Điều khiển tốc độ và góc quay động cơ, hiển thị bằng lcd

Với hệ truyền động điện một chiều được ứng dụng nhiều trong các yêu cầu điều chỉnh cao, cùng với sự phát triển không ngừng của kỹ thuật điện tử và kỹ thuật vi điện tử.. Điều khiển tốc độ

621 TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

Sau ba tháng tìm hiểu và thi công, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình

và cũng đã tạo ra được sản phẩm thật Tuy nhiên vì thời gian chuẩn bị không nhiều cùng với kiến thức còn hạn hẹp, đồ án không tránh khỏi những sai sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cô trong khoa

Em xin chúc các thầy cô, các anh chị và toàn thể bạn bè sức khỏe dồi dào, đạt nhiều thành công trong công việc, học tập và nghiên cứu

Nghệ An, tháng 1 năm 2015

Sinh viên thực hiện

Phan Xuân Trường

MỞ ĐẦU

Hiện nay, các hệ thống dây chuyền tự động trong các nhà máy, xí nghiệp được sử dụng rất rộng rãi, vận hành có độ tin cậy cao Vấn đề quan trọng trong các dây chuyền sản suất là điều chỉnh tốc độ động cơ hay đảo chiều quay động cơ để nâng cao năng suất

Với hệ truyền động điện một chiều được ứng dụng nhiều trong các yêu cầu điều chỉnh cao, cùng với sự phát triển không ngừng của kỹ thuật điện tử và kỹ thuật vi điện tử Hệ truyền động một chiều điều chỉnh đồng thời tốc độ và góc quay của động cơ đã trở thành giải pháp tốt cho các hệ thống có yêu cầu chất lượng cao Vì vậy, tôi đã lựa chọn đồ án tốt nghiệp với

đề tài “ Điều khiển tốc độ và góc quay động cơ, hiển thị bằng LCD”

Đồ án thực hiện việc điều khiển động cơ thông qua vi điều khiển, vì vậy đề tài nghiên cứu về việc ổn định tốc độ động cơ điện một chiều Trong giới hạn thời gian nghiên cứu cho phép, đề tài chỉ phát triển một hệ thống điều khiển đơn giản

Nội dung của đồ án được trình bày trong ba chương:

Chương 1: Tổng quan về hệ thống đo và điều khiển tốc độ động cơ

Chương này trình bày các kiến thức về động cơ điện và các phương pháp thay đổi tốc độ động cơ điện

Chương 2: Giới thiệu về vi điều khiển 8051

Chương 2 đi vào tìm hiểu vi điều khiển 8051 và các linh kiện được dùng để thi công sản phẩm

Chương 3: Thi công mạch và đánh giá sai số

Chương 3 tìm hiểu sơ qua về vi điều khiển dùng trong mạch là 89S52 và quy trình thi công để tạo ra sản phẩm Sau đó trình bày các nguyên nhân sai số của sản phẩm đã được thiết kế

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của thầy Nguyễn Phúc Ngọc và các thầy cô trong khoa điện tử viễn thông đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đề tài này

Sinh viên thực hiện PHAN XUÂN TRƯỜNG

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Đồ án thực hiện việc điều khiển tốc độ và góc quay động cơ thông qua vi điều khiển 8051, chính vì vậy đề tài nghiên cứu việc ổn định tốc độ động cơ điện một chiều, hệ truyền động một chiều điều chỉnh đồng thời tốc độ và góc quay của động cơ Trong giới hạn thời gian nghiên cứu cho phép, đề tài chỉ phát triển một hệ thống điều khiển đơn giản Các thiết bị được giám sát và điều khiển tiêu tốn rất ít năng lượng sẽ mang lại lợi ích kinh tế và hiệu quả sử dụng cao Sau ba tháng thực hiện, em đã hoàn thành được sản phẩm của mình Mạch đã điều khiển được tốc độ động cơ và góc quay theo ý của người sử dụng

ABSTRACT

The thesis performance controlled adjustable speed and angle of rotation of the motor via the control 8051, so deep research on steady speed DC motors, DC transmissions adjustable speed and angle of rotation of the motor.In limited studies allow subject developed a simple control system Devices are monitored and controlled consumes very little energy will bring economic benifit and high efficiency After three months of performance, I have completed the product The circuit is controlled adjustable speed and angle of rotation of the motor of the user

