Đang tải... (xem toàn văn)
Khảo sát và ứng dụng vi điều khiển - thiết kế thi công mạch khống chế nhiệt độ phòng
Luân văn tốt nghiệp Trang 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI : KHẢO SÁT VÀ ỨNG DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN- THIẾT KẾ-THI CÔNG MẠCH KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ PHÒNG SVTH :NGUYỄN HOÀNG VŨ NGUYỄN THANH VŨ GVHD:LÊ THANH ĐẠO TP.HỒ CHÍ MINH 3-2000 Luân văn tốt nghiệp Trang 2 LỜI CẢM TẠ Chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy Lê Thanh Đạo đã tận tình hướng dẫn và giúp đơ chúng em trong suốtthờigian thực hiện luận văn . Xin cảm ơn qúi thầy côKhoa Điện và các bạn sinh viên cùng khóa đã đóng góp những ý kiến qúi báo để tập luậnvănnàyhoàn thành đúng thời gian. Nhóm sinh viên thực hiện. Luân văn tốt nghiệp Trang 3 LỜI NÓI ĐẦU Trong nhiều lónh vực sản xuất công nghiệp hiện nay, nhất là ngành công nghiệp luyện kim, chề biến thực phẫm… vấn đề đo và khống chế nhiệt độ đặc biệt được chú trọng đến vì nó là một yếu tố quyết đònh chất lượng sản phẫm. Nắm được tầm quan trọng của vấn đề trên nhóm thực hiện tiến hành nghiên cứu và thiết kế một hệ thống đo và khống chế nhiệt độ tự động, với mong muốn là giải quyết những yêu cầu trên, và lấy đó làm đề tài tốt nghiệp cho mình. Những kiến thức năng lực đạt được trong quá trình học tập ở trường sẽ được đánh giá qua đợt bảo vệ luận văn cuối khóa. Vì vậy chúng em cố gắng tận dụng tất cả những kiến thức đã học ở trường cùng với sự tìm tồi nghiên cứu, để có thể hoàn thành tốt luận văn này. Những sản phẫm những kết quả đạt được ngày hôm nay tuy không có vì lớn lao. Nhưng đó là những thành quả của năm học tập. Là thành công đầu tiên của chúng em trước khi ra trường . Mặt dù chúng em rất cố gắng để hoàn thành tập luận văn này đúng thời hạn, nên không tránh khỏi những thiếu sót mong q thầy cô thông cảm. Chúng em mong được đón nhận những ý kiến đóng góp. Cuối cùng xin chân thành cảm ơn q thầy cô và các bạn sinh viên. Nhóm sinh viên thực hiện NGUYỄN HOÀNG VŨ NGUYỄN THANH VŨ Luân văn tốt nghiệp Trang 4 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Luân văn tốt nghiệp Trang 5 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Luân văn tốt nghiệp Trang 6 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM ĐỘC LẬP_ TỰ DO _HẠNH PHÚC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN _ĐIỆN TỬ NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên thực hiện : Nguyễn Hoàng Vũ__Nguyễn Thanh Vũ Lớp : 95 KĐĐ Ngành : điện _điện tử 1.Tên đề tài : KHẢO SÁT VÀ ỨNG DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN_THIẾT KẾ_THI CÔNG MẠCH KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ PHÒNG. 2. Các số liệu ban đầu : 3.Nội dung các phần thuyết minh và tính toán : 4.Các bản vẽ : 5.Giáo viên hướng dẫn : LÊ THANH ĐẠO 6. Ngày giao nhiệm vụ : 7.Ngày hoàn thành nhiệm vụ : Thông qua bộ môn. Ngày___tháng___năm___ Giáo viên hướng dẫn Chủ nhiệm bộ môn Luân văn tốt nghiệp Trang 7 MỤC LỤC Trang A_PHẦN GIỚI THIỆU TRANG TỰA NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN LỜI NÓI ĐẦU LỜI CẢM ƠN B_PHẦN NỘI DUNG 1 Chương 1: DẪN NHẬP 1 I.