loại theo độ dịch chuyển:................................................................................4
III. CẤU TAO CHUNG.......................................................................................................4
IV. HỆ THỐNG MẠCH ĐIỆN TRONG THANG MÁY...............................................7
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU LINH KIỆN TRONG MẠCH.................................................8
I. TỔNG QUAN VỀ 89C52.................................................................................................8
1.
Giới thiệu 89C52........................................................................................................8
2.
Mô tả chân 89C52......................................................................................................9
3.
Tổ chức bộ nhớ bên trong 89C52..........................................................................12
II.
ULN2803.......................................................................................................................13
1.
Thông số của ULN2803..........................................................................................13
2.
Sơ đồ chân ULN2803..............................................................................................14
3.
Chức năng................................................................................................................14
2.
Nguyên tắc làm sang đèn trên bảng Led..............................................................16
3.
Nguyên tắc quét bảng ma trận LED.....................................................................17
4.
Phương pháp tạo hiệu ứng chữ chạy từ phải qua trái trên bảng LED...........17
IV. IC 74HC245.................................................................................................................18
1.
Chức năng................................................................................................................18
2.
Sơ đồ chân................................................................................................................18
4.
Bảng thông số ic.......................................................................................................19
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ MẠCH........................................................................................20
I. Sơ đồ khối.........................................................................................................................20
II.
Mạch nguồn.................................................................................................................20
III. Mạch điều khiển..........................................................................................................23
IV. Mạch hiển thị...............................................................................................................23
V.
Nguyên lý làm việc......................................................................................................24
VI. Code chương trình......................................................................................................25
VII.
Mạch in.....................................................................................................................27
TỔNG KẾT.................................................................................................................................28
Page 2
CHƯƠNG I:
I.
-
TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY
KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THANG MÁY
Thang máy là thiết bị vận tải chuyên dùng để chở người
và hàng theo phương thẳng đứng.
Thang máy được sử dụng rộng rãi trong các tòa nhà cao
tầng, bệnh viện, công sở.
Ngoài tính tiện nghi khi sử dụng, thang máy còn làm
tăng thêm tính mỹ quan cho công trình.
Mô hình thang
máy tải khách
- Thang máy là một thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an
toàn nghiêm ngặt, do nó có liên quan trực tiếp với tính
mạng và tài sản của người sử dụng. Do đó yêu cầu chung
đốì với thang máy khi thiết kế, lắp đặt, vận hành và sửa
chữa là phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu
về kỹ thuật an toàn đã được qui định, phải đầy đủ các
thiết bị thang máy tải khách bảo vệ, thiết bị an toàn, đảm
bảo độ tin cậy như bộ bảo hiểm, công tắc hạn chế trên,
hạn chế dưới, điện chiếu sáng khi mất điện.
II.
PHÂN LOẠI THANG MÁY
- Phân loại theo chức năng:
- Thang máy chuyên chở người.
- Thang máy chuyên chở hàng nhưng có người đi kèm.
- Thang máy chuyên chở người nhưng có hàng đi kèm.
- Thang máy bệnh viện.
- Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm.
2. Phân loại theo hệ thông dẫn động:
- Thang máy dẫn động điện.
- Thang máy thủy lực.
- Thang máy khí nén.
3. Phân loại theo hệ thông điều khiển:
- Điều khiển bằng rờle.
- Điều khiển bằng PLC.
- Điều khiển bằng máy tính.
Page 3
4. Phân loại theo trọng tải:
- Thang máy loại nhỏ Q < 160 kg.
- Thang máy trung bình Q = 500 4200 kg.
- Thang máy loại lớn Q > 2000 kg.
5. Phân loại theo độ dịch chuyển:
- Thang máy chạy chậm V = 0, 5 m/s.
- Thang máy tốc độ trung bình V = (0, 5 4 0, 7) m/s.
- Thang máy cao tốc V = (2, 5 4 5) m/s.
III. CẤU TAO CHUNG
- Cấu tạo: Thang máy có nhiều loại khác nhau, nhưng nhìn chung gồm có các bộ
phận chính như sau:
-
Cabin (3) trong đó có chứa người hoặc hàng hóa. Cabin chuyển động trên cáp
dẫn hướng thẳng đứng (5) nhờ có các bộ guốc trượt (9) lắp vào cabin. Cáp
nâng (10) trên đó có treo cabin dược treo vào tang hoặc vắt qua puli dẫn cáp
Page 4
của bộ tời nâng (1). Trọng lượng thang máy và trọng lượng vật nâng được cân
bằng bởi đốì trọng (7) treo trên các dây cáp đi ra từ puli dẫn cáp hoặc từ tầng.
