Thiết kế thi công mô hình mạng truyền tải 220/110 KV khu vực tp HCM

Hầu hết các thiết bị kỹ thuật từ phức tạp cho đến đơn giản như thiết bị điều khiển tự động, thiết bị văn phòng, cho đến thiết bị trong gia đình đều có dùng các bộ vi điều khiến.. Đặt vấ

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

NHIỆM VỤ LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP Chú ý: SV phải đóng bản nhiệm vụ này vào trang thứ nhất của luận án

2 Nhiệm vụ ( yêu câu về nội dung và số liệu ban đầu ) :

cell sen TERED KOO Xươn das KAD phe xã

En T1 ha s3 de ol Te CA

~ / c :

Nội dung và yêu cầu LATN đã được thông qua NGƯỜI HƯỜNG DẪN CHÍNH

TRƯỞNG KHOA

0#! HỘ? tŸ THUẬT CONG NGHE V7”

KHÓA ĐIỆN -DIEN TỪ

LOI NOI DAU

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

luyện kim, chế biến thực phẩm, ngành công nghiệp điện Vấn đề điều khiển và vận hành

đặc biệt được chú trọng đến vì nó là một yếu tố quyết định hệ thống trong mạng điện quốc

gia Nắm được tầm quan trong của vấn đề trên nên nhóm thực hiện nghiên cứu, thiết kế và

vận hành một hệ thống điện tại khu vực thành phố TP.HCM, với mong muốn là giải quyết

những yêu cầu trên, và lấy đó làm đề tài tốt nghiệp cho mình

Ngày nay, các bộ vi điều khiển đang có ứng dụng ngày càng rộng rãi và thâm nhập

ngày càng nhiều trong các lĩnh vực kỹ thuật và đời sống xã hội Hầu hết các thiết bị kỹ

thuật từ phức tạp cho đến đơn giản như thiết bị điều khiển tự động, thiết bị văn phòng,

cho đến thiết bị trong gia đình đều có dùng các bộ vi điều khiến

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 cé tan dụng tất cả những kiến

thức đã học ở trường cùng với sự tìm tôi nghiên cứu, để có thể hoàn thành tốt luận văn

này Những kết quả đạt được ngày hôm nay tuy không có lớn lao Nhưng đó là những

thành quả của những năm học tập, là thành công đầu tiên của chúng em trước khi ra

trường

Mặc dù chúng em rất cố găng để hoàn thành tập luận văn này đúng thời hạn, nên

không tránh khỏi những thiếu sót mong quí thầy cô thông cảm Chúng em mong được đón

nhận những ý kiến đóng góp Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn quí thầy cô và các bạn

sinh viên

cuc tt HH HH Ho trang 1

S1

trang 2

Chương 1: Tổng x .ằ ôn trang 9

1.2 Giới hạn để tài TH TnnH HH HH HH trang 9

1.3 Nguyên lý vận hành hệ thống điện Ẳ S2 2S no trang 10

1.3.1 Đặc điểm tình hình chung Q2 no trang 10

1.3.2 Chỉ danh điều hành thiết bị 2 SH trang 10

1.3.4 Cấp điều độ HTĐ 0 TH trang 19

1.3.6 Cap điều độ HTĐ miền 2 SH trang 20

1.3.7 Cấp điều độ lưới điện phân phối 2 tho trang 21

cc trang 23

2.3 Khảo sát bộ vi điều khiển 8051/8031 SH trang 24

2.3.1 Cấu trúc bên trong 8051/8031 án trang 25

2.3.2 Chức năng các chân vi điều khiển S2 nh trang 27

2.3.3 Các thanh ghi điều khiển nnn SH trang 32

2.3.4 Các chế độ timer - SH HT nh trang 35

2.3.7 Khởi động và truy xuất các thanh ghi timer trang 39

3.1 Cầu trúc phần cứng của 8255 ào trang 50

3.2 Câu trúc phần mền của 8255 22 2 SH trang 54

3.3 Giao tiếp giữa vi xử lý với 8255 nho trang 55

3.3.1 Giao tiếp kiểu bộ nhớ ó1 SE Hee trang 56

3.4 Thiết kế bộ nhớ - tt H HH trang 57

3.4.1 Giải đa hợp các đường PA — PA; của 8051 trang 57

3.4.2 Kết nói tống quát 89C51 với bộ nhớ tt trang 58

3.4.3 Thiết kế mạch giải mã địa chỉ SH trang 59

3.5.1 Vài nét cơ bản về cổng nối tiếp - - nnn TS nen trang 61

3.5.2 Sự trao đổi các đường tín hiệu c.c-c trang 63

3.6 Ghép nối 8255 với ULN2803 -Q TS Snnnn SH Tnhh nà, trang 65

Chương 4: Thiết kế và thi công HS SE nhe trang 66

4.2 Thiết kế bộ nhớ chương trình 2 2 ST nh trang 66

4.3.2 Luu dé giai thuat cho chương trình trang 68

Bảng thống kê vận hành trạm biến áp 110kV 1 SE trang 81

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP

Tên đề tài:

> Thiét ké thi công mô hình mạng truyền tải 220/110kV khu vực TP.HCM và

giao tiếp với máy tính

Nhiêm vụ:

> Thiết kế mạch điều khiển phần cứng (đèn led, thiết kế mạch, thiết kế mô

hình, tìm hiểu IC 89C51, IC 8255, IC 74373, IC 74138)

> Tim hiéu sơ đồ thực tế tại điện lực TP.HCM và xí nghiệp cao thế TP.HCM

> Hoan thành thực nghiệm vận hành thực tế mạng truyền tải 220/110kV khu

vực TP.HCM

> Phối hợp mô hình thực tế với phần mềm VB6.0 của sinh viên PHAM DUY

TIEN dé hoan thanh tập luận văn này

Chương I1:

TỎNG QUAN

1.1 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 điều

khiển được ứng dụng vào lĩnh vực điều khiến, 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 làm việc ở các nhà máy xí nghiệp hiện nay, việc vận hành và điều

khiên là vẫn đề hết sức cần thiết và quan trọng Vì nếu nắm bắt được các sự cô hay

những hư hỏng của hệ thống sẽ giúp ta biết được tình trạng làm việc và có những xử lý

kịp thời tránh được những hư hỏng có thể xảy ra

1.2 Giới hạn đề tài:

Với thời gian thực hiện ba tháng, cũng như trình độ chuyên môn có hạn, chúng em

đã cố gắng hết sức để hoàn thành tập luận văn này, nhưng giải quyết những vấn dé sau:

>_ Thết kế mô hình hệ thống điện khu vực TP.HCM

> Thiết kế mạch điều khiển hệ thống điện ding IC 89C51 và IC 8255 để điều

khiển

> Thiết lập được giao diện VB 6.0

> Viết chương trình (phần mềm) VB 6.0 và chương trình vi điều khiển để điều

khiển hệ thống điện theo đúng trình tự như thực tế

1.3 Nguyên lý vận hành hệ thống điện:

13.1 Đặc điểm tình hình chung:

Khu vực TP.HCM nhận nguồn cung cấp từ hai trạm trung gian 500/220/110kV Phú Lâm, Nhà Bè, bốn trạm 220/110kV Hóc Môn „Cát Lái, Tao Đàn,Thủ Đức do công ty truyền tải điện 4 quản lý Ngoài ra, phụ tải của công ty còn được cung cấp nguồn từ trạm 110kV Thủ Đức Bắc do công ty điện lực 2 quản lý Lưới điện truyền tải do công ty điện lực TP.HCM quản lý là 335,03km đường dây 110kV và 8,12km cáp ngầm 110kV cung cấp cho 29 trạm trung gian 1 10kV với tong dung lượng MBT lắp đặt là 2499MVA

Hiện nay trong hệ thống lưới điện quốc gia tồn tại song song hai hệ thống chỉ danh điều hành thiết bị, do đó trong vận hành người điều hành viên trạm phải thông thuộc các quy định đối với chỉ danh thiết bị để tránh các thao tác sai, gây ra sự cố chủ quan làm

ảnh hưởng đến tình hình vận hành của lưới điện

1.3.2.1 Chỉ danh điều hành theo hệ thống cũ:

> Quy định cấp điện áp như sau:

Riêng đối với trạm có 3 thanh cái, thanh cái vòng ký tự thứ tư là 9

Vd: TC19 là thanh cái vòng điện áp 110kV

Qui định thiết bị được máy cắt bảo vệ ( ký tự thứ hai)

Vd: 500 là MC tới hai phân đọan thanh cái15kV số 1 va 2

Đối với các trạm có ba thanh cái ( thanh cái vòng) ta sẽ có các chỉ danh tương ứng như sau:

e© 100A: MC phân đọan 110kV

se 100B: MC vòng 110kV Trong trường hợp trạm có hai thanh cái (thanh cái 1 và thanh cái 2) thì:

e Các MC nối vào thanh cái 1 sẽ có ký tự thứ 3 là 1, 3, 5, 7,

©_ Các MC nối vào thanh cái 2 sẽ có ký tự thứ 3 là 2, 4, 6, 8,

Vd: 571, 573, 575; các máy cắt đường dây 15kv nối vào thanh cái1

> Dao cach ly:

Chi danh có 4 ký tự và một dấu gạch nối :

Trong đó:

e Ba ký tự đầu là chỉ danh của máy cắt liên quan đến đao cách ly

Trường hợp không có máy cắt thì thì 3 ký tự đầu của dao cách ly được xác

định giống như 3 ký tu chi danh MC

e Ky ty thứ tư chỉ vị trí nối vào của dao cách ly trong so dé trạm

+ Dao cach ly nối vào phân đoạn thanh cái nào thì ký tự thứ tư là số thứ tự của

đoạn thanh cái đó (1.2 hoặc 9)

+ Dao cach ly nối vào phía đường đây thì ký tự thứ tư là số 7

+ Dao cách ly nối vào phía máy biến thế thì ký tự thứ tư là số 3

Vd:

171 — 7:dao cách ly đường dây 110kV

172 - 2: dao cách ly nối với thanh cái 110kV số 2

©_ Ký tự thứ 4 là số 0: ký hiệu dao nối đất

© Dao nối đất nối vào phân đoạn thanh cái nào thì ký tự thứ 5 là số thứ tự của

phân đoạn thanh cái đó (1, 2, 9)

© - Dao nối đất vào MBT chính thì ký tự thứ 5 là số 3

dao nối đất thì hai dao nối đắt này lần lượt có ký tự thứ 5 là 5A, 5B)

Vd: 571 — 07: là đao nối đất liên quan dao cách ly 571, nối vào đường day 15kv 571

> Dao nối đất trung tính MBT:

Dao trung tính MBT được ký hiệu gồm chỉ danh MBT, đấu gạch ngang và số 01

Vd: 1T — 01 là đao nối đất trung tính MBT IT

> Biến điện áp

Chỉ danh gồm chữ TU và hai ký tự

Trong đó:

© TU: ký hiệu máy biến điện áp

s Ký tự thứ nhất chỉ cấp điện áp vận hành của máy biến điện áp (phía sơ cấp),

tương ứng cấp điện áp 220kV, 110kV, 66kV, 15kV, 6,6kV ta có ký tự thứ nhất lần lượt là 2, 1, 7, 3, 4, 5, 6

cái số 1 thì có ký tự thứ 2 là 1, nối vào thanh cái số 2 thì có ký tự thứ 2 là 2

Vd:

TUII là máy biến điện áp 110kV số 1

TU52 là máy biến điện áp 15kV số 2

> Quy định cấp điện áp như sau:

Riêng đối với trạm có 3 thanh cái, thanh cái vòng ký tự thứ tư là 9

Vd: C19 là thanh cái vòng điện áp 110kV

thứ nhất lấy chữ T, cuộn kháng điện ký tự thứ nhất lấy chữ K, ký tự thứ hai chỉ

e Ký tự thứ ba (thứ tư đối với tụ, điện kháng) chỉ số thứ tự máy cắt

-_ Riêng máy cắt nối hai phân đoạn thanh cái thì ký tự thứ hai & ký tự thứ ba

là số thứ tự của thanh cái

-_ Đối với MC vòng, hai ký tự tiếp theo ký tự thứ nhất là 00

©_ Các MC nối vào thanh cái 1 sẽ có ký tự thứ 3 là 1, 3, 5, 7,

se Các MC nối vào thanh cái 2 sẽ có ký tự thứ 3 là 2, 4, 6, 8,

> Biến điện áp:

Chỉ danh gồm chữ TU và chỉ danh của thiết bị nối với biến điện áp

Vd:

TUCS1: ld may bién dién áp 15kV nối với thanh cái 1Skv sé 1

TUI71: là máy biến điện áp 110kV số 1

- _ Đối với thiết bị mà tên của thiết bị không thể hiện rõ cấp điện áp thì sau hai ký

tự đầu là TU là ký tự đặc trưng cho cấp điện áp, tiếp theo là tên thiết bị

-_ Đối với biến điện áp nối với biến thế chính, thêm cấp điện áp ở giữa TU và chỉ

Đối với thiết bị mà tên của thiết bị không thể hiện rõ cấp điện áp thì sau hai ký tự

đầu là CS là ký tự đặc trưng cho cấp điện áp, tiếp theo là tên thiết bị

Vd: CS_4T2 1a chống sẽ bảo vệ máy biến thế T2 phía điện áp 22kV

> Dao cach ly

Chỉ danh được quy định gồm các ký tự:

- _ Các ký tự đầu là tên của máy cắt trực tiếp với dao cách ly (đối với đao cách ly

của TU, các ký tự đầu tiên là tên của TU, tiếp theo là tên của thiết bị nối trực

tiếp với dao cách ly), tiếp theo là dấu gạch ngang

- _ Cầu đao thanh cái lấy số thứ tự của thanh cái nối với cầu dao

+ số 7,8 : cầu dao đường dây

+sô9 : câu dao nôi với thanh cái vòng

Vd:

171-7: cầu dao đường đây của MC171

| 172-2: cầu đao cách ly nối thanh cái 110kV số 2

> Dao nối đất:

Chỉ danh được quy định gồm các ký tự:

- Các ký tự đầu là tên của cầu dao hoặc thiết bị có liên quan trực tiếp

- Ký tự tiếp theo đặc trưng cho tiếp địa, quy định như sau:

+ sỐ 6 : tiếp địa đường đây và tụ

+ số 8 : tiếp địa MBA, kháng điện và TU

+ số 5 : tiếp địa MC

+số 4 : tiếp địa của thanh cái

> Cầu dao trung tính nối đất máy biến thế:

Chỉ danh cầu dao trung tính nối đắt máy biến thế gồm các ký tự:

© Ky ty thir hai lay sé 3

e Ky tự thứ ba lấy theo thứ tụ máy biến thế

e Ký tự thứ tư là dấu phân cách (-)

e Ky ty thir nam 1a sé 0

Vd: 131- 0: dao nối trung tính MBT phía 110kV

1.3.3 Nguyên lý đóng cắt máy cắt và dao cách ly:

Dao cách ly đóng cắt không tải, máy cắt đóng cắt có tải, để đơn giản trong xây

dựng mô hình, mô phỏng nên mô hình của mình được bỏ qua dao cách ly Được xem như

đao cách ly đóng cắt theo đúng trình tự

Khi đóng không tải: thì đóng dao cách ly trước xong mới đóng máy cắt sau

Khi cắt có tải: thì cắt máy cắt trước rồi mới cắt dao cách ly sau

Khi bị sự cố ở phân đoạn nào thì máy cắt ở hai đầu phân đoạn đó cắt

Ví dụ: khi bị ngắn mạch trên đường dây thì hai máy cắt ở đầu đường đây cắt

1.3.4 Cấp điều độ HTD:

Hầu hết các phần đường dây, máy cắt thuộc các trạm 110kV mô phỏng trên mô

hình là thuộc quyền điều khiển của Trung tâm Điều độ - Thông tin Công ty Điện lực

TpHCM, thuộc quyền kiểm tra của Trung tâm Điều độ HTĐÐ Miền Nam (A2)

Để điều khiển theo đúng trình tự hệ thống điện Quốc gia thì phải phân các cấp

điều độ sau:

1.3.5 Cấp điều độ HTĐ Quốc gia:

Cấp điều độ HTĐ Quốc gia là cấp chỉ huy điều độ cao nhất của toàn hệ thống

điện Quốc gia Cấp điều độ HTĐ Quốc gia do cơ quan trung tâm điều độ HTĐ Quốc gia

1.3.5.1 Thiết bị thuộc quyền điều khény

> Thiét bị trên hệ thống 500kV bao gồm từ ngăn máy cắt tổng phía 220kV của

máy biến áp 500/220 kV trở lên, phần tự ding lay MBA 500/220 kV va tu bù

ngang phia 35 kV cia MBA 500/220 kV

> Các đường dây 500 kV

> Công suất hữu công các tố máy của nhà máy điện có tông công suất đặt trên

30 MW và được đấu nơi vào lưới 110 kV trở lên

1.3.5.2 Các thiết bị thuộc quyền kiểm tra:

> Đường dây 220 kV

> Máy biến áp có cuộn cao áp là 220 kV

> Máy biến áp nối với máy phát tại NMÐ lớn thuộc EVN

> Đường dây cao áp (từ 66 kV trở lên) nối vói NMĐ thuộc EVN

1.3.6 Cấp điều độ HTĐ miền:

Là cấp chỉ huy điều độ hệ thống miễn, chịu sự chỉ huy trực tiếp của cấp điều độ

HTĐ Quốc gia, cấp điều độ HTĐ miền do trung tâm điều độ HTĐ miền (ĐĐM Bắc,

ĐĐM Nam, ĐĐM Trung gọi tắc là Ai,Aa,A;) đảm nhiệm

1.3.6.1 Thiết bị thuộc quyền điều khiển:

>> Các NMĐ vừa và nhỏ

> Đường dây, trạm (kế cả trạm của NMĐ) có cấp điện áp từ 66 kV trở lên trừ

thiết bị thuộc quyền điều khiển của cấp điều độ HTĐ Quốc gia và những

đường dây, thiết bị đã được phân cấp cụ thể

> Đường dây có cấp điện áp từ 35 kV trở lên liên kết giữa các công ty điện lực, |

