Đồ án Thiết kế cân điện tử sử dụng vi điều khiển AT89S52

Ngày nay, trong thực tế sản xuất công nghiệp thì vấn đề tự động được đặt lên hàng đầu, từ nhiên liệu đầu vào cho đến quá trình hoàn thành sản phẩm diễn ra trong một hệ thống dây truyền tự động khép kín. Sự phát triển nhanh chóng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung và trong lĩnh vực điện điện tử nói riêng làm cho bộ mặt xã hội thay đổi từng ngày. Các loại cảm biến từ đó cũng ra đời một cách phổ biến hơn và gần như có mặt tại tất cả các lĩnh vực liên quan đến điều khiển tự động. Đặc biệt là vi xử lý đã tạo ra một bước đột phá mới làm thay đổi một cách sâu sắc, toàn diện cũng như thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển các thiết bị, hệ thống thiết bị điện điện tử, các hệ thống điều khiển… Đối với sinh viên khoa điện nói chung và đặc biệt là sinh viên ngành tự động hóa của chúng em thì việc nắm vững lý thuyết môn học Vi xử lý trong đo lường điều khiển và biết cách ứng dụng chúng vào thực tế là điều rất quan trọng. Hiện nay cân điện tử là một công nghệ được sử dụng rộng rãi trong công nghiệpvà đời sống. ở học kỳ này em được giao cho đồ án môn học có đề tài là: “Thiết kế cân điện tử tải trọng 020kg sử dụng dụng vi điều khiển 89S52” Được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô trong bộ môn và đặc biệt là sự hướng dẫn trực tiếp của cô Bùi Thị Duyên, em đã hoàn thành đồ án đúng thời gian quy định. Mặc dù đã cố gắng rất nhiều trong việc tìm hiểu cũng thiết kế đồ án nhưng do trình độ còn hạn chế nên đồ án không thể tránh khỏi sai sót, rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

VI XỬ LÝ TRONG ĐO LƯỜNG ĐIỀU KHIỂN

Đề tài : THIẾT KẾ CÂN ĐIỆN TỬ TẢI TRỌNG 0-20KG SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN 89S52

Giảng viên hướng dẫn : TS BÙI THỊ DUYÊN

Sinh viên thực hiện : TRẦN TRUNG HIẾU

Mã sinh viên : 18810430180

Hà Nội, năm 2022

SVTH : TRẦN TRUNG HIẾU | 18810430180 2

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, trong thực tế sản xuất công nghiệp thì vấn đề tự động được đặt lên hàng đầu, từ nhiên liệu đầu vào cho đến quá trình hoàn thành sản phẩm diễn ra trong một hệ thống dây truyền tự động khép kín Sự phát triển nhanh chóng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung và trong lĩnh vực điện - điện tử nói riêng làm cho bộ mặt xã hội thay đổi từng ngày Các loại cảm biến từ đó cũng ra đời một cách phổ biến hơn và gần như có mặt tại tất cả các lĩnh vực liên quan đến điều khiển tự động Đặc biệt là vi xử lý

đã tạo ra một bước đột phá mới làm thay đổi một cách sâu sắc, toàn diện cũng như thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển các thiết bị, hệ thống thiết bị điện- điện tử, các hệ thống điều khiển…

Đối với sinh viên khoa điện nói chung và đặc biệt là sinh viên ngành tự động hóa của chúng em thì việc nắm vững lý thuyết môn học Vi xử lý trong đo lường & điều khiển

và biết cách ứng dụng chúng vào thực tế là điều rất quan trọng Hiện nay cân điện tử là một công nghệ được sử dụng rộng rãi trong công nghiệpvà đời sống ở học kỳ này em được giao cho đồ án môn học có đề tài là: “Thiết kế cân điện tử tải trọng 0-20kg sử dụng dụng vi điều khiển 89S52”

Được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô trong bộ môn và đặc biệt là

sự hướng dẫn trực tiếp của cô Bùi Thị Duyên, em đã hoàn thành đồ án đúng thời gian quy định

