Tuthienbao com mach dieu khien dong co mot chieu 5473

Đồ án chuyên ngành
Dương Tấn Quốc

gvhd:

Tuthienbao.com

Luận văn
Đề tài: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU
KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT
CHIỀU

Sv: Trần Tuấn Vũ

1


Đồ án chuyên ngành
Dương Tấn Quốc

gvhd:

MỤC LỤC
NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI
3
CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
5
1.1 Các linh kiện thụ động
5
1.1.1 Điện trở..................................................................................................................5
1.1.2 Biến trở, triết áp :.................................................................................................6

1.1.3 tụ điện....................................................................................................................8
1.1.4 Diode....................................................................................................................10
1.2 Bộ Vi Điều Khiển 89C51
14
1.3 IC Opto (loại PC817C).
22
1.4.IC L7805T
22
1.5 MOSFET
23
1.6. Động cơ một chiều
27
1.7.Lý thuyết về điều chế độ rộng xung PWM
33
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
36
2.1 Sơ đồ khối.
36
2.2 Sơ đồ khối nguồn
37
2.3. khối động lực 38
2.4.Khối điều khiển
39
2.5 Sơ đồ nguyên lý chung
40
2.6 Sơ đồ board mạch
41
2.7 Chươngtrình ……………………………………………………………………42
CHƯƠNG 3:KẾT LUẬN
43

1.Kết quả đạt được
43
2.Tài liệu tham khảo………………………………………………………………....43

Sv: Trần Tuấn Vũ

2


Đồ án chuyên ngành
Dương Tấn Quốc

gvhd:

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay thế giới đã bước vào một cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trong
mọi lĩnh vực. Con người biết ứng dụng khoa học kĩ thuật vào sản xuất để nâng cao
năng suất chất lượng rút ngắn thời gian sản xuất.
Trong những năm gần đây, công nghệ vi điện tử phát triển. sự ra đời của các vi
mạch với ưu điểm nhỏ gọn dung lượng lớn, cực lớn với giá thành hợp với khả
năng của người sử dụng... đã mang lại những thay đổi sâu sắc cho ngành kỹ thuật
điện tử. Mạch số đã và đang thâm nhập vào tất cả các thiết bị điện tử thông dụng
và chuyên dụng.
Sự phát triển hối hả của nền đại công nghiệp nên sự cạnh tranh của các mặt hàng
trên thị trường diễn ra càng mạnh. Do đó chúng em đã chọn đề tài môn học là
“THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU “ nhằm
phục vụ cho thực tế của đời sống.
Được sự hướng dẫn tận tình của thầy Dương Tấn Quốc chúng em đã thực hiện đề
tài của mình với hết khả năng của mình.
Cùng với sự lỗ lực của bản thân nhưng do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm còn

hạn hẹp nên sẽ không tránh khỏi những sai sót. Chúng em rất mong được sự giúp
đỡ và tham khảo ý kiến của thầy cô cùng các bạn nhằm đóng góp để phát triển
thêm đề tài.

Sv: Trần Tuấn Vũ

3


Đồ án chuyên ngành
Dương Tấn Quốc

gvhd:

NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Khoá học : 2010-2013
Ngành họ : Điện Tử Viễn Thông
Lớp

: K16ECD1

TÊN ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT
CHIỀU
I.Dữ liệu sử dụng:
-

Vi Điều Khiển AT89C51, các linh kiện cần thiết liên quan.

-

Hệ thống có thể điều khiển được các động cơ có công suất <=60W, điện áp
<=24VDC.

-

Thao tác điều khiển bao gồm đảo chiều, tăng giảm tốc độ bằng kỹ thuật điều
chế độ rộng xung (PWM).

-

Hệ thống có các phím nhấn điều khiển việc đảo chiều, tăng giảm tốc độ.

-

Hệ thống có cách ly về điện giữa mạch điều khiển và mạch động lực để đảm
bảo chống nhiễu cho bộ điều khiển.

Nội dung cần hoàn thành:
-

Bản báo cáo về tiến độ thực hiện các công việc theo từng tuần, từng tháng.