điện lực Tỉnh, thanh phố

1.3.6.2 Thiết bị thuộc quyền kiểm tra:

Một số thiết bị thuộc quyền điều khiển của điều độ lưới điện phân phối và trưởng

ca NMĐ, trạm điện lớn củ khách hàng

1.3.7 Cấp điều độ lưới điện phân phối:

Là cấp chỉ huy điều độ lưới điện phân phối, chịu sự chỉ huy trực tiếp vẻ điều độ

của cấp điều độ HTĐ miền tương ứng cấp điều độ lưới điện phân phối do các trung tâm

hoặc phòng điều độ của các công ty điện lực độc lập, các điện lực tỉnh, thành phố thuộc

CTĐL 1,2,3 đảm nhiệm

1.3.7.1 Thiết bị thuộc quyền điều khiển

>_ Thiết bị trên lưới điện ở cấp điện áp nhỏ hơn và bằng 35 kV

> Một số thiết bị có cấp điện áp 110 kV hoạc 66 kV đã phân cấp theo quy định

riêng

1.3.7.2 Thiết bị thuộc quyền kiểm tra:

Một số thiết bị quan trọng trong các trạm điện của khách hành không thuộc

A om 4 ° A °K A lì at A Ke

1.3.8 Mục đích nghiên cứu:

Mục đích trước hết khi thực hiện đề tài này là để hoàn tắt chương trình môn học để

iG BHOL-KTCN,

| THU VEEN |

> Cụ thể khi nghiên cứu thực hiện đề tài là chúng em muốn phát huy những thành quả ứng dụng của vi điều khiển trong ngành công nghiệp điện của chúng

em tự khẳng định mình trước khi ra trường để tham gia vào các hoạt động sản

xuất của xã hội

> Ngoài ra ngành điện lực đóng vai trò hết sức quan trọng trong đời sống xã hôi

Nếu thiếu điện thì ảnh hưởng rất lớn đến nền kinh tế của nước ta Vì thế chúng

em đã chọn đề tài này để nghiên cứu để sau này áp dụng vào trong thực tế cho

có hiệu quả hơn

Chương 2:

GIỚI THIỆU CHUNG VẺ BỘ VI ĐIỀU KHIỂN

2.1 Giới thiệu:

Bộ vi điều khiến viết tắt là Micro-controller, là mạch tích hợp trên một chip có thể

lập trình được, dùng để điều khiển hoạt động của hệ thống Theo các tập lệnh của người

lập trình, bộ vi điều khiển tiến hành đọc, lưu trữ thông tin, xử lí thông tin, đo thời gian và

tiến hành đóng mở một cơ cấu nào đó

Trong các thiết bị điện và điện tứ dân dung, 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, day chuyền tự động Các hệ thống

càng thong minh thì vai trò của vỉ điều khiển càng quan trọng

2.2 Lịch sử phát triển của các bộ vi điều khiển:

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

vi điều khiển được phát triển từ bộ vi xử lí trong tập hợp bộ vi xử lí, từ những năm 70 do

sự phát triển và hoàn thiện 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 bít loại TMS1000 do công ty Texas Instruments

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

một chip những chức năng cần thiết để xử lí chương trình theo một trình tự, còn tất cả các

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

AID, khối hiển thị, khối điều khiển, điều khiển máy in, khối đồng hồ và lịch là những linh

kiện nằm ở bên ngoài được nối vào bộ vi xử lí

Mãi đến năm 1976 công ty INTEL (Interdligen-Elictronics) Mới cho ra đời bộ vi

điều khiển đơn chip đầu tiên trên thế giới với tên gọi 8048 Bên cạnh bộ vi xử lí trung tâm

8048 còn chứa bộ nhớ dữ liệu, bộ nhớ chương trình, bộ đếm và phát thời gian các công

vào ra Digital trên một Chip

Các công ty khác cũng lần lược ra đời các bộ vi điều khiển 8bit tương tự như 8048

và hình thành họ vi điều khiển MCS-48 (Microcontroller-system-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 §051 ra đời và

hình thành họ vi điền khiển MCS-51

Đến nay họ vi điều khiển 8bit MCS-51 đã có đến 250 thành viên và hầu hết các

công ty dẫn hàng đầu thế giới về việc chế tạo Đứng 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 điêu khiển riêng như:

