Bao Cao Ttcn

Th c t p công nhân GVHD: Lê H ng Namự ậ ồ

LỜI GIỚI THIỆU

Ngày nay với sự phát triển của công nghiệp vi điện tử,kỹ thuật số thì các hệ thống

điều khiển dần dần được tự động hóa. Với những kỹ thuật tiên tiến như vi xử lý,vi mạch

số… thì các hệ thống điều khiển bằng cơ khí thô sơ với tốc độ xử lý chậm chạp ít chính xác

sẽ được thay thế bằng các hệ thống điều khiển tự động với các chương trình đã được thiết

lập trước

Trong nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp hiện nay,nhất là ngành công nghiệp

luyện kim,chế biến thực phẩm…. vấn đề đo và khống chế nhiệt độ đặc biết được chú trọng

đến vì nó là một tố quyết định chất lượng sản phẩm. Để đáp ứng được yêu cầu đo và khống

chế nhiệt độ thì có nhiều phương pháp để thực hiện. Với những gì đã được học,nghiên cứu

và khảo sát về vi điều khiển thì nhóm đã ứng dụng nó vào việc đo và khống chế nhiệt độ là

phương pháp tối ưu nhất. Được sự hướng dẫn của thầy,nhóm đã thực hiện đề tài “ Thiết kế

mạch điều khiển nhiệt độ ứng dụng trong lò nhiệt 1500oC”

Với những kiến thức được học cùng với sự hướng dẫn của thầy giáo và sự giúp đỡ

của bạn bè,nhóm đã cố gắng hoàn thành đề tài đúng thời hạn. Do vậy không tránh khỏi

thiếu sót,nhóm em mong nhận được ý kiến từ thầy cô để đề tài của nhóm được phát triển

tốt hơn.

NHÓM 11 TRANG 1


THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ

ỨNG DỤNG TRONG LÒ NHIỆT 15000C

Nhiệm vụ thiết kế:

Nhiệm vụ cần thực hiện là thiết kế một bộ điều khiển nhiệt độ đến 15000C. Vậy yêu cầu đặt

ra là:

+Thiết kế bộ cảm biến nhiệt độ.

+Thiết kế bộ chuyển đổi tương tự sang số ( khối ADC)

+Thiết kế khối xử lý trung tâm

+Thiết kế khối bàn phím

+Thiết kế khối công suất

+Thiết kế khối hiển thị

+Viết thuật toán.

+Viết chương trình điều khiển

Sơ đồ khối:

NHÓM 11 TRANG 2


Chức năng từng khối:

+ Khối cảm biến nhiệt độ:dùng để đo nhiệt độ trong lò nhiệt

+ Khối xử lý trung tâm: dùng để xử lý các tín hiệu vào và xuất tín hiệu ra,điều khiển mọi

hoạt động của hệ thống.

+ Khối ADC: có nhiệm vụ số hóa tín hiệu ra của cảm biến nhiệt độ để đưa vào VDK.

+ Khối công suất: có nhiệm vụ điều khiển,cấp nguồn cho lò nhiệt,qua đó làm thay đổi nhiệt

độ trong lò nhiệt.

+ Khối hiển thị: hiển thị nhiệt độ lò nhiệt.

+ Khối bàn phím: nhập dữ liệu.

PHẦN I: TÌM HIỂU LINH KIỆN

1.GIỚI THIỆU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN 89C52

1.1. Khái quát chung về vi điều khiển

Bộ vi điều khiển viết 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 chương trình điều khiển

đã nạp sẵn bên trong chip, bộ vi điều khiển tiến hành đọc, lưu trữ thông tin, xử lý thông tin,

sau đó dựa vào kết quả của quá trình xử lý để đưa ra các thông báo, tín hiệu điều khiển tiến

hành điều khiển quá trình hoạt động của các thiết bị bên ngoài. Vi điều khiển được ứng

dụng trong rất nhiều sản phẩm công nghiệp và tiêu dùng.

Trong các thiết bị điện và điện tử dân dụng, các bộ vi điều khiển điều khiển hoạt động

của TV, máy giặt, đầu đọc laser, điện thoại, 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.

1.2. Lịch sử phát triển của vi điều khiển

Bộ vi điều khiển thực ra là một loại vi xử lí trong tập hợp các bộ vi xử lý nói chung. Bộ vi

điều khiển được phát triển từ bộ vi xử lí, từ những năm 1970 do sự phát triển và hoàn thiện

NHÓM 11 TRANG 3


về công nghệ vi điện tử dựa trên kỹ thuật MOS (Metal-Oxide-Semiconductor), mức độ tích

hợp của các linh kiện bán dẫn trong một chip ngày càng cao.

Năm 1971 xuất hiện bộ vi xử lí 4 bit loại TMS1000 do công ty texas Instruments vừa

là nơi phát minh vừa là nhà sản xuất. Nhìn tổng thể thì bộ vi xử lý chỉ có chứa trên một

chip những chức năng cần thiết để xử lý chương trình theo một trình tự, còn tất cả bộ phận

phụ trợ khác cần thiết như: bộ nhớ dữ liệu, bộ nhớ chương trình, bộ chuyển đổi AD, khối

điều khiển, khối hiển thị, điều khiển máy in, nối đồng hồ và lịch là những linh kiện nằm ở

bên ngoài được nối vào bộ vi xử lý.