MỤC LỤC

TRANG

LỜI CẢM ƠN………2

MỞ ĐẦU 3

TÓM TẮT ĐỒ ÁN 4

DANH MỤC HÌNH VẼ 7

DANH MỤC BẢNG BIỂU 8

CHƯƠNG I - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 9

1.1 Tổng quan về động cơ điện 9

1.1.1 Cơ chế sinh lực quay của động cơ điện 9

1.1.2.Cấu tạo 10

1.1.3 Các thông số định mức 13

1.1.4 Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều: 13

1.1.5 Phương trình đặc tính cơ và đặc tính cơ điện: 14

1.2 Điều khiển tốc độ: 17

1.2.1 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ: 18

1.2.2 Các đặc tính cơ khi đảo chiều quay: 23

1.2.3 Các chỉ tiêu chất lượng: 24

1.2.4 Phạm vi điều chỉnh D: 24

1.2.5 Độ trơn điều chỉnh: 25

1.2.6 Sai số tốc độ: 25

1.2.7 Chỉ tiêu kinh tế: 25

CHƯƠNG II - GIỚI THIỆU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN 8051 25

2.1 Định hướng thiết kế: 26

2.2 Tổng quan về vi xử lý 8051: 28

2.2.1 Sơ đồ khối : 28

2.2.2 Sơ đồ và chức năng các chân của vi điều khiển 8051: 30

2.2.3 Tổ chức bộ nhớ: 32

2.2.4 Thanh ghi ghi chức năng đặc biệt (SFR= Special Function Registers): 35

2.2.5 Phầm mềm lập trình vi điều khiển: 36

2.3 Khối hiển thị: 37

2.4 Khối nhập giá trị: 39

2.5 Khối nguồn: 39

2.6 Mạch đảo chiều động cơ: 40

2.7 IC UNL2803: 41

CHƯƠNG III - THIẾT KẾ MẠCH VÀ ĐÁNH GIÁ SAI SỐ 41

3.1 Giới thiệu về vi điều khiển AT89S52: 42

3.2 Sơ đồ khối: 49

3.3 Sơ đồ nguyên lý: 49

3.4 Lưu đồ thuật toán: 50

3.5 Thiết kế mạch thực tế: 51

3.6 Nguyên nhân gây ra sai số của mạch: 51

3.7 Ứng dụng……… 54

KẾT LUẬN 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

PHỤ LỤC 56

DANH MỤC HÌNH VẼ

Trang

Hình 1.1: Mặt cắt dọc động cơ điện 10

Hình 1.2: Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ song song 14

Hình 1.3: Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ độc lập 14

Hình 1.4: Đặc tính cơ điện của động cơ một chiều kích từ độc lập 16

Hình 1.5: Đặc tình cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập 17

Hình 1.6: Điều chỉnh độ rộng xung PWM 18

Hình 1.7: Dạng sóng dòng và áp trên động cơ 19

Hình 1.8: Sơ đồ điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều 20

Hình 1.9: Đặc tình điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện trở phụ phần ứng 20

Hình 1.10: Sơ đồ điều chỉnh tốc độ ĐMđl bằng cánh thay đổi từ thông Φ 21

Hình 1.12: Sơ đồ điều chỉnh tốc độ ĐMdl bằng cách thay đổi Uư 22

Hình 1.13: Đặc tính điều chỉnh tốc độ ĐMdl bằng cách thay đổi điện áp phần ứng Uư 23

Hình 1.14: Sơ đồ hãm ngược bằng cách đảo Uư 24

Hình 1.15: Xác định phạm vi điều chỉnh của động cơ ĐMdl 25

Hình 2.1: Cấu tạo cơ bản của 8051 28

Hình 2.2: Sơ đồ chân của vi mạch 8051 31

Hình 2.3: Sơ đồ tổ chức bộ nhớ 33

Hình 2.4: Sơ đồ tổ chức 128 byte thấp trong ram họ 8051 34

Hình 2.5: Màn hình LCD 37

Hình 2.6: Khối phím bấm 39

Hình 2.7: Mạch nguồn 39

Hình 2.9: Phần mạch đảo chiều động cơ 40

Hình 2.10: Sơ đồ chân ULN 2803 41

Hình 3.1: Vi điều khiển AT89S52 42

Hình 3.2: Sơ đồ chân vi điều khiển AT89S52 44

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Chức năng các chân của vi điều khiển 8051 31