Các thành viên khác của họ 8051: có hai bộ vi điều khiển thành viên khác của họ

8051 là 8052 và 8031

Các phiên bản của 8051: 8051 có nhiều phiên bản, ví dụ như phiên bản UV-PROM

được ký hiệu là 8751, phiên bản Flash ROM cũng được nhiều hảng sản xuất, chẳng hạn,

của Atmel Corp có tên gọi là AT§9C51 Còn phiên bản NV-RAM của Dalas Semi-

Conductor thì gọi là DS5000.ngoài ra còn có phiên bản OTP (khả trình một lần) cũng

được nhiều hãng sản xuất

2.3 Khảo sát bộ vi điều khiển 8051/8031:

IC8051 và IC8031 thuộc họ MCS5T có các đặt điểm sau:

> 4kbyte ROM (được lập trình bởi nhà sản xuất chỉ có ở 8051)

128byte RAM

4 port I/O 8bit

Hai bộ định thời 16bit

>

>

>

2.3.1 Cấu trúc bên trong của 8051/8031:

Phần chính của vi điều khiển 8051/8031 là bộ xử lí trung tâm (CPU: Central

Processing Unit) bao gồm:

Đơn vị logic học (ALU : Arithmetic Logical Unit)

Từ trang thái chương trình (PSW : Prorgam Status Word)

Bốn băng thanh ghi

Đơn vị xử lí trung tâm nhận trực tiếp xung từ bộ giao 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 thê là giao diện nôi tiếp

TIMER2

TIMERI

———PORT nỗi tiệp

CPU Kt

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

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 công nối tiếp có thể đặt trong dảy rộng và được ấn

việc nó làm thay đổi nội dung của các thanh ghi

2.3.2 Chức năng các chân vi điều khiến:

_—

Hình 2.2 : Sơ đồ chân 8051

chức năng khác, vì vậy chúng ta chỉ được dùng trong giao tiếp với các thiết bị ngoài

các đường xuất/nhập hoặc các byte cao của bus địa chỉ 16 cho các thiết kế bộ nhớ chương

trình ngoài hoặc các thiết kế có nhiều hơn 256 byte bộ nhớ đữ liệu ngoài

P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho port nối tiếp

P3.5 TI Ngõ vào của timer/counter I

P3.6 WR Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài

Port 3 là một port công dụng kép trên các chân 10-17 Các chân của port nay cé nhiều chức năng, các công dụng chuyển đổi có liên hệ với các đặc tính đặc biệt của

8051/8031 như ở bảng trên:

PSEN là chân có chức năng cho phép cất chương trình (Program Store Enable)

ở hệ thống 8031, khi chương trình cất ở bộ nhớ ROM ngoài thì chân này nối tới chân OE

của ROM

PSEN sẽ ở mức tích cực thấp trong thới gian lấy lệnh Khi thi hành chương

trình trong ROM nội (8051) PSEN sẽ ở mức thụ động (mức cao)

2.3.2.6 ALE (Address Latch Enable):

Tín hiệu ra ALE trên chân 30 của 8051 nối với chân ALE của IC74LS373

ALE là tín hiệu để chốt địa chỉ vào một thanh ghi bên ngoài trong nửa đầu của chu kỳ bộ

nhớ Sau đó, các đường port 0 dùng để xuất hoặc nhập dữ liệu trong nửa sau chu kỳ của

bộ nhớ

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

thể được dùng là nguồn xung nhịp cho các hệ thống

2.3.2.7 | EA (External Access):

Tin hiệu vào EA trên chân 31 thường được mắc lên mức cao (+5V) hoặc mức

thấp (GND) Nếu ở mức cao 8051 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

Trường hợp không có ROM trên chip như 8031 và 8032 thì mã chương trình được lưu cất

ở bộ nhớ ROM ngoài, khi đó chân EA được nối đất

Đó là chân vào số 9, mức tích cực cao của vi mạch MCS ~ 8951 sao cho thời

gian tồn tại đáp ứng này lớn hơn 2 chu kỳ máy (với thạch anh 11.0592 MHz) tạo xung

nhịp thì thời gian tồn tại đáp ứng reset tối thiểu là 2 is, bình thường ở mức thấp Khi có

xung cao đặt tới chân này thì bộ vi điều khiển sẽ kết thúc mọi hoạt động hiện tại và tiến

hành khởi động lại Quá trình xảy ra hoàn toàn tương tự như khi bật nguồn Khi reset mọi

giá trị trên thanh sẽ bị xóa Để reset có hiệu quả thì chân RST cần duy trì trang thái tích

cực (mức cao) tối thiểu 2 chu kỳ máy Ở 8051 một chu kỳ máy bằng 12 chu kỳ dao động