Mãi đến năm 1976 công ty INTEL (Intelligen-Elictronics) mới cho ra đời bộ vi điều

khiển đơn chip đầu tiên trên thế giới với tên gọi 8048. Bên cạnh bộ xử lý trung tâm, 8048

còn chứa bộ nhớ dữ liệu, bộ nhớ chương trình, bộ đếm và phát thời gian, các cổng vào ra

digital trên một chip. Các công ty khác cũng lần lược cho ra đời các bộ vi điều khiển 8 bit

tương tự như 8048 và hình thành họ vi điều khiển MCS-48.

Đến năm 1980 công ty INTEL cho ra đời thế hệ thứ hai của bộ vi điều khiển

đơn chip với tên gọi 8952. Và sau đó hàng loạt các vi điều khiển cùng loại với 8952

ra đời và hình thành họ vi điều khiển MCS-51 .

Đến nay họ vi điều khiển 8 bit MCS51 đã có đến 250 thành viên và hầu hết các

công ty hàng dẫn đầu thế giới chế tạo. Đứng đầu là công ty INTEL và rất nhiều công

ty khác như : AMD, SIEMENS, PHILIPS, DALLAS, OKI …

1.3. Sơ đồ khối của một bộ vi điều khiển

Sơ đồ khối chung của hầu hết các bộ vi điều khiển bao gồm CPU, bộ nhớ ROM hay

EPROM và RAM, mạch giao tiếp, mạch giao tiếp song song, bộ định thời gian, hệ thống

ngắt và các BUS được tích hợp trên cùng một chip.

1.4. Kiến trúc của vi điều khiển 8952

IC vi điều khiển 8952 thuộc họ MCS51 có các đặc điểm sau :

+ 8 kbyte ROM

+ 256 byte RAM

NHÓM 11 TRANG 4


+ 4 port I/0 8 bit

+ Hai bộ định thời 16 bits

+ Giao tiếp nối tiếp

+ 64KB không gian bộ nhớ chương trình ngoài

+ 64 KB không gian bộ nhớ dữ liệu ngoài

+ 210 bit được địa chỉ hóa

+Bộ nhân / chia 4s

1.5. Cấu trúc bên trong của 8952

NHÓM 11 TRANG 5


Phần chính của vi điều khiển 8952 là bộ xử lí trung tâm (CPU: central

processing unit) bao gồm :

+ Thanh ghi tích lũy A

+ Thanh ghi tích lũy phụ B, dùng cho phép nhân và phép chia

+ Đơn vị logic học (ALU : Arithmetic Logical Unit )

+ Từ trạng thái chương trình (PSW : Prorgam Status Word)

+ Bốn băng thanh ghi

+ Con trỏ ngăn xếp

+ Ngoài ra còn có bộ nhớ chương trình, bộ giải mã lệnh, bộ điều khiển thời gian và

logic.

Đơn vị xử lí trung tâm nhận trực tiếp xung từ bộ dao động, ngoài ra còn có khả năng

đưa một tín hiệu giữ nhịp từ bên ngoài.

Chương trình đang chạy có thể cho dừng lại nhờ một khối điều khiển ngắt ở bên

trong. Các nguồn ngắt có thể là: các biến cố ở bên ngoài, sự tràn bộ đếm định thời hoặc

cũng có thể là giao diện nối tiếp.

Hai bộ định thời 16 bit hoạt động như một bộ đếm.

Các cổng (port0,1,2,3), sử dụng vào mục đích điều khiển. Ở cổng 3 có thêm các

đường dẫn điều khiển dùng để trao đổi với một bộ nhớ bên ngoài, hoặc để đầu nối giao

diện nối tiếp, cũng như các đường ngắt dẫn bên ngoài. Giao diện nối tiếp có chứa một bộ

truyền và một bộ nhận không đồng bộ, làm việc độc lập với nhau.Tốc độ truyền qua cổng

nối tiếp có thể đặt trong dãi rộng và được ấn định bằng một bộ định thời.

NHÓM 11 TRANG 6


1.6.Chức năng các chân vi điều khiển 8952(hoặc 8052)

Vi điều khiển 8952 có 32 trong 40 chân có chức năng như là các cổng I/O, trong đó 24

chân được sử dụng với hai mục đích. Nghĩa là ngoài chức năng cổng I/O, mỗi chân có

công dụng kép này có thể là một đường điều khiển của Bus địa chỉ hay Bus dữ liệu hoặc là

mỗi chân hoạt động mọt cách độc lập để giao tiếp với các thiết đơn bit như là công tắc,

LED, transistor…

a.Port0: là port có 2 chức năng, ở trên chân từ 32 đến 39 của MC 8952. Trong các

thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ ngoài, P0 được sử dụng như là những cổng

I/O. Còn trong các thiết kế lớn có yêu cầu một số lượng đáng kể bộ nhớ ngoài thì P0

trở thành các đường truyền dữ liệu và 8 bit thấp của bus địa chỉ.

b. Port1: là một port I/O chuyên dụng, trên các chân 1-8 của MC8952. Chúng được sử

dụng với một múc đích duy nhất là giao tiếp với các thiết bị ngoài khi cần thiết.

c. Port2: là một cổng có công dụng kép trên các chân 21 – 28 của MC 8952. Ngoài

chức năng I/O, các chân này dùng làm 8 bit cao của bus địa chỉ cho những mô hình thiết kế

NHÓM 11 TRANG 7


có bộ nhớ chương trình ROM ngoài hoặc bộ nhớ dữ liệu RAM có dung lượng lớn hơn 256

byte.

d. Port3: là một cổng có công dụng kép trên các chân 10 – 17 của MC 8952. Ngoài

chức năng là cổng I/O, những chân này kiêm luôn nhiều chức năng khác nữa liên quan đến

nhiều tính năng đặc biệt của MC 8952, được mô tả trong bảng sau:

Bit Tên Chức năng chuyển đổi

P3.0

P3.1

P3.2

P3.3

P3.4

P3.5

P3.6

P3.7

RxD

TxD

T0

T1

Ngõ vào dữ liệu nối tiếp.

Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp.

Ngắt ngoài 0.

Ngắt ngoài 1.

Ngõ vào TIMER 0.

Ngõ vào của TIMER 1.

Điều khiển ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài.

Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài.

Chức năng các chân trên port3

e. PSEN (Program Store Enable): 8952 có 4 tín hiệu điều khiển, PSEN là tín hiệu ra

trên chân 29. Nó là tín hiệu điều khiển để cho phép truy xuất bộ nhớ

chương trình mở rộng và thường được nối đến chân OE (Output Enable) của một EPROM

để cho phép đọc các byte mã lệnh của chương trình. Tín hiệu PSEN ở mức thấp trong suốt

phạm vi quá trình của một lệnh. Các mã nhị phân của chương trình được đọc từ EPROM

qua bus và được chốt vào thanh ghi lệnh của 8952 để giải mã lệnh. Khi thi hành chương

trình trong ROM nội PSEN sẽ ở mức cao.

f. ALE (Address Latch Enable ): Tín hiệu ra ALE trên chân 30 tương hợp với các

thiết bị làm việc với các xử lý 8585, 8088. 8952 dùng ALE để giải đa hợp bus địa chỉ và dữ

liệu, khi port 0 được dùng làm bus địa chỉ/dữ liệu đa hợp: vừa là bus dữ liệu vừa là byte

thấp của địa chỉ 16 bit . ALE là tín hiệu để chốt địa chỉ vào một thanh ghi bên ngoài trong

NHÓM 11 TRANG 8


nữa đầu của chu kỳ bộ nhớ. Sau đó, các đường Port 0 dùng để xuất hoặc nhập dữ liệu trong

nữa sau chu kỳ của chu kỳ bộ nhớ.

Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và có thể

được dùng là nguồn xung nhịp cho các hệ thống. Nếu xung trên 8952 là 12MHz thì ALE

có tần số 2MHz. Chân này cũng được làm ngõ vào cho xung lập trình cho EPROM trong

8952.

g. EA (External Access): Tín hiệu vào EA trên chân 31 thường được nối lên mức cao

(+5V) hoặc mức thấp (GND). Nếu ở mức cao, 8952 thi hành chương trình từ ROM nội

trong khoảng địa chỉ thấp (4K). Nếu ở mức thấp, chương trình chỉ được thi hành từ bộ nhớ

mở rộng. Người ta còn dùng chân EA làm chân cấp điện áp 21V khi lập trình cho EPROM

trong 8952.

h. RST (Reset): Ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ reset của 8952. Khi tín hiệu này

được đưa lên mức cao (trong ít nhất 2 chu kỳ máy), các thanh ghi trong 8952 được đưa vào

những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống.

i.OSC: 8952 có một bộ dao động trên chip, nó thường được nối với thạch anh giữa

hai chân 18 và 19. Tần số thạch anh thông thường là 12MHz.

j. POWER: 8952 vận hành với nguồn đơn +5V. Vcc được nối vào chân 40 và Vss

(GND) được nối vào chân 20.

2.IC GIẢI MÃ 74LS47:

2.1.Đại cương.

Mạch giải là mạch có chức năng ngược lại với mạch mã hoá. Mục đích sử dụng phổ

biến nhất cũa mạch giải mã là làm sáng tỏ các đèn để hiển thị kết quả ở dạng chữ số. Do có

nhiều loại đèn hiển thị và có nhiều loại mã số khác nhau nên có nhiều mạch giải mã khác

nhau, ví dụ: giải mã 4 đường sang 10 đường, giải mã BCD sang thập phân…IC74LS47 là

loại IC giải mã BCD sang led 7 đoạn. Mạch giải mã BCD sang led 7 đoạn là mạch giải mã

phức tạp vì mạch phải cho nhiều ngõ ra lên cao hoặc xuống thấp( tuỳ vào loại đèn led là

anod chung hay catod chung) để làm các đèn cần thiết sáng nên các số hoặc ký tự. IC

NHÓM 11 TRANG 9


74LS47 là loại IC tác động ở mức thấp có ngõ ra cực thu để hở và khả năng nhận dòng đủ

cao để thúc trực tiếp các đèn led 7 đoạn loại anod chung.

Thông số kỹ thuật kích thước của 74LS47

IC giải mã 74ls47 là một trong những IC giãi mã thông dụng cho nên việc tìm

hiểu IC này là rất cần thết . Sau day là một số thông số làm việc của IC 74ls47

Điện áp cung cấp cực đại : 7v

Điện áp ngõ vào max : 7v

Nhiệt độ khi làm việc tốt : 0 C => 70 C

Khoang nhiệt độ dao động cho phép : -65 C => 150 C

NHÓM 11 TRANG 10


Thông số làm việc của 74ls47

2.2. Hình dáng và sơ đồ chân.

Hình dáng và sơ đồ chân của IC 74LS47.

