Tài liệu Điều khiển từ xa theo cơ chế Master-Slave ppt

Xét trong cấu trúc của một vi điều khiển thì ngoài khối trung tâm thực hiện chức năng nhiệm vụ của một vi xử lý, còn đợc tích hợp thêm các khối chức năng hỗ trợ để tạo thành một mạch điề

Chuyên ngành Điện tử

Điều khiển từ xa theo cơ chế master-slave

1.Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ chế tạo linh kiện bán dẫn thì các phơng pháp vi xử lý cũng mở ra một hớng phát triển mới đó là hình thành các họ vi điều khiển Xét trong cấu trúc của một vi điều khiển thì ngoài khối trung tâm thực hiện chức năng nhiệm vụ của một vi xử lý, còn đợc tích hợp thêm các khối chức năng hỗ trợ để tạo thành một mạch điều khiển hoàn chỉnh Ngoài đặc điểm công suất tiêu thụ thấp thì một đặc trng nổi bật khác của các vi điều khiển

là khả năng cho phép ngời sử dụng lập trình theo yêu cầu dựa trên tập lệnh riêng khá phong phú Những đặc điểm nổi bật này làm cho các họ vi điều khiển có khả năng ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực điều khiển tự động

Tuy nhiên hiện nay những hệ thống điều khiển từ xa sử dụng vi điều khiển có kết nối với máy tính cho phép bật tắt, hẹn giờ cha đợc triển khai nhiều, trong khi đó thì nhu cầu về những hệ thống trên

đang ngày càng tăng Lý do chính khiến các hệ thống này cha đợc phổ biến rộng rãi là vì hiện tại chi phí lắp đặt, vận hành, bảo dỡng còn khá cao Để giải quyết vấn đề này nhóm chúng em đã mạnh dạn nghiên cứu cơ chế điều khiển từ xa master-slave để ứng dụng vào các hệ thống cụ thể

2.Nội dung nghiên cứu

2.1.Sơ đồ khối của hệ thống

Hình 1 : Sơ đồ khối hệ thống.

Hệ thống bao gồm một máy tính, các mạch vi điều khiển và các thiết bị điện (quạt, đèn chiếu sáng, chuông) Máy tính có chức năng điều khiển các thiết bị điện của giảng đờng, thông qua mạch

điều khiển Việc điều khiển này là tự động, nhờ các chơng trình đợc cài đặt sẵn Chơng trình điều khiển các thiết bị điện có thể đợc thay đổi trực tiếp trên máy tính

2.2.Các tính năng của hệ thống

Giao tiếp

Vi điều khiển 1 Vi điều khiển 2 Vi điều khiển 3

Điều khiển thiết bị Điều khiển thiết bị Điều khiển thiết bị

Thiết

bị 1

Thiết

bị 2

Thiết

bị 5

Thiết

bị 6

Thiết

bị 3

Thiết

bị 4

Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HS-SV

Hệ thống có các tính năng sau:

 Điều khiển việc đánh chuông giờ học tự động cho giảng đờng

 Điều khiển bật tắt các đèn chiếu sáng tự động cho các hành lang, cầu thang và khu vực quanh giảng đờng

 Điều khiển bật tắt các thiết bị điện cho các phòng học của giảng đờng một cách trực tiếp thông qua máy tính

 Hệ thống cho phép hẹn giờ bật tắt các thiết bị điện thông qua giao diện trên máy tính

 Có thể thay đổi chơng trình điều khiển hệ thống thông qua máy tính

 Là cơ sở để xây dựng mô hình ngôi nhà thông minh

2.3.Nguyên lý hoạt động

a Giải thích chức năng các khối

- Máy tính đóng vai trò là thành phần điều khiển trung tâm Chức năng chính của máy tính

là gửi các lệnh điều khiển đến vi điều khiển để thực hiện điều khiển các thiết bị điện

- Khối giao tiếp RS 232 có chức năng kết nối hoạt động giao tiếp giữa máy tính và các vi

điều khiển

- Vi điều khiển có chức năng nhận lệnh từ máy tính để đa ra tín hiệu điều khiển các thiết bị

điện

- Khối điều khiển thiết bị có chức năng nh một cái khoá điện tử để điều khiển bật tắt thiết bị

điện Khi thiết bị điện có yêu cầu điều khiển công suất thì khối điều khiển thiết bị có cấu tạo là khối điều khiển công suất

- Các thiết bị điện đợc bật tắt khi có tín hiệu điều khiển đa đến

b Nguyên lý hoạt động.