-

Thuyết minh đề tài (Phân tích yêu cầu, trình bày các giải pháp thực hiện, cơ
sở lý thuyết, quá trình thiết kế và thi công mạch, hướng phát triển và phạm
vi ứng dụng của đề tài).

-

Các bản vẽ thiết kế cho từng khối, cho toàn bộ module, đầy đủ và chính
xác.

-

Sản phẩm phải hoạt động tốt, đảm bảo tính kỹ thuật, mỹ thuật, đáp ứng
đúng các yêu cầu của giáo viên hướng dẫn.

-

Nộp thuyết minh và hoàn thành sản phẩm đúng thời gian quy định.

Sv: Trần Tuấn Vũ

4


Đồ án chuyên ngành
Dương Tấn Quốc

gvhd:

Ý TƯỞNG THIẾT KẾ
Thiết kế động cơ một chiều có chức năng thực hiện các yêu cầu điều khiển
đảo chiều và điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều.
Các yêu cầu :
-

Điều khiển động cơ DC

-

Điều chỉnh tốc độ động cơ DC bằng phương pháp PWM

-

Mạch có hệ thống có cách ly về điện giữa mạch điều khiển và mạch động
lực để đảm bảo chống nhiễu cho bộ điều khiển nên ta sử dụng IC opto để
cách ly quang

-

Điều khiển chính xác, tin cậy và ổn định.

-

Thiết kế đơn giản

Sv: Trần Tuấn Vũ

5


Đồ án chuyên ngành
Dương Tấn Quốc

gvhd:

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1.1 Các linh kiện thụ động:
1.1.1 Điện trở:
-Khái niệm:
Điện trở :Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu một vật dẫn
điện tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thì điện trở lớn, vật cách điện thì điện
trở là vô cùng lớn.
-Hình dáng và ký hiệu : Trong thiết bị điện tử điện trở là một linh kiện quan
trọng, chúng được làm từ hợp chất cacbon và kim loại tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà
người ta tạo ra được các loại điện trở có trị số khác nhau.

Hình1.1: Hình dạng của điện trở trong thiết bị điện tử.

Ký hiệu của điện trở trên các sơ đồ nguyên lý.
- Đơn vị của điện trở



Đơn vị điện trở là Ω (Ohm) , KΩ , MΩ
1KΩ = 1000 Ω

Sv: Trần Tuấn Vũ

6


Đồ án chuyên ngành
Dương Tấn Quốc


gvhd:

1MΩ = 1000 K Ω = 1000.000 Ω

Các điện trở có kích thước nhỏ được ghi trị số bằng các vạch
-Phân loại điện trở.


Điện trở thường : Điện trở thường là các điện trở có công xuất nhỏ từ 0,125W
đến 0,5W



Điện trở công suất : Là các điện trở có công xuất lớn hơn từ 1W, 2W, 5W, 10W.



Điện trở sứ, điện trở nhiệt : Là cách gọi khác của các điện trở công xuất , điện
trở này có vỏ bọc sứ, khi hoạt động chúng toả nhiệt.

Hình1.2: Các điện trở : 2W – 1W – 0,5W – 0,25W

Hình 1.3: Điện trở sứ hay trở nhiệt

1.1.2 Biến trở, triết áp :
Biến trở Là điện trở có thể chỉnh để thay đổi giá trị, có ký hiệu là VR chúng có
hình dạng như sau :

Sv: Trần Tuấn Vũ

7

Đồ án chuyên ngành
Dương Tấn Quốc

gvhd:

Hình1.4: Hình dạng biến trở ký hiệu trên sơ đồ
Biến trở thường ráp trong máy phục vụ cho quá trình sửa chữa, cân chỉnh của kỹ
thuật viên, biến trở có cấu tạo như hình bên dưới.

Hình1.5: Cấu tạo của biến trở
Triết áp : Triết áp cũng tương tự biến trở nhưng có thêm cần chỉnh và thường bố
trí phía trước mặt máy cho người sử dụng điều chỉnh. Ví dụ như – Triết áp
Volume, triết áp Bass, Tress v.v.. , triết áp nghĩa là triết ra một phần điện áp từ đầu
vào tuỳ theo mức độ chỉnh.