Chân 1, 2, 6, 7: Chân dử liệu BCD vào.

Chân 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15: Các chân ra tác động mức thấp.

Chân 8: Chân nối mass.

Chân 16: Chân nối nguồn.

Chân 4: Gồm ngõ vào xoá BI được để không hay nối lên cao cho hoạt động giải mã

bình thường. Khi nối BI ở mức thấp, các ngõ ra đều tắt bất chấp trạng thái của các ngõ vào.

NHÓM 11 TRANG 11


Chân 5: Ngõ vào xoá dợn sóng RBI được để không hay nối lên cao khi không được

dùng để xoá số 0( số 0 ở trước số có nghĩa hay số 0 thừa bên trái dấu chấm thập phân).

Chân 3: Ngõ vào thử đèn LT ở cao các ngõ ra đều tắt và ngõ ra xoá dợn sóng RBO

thấp. Khi ngõ vào BI/RBO để không hay nối lên cao và ngõ vào LT giữ ở mức thấp các

ngõ ra đều sáng.

2.3. Sơ đồ logic và bảng trạng thái.

Sơ đồ logic của IC 74LS47.

Sơ đồ cấu trúc của IC74LS47, nó giúp cho những ai muốn tìm hiểu sâu về IC giải

mã 74LS47 hoạt động và giải mã BCD sang led 7 đoạn như thế nào.

Sự hoạt động của mạch được thể hiện ở bảng sự thật, trong đó đối với các ngõ ra H là tắt

và L là sáng, nghĩa là nếu 74LS47 thúc đèn led 7 đoạn thì các đoạn a, b, c, d, e, f, g của đèn

sẽ sáng hay tắt tuỳ vào ngõ ra tương ứng của 74LS47 là L hay H.

NHÓM 11 TRANG 12


Bảng trạng thái của IC74LS47.

Kết quả là khi mã số nhị phân 4 bit vào có giá trị thập phân từ 0 đến 15 đèn led hiển

thị lên các số như ở hình bên dưới. Chú ý là khi mã số nhị phân vào là 1111= 15 10 thì đèn

led tắt.

Hình 7.6: Các hiển thị của IC giải mã 74LS47.

3. LED 7 ĐOẠN:

Led 7 đoạn có thể xem như 7 con led đơn ghép lại , có 1 đầu nối chung còn 1 đầu để hở

đưa ra ngoài để phân cực cho led

NHÓM 11 TRANG 13


Đây là lọai đèn dùng hiển thị các số từ 0 đến 9, đèn gồm 7 đọan a, b, c, d, e, f, g, bên dưới

mỗi đọan là một led (đèn nhỏ) hoặc một nhóm led mắc song song (đèn lớn).Qui ước các

đọan cho bởi:

hi một tổ hợp các đọan cháy sáng sẽ tạo được một con số thập phân từ 0 - 9.

Hình 8.1: Led 7 đoạn có hai loại là loại anot chung và catot chung.

LED anot chung LED catot chung

Đối với led 7 đoạn ta phải tính toán sao cho mỗi đoạn của led 7 đoạn có dòng điện từ

10....20mA. Với điện áp 5V thì điện trở cần dùng là 270Ω; công suất là 1,4 Watt

NHÓM 11 TRANG 14


Hình 8.2: bảng giá trị Led 7 Đoạn

4. 4. ĐĐIIỆỆN TRN TRỞỞ: :

Điện trở là đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất

cản trở dòng điện của một vật thể dẫn điện. Nó được định

nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế

giữa hai đầu vật thể đó với cường độ dòng điện đi qua nó

NHÓM 11 TRANG 15

http://vi.wikipedia.org/wiki/C%C6%B0%E1%BB%9Dng_%C4%91%E1%BB%99_d%C3%B2ng_%C4%91i%E1%BB%87n

http://vi.wikipedia.org/wiki/Hi%E1%BB%87u_%C4%91i%E1%BB%87n_th%E1%BA%BF

http://vi.wikipedia.org/wiki/D%E1%BA%ABn_%C4%91i%E1%BB%87n

http://vi.wikipedia.org/wiki/D%C3%B2ng_%C4%91i%E1%BB%87n

http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%E1%BA%A1i_l%C6%B0%E1%BB%A3ng_v%E1%BA%ADt_l%C3%BD

http://images.google.com.vn/imgres?imgurl=http://www.tonh.net/museum/resistor.jpg&imgrefurl=http://ngoinhachung.net/diendan/showthread.php?t=4308&h=302&w=600&sz=34&hl=vi&start=4&um=1&tbnid=ojv4EffmFNi4FM:&tbnh=68&tbnw=135&prev=/images?q=%C4%91i%E1%BB%87n+tr%E1%BB%9F&svnum=10&um=1&hl=vi&sa=N%00%E5%A1%B9%EF%92%81%E1%B4%BB%E4%A1%BF%E2%B2%AF%E5%B6%82%E8%97%84%E6%8C%A7%00%00%EA%AE%A5

R e s is t o r


Trong đó: Hình II. 1.1: Hình dáng điện trở thục tế

U : là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đo bằng vôn (V).

I : là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn điện, đo bằng ampe (A).

R : là điện trở của vật dẫn điện, đo bằng Ohm (Ω).

