ĐỒ ÁN Vi xử lí. Đồ án môn học Vi xử lí. Điều khiển động cơ bước theo nhiệt độ. 1.Mở đầu. -Giới thiệu chức năng hệ thống: Trong đồ án này, chúng ta sẽ nêu ra một phương án (trên lí thuyết) môđun điều khiển tự động động cơ bước theo nhiệt độ. Tốc độ động cơ tăng khi nhiệt độ tăng và tốc độ động cơ giảm khi nhiệt độ giảm. Đây là một đồ án cơ bản nhất trong việc áp dụng kĩ thuật vi xử lí trong đo lường và điều khiển. Giả sử khoảng biến thiên nhiệt độ là T1->T2 (T1<T2), ta cần điều khiển tốc độ động cơ biến thiên tuyến tính theo nhiệt độ ∆n=k∆T. ∆n: độ biến thiên tốc độ động cơ. ∆T: độ biến thiên nhiệt độ. k: hằng số tỉ lệ. 2.Sơ đồ khối hệ thống. T° Bộ cảm biến KĐ đệm v oà Biến đổi AD 8255 A Cổng // CPU Độn g cơ bướ c KĐ CS ĐC CLK Hình: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển motor bước theo nhiệt độ. Phương pháp vận hành: Bộ cảm biến gồm 8 đầu vào sẽ ghi lại sự thay đổi nhiệt độ của nguồn nhiệt và chuyển về đại lượng điện. Khối khuếch đại đệm vào khuếch đại tín hiệu nhận được từ cảm biến và chuẩn hoá theo yêu cầu của bộ biến đổi AD. Bộ biến đổi AD chuyển tín hiệu Analog thành tín hiệu Digital đưa vào 8255. 8255 là IC hỗ trợ lập trình giao tiếp với CPU thông qua cổng song song. Tín hiệu nhận được sẽ được xử lí và cấp tín hiệu điều khiển động cơ. Thông qua cổng song song và 8255, tín hiệu điều khiển được khuếch đại công suất làm quay động cơ. Khối CLOCK cung cấp xung chuẩn để điều khiển tốc độ động cơ và cung cấp xung nhịp cho bộ biến đổi AC. 3.Sơ đồ nguyên lí từng khối các kết nối: a)Bộ cảm biến và khuếch đại đệm vào: Hình: Đặc tuyến một đầu cảm biến. Kí hiệu: Bộ khuếch đại đệm vào đưa khoảng giá trị (U 1 ,U 2 ) về khoảng giá trị (0,5V) cho phù hợp với khoảng điện áp của bộ ADC. Như vậy, điện áp đầu ra từ 0→5V sẽ tỉ lệ thuận với nhiệt độ đầu vào của bộ cảm biến. T° U U 2 U 1 T 1 T 2 T ° Khoảng tuyến tính Hình: Sơ đồ một bộ khuếch đại đệm vào. Do yêu cầu của khoảng nhiệt độ cần đo thường lớn hơn khoảng tuyến tính của một đầu cảm biến nên ta phải kết hợp nhiều đầu cảm biến tuyến tính ở các khoảng nhiệt độ khác nhau. Chọn khoảng làm việc trên đặc tuyến của các cảm biến giống nhau ∆T. Hình: Làm việc với 8 đầu cảm biến. b)Cấu trúc cổng song song: Cổng song song (LPT) có 25 chân, trong đó có 17 chân có tác dụng. Ở đồ án này chúng ta sử dụng cổng LPT1 có địa chỉ cơ sở 378h. Cổng LPT được giao tiếp thông qua 3 thanh ghi. U ra (0 đến5V) T° + - T 2 T 0 T 1 T n-2 U ∆T ∆T∆T . T° T n-1 T n ∆T Cảm biến thứ 1 Cảm biến thứ 2 Cảm biến thứ n- 1 Cảm biến thứ n Hình: Sơ đồ chân của cổng song song LPT. Thanh ghi số liệu (đọc và ghi), địa chỉ 378h Tín hiệu D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Chân số 9 8 7 6 5 4 3 2 Thanh ghi trạng thái (chỉ đọc), địa chỉ 379h Tín hiệu BUSY ACK PE SLCT ERROR X X X Chân số 11 10 12 13 15 Thanh ghi điều khiển, địa chỉ 37Ah Tín hiệu X X X X SLCTIN INIT AFD STR Chân số 17 16 14 1 c)Bộ biến đổi AD (ADC) và IC hỗ trợ lập trình 8255A. Sau khi phân tích yêu cầu của tín hiệu Analog cần biến đổi, ta chọn IC ADC 0808 (ADC 0809) là IC 8bit và 8 đầu vào Analog. Để giảm bớt công việc cho bộ vi xử lí trong việc điều khiển vào ra cho ADC, ta ghép nối ADC với cổng song song qua 8255A. 8255A