Mặc dù đã cố gắng rất nhiều trong việc tìm hiểu cũng thiết kế đồ án nhưng do trình

độ còn hạn chế nên đồ án không thể tránh khỏi sai sót, rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

SVTH : TRẦN TRUNG HIẾU | 18810430180 4

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ NHIỆM VỤ THƯ 5

1.1 Đặt vấn đề 6

1.2 Nhiệm vụ 8

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CÂN ĐO KHỐI LƯỢNG DÙNG CÂN ĐIỆN TỬ 9

2.1 Các thành phần chính của cân điện tử 9

2.2 Cảm biến trọng lượng - LOADCELL 10

2.3 Bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự-số ADC 14

2.4 Vi điều khiển 8051 16

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 20

3.1 Sơ đồ khối hệ thống đo 20

3.2 Sơ lược các khối chức năng 20

3.3 Thiết kế phần cứng 26

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ PHẦN MỀM 29

4.1 Lưu đồ thuật toán hệ thống 29

4.2 Chương trình đọc ADC 29

4.3 Chương trình tính giá trị khối lượng 30

4.4 Chương trình hiển thị kết quả cho LCD 31

KẾT LUẬN 33

TÀI LIỆU THAM KHẢO 34

SVTH : TRẦN TRUNG HIẾU | 18810430180 5

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Cân điện tử có thiết kế nhỏ gọn và đơn giản 7

Hình 2.1 Cấu tạo cơ bản của cân điện tử 9

Hình 2.2 Loadcell tải trọng 20kg 10

Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống cân dùng load cell tương tự điển hình 11

Hình 2.4 Cấu tạo của loadcell 13

Hình 2.5 Loadcell và cầu Wheatstone trước và sau khi có tải trọng 13

Hình 2.6 ADC 0804 14

Hình 2.7 Vi điều khiển AT89S52 của hãng Atmel 16

Hình 2.8 Cấu trúc tổng quan vi điều khiển 16

Hình 2.9 Các thiết bị ngoại vi của vi điều khiển 18

Hình 3.1 Hệ thống đo khối lượng dùng loadcell 20

Hình 3.2 Sơ đồ đấu nối cảm biếm Loadcell 21

Hình 3.3 Sơ đồ đấu nối INA128 21

Hình 3.4 Sơ đồ đấu nối ADC 0804 22

Hình 3.5 Vi điều khiển AT89S52 của hãng Atmel 24

Hình 3.6 Sơ đồ đấu nối LCD 16x2 25

Hình 3.7 Sơ đồ hệ thống cân điện tử sử dụng Loadcell 27

Hình 3.8 Mạch phần cứng 28

Hình 3.9 Sơ đồ sắp xếp linh kiện phần cứng 28

Hình 4.1 Lưu đồ thuật toán hệ thống cân điện tử 29

lệ và khối lượng cho trước nào đó ? Làm thế nào để kiểm tra và loại bỏ sản phẩm bị lỗi trong quá trình sản xuất? Vì vậy người ta đã phát minh ra mô hình “cân điện tử” Băng chuyền đang được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sản xuất và thương mại xuất khẩu Xác định chính xác khối lượng có ý nghĩa to lớn trong sản xuất kinh doanh Trong các nhà máy sản xuất thường có nhu cầu xác định khối lượng các nguyên liệu đầu vào hoặc các nguyên liệu đầu ra Để thực hiện được điều này, người ta có thể

sử dụng 2 phương pháp chính là phương pháp cân tĩnh kinh điển và phương pháp cân động Phương pháp cân tĩnh kinh điển là phương pháp cân thông thường có thể sử dụng cân đồng hồ Các nguyên vật liệu cần xác định khối lượng được cân theo từng mẻ Nhờ