- Buồng thang: Là khoang chở hàng hoá hoặc hành khách. Buồng thang luôn
được treo theo phương thẳng đứng bởi hệ thống cáp và thanh trượt dẫn hướng.
Với thang máy trở hàng thì yêu cầu về nội thất bên trong buồng thang không
cao. Nhưng đối với thang máy trở người thì yếu tố này là khá quan trọng, nó
bao gồm hệ thống chiếu sáng, quạt thông gió, chuông báo và điện thoại liên lạc
với bên ngoài khi có sự cố. Bên trong buồng thang có hệ thống nút điều khiển
để đóng mở cửa buồng thang và chọn tầng. Phía trên đỉnh buồng thang có gắn
động cơ đóng mở cửa. Buồng thang được trang bị hệ thống phanh bảo hiểm
dạng cơ khí, hệ thống phanh này sẽ tác động khi tốc độ di chuyển của buồng
thang lớn hơn tốc độ định mức 20 - 40% và giữ cố định buồng thang ở một vị
trí. Để hệ thống có thể xác định vị trí buồng thang phải có các cảm biến xác
định vị trí được gắn cố định trên thanh dẫn hướng. Cửa buồng thang có các
cảm biến quang để xác định chuyển động ra, vào buồng thang.
- Động cơ (tời nâng): Động cơ dùng trong thang máy thường là loại động cơ một
chiều hoặc động cơ không đồng bộ. Với thang máy không đòi hỏi tốc độ cao
thì động cơ thường có bộ phận giảm tốc đi kèm. Công suất động cơ được lựa
chọn tuỳ theo tải trọng của thang máy và thường trong khoảng từ 5,5 đến 35kW
với (thang máy chở người) với các thang máy chở hàng thì công suất động cơ
truyền động có thể lên tới hàng trăm kW. Việc lựa chọn loại động cơ phụ thuộc
vào đặc điểm của từng loại thang máy dẫn đến việc chọn hệ truyền động nào.
- Hệ thống đối trọng: Hệ thống đối trọng giúp tiết kiệm công suất động cơ.
+ Trọng lượng của đối trọng được tính như sau:
Gdt Gcabin (40 45)%GT
+ Trong đó:
- G dt là trọng lượng của đối trọng.
- G cabin là trọng lượng của cabin.
- GT Là trọng lượng tải mà cabin mang theo.
-
Hệ thống puli, tang quấn cáp: Hệ thống puli và dây cáp truyền chuyển động
quay của động cơ thành chuyển động thẳng của cabin (buồng thang). Puli chủ
động được gắn trực tiếp vào trục động cơ hoặc qua bộ giảm tốc, puli bị động
được gắn ở hố giếng. Hệ thống cáp vừa phải đảm bảo độ bền vừa phải có độ
mềm cần thiết nên nó thường dùng từ 4 đến 6 sợi nhỏ thay vì dùng một sợi to.
Page 5
-
Để an toàn, cabin được lắp trong
giếng thang(6). Phần trên của giếng
thang thường được lắp buồng máy
(11). Trong buồng thang có lắ bộ từi
và khí cụ điều khiển chính( tủ phân
phối, bộ hạn chế tốc độ…). Phần
dưới của giếng thang (hố giếng
thang) có bố trí các bọ giảm chấn
cabin và giảm chấn đối trọng(8). Ở
phần trên cùng và dưới cùng của
giếng thang có lắp các bộ chế hành
trình làm việc của giếng thang
-Để tránh trường hợp thang bị rơi khi cáp bị đứt, do gặp sự cô" mất điện hoặc do cơ
câu nâng bị hỏng, trên cabin có lắp bộ bảo hiểm (governor). Trong trường hợp này,
thiết bị kẹp của nó sẽ kẹp vào các dẫn hướng và giữ chặt cabin. Bộ hãm bảo hiểm
thường được dẫn động từ một cáp phụ (4), cáp này vắt qua puli của bộ hạn chê" tốc
độ kiểu li tâm (2). Khi tốc độ buồn thang cao hơn tốc độ giới hạn cho phép thì bộ
Page 6
hạn chế tốc độ sẽ phanh puli và làm dừng cáp.