Hình 1.6: Hình dạng triết áp, cấu tạo trong triết áp

Sv: Trần Tuấn Vũ

8


Đồ án chuyên ngành
Dương Tấn Quốc

gvhd:

1.1.3 Tụ điện:

- Cấu tạo của tụ điện :
Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp cách điện
gọi là điện môi.
Người ta thường dùng giấy, gốm , mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điện môi và tụ
điện cũng được phân loại theo tên gọi của các chất điện môi này như Tụ giấy, Tụ
gốm, Tụ hoá.

Hình 1.7: Cấu tạo tụ gốm, cấu tạo tụ hoá

- Hình dáng thực tế của tụ điện.

Sv: Trần Tuấn Vũ

9


Đồ án chuyên ngành
Dương Tấn Quốc

gvhd:

Hình1.8: Hình dạng của tụ gốm.

- Điện dung đơn vị và ký hiệu của tụ điện:
* Điện dung : Là đại lượng nói lên khả năng tích điện trên hai bản cực của tụ điện,
điện dung của tụ điện phụ thuộc vào diện tích bản cực, vật liệu làm chất điện môi
và khoảng cách giữ hai bản cực theo công thức
C=ξ.S/d


Trong đó C : là điện dung tụ điện , đơn vị là Fara (F)



ξ : Là hằng số điện môi của lớp cách điện.



d : là chiều dày của lớp cách điện.



S : là diện tích bản cực của tụ điện.

* Đơn vị điện dung của tụ : Đơn vị là Fara (F), 1Fara là rất lớn do đó trong thực
tế thường dùng các đơn vị nhỏ hơn như MicroFara (µF), NanoFara (nF), PicoFara
(pF).


1 Fara = 1.000.000 µ Fara = 1.000.000.000 n F = 1.000.000.000.000 p F



1 µ Fara = 1.000 n Fara



1 n Fara = 1.000 p Fara

* Ký hiệu : Tụ điện có ký hiệu là C (Capacitor)

Ký hiệu của tụ điện trên sơ đồ nguyên lý.
– Phân loại tụ điện
Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ mica. (Tụ không phân cực )
Các loại tụ này không phân biệt âm dương và thường có điện dung nhỏ từ 0,47 µF
trở xuống, các tụ này thường được sử dụng trong các mạch điện có tần số cao hoặc
mạch lọc nhiễu.

Sv: Trần Tuấn Vũ

10


Đồ án chuyên ngành
Dương Tấn Quốc

gvhd:

Hình 1.9: Tụ gốm – là tụ không phân cực.

Tụ hoá ( Tụ có phân cực )
Tụ hoá là tụ có phân cực âm dương, tụ hoá có trị số lớn hơn và giá trị từ 0,47µF
đến khoảng 4.700 µF, tụ hoá thường được sử dụng trong các mạch có tần số thấp
hoặc dùng để lọc nguồn, tụ hoá luôn luôn có hình trụ..

Hình 1.10: Tụ hoá – Là tụ có phân cực âm dương.
Tụ xoay
Tụ xoay là tụ có thể xoay để thay đổi giá trị điện dung, tụ này thường được lắp
trong Radio để thay đổi tần số cộng hưởng khi ta dò đài.

1.1.4 Diode:

– Diode (Điốt) Bán dẫn :

Sv: Trần Tuấn Vũ

11


Đồ án chuyên ngành
Dương Tấn Quốc

gvhd:

Tiếp giáp P – N và Cấu tạo của Diode bán dẫn.
Khi đã có được hai chất bán dẫn là P và N, nếu ghép hai chất bán dẫn theo
một tiếp giáp P – N ta được một Diode, tiếp giáp P -N có đặc điểm
: Tại bề mặt tiếp xúc, các điện tử dư thừa trong bán dẫn N khuyếch tán sang vùng
bán dẫn P để lấp vào các lỗ trống => tạo thành một lớp Ion trung hoà về điện =>
lớp Ion này tạo thành miền cách điện giữa hai chất bán dẫn.