ĐẶT VẤN ĐỀ 1 II.GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1 III.MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 1 Chương 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VI ĐIỀU KHIỂN 3 I.GIỚI THIỆU 3 II.LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA VI ĐIỀU KHIỂN 3 III.KHẢO SÁT BỘ VI ĐIỀU KHIỂN 8051/8031 4 Chương 3: KHẢO SÁT IC GIAO TIẾP NGOẠI VI 8255A 38 I.CẤU TRÚC PHẦN CỨNG 38 II.CẤU TRÚC PHẦN MỀM 40 III.GIAO TIẾP GIỮA VI XỬ LÝ VỚI 8255A 42 Chương 4: KHẢO SÁT BỘ NHỚ BÁN DẪN 43 I.BỘ NHỚ CHỈ ĐỌC (ROM : READ ONLY MEMORY) 43 II.BỘ NHỚ RAM (RANDOM ACCESS MEMORY) 46 Chương 5: ĐO NHIỆT ĐỘ 48 I.HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG 48 II.CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO NHIỆT ĐỘ 49 Luân văn tốt nghiệp Trang 8 Chương 6: CHUYỂN ĐỔI TƯƠNG TỰ SANG SỐ 51 I.KHÁI NIỆM CHUNG 51 II. NGUYÊN TẮC THỰC HIỆN CHUYỂN ĐỔI AD 51 III.CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN ĐỔI ADC 52 Chương 7: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 56 I.NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 56 II.SƠ ĐỒ KHỐI VÀ CHỨC NĂNG TỪNG KHỐI 56 III.THIẾT KẾ VÀ PHÂN TÍCH NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG TỪNG KHỐI 56 IV.SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ VÀ GIẢI THUẬT CHƯƠNG TRÌNH 71 V.THI CÔNG 89 CHƯƠNG KẾT LUẬN 83 C_PHỤ LỤC – TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 I.PHỤ LỤC 85 II.TÀI LIỆU THAM KHẢO Luân văn tốt nghiệp Trang 9 Chương 1:DẪN NHẬP I.ĐẶT VẤN ĐỀ : Ngày nay với sự phát triển của công nghiệp vi điện tử, kỹ thuật số các hệ thống điều khiển dần dần được tự động hóa. Với những kỹ thuật tiên tiến như vi xử lí, vi mạch số … đựơc ứng dụng vào lỉnh vực điều khiển, thì các hệ thống điều khiển cơ khí thô sơ, với tốc độ xử lí chậm chạp ít chính xác được thay thế bằng các hệ thống điều khiển tự động với các lệnh chương trình đã được thiết lập trước. Trong quá trình sản xuất ở các nhà máy, xí nghiệp hiện nay, việc đo và khống chế nhiệt độ tự động là một yêu cầu hết sức cần thiết và quan trọng. Vì nếu nắm bắt được nhiệt độ làm việc cuả các hệ thống. Dây chuyền sản xuất … giúp ta biết được tình trạng làm việc của c ác yêu cầu. Và có những xử lý kòp thời tránh được những hư hỏng và sự cố có thể xảy ra. Để đáp ứng được yêu cầu đo và khống chế nhiệt độ tự động, thì có nhiều phương pháp để thực hiện, nghiên cửu khảo sát vi điều khiển 8051 nhóm thực hiện nhận thấy rằng: ứng dụng vi điều khiển 8051 vào việc đo và khống chế nhiệt độ tự động là phương pháp tối ưu nhất. Đồng được sự đồng ý của khoa Điện Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật. Nhóm chúng em tiến hành thực hiện đề tài “Khảo sát và ứng dụng vi điều khiển thiết kế thi công mạch khống chế nhiệt độ phòng” . II.GIỚI HẠN ĐỀ TÀI : Với thời gian gần mười tuần thực hiện đề tài, cũng như trình độ chuyên môn có hạn, chúng em đã cố gắng hết sức để hoàn thành tập luận văn này, nhưng chỉ giải quyết được những vấn đề sau : Thiết kế mạch đo nhiệt độ trong dải từ 0 0 C – 100 0 C hiển thò số . Khống chế nhiệt độ ở mức 20 0 C . Viết chương trình (phần mềm) để đáp ứng các yêu cầu trên . Do thời gian quá hạn hẹp nên chúng em chỉ thiết kế một đầu đo và chỉ khống chế ở một mức nhiệt độ 20 0 C . III.MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU : Mục đích trước hết khi thực hiện đề tài này là để hoàn tất chương trình môn học để đủ điều kiện ra trường . Cụ thể khi nghiên cứu thực hiện đề tài là chúng em muốn phát huy những thành quả ứng dụng của vi điều khiển nhằm tạo ra những sản phẩm, những thiết bò tiên tiến hơn, và đạt hiệu quả sản xuất cao hơn. Mặt khác tập luận văn này cũng có thể làm tài liệu tham khảo cho những sinh viên khóa sau. Giúp họ hiểu rõ hơn về những ứng dụng của vi điều khiển . Ngòai ra quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài là một cơ hội để chúng em tự kiểm tra lại những kiến thức đã được học ở trường, đồng thời phát huy tính sáng tạo, khả năng giải quyết một vấn đề theo yêu cầu đặt ra. Và đây cũng Luân văn tốt nghiệp Trang 10 là dòp để chúng em tự khẳng đònh mình trước khi ra trường để tham gia vào các hoạt động sản xuất của xã hội. [...]... và phát thời gian các cổng vào và ra Digital trên một chip Các công ty khác cũng lần lược cho ra đời các bộ vi điều khiển 8bit tương tự như 8048 và hình thành họ vi điều khiển MCS-48 (Microcontroller-sustem-48) Đến năm 1980 công ty INTEL cho ra đời thế hệ thứ hai của bộ vi điều khiển đơn chip với tên gọi 8051 Và sau đó hàng loạt các vi điều khiển cùng loại với 8051 ra đời và hình thành họ vi điều khiển. .. dụng, các bộ vi điều khiển, điều khiển hoạt động của TV, máy giặt, đầu đọc laser, điện thọai, lò vi- ba … Trong hệ thống sản xuất tự động, bộ vi điều khiển được sử dụng trong Robot, dây chuyền tự động Các hệ thống càng “thông minh” thì vai trò của hệ vi điều khiển càng quan trọng II.LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA C ÁC BỘ VI ĐIỀU KHIỂN : Bộ vi điều khiển thực ra, là một loại vi xử lí trong tập hợp các bộ vi xử lý... THI U CHUNG VỀ BỘ VI ĐIỀU KHIỂN I.GIỚI THI U : Bộ vi điều khiển vi t tắt là Micro-controller, là mạch tích hợp trên một chip có thể lập trình được, dùng để điều khiển hoạt động của một hệ thống Theo các tập lệnh của người lập trình, bộ vi điều khiển tiến hành đọc, lưu trữ thông tin, xử lý thông tin, đo thời gian và tiến hành đóng mở một cơ cấu nào đó Trong các thi h bò điện và điện và điện tử dân dụng, ... MCS-51 Đến nay họ vi điều khiển 8 bit MCS51 đã có đến 250 thành vi n và hầu hết các công ty hàng dẫn hàng đầu thế giới chế tạo ứng đầu là công ty INTEL và rất nhiều công ty khác như : AMD, SIEMENS, PHILIPS, DALLAS, OKI … Ngoài ra còn có các công ty khác cũng có những họ vi điều khiển riêng như: Họ 68HCOS