được thiết lập ở chế độ vào ra cơ sở (mode 0). Trong mode 0, ta có 4 cổng làm việc độc lập là PA,PB,PC H ,PC L có thể vào hoặc ra tuỳ ý. Cấu trúc ADC 0808 (ADC 0809)như sau. Hình: Cấu trúc ADC0808(0809). Bắt đầu chuyển đổi ='1': đã chuyển đổi xong (200kHz -1Mhz) 8bit output CLK V Ref(+ ) V Ref(- ) Start ALE A 2 EOC OE A 0 A 1 3 bit chọn kênh Analog 8 kênh Analog v oà Chốt địa chỉ A 2 A 1 A 0 Chuẩn điện thế dương Xung CLK giữ nhịp Chuẩn điện thế âm Một chu kỳ làm việc của ADC: Hình: Một chu kỳ làm việc của ADC0808(0809) Ghép nối giữa 8255A và ADC: Hình: Sơ đồ ghép nối giữa ADC và 8255A PA: lấy dữ liệu từ ADC 0808 (ADC 0809) PC 0 , PC 1 , PC 2 : cổng điều khiển địa chỉ cho ADC. PC4: điều khiển chốt địa chỉ của kênh hiện hành và bắt đầu biến đổi ADC. PC5: chốt địa chỉ đầu ra để 8255A đọc. (Không dùng PC 3 để độc lập việc điều khiển địa chỉ cho cổng PC L ) d)Ghép nối 8255A với động cơ bước: Cấu trúc của động cơ bước: A B C D A',B',C',D' PA 0 -PA 7 8bit output A 1 A 2 PC 0 PC 1 PC 2 PC 4 PC 5 Start ALE OE A 0 WR RD ADC 8255A Hình: Cấu trúc của motor bước. Hoạt động của động cơ bước: Các cuộn dây được cấp dòng theo một vòng tròn, mỗi chu kì cấp dòng động cơ quay được 1 vòng. Hình: Hoạt động của từng cuộn dây trong motor bước. AA' t BB' t CC' t DD' t Hình: Sơ đồ nguyên lí của khối khuếch đại công suất động cơ. Bộ khuếch đại công suất sử dụng 1 transitor công suất cho mỗi cuộn dây: "ABCD"= "0001" → "0010" → "0100" → "1000" → "0001" → "ABCD" thực hiện lệnh dịch 4 lần, động cơ quay 1 vòng. Giả sử động cơ quay 1000vòng/phút đến 10000vòng/phút trong khoảng T 1 đến T 2 . Ta có công thức: ∆n=k∆T n 1 =1000vòng/phút = 16,6vòng/giây → "ABCD" quay16,6x4lần = 66,4lần/giây. Với xung nhịp = 17,4kHz → cứ 17,4kHz/66.4=262 xung =∂ 1 "ABCD" quay 1 lần. n 2 =10000vòng phút, tương tự trên, 26 xung =∂ 2 "ABCD" quay 1 lần. Khi nhiệt độ biến thiên từ T 0 đến T 8 , thì biến chỉ báo nhiệt độ VT biến thiên từ 000.0000.0000b đến 8x255=2040=111.1111.1000b. →1/26-1/262=kx2040 → k=1.69.10 -5 12V QC QB QA QD A B C D Step motor [...]... Stepmotor ta dùng một biến đếm lớn để chia tần và điều khiển Sơ đồ nguyên lí bộ chia tần 12 74LS92 f MR1 MR2 CP0 CP1 Q3 Q2 Q1 Q0 Hình: Sơ đồ nguyên lí bộ chia tần 12 Một chu kỳ làm vi c của ADC: f/12 Sơ đồ khối mạch CLK có chia tần: CLK 2.5MHz Chia 12 CLKA=208kHz Chia 12 CLKB=17,6kHz Hình: Sơ đồ khối mạch chia tần từ 2,5MHz xuống 208kHz và 17,6kHz Sơ đồ ghép nối giữa CLK với ADC và VXL thông qua cổng song... đổi xong Hình: Sơ đồ ghép nối giữa CLK với các IC 8255A, ADC và cổng song song 4)Đoạn mã chương trình: a)Các chế độ của 8255A và cổng song song: 8255A làm vi c ở mode 0 (vào ra cơ sở) Thiết lập mode cho 8255A: CWR (A0='1',A1='1') 1 Điều khiển cấu hình 8255A 0 0 Chọn mode 0 cho nhóm A (gồm PA và PCH) 1 0 0 0 0 PA PCH Chọn PA PCL nhận xuất dữ mode 0 xuất dữ xuất dữ dữ liệu liệu cho liệu liệu nhóm B (gồm... 1111.1111b Lấy tổng các giá trị này, ta biết được giá trị tuyến tính theo Tx b)Lưu đồ thuật toán chương trình: Begin Lập mode 0 cho 8255A Cho động cơ khởi động ADC biến đổi xong Đọc nhiệt độ Đếm xung đồng hồ Đủ xung cho động cơ nhảy tiếp? Cho động cơ nhảy 1 bước Chú thích: - Sau khi chạy chương trình, hệ thống