Bảng 2.2: Trạng thái khi reset của các thanh ghi 36

Bảng 2.3: Chức năng các chân của LCD 37

Bảng 2.4: Bảng thông số của ULN 2403 41

Bảng 3.1: Chức năng thanh ghi PSW 47

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ

1.1 Tổng quan về động cơ điện

Động cơ điện một chiều là động cơ điện hoạt động với dòng điện một chiều Động cơ điện một chiều ứng dụng rộng rãi trong các ứng dụng dân dụng cũng như công nghiệp

Cấu tạo của động cơ gồm có 2 phần: stator đứng yên và rotor quay so với stator Phần cảm (phần kích từ-thường đặt trên stator) tạo ra từ trường đi trong mạch từ, xuyên qua các vòng dây quấn của phần ứng (thường đặt trên rotor) Khi có dòng điện chạy trong mạch phần ứng, các thanh dẫn phần ứng sẽ chịu tác động bởi các lực điện

từ theo phương tiếp tuyến với mặt trụ rotor, làm cho rotor quay Tùy theo cách mắc cuộn dây rotor và stator mà người ta có các loại động cơ sau:

-Động cơ kích từ độc lập: Cuộn dây kích từ (cuộn dây stator) và cuộn dây phần ứng (rotor) mắc riêng rẽ nhau, có thể cấp nguồn riêng biệt

-Động cơ kích từ nối tiếp: Cuộn dây kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng

Đối với loại động cơ kích từ độc lập, người ta có thể thay thế cuộn dây kích từ bởi nam châm vĩnh cửu, khi đó ta có loại động cơ điện 1 chiều dùng nam châm vĩnh cửu Đây là loại động cơ được sử dụng trong đồ án này [2]

1.1.1 Cơ chế sinh lực quay của động cơ điện

Khi có một dòng điện chạy qua cuộn dây quấn xung quanh một lõi, cạnh phía bên cực dương sẽ bị tác động bởi một lực hướng lên, khi đó cạnh đối diện lại bị tác động bằng một lực hướng xuống theo nguyên lý bàn tay trái của Fleming Các lực này gây tác động quay lên cuộn dây và làm cho rotor quay Để làm cho rotor quay liên tục

và đúng chiều, một bộ cổ góp điện sẽ làm chuyển mạch dòng điện sau mỗi vị trí ứng với 1/2 chu kỳ Nhưng vấn đề là khi mặt của cuộn dây song song với các đường sức từ

đầu của nó thì khi đó rotor sẽ quay theo quán tính

Trong các máy điện một chiều lớn, người ta có nhiều cuộn dây nối ra nhiều phiến góp khác nhau trên cổ góp Nhờ vậy dòng điện và lực quay được liên tục và hầu như không bị thay đổi theo các vị trí khác nhau của rotor

Phương trình cơ bản của động cơ 1 chiều:

E= K Ω

V= E + chỉ số Rư.Iư

M= K.Φ chỉ số Iư

Với:

Φ: Từ thông trên mỗi cực(Wb)

Iư: dòng điện phản ứng (A)

4 5 6 7

8 9 10

Hình 1.1: Mặt cắt dọc động cơ điện Cấu tạo:

Đây là phần đứng yên của máy, nó bao gồm các bộ phận chính sau:

- Cực từ chính: Là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và và dây quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0.5mm đến 1mm ép lại và tán chặt Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện kỹ thành một khối và được sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ Các cuộn dây kích từ đặt trên các cực từ này được nối nối tiếp với nhau

- Cực từ phụ: Cực từ phụ đặt giữa các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều Lõi thép của cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống như dây quấn cực từ chính Cực từ phụ được gắn vào vào nhờ những bulông

- Gông từ: Gông từ dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong máy điện nhỏ và vừa thường dùng thép tấm dày uốn và hàn lại Trong máy điện lớn thường dùng thép đúc Có khi trong máy điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy

- Các bộ phận khác:

+ Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi bị những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quấn hay an toàn cho người khỏi chạm phải điện Trong máy điện nhỏ và vừa, nắp máy còn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi Trong những trường hợp này nắp thường làm bằng gang

+ Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài Cơ cấu chổi than gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than và nhờ một lò xo tì chặt lên cổ góp Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá Giá chổi than có thể quay được để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chỗ Sau khi điều chỉnh xong thì dùng vít

cố định chặt lại

b) Phần quay ( rotor )

Đây là phần quay ( động ) của động cơ gồm có các bộ phận sau

- Lõi sắt phần ứng: Là lõi sắt dùng để dẫn từ Thường dùng những tấm thép kỹ thuật điện ( thép hợp kim silic ) dày 0.5mm phủ cách điện mỏng ở hai lớp mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì đặt dây quấn vào

+ Trong những máy lớn thì lõi sắt thường được chia thành từng đoạn nhỏ Giữa các đoạn ấy có để một khe hở gọi là khe thông gió ngang trục Khi máy làm việc, gió thổi qua các khe làm nguội dây quấn và lõi sắt

+ Trong những máy cỡ trung bình trở lên, người ta còn dập những lỗ thông gió

để khi ép lại thành lõi sắt có thẻ tạo được những lỗ thông gió dọc trục

+ Trong máy điện nhỏ, lõi sắt phần ứng được ép trực tiếp vào trục

- Dây quấn phần ứng: Là phần sinh ra suất điện động và có dòng điện chạy qua Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ thường dùng dây có thiết diện tròn Trong máy điện vừa và lớn, thường dùng dây có tiết diện chữ nhật dây quấn được cách điện cẩn thận với rãnh của lõi thép

Để tránh khi bị văng ra do lực li tâm, ở miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt hoặc phải đai chặt dây quấn Nêm có thể làm bằng tre, gỗ hay bakelit

- Cổ góp: Cổ góp còn gọi là vành góp hay vành đổi chiều, dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều

Kết cấu của cổ góp gồm nhiều phiến đồng có hình đuôi nhạn cách điện với nhau bằng lớp mica dày 0.4 đến 1.2mm và hợp thành hình trụ tròn Hai đầu trụ tròn dùng hai vành ốp hình chữ V ép chặt lại Giữa vành ốp và trụ tròn cũng cách điện bằng mica Đuôi vành góp có cao hơn lên một tí để hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn vào các phiến góp được dễ dàng

- Các bộ phận khác: Gồm có cánh quạt và trục máy

+ Cánh quạt: Dùng để quạt gió làm nguội máy Máy điện một chiều thường chế theo kiểu bảo vệ Ở hai đầu nắp máy có lỗ thông gió Cánh quạt lắp trên trục máy, khi máy quay cánh quạt hút gió từ ngoài vào máy Gió đi qua vành góp, cực từ, lõi sắt và dây quấn rồi qua quạt gió ra ngoài làm nguội máy

+ Trục máy: Là phần trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi Trục máy thường làm bằng thép cacbon tốt [2]

1.1.3 Các thông số định mức

Chế độ làm việc định mức của máy điện là chế độ làm việc trong những điều kiện mà xưởng chế tạo đã qui định Chế độ đó được đặt trưng bằng những đại lượng ghi trên nhãn máy và gọi là những đại lượng định mức Trên nhãn máy thường ghi những đại lượng sau:

Công suất định mức Pdm ( kw hay w );

1.1.4 Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều

Động cơ điện một chiều là một máy điện biến đổi năng lượng điện của dòng một chiều thành cơ năng Trong quá trình biến đổi đó, một phần năng lượng của dòng xoay chiều bị tiêu tán do các tổn thất trong mạch phần ứng và mạch kích từ, phần còn lại

năng lượng được biến thành cơ năng trên trục động cơ

Khi có dòng điện một chiều chạy vào dây quấn kích thích và dây quấn phần ứng

sẽ sinh ra từ trường ở phần tĩnh Từ trường này có tác dụng tương hỗ lên dòng điện trên dây quấn phần ứng tạo ra mômen tác dụng lên rotor làm cho rotor quay Nhờ có vành đổi chiều nên dòng điện xoay chiều được chỉnh lưu thành dòng một chiều đưa vào dây quấn phần ứng Điều này làm cho lực từ tác dụng lên thanh dẫn dây quấn phần ứng không bị đổi chiều và làm động cơ quay theo một hướng