Nguyên lý hoạt động của mach reset:

Ở thời điển vừa cấp nguồn cho mạch tụ bắt đầu nạp lúc điện áp trên R2 giảm

dần từ Vcc xuống 0 với đáp ứng theo đường cong Ủạ =Vcc.(e)”®*°, Thời gian náp tụ

(điện áp trên tụ đạt mức 0,632.Vcc) tương ứng với điện áp trên R2 giảm xuống đến

0,368.Vcc là 7=R.C Để đạt đến trạng thái xác lập (điện áp trên tụ bằng Vcc và điện áp

trên R2 = 0) cần khoảng thời gian là 3 7

Khi mạch reset đã đạt đến trang thái xác lập nếu có một tín hiệu reset từ công

tắc nhắn làm điện áp trên tụ xả nhanh qua R1 và đáp ứng reset bắt đầu lại từ đầu

Chọn C = 10uF để đảm bảo đáp ứng reset mức 1(4,8 ~ 5V) trên điện trở R2 tồn

tại hơn 2 chu kỳ máy (2s) ta chọn R2 sao cho 7> > Tmay

Chọn thời gian tồn tại xung reset là 300us

Ta có:

R1 được chọn sao cho thời gian xả tụ hết điện áp trên nó một cách nhanh chóng

để đảm bảo khi nhấn công tắc reset trong thời gian ngắn cũng đủ để tụ xả hết điện Đồng

thời mức áp trên R2 khi nhấn công tắc qua cầu phân áp R1, R2 năm trong khoảng 4,8—5V

_ Vee.R2

2 R2+Rl Ri= ~1).R2 =3410

8051 có một bộ giao động trên chip nhưng vẫn cần có một bộ đồng hồ bên

ngoài để kích hoạt Bộ giao động thạch anh bên ngoài thường được nối tới các chân vào

XTALI (chân 19) và XTAL2 (chân 18) Khi mắc dao động thạch anh, phải có hai tụ điện

30pF, một đầu mỗi tụ nối tới XTALI và XTAL2, còn đầu kia nối đất

2.3.2.10 Các chân nguồn:

8051 vận hành nguồn đơn +5V, V,„ được nối vào chân 40 và Vs (GND) dugc nối vào chân 20

2.3.3 Các thanh ghi điều khiển:

Thanh ghi TCON chứa các bịt trạng thái và các bit điều khiển cho timer 0 va timer 1

Là thanh ghi 8 bit,có thể truy xuất byte hoặc bit

TF1: Bao trang thai tran cho Timer/Counter1

TRI: Điều khiển cấp xung cho bộ Timer/Counter]

TE0: Báo trạng thái tràn cho Timer/Counter0

TRO: Điều khiển cấp xung cho bộ Timer/Counter0

tác động ngắt ngoài 1 bằng cạnh xuống (default TI=0, tác động ngắt bằng mức thấp)

trạng thái ngắt ngoài 0 (khi trạng thái logic thay đổi từ 1 xuống 0 tại chân

12 vi điều khiển bít này được đặt lên mức logic 1)

tác động ngắt ngoài 0 bằng cạnh xuống (default TT1=0, tác động ngắt bằng mức thấp)

Bit kýhiệu địa chỉ mô tả

được xoá bởi phần mềm hoặc phần cứng

khi bộ xử lý chỉ đến chương trình phục vụ ngắt

phần mềm cho timer chạy/ngưng

TCON.4 TRO 8CH Bit diéu khién timer 0 chay

| |TCON.3 IEI 8BH Cé canh ngat 1 bén ngoai

TCON.2 ITI 8AH Cờ kiểu ngắt một bên ngoài Phần cứng khi phát

hiện một cạnh xuống ở INTI, xoá bang phan mén hoặc phần cứng khi CPU chỉ đến chương trình phục vụ ngắt Đặt xoá bằng phần mén dé ngắt