sẽ làm vi c liên tục đến khi tắt nguồn cung cấp c)Đoạn mã chương trình: TITLE Chuong trinh... nhận dữ liệu OUT TGDL,quay; cho động cơ bắt đầu khởi động vonglap IN AH, TGTT; lấy thanh ghi trạng thái AND AH,10000b; chọn ra bit 4 (bit EOC của ADC) CMP AH,10000b; so sánh với 1 JNE ADCchuaxong; nếu không =1 (ADC biến đổi chưa xong) thì chưa ;đọc nhiệt độ CALL Docnhietdo; nếu =1 (ADC đã biến đổi xong) thì đọc nhiệt độ ADCchuaxong: CALL Demxungclk; gọi thủ tục đếm xung CLK CMP demxung,delta; so sánh biến... DW 378; Địa chỉ thanh ghi dữ liệu cổng song song TGDK DW 37A; Địa chỉ thanh ghi điều khiển cổng song song TGTT DW 379; Địa chỉ thanh ghi trạng thái cổng song song VT DW 0; khởi tạo giá trị 0 cho biến chỉ báo nhiệt độ Delta DW 26; biến điều khiển tốc độ động cơ quay DW 00010001b; biến điều khiển động cơ quay demxung DW 0; biến đếm xung CLK Daucambien DB 0; biến chứa số liệu đầu cảm biến hiện thời temp...Khi ở nhiệt độ TX → 1/∂ - 1/262 = 1,69.10-5x(VT-0) ∂ = 59172/(VT+227) Như vậy, với tần số xung là 17,4kHz thì cứ ∂ xung thì "ABCD" quay 1 lần e)Ghép nối giữa khối động cơ và 8255A: PB0 PB1 PB2 PB3 A B C D 8255A Step motor block Hình: Ghép nối giữa 8255A và động cơ bước PB dùng để điều khiển động cơ, sử dụng 4 bit PB0 đến PB3... thì cho động cơ nhảy tiếp MOV demxung,0; reset lại biến đếm xung khongquay: JMP vonglap; Docnhietdo PROC NEAR OUT 37A, 101b; yêu yêu cầu PC chuẩn bị nhận dữ liệu OUT 00100000b; yêu cầu ADC chốt địa chỉ ra OUT 37Ah, 000b; yêu cầu PA chuẩn bị xuất dữ liệu IN AX, 378h; nhận chỉ báo nhiệt độ từ đầu cảm biến ADD VT, AX; cộng giá trị vào biến nhiệt độ INC Daucambien; CMP daucambien 8; JNE alabel; MOV daucambien,0;... lại biến chỉ báo nhiệt độ alabel: RET Quaydongco PROC NEAR OUT TGDK,011b; yêu cầu PB chuẩn bị nhận dữ liệu ROL quay; OUT TGDL, quay; cho động cơ quay theo biến điều khiển quay RET Demxungclk PROC NEAR IN AH, TGTT; lấy thanh ghi trạng thái vào AH AND AH,1000b; lấy riêng bít 3 (bit CLK) CMP temp,AH; so sánh trạng thái trước và trạng thái mới của CLK JE boqua; nếu không có gi khác thì bỏ qua CMP temp,1;... 0 cho nhóm A (gồm PA và PCH) 1 0 0 0 0 PA PCH Chọn PA PCL nhận xuất dữ mode 0 xuất dữ xuất dữ dữ liệu liệu cho liệu liệu nhóm B (gồm PB và PCL) Các chân chức năng mới của cổng song song: Thanh ghi số liệu (đọc và ghi), địa chỉ 378h Tín hiệu D7 D6 D5 D4 Chức năng địa chỉ cho D7 D6 D5 D4 8255A D3 Thanh ghi điều khiển, địa chỉ 37Ah Tín hiệu X X X X Chức năng D1 D0 D3 Thanh ghi trạng thái (chỉ đọc),... Reset Reset: Dùng reset lại 8255A khi khởi động + 10k C 10uF /RES F/C CSYNC Hình: Mạch tạo xung CLK 2,5MHz dùng thạch anh - F/C: khi nối đất dùng thạch anh trong làm xung nhịp - CSYNC: lối vào cho xung đồng bộ từ bên ngoài, nếu dùng thạch anh trong thì phải nối đất - /RES: chân khởi động, nối với mạch RC để tự khởi động Đối với đối tượng điều khiển là ADC và Stepmotor thì tần số của CLK không cần lớn . ĐỒ ÁN Vi xử lí. Đồ án môn học Vi xử lí. Điều khiển động cơ bước theo nhiệt độ. 1.Mở đầu. -Giới thiệu chức năng hệ thống: Trong đồ án này, chúng. tốc độ động cơ giảm khi nhiệt độ giảm. Đây là một đồ án cơ bản nhất trong vi c áp dụng kĩ thuật vi xử lí trong đo lường và điều khiển. Giả sử khoảng biến