THIẾT kế THIẾT bị đo điện áp một CHIỀU TRONG dải 05v DÙNG PIC16F887A (có code và sơ đồ mạch)

THIẾT kế THIẾT bị đo điện áp một CHIỀU TRONG dải 05v DÙNG PIC16F887A (có code và sơ đồ mạch) THIẾT kế THIẾT bị đo điện áp một CHIỀU TRONG dải 05v DÙNG PIC16F887A (có code và sơ đồ mạch) THIẾT kế THIẾT bị đo điện áp một CHIỀU TRONG dải 05v DÙNG PIC16F887A (có code và sơ đồ mạch) THIẾT kế THIẾT bị đo điện áp một CHIỀU TRONG dải 05v DÙNG PIC16F887A (có code và sơ đồ mạch)

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VII DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU VIII DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT IX

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI 1

1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1

1.2 YÊU CẦU VỀ ĐỀ TÀI 2

1.3 HƯỚNG THỰC HIỆN 2

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ ĐO ĐIỆN ÁP 3

2.1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ ĐO ĐIỆN TỬ 3

2.2 CÁCH SỬ DỤNG THIẾT BỊ ĐO ĐIỆN ÁP 5

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG 6

3.1 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG 6

3.1.1 Giải thích sơ đồ: 6

3.2 TÌM HIỂU CÁC LINH KIỆN: 7

3.2.1 Nguồn phát 5V sử dụng IC LM7805: 7

3.2.2 Vi điều khiển PIC16F887A: 9

3.2.3 LCD 16x2: 10

CHƯƠNG 4 THI CÔNG MẠCH 12

4.1 SƠ ĐỒ GIẢI THUẬT CỦA MẠCH ĐO ĐIỆN ÁP: 12

4.2 KẾT QUẢ: 13

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN 15

5.1 KẾT LUẬN: 15

5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN SAU ĐỀ TÀI: 15

TÀI LIỆU THAM KHẢO: 16

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 2-1: thiết bị đo đa năng hiển thị số 4

Hình 2-2: thiết bị đo đa năng hiển thị kim 4

Hình 3-1: sơ đồ khối của thiết bị đo 6

Hình 3-2: IC ổn áp 5V LM7805 7

Hình 3-3: mạch nguồn 5V dùng LM7805 8

Hình 3-4: vi điều khiển PIC16F887A 9

Hình 3-5: sơ đồ chân của PIC16F887A 9

Hình 3-6: LCD 16x2 10

Hình 3-7: sơ đồ chân của LCD16x2 11

Hình 4-1: Sơ đồ giải thuật của mạch 12

Hình 4-2: Mạch mô phỏng proteus 13

Hình 4-3: Sơ đồ mạch in 14

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮTPIC : Programmable Interface Controller

ADC: Analog Digital Converter

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI

1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

Ngày nay,sự ra đời của các bộ vi xử lí,các bộ vi điều khiển đã tạo ra một bướcngoặt lớn trong việc thiết kế các hệ thống xử lí thông tin,đo lường điều khiển vàtruyền thông.Kết quả là đã tạo ra được những sản phẩm như máy ảnh,máy chơinhạc ,đầu dĩa DVD,các bộ biến tần,TV,các thiết bị thông minh…ngày càng rẻhơn,nhỏ hơn,thông minh hơn và tiện dụng hơn.Ngoài ra,kỹ thuật vi điều khiển hiệnnay rất phát triển, nó được ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp, tựđộng hóa, trong đời sống và còn nhiều lĩnh vực khác nữa So với kỹ thuật số thì kỹthuật vi điểu khiển nhỏ gọn hơn rất nhiều do nó được tích hợp lại và có khả nănglập trình được để điều khiển.Nên rất tiện dụng và cơ động.Với tính đa dụng của viđiều khiển thì trong phạm vi đồ án nhỏ này,em chỉ dùng vi điều khiển PIC để thiết

kế mạch đo điện áp một chiều ở dải đo 0-5V và hiển thị lên LCD

Trang 2/18

1.2 YÊU CẦU VỀ ĐỀ TÀI

- Thiết kế mạch đo điện áp một chiều.

- Hiển thị giá trị đo lên LCD.

- Dải đo trong khoảng 0-5V.

- Mạch thi công chạy một cách chính xác, ổn định.

1.3 HƯỚNG THỰC HIỆN

- Thiết lập sơ đồ khối

- Tìm hiểu về mạch đo điện áp,vi điều khiển PIC16f887A

- Tìm hiểu các linh kiện liên quan khác.

- Viết code và thiết kế mạch mô phỏng dùng proteus.