Ký hiệuKý hiệu::

Ứng dụng:

Điện trở được dùng để chế tạo ra địch mức điện áp giữa hai điểm khác nhau của

mạch.

5. TỤ ĐIỆN:

Tụ điện phẳng gồm hai bàn phẳng kim loại diện tích đặt song song và cách nhau

một khoảng d.

Cường độ điện trường bên trong tụ có trị số

E =

= 8.86.10-12 C2/ N.m2 là hằng số điện môi của chân không.

là hằng số điện môi tương đối của môi trường; đối với chân không = 1, giấy tẩm

dầu = 3,6; gốm = 5,5; mica = 4 5

6. ĐIỆN TRỞ NHIỆT PT100:

Là điện trở khi nhiệt độ thay đổi thì giá trị điện trở thay đổi theo công thức:

Rpt = R0.(1+ .t)

Với : R0: điện trở của PT100 khi ở nhiệt độ 0 C là 100

t : nhiệt độ môi trường

= 0.0039 :hệ số PT100

NHÓM 11 TRANG 16

http://vi.wikipedia.org/wiki/Ohm

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=%C4%82mpe&action=edit

http://vi.wikipedia.org/wiki/V%C3%B4n


7.NGUỒN DÒNG:LM334

Nhiệm vụ: vì điện trở PT100 thay đổi theo nhiệt độ, để biểu diễn qua đại

lượng áp thay đổi theo nhiệt độ thì ta dùng nguồn dòng ổn định cho dòng

chạy qua PT100

Nguồn cung cấp : 5V

Dòng Iset phụ thuộc vào giá trị điện trở Rset(R18).

Cần dòng 1mA nên Rset =68

Điện áp ra V1 được tính theo công thức:

V1=Iset.Rpt=Iset.R0. (1+ .t) (V)

Khi nhiệt độ tăng lên 1 độ C thì điện áp tăng lên 0,39mV

8. OPAMP : LM324

Nhiệm vụ: Vì V1 rất bé, để đưa vào bộ chuyển đổi ADC ta cần khếch đại

lên. Vì thế dùng opamp LM324.

Sơ đồ mạch:

Đây là IC có 14 chân, được tích hợp 4 opamp

Dùng nguồn +5V và 0V

Sơ đồ LM324:

NHÓM 11 TRANG 17


PHẦN II:THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH

1.THIẾT KẾ MẠCH CẢM BIẾN VÀ ADC

NHÓM 11 TRANG 18


Tính toán mạch:

Vref của ADC được chọn: 2,5V

Ứng với tăng 1 độ C thì đầu ra điện trở nhiệt PT100 sẽ tăng lên 0,39mV

Vậy mức lượng tử là: 2,5/212 =0,61

Vậy cần khuếch đại 0,61/0,39=1,565 lần

V2/V1=(R5 +Rf)/R5=1,565 => Rf =5,65k

Chọn Rf là VR13 có giá trị 50k

2.KHỐI HIỂN THỊ :

2.1.Khối hiển thị:

2.1.1.Sơ đồ nguyên lý:

NHÓM 11 TRANG 19


J 2

C O N 8

12345678

U 7

7 4 L S 4 7

D 07

D 11

D 22

D 36

B I / R B O4

R B I5 L T3

A1 3

B1 2

C1 1

D1 0

E9

F1 5

G1 4

16V

CC

8G

ND

D 1

L E D 7 _ D O N

G1

F2

VC

C3

A4

B5

DO

T6

C7

VC

C8

D9

E10

D 2

L E D 7 _ D O N

G1

F2

VC

C3

A4

B5

DO

T6

C7

VC

C8

D9

E10

D 3

L E D 7 _ D O N

G1

F2

VC

C3

A4

B5

DO

T6

C7

VC

C8

D9

E10

R 3 51 . 2 kR 3 6

1 . 2 k R 3 71 . 2 k

R 3 81 . 2 kR 3 91 . 2 kR 4 11 . 2 kR 4 31 . 2 k

R 4 6

1 0 k

R 4 73 . 9 k

R 4 83 9 k

R 4 93 . 9 k

Q 1P N P B C E

Q 4P N P B C E

Q 5P N P B C E

V C C = 5 V

Nguyên lý hoạt động :

Trong hệ thống vi xử lý, bộ hiển thị đóng vai trò rất quan trọng: dùng để giao tiếp với máy

tính và người sử dụng, cho phép người sử dụng quan sát, cảm nhận quá trình làm việc của

hệ thống.Ở đây bộ hiển thị chỉ có chức năng là hiển thị nhiệt độ ngoài ra không có chức

NHÓM 11 TRANG 20


năng khác. ..để đơn giản được phần cứng thì chỉ cho phép nhiệt độ hiển thị từ 00C – 999C

từ port 1 của vi điều khiển. Bộ hiển thị hằng Led 7 đoạn là loại được sử dụng phổ biến.

*Các linh kiện sử dụng trong mạch:

- IC74LS47: dùng để chuyển tín hiệu dạng số nhị phân ở ngõ vào sang mã 7 đoạn. IC này

hoạt động ở tích cực mức thấp. Do đó ta có bảng chân thực sau:

Để IC hoạt động ta kết nối chân 16 (Vcc) với nguồn 5 V, chân số 8 với đất. Ngỏ vào có 4

chân là 7,1,2,6 tương ứng với A,B,C,D trong đó mức ý nghĩa giảm dần từ A đến D. Kết nối

các ngõ ra A,B,C,D của IC với các công tắc mà mỗi công tắc đơn giản là nằm giữa 2 mức

cao hoặc thấp. Các chân LT, BI/RBO, RBI không cần kết nối. Nếu ta dùng Led 7 đoạn kiểu

cathod chung thì mỗi ngõ ra của IC 7447 cần kết nối với các cổng đảo trước khi đến các

chân của Led.