áp lực tĩnh của vật liệu lên bàn cân mà ta xác định được khối lượng tĩnh của chúng Phương pháp cân này có ưu điểm là có độ chính xác cao tuy nhiên nếu ta cần lưu trữ thông tin hoặc truyền thông hoặc cân trong quá trình nguyên liệu di chuyển thì phương pháp này không cho phép Để khắc phục nhược điểm này, người ta sử dụng phương pháp thứ hai là cân động hay là cân điện tử Phương pháp này cho phép ta cân nguyên liệu liên tục, không mất thời gian đưa nguyên liệu lên bàn cân và không ảnh hưởng đến

sự hoạt động liên tục của hệ thống công nghệ

Trong công nghiệp, cân điện tử đóng vai trò quan trọng trong việc xác định khối lượng hàng hóa, đo khối lượng phục vụ việc tự động hóa các quá trình sản xuất Cung cấp chính xác giá trị khối lượng hàng hóa để phục vụ cho các ứng dụng liên quan như lưu trữ, truyền tin,phân loại,…vv

SVTH : TRẦN TRUNG HIẾU | 18810430180 7

Cân điện tử là dụng cụ cần thiết trong đời sống và công nghiệp, chính vì nhu cầu

sử dụng cân như vậy nên cân điện tử ra đời đã góp phần rất nhiều vào cuộc sống của con người Cân điện tử có 3 ưu điểm chính:

 Nhỏ gọn, đơn giản

Các loại cân cơ học khi xưa với khối lượng, kích thước lớn và không tiện trong di chuyển thì hiện nay, tất cả các loại cân đều được cải tiến để con người sử dụng thuận tiện nhất trong mọi trường hợp

Hình 1.1 Cân điện tử có thiết kế nhỏ gọn và đơn giản

Từ các loại cân cầm tay cho đến cân bàn, cân sàn, cân vàng, cân điện tử đều đem lại những lợi ích thiết thực cho con người Nhờ có cân điện tử nên sự chính xác cao hơn

và các con số hiển thị rõ hơn mà không phải là sự áng chừng có đôi khi bị lệch do vị trí đứng khác nhau như đối với cân đồng hồ Ngoài ra, cách sử dụng cân điện tử cũng vô cùng đơn giản

 Độ chính xác cao

SVTH : TRẦN TRUNG HIẾU | 18810430180 8

Với sự ra đời của cân điện tử đã đem đến sự chính xác vô cùng cao so với các loại cân trước kia Các con số hiển thị trên cân điện tử với những con số rõ ràng đem đến sự hài lòng cho người sử dụng Bên cạnh đó, cân điện tử hiện nay còn kèm theo chức năng tính tiền, tính đơn giá và in hóa đơn điện tử trong trường hợp nếu cần thiết

 Tích hợp nhiều tính năng đa dạng hơn

Hiện nay có rất nhiều các loại cân điện tử từ nhỏ đến lớn, từ cân cầm tay đến cân sàn Hơn nữa, cân điện tử có thể cân từ những vật khối lượng rất nhẹ như vàng cho đến những chiếc ô tô có trọng tải vài tấn Nhờ vậy, công việc được chuyên môn hóa và chúng lại càng phát huy được vai trò của mình Ngoài việc cân số lượng sản phẩm, những chiếc cân điện tử còn tích hợp các chức năng khác nhau tùy theo yêu cầu của từng công việc 1.2 Nhiệm vụ

SVTH : TRẦN TRUNG HIẾU | 18810430180 9

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CÂN ĐO KHỐI LƯỢNG

DÙNG CÂN ĐIỆN TỬ

2.1 Các thành phần chính của cân điện tử

Cấu tạo cơ bản của cân điện tử gồm phần cơ khí (đòn cân) và phần điện (mạch tín hiệu điện tử)

Trong phần cơ khí của cân điện tử có cấu tạo nên cơ khí gồm khung bàn cân, sàn mặt cân điện tử Các thiết kế cơ khí khác gồm có giá đỡ, khung bảo vệ, khung cơ khí cho cân Mỗi bộ phận đều có những chức năng nhất định

Phần điện của cân điện tử bao gồm bộ phận cảm biến trọng lượng (tên thường gọi khác là loadcell) và đầu hiển thị cân (hay chính là đầu cân điện tử) Loadcell là bộ phận quan trọng nhất của một chiếc cân điện tử