- Test trên board và thi công mạch thực tế

Thiết kế thiết bị đo điện áp một chiều

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ ĐO ĐIỆN ÁP

1.4 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ ĐO ĐIỆN TỬ

Đo lường điện tử là phương pháp xác định trị số của một thông

số nào đó ở một cấu kiện điện tử hay hệ thống điện tử Thiết bị dùng để xác định giá trị được gọi là "thiết bị đo", chẳng hạn, đồng

hồ đo nhiều chức năng [multimeter] dùng để đo trị số của điện trở,điện áp, và dòng điện trong mạch điện.Kết quả đo tuỳ thuộc vào hạn chế của thiết bị đo Các hạn chế đó sẽ làm cho giá trị đo được (hay giá trị biểu kiến) hơi khác nhẹ với giá trị đúng (tức là giá trị tính toán theo thiết kế)

Đồng hồ vạn năng thường gồm 2 loại: Loại hiển thị bằng kim và loại hiển thị bằng số

Để quy định hiệu suất của các thiết bị đo, cần phải có các định nghĩa về độ chính xác [accuracy], độ rõ [precision], độ phân giải [resolution], độ nhạy [sensitivity] và sai số [error]

Ưu và nhược điểm của từng loại đồng hồ vạn năng:

_ Đồng hồ hiển thị bằng kim:

* Ưu điểm:

- Được dùng chủ yếu để kiểm tra các linh kiện bán dẫn (đi-ốt, transistor,

MOSFET…) còn hoạt động hay không, vì dễ quan sát

- Có thể được dùng để kiểm tra nhanh hư hỏng các linh kiện trong mạch điện tử

- Dễ mua và có nhiều giá bán cho người dùng lựa chọn từ giá rẻ cho đến khá đắt

*Nhược điểm:

- Dễ hỏng kim hoặc mạch điện tử bên trong nếu không sử dụng đúng cách

- Khó đọc các giá trị số như điện áp, dòng điện, giá trị điện trở

Hình 2-1: Thiết bị đo đa năng hiển thị số [1]

Thiết kế thiết bị đo điện áp một chiều

Hình 2-2: Thiết bị đo đa năng hiển thị kim [2]

1.5 CÁCH SỬ DỤNG THIẾT BỊ ĐO ĐIỆN ÁP

Nếu bạn đang muốn đo điện áp 220VAC, bạn xoay núm vặn đến số 250VAC,không nên chọn thang đo quá lớn (Ví dụ 1000VAC) vì điều này làm kết quả đokhông chính xác Ngược lại, nếu chọn chọn thang đo quá nhỏ (ví dụ 110VAC), cóthể dẫn đến gãy kim đo nếu bạn sử dụng thiết bị đo hiển thị kim.

Trang 6/18

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG1.6 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG

Hình 3-1: Sơ đồ khối của thiết bị đo

1.1.1 Giải thích sơ đồ:

Thiết kế mạch đo điện áp dựa trên sơ đồ khối, cấp nguồn cho các khối xungquanh, khối vi điều khiển và khối hiển thị Đầu tiên khối vi điều khiển nhận dữliệu tín hiệu đầu vào, thông qua bộ ADC của vi điều khiển mà tín hiệu được phânchia dựa theo giá trị của bộ ADC 10 bit=2^10=1024 giá trị.Tín hiệu đầu vào đượcxác đinh dựa vào công thức.Sau đó,giá trị của tín hiệu đầu vào sẽ được hiển thị lênLCD16x2

Linh kiện cho các khối:

Thiết kế thiết bị đo điện áp một chiều

Khối hiển thị(LCD) Khối vi điều

khiển Khối nguồn

Khối tín hiệu đầu vào

- Khối nguồn: nguồn phát 5Vdc dùng IC ổn áp 7805

- Khối vi điều khiển: 1 vi điều khiển PIC16f887A

- Khối hiển thị: LCD16x2

- Khối tín hiệu đầu vào:thiết bị có điện áp trong khoảng 0-5V

1.7 TÌM HIỂU CÁC LINH KIỆN:

1.1.2 Nguồn phát 5V sử dụng IC LM7805:

Hình 3-2: IC ổn áp 5V LM7805 [3]

Trang 8/18

Các thông số kỹ thuật:

 Điện áp đầu vào lớn nhất:20V

 Điện áp đầu vào nhỏ nhất:7V

Nguồn điện xoay chiều 220V sau khi qua bộ biến áp sẽ thành nguồn điện 9V,sau

đó qua bộ chỉnh lưu cầu thành nguồn điện 1 chiều 9V,nguồn 9V lúc này sẽ qua IC LM7805 để thành nguồn 5V DC để làm nguồn cho mạch đo điện áp