IV. HỆ THỐNG MẠCH ĐIỆN TRONG THANG MÁY
-
-
Bộ điều khiển trung tâm là PLC với các cổng vào được kết nối với các cảm
biến và tín hiệu của vi điều khiển. Thực hiện xử lý tín hiệu và xuất tín hiệu
ra cho toàn hệ thống thang máy.
Hệ thống các cảm biến: là các cảm biến phát hiện vị trí thang ở tầng, và cửa
cabin. Ngoài ra còn có cảm biến sự cố báo động.
Các nút bấm ở ngoài cửa thang và trong cabin dùng để gọi tầng và gọi
thang, cấp tín hiệu cho mạch hiển thị.
Hệ thống rơle, phanh trợ, phanh: nhận tín hiệu đầu ra từ PLC đã được sử lý.
Hộ trợ việc dừng thang và chạy thang.
Bộ biến tần: điều chỉnh tốc độ động cơ và được cài đặt theo mức tương
ướng với tín hiệu ra của PLC.
Động cơ nâng hạ và mở cửa: kéo cabin lên xuống theo yêu cầu và đóng,
mở cabin khi nhận được tín hiệu từ bộ điều khiển trung tâm.
Page 7
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU LINH KIỆN TRONG MẠCH
I.
TỔNG QUAN VỀ 89C52
1.
Giới thiệu 89C52
-
AT89C52 là họ IC vi điều khiển do hãng Intel sản xuất. Các sản phẩm
AT89C52 thích hợp cho những ứng dụng điều khiển. Việc xử lý trên byte
và các phép toán số học ở cấu trúc dữ liệu nhỏ được thực hiện bằng nhiều
chế độ truy xuất dữ liệu nhanh trên RAM nội.
Hình P.1 Sơ đồ khối của AT89C52
-
AT89C52 cung cấp những đặc tính chuẩn như: 8 KByte bộ nhớ chỉ đọc có
thể xóa và lập trình nhanh (EPROM), 128 Byte RAM, 32 đường I/O, 3
Page 8
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.
Các đặc điểm của chip AT89C52 được tóm tắt như sau:
- 8 KByte bộ nhớ có thể lập trình 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
-3 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
-64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoại
-4 s cho hoạt động nhân hoặc chia
2. Mô tả chân 89C52
Sơ đồ chân 89C52
Hình P.2. Sơ đồ chân AT89C52
- Mặc dù các thành viên của họ 8051(ví dụ 8751, 89S52, 89C51, DS5000) đều có
các kiểu đóng vỏ khác nhau, chẳng hạn như hai hàng chân DIP (Dual In-Line
Pakage), dạng vỏ dẹt vuông QPF (Quad Flat Pakage) và dạng chip không có chân
đỡ LCC (Leadless Chip Carrier) thì chúng đều có 40 chân cho các chức năng khác
Page 9
nhau như vào ra I/O, đọc RD , ghi WR , địa chỉ, dữ liệu và ngắt. Cần phải lưu ý
một số hãng cung cấp một phiên bản 8051 có 20 chân với số cổng vào ra ít hơn
cho các ứng dụng yêu cầu thấp hơn. Tuy nhiên vì hầu hết các nhà phát triển sử
dụng chíp đóng vỏ 40 chân với hai hàng chân DIP nên ta chỉ tập trung mô tả phiên
bản này.
- Chân của port này có nhiều chức năng, có công dụng chuyển đổi có liên hệ đến
các đặc phiên bản này.
Chức năng của các chân 89C52
- Port 0: từ chân 32 đến chân 39 (P0.0 _P0.7). Port 0 có 2 chức năng, trong các
thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường IO,
đối với thiết kế lớn có bộ nhớ mở rộng nó được kết hợp giữa bus địa chỉ và bus
dữ liệu.
- Port 1: từ chân 1 đến chân 9 (P1.0 _ P1.7). Port 1 là port IO dùng cho giao tiếp
với thiết bị bên ngoài nếu cần.
Tính đặc biệt của AT89C52 như ở bảng sau:
Bảng P.1. Các tính năng đặc biệt của 89C52(P3.X)
Bit
Tên
Chức năng chuyển đổi
P3.0
RXD
Ngõ vào dữ liệu nối tiếp.
P3.1
TXD
Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp.
P3.2
INT0
Ngõ vào ngắt cứng thứ 0.