Hình 2.1 Cấu tạo cơ bản của cân điện tử Các bộ phận cấu tạo chính của cân điện tử:

 Đĩa cân: bộ phận để đặt vật cần cân lên có thể làm bằng inox không rỉ, nhựa…

 Cảm biến lực (loadcell): truyền tín hiệu điện vào bo mạch của cân khi có vật đặt lên đĩa cân

 Mạch khuếch đại: tín hiệu điện đầu ra loadcell nhỏ (hàng mV), do đó cần có mạch chuẩn hóa tín hiệu, khuếch đại tín hiệu đó lớn hơn để bộ xử lý nhận tín hiệu tốt hơn, nhầm giảm thiểu sai số trong đo đạc

 Mạch chuyển đổi tín hiệu và bộ vi xử lý: Bộ vi xử lý chỉ xử lý tín hiệu số, do đó mạch này có chức năng chuyển tín hiệu từ loadcell truyền về sau khi được khuếch

SVTH : TRẦN TRUNG HIẾU | 18810430180 10

đại (tín hiệu điện, Analog) sang tín hiệu số (digital) Có thể sử dụng vi xử lí để thực hiện các ứng dụng với tín hiệu số hoặc có thể hiển thị ngay ra màn hình không cần qua vi xử lý ( thiết bị đo kĩ thuật số loại 1)

 Bộ chỉ thị và phím tương tác: màn hình hiển thị giá trị cân đo và các phím chức năng để thực hiện yêu cầu của người dùng

2.2 Cảm biến trọng lượng - LOADCELL

Loadcell là thiết bị điện dùng để chuyển đổi lực thành tín hiệu điện Loadcell là thiết bị nhỏ, có điện trở ra/vào thay đổi khi bị nén hay kéo dãn và được nuôi bằng một nguồn điện ổn định Loadcell thiết kế để gắn cố định một đầu, đầu còn lại tự do và gắn với mặt bàn cân (Đĩa cân) Khi ta bỏ một khối lượng lên đĩa cân, loadcell sẽ bị uốn cong

do trọng lượng của khối lượng cân gây ra Khi thanh kim loại bị uốn, điện trở sẽ bị kéo dãn ra và thay đổi điện trở Như vậy, khi đặt vật cân lên bàn cân, tùy theo khối lượng vật mà Loadcell sẽ bị uốn đi một lượng tương ứng và lượng này được đo lường qua sự thay đổi điện

Hình 2.2 Loadcell tải trọng 20kg

Có thể phân loại loadcells theo:

(compression loadcell), dạng uốn (bending), chịu xoắn (Tension Loadcells)

Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống cân dùng load cell tương tự điển hình

Mỗi load cell tải một đầu ra độc lập, thường 1 đến 3 mV/V Đầu ra kết hợp được tổng hợp dựa trên kết quả của đầu ra từng load cell Các thiết bị đo lường hoặc bộ hiển thị khuếch đại tín hiệu điện đưa về, qua chuyển đổi ADC, vi xử lý với phần mềm tích hợp sẵn thực hiện tính toán chỉnh định và đưa kết quả đọc được lên màn hình Đa phần các thiết bị hay bộ hiển thị hiện đại đều cho phép giao tiếp với các thiết bị ngoài khác như máy tính hoặc máy in

Tuy nhiên, khó khăn gặp phải ngay từ buổi đầu của các hệ thống này là tín hiệu điện áp đầu ra của loadcell rất nhỏ( thường không quá 30mV) Những tín hiệu nhỏ như vậy dễ dàng bị ảnh hưởng của nhiều loại nhiễu trong công nghiệp như nhiễu từ, sự thay

SVTH : TRẦN TRUNG HIẾU | 18810430180 12

đổi điện trở dây cáp tín hiệu, nhiệt độ môi trường,… Do đó, để hệ thống chính xác thì càng rút ngắn khoảng cách giữa loadcell với thiết bị đo lường càng tốt

Loadcell được cấu tạo bởi hai thành phần, thành phần thứ nhất là Strain gauge và thành phần còn lại là Load

