giám sát và điều khiển nhiệt độ

Báo cáo thực tập công nhân ngành điện tử: đề tài giám sát và ổn định nhiệt độGôm: trình bày cơ sỡ lý thuyết,nguyên lý làm việc, thực hiện(tính toán mạch và code).Sản phầm có thể ứng dụng giám sát và ổn định nhiệt độ cho lò sấy nông sản, có chức năng cài đặt các giá trị trực tiếp trên bàn phím, hiển thị lên LED 7 đoạn và LCD. Bên cạnh đó cũng có thể giám sát và cài đặt thông qua máy tính nhờ chức năng giao tiếp với máy tính...

LỜI NÓI ĐẦU

Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là ngành điện tử

đã ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp Trong lĩnh vực điều khiển, từ khi công nghệ chế tạo loại vi mạch lập trình phát triển đã đem đến các kỹ thuật điều khiển hiện đại có nhiều ưu điểm hơn so với việc sử dụng các mạch điều khiển lắp ráp bằng các linh kiện rời như kích thước nhỏ, giá thành rẻ, độ làm việc tin cậy, công suất tiêu thụ nhỏ.

Ngày nay, trong lĩnh vực điều khiển đã được ứng dụng rộng rãi trong các thiết

bị, sản phẩm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt hàng ngày của con người như máy giặt, đồng hồ báo giờ… đã giúp cho đời sống cuả chúng ta ngày càng hiện đại và tiện nghi hơn

Chúng em chân thành cảm ơn Thầy LHN đã tận tình hướng dẫn nhóm trong quá

trình làm thực tập, đã tạo điều kiện cho chúng em được thực hiện đề tài tốt nhất.

Đề tài “Giám sát và điều khiển nhiệt độ” rất đa dạng và phong phú, có nhiều loại hình khác nhau dựa vào công dụng và độ phức tạp Do kiến thức và kinh nghiệm trong lĩnh vực này còn non nên đề tài chắc chắn còn nhiều thiếu sót.Vì vậy rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, giúp đỡ chân thành của các thầy cô cũng như của các bạn sinh viên để giúp nhóm có thể làm tốt hơn những đề tài sau này.

Đà Nẵng, tháng 4 năm 2013

PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ THÀNH VIÊN NHÓM 13:

1 Lê Văn Lợi Mạch giao tiếp USB –

RS485 Module giao tiếp RS485 của module 1 và 2

Viết chương trình giao tiếp máy tính và vi điều khiển, giao diện điều khiển dùng Visual Basic 2010 Ghép toàn bộ chướng trình con

và viết chương trình toàn

mạch.

2 Thân Lê Như Trí Mạch nguồn 5V và 12V

cho module 1 có quá áp.

Viết chương trình điều khiển tải 1 chiều và xoay chiều on/off điều khiển

ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ

1 Nhiệm vụ thiết kế:

Nhiệm vụ cần thực hiện là thiết kế một bộ giám sát và điều khiển nhiệt độ có giao tiếp máy tính.Vậy yêu cầu đặt ra là:

+Thiết kế bộ cảm biến nhiệt độ

+Thiết kế bộ chuyển đổi tương tự sang số (khối ADC)

+Thiết kế khối xử lý trung tâm

+Thiết kế khối bàn phím

+Thiết kế khối điều khiển công suất

+Thiết kế khối hiển thị và cảnh báo

+Thiết kế khối giao tiếp RS485

+Viết thuật toán

+Viết chương trình điều khiển

2 Sơ đồ khối:

Hệ thống chia làm 2 module: + Module 1: Đo, cài đặt và điều khiển nhiệt độ có giao tiếp máy tính thông qua chuẩn RS485.

+ Module 2: Hiển thị và cảnh báo.

3 Chức năng và linh kiện sử dụng trong các khối.

3.1 Khối cảm biến nhiệt độ và ADC:

Khối hiển thị và cảnh

báo

Module 2

TảiKhối cảm biếnKhối ADC

Khối giao tiếp máy

tính USB – RS485

Khối điều khiểncông suấtKhối bàn phím

- LM35 có độ biến thiên theo nhiệt độ: 10mV / 1oC.

- Độ chính xác cao, tính năng cảm biến nhiệt độ rất nhạy, ở nhiệt độ 25oC nó có sai

số không quá 1% Với tầm đo từ -55oC – 150oC, tín hiệu ngõ ra tuyến tính liên tục với những thay đổi của tín hiệu ngõ vào

- Đầu ra cảm biến LM335 đưa vào đầu vào ADC0809 giải mã gửi về vi điều khiển

- Clock của ADC0809 dùng 74LS74 chia 4 tần số ở chân ALE của vi điều khiển là 2MHz => fclock= 500Khz

3.2 Khối xử lý trung tâm:

• Nhiệm vụ:

- Đọc giá trị nhiệt độ từ ADC0809

- Giải mã bàn phím lấy nhiệt độ cài đặt

- Phân tích dữ liệu nhiệt độ, so sánh và điều khiển tải công suất đưa nhiệt độ về mứccài đặt của người dùng

• Chọn linh kiện sử dụng:

- Vi điều khiển AT89C51, thạch anh 12MHz, switch lớn

- Điện trở thanh, các Jump, điện trở thường và một số tụ điện

• Sơ đồ nguyên lý

• Nguyên lý làm việc:

- Nhận dữ liệu điều khiển từ bàn phím 4x4 qua Port 2

- Giao tiếp với PC qua cổng USB dùng PL2303 và MAX485 bằng các chân Rx

và Tx

- Giao tiếp với khối hiển thị để hiện thị giá trị nhiệt độ đo và cài đặt qua MAX485

- Điều khiển công suất các tải để điều khiển nhiệt độ về nhiệt độ cài đặt/

- Đọc nhiệt độ từ khối ADC0809

3.3 Khối điều khiển công suất và đồng bộ.

độ cài đặt của người dùng.