P3.3
INT1
Ngõ vào ngắt cứng thứ 1.
P3.4
T0
Ngõ vào TIMER/ COUNTER thứ 0.
P3.5
T1
Ngõ vào của TIMER/ COUNTER thứ 1.
P3.6
WR
Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài.
P3.7
RD
Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài.
- PSEN (Program store enable)
+ PSEN là tín hiệu ngõ ra có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương trình mở rộng
và thường được nối đến chân OE của Eprom cho phép đọc các byte mã lệnh.
Page 10
+ PSEN ở mức thấp trong thời gian 89C52 lấy lệnh. Các mã lệnh của chương
trình được đọc từ Eprom qua bus dữ liệu, được chốt vào thanh ghi lệnh bên
trong 89C52 để giải mã lệnh. Khi 89C52 thi hành chương trình trong ROM nội,
PSEN ở mức cao.
- ALE (Address Latch Enable)
+ Khi 89C52 truy xuất bộ nhớ bên ngoài, Port 0 có chức năng là bus địa chỉ và
dữ liệu do đó phải tách các đường dữ liệu và địa chỉ. Tín hiệu ra ALE ở chân
thứ 30 dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và dữ liệu
khi kết nối chúng với IC chốt.
+ Tín hiệu ở chân ALE là một xung trong khoảng thời gian port 0 đóng vai trò là
địa chỉ thấp nên chốt địa chỉ hoàn toàn tự động.
- EA (External Access):
+ Tín hiệu vào EA (chân 31) thường được mắc lên mức 1 hoặc mức 0. Nếu ở
mức 1, 89C52 thi hành chương trình từ ROM nội. Nếu ở mức 0, 89C52 thi
hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng. Chân EA được lấy làm chân cấp nguồn
21V khi lập trình cho Eprom trong 89C52
- RST (Reset):
+ Khi ngõ vào tín hiệu này đưa lên mức cao ít
nhất 2 chu kỳ máy, các thanh ghi bên trong
được nạp những giá trị thích hợp để khởi
động hệ thống. Khi cấp điện mạch phải tự
động reset.
+ Các giá trị tụ và điện trở được chọn là:
R1=10K, R2=220, C=10F.
-
Các ngõ vào bộ dao động X1, X2:
+ Bộ tạo dao động được tích hợp bên trong
89C52. Khi sử dụng 89C52, người ta chỉ
cần nối thêm thạch anh và các tụ. Tần số
thạch anh tùy thuộc vào mục đích của
người sử dụng, giá trị tụ thường được
chọn là 33p.
Page 11
3.
Tổ chức bộ nhớ bên trong 89C52
RAM bên trong AT89C52 được phân chia như sau:
-
Các bank thanh ghi có địa chỉ từ 00H đến 1FH.
RAM địa chỉ hóa từng bit có địa chỉ từ 20H đến 2FH.
RAM đa dụng từ 30H đến 7FH.
Các thanh ghi chức năng đặc biệt từ 80H đến FFH.
Bảng P.1. Bản đồ bộ nhớ Data bên trong Chip 89C52
Page 12
RAM có thể định địa chỉ bit
- Vùng địa chỉ từ 20h -2Fh gồm 16 byte có thể thực hiện như vùng RAM đa
Dạng (truy xuât mỗi lần 8 bit) hay thực hiện truy xuất mỗi lần 1 bit bằng các lệnh xử
lý bit.
Các bank thanh ghi
- Vùng địa chỉ 00h – 1Fh được chia thành 4 bank thanh ghi: bank 0 từ 00h – 07h,
bank 1 từ 08h – 0Fh, bank 2 từ 10h – 17h và bank 3 từ 18h – 1Fh. Các bank
thanh ghi này được đại diện bằng các thanh ghi từ R0 đến R7. Sau khi khởi
động thì hệ thống bank 0 được chọn sử dụng.
- Do có 4 bank thanh ghi nên tại một thời điểm chỉ có một bank thanh ghi được
truy xuất bởi các thanh ghi R0 đến R7. Viêc thay đổi bank thanh ghi được thực
hiện thông qua thanh ghi từ trạng thái chương trình (PSW).
Các thanh ghi có chức năng đặc biệt
-
Các thanh ghi trong 89C52 được định dạng như một phần của RAM trên chip
vì vậy mỗi thanh ghi sẽ có một địa chỉ (ngoại trừ thanh ghi bộ đếm chương
trình và thanh ghi lệnh vì các thanh ghi này hiếm khi bị tác động trực tiếp).