Khi máy tính gửi một lệnh điều khiển đi thì thông qua khối giao tiếp RS 232, vi điều khiển nhận lệnh của máy tính gửi đến và tiến hành giải mã lệnh Lệnh bao gồm 1 byte header, 1 byte ID để xác

định vi điều khiển thực hiện lệnh, các byte lệnh sau đó và 1 byte kết thúc Sau khi giải mã lệnh, vi điều khiển đợc chọn sẽ đa ra tín hiệu điều khiển đến khối điều khiển thiết bị Khối điều khiển thiết bị hoạt

động nh một cái khoá điện tử do đó khi tín hiệu từ vi điều khiển gửi đến ở mức 1 thì nó đóng mạch thiết

bị điện, mạch thiết bị điện lúc này đợc đóng kín nên thiết bị sẽ làm việc, ứng với chuông điện thì chuông sẽ kêu còn nếu ứng với đèn thì đèn sẽ sáng Khi không có lệnh, tín hiệu từ vi điều khiển gửi

đến ở mức 0 thì nó không đóng mạch làm cho hở mạch nên trạng thái của thiết bị điện là tắt Hoạt

động chi tiết của các thiết bị nh sau:

 Vi điều khiển: đợc lập trình để cho các port1, port2, port3 có chức năng hoạt động nh các

port nối tiếp Các chân của các port này đợc dùng nh các chân xuất dữ liệu, dữ liệu ra của các chân này có hai mức logic là 0 và 1 Port 3 đợc lập trình có P3.0 và P3.1 dùng riêng vào việc giao tiếp với máy tính Khi lệnh điều khiển từ máy tính gửi đến thì vi điều khiển tiến hành giải

D 2

D 1

D 3

J 3

L O A D 1 2

Q 1

S C R

J 1

A C 2 2 0 V ~ 1

D 4

J 2

C O N T R O L

1 3

Chuyên ngành Điện tử

mã lệnh theo chơng trình đã lập, sau khi giải mã lệnh vi điều khiển sẽ xuất tín hiệu ra chân của port nối tiếp theo lệnh điều khiển Tín hiệu xuất ra có mức logic 1

 Mạch điều khiển dùng Thyristo:

Hình 2: Mạch điều khiển thiết bị điện dùng thyristo.

Nguyên lý hoạt động: để điều khiển đóng mở các thiết bị thì chỉ cần đa điện áp một chiều đến chân điều khiển của thyristo để thông nó Còn để điều khiển công suất thì điện áp điều khiển phải có dạng xung, các xung điều khiển Uđk đợc đa đến cực điều khiển của thiristo muộn hơn so với thời điểm bắt đầu của bán chu kỳ mà thiristo đảm nhiệm một góc α nh vậy thiristo sẽ thông trong khoảng α ữ Π

và Π+αữ2Π, kết quả là điện áp đặt lên tải không phải là hình sin mà có dạng gần giống hình sin nh ng khuyết đi một góc α ở cả hai nửa hình sin

Trị hiệu dụng của điện áp trên tải:

Ur = U VM ωt dωt

π

π α

2

) sin (

1

∫

= sin 2 )

2

1 (

1

VM

U

Khi α = 0 thì Ur =

2

VM

U

Khi α =

2

π

thì Ur=

2

VM U

Khi α = Π thì Ur = 0

Nhờ thay đổi góc mở α ta có thể điều chỉnh đợc điện áp trên tải

2.4.Kết quả thu đợc

− Mạch điện đợc thiết kế hoàn thành đúng tiến độ với giá thành hợp lý

− Mạch điện hoạt động tốt, có thể điều khiển đợc 4 thiết bị điện khác nhau cùng một lúc và có thể nâng số thiết bị điều khiển lên nhiều hơn nữa

Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HS-SV

− Hệ thống đợc sử dụng một cách dễ dàng, chơng trình trên máy tính cài đặt đơn giản với giao diện thân thiện dễ sử dụng

3 Phơng pháp nghiên cứu của đề tài

Để thực hiện nghiên cứu đề tài, chúng em đã tiến hành nghiên cứu theo trình tự sau:

−Nghiên cứu và tìm hiểu lý thuyết:

−Nghiên cứu và tìm hiểu về chip vi xử lý 8051

−Nghiên cứu, tìm hiểu nguyên lý hoạt động của Thyristo

−Tìm hiểu các ngôn ngữ lập trình cần thiết

−Lập sơ đồ khối theo mục tiêu đề tài

−Tính toán thiết kế phần cứng và phần mềm cho mạch điều khiển: dùng ngôn ngữ lập trình Assembler

−Thiết kế giao diện với máy tính: dùng ngôn ngữ lập trình VisualBasic

4.Khả năng ứng dụng của đề tài

Hệ thống có thể đợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau nh: điều khiển các thiết bị điện trong gia đình, cơ quan hay văn phòng, là cơ sở để xây dựng mô hình ngôi nhà thông minh Hệ thống

đợc nghiên cứu nhằm phục vụ nhu cầu của ngời lao động nhằm giải phóng một phần sức lao động và tiết kiệm thời gian