3.4 Khối hiển thị cảnh báo và bàn phím:

3.4.1Khối hiển thị, cảnh báo:

• Nhiệm vụ:

- Hiển thị nhiệt độ của 2 cảm biến đầu vào ở trong hệ thống

- Hiển thị giá trị đặt từ bàn phím, dữ liệu nhiệt độ truyền từ PC

- Cảnh báo khi nhiệt độ đo vượt quá nhiệt độ cho phép

R E 2

D E 3

R E 2

D E 3

0

R X D

R 3 0 R

R 3 1 R

D T R _ N 2

R T S _ N 3

V D D _ 2 3 2 4

R X D 5

R I _ N 6

G N D 7

V D D 8

D S R _ N 9

- Hoạt động theo nguyên tắc định vị ma trận 4x4

- Khi có nút được nhấn, dữ liệu tương ứng sẽ được gửi về vi điều khiển và đượcchương trình xử lí xác thực chức năng của nút bấm

- Để thực hiện ma trận bàn phím ta dùng phương pháp quét phím Quét cột và đọc dữ liệu tại hàng hoặc ngược lại Theo hình vẽ thì các cột cách nhau 1 đơn

vị, các hàng cách nhau 4 đơn vi

3.5 Khối giao tiếp máy tính USB – RS485 :

- PL2303 là cầu nối giữa cổng USB của máy tính và port nối tiếp RS485

- MAX 485 với chân RE, DE nối nguồn với nhiệm

MAX485 THUPL2303

MODULE 1

MODULE 2

MAX485 THUMAX485 PHÁT

MAX485 THU

U 1

7 8 0 5

V i n 1

Q 2

2 S B 6 8 8

2 3

0

0 0

+ Nguyên lý truyền nhận dữ liệu :

- Module 1 nhận dữ liệu nhiệt độ cài đặt từ máy tính thông qua MAX485 thu nốivới MAX485 phát ở module USB – RS485

- Máy tính và module 2 nhận dữ liệu nhiệt độ đo và cài đặt thông qua 2 MAX485 thu nối với 1 MAX485 phát ở module USB - RS485

3.6 Mạch nguồn 5V và 12V module 1 :

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH

1 Giới thiệu vi điều khiển AT89C51

1.1 Sơ đồ khối của một bộ vi điều khiển.

Sơ đồ khối chung của hầu hết các bộ vi điều khiển bao gồm CPU, bộ nhớ ROM hay EPROM

và RAM, mạch giao tiếp, mạch giao tiếp song song, bộ định thời gian, hệ thống ngắt và các BUSđược tích hợp trên cùng một chip

1.2 Kiến trúc của vi điều khiển 8951

1.2.1 Giới thiệu

IC vi điểu khiển 8951 thuộc họ MCS51 có các đặc điểm sau :

+ 4 kbyte ROM + 128 byte RAM+ 4 port I/0 8 bit+ Hai bộ định thời 16 bits+ Giao tiếp nối tiếp+ 64KB không gian bộ nhớ chương trình ngoài + 64 KB không gian bộ nhớ dữ liệu ngoài

+ 210 bit được địa chỉ hóa

+Bộ nhân / chia 4µs

1.2.2 Cấu trúc bên trong của 8951

Sơ đồ khối 8951

Phần chính của vi điều khiển 8951 là bộ xử lý trung tâm (CPU: Central Processing Unit)bao gồm:

+ Thanh ghi tích lũy A

+ Thanh ghi tích lũy phụ B, dùng cho phép nhân và phép chia

+ Đơn vị Logic học (ALU: Arithmetic Logical Unit )

+ Từ trạng thái chương trình (PSW : Prorgam Status Word)

TXD * RXD *

Các thanh ghi khác

128 byte Ram

Rom 4K-8951

OK-8031

Timer1 Timer2

Điều khiển

ngắt

Điều khiển bus

CPU

Port nối tiếp Các port I/O

Tạo dao

động

+ Bốn băng thanh ghi

+ Con trỏ ngăn xếp

+ Ngoài ra còn có bộ nhớ chương trình, bộ giải mã lệnh, bộ điều khiển thời gian và logic.Đơn vị xử lý trung tâm nhận trực tiếp xung từ bộ dao động, ngoài ra còn có khả năng đưamột 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 giao diện nối tiếp

Hai bộ định thời 16 bit hoạt động

Các cổng (port0,1,2,3), sử dụng vào mục đích điều khiển Ở cổng 3 có thêm các đườngdẫn điều khiển dùng để trao đổi với bộ nhớ 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 cổng nối tiếp cóthể đặt trong dãi rộng và được ấn định bằng một bộ định thời

Trong vi điều khiển 8951 có 2 thành phần quan trọng khác đó là bộ nhớ và các thanh ghi + Bộ nhớ gồm bộ nhớ RAM và bộ nhớ ROM dung để lưu trữ dữ liệu và mã lệnh

+ Các thanh ghi sử dụng để lưu trử thông tin trong quá trình xử lý Khi làm việc nó làmthay đổi nội dung của các thanh ghi