Hình 1.11: Mối tiếp xúc P – N => Cấu tạo của Diode .
- Ở hình trên là mối tiếp xúc P – N và cũng chính là cấu tạo của
Diode bán dẫn.

Hình 1.12: Ký hiệu và hình dáng của Diode bán dẫn.
- Ứng dụng của Diode bán dẫn :

Sv: Trần Tuấn Vũ

12

Đồ án chuyên ngành
Dương Tấn Quốc

gvhd:

* Do tính chất dẫn điện một chiều nên Diode thường được sử dụng
trong các mạch chỉnh lưu nguồn xoay chiều thành một chiều, các
mạch tách sóng, mạch gim áp phân cực cho transistor hoạt động.
trong mạch chỉnh lưu Diode có thể được tích hợp thành Diode có
dạng .

Hình 1.13: Diode cầu trong mạch chỉnh lưu điện xoay chiều .

Các loại Diode
- Diode Zener
* Cấu tạo:
Diode Zener có cấu tạo tương tự Diode thường nhưng có hai lớp bán
dẫn P - N ghép với nhau, Diode Zener được ứng dụng trong chế độ
phân cực ngược, khi phân cực thuận Diode zener như diode thường
nhưng khi phân cực ngược Diode zener sẽ gim lại một mức điện áp cố
định bằng giá trị ghi trên diode.

Sv: Trần Tuấn Vũ

13


Đồ án chuyên ngành
Dương Tấn Quốc

gvhd:

Hình 1.14: Hình dáng Diode Zener ( Dz ) không đổi.
- Diode Thu quang. ( Photo Diode )
Diode thu quang hoạt động ở chế độ phân cực nghịch, vỏ diode có
một miếng thuỷ tinh để ánh sáng chiếu vào mối P – N, dòng điện
ngược qua diode tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng chiếu vào diode.
- Diode Phát quang ( Light Emiting Diode : LED )
Diode phát phang là Diode phát ra ánh sáng khi được phân cực thuận,
điện áp làm việc của LED khoảng 1,7 => 2,2V dòng qua Led khoảng
từ 5mA đến 20mA
Led được sử dụng để làm đèn báo nguồn, đèn nháy trang trí, báo
trạng thái có điện . vv…
– Diode Varicap ( Diode biến dung )
Diode biến dung là Diode có điện dung như tụ điện, và điện dung
biến đổi khi ta thay đổi điện áp ngược đặt vào Diode.
- Diode xung
Trong các bộ nguồn xung thì ở đầu ra của biến áp xung , ta phải dùng
Diode xung để chỉnh lưu. diode xung là diode làm việc ở tần số cao
khoảng vài chục KHz , diode nắn điện thông thường không thể thay
thế vào vị trí diode xung được, nhưng ngựơc lại diode xung có thể
thay thế cho vị trí diode thường, diode xung có giá thành cao hơn

Sv: Trần Tuấn Vũ

14


Đồ án chuyên ngành

Dương Tấn Quốc

gvhd:

diode thường nhiều lần.Về đặc điểm, hình dáng thì Diode xung không
có gì khác biệt với Diode thường, tuy nhiên Diode xung thường có
vòng dánh dấu đứt nét hoặc đánh dấu bằng hai vòng

Hình 1.15: Ký hiệu của Diode xung
– Diode tách sóng.
Là loại Diode nhỏ vở bằng thuỷ tinh và còn gọi là diode tiếp điểm vì
mặt tiếp xúc giữa hai chất bán dẫn P – N tại một điểm để tránh điện
dung ký sinh, diode tách sóng thường dùng trong các mạch cao tần
dùng để tách sóng tín hiệu.
– Diode nắn điện.
Là Diode tiếp mặt dùng để nắn điện trong các bộ chỉnh lưu nguồn AC
50Hz, Diode này thường có 3 loại là 1A, 2A và 5A.

