thiết kế và thi công mạch nguồn ổn áp 5a có điều chỉnh ,bảo vệ quá tải và ngắn mạch ,hiển thị ngõ ra trên led 7 đoạn

Mạch nguồn ổn áp DC có bảo vệ quá tải ngắn mạch là mạch khá thông dụng cho các động cơ hay gia công nhỏ sử dụng động cơ dòng điện 1 chiều .Đồng thời mạch có chức năng điều chỉnh mức điện

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH NGUỒN

ỔN ÁP 5A CÓ ĐIỀU CHỈNH ,BẢO VỆ QUÁ

TẢI & NGẮN MẠCH ,HIỂN THỊ NGÕ RA

TRÊN LED 7 ĐOẠN

GVHD: Thầy ĐẬU TRỌNG HIỂN

SVTH: TRẦN NGỌC CHỨC MSSV: 07119062

Lời Cảm Ơn

Xin chân thành cảm ơn tất cả các Thầy Cô trong Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh đã dạy dỗ cho đến ngày hôm nay, các Thầy Cô của bộ môn Điện tử Viễn Thông.

Xin chân thành cảm ơn Thầy Đậu Trọng Hiển ,Giảng Viên Khoa điện - điện tử người đã gợi ý và hướng dẫn thảo luận và giúp đỡ em thực hiện đồ án môn học này

Và xin cảm ơn tất cả những người đã gián tiếp tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình đồ án môn học 1.

Dù đã cố rất gắng nhưng vẫn không tránh khỏi sai sót, xin được học hỏi những lời chỉ dẫn Xin cảm ơn rất nhiều.

Người thực hiện

Trần Ngọc Chức

Mục lục

Chương 1 : Giới thiệu đề tài

Chương 2 : Tính Toán thiết kế phần cứng

A Phân tích sơ đồ khối

Chương 3 :Thiết kế phần mềm

Chương 4 : Kết luận

Phụ Lục

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN



………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

TPHCM,Ngày……Tháng……Năm 2010

Giáo Viên Hướng Dẫn

Đậu Trọng Hiển

Chương 1 : Giới thiệu chung

1 Giới thiệu đề tài

Mạch nguồn ổn áp DC có bảo vệ quá tải ngắn mạch là mạch khá thông dụng cho các động cơ hay gia công nhỏ sử dụng động cơ dòng điện 1 chiều Đồng thời mạch

có chức năng điều chỉnh mức điện áp ở ngõ ra và hiển thị trên Led 7 đoạn giúp chúng ta tùy chỉnh các mức điện áp khác nhau và có chức năng giống đồng hồ số đề

Chương 2 : Phân tích sơ đồ khối

Chuơng 4 : Tính toán thiết kế phần cứng

A Phân tích sơ đồ khối

 Hệ thống sử dụng các linh kiện điện tử để mạch điện có thể hoạt động được bao gồm

các thành phần : phần cứng và phần mềm

- Phần cứng bao gồm các liên kiện tạo nên mạch điện

- Phần mềm có chức năng chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số

Khối nguồn

Khối Bảo vệ

 Chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số và hiển thị trên Led 7 đoạn

Thông số của IC ổn áp 7805

Ta chọn IC KA7805 với các thông số tương đối phù hợp:

- Điện áp ngõ vào chịu có thể chịu được:

V

V IN =35→40

- Công suất tiêu thụ tương đối vừa phải : P D =20.8W

- Tầm nhiệt độ chịu được khi kéo tải: T =−30→1500C

- Để hoạt động trong việc có tải dòng ra đạt: I0 =100mA

- Trong từng điều kiện nhiệt độ thì tầm hoạt động của IC

sẽ cho một kết quả thay đổi khác nhau,tốt nhất đừng cho

IC quá nóng để cho sử hoạt động ổn định được tốt nhất,nếu quá nóng ta nên dùng tản nhiệt,do trong mạch không sử dụng nhiều qua các tải nặng nên ta không dùng tản nhiệt với mức điện áp ở ngõ vào là 9V do nên không làm cho sự hoạt động bị ảnh hưởng nhiều

- Tụ C9 = 1000µf 50/ v lọc nhiễu sau khi ổn áp (7805)

Ta có áp tối đa qua R2 là 0.6V và dòng 4.5A sau ra R2=0.6/4.5=0.13 chọn R2=0.12 (om)