1.2.3.Chức năng các chân của vi điều khiển 8951

1 2

1 3

1 4

1 5 1 2 3 4 5 6 7 8

dụng kép này có thể là một đường điều khiển của Bus địa chỉ hay Bus dữ liệu hoặc là mỗi chânhoạt động một cách độc lập để giao tiếp với các thiết bị đơn bit như công tắc, LED, transistor…a.Port0: là port có 2 chức năng, ở trên chân từ 32 đến 39 của MC 8951, Trong các thiết kế

cỡ nhỏ không dung bộ nhớ ngoài, Port 0 được sử dụng như là những cổng I/O Còn trong cácthiết kế lớn có yêu cầu một số lượng đáng kể bộ nhớ ngoài thì Port 0 trở thành các đườngtruyền dữ liệu và 8 bits thấp của Bus địa chỉ

b Port1: Là một port I/O chuyên dụng, trên chân 1-8 của MC8951 Chúng được sử dụngvới mục đích duy nhất là giao tiếp với thiết bị ngoài khi cần thiết

c Port2: Là một cổng có công dụng kép trên chân 21-28 của MC 8951 Ngoài chức năngI/O, các chân này dung làm 8 bit cao của bus địa chỉ cho những mô hình thiết kế có bộ nhớchương trình ROM ngoài hoặc bộ nhớ dữ liệu RAM có dung lượng lớn hơn 256 Bytes

d Port3: Là một cổng có công dụng kép trên chân 10-17 của MC 8951 Ngoài chức năng

là cổng I/O những chân này kiêm luôn nhiều chức năng khác nữa liên quan đến nhiều tính năng đặc biệt của MC 8951, được mô tả trong bảng sau:

P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7

RxDTxD0 INT 1 INTT0T1ÖWR

RD

Ngõ vào dữ liệu nối tiếp

Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp

Ngắt ngoài 0

Ngắt ngoài 1

Ngõ vào TIMER 0

Ngõ vào của TIMER 1

Điều khiển ghi dữ liệu lên bộ nhớĐiều chỉnh đọc bộ nhớ dữ liệu ngoàiChức năng của các chân trên port3

e PSEN (Program Store Enable): 8951 có 4 tín hiệu điều khiển, PSEN là tín hiệu ra trên chân

29 Nó là tín hiệu điều kển để cho phép truy xuất bộ nhớ chương trình mở rộng và thường được nối đến chân OE ( Output Enable) của một EPROM để cho phép đọc các byte mã lệnh của chương trình Tín hiệu PSEN ở mức thấp trong suốt phạm vi quá trình của một lệnh Các mã nhị phân của chương trình được đọc từ EPROM qua bus và được chốt vào thanh ghi lệnh của

8951 để giải mã lệnh Khi thi hành chương trình trong ROM nội PSEN sẽ ở mức cao

28

15

1

14

IN2 IN1 IN0 A B C ALE 2 -1 2 -2 2 -3 2 -4 2 -8 REF 2 -6 STAR T IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 EOC 2 -5 OE CLK V CC REF GND 2 -7 f ALE (Address Latch Enable ): Tín hiệu ra ALE trên chân 30 tương ứng hợp với các thiệt bị xử lý 8585, 8085, 8951 dùng ALE để giải đa hợp bus địa chỉ dữ liệu, khi port 0 được dùng làm bus địa chỉ/ dữ liệu đa hợp: vùa là bus dữ liệu vừa là byte thấp của địa chỉ 16 bit ALE là tín hiệu để chốt địa chỉ vào một thanh ghi bên ngoài trong nữa đầu của chu kỳ bộ nhớ Sau đó, các đường Port 0 dùng để xuất nhập dữ liệu trong nữa sau chu kỳ của chu kỳ bộ nhớ Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên Chip và có thể được dùng là nguồn xung nhịp cho các hệ thống Nếu xung trên 8951 là 12MHz thì ALE có tần số là 2MHz Chân này cũng được làm ngõ vào cho xung lập trình cho EPROM trong 8951 g EA (External Access): Tín hiệu vào EA trên chân 31 thường được nối lên mức cao (+5V) hoặc mức thấp (GND) Nếu ở mức cao, 8951 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 Người ta còn dung chân EA làm chân cấp điện áp 21V khi lập trình cho EPROM trong 8951 h RST (Reset): Ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ reset của 8951 Khi tín hiệu này được đưa lên mức cao (trong ít nhất 2 chu kỳ máy), các thanh ghi trong 8951 được đưa vào những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống i.OSC: 8951 có một bộ dao động trên chip, nó thường được nối với thạch anh giữa chân 18 và 19 Tần số thạch anh thông thường là 12 MHz j POWER: 8951 vận hành với nguồn đơn +5V Vcc được nối vào chân 40 và Vss (GND) được nối vào chân 20 2 ADC0809: Bộ ADC 0809 là một thiết bị CMOS tích hợp với một bộ chuyển đổi từ tương tự sang số 8 bit, bộ chọn 8 kênh và một bô logic điều khiển tương thích Bộ chuyển đổi AD 8 bit này dùng phương pháp chuyển đổi xấp xỉ tiếp Bộ chọn kênh có thể truy xuất bất kềnh nào trong các ngõ vào tương tự một cánh độc lập.Thiết bị này loại trừ khả năng cần thiết điều chỉnh điểm 0 bên ngoài và khả năng điều chỉnh tỉ số làm tròn ADC 0809 dễ dàng giao tiếp với các bộ vi xử lý Nhóm: 13 Trang: 15