Hình 1.16: Diode nắn điện 5A

1. 2 Bộ Vi Điều Khiển 89C51:
Bắt đầu xuất hiện vào năm 1980, trải qua gần 30 năm, hiện đã có tới hang trăm
biến thể (derrivatives) được sản xuất bởi hơn 20 hãng khác nhau, trong đó phải kể
đến các đại gia trong làng bán dẫn (Semiconductor) như ATMEL, Texas

Sv: Trần Tuấn Vũ

15

Đồ án chuyên ngành
Dương Tấn Quốc

gvhd:

Instrument, Philips, Analog Devices… Tại Việt Nam, các biến thể của hãng
ATMEL là AT89C51, AT89C52, AT89S51, AT89S52… đã có thời gian xuất hiện
trên thị trường khá lâu và có thể nói là được sử dụng rộng rãi nhất trong các loại vi
điều khiển 8 bit.

Các thanh nghi đặc biệt SFR

Sv: Trần Tuấn Vũ

16


Đồ án chuyên ngành
Dương Tấn Quốc

gvhd:

Ngắt (Interrupt)
8051 chỉ có một số lượng khá ít các nguồn ngắt (interrupt source) hoặc có thể gọi
là các nguyên nhân ngắt. Mỗi ngắt có một vector ngắt riêng, đó là một địa chỉ cố

Sv: Trần Tuấn Vũ

17

Đồ án chuyên ngành
Dương Tấn Quốc

gvhd:

định nằm trong bộ nhớ chương trình, khi ngắt xảy ra, CPU sẽ tự động nhảy đến
thực hiện lệnh nằm tại địa chỉ này.
Với 8052, ngoài các ngắt trên còn có thêm ngắt của timer2 (do vi điều
khiểnnày có thêm timer2 trong số các ngoại vi onchip).
Mỗi ngắt được dành cho một vector ngắt kéo dài 8byte. Về mặt lý thuyết, nếu
chương trình đủ ngắn, mã tạo ra chứa đủ trong 8 byte, người lập trình hoàn toàn có
thể đặt phần chương trình xử lý ngắt ngay tại vector ngắt. Tuy nhiên trong hầu hết
các trường hợp, chương trình xử lý ngắt có dung lượng mã tạo ra lớn hơn 8byte
nên tại vector ngắt, ta chỉ đặt lệnh nhảy tới chương trình xử lý ngắt nằm ở vùng
nhớ khác. Nếu không làm vậy, mã chương trình xử lý ngắt này sẽ lấn sang, đè vào
vector ngắt kế cận.

Bảng tóm tắt các ngắt trong 8051 như sau:

Sv: Trần Tuấn Vũ

18


Đồ án chuyên ngành
Dương Tấn Quốc

gvhd:

Để cho phép một ngắt, bit tương ứng với ngắt đó và bit EA phải được đặt
bằng 1. Thanh ghi IE là thanh ghi đánh địa chỉ bit, do đó có thể dùng các lệnh tác
động bit để tác động riêng rẽ lên từng bit mà không làm ảnh hưởng đến giá trị các
bit khác. Cờ ngắt hoạt động độc lập với việc cho phép ngắt, điều đó có nghĩa là cờ
ngắt sẽ tự động đặt lên bằng 1 khi có sự kiện gây ngắt xảy ra, bất kể sự kiện đó có
được cho phép ngắt hay không. Do vậy, trước khi cho phép một ngắt, ta nên xóa
cờ của ngắt đó để đảm bảo sau khi cho phép, các sự kiện gây ngắt trong quá khứ
không thể gây ngắt nữa.
8051 có 2 ngắt ngoài là INT0 và INT1. Ngắt ngoài được hiểu là ngắt được gây
ra bởi sự kiện mức lôgic 0 (mức điện áp thấp, gần 0V) hoặc sườn xuống (sự
chuyển mức điện áp từ mức cao về mức thấp) xảy ra ở chân ngắt tương ứng (P3.2
với ngắt ngoài 0 và P3.3 với ngắt ngoài 1). Việc lựa chọn kiểu ngắt được thực hiện
bằng các bit IT (Interrupt Type) nằm trong thanh ghi TCON. Đây là thanh ghi điều
khiển timer nhưng 4 bit LSB (bit0..3) được dùng cho các ngắt ngoài

Khi bit ITx = 1 thì ngắt ngoài tương ứng được chọn kiểu là ngắt theo sườn xuống,
ngược lại nếu bit ITx = 0 thì ngắt ngoài tương ứng được sẽ có kiểu ngắt là ngắt