Cũng như R0 đến R7, 89C52 có 21 thanh ghi có chức năng đặc biệt (SFR:
Special Function Register) ở vùng trên của RAM nội từ địa chỉ 80H đến 0FFH.
II. ULN2803
1. Thông số của ULN2803
- Ta có thể tăng điện áp ngõ ra bằng cách thêm các điện trở treo ở ngõ ra với điện
trở treo ở ngỡ ra với điện áp kéo lên cao.
Điện áp cung cung cấp
5-12V
Điện áp ngõ vào tối đa
30V
Điện áp ngõ ra tối đa
50v
Dòng điện ngõ ra tối đa
500mA
Page 13
2. Sơ đồ chân ULN2803
3. Chức năng
- Đệm được 8 đường riêng biệt (nối trực tiếp được với 8 chân của 89C52 và 8
chân kia nối với các cột của led matrix)
- Dòng ra tới 500 mA
- Chức năng của ULN2803 giống như bộ hút dòng.
- Đê tính dòng điện cột thì bạn phải xem là quang báo của bạn rộng bao nhiêu,
trên một cột có bao nhiêu Led.
-
VD: Của bạn đang có 8 Led trên một cột như vậy dòng tối đa của môt cột là
8 �20 160 mA .Bộ đệm dòng của cột phải �160mA . Bộ này còn có thể
gọi là bộ hút dòng.
Page 14
III.
LED ma trận.
1. Giới thiệu LED ma trận.
-
Trước khi đi vào nguyên lý hoạt động của mạch ta tìm hiêu qua về bảng ma
trận LED được sử dụng trong đề tài.
-
Bàng hiên thị ma trận LED (dot-matrix display) có rất nhiều loại và đủ kích cỡ
to nhỏ khác nhau, mỗi bảng gồm có rất nhiều LED đơn được ghép lại với nhau
trong một khối. Trong khối đó các LED đơn được sắp sếp theo các hàng và các
cột, tại mồi giao điểm của hàng với cột là một LED đơn, và người ta thường
phân biệt các loại bảng LED theo số hàng và cột. Một bảng LED 5x7 tức là có
5 cột dọc và 7 hàng ngang, tông cộng sẽ có 5x7=35 LED đơn được ghép lại.
Cũng như vậy một bảng 8x8 là có 8 hàng và 8 cột, do 64 LED đơn ghép lại. Và
nhiều loại cỡ to hơn như 16x16 hay 32x32...
Trên thị trường ta thường thấy các bảng LED cỡ lớn, dài hàng mét với đủ kích
cỡ. Các bảng LED đó là do hàng nghìn LED đon ghép lại. Khi thiết kế nhũng
bảng LED to như vậy ta cần chú ý đến sự đồng đều về độ sáng của các LED đê
việc hiển thị được đồng đều. Bên cạnh đó vấn đề cấp nguồn cho mạch cũng cần
được chú ý và thiết kế cho phù hợp. Trong đề tài này em sử dụng hai bảng LED
8x8 cho việc hiển thị.
Bảng ma trận LED có hai loại, loại có các cột là các chân Anode, còn hàng là
các chân Cathode và loại kia thì ngược lại các cột là Cathode, hàng là Anode.
Khi sử dụng LED ta cần chú ý điều này đê điều khiên cho đúng. Khi đóng vỏ,
sự phân bổ chân các hàng và cột là không theo thứ tự (do tính phức tạp trong
ghép nối), do đó ta cần tìm hiểu kỹ đê mắc mạch cho đúng.
Kích cỡ của led matrix 8x8:
-
-
-
Page 15
2.
-
Nguyên tắc làm sang đèn trên bảng Led
Khi muốn làm sáng LED đơn, ta cần đưa điên áp dương vào chân Anode
và điện áp âm vào chân Cathode với giá trị thích hợp, khi đó LED sáng.
Giá trị điện áp và dòng điện tuỳ thuộc vào màu sắc từng loại LED. Dòng
chảy qua các LED đế đảm bảo độ sáng bình thường là từ 10mA →25mA.
Page 16
3. Nguyên tắc quét bảng ma trận LED
- Trong đề tài này em sử dụng hai bảng LED 8x8 ghép lại thành một bảng cỡ
8x32 (8 hàng và 32 cột). Mỗi ký tự sẽ được hiển thị trong một khung cỡ 8x8.