Strain gauge là một điện trở đặc biệt chỉ nhỏ bằng móng tay, có điện trở thay đổi khi bị nén hay kéo dãn và được nuôi bằng một nguồn điện ổn định, được gắn cố định lên Load Load - một thanh kim loại chịu tải có tính đàn hồi

Một loadcell thường bao gồm các strain gauges được dán vào bề mặt của thân loadcell Thân loadcell là một khối kim loại đàn hồi và tùy theo từng loại loadcell và mục đích sử dụng loadcell, thân loadcell được thiết kế có hình dạng đặc biệt khác nhau

và chế tạo bằng vật liệu kim loại khác nhau (nhôm hợp kim, thép không gỉ, thép hợp kim)

R là điện trở strain gauge (Ohm), l là chiều dài của sợi kim loại strain gauge (m),

S là tiết diện của sợi kim loại strain gauge (m2), ρ là Điện trở suất vật liệu của sợi kim loại strain gauge Với công thức R= Khi có tải trọng hoặc lực tác động lên thân loadcell làm cho thân loadcell bị biến dạng (giãn hoặc nén) điều đó dẫn tới sự thay đổi chiều dài và tiết diện của các sợi kim loại của điện trở strain gauges dán trên thân loadcell dẫn đến một sự thay đổi giá trị của các điện trở strain gauges Khi dây bị lực nén, chiều dài strain gauge giảm, điện trở sẽ giảm xuống Khi dây bi kéo dãn, chiều dài strain gauge tăng, điện trở sẽ tăng lên

Các điện trở straingauges R1, R2, R3, R4 kết nối thành 1 cầu điện trở Wheatstone như hình dưới và được dán vào bề mặt của thân loadcell

Một điện áp kích thích được cung cấp cho ngõ vào loadcell (2 điểm (1) và (4) của cầu điện trở Wheatstone) và điện áp tín hiệu ra được đo giữa hai điểm còn lại Tại trạng thái cân bằng (trạng thái không tải), điện áp tín hiệu ra là số không hoặc gần bằng không khi bốn điện trở được gắn phù hợp về giá trị để cầu cân bằng

SVTH : TRẦN TRUNG HIẾU | 18810430180 13

Hình 2.4 Cấu tạo của loadcell Khi có tải trọng hoặc lực tác động lên thân loadcell làm cho thân loadcell bị biến dạng (giãn hoặc nén), điều đó dẫn tới sự thay đổi chiều dài và tiết diện của các sợi kim loại của điện trở strain gauges dán trên thân loadcell dẫn đến một sự thay đổi giá trị của các điện trở strain gauges Sự thay đổi này dẫn tới sự thay đổi trong điện áp đầu ra Sự thay đổi điện áp đầu ra này thường rất bé (thường khoảng 20mV) để có thể đo được và

số hóa để tính toán thì cần phải khuếch đại tín hiệu mv này lên 0 - 5V hay 0 - 10V

Hình 2.5 Loadcell và cầu Wheatstone trước và sau khi có tải trọng

Như vậy, có thể nói, loadcell chuyển đại lượng lực tác dụng vào nó thành tín hiệu điện ở đầu ra

SVTH : TRẦN TRUNG HIẾU | 18810430180 14

2.3 Bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự-số ADC

Mạch chuyển đổi tương tự ra số hay ADC (Analog-to-Digital Converter) là hệ thống mạch thực hiện chuyển đổi một tín hiệu analog (tín hiệu tương tự) liên tục, ví dụ như tín hiệu âm thanh thanh micro, hay tín hiệu ánh sáng trong máy ảnh kỹ thuật số, thành tín hiệu số Một hệ thống ADC có thể bao gồm một bộ phận phần cứng (như một

bộ tính toán độc lập) làm nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu analog (dưới dạng điện áp hay dòng điện) thành các giá trị số (digital) Thông thường, tín hiệu số ngõ ra (digital output) mang dạng nhị phân tỉ lệ với giá trị ngõ vào