Ta có Vin= 5V là áp định mức cho ADC 0804 nhưng giá trị ngõ ra của mạch ổn áp có điều chỉnh là 0-10V ,nếu ngõ ra dưới 5V hay trên 5V thì sao thì tao phải phân áp cho ngõ vào để đảm bảo ADC 0804 vẫn hoạt động bình thường

Ta có dòng định mức qua LED 7 đoạn là 10mA , mà tấc cả các ngõ ra của VXL 89C51 là 5V nên R=5v/10mA=500 (om) suy ra chọn R=470 ôm

Tương tự ta có dòng định mức qua A1015 là vài mA ,chọn 0.5mA suy

ra R=5V/0,5mA=10k

VI Khối chuyển tín hiệu tương tự thành tín hiệu số

 Do led 7 đoạn ở trên sử dụng loại Anode chung,dòng qua cực C của transistor khi 1 led 7 đoạn sáng hết là:

mA

I C =10*8=80

 Chọn trasistor A1015 có hệ số β =70−240,I Cmax =150ma,Để đáp ứng dòng tổng của led 7 đoạn

 Ở đây dùng quét led nên dòng qua mỗi điện trở đến led 7 đoạn là 10ma

25

*

R chon

ma I

V V R

R I V V

led cc

led cc

 - Tính toán điện trở cực B của trasistor A1015:ở trạng thái bảo

hòa transistor thường có hế số β nhỏ, chọn β =200 nên I của B

A1015 là:

Ω

=

=Ω

k ma

R

ma I

ma

I I

B B

B

c B

7,43

,41

7.05

14

.0200

80

β

VIII Tính Toán Mạch Auto Reset Cho Vi Điều Khiển.

Khi mới cấp nguồn tụ C coi như nối tắc,tại thời điểm đó Vref = Vcc,lúc này chân reset tích cực và vi điều khiển tự động reset lại chương trình.sau

đò tụ nạp dần lên đến giá trị ( Vc = Vcc => Vrset = 0 v ) thì vi điều khiển bắt đầu làm việc theo xung đồng hồ

Sơ đồ nguyên lý :

• Khi U tăng nhưng áp qua R2 chưa đạt mức 0.6V thì mạch điện vẫn hoạt động bình thường

• Khi áp qua R2 đạt 0.6V thì transistor Q4 dẫn ,và dòng điện chia làm 2 nhánh ,một phần qua R2.R3 qua LM317 và B688 ,một phần khác qua Q4 kích SCR dẫn và tác động làm Relay đóng tiếp điểm làm ngắt mạch điện bảo vệ ngắn mạch hay quá tải

• Nhấn nút nhấn sẽ tiến hành Reset lại mạch làm Relay mở tiếp điểm và mạch hoạt động bình thường

Chương 5 : Thiết kế phần mền

- Để điều khiển 3Led 7 đoạn phải dùng 16 đường điều khiển : 8 đường điều khiển Led 7 đoạn và dấu chấm thập phân ,8 đường điều khiển đóng ngắt 8 transistor

- Tại mỗi thời điểm chỉ cho 1 transistor dẫn và 7 transistor còn lại tắt ,dữ liệu gửi ra

sẽ sang trên Led tương ứng với transistor dẫn Sau đó cho 1 transistor khác dẫn và

gửi dữ liệu hiển thị cho Led đó ,quá trình này diễn ra lần lượt cho đến khi hiển thị hết 8 Led

- Với tốc độ gửi nhanh và do mắt ta có lưu ảnh nên ta chỉ nhìn thấy 8 Led sang cùng một lúc

Mã quét : mức logic 0 thì transistor dẫn ,mức 1 thì transistor ngắt

ii Lưu đồ giải thuật BEGIN

Lưu đồ giải thuật

S S S

Đ Đ Đ

LED=3 LED=2

LED=1

P0=0FDH P0=0FBH

Chương trình ADC :

SET_CAO DATA 50HSET_THAP DATA 51H

T_VAO DATA 3CH ; DIEN AP VAODATA_CAIDAT DATA3BH

HANG_DV DATA 3AHHANG_CHUC DATA39H

HANG_TRAM DATA38H

DATA_GH DATA 36HRS_LED DATA 35HSO_LED DATA 34HGH_LED DATA 33HDATA_VS DATA 32HCTHT1 DATA 31H CTHT11 BIT 30H

CLR CTHT11MOV GH_LED,#4MOV SO_LED,#1

MOV 10H,# 3MOV 11H,# 5MOV 12H,# 7

KHUNG:

LCALL ADC_T LCALL DELAY1s

MOV A,R6MOV B,#10

MOV TL0,#LOW(-5000)

DIL:

MOV A, SO_LEDCJNE A,GH_LED,KK MOV SO_LED,RS_LED MOV A, SO_LED

KK:

MOV DPTR,#QUETMOVC A,@A+DPTR MOV P1,#0FFH MOV P0,A

MOV R1,SO_LED MOV A,DATA_VSADD A,R1

MOV R1,AMOV A,@R1MOV DPTR,#MALED7MOVC A,@A+DPTR

MOV P1,A CLR P1.7INC SO_LED

RETIMALED7: DB 20H,79H,44H,50H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH,9EH ;(0,1,2,3,4,5,6,7,8,9)

QUET: DB 0,0FDH,0FBH,0F7H,0FEH

DELAYCC:

RETDELAY250ms: Mov R7, 250 D1: Mov R6, #250 DJNZ R6, $ Mov R6, 250 DJNZ R6, $ DJNZ R7, D1 RET

DELAY1s: Mov R5, #2 D2: LCALL DELAY250ms DJNZ R5, D2

RET

Vout=1.15(1 + R2/R1)

 ADC 0804

Chip ADC0804 là b ộ chuyển đổi t ương tự số thuộc họ ADC0804 của hãng National Semiconductor Chip này cũng được nhiều hãng khác sản xuất Chip có điện áp nuôi +5V v à độ phân giải 8 bit Ngo ài độ phân giải thì thời gian chuyển đổ i cũng là một tham số quan trọng khi đánh giá bộ ADC Thời gian chuyển đổi đ ược định nghĩa là thời gian mà bộ ADC cần để chuyển một đầu v ào tương tự thành một số nhị phân Đối với ADC0804 th ì thời gian chuyển đổi phụ thuộc v ào tần số đồng hồ đ ược cấp tới chân CLK và CLK IN và không bé hơn 110

 Các chân khác c ủa ADC0804 có chức năng nh ư sau:

 CS (Chip select)

Chân số 1, là chân chọn Chip, đầu vào tích cực mức thấp được

sử dụng để kích hoạtChip ADC0804 Để truy cập ADC0804 th ì chân này phải

ở mức thấp

 RD (Read)

- Chân số 2, là một tín hiệu vào, tích cực ở mức thấp Các bộ chuyển đổi đầu v ào tương tự thành số nhị phân và giữ nó ở một thanh ghi trong RD đ ược sử dụng để có dữ liệu đã được chyển đổi tới đầu ra của ADC0804

- Khi CS = 0 nếu có một xung cao xuống th ấp áp đến chân RD th ì dữ liệu ra dạng số 8

bit được đưa tới các chân dữ liệu (DB0 – DB7)

Chân số 3, đây là chân vào tích c ực mức thấp được dùng để báo cho ADC biết bắt đầu quá trình chuyển đổi Nếu CS = 0 khi WR tạo ra xung cao xuống thấp th ì bộ ADC0804 bắt đầu quá trình chuyển đổi giá trị đầu v ào tương tự V

in về số nhị phân 8 bit Khi việc chuyển đổi ho àn tất thì chân INTR được ADC hạ xuống thấp

 CLK IN và CLK R

CLK IN (chân số 4), là chân vào nối tới đồng hồ ngo ài được sử dụng để tạo thời gia n Tuy nhiên ADC0804

c ũng có một bộ tạo xung đồng hồ ri êng Để dùng đồng

hồ riêng thì các chân CLK IN và CLK R (chân s ố 19) được nối với một tụ điện v à một điện trở (như hình vẽ) Khi ấy tần số đ ược xác định bằng biểu thức:

F=1/(1.1RC)

Với R=10 k, C=150pF và tần số f=606 kHz và thời gian chuyển đổi l à 110 s

 Ngắt INTR (Interupt)

Chân số 5, là chân ra tích c ực mức thấp B ình thường chân này ở trạng thái cao v à khi việc chuyển đổi ho àn tất thì nó xuống thấp để báo cho CPU biết l à dữ liệu chuyển đổi sẵn sàng để lấy đi Sau khi INTR xuống thấp, cần đặt CS = 0 v à gửi một xung cao

xuống thấp tới chân RD để đ ưa dữ liệu ra

 V

Chân số 6 và chân số 7, đây là 2 đầu vào tương tự vi

áp đến V

in khác với dải 0 - +5V Chân Vref/2 được dùng để thực hiện các điện áp đầu ra khác 0 - +5V

Bảng quan hệ điện áp V

ref/2

với V in

V

ref/2 V in (V) Kích thước bước (mV)