Dưới đây là nguyên tắc quét và hiên thị một ký tự (giả thiết là chừ R) trên khung
hình 8x8.
- Đê hiến thị ký tự lên bảng LED, ở đây ta dùng phương pháp quét cột và xuất dữ
liệu hàng. Quá trình quét cột là ta gửi tín hiệu cho phép đến từng cột trong từng
thời điểm. Cùng lúc đó ta gửi dữ liệu hàng đến 8 hàng. Trong đề tài này tín hiệu
cho phép cột là mức logic “1”, và dữ liệu hàng tương ứng là mức ‘0’.
- Đầu tiên ta đưa dữ liệu cần hiến thị đến 8 hàng, ví dụ 11100110
- Kích hoạt cột thứ nhất và các LED tương ứng sẽ sáng. Tạo một thời gian trễ, sau
đó tắt cột thứ nhất.
- Gửi tiếp giá trị dữ liệu 8 hàng của cột thứ 2, kích hoạt cột thứ 2, tạo trễ và lại tắt
cột thứ 2.
- Quá trình quét đó cứ tiếp diễn cho đến khi quét hết 16 cột của bảng LED. Việc
quét hiển thị này diễn ra trong thời gian rất ngắn, cỡ vài chục mill giây, ta sẽ
thấy hình ảnh hay chữ hiên thị trên bảng LED. Tuy rằng trong mỗi thời diêm chỉ
có một cột được sáng nhưng do thời gian quét rất nhanh và do hiện tương lưu
ảnh trong võng mạc của mắt nên ta thấy hình ảnh xuất hiện liên tục. Tần số quét
cần phải đảm bảo sao cho đủ hoặc lớn hơn 24hình/s. Thường ta chọn tần số quét
từ 40Hz đến 100Hz hoặc có thể lớn hơn.
- Dữ liệu hiển thị của hàng được lấy từ EEOROM hoặc từ Flash ROM của vi điều
khiển hay từ ROM ngoài.
- Trạng thái của một LED sẽ được quyết định bởi tín hiệu điện áp đi vào đồng
thời cả 2 chân.
4. Phương pháp tạo hiệu ứng chữ chạy từ phải qua trái trên bảng LED
- Sau khi đã hiển thị được hình ảnh lên bảng LED. Bây giò' ta sẽ tìm hiểu cách
tạo hiệu ứng chữ chạy trên bảng LED. Thủ thuật ở đây là quét và hiên thị một
hình ảnh trong một thời gian nhất định, sau đó ta dịch dữ liệu của các cột sang
trái một vị trí,khi đó ta sẽ tạo được hiệu ứng chữ chạy trên bảng LED.
- Đề tài này ta sử dụng mạch mẫu là bảng LED 8x32, sử dụng 32 byte RAM làm
bộ đệm cho màn hình, lưu giá trị dữ liệu hàng của 32 cột. Bộ đệm được khai
báo trong RAM nội của chip atmega32 là một mảng gồm 33 phần tử.
- Chương trình hiên thị làm nhiệm vụ đọc dữ liệu từ các vị trí 0 đến 32 của bộ
đệm và đưa ra màn hình hiên thị.
Page 17
IV.
-
Hiệu ứng chữ chạy được tạo ra bằng cách dịch giá trị các phần tử đi
một vị trí (5→4, 4→3, 3→2, 2→l, l →0 )
-
Sau mồi lần dịch ta lại gọi chương trình hiên thị.
Khi đó trên bảng LED ta sẽ quan sát được hiệu ứng
chữ chạy.
IC 74HC245
1. Chức năng
Đệm dữ liệu 2 chiều, thường ứng dụng trong các mạch sử dụng led như quét led
matrix, led 7, hoặc đệm dữ liệu trên bus với các mạch sử dụng nhiều linh kiện mắc
song song.
2. Sơ đồ chân
Đây là ic số loại 20 chân . chức năng từng chân như sau:
Chân 1: DIR chân chọn hướng dữ liệu : nếu DIR=1 thì input A và output B và ngược
lại với DIR=0;
Chân 2=>chân 9 : A0=>A7 data in/output phụ thuộc vào chân DIR
Chân 10: GND
Chân 11 =>18: B7=>B0 data in/output phụ thuộc vào chân DIR
Chân 19 : OE chân cho phép tích cực ở mức 0. Nếu 0E=0 thì ic xuất dữ liệu ngược lại
OE=1, cấm
Chân 20: VCC
Page 18
3. Cấu tạo bên trong
4. Bảng thông số ic
Nhìn vào bảng ta có thể biết được giá trị điện áp hoạt động dòng vào ra , nhiệt độ...