Có một số kiến trúc ADC đang được sử dụng Do sự phức tạp của kiến trúc và yêu cầu về độ chính xác, phần lớn các hệ thống ADC đều được sản xuất bên trong mạch tích hợp (IC) Tại ngõ vào chính của ADC trong chip có thể có phần tử Multiplexer, cho ra ADC đa ngõ vào hay ADC đa kênh Trước đây giá thành ADC cao, nên đã bố trí 8 đến

64 ngõ vào Hiện nay xuất hiện các chip chỉ bố trí 1, 2 hoặc 4 ngõ vào

Hình 2.6 ADC 0804

a, Hoạt động

Để thực hiện việc chuyển đổi một tín hiệu analog thực tế (như nhiệt độ, độ ẩm, âm thanh, ) thành tín hiệu số, thì tín hiệu analog thực tế này phải được chuyển đổi thành dạng điện áp Bộ ADC sau đó sẽ đọc các giá trị điện áp này và chuyển đổi thành tín hiệu

số tương ứng

SVTH : TRẦN TRUNG HIẾU | 18810430180 15

Do quá trình chuyển đổi này liên quan đến việc lượng tử hóa tín hiệu ngõ vào, do

đó nhất thiết mắc một lượng lỗi hoặc bị ảnh hưởng bởi nhiễu tín hiệu Thay vì liên tục thực hiện việc chuyển đổi, bộ ADC thực hiện việc chuyển đổi theo chu kì, lấy mẫu tín hiệu ngõ vào, giới hạn băng thông cho phép của tín hiệu

Hoạt động của một bộ ADC được đặc trưng bởi băng thông và tỉ số tín hiệu trên nhiễu (SNR signal-to-noise ratio) Băng thông của ADC được đặc trưng bởi tốc độ lấy mẫu (sampling rate) Tỉ số SNR của bộ ADC bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố bao gồm:

độ phân giải, độ tuyến tính và độ chính xác (đánh giá tính hiệu quả của quá trình lượng

tử hoá tín hiệu từ tính hiệu analog thực tế) Tỉ số SNR của bộ ADC thể hiện số bit trung bình trả về trong mỗi tính toán mà không bị nhiễu, được gọi là số bit hiệu quả Một bộ ADC lý tưởng có số bit hiệu quả bằng với độ phân giải của nó

kỹ thuật số lấy một tín hiệu tương tự liên tục chưa biết và chuyển nó thành một số nhị

c, Phân loại và Ứng dụng

Có các loại ADC như Flash ADC, ADC tích hợp đếm hoặc độ dốc, ADC ước lượng

kế tiếp ADC là một trong những phần tử phổ biến, có mặt trong tất cả các thiết bị kỹ thuật số tiếp nhận thông tin từ các cảm biến analog ADC cũng thường được tích hợp với cảm biến và đặt ngay tại đầu thu, truyền dữ liệu dạng số về khối xử lý Nó đảm bảo

sự ưu việt là dữ liệu trung thực, truyền đưa dễ dàng và xử lý thuận tiện

Hình 2.7 Vi điều khiển AT89S52 của hãng Atmel

 Cấu trúc tổng quan của vi điều khiển:

Hình 2.8 Cấu trúc tổng quan vi điều khiển

SVTH : TRẦN TRUNG HIẾU | 18810430180 17

 CPU

CPU (Center Programing Unit) hay bộ xử lý trung tâm là bộ não của vi điều khiển CPU chịu trách nhiệm nạp lệnh, giải mã và thực thi Tất cả những hành vi của vi điều khiển đều là do CPU điều khiển Chúng giao tiếp với các phần khác trong vi điều khiển thông qua hệ thống Bus

 Ocscillator Circuit

Nếu CPU là bộ não thì Ocscillator Circuit hay còn gọi là Clock được coi là trái tim của vi điều khiển Để mọi thứ có thể hoạt động, bắt buộc chúng ta phải cấp xung, tốc độ xung càng cao thì tốc độ xử lý của CPU cũng tăng lên

 Timer/counter

Một vi điều khiển có thể có nhiều bộ đếm thời gian và bộ đếm Bộ đếm thời gian

và bộ đếm có chức năng đếm thời gian tạo ra các sự kiện để vi điều khiển hoạt động đúng thời điểm