* Ý nghĩa các chân:

 IN0 đến IN7 : 8 ngõ vào tương tự

 A, B, C : giải mã chọn một trong 8 ngõ vào

 2-1 đến 2-8 : ngõ ra song song 8 bit

 ALE (Address Latch Enable) : cho phép chốt địa chỉ

 START : xung bắt đầu chuyển đổi

 CLK : xung đồng hồ,có thể dùng LM555 tạo xung

 REF (+) : điện thế tham chiếu (+)

 REF (-) : điện thế tham chiếu (-)

 VCC : nguồn cung cấp

 OE (Output Enable) :cho phép xuất dữ liệu ra

 EOC (End of Conversion ): báo kết thúc quá trình chuyển đổi

 Dễ dàng giao tiếp với vi xử lý hoặc dùng riêng

 Không cần điều chỉnh zero hoặc đầy thang

* Nguyên lý hoạt động:

ADC 0809 có 8 ngõ vào tương tự, 8 ngõ ra 8 bit có thể chọn 1 trong 8 ngõ vào tương tự đểchuyển đổi sang số 8 bit.Các ngõ vào được chọn bằng cách giải mã Chọn 1 trong 8 ngõ vào tương tựđược thực hiện nhờ 3 chân ADDA , ADDB , ADDC như bảng trạng thái sau:

0000

0011

0101

IN0IN1 IN2IN3

0011

0101

IN4IN5IN6IN7

Sau khi kích xung START thì bộ chuyển đổi bắt đầu hoạt động ở cạnh xuống của xungSTART, ngõ ra EOC sẽ xuống mức thấp sau khoảng 8 xung clock (tính từ cạnh xuống của xungSTART).Lúc này bit cơ trọng số lớn nhất (MSB) được đặt lên mức 1, tất cả các bit còn lại ở mức

0, đồng thời tạo ra điện thế có giá trị Vref/2, điện thế này được so sánh với điện thế vào in.+ Nếu Vin > Vref/2 thì bit MSB vẫn ở mức 1

+ Nếu Vin < Vref/2 thì bit MSB vẫn ở mức 0

Tương tự như vậy bit kế tiếp MSB được đặt lên 1 và tạo ra điện thế có giá trị Vref/4 và cũng

so sánh với điện áp ngõ vào Vin Quá trình cứ tiếp tục như vậy cho đến khi xác định được bit cuốicùng Khi đó chân EOC lên mức 1 báo cho biết đã kết thúc chuyển đổi.Sau đó,set bit OE=1 đểcho phép xuất dữ liệu.Trong suốt quá trình chuyển đổi nếu có 1 xung start tác động thì ADC sẽngưng chuyển đổi

Mã ra N cho một ngõ vào tùy ý là một số nguyên

) ( ) (

ref IN V V

V V N

Trong đó Vin : điện áp ngõ vào hệ so sánh

Vref(+) : điện áp tại chân VREF(+)

Vref(-) : điện áp tại chân VREF(-)

Vref(+) = 5V thì đầy thang là 256

- Giá trị bước nhỏ nhất

1 LSB =

12

5

8 − = 0,0196 V/bước

Vậy với 256 bước Vin = 5V.

*Các bước kiểm tra hoạt động của ADC0809

B1: đo áp cung cấp nguồn cho IC tại chân số 11 của IC,nếu đo được áp tại đó nằm trong

khoảng 4.75Vdc≤Vcc≤ 5.25Vdc thì thõa mãn áp cung cấp cho ADC0809

B2: kiểm tra IC tạo xung clock cho ADC0809 bằng cách

+lắp mạch theo sơ đồ mạch tạo xung,sau đó tính toán để chọn cho tần số xung clock khoảng 100Hz,rồi lắp tại đầu ra xung clock một con LED nếu LED sáng nhấp nháy tức là đã có xung clock ra.Sau đó,lắp linh kiện như đã tính toán 100KHz,nếu LED sáng liên tục không nhấp nháy là được tại vì tần số càng cao thì mắt người không thể phân biệt sự nhấp nháy của LED

B3: lấy nguồn xung cho xung START và ALE,thiết lập một chân của vi điều khiển 89C51 để

lấy nguồn xung đưa vào chân START và ALE hoặc kết nối chân START với chân ALE.Nối chân Vrf(+) lên Vcc và Vrf(-) xuống mass

B4: kiểm tra xem ADC0809 có chuyển đổi không bằng cách,ta nối 3 chân A,B,C của

ADC0809 xuống mass để chọn đầu vào IN0,sau đó kích chân ALE lên 1 ,tức là đã cho phép chốt địa chỉ ngõ vào.Mặt khác,ta nối chân OE lên Vcc và đưa một áp vào chân IN0.Sau đó,ta rút dây nối của chân START để cho phép bắt đầu chuyển đổi

Dùng đồng hồ đo tại các chân ra D0÷D7 của ADC0809,sau đó chỉnh áp vào tại chân IN0,nếu

áp ra tại một trong số các chân D0÷D7 có thay đổi chứng tỏ IC chuyển đổi có hoạt động

mạch trên thị trường, nhưng họ vi mạch của hãng MAXIM là phổ biến nhất hiện nay Đó là MAX 481 , MAX 483, MAX 485 , MAX 487 ,MA 488, MAX 489 , MAX 490, MAX 1487.Tiêu biểu là vi mạch MAX485, nó chuyển từ mức TTL sang RS_485, truyền theo phương pháp Half_Duplex.