Hoạt động ở điện áp <=7V dòng ra tầm 20=>30mA đủ để led matrix sáng chói , công
suất mạch tầm 500=>700mW.
Page 19
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ MẠCH
I.
Sơ đồ khối
-
Khối nguôn: cấp nguồn nuôi toàn bộ cho mạch điều khiển và hiển thị. Sử dụng
nguồn 5V.
- Khối điều khiển: chứa toàn bộ chương trình, các phần tử điều khiển. Gồm
II.
89c52 và các ic đệm.
Khối hiển thị: led matrix 8x8. Hiển thị số tầng và các hiệu ứng của mạch điều
khiển.
Mạch nguồn
Khối nguồn có nhiệm vụ cung cấp nguồn nuôi cho khối hiển thị và khối điều
khiển mà hai khối này gồm chủ yếu là các IC hoạt động ở điện áp 5 V DC và cũng
không cần dòng quá lớn nhưng pin lại không cấp đủ dòng này và không đủ độ ổn
định, khối nguồn II cũng được kết nối trực tiếp với khối điều khiển và khối hiển thị.
Vậy nên em thiết kế khối nguồn II dùng mạng điện lưới 220 V AC, tần số 50 Hz ổn
áp thành nguồn một chiều 5 V DC với dòng tối đa 1 A .
Nguồn
220 V AC
Máy biến áp
220V/9V
AC
Chỉnh
lưu
Lọc nhiễu và
san phẳng
Ổn
áp
Page 20
Sơ đồ khối nguồn II
Sơ đồ nguyên lý khối nguồn
Điện áp được giảm áp từ 220 V AC xuống 15 V AC thông qua một biến áp
cách li . Nhờ Diode chỉnh lưu cầu tín hiệu xoay chiều sẽ nắn thành dạng một chiều.
Điện một chiều này sẽ dưới dạng sóng nhấp nhô.
Dạng sóng điện áp trước và sau chình lưu cầu
Điện áp lưới có giá trị lớn nhất là : 15
= 21.1 V .Dòng điện lớn nhất qua Diode
chỉnh lưu cầu : 1A ( đây là dòng lớn nhất biến áp em sử dụng tải được ) .
Hệ số gợn sóng (khi không lắp tụ lọc) : K = 0,49 .
Tần số điện áp ra của bộ chỉnh lưu : f = 2.f0 = 2.50 = 100 Hz .
Trong đề tài này em sử dụng Diode chỉnh lưu cầu KBP307 .
Để tín hiệu một chiều này được bằng phẳng hơn (không còn nhấp nhô) .Ta lắp
thêm tụ một chiều C1 để lọc tín hiệu nhấp nhô .
Giá trị tụ C1 được tính như sau :
Theo datasheet của diode cầu KBP307 thì sụt áp trên nó là 1,1 V . Vậy điện áp lớn
nhất đặt nên tụ lọc C1 là : 21.1-1,1 = 20V .
Trong mạch chỉnh lưu cầu toàn phần :
Hệ số đập mạch : mđm = 2 .
Page 21
Tần số góc : wt = 2πf = 2π.100 = 200 rad/s .
Điện trở của máy biến áp : Rt = 15√2= 21.1 Ω .
Chọn hệ số gợn : K = 0,1 .
Ta có : C1 = = = 379.10-6 F .
Trong đề tài này em sử dụng tụ lọc chính C1 có giá trị 1000 uF, chịu được điện áp
tối đa 35V .
Tụ lọc cao tần C2 có giá trị 10000nF để lọc nhiễu và san phẳng những gai còn sót
lại sau tụ C1 . Do các IC dùng trong mạch điều khiển sử dụng nguồn 5 V nên em sử
dụng IC 7805 để ổn áp, cho ra dòng một chiều 5 V DC ổn định dùng cho mạch thu
và mạch điều khiển .
Công suất tiêu hao trên IC 7805 được tính bởi công thức :
Pth = (Uv – Ur).I .
Khi cho mạch hoạt động em đo được I ≈ 0,1 A .
Khi đó : Pth = (7,9 – 5).0,1 = 0,29 W .