Sv: Trần Tuấn Vũ

19


Đồ án chuyên ngành
Dương Tấn Quốc

gvhd:

theo mức thấp. Các bit IE là các bit cờ ngắt ngoài, chỉ có tác dụng trong trường
hợp kiểu ngắt được chọn là ngắt theo sườn xuống. Khi kiểu ngắt theo sườn xuống

được chọn thì ngắt sẽ xảy ra duy nhất một lần khi có sườn xuống của tín hiệu, sau
đó khi tín hiệu ở mức thấp, hoặc có sườn lên, hoặc ở mức cao thì cũng không có
ngắt xảy ra nữa cho đến khi có sườn xuống tiếp theo. Cờ ngắt IE sẽ dựng lên khi
có sườn xuống và tự động bị xóa khi CPU bắt đầu xử lý ngắt. Khi kiểu ngắt theo
mức thấp được chọn thì ngắt sẽ xảy ra bất cứ khi nào tín hiệu tại chân ngắt ở mức
thấp. Nếu sau khi xử lý xong ngắt mà tín hiệu vẫn ở mức thấp thì lại ngắt tiếp, cứ
như vậy cho đến khi xử lý xong ngắt lần thứ n , tín hiệu đã lên mức cao rồi thì thôi
không ngắt nữa. Cờ ngắt IE trong trường hợp này không có ý nghĩa gì cả.Thông
thường kiểu ngắt hay được chọn là ngắt theo sườn xuống.
Bộ định thời/Bộ đếm (Timer/Counter)
8051 có 2 timer tên là timer0 và timer1. Các timer này đều là timer 16bit, giá
trị đếm max do đó bằng 216 = 65536 (đếm từ 0 đến 65535).
Hai timer có nguyên lý hoạt động hoàn toàn giống nhau và độc lập. Sau khi cho
phép chạy, mỗi khi có thêm một xung tại đầu vào đếm, giá trị của timer sẽ tự động
được tăng lên 1 đơn vị, cứ như vậy cho đến khi giá trị tăng lên vượt quá giá trị
max mà thanh ghi đếm có thể biểu diễn thì giá trị đếm lại được đưa trở về giá trị
min (thông thường min = 0). Sự kiện này được hiểu là sự kiện tràn timer
(overflow) và có thể gây ra ngắt nếu ngắt tràn timer được cho phép (bit ETx trong
thanh ghi IE = 1). Việc cho timer chạy/dừng được thực hiện bởi các bit TR trong
thanh ghi TCON (đánh địa chỉ đến từng bit).

Sv: Trần Tuấn Vũ

20


Đồ án chuyên ngành
Dương Tấn Quốc

gvhd:

Khi bit TRx = 1, timerx sẽ đếm, ngược lại khi TRx = 0, timerx sẽ không đếm
mặc dù vẫn có xung đưa vào. Khi dừng không đếm, giá trị của timer được giữ
nguyên. Các bit TFx là các cờ báo tràn timer, khi sự kiện tràn timer xảy ra, cờ sẽ
được tự động đặt lên bằng 1 và nếu ngắt tràn timer được cho phép, ngắt sẽ xảy ra.
Khi CPU xử lý ngắt tràn timerx, cờ ngắt TFx tương ứng sẽ tự động được xóa về 0.
Giá trị đếm 16bit của timerx được lưu trong hai thanh ghi THx (byte cao) và TLx
(byte thấp). Hai thanh ghi này có thể ghi/đọc được bất kỳ lúc nào. Tuy nhiên nhà
sản xuất khuyến cáo rằng nên dừng timer (cho bit TRx = 0) trước khi ghi/đọc các
thanh ghi chứa giá trị đếm. Các timer có thể hoạt động theo nhiều chế độ, được
quy định bởi các bittrong thanh ghi TMOD (không đánh địa chỉ đến từng bit).
Để xác định thời gian, người ta chọn nguồn xung nhịp (clock) đưa vào đếm
trong timer là xung nhịp bên trong (dành cho CPU). Nguồn xung nhịp này thường
rất đều đặn (có tần số ổn định), do đó từ số đếm của timer người ta có thể nhân với
chu kỳ xung nhịp để tính ra thời gian trôi qua. Timer lúc này được gọi chính xác
với cái tên “timer”, tức bộ định thời.
Để đếm các sự kiện bên ngoài, người ta chọn nguồn xung nhịp đưa vào đếm
trong timer là tín hiệu từ bên ngoài (đã được chuẩn hóa về dạng xung vuông
0V/5V). Các tín hiệu này sẽ được nối với các bit cổng có dồn kênh thêm các tính
năng T0/T1/T2. Khi có sự kiện bên ngoài gây ra thay đổi mức xung ở đầu vào
đếm, timer sẽ tự động tăng lên 1 đơn vị giống như trường hợp đếm xung nhịp bên
trong. Lúc này, timer được gọi chính xác với cái tên khác: “counter”, tức bộ đếm
(sự kiện). Nhìn vào bảng mô tả thanh ghi TMOD bên trên, ta có thể nhận thấy có 2
bộ 4 bit giống nhau (gồm GATEx, C/Tx, Mx0 và Mx1) dành cho 2 timer0 và 1. Ý
nghĩa các bit là như nhau đối với mỗi timer.
Bit GATEx quy định việc cho phép timer đếm (run timer). Nếu GATEx =
0,timerx sẽ đếm khi bit TRx bằng 1, dừng khi bit TRx bằng 0. Nếu GATEx = 1,
timerx sẽ chỉ đếm khi bit TRx = 1 và tín hiệu tại chân INTx = 1, dừng khi một

Sv: Trần Tuấn Vũ

21


Đồ án chuyên ngành
Dương Tấn Quốc

gvhd:

trong hai điều kiện trên không còn thỏa mãn. Thông thường người ta dùng timer
với GATE = 0, chỉ dùng timer với GATE = 1 trong trường hợp muốn đo độ rộng
xung vì lúc đó timer sẽ chỉ đếm thời gian khi xung đưa vào chân INTx ở mức cao.
Bit C/Tx quy định nguồn clock đưa vào đếm trong timer. Nếu C/Tx = 0, timer sẽ
được cấu hình là bộ định thời, nếu C/Tx = 1, timer sẽ được cấu hình là bộ đếm sự
kiện. Hai bit còn lại (Mx0 và Mx1) tạo ra 4 tổ hợp các giá trị (00,01,10 và 11) ứng
với 4 chế độ hoạt động khác nhau của timerx. Trong 4 chế độ đó thường chỉ dùng
chế độ timer/counter 16bit (Mx1 = 0, Mx0 = 1) và chế độ Auto Reload 8bit
timer/counter (Mx1 = 1, Mx0 = 0).Trong chế độ timer/counter 16bit, giá trị đếm
(chứa trong hai thanh ghi THx và TLx) tự động được tăng lên 1 đơn vị mỗi lần
nhận được thêm một xung nhịp. Khi giá trị đếm tăng vượt quá giá trị max = 65535
thì sẽ tràn về 0, cờ ngắt TFx được tự động đặt = 1. Chế độ này được dùng trong
các ứng dụng đếm thời gian và đếm sự kiện. Trong chế độ Auto Reload 8bit, giá trị
đếm sẽ chỉ được chứa trong thanh ghi TLx, còn giá trị của thanh ghi THx bằng
một số n (từ 0 đến 255) do người lập trình đưa vào. Khi có thêm 1 xung nhịp, giá
trị đếm trong TLx đương nhiên cũng tăng lên 1 đơn vị như bình thường. Tuy nhiên
trong trường hợp này, giá trị đếm lớn nhất là 255 chứ không phải 65535 như
trường hợp trên vì timer/counter chỉ còn 8bit. Do vậy sự kiện tràn lúc này xảy ra
nhanh hơn, chỉ cần vượt quá 255 là giá trị đếm sẽ tràn. Cờ ngắt TFx vẫn được tự
động đặt = 1 như trong trường hợp tràn 16bit. Điểm khác biệt là thay vì tràn về 0,
giá trị THx sẽ được tự động nạp lại (Auto Reload) vào thanh ghi TLx, do đó

timer/counter sau khi tràn sẽ có giá trị bằng n (giá trị chứa trong THx) và sẽ đếm
từ giá trị n trở đi. Chế độ này được dùng trong việc tạo Baud rate cho truyền thông
qua cổng nối tiếp.
Để sử dụng timer của 8051, hãy thực hiện các bước sau:
- Quy định chế độ hoạt động cho timer bằng cách tính toán và ghi giá trị cho
các bit trong thanh ghi TMOD.