 Đặc điểm :

RS _485 là chuẩn giao tiếp nối tiếp bất đồng bộ cân bằng, sự truyền

thông tin trên dây xoắn đôi bán song công ( Half _ duplex) , nghĩa là tại một

thời điểm bất kì trên dây truyền chỉ có thể là một thiết bị hoặc là truyền

 Chức năng:

Là khối có khả năng kết nối USB và thêm chức năng cấp nguồn cho các thiết bị trong mạch và các thiết bị ngoại vi khác Thiết bị sử dụng IC PL2303, PL2303 hoạt động như cầu nối giữa 1 cổng USB và 1 cổng nối tiếp theo chuẩn RS232 2 bộ đệm trên chip lớn để lưu trữ dữ liệu từ 2 bus khác nhau Dữ liệu chuẩn USB cỡ lớn được đưa qua bởi tốc độ truyền dẫn cao Tín hiệu bắt tay được hỗ trợ bởi cổng nối tiếp Với những kỹ thuật đó, tốc độ baud sẽ cao hơn rất nhiều so với bộ điều khiển USART thừa kế

Thiết bị này cũng phù hợp với việc quản lý năng lượng tiêu thụ của USB và kỹ thuật đánh thức từ xa Chỉ một lượng năng lượng nhỏ được sử dụng trong giai đoạn treo Bằngcách tích hợp tất cả các chức năng của package 28 chân SOIC, loại chíp này phù hợp cho việc gắn thêm cáp Người sử dụng chỉ cần gắn cáp vào cổng USB và sau đó kết nối với bất kỳ thiết bị RS232 nào

 Bảng mô tả các chân của PL2303:

Nhóm: 13 Trang: 21

cố định là chân T2.Ta đặt que đen vào chân A và que đỏ vào một trong hai chân cònlại, sau đó lấy dây nối gữa chân T2 kích với chân còn lại ( chân không đặt que

đỏ).Nếu kim lên và thả ra kim tự giữ thì chân đó là chân G Chân còn lại là chân T1

+Tiêu tán công suất thấp

+Dòng làm việc từ 450uA – 5mA

Khi VGS < 0V, (ở E-MOSFET kênh N),do không có kênh dẫn nốiliền giữa hai vùng thoát nguồn nên mặc dù có nguồn điện thế VDD áp

vào hai cực thoát và nguồn, điện tử cũng không thể di chuyển nên không

có dòng thoát ID (ID # 0V).Lúc này, chỉ có một dòng điện rỉ rất nhỏ

chạy qua vùng cổng.Khi VGS đủ lớn,lực hút mạnh,các điện tử đến tập

trung nhiều và tạo thành một kênh dẫn tạm thời nối liền hai vùng nguồn S

và thoát D.Điện thế VGS mà từ đó dòng điện thoát ID bắt đầu tăng được

gọi là điện thế thềm cổng - nguồn (gate-to-source threshold voltage)

VGS(th).Khi VGS tăng lớn hơn VGS(th), dòng điện thoát ID tiếp tục

tăng nhanh

Khi VGS>0, một điện trường được tạo ra ở vùng cổng.Do cổngmang điện tích dương nên hút các điện tử trong nền p- (là hạt tải điện

thiểu số) đến tập trung ở mặt đối diện

Xác định chân cho Mosfet

Thông thường thì chân của Mosfet nó quy định chung không như Transitor Chân của Mosfet được quy định :Nhìn trên hình vẽ thì chân G ở bên trái, chân S ở bên phải còn chân

D ở giữa.Hầu như Mosfet nào cũng như vậy

Kiểm tra Mosfet

Mosfet có thể được kiểm tra bằng đồng hồ vạn năng.Do có cấu tạo hơi khác so vớiTransitor nên cách kiểm tra Mosfet không giống với Transitor.Phương thức kiểm tra bằng đồng hồ vạn năng khá là đơn giản các cần chú ý

* Kiểm tra Mosfet còn tốt:

Chuẩn bị để thang x1KW

 Nạp cho G một điện tích ( để que đen vào G que đỏ vào S hoặc D )

 Sau khi nạp cho G một điện tích ta đo giữa D và S ( que đen vào D que đỏ vào S) => kim sẽ lên

 Chập G vào D hoặc G vào S để thoát điện chân G.Sau khi đã thoát điện chân G

đo lại DS như bước 3 kim không lên => Kết quả như vậy là Mosfet tốt

* Kiểm tra Mosfet chết hay chập:

-Để đồng hồ thang x 1KW

-Đo giữa G và S hoặc giữa G và D nếu kim lên = 0 W là chập

-Đo giữa D và S mà cả hai chiều đo kim lên = 0 W là chập D S

* Đo kiểm tra Mosfet trong mạch

Khi kiểm tra Mosfet trong mạch , ta chỉ cần để thang x1W và đo giữa D và S

=> Nếu 1 chiều kim lên đảo chiều đo kim không lên => là Mosfet bình

thường.Nếu cả hai chiều kim lên = 0 W là Mosfet bị chập DS

9 MOC3020:

9.1 Sơ đồ chân:

Các thông số kỹ thuật của MOC3020:

- Ngõ ra dung điều khiển 220Vac

- Dòng kích khởi ứng với Vout =3V: từ 15mA đến30mA

- Dòng giữ: IH là 100µA

10 OPTO TRIAC

 Sơ đồ chân:

o Chân 1: anode

o Chân 2: cathode

o Chân 3: N/C

o Chân 4: Main Term

o Chân 6: Main Term

11. LCD 16x2:

LCD được tìm hiểu ở đây là HD44780 của hãng Hitachi, gồm 2 dòng, mỗi dòng 16

kí tự

HD44780 có 14 chân, chức năng của các chân:

Các chân VCC, VSS và VEE: Chân VCC_Cấp dương nguồn 5V, chân VCC_Nốiđất, chân VEE được dùng để điều khiển độ tương phản của màn hình LCD

Chân chọn thanh ghi RS (Register Select):

Có hai thanh ghi rất quan trọng bên trong LCD, chân RS được dùng để chọn cácthanh ghi này như sau: Nếu RS = 0 thì thanh ghi mà lệnh được chọn để cho phépngười dùng gửi một lệnh chẳng hạn như xoá màn hình, đưa con trỏ về đầu dòng,…Nếu RS = 1 thì thanh ghi dữ liệu được chọn cho phép người dùng gửi dữ liệu cầnhiển thị trên LCD

- Chân đọc/ghi R/W:

Đầu vào đọc/ghi cho phép người dùng ghi thông tin lên LCD khi R/W = 0 hoặc đọcthông tin từ nó khi R/W = 1

Chân cho phép E (Enable):

Chân cho phép E được sử dụng bởi LCD để chốt thông tin hiện hữu trên chân dữ liệucủa nó Khi dữ liệu được cấp đến chân dữ liệu thì một xung mức cao xuống thấp phảiđược áp đến chân này để LCD chốt dữ liệu trên các chân dữ liêu Xung này phải rộngtối thiểu là 450ns

- Các chân D0 - D7:

Đây là 8 chân dữ liệu 8 bít, được dùng để gửi thông tin lên LCD hoặc đọc nội dungcủa các thanh ghi trong LCD

Để hiển thị các chữ cái và các con số, chúng ta gửi các mã ASCII của các chữ cái từ

A đến Z, a đến f và các con số từ 0 - 9, đến các chân này khi bật RS = 1 Cũng cócác mã lệnh mà có thể được gửi đến LCD để xoá màn hình hoặc đưa con trỏ về đầudòng hoặc nhấp nháy con trỏ.Dưới đây là bảng liệt kê các mã lệnh:(Phải qua lần postkhác vì số ảnh vượt quá 4 )

- Chúng ta cũng sử dụng RS = 0 để kiểm tra bít cờ bận để xem LCD có sẵn sàngnhận thông tin chưa Cờ bận là D7 và có thể được đọc khi R/W = 1 và RS = 0như sau:

- Nếu R/W = 1, RS = 0 khi D7 = 1 (cờ bận 1) thì LCD bận bởi các công việc bêntrong và sẽ không nhận bất kỳ thông tin mới nào Khi D7 = 0 thì LCD sẵn sàngnhận thông tin mới Lưu ý chúng ta nên kiểm tra cờ bận trước khi ghi bất kỳ dữliệu nào lên LCD

- Có thể di chuyển con trỏ đến vị trí bất kì trên màn hình LCD bằng cách nạp vàocác giá trị tương ứng như bảng sau và gởi yêu cầu đến LCD:

CGROM:

CGROM là vùng nhớ cố định chứa định nghĩa font cho các ký tự Chúng takhông trực tiếp truy xuất vùng nhớ này mà chip HD44780U sẽ tự thực hiện khi cóyêu cầu đọc font để hiện thị Một điều đáng lưu ý là địa chỉ font của mỗi ký tự vùngnhớ CGROM chính là mã ASCII của ký tự đó Ví dụ ký tự ‘a’ có mã ASCII là 97,tham khảo tổ chức của vùng nhớ CGROM trong hình 4 bạn sẽ nhận thấy địa chỉ fontcủa ‘a’ có 4 bit thấp là 0001 và 4 bit cao là 0110, địa chỉ tổng hợp là 01100001 = 97.CGROM và DDRAM được tự động phối hợp trong quá trình hiển thị của LCD Giả

sử chúng ta muốn hiển thị ký tự ‘a’ tại vị trí đầu tiên, dòng thứ 2 của LCD thì các

bước thực hiện sẽ như sau: trước hết chúng ta biết rằng vị trí đầu tiên của dòng 2 cóđịa chỉ là 64 trong bộ nhớ DDRAM (xem hình 3), vì thế chúng ta sẽ ghi vào ô nhớ cóđịa chỉ 64 một giá trị là 97 (mã ASCII của ký tự ‘a’) Tiếp theo, chip HD44780U đọcgiá trị 97 này và coi như là địa chỉ của vùng nhớ CGROM, nó sẽ tìm đến vùng nhớCGROM có địa chỉ 97 và đọc bảng font đã được định nghĩa sẵn ở đây, sau đó xuấtbản font này ra các “chấm” trên màn hình LCD tại vị trí đầu tiên của dòng 2 trênLCD Đây chính là cách mà 2 bộ nhớ DDRAM và CGROM phối hợp với nhau đểhiển thị các ký tự Như mô tả, công việc của người lập trình điều khiển LCD tươngđối đơn giản, đó là viết mã ASCII vào bộ nhớ DDRAM tại đúng vị trí được yêu cầu,bước tiếp theo sẽ do HD44780U đảm nhiệm.