ngoài tích cực cạnh xuống mức thấp

TCON.1 IE0 89H Cờ cạnh ngắt 0 bên ngoài

TCON.0 IT0 88H Cờ kiểu ngắt 0 bên ngoài

Bảng 2.2: Tóm tắt thanh ghi TCON

2.3.3.2 Thanh ghi TMOD:

Là thanh ghi 8 bit, chỉ có thể truy xuất byte

> GATE,C/T: Điều khiển trạng thái hoặc động cho timer/counter

> MI,M0: Chọn chế độ hoặc động cho timer/counter

MI |M0 | Chê độ (MODE) | MÔ TẢ

Bảng 2.3: Tóm tắt thanh ghi TMOD

2.3.3.3 Thanh ghi SBUF:

SBUF 1a thanh ghi 8 bit dugc ding cho truyén thông nối tiếp của 8051 Để byte

đữ liệu truyền qua đường TxD thì cần đặt dữ liệu trong thanh ghi SBUFE Tương tự, SBUF

lưu một byte đữ liệu khi nó được nhận qua đường RxD của 8051 SBUFE được mọi thanh

ghi của 8051 truy cập

Khi byte dit ligu duge ghi vao thanh ghi SBUF thi byte sé duge dinh khung với bit Start

và Stop và được truyền nối tiếp qua chân RxD thhì 8051 mở khung, tức loại trừ bit Start

và Stop để lấy ra một byte từ đữ liệu nhận được và đặt vào thanh ghi SBUE

2.3.4.2 Chế độ 1-chế độ timer 16 bit:

Hoạt động như timer 16 bit đầy đủ, cờ báo tràn là bit TFx trong TCON có thể

đọc hoặc ghi bằng phần mềm

MSB của giá trị trong thanh ghi timer 1a bit 7 cha THx va LSB 1a bit 0 của TLx

các thanh ghi timer (TLx/THx) có thể được đọc hoặc ghi bất cứ lúc nào bằng phần mềm

TLx hoạt động như 1 timer 8 bit, trong khi đó THx vẫn giữ nguyên giá trị được nạp

khi số đếm tràn từ FFH đến 00H, không những cờ timer được set mà giá trị trong THx đồng thời

được nạp vào TLx, việc đếm tiếp tục từ giá trị này lên đến FFH xuống 00H và nạp lại Chế độ

này rất thông dụng Vì sự tràn timer xảy ra trong những khoảng thời gian nhất định và tuần hoàn

một khi khới động TMOD và TH

Có hai nguồn tạo xung nhịp có thể có, được chọn bằng cách phi vào bít C/T

(counter/timer) trong TMOD khi khởi động timer Một nguồn tạo xung nhịp dùng cho

định khoảng thời gian, nguồn xung còn lại được dùng dé đêm sự kiện

0=UPp (Internal Timing)

1=Down (Event Counting)

> Nguồn xung định khoảng thời gian (interval timing)

Nếu C/T=0 hoạt động timer liên tục được chọn và timer được dùng cho việc

định khoảng thời gian Lúc đó timer lấy xung nhịp từ bộ dao động trên chip Bộ chia 12

được thêm vào để giảm tần số xung nhịp đến giá trị thích hợp cho phần lớn các ứng dụng

Như vậy thạch anh 11,0592MHz sẽ cho tốc độ xung nhip timer 921,6kHz B6 tran timer

xảy ra sau một số (cố định) xung nhịp, phụ thuộc giá trị ban đầu được nạp vào thanh ghi

timer TLy/T Hx

> Nguồn xung đếm sự kiện (Event counting)

Néu C/T=1, timer lay xung nhịp từ nguồn bên ngoài Trong hầu hết các ứng

An??

dụng nguồn bên ngoài cung cấp cho tỉimer một xung khi xảy ra một “sự kiện”, timer dùng

đếm sự kiện được xác định bằng phần mềm bằng cách đọc các thanh ghỉ TL„/THx vì giá

trị 1ó bit trong các thanh ghi này tăng thêm 1 cho mỗi sự kiện

Nguồn xung nhịp ngoài có từ thay đổi chức năng của các chân port 3 Bit 4 của port 3 (p3.4) dung làm ngõ vào tạo xung nhịp bên trong timer 0 và được gọi là “T0” Và

p3.5 hay “TI” là ngõ vào tạo xung nhip cho timer 1

Phương pháp mới đơn giản nhất để bắt đầu (cho chạy) và đừng các timer là

vậy, các timer theo mặc nhiên là bị cắm (bị dừng) TRx được đặt lên 1 bằng phần mềm để

'cho các timer chạy

1=xuéng : timer chay

Vi TRx 6 trong thanh ghi TCON cé dia chi bit, nén dé dang cho việc điều khiển cac timer trong chuong trinh Vi dy: Cho timer 0 chạy bằng lệnh: SETB TRO và dừng