 Ngoại vi của vi điều khiển

in, …cho vi điều khiển

Các chuẩn giao tiếp

Vi điều khiển sẽ sử dụng các chuẩn giao tiếp khác nhau để liên lạc với nhau hoặc liên lạc với các phần tử khác trên mạch Có thể kể đến như I2C, SPI, UART, USB, …

Bộ chuyển đổi analog sang digital (ADC)

Bộ chuyển đổi ADC được sử dụng để chuyển đổi tín hiệu analog sang dạng digital Tín hiệu đầu vào trong bộ chuyển đổi này phải ở dạng analog (ví dụ: đầu ra cảm biến)

và đầu ra từ thiết bị này ở dạng digital Đầu ra digital có thể được sử dụng cho các ứng dụng kỹ thuật số (ví dụ: các thiết bị đo lường)

Bộ chuyển đổi Digital sang Analog (DAC)

Hoạt động của DAC là đảo ngược của ADC DAC chuyển đổi tín hiệu digital thành định dạng analog Nó thường được sử dụng để điều khiển các thiết bị analog như động

cơ DC, các ổ đĩa…

SVTH : TRẦN TRUNG HIẾU | 18810430180 19

Interrupt control

Ngoài việc thực thi chương trình, vi điều khiển còn phải tương tác với các tác nhân bên trong và bên ngoài Các tác nhân này sẽ tạo ra các sự kiện gọi là Ngắt, để quản lý

nó cần có một khối quản lý ngắt ( Interrupt control)

Special functioning block

Một số vi điều khiển chỉ được sử dụng cho một số ứng dụng đặc biệt (ví dụ: hệ thống không gian và rô bốt) các bộ điều khiển này có chứa các cổng bổ sung để thực hiện các hoạt động đặc biệt đó Đây được coi là khối chức năng đặc biệt

 Ứng dụng

Hiện nay, với sự phát triển của công nghệ, vi điều khiển được phát triển từ rất nhiều hãng khác nhau, nhiều loại khác nhau và ngày càng được cải tiến Nhờ vậy, vi điều khiển đã và đang ứng dụng vào mọi lĩnh vực và đời sống Vi điều khiển là trung tâm xứ lí của các hệ thống điều khiển tự động trong nền công nghiệp, các máy móc công nghiệp và thiết bị trong sinh hoạt Vi điều khiển giúp nâng cao năng suất lao động, tăng

độ chính xác trong các quá trình sản suất, góp phần quan trọng vào sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa trên toàn cầu

SVTH : TRẦN TRUNG HIẾU | 18810430180 20

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG

3.1 Sơ đồ khối hệ thống đo

Hệ thống đo lường điện tử thì hệ thống bao gồm các thành phần chính sau:

Hình 3.1 Hệ thống đo khối lượng dùng loadcell 3.2 Sơ lược các khối chức năng

a Cảm biến trọng lượng Loadcell

Cảm biến trọng lượng Loadcell là thành phần quan trọng của hệ thống Cảm biến có nhiệm vụ biến tác động của trọng lực vật cần đo thành các tín hiệu điện Cảm biến điện trở (Load cell) là cảm biến điện trở hoạt động theo hiệu ứng tenzo tức là điện trở của dây dẫn thay đổi khi có biến dạng cơ học

 Thông số kỹ thuật Bộ Cảm Biến Cân Nặng Loadcell 20kg

Tải trọng: max 20kg

Rated Output ( mV/V): 1.0 ± 0.15%

Độ lệch tuyến tính (%): 0.05

Creep (5min) %: 0.1

Ảnh hưởng nhiệt độ tới độ nhạy %RO/ độ C: 0.003

Ảnh hưởng nhiệt độ tới điểm không %RO/ độ C: 0.02

Độ cân bằng điểm không %RO: ± 0.1

Trở kháng đầu vào (Ω ): 1066 ± 20

Trở kháng ngõ ra (Ω ): 1000 ± 20

Trở kháng cách li (MΩ) 50V: 2000