CGRAM là vùng nhớ chứa các symbol do người dùng tự định nghĩa, mỗi symbol được có kích thước 5x8 và được dành cho 8 ô nhớ 8 bit Các symbol thường được định nghĩa trước và được gọi hiển thị khi cần thiết Vùng này có tất cả 64 ô nhớnên có tối đa 8 symbol có thể được định nghĩa Tài liệu này không đề cập đến sử dụng bộ nhớ CGRAM nên tôi sẽ không đi chi tiết phần này, bạn có thể tham khảo datasheet của HD44780U để biết thêm

Tập lệnh của LCD.

Bảng 2 tóm tắt các lệnh có thể ghi vào LCD:

 Clear display – xóa LCD: lệnh này xóa toàn bộ nội dung DDRAM và vì thế xóatoàn bộ hiển thị trên LCD Vì đây là 1 lệnh ghi Instruction nên chân RS phải được reset về 0 trước khi ghi lệnh này lên LCD Mã lệnh xóa LCD là 0x01(ghi vào D0:D7)

 Cursor home – đưa con trỏ về vị trí đầu, dòng 1 của LCD: lệnh này thực hiện việcđưa con trỏ về vị trí đầu tiên của bộ nhớ DDRAM, vì thế nếu sau lệnh này một biến được ghi vào DDRAM thì biến này sẽ nằm ở vị trí đầu tiên (1;1) RS cũng

phải bằng 0 trước khi ghi lệnh Mã lệnh là 0x02 hoặc 0x03(chọn 1 trong 2 mã lệnh, tùy ý).

 Set DDRAM address – định vị trí con trỏ cho DDRAM: di chuyển con trỏ đến một vị trí tùy ý trong DDRAM và vì thế có thể được dùng để chọn vị trí cần hiển thị trên LCD Để thực hiện lệnh này cần reset RS=0 Bit MSB của mã lệnh (D7) phải bằng 1, 7 bit còn lại của mã lệnh chính là địa chỉ DDRAM muốn di chuyển đến Ví dụ chúng ta muốn di chuyển con trỏ đến vị trí thứ 3 trên dòng 2 của LCD (địa chỉ 42) chúng ta cần ghi mã lệnh 0xAA vì 0xAA=10101010 (binary) trong đóbit MSB bằng 1, bảy bit còn lại là 0101010=42, địa chỉ của ô nhớ muốn đến

 Write to CGRAM or DDRAM – ghi dữ liệu vào CGRAM hoặc DDRAM: vì đây không phải là lệnh ghi instruction mà là 1 lệnh ghi dữ liệu nên chân RS cần được set lên 1 trước khi ghi lệnh vào LCD Lệnh này cho phép ghi mã ASCII của một

ký tự cần hiển thị vào thanh ghi DDRAM Trường hợp ghi vào CGRAM không được khảo sát

 Entry mode set – xác lập các hiện thị liên tiếp cho LCD: nói một cách dễ hiểu, lệnh này chỉ ra cách mà bạn muốn hiển thị một ký tự tiếp theo 1 ký tự trước đó

Ví dụ nếu bạn muốn hiện thị 2 ký tự liên tiếp AB, trước hết bạn viết A tại vị trí 5, dòng 1 Sau đó bạn ghi B vào LCD, lúc này có 4 cách mà LCD có thể hiển thị B như sau: hiển thị B bên phải A tại vị trí số 6 (cách 1); B cũng có thể được hiển thị bên trái A, tại vị trí số 4(cách 2); hoặc LCD có thể tự dịch chuyển A về bên trái đến vị trí 4 sau đó hiển thị B bên phải A, tại vị trí 5(cách 3); và khả năng cuối cùng là LCD dịch chuyển A về bên phải đến vị trí 6 sau đó hiển thị B bên trái A, tại vị trí 5(cách 4) Chúng ta có thể chọn 1 trong 4 cách hiển thị trên thông qua lệnh Entry mode set Đây là lệnh ghi Instruction nên RS=0, 5 bit cao D7:3=00000,bit D2=1, hai bit còn lại D1:0 chứa mã lệnh để lựa chọn 1 trong 4 cách hiển thị Xem lại bảng 2, bit D1 chứa giá trị I/D và D0 chứa S Trong đó I/D nghĩa là tăng hoặc giảm (Increment or Decrement) I/D= 1 là hiển thị tăng tức ký tự sau sẽ hiển thị bên phải ký tự trước, nếu I/D=0 thì hiển thị giảm, tức ký tự sau hiển thị bên trái ký tự trước S là giá trị Shift, nếu S=1 thì các ký tự trước đó sẽ được “đẩy” đi,

ký tự sau chiếm chỗ ký tự trước, ngược lại nếu S=0 thì vị trí hiển thị của các ký tựtrước đó không thay đổi Có thể tóm tắt 4 mode hiển thị ứng với 4 mã lệnh như sau:

+ D7:0 = 0x04 (00000100) : hiển thị giảm và không shift (như cách 2 trong vídụ)

+ D7:0 = 0x05 (00000101) : hiển thị giảm và shift (như cách 4 trong ví dụ)

+ D7:0 = 0x06 (00000110) : hiển thị tăng và không shift (như cách 1,khuyến

khích)

+ D7:0 = 0x07 (00000111) : hiển thị tăng và shift (như cách 3 trong ví dụ)