- Led 7 đoạn, BJT 2SA1015, điện trở R 330 và 3,3k

*Kiểm tra khối hiển thị:

-Kiểm tra điện áp cung cấp cho IC cảm biến LM335,IC 89C51 và IC chuyển đổi mã có

đúng và có đủ không,đo điện áp ra trên mỗi IC xem có đạt yêu cầu không.

-Kiểm tra các điện trở nối từ bộ chuyển đổi đến các led 7 đoạn có đúng không,kiểm tra các

điện trở kéo từ nguồn xuống có đúng không.

-Kiểm tra các led 7 đoạn có đúng loại không(ở đây dùng loại anod chung)

*Nếu led 7 đoạn không sáng thì phải kiểm tra:

-Kiểm tra led có đúng loại không(anod chung)

-Kích cho đường cung cấp nguồn(kiểm tra con bjt có dẫn không)

-Kiểm tra con giải mã có hoạt động không.

*Nếu hiển thị không đúng thì phải kiểm tra:

-Cho quét chậm,quét hết cột này đến cột kia(cho delay lớn)

-Kiểm tra điện áp kích cho cột,hàng có đúng không(xuất giá trị ra rồi phải tắt led)

2.1.2. Tính giá trị địên trở hạn dòng Rhd nối với 74LS47 :

NHÓM 11 TRANG 21


Nguồn cung cấp Vcc = 5V. Các thông số ngõ ra của IC74LS47 là :

Vol = 0.4V

Iol = 40mA .

- Giả sử , ta muốn các led sáng với một dòng định mức Iledđm =10mA vậy:

Ihd = .Iledđm

Với T0 là thời gian 1 led sáng

T là thời gian led đó không sáng

Chọn thời gian sáng cho 1 led là 1000µs

Thời gian không có dòng chạy qua led là 6000 µs

- Mỗi đoạn của led cần dòng khoảng 10mA để sáng , để đơn giản ta xem led 7 đoạn

gồm 7 led đơn.

Vậy dòng qua led là ihd = 10.7 = 70 (mA)

Chọn Ihd =30mA

Chọn BJT 2SA1015 có β = 70

Dòng IBmin = 30/70 =0,43(mA)

Chọn IB=(2÷3)IBmin =2.0.43 =0.86(mA)

Rhd= (Vcc – V LED – Vol)/ILED => Rhd = (5V-1.8V –0.4V )/0.86mA

=> Rhd = 3,26KΩ

Rhd =3,3KΩ.

Lúc đó ILED = (5V - 1,8V - 0,4V)/3,3kΩ = 0,85(mA)

2.1.3.Tính giá trị điện trở Rb nối với BJT:

- Xét điều kiện để transistor boã hoà là :Ic ≥βIb

Với led 7 đoạn, để 1 led sáng cần dòng 10mA, để sáng hết 7 led cần dòng :

Ic = 7.10 = 70 (mA)

Chọn BJT A1015 có βmin = 70 .Tại ngõ ra của IC8051 có các thông số sau :

NHÓM 11 TRANG 22


Iol = 3.2mA

Vol =0.4 V

Vậy dòng Ib nằm trong giới hạn sau :

≤ Ib ≤ Iol hay ≤ ≤Iol

Từ đó ta suy ra R:

Rb≥ = = = 1187,5Ω

Chọn RB =1.2K Ω

Lúc đó với led 7 đoạn ta có:

Ib = = = 3,16 (mA) ≥ =1(mA)

Với led đơn ta có:

Ib = 3,16 (mA) ≥ =0,14(mA)

3.BÀN PHÍM:

NHÓM 11 TRANG 23


Nguyên lý:

Để thực hiện ma trận bàn phím ta dùng phương pháp quét phím. Quét cột và đọc dữ liệu tại hàng hoặc ngược lại. Theo hình vẽ thì các cột cách nhau 1 đơn vị, các hàng cách nhau 4 đơn vi. Vậy giá trị của bàn phím được tính theo công thức sau

Bp= C+h.4

Trong đó: Bp: Giá trị của phím được nhấn.

C: Cột được quét.

H: Hàng có phím nhấn.

Khi mạch cần nhiều phím thì ta mới tổ chức ma trận phím để giảm số lượng cổng sử

dụng cho bàn phím.

Ban đầu các nút bám được set ở mức cao,khi nhấn nút thì chuyển sang mức thấp(mức 0)

*Kiểm tra bàn phím:

-Trước hết phải kiểm tra đã gắn các chan của nút bấm đã đúng chưa:có 1 cặp chân của nút bấm ở mức cao,khi bấm thì xuống mức thấp,dùng đồng hồ kiểm tra khi nhấn nút có thông mạch không.

-Kiểm tra vị trí các nút bấm đã chính xác chưa(tương ứng với hàng và cột như hình vẽ trên)

*Nếu đã nhấn phím và hiển thị không mà không hiển thị số bấm thì phải kiểm tra như sau:

-Kiểm tra phần cứng xem có đúng với chương trình đã viết không.