Thiết kế thiết bị đo điện áp một chiều

1.1.3 Vi điều khiển PIC16F887A:

Hình 3-4:vi điều khiển PIC16F887A [6]

Hình 3-5:sơ đồ chân của PIC16F887A [7]

Các thông số kĩ thuật của PIC16F887A:

 8K Flash ROM

 368 bytes RAM

 256 bytes EEPROM

 5 Port I/O (A, B, C, D, E), ngõ vào/ra với tín hiệu điều khiển độc lập

 2 bộ định thời 8 bit Timer 0 và Timer 2

Trang 10/18

 1 bộ định thời 16 bit Timer 1, có thể hoạt động trong cả chế độ tiết

kiệm năng lượng (Sleep Mode) với nguồn xung clock ngoài

 2 bộ CCP, Capture/Compare/PWM - tạm gọi là: Bắt giữ / So sánh / Điều Biếnxung

 1 bộ biến đổi tương tự - số (ADC) 10 bit, 8 ngõ vào

 2 bộ so sánh tương tự (Comparator)

 1 bộ định thời giám sát (WDT - Watch Dog Timer)

 1 cổng song song ( Parallel Port ) 8 bit với các tín hiệu điều khiển

 1 cổng nối tiếp ( Serial Port )

 15 nguồn ngắt (Interrupt)

 Chế độ tiết kiệm năng lượng (Sleep Mode)

 Nạp chương trình bằng cổng nối tiếp ICSPTM (In-Circuit Serial Programing)

 Nguồn dao động lập trình được tạo bằng công nghệ CMOS

Hình 3-7:sơ đồ chân của LCD16x2 [9]

Chức năng các chân của LCD 16x2:

Bảng 3-1:chức năng các chân của LCD16x2 [10]

Trang 12/18

CHƯƠNG 3 THI CÔNG MẠCH1.8 SƠ ĐỒ GIẢI THUẬT CỦA MẠCH ĐO ĐIỆN ÁP:

Hình 4-1: Sơ đồ giải thuật của mạch

Giải thích sơ đồ giải thuật:

Sơ đồ giải thuật trên cho ta thấy cách hoạt động của một thiết bị đo điệnáp.Đầu tiên,nguồn 5V được bật lên để cấp nguồn nuôi cho vi điều khiển vàlcd16x2,sau đó tín hiệu điện áp một chiều được xác định qua 2 que đo củamạch,giá trị điện áp sẽ được tính theo giá trị ADC của vi điều khiển,ở đây ta chọngiá trị ADC là 10bit,tương ứng với 1024 giá trị.Tùy thuộc vào điện áp cần đo màgiá trị ADC sẽ tương ứng,sau đó,vi điều khiển sẽ xuất dữ liệu ra và hiển thị lênlcd16x2 kết quả điện áp của tín hiệu điện áp ban đầu

Đặt tín hiệu điện áp đầu vào DC trong khoảng 0-5V

Mạch đo xác nhận giá trị,tính toán theo công thức

Giá trị đo được hiển thị lên LCD

 Sai số thấp

Hình 4-2: Mạch mô phỏng proteus

Trang 14/18

Thiết kế thiết bị đo điện áp một chiều

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN

1.10 KẾT LUẬN:

Kết quả thu lại được trong quá trình thực hiện đề tài này là:

 Hoàn thành thiết kế và mạch thực tế, kiểm tra kĩ càng, mạch tuy chưa ổn địnhnhưng đã đáp ứng yêu cầu đề tài

 Sản phẩm được hoàn thành có thể đươc ứng dụng để đo các thiết bị có điện áptrong khoảng 0-5V

Nhược điểm:

 Dễ bị hư hỏng, kết quả đo đôi khi còn sai lệch nhiều

 Dải điện áp hẹp

 Chỉ đo được điện áp 1 chiều

1.11 HƯỚNG PHÁT TRIỂN SAU ĐỀ TÀI:

Do lượng kiến thức còn hạn chế nên sản phẩm mạch làm thiếu chuyên môn vàrất sơ sài,nếu có thời gian,có cơ hội nghiên cứu tốt và chuyên sâu hơn,em mongrằng đề tài này sẽ phát triển được thêm các chức năng như là :

 Mạch đo được dải rộng hơn

 Có nhiều thang đo

 Đo được điện áp xoay chiều

Em hi vọng với những hướng phát triển như trên và cùng với sự góp ý chântình từ quý thầy cô, đề tài này sẽ phát triển hơn , thông minh hơn và hoàn thiệnhơn

LCD_putcmd(0xC0);

printf(LCD_putchar,"MACH DO AP LCD ");

}

}

Thiết kế thiết bị đo điện áp một chiều