của công ty Motorola Họ ST62 của công ty SGS-THOMSON Họ H8 của công ty Hitachi Họ pic cuả công. .. nghiệp III.KHẢO SÁT BỘ VI ĐIỀU KHIỂN 8051 VÀ 8031: IC vi điều khiển 8051/8031 thuộc họ MCS51 có các đặt điểm sau : - 4kbyte ROM (được lập trình bởi nhà sản xuất chỉ có ở 8051) - 128 búyt RAM - 4port I10 8bit - Hai bộ đònh thời 16bit - Giao tiếp nối tiếp - 64KB không gian bộ nhớ chương trình mở rộng - 64 KB không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng - một bộ xử lí luận lí (thao tác trên các bit đơn) - 210 bit... 01: chế độ 1 : timer 16 bit 10: chế độ 2 : tự động nạp lại 8255A bit 11: chế độ 3 : tách timer Bit (mở) cổng Bit chọn counter/timer Bit 1 của chế độ Bit 0 của chế độ Bảng 2.5: Tóm tắt thanh ghi TMOD 7.3 Thanh ghi điều khiển timer (TCON) Thanh ghi TCON chứa các bit trạng thái và các bit điều khiển cho timer 0 và timer 1 Bit Ký hiệu Đòa chỉ Mô tả TCON.7 TF1 8FH Cờ báo tràn timer 1 Đặt bởi phần cứng khi... 8051/8031 nhưng cũng có thể sử dụng nguồn xung nhòp khác Giả sử với tần số dao động danh đònh là 12 MHz, tìm tốc độ baud chế độ 0 là 1 MHz Dao động trên chip Xung nhòp tốc độ baud 12 a Chế độ 0 64 SMOD=0 Dao động trên chip Xung nhòp tốc độ baud SMOD=1 32 Trang 35 Luân văn tốt nghiệp b Chế độ 2 32 SMOD=0 Dao động trên chip Xung nhòp tốc độ baud SMOD=1 16 16 c Chế độ 1 và 3 Hình 2.10 Các nguồn tạo... tốc độ baund có thể cố đònh (lấy từ bộ giao động của chip) Nếu sử dụng tốc độ baud thay đổi, timer 1 sẽ cung cấp xung nhòp tốc độ baud và phải được lập trình 8.2 Thanh ghi điều khiển port nối tiếp Chế độ hoạt động của port nối tiếp được đặt bằng cách ghi vào thanh ghi chế độ port nối tiếp (SCON) ở đòa chỉ 98H Sau đây các bảng tóm tắt thanh ghi SCON và các chế độ của port nối tiếp : Trang 33 Luân văn tốt... những chức năng cần thi t để xử lí chương trình theo một trình tự, còn tất cả bộ phận phụ trợ khác cần thi t như : bộ nhớ dữ liệu , bộ nhớ chương trình , bộ chuển đổi AID, khối điều khiển, khối hiển thò, điều khiển máy in, hối đồng hồ và lòch là những linh kiện nằm ở bên ngoài được nối vào bộ vi xử lí Mãi đến năm 1976 công ty INTEL (Interlligen-Elictronics) Mới cho ra đời bộ vi điều khiển đơn chip đầu... khi reset hệ thống, tốc độ baud chế độ là 2 tần số bộ dao động chia cho 64 Tốc độ baud cũng ảnh hưởng bởi 1 bit trong thanh ghi điều khiển nguồn cung cấp (PCON) Bit 7 của PCON là bit SMOD Đặt bit sMOD lên một làm gấp đôi tốc độ baud trong chế độ 1,2 và 3 Trong chế độ 2, tốc độ baud có thể bò gấp đôi từ giá trò mặc nhiên của 1/64 tần số dao động (SMOD=0) đến 1/32 tần số dao động (SMOD=1) Vì PCON không . TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI : KHẢO SÁT VÀ ỨNG DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN- THI T KẾ -THI CÔNG MẠCH KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ PHÒNG SVTH. chúng em tiến hành thực hiện đề tài Khảo sát và ứng dụng vi điều khiển thi t kế thi công mạch khống chế nhiệt độ phòng . II.GIỚI HẠN ĐỀ TÀI : Với thời