-Kiểm tra xem các nút có bị dính với nhau không.

4.KHỐI CÔNG SUẤT :

4.1.Sơ đồ nguyên lý:

NHÓM 11 TRANG 24


R 2 33 3 0

0

J 1 7

TA I +N G U O N

12

C 91 n / 6 3 0 V

J 1 8

TA I +N G U O N

12

Q 2

TR I A C

C 91 n / 6 3 0 V

V C C = 5 V

J 2 0

TA I +N G U O N

12

R 2 88 . 2 kU 1 8

M O C 3 0 2 1

1

2

64

J 3

C O N 3

123

C 1 01 u / 2 5 0 V

R 2 6

1 8 0

R 2 7

1 k

R 2 5

3 . 3 k

R 4 53 3 0

Q 3

TR I A C

V C C = 5 V

R 2 88 . 2 kU 1 8

M O C 3 0 2 1

1

2

64

R 2 6

1 8 0

R 2 7

1 k

R 2 5

3 . 3 K

Q 7

A 1 0 1 5

Q 7

A 1 0 1 5

R 5 43 3 0

Q 8

TR I A C

V C C = 5 V

R 2 88 . 2 kU 2 3

M O C 3 0 2 1

1

2

64

R 2 6

1 8 0

R 2 7

1 k

R 2 5

3 . 3 K

Q 7

A 1 0 1 5

0

0

C 1 01 u / 2 5 0 V

C 1 01 u / 2 5 0 V

C 91 n / 6 3 0 V

4.2.Nguyên lý hoạt động:

NHÓM 11 TRANG 25


-Mạch đồng bộ tạo ra xung để điều khiển tín hiệu kích và áp xoay chiều đặt lên triac,tạo ra sự đồng bộ về tín hiệu kích và áp xoay chiều đặt vào triac

+Triac kích ở chế độ I+,III+

+Tín hiệu xoay chiều qua bộ opamp so sánh .Tín hiệu ra đưa qua VĐK nhận được và kết hợp với tín hiệu từ cảm biến sẽ điều khiển tín hiệu ở chân công suất (P2.2,P2.3,P.2.4)để điều khiển BJT A1015 và tạo ra dòng kích cho triac.

Nếu mức ra từ cảm biến là ở Tôđmin thì (P2.2,P2.3,P.2.4)=0,BJT A1015 dẫn bão hoà và

tạo ra dòng kích vào cổng G của triac,làm triac hoạt động ,từ đó nung nhiệt nóng lên. Tín hiệu kích tồn tại ít nhất phải 2us thì triac mới bắt đầu dẫn. Góc kích α được điều chỉnh qua VĐK bằng cách delay một khoảng thời gian so với tín hiệu nhận về ở chân P3.2 theo sườn lên hay sườn xuống,và tín hiệu này phải nhận được sau khi có tín hiệu từ ADC là Tôđ

min

Nếu mức ra từ cảm biến là Tôđmax thì (P2.2,P2.3,P.2.4)=1,BJT A1015 ngắt và làm triac

ngưng hoạt động, từ đó nhiệt giảm dần

- Điều khiển tải AC: Ta dùng phương pháp điều khiển góc pha là phương pháp thay đổi góc kích α của Triac để làm biến đổi điện áp đặt lên tải, khi góc kích α = 0 thì coi như toàn bộ điện áp lưới đặt lên tải nếu như ta bỏ qua sụt áp trên Triac. Ưu điểm của phương pháp này là điều khiển liên tục và chính xác hơn.

4.3.Tính toán mạch:

NHÓM 11 TRANG 26


4.3.1.Tính mạch công suất:

Dùng điện trở dây đốt : Rs4=50(Ω)

Khi đó dòng qua mạch:

I = = = 4,4(A)

Chọn triac :BT138 có VDRM=±600(V) IT=12(A)VGM=5(V)

dIT/dt =45A/s IGM=2(A) PG(tb)=0,5(w) ton=2us

Tra datasheet chọn dòng kích cho triac IG=10mA

Chọn áp đặt vào triac khi kích là 14(V)

Khi đó: VGT2=0,7(V) (80oC)

Vtriacopto=1,4(v)

VR26+27=14- 0,7 - 1,4=11,9(v)

RR26+27 = = 1,19(k Ω)

Chọn R27=1(kΩ) R26=180(ohm)

Dòng kích cho triac là 10mA⇒Ptriacopto=10.1,4=14(mW)

Chonj opto_triac MOC3021:

Input: Vm=1,5(V) Im=50mA Pm=100mV

Output: Vm=400(V) Im=100mA Pm=300mV

Chọn dòng qua Input của opto triac :I=10mA ; Vdiode=1,2(v)

Chọn BJT Qs1 là A1015

Khi opto hoạt động thì BJT A1015 dẫn bão hoà

⇒ VCEs=0,1(v) ⇒ P=10.0,1=1(mW) thoả mãn điều kiện của BJT

NHÓM 11 TRANG 27


Áp rơi trên: R23 = = = 330(Ω)

Chọn R23 = 330(Ω)

*Tính chọn R25

Để QS1 A1015 dẫn bão hoà thì:

VEB=VEBs=0,8(v)

IB ≥ = 0,15(mA)

Mặc khác dòng VĐK I=3,2(mA) Vmax=0,8(v) ở mức 0

⇒ IB.R25+0,8+0,8=5(v) Chọn IB=1(mA)

⇒ R25= =3,3(kΩ)Chọn R25=3,3(kΩ)

*Kiểm tra khối điều khiển công suất:

-Trước tiên kiểm tra con triac đã gắn đúng chưa(dùng đồng hồ xác định chính xác các chân của triac)

-Kiểm tra các thành phần điều khiển

-Kiểm tra nguồn cung cấp có đủ không

-Kiểm tra kích có hoạt động được không

*Nếu đóng mạch mà động cơ không chạy thì kiểm tra:

-Kiểm tra các thành phần điều khiển (kiểm tra con triac,kích có hoạt động được không)

*Nhiệt độ không ổn định được thì kiểm tra gì?