H

ở 0 – 5 5/256 = 19.532

0 – 4 4/256 = 15.621

0 – 3 3/256 = 11.711.28 0 – 2.56 2.56/256 = 101

0 – 2 2/256 = 7.810

0 – 1 1/256 = 3.90

 D0 - D7

D0 - D7, chân số 18 – 11, là các chân ra d ữ liệu số (D7

là bit cao nhất MSB và D0 là bit thấp nhất LSB) Các chân n ày được đệm ba trạng thái v à dữ liệu đã được chuyển đổi chỉ được truy cập khi chân CS = 0 v à chân

RD đưa xu ống mức thấp Để tín h điện

áp đầu ra ta tính theo công thức sau:

Dout= Vin / kich thước bước

- Đây là Bộ vi điều khiển viết tắt là Micro-controller, là mạnh tích hợp trên một chiếp 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 và lưu trữ thông tin, xữ lý thông tin, đo thời gian và tiến hành đóng mở một cơ cấu nào đó.

- 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.

a Cấu tạo Các đặc điểm của 8051 được tóm tắt như sau:

 4 KB ROM bên trong

 128 byte RAM nội

 4 Port xuất/nhập I/O 8bit

 Giao tiếp nối tiếp

 64 KB vùng nhớ mã ngoài

 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoài

 Xử lý boolean (hoạt động bit đơn)

 210 vị trí nhớ có thể định vị bit

 4µscho hoạt động nhân hoặc chia

Cấu trúc VXL 89C51 và chức năng từng chân

Cấu trúc VXL 89C51 và chức năng từng chân

 Chân 9 (RST) là chân để RESET cho 8051.Bình thường các chân náy ở mức thấp.Khi ta đưa tín hiệu lên cao (tối thiểu 2 chu ký máy).Thì những thanh ghi nội của 8051 được LOAD những giá trị thích hợp để khởi động lại hệ thống.

 Từ chân 10→17 là Port3(P3.0,P3.1,

…,P3.7)dùng vào hai mục đích: dùng là Port xuất/nhập I/O hoặc một chân giữ chức năng cá biệt được tóm tắt sơ bộ như sau:

 P3.0 (RXD):nhận dữ liệu tứ port nối tiếp

 P3.1 (TXD):nhận dữ liệu từ port nối tiếp

 P3.2 (/INT0):ngắt 0 bên ngoài

 P3.3 (/INT1):ngắt 1 bên ngoài



 P3.4 (T0):Timer/Counter 0 nhập từ bên ngoài

 P3.5 (T1):Timer/Counter 1 nhập từ bên ngoài

 P3.6 (/WR):Tín hiệu Strobe ghi dữ liệu lên bộ nhớ bên ngoài

 P3.7 (/RD): Tín hiệu Strobe đọc dữ liệu lên bộ nhớ bên ngoài

 Các chân 18,19 (Xtal2 và Xtal1) được nối với bộ dao động thạch anh 12Mhz để tạo dao động trên Chip.Hai tụ 30pF được thêm vào để ổn định dao động

 Chân 20 (Vss) nối đất (Vss = 0)

 Từ chân 21→ 28 là Port 2 (P2.0,P2.1,…,P2.7)

dùng vào hai mục đích:làm Port xuất/nhập I/O hoặc dùng làm byte cao của bus địa chỉ thì nó không cón tác dụng I/O nữa.Bởi vì ta muốn dùng EPROM và RAM ngoài nên phải sử dụng Port 2 làm byte cao bus địa chỉ

 Chân 29 (PSEN) là tín hiệu điều khiển xuất ra của 8051,nó cho phép chọn bộ nhớ ngoài và được nối chung với chân OE của EPROM hạ thấp trong suốt thới gian thi hành lệnh.Nhưng

mã nhị phân của chương trình được đọc từ EPROM đi qua bus dữ liệu và được chốt vào thanh ghi lệnh của 8051 bởi mã lệnh

 Chân 30 (ALE: Adress Latch Enable) là tín hiệu điều khiển xuất ra của 8051,nó cho phép kênh bus địa chỉ và bus dữ liệu của Port 0

 Chân 31 (EA:Eternal Acess) được đưa xuống cấp thấp cho phép chọn bộ nhớ mã ngoài với

8031

Đối với 8051 thì:

 EA = 5V : Chọn ROM nội

thấp cho bus địa chỉ,vừa làm bus dữ liệu,nếu vậy Port 0 không còn chức năng xuất nhập I/0 nữa

 Chân 40 (Vcc) được nối lên nguồn 5V