Đang tải... (xem toàn văn)
mạch đo và hiển thị điện áp xoay chiều dùng vi điều khiển 89s52 mô phỏng trên proteus 8.3. có 4 nút nhấn: tăng giảm giá trị ngưỡng cảnh báo, function(or mode) thay đổi chế độ hiển thị từ ngưỡng đo sang giá trị đo.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN BÀI TẬP LỚN Vi điều khiển Đề Tài: Thiết kế mạch đo cảnh báo điện áp xoay chiều có dải từ 0-400V sử dụng vi xử lý 8051 ADC 0808 hiển thị led Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thu Hà Nhóm thực hành: Nhóm 14- Lớp Tự động hóa – K8 Sinh viên: Mai Công Sơn Vũ Quang Sơn Đặng Văn Tạo Đàm Gia Thành Nguyễn Văn Thành Hà Nội,12-12-2015 Trang: Link tải mô proteus trang cuối Mở đầu Ngày với tiến khoa học kỹ thuật, đặc biệt ngành kỹ thuật điện tử đẫn đến đời sống xã hội ngày phát triển ứng dụng khoa học vào đời sống Vì mà công điện tử mang tính tự động ngyaf ứng dụng rộng rãi Trong có đóng góp không nhỏ kỹ thuật vi điều khiển Các vi điều khiển ứng dụng rộng rãi thâm nhập ngày nhiều lĩnh vực kỹ thuật đời sống xã hội Hầu hết thiết bị điều khiển tự động từ thiết bị văn phòng thiết bị gia đình dùng vi điều khiển nhằm đem lại tiện nghi cho người thời đại công nghiệp hóa đại hóa Điện áp đại lượng kĩ thuật Điện - Điện tử, muốn điều khiển thiết bị hay linh kiện điện tử ta phải quan tâm đến điện áp để điều khiển Thi trường sản xuất loại đồng hồ cơ, đo điện áp không thực xác, việc chế tạo thiết bị đo có độ xác cao thật cần thiết Do nhóm chúng em thực đề tài: “ Thiết kế mạch đo cảnh báo điệ áp xoay chiều dải đo 0-400V sử dụng vi xử lý 8051” Mục đích đề tài thiết kế đo điện áp sử dụng 8051, cho kết hiển thị trực quan với độ xác cao Mặc dù cố gắng tìm hiểu thực thiếu kinh nghiệm nên khó tránh khỏi sai xót, chúng e mong hướng dẫn bảo thêm thầy! Trang: Chương 1: Cơ sở lý thuyết 1.1 Mục đích yêu cầu 1.1.1 Mục đích Thiết kế mạch đo cảnh báo điện áp xoay chiều có dải từ 0-400V sử dụng vi xử lý 8051 ADC 0808 hiển thị led 1.1.2 Yêu cầu Đo hiển thị xác led Có nút bấm tăng giảm ngưỡng cảnh báo Có cảnh báo điện áp loa đèn 1.2 Các phương pháp đo Có cách phổ biến để đo điện áp xoay chiều: - Đo đồng hồ đo điện - Đo mạch điện tử 1.3 Các linh kiện sử dụng 1.3.1 Vi điều khiển 89C52 1.3.1.1Sơ đồ khối ý nghĩa chân 89C52 89C52 có cổng vào/ra số P0 có bit P0.0 đến P0.7 (chân 32-39) P1 có bit P1.0 đến P1.7 ( chân - ) P2 có bit P2.0 đến P2.7 (chân 21-28) P3 có bit P3.0 đến P3.7 (chân 10-17) Ngoài chức cổng vào/ra số P0 bit (D0 đến D7) bus liệu bit thấp (A0 đến A7) bus địa ,P2 bit cao (A8 đến A15) bus địa cần thiết mở rộng thêm ngoại vi, nhớ cho 8051 Các chân đặc biệt RESET (chân 9): Dùng để khởi động lại toàn hệ thống chương trinh chạy mà gặp lỗi RxD,TxD (chân 10,11): Là hai chân nhận truyền