NHÓM 11 TRANG 28


Nếu nhiệt độ hiển thị không ổn định được thì kiểm tra:

-Điều khiển theo phương pháp góc pha:

+Đo xung kích ở một nhiệt độ nào đó,đẩy ra 1 xung kích xem nhiệt độ thay đổi như thế nào?

5.PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN MẠCH IN

Sau khi vẽ hoàn chỉnh sơ đồ mạch in trên giấy, chúng ta bước sang giai đoạn thực hiện mạch in. Trình tự thực hiện tiến hành theo các bước sau:

Bước 1: Dùng giấy nhám nhuyễn đánh sạch lớp oxit hóa đang bám trên tấm mạch in (phía có tráng lớp đồng), trước khi vẽ các đường mạch.

Bước 2: Tạo đường mạch in trên mặt đồng có các phương pháp sau:

- In mạch in đã vẽ ra giấy để in lụa hoặc ép nhiệt để tạo mạch in trên mặt đồng.

- Dùng viết lông có dung môi acetone để vẽ nối các đường mạch trên mặt đồng (dựa theo các điểm pointou vừa định vị và sơ đồ mạch đã vẽ trước trên giấy).

Trong khi vẽ ta chú ý, có hai phương pháp để vẽ điểm pad hàn trên mạch in. Điểm pad hàn có thể vẽ theo hình tròn hoặc hình vuông. Thông thường điểm pad tròn dễ thực hiện nhưng lại kém tính mỹ thuật hơn điểm pad vuông.Muốn thực hiện điểm pad vuông, ta có thể dùng viết tô rộng (quanh vị trí cầntạo điểm pad vuông), sau đó dùng đầu mũi dao nhọn và thước kẻ tỉa bớt mực để duy trì một vùng mực bám hình vuông cho điểm pad cần thực hiện. Công việc này đòi hỏi nhiều thời gian và sự tỉ mỉ khi thực hiện.

- Sau khi đã tạo các đường mạch trên mặt đồng của mạch in, ta quan sát xem có vị trí nào bị vẽ không liền nét, độ đậm của các đường phải đều nhau, đồng thời không bỏ sót đường mạch nào cả. Trong trường hợp cần thiết, sinh viên phải chờ cho mực khô hẳn rồi đồ lại một lần nữa.

Bước 3: Sau khi vẽ hoàn chỉnh, sinh viên chờ khô mới mang mạch in nhúng vào thuốc tẩy. Hóa chất tẩy sẽ ăn mòn lớp đồng tại các vị trí không bám mực và sẽ để nguyên lớp đồng tại các vị trí được bao phủ bằng các đường vẽ mực. Khi nhúng mạch in trong thuốc tẩy, muốn phản ứng hóa học xảy ra nhanh, cần thực hiện các thao tác sau để tăng tốc độ phản ứng:

- Lắc tấm mạch trong chậu thuốc.

NHÓM 11 TRANG 29


- Nên đặt chậu thuốc tẩy nơi có ánh sáng mặt trời để tăng cường tốc độ phản

ứng nhờ hiệu ứng quang.

- Nếu thuốc tẩy được nung nóng khoảng 50oC thì thời gian tẩy sẽ nhanh hơn

khi thuốc tẩy có nhiệt độ thấp (bằng nhiệt độ môi trường).

Bước 4: Sau khi tẩy xong các phần đồng không cần thiết, nên ngâm mạch vào

trong nước lã và dùng giấy nhám nhuyễn chà sạch các đường mực đã vẽ. Công việc

sẽ chấm dứt khi các đường mạch được đánh bóng và sáng.

Trước khi dùng nhựa thông lỏng phủ bảo vệ lớp đồng, ta dùng khoan (đường

kính lưỡi khoan khoảng 0,8 -1mm) để khoan các lỗ ghim linh kiện. Trong một vài

trường hợp, ta có thể dùng máy dập bấm lỗ thay vì khoan. Tuy nhiên, lỗ dập không

tròn và khi dập dễ làm mẻ lớp bakelite nhưng tốc độ thi công nhanh hơn, và dễ

thao tác hơn phương pháp khoan.

Bước 5: Sau khi khoan (hay dập) lỗ xong, cần đánh sơ lại một lần mạch in (phía có các đường đồng) bằng giấy nhám nhuyễn, làm sạch lớp oxit hóa lần cuối rồi mới nhúng tấm mạch vào dung dịch nhựa thông pha với xăng và dầu lửa. Khi nhúng xong mạch, để ráo và phơi khô lớp sơn phủ rồi mới hàn linh kiện lên mạch.

NHÓM 11 TRANG 30


NHÓM 11 TRANG 31

Documents

Bao Cao Ttcn