 Display on/off control – xác lập cách hiện thị cho LCD: lệnh này bao gồm các thông số cho phép LCD hiển thị, cho phép hiển thị cursor và mở/tắt blinking Đâycũng là một lệnh ghi Instrcution nên RS phải bằng 0 Mã lệnh cho lệnh này có dạng 00001DCB trong đó D (Display) cho phép hiển thị LCD nếu mang giá trị 1,

C (Cursor) bằng 1 thì cursor sẽ được hiển thị và B là blinking cho cursor tại vị trí hiển thị (blinking là dạng 1 ô đen nhấp nháy tại vị trí ký tự đang hiển thị) Mã lệnh được dùng phổ biến cho lệnh này là 0x0E (00001110 - hiển thị cursor nhưng không hiển thị blinking)

 Function set – xác lập chức năng cho LCD: đây là lệnh thiết lập phương thức giao tiếp với LCD, kích thước font chữ và số lượng line của LCD RS cũng phải bằng 0 khi sử dụng lệnh này Mã lệnh function set có dạng 001D¬¬LNFxx Trong

đó nếu DL=1 (DL: Data Length) thì mode giao tiếp 8 bit sẽ được dùng, lúc này tất

cả các chân từ D0 đến D7 phải được kết nối với bộ điều khiển ngoài Nếu DL=0 thì mode 4 bit được dùng, trong trường hợp này chỉ có 4 chân D4:7 được dùng để truyền nhận dữ liệu và kết nối với bộ điều khiển ngoài, các chân D0:3 được để trống N quy định số dòng của LCD, vì chúng ta đang khảo sát LCD loại hiển thị

2 dòng nên N=1 (N=0 cho trường hợp LCD 1 dòng) F là kích thước font chữ hiểnthị, do LCD có 2 bộ font chữ có sẵn trong CGROM nên chúng ta cần lựa chọn thông qua bit F, nếu F=1 bộ font 5x10 được sử dụng và nếu F=0 thì font 5x8 đượchiển thị 2 bit thấp trong mã lệnh này có thể được gán giá trị tùy ý Mã lệnh được dùng phổ biến cho lệnh function set là 0x38 (00111000 – giao tiếp 8 bit, 2 dòng với font 5x8 ) hoặc 0x28 (00101000 – giao tiếp 4 bit, 2 dòng với font 5x8 ) Ví dụ trong bài này sử dụng cả 2 mã lệnh trên

Từ trái qua: Chân số 1 là chân IN Chân số 2 là chân GND Chân số 3 là chan OUTĐặc điểm:

14 LM7812:

Chân số 2 là chân GND Chân số 3 là chan OUTĐặc điểm:

15 2SC1815:

16 Cầu diode RS507:

- Tuy nhiên các Opamp trong LM324 được thiết kế đặc biệt để sử dụng với nguồn đơn Tức là bạn chỉ cần Vcc và GND là đủ

- Một điều đặc biệt nữa là nguồn cung cấp của LM324 có thể hoạt động độc lập với nguồn tín hiệu Ví dụ nguồn cung cấp của LM324 là 5V nhưng nó

có thể làm việc bình thường với nguồn tín hiệu ở ngõ vào V+ và V- là 15V.

Sơ đồ chân của LM324:

19.

Vấn đề cần quan tâm khi thiết kế mạch với IC LM324:

-Điện áp cung cấp: Nguồn cung cấp cho LM324 tầm từ 5V~32V.

-Áp tối đa ngõ vào: từ 0~32V đối với nguồn đơn và cộng trừ 15V đối với

Trong đó: Hình II 1.1: Hình dáng điện trở thục tế

Tụ điện phẳng gồm hai bàn phẳng kim loại diện tích đặt song song và cách nhau một khoảng

ε = 8.86.10-12 C2/ N.m2 là hằng số điện môi của chân không

ε là hằng số điện môi tương đối của môi trường; đối với chân không ε = 1, giấytẩm dầu = 3,6; gốm = 5,5; mica = 4 ÷5

P 1 1 2

P 1 2 3

P 1 3 4

P 1 4 5

P 1 5 6

P 1 6 7

P 1 7 8

J 2

C A M B I E N 2 1 3

D ED I 34

G N D 5 A 6 B 7

V C C 8

0

5 V

I N P U T R S 4 8 5 1

1 2 0

T X D 1

5 V

0 0

M A X 4 8 5

R OR E 12

D ED I 34

G N D 5 A 6 B 7

V C C 8

I N P U T R S 4 8 6 1

D 1 2

C L K 1 3

P R 1 4

Q 1 5

Q 1 N 6

G N D 7

Q 2 NQ 2 89

1 Sơ đồ nguyên lý và nguyên lý hoạt động:

a Module điều khiển nhiệt độ:

A C 1

1 2 V

L S 3

3 5 4 1

Q 2

2 S B 6 8 8

2 3

L 2

R E L A Y 1 2 V / 5 C H A N

3 5 4 1

 Nguyên lý hoạt động của mạch.

- Khi cấp nguồn cho mạch, dựa vào đặc tính nhạy cao của IC LM335 với nhiệt độ Qua

đó tạo ra điện áp hoặc dòng điện tỷ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối nên ta đo được nhiệt

độ của hệ thống hiện tại

- Khối ADC chuyển tín hiệu điện sang mã nhị phân có giá trị tương ứng rồi đưa vào vi điều khiển Vi điều khiển giải mã đưa ra nhiệt độ hiện tại của 2 cảm biến

- Tại hệ thống ta có thể cài đặt nhiệt độ qua bàn phím 4x4