Tổng trở tương đương của mạch thu và mạch điều khiển được nuôi bởi khối nguồn
II :
R=
U
5
= 50 Ω
I 0.1
Để đảm bảo điện áp đầu ra hoàn toàn ổn định, không bị nhiễu gây ảnh hưởng tới
hoạt động của các linh kiện trong khối thu và khối điều khiển em sử dụng thêm tụ
C3 . C3 có giá trị được tính như sau :
C3 = =
1
= 80.10-6 F .
2.200 .50.0.2
Trong đề tài này em dùng tụ C3 có giá trị 100uF/35V
Dùng thêm tụ lọc cao tần C4 có giá trị 100nF .
Page 22
III.
Mạch điều khiển
-
IV.
Ic 89C51 là bộ điều khiển trung tâm, điều khiển toàn bộ hệ thống hiển thị. Vừa
nhận tín hiệu từ ngoài, vừa sử lý và xuất tín hiệu ra.
Bộ đệm: sử dụng 74HC245, UNL2803 đệm cho cửa ra và tới mạch hiển thị.
Mạch hiển thị
- Sử dụng led matrix 8x8 lấy tín hiệu ra từ 89c51, qua các ic đệm và hiển thị trên
Page 23
-
led.
Sử dụng 2 led và quét hàng. Hiển thị số tầng và chiều đi của thang máy.
Sơ đồ kết lối led:
V. Nguyên lý làm việc
Giả sử thang máy đang ở tầng 1 và được gọi lên tầng 5:
+ Tác động nút bấm S1 =) tín hiệu ở P2.0 xuống mức thấp =) 89C51 nhận tín
hiệu và sử lý đưa tín hiệu ra các cổng:
- Cổng P1: tín hiệu quét led matrix (P1=0x01<<1) dịch 1 bit.
- Cổng P3: xuất tín hiệu ra led và hiển thị báo chiều đi lên của thang máy với
mã :{0x18,0x18,0x18,0x18,0x18,0x7e,0x3c,0x18}
Cổng P0: xuất tín hiệu ra led và hiển thị báo thang máy đi từ tầng 1 lên tầng 5 với mã:
{0x7f,0x08,0x08,0x08,0x48,0x28,0x18,0x08}: tầng số 1
{0x7e,0x20,0x10,0x08,0x04,0x42,0x42,0x3c}: tầng số 2
{0x3c,0x42,0x02,0x0c,0x0c,0x02,0x42,0x3c}: tầng số 3
{0x04,0x04,0x04,0x7c,0x44,0x24,0x14,0x0c}: tầng số 4
{0x78,0x44,0x04,0x04,0x78,0x40,0x40,0x7c} : tầng số 5
Giả sử thang máy đang ở tâng 5 và được gọi về tầng 1:
+ Tưng tự tác động nút bấm P2.1 xuống mức thấp qua xử lý và tín hiệu cũng
được xuất ra P1, P3 và P0 nhưng một led sẽ hiển thị báo chiều đi xuống của
Page 24
thang là mã: {0x18,0x3c,0x7e, 0x18,0x18,0x18,0x18,0x18} và led kia hiển thị
báo số tầng giảm dần của thang máy từ tầng 5 xuống tầng 1.
VI. Code chương trình.
# include <REGX51.H>
sbit THL = P2^0;
sbit THX = P2^1;
unsigned char code
madem[5][8]= {
{0x7f,0x08,0x08,0x08,0x48,0x28,0x18,0x08}, // so 1
{0x7e,0x20,0x10,0x08,0x04,0x42,0x42,0x3c}, //so 2
{0x3c,0x42,0x02,0x0c,0x0c,0x02,0x42,0x3c},//so 3
{0x04,0x04,0x04,0x7c,0x44,0x24,0x14,0x0c}, //so 4
{0x78,0x44,0x04,0x04,0x78,0x40,0x40,0x7c} // so 5
};
len[]={0x18,0x18,0x18,0x18,0x18,0x7e,0x3c,0x18}; // mui ten chieu di lên
xuong[]={0x18,0x3c,0x7e,0x18,0x18,0x18,0x18,0x18};// mui ten chieu xuông
void delay(unsigned int t)
{
unsigned int i,j;
for(i=0;i
for(j=0;j<200;j++) ;
}
}
void main()
{
unsigned char i,dem,k;
while(1)
{
{
if (THL==0)
// tang 1 len tang 4
{
delay(20);
Page 25