số liệu cổng truyền thông nối tiếp INT0,INT1 (chân 12,13): Là hai chân nhận tín hiệu ngắt từ bên WR (chân 16) Cho phép viết liệu tới ngoại vi, nhớ bên vi điều khiển RD: (chân 17) Cho phép đọc liệu từ ngoại vi,bộ nhớ liệu vi điều khiển X1,X2 (chân 18,19): Dùng để tạo xung nhịp cho vi điều khiển Vcc,GND(chân 40,20) Cấp nguồn cho vi điều khiển (Vcc=5 VDC) EA/VP : Là tín hiệu vào =1: Vi điều khiển sử dụng nhớ chương trình bên nhớ chương trình bên + Nếu vi điều khiển có Kb nhớ chương trinh bên với địa 0000H đến 0FFFH nhớ chương trình bên ngoai phải có địa 1000h đến 1FFFH Trang: + Nếu vi điều khiển co Kb nhớ chương trinh bên với địa 0000H đến 1FFFH nhớ chương trình bên ngoai phải có địa 2000h đến FFFFH =0: vi điều khiển sử dụng nhớ bên co địa là:0000H đến FFFFH ALE/P: (tín hiệu ra) Là tín hiệu chốt địa dùng để phân biệt P0 bus liệu,khi bus liệu vi điều khiển cần gép nối với ngoại vi ALE=1:P0 bus địa ALE=1:P0 bus liệu PSEN : Có chức giống chân Rdnhunwg dùng để đọc nhớ chương trình bên 1.3.1.2 Các ghi đặc biệt Ký hiệu Tên * Acc Thanh ghi chứa *B Thanh ghi B * PSW Thanh ghi trạng thái SP Con trỏ ngăn xếp (8bit) DPTR Con trỏ liệu DPL Byte thấp DPTR DPH Byte cao DPTR * P0 Thanh ghi đệm cổng P0 * P1 Thanh ghi đệm cổng P1 * P2 Thanh ghi đệm cổng P2 * P3 Thanh ghi đệm cổng P3 * IP Thanh ghi điều khiển mức ưu tiên ngắt * IE Thanh ghi cho phép/ che chắn ngắt TMOD Thanh ghi chọn chế độ Time/Counter 0,1 * TCON Thanh ghi điều khiển Time/Counter 0,1 *+T2CON Thanh ghi điều khiển Time/Counter TH0 Byte cao đếm Timer/Counter TL0 Byte thấp đếm Timer/Counter TH1 Byte cao đếm Timer/Counter TL1 Byte thấp đếm Timer/Counter + TH2 Byte cao đếm Timer/Counter + TL2 Byte thấp đếm Timer/Counter Byte cao ghi Capture/ Reload + RCAP2H Timer/Counter Byte thấp ghi Capture/ Reload + RCAP2L Timer/Counter * SCON Thanh ghi điều khiển cổng truyền thông nối tiếp SBUF Bộ đếm cổng truyền thông nối tiếp PCON Thanh ghi điều khiển công suất tiêu thụ 8051 1.3.1.3 Ngắt xử lý ngắt Ngắt tràn T0, T1: TF0,TF1 Ngắt cổng truyền thông nối tiếp: RI, TI Ngắt bên vi điều khiển: INT , INT Ngắt Timer 2: TF2 Trang: Địa 0E0H 0F0H 0D0H 81H 82H 83H 80H 90H 0A0H 0B0H 0B8H 0A8H 89H 88H 0C8H 8CH 8AH 8DH 8BH 0CDH 0CCH 0CBH 0CAH 98H 99H 87H * Thanh ghi cho phép ngắt IE IE EA - ET2 ES ET1 EX1 EA : Cho phép/cấm tất ngắt ET2:Cho phép/cấm ngăt Timer ES: Cho phép/cấm ngắt cổng truyền thông nối tiếp ET1: Cho phép/cấm ngăt Timer EX1: Cho phép/cấm ngăt INT ET0: Cho phép/cấm ngăt Timer EX0: Cho phép/cấm ngăt INT 1.3.1.4 Địa vectơ ngắt STT Nguồn gây ngắt Địa IE0 0003H TF0 000BH IE1 0013H TF1 001BH RI_TI 0023H TF2+EXF2 002BH 1.3.2 BỘ CHUYỂN ĐỔI TƯƠNG TỰ SANG SỐ (ADC0808) 1.3.2.1 Sơ đồ khối ý nghĩa chân Chân IN3 - ngõ vào tín hiệu