Sv: Trần Tuấn Vũ

22


Đồ án chuyên ngành
Dương Tấn Quốc

gvhd:

- Ghi giá trị đếm khởi đầu mong muốn vào 2 thanh ghi đếm THx và TLx. Đôi
khi ta không muốn timer/counter bắt đầu đếm từ 0 mà từ một giá trị nào đó để thời
điểm tràn gần hơn, hoặc chẵn hơn trong tính toán sau này. Ví dụ nếu cho timer
đếm từ 15535 thì sau 50000 xung nhịp (tức 50000 micro giây với thạch anh
12MHz) timer sẽ tràn, và thời gian một giây có thể dễ dàng tính ra khá chính xác =
20 lần tràn của timer (đương nhiên mỗi lần tràn lại phải nạp lại giá trị 15535).
- Đặt mức ưu tiên ngắt và cho phép ngắt tràn timer (nếu muốn).
- Dùng bit TRx trong thanh ghi TCON để cho timer chạy hay dừng theo ý muốn.
1.3 IC Opto (loại PC817C) :
Opto là loại linh kiện tích hợp có cấu tạo gồm một led và một photo diode hay một
photo transitor. Được sử dụng để cách ly giữa các khối chênh lệch nhau về điện
hay công suất như khối công suất nhỏ (dòng nhỏ, điện áp 5V) với khối điện áp lớn
dòng lớn và áp lớn.

-

Hình 1.18: Hình vẽ và sơ đồ chân của IC opto (loại pc817)

Sv: Trần Tuấn Vũ

23


Đồ án chuyên ngành
Dương Tấn Quốc

gvhd:

Nguyên lý hoạt động của opto: khi cung cấp 5V vào chân số 1, LED phía trong
Opto nối giữa chân số 1 và 2 sáng, xảy ra hiệu ứng quang điện dẫn đến 3-4 thông,
mức logic sẽ bị chuyển từ 1 sang 0 mà không cần tác động trực tiếp từ IC.
1.4. IC L7805T:
78xx là loại linh kiện dùng để biến đổi từ điện áp cao xuống điện áp thấp tùy
thuộc vào đặc điểm của từng loại họ 78.
- L7805T là loại linh kiện dùng để tạo ra điện áp 5V.

V IN

L 7 8 0 5 /T O 3

V O U T

3

2

1

G N D

U 2

Hình1.19: Sơ đồ chân của IC 78xx
Sơ đồ chân của 7805: chân 1 là chân điện áp vào(V in), chân 2 (chân mass GND),
chân 3(chân điện áp ra V out).

Hình 1.20: Hình vẽ thực tế của 78xx n
1.5 MOSFET:
 Giới thiệu về Mosfet

Sv: Trần Tuấn Vũ

24


Đồ án chuyên ngành
Dương Tấn Quốc

gvhd:

Mosfet là Transistor hiệu ứng trường ( Metal Oxide Semiconductor Field Effect
Transistor ) là một Transistor đặc biệt có cấu tạo và hoạt động khác với Transistor
thông thường mà ta đã biết, Mosfet có nguyên tắc hoạt động dựa trên hiệu ứng từ

trường để tạo ra dòng điện, là linh kiện có trở kháng đầu vào lớn thích hợp cho
khuếch đại các nguồn tín hiệu yếu, Mosfet được sử dụng nhiều trong các mạch
nguồn Monitor, nguồn máy tính .

Hình 1.22: Hình vẽ thực tế của Mosfet

 Cấu tạo và ký hiệu của Mosfet

Sv: Trần Tuấn Vũ

25