Analog Input Chân IN4 - ngõ vào tín hiệu Analog Input Chân IN5 - ngõ vào tín hiệu Analog Input Chân IN6 - ngõ vào tín hiệu Analog Input Chân IN7 - ngõ vào tín hiệu Analog Input Chân START - chân điều khiển tín hiệu bắt đầu trình biến đổi ADC Chân EOC - Chân phát tín hiệu báo kết thúc trình chuyển đổi ADC Chân (-5) - Ngõ Tín hiệu số- Data Bit Chân OUT EN - Chân cho phép xuất Chân 10 CLK - chân nhận nguồn xung Clock Chân 11 Vcc - Chân nhận điện nguồn dương Chân 12 Vref+ - Chân nhận(input) điện áp tham chiếu Chân 13 GND - Chân nhận điện áp âm(Ground=0v) Chân 14 2(-7) - Ngõ Tín hiệu số- Data Bit Chân 15 2(-6) - Ngõ Tín hiệu số- Data Bit Chân 16 Vref- - Voltage Reference Negative Input Chân 17 2(-8) - Ngõ Tín hiệu số- Data bit Chân 18 2(-4) - Ngõ Tín hiệu số- Data Bit Chân 19 2(-3) - Ngõ Tín hiệu số- Data Bit Trang: ET0 EX0 Chân 20 2(-2) - Ngõ Tín hiệu số- Data Bit Chân 21 2(-1) - Ngõ Tín hiệu số- Data Bit Chân 22 ALE - Address Latch Enable Chân 23 ADD C - Address Input C Chân 24 ADD B - Address Input B Chân 25 ADD A - Address Input A Chân 26 IN0 - ngõ vào tín hiệu Analog Input Chân 27 IN1 - ngõ vào tín hiệu Analog Input Chân 28 IN2 - ngõ vào tín hiệu Analog Input 1.3.2.2 Khảo sát ý nghĩa hoạt động chân ADC0808 - IN0, IN1, IN2, IN3, IN4, IN5, IN6, IN7 : ngõ vào tín hiệu tương tự - A, B, C : đường địa để chọn kênh ngõ vào Các đường địa Chọn kênh ngõ vào A B C L L L IN0 H L L IN1 L H L IN2 H H L IN3 L L H IN4 H L H IN5 L H H IN6 H H H IN7 - ALE : chân chốt địa chỉ, có xung tác động vào chân ALE đường địa A,B,C ADC nhận vào - START : điều khiển bắt đầu chuyển đổi Khi START = : bắt đầu chuyển đổi Khi START = : kết thúc chuyển đổi - EOC : báo hiệu kết thúc trình chuyển đổi Khi START = EOC =1 Khi chuyển đổi xong EOC = - CK : ngõ vào xung clock (fCK = 100KHz – 1,28MHz) - 2-1, 2-2, 2-3, 2-4, 2-5, 2-6, 2-7, 2-8: ngõ tín hiệu số từ 00-FFH - OE : cho phép xuất tín hiệu OE = : cho phép OE = : không cho phép - VRef+, VRef- : điện áp tham chiếu dương âm, dùng để thay đổi độ phân giải Ta có công sau: N = 256*(Vi – VRef-)/(VRef+ - VRef-) Với : N : số nhị phân chuyển đổi Vi : điện áp ngõ vào tín hiệu tương tụ Để tiện cho việc tính toán thông thường ta nối chân VRef- xuống mass 1.2.3 Các bước để chuyển đổi ADC Chọn kênh ngõ vào Chốt địa kênh vào ALE = 1) Trang: Bắt đầu chuyển đổi (START=1) Chờ chuyển đổi xong , đọc kết 1.2.4 giản đồ xung giao tiếp IC ADC0808 1.3 LED BẢY THANH 1.3.1 Cấu tạo - Cấu tạo LED bảy bao gồm led phát quang gọi : a b, c, d, e, f ,g dp(dấu chấm) - LED bảy thường dùng làm cấu quan sát, thị số hệ thập phân Trong số trường hợp đặt biệt dùng để thị số hệ HEX ký tự a 1.3.2 Phân loại LED bảy có hai loại là: Loại Anode chung Loại Cathode chung a Loại Anode chung g f A a b f b g e d 10 c dp Vcc Trang: Để sáng ta cấp dòng điện ( – 20mA) chảy qua Diode tương ứng.Để thị số – hệ thập phân ta lựa chọn cách cần sáng để thị số tương ứng Như ta nối chân A vào dương nguồn (5VDC) chân a, b, c, d, e, f, g, dp điều khiển chúng cho: Nếu = “1” tối Nếu = “0” sáng b Loại Cathode chung Đối với loại Cathode chung chân C nối xuống đất (0VDC) chân a, b, c, d, e, f, g, dp điều khiển chúng cho: Nếu = “1” sáng Nếu = “0” tối g f C a b Vcc 10 a 1.3.3 Bảng mã bảy Mã bảy số – loại Anode chung DEC dp g f e b c d e d c b a 1 0 e d C c dp 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 Mã bảy số – loại catot chung 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 DEC dp g f e d c b a 0 1 1 1 Trang: f g Mã Bảy Thanh C0H F9H A4H B0H 99H 92H 82H F8H 80H 90H Mã Bảy Thanh 3FH dp 0 0 1 06H 1 1 5BH 0 1 1 4FH 1 0 1 66H 1 1 6DH 1 1 1 7DH 0 0 1 07H 1 1 1 7FH 1 1 1 6FH 1.4 CÁC LINH KIỆN KHÁC 1.4.1 Phím bấm - Sơ đồ nguyên lý Vcc 10K 2,2μF Output 1.5.2 Các linh kiện khác - Tụ điện: Chọn tụ điện có giá trị sau 2,2μF, 3,3pF + Đối với loại tụ có giá trị 2,2μF ta chọn tụ hóa + Đối với loại tụ có giá trị 3,3pF ta chọn tụ gốm - Transzito : Chọn loại NPN có cấu tạo sau E N P B N C E 5VDC B Trang: C Chức Khuếch đại dòng để quét LED thị - Điện trở: Chọn loại điện trở có giá trị 10KὨ 330Ὠ Trang: 10 PHẦN II 2.1 SƠ ĐỒ KHỐI VÀ CHỨC NĂNG TỪNG KHỐI 2.1.1 Sơ đồ khối Cấu trúc chung hệ thống Điện áp Đo Bộ chuyển đổi ADC Vi xử lý Khối hiển thị Nguồn 2.1.2 Chức tùng khối a) Khối nguồn: để cung cấp nguồn cho chuyển đổi, vi xử lí, khối hiển thị Sử dụng IC LM7805 để tạo nguồn 5V cấp cho ADC, vi xử lý khối hiển thị ` b) Bộ chuyển đổi ADC: chuyển đổi tín hiệu Analog từ khối công suất thành tín hiệu Digital Trang: 11 c) Khối hiển thị: để hiển thị giá trị đo d) Vi xử lí: nhận tín hiệu từ chuyển đổi ADC hiển thị liệu Led vạch Trang: 12 `2.2 Sơ đồ mạch nguyên lý https://drive.google.com/file/d/0B8wAl0A9ho6wbDJ6MzBzRjU3Wms/view?usp=sh aring Trang: 13 [...]...PHẦN II 2.1 SƠ ĐỒ KHỐI VÀ CHỨC NĂNG TỪNG KHỐI 2.1.1 Sơ đồ khối Cấu trúc chung của hệ thống Điện áp Đo Bộ chuyển đổi ADC Vi xử lý Khối hiển thị Nguồn 2.1.2 Chức năng tùng khối a) Khối nguồn: để cung cấp nguồn cho bộ chuyển đổi, vi xử lí, và khối hiển thị Sử dụng IC LM7805 để tạo nguồn 5V cấp cho ADC, vi xử lý và khối hiển thị ` b) Bộ chuyển đổi ADC: chuyển đổi tín hiệu Analog... đổi ADC: chuyển đổi tín hiệu Analog từ khối công suất thành tín hiệu Digital Trang: 11 c) Khối hiển thị: để hiển thị giá trị đo d) Vi xử lí: nhận tín hiệu từ bộ chuyển đổi ADC hiển thị dữ liệu trên Led 7 vạch Trang: 12 `2.2 Sơ đồ mạch nguyên lý https://drive.google.com/file/d/0B8wAl0A9ho6wbDJ6MzBzRjU3Wms/view?usp=sh aring Trang: 13