Công suất ứng với mômen điện từ đưa ra đối với động cơ gọi là công suất điện từ

;

1.1.5 Phương trình đặc tính cơ và đặc tính cơ điện

Khi nguồn điện một chiều có công suất vô cùng lớn và điện áp không đổi thì mạch kích từ thường mắc song song với mạch phần ứng, lúc này động cơ được gọi động cơ kích từ song song

Hình 1.2: Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ song song Khi nguồn điện một có công suất không đủ lớn thì mạch phần ứng và kích từ mắt vào hai nguồn một chiều độc lập nhau, lúc này động cơ được gọi là kích từ độc lập

Hình 1.3: Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ độc lập

Do trong thực tế đặc tính của động cơ điện kích thích độc lập và kích thích song song hầu như là giống nhau, nên ta xét chung đặc tính cơ và đặc tính cơ điện của động

U kt

2

.

Trong đó : P : Số đôi điện cực chính ;

N : Số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng

a : Số mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng

ω : Tốc độ góc ( rad/s) ;

Φ : Từ thông kích từ chính một cực từ ( Wb ) ; Đặt K =

a

N P

2

.

Nếu biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n (vòng/phút) thì E = Kc.Φ.n và

60

.

Φ.n = Kc.Φ.n =

55,9

K

.Φ.n = 0,105K.Φ.n ; Trong đó : Kc : Hệ số sức điện động của động cơ

Từ các phương trình trên ta có :

.

, ,



R R K

, ,



R R K

Nếu bỏ qua tổn thất cơ và tổn thất ma sát trong ổ trục thì ta có thể coi mômen cơ trên trục động cơ bằng mômen điện từ và ký hiệu là M:

Mdt = Mco = M ;

).(

, ,



R R K

Đây là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

- Có thể biểu diễn phương trình đặc cơ dưới dạng khác

Nếu xét đến tất cả các tổn thất thì : M co = Mdt ± ∆M;

Hình 1.4: Đặc tính cơ điện của động cơ một chiều kích từ độc lập

Theo đồ thị trên khi Iư = 0 hoặc M = 0 thì ta có: ω = ω0 =

u R R

Hình 1.5: Đặc tình cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

1.2 Điều khiển tốc độ động cơ:

Thông thường, tốc độ quay của một động cơ điện một chiều tỷ lệ với điện áp đặt vào nó, và lực quay tỷ lệ với dòng điện Điều khiển tốc độ của động cơ có thể bằng cách điều khiển các điểm chia điện áp của bình ắc quy, điều khiển bộ cấp nguồn thay đổi được, dùng điện trở hoặc các mạch điện tử Chiều quay của động cơ có thể thay đổi được bằng cách thay đồi chiều nối dây của phần kích từ hoặc phần ứng, nhưng không thể được nếu thay đổi cả hai Thông thường sẽ được thực hiện bằng các bộ công tắc tơ đặc biệt (Công tắc tơ đổi chiều)

Điện áp tác dụng có thể thay đổi bằng cách xen vào mạch một điện trở nối tiếp hoặc sử dụng một thiết bị điện tử điều khiển kiểu chuyển mạch lắp bằng thyristor, transistor hoặc loại cổ điển hơn nữa bằng các đèn chỉnh lưu hồ quang thủy ngân Trong một mạch điện gọi là mạch băm điện áp, điện áp trung bình đặt vào động cơ thay đổi bằng cách chuyển mạch nguồn cung cấp thật nhanh Khi tỷ lệ thời gian "on" trên thời gian "off" thay đổi sẽ làm thay đổi điện áp trung bình Tỷ lệ phần trăm thời gian "on" trong một chu kỳ chuyển mạch nhân với điện áp cấp nguồn sẽ cho điện áp trung bình đặt vào động cơ Như vậy với điện áp nguồn cung cấp là 100V, và tỷ lệ thời gian ON là 25% thì điện áp trung bình là 25V Trong thời gian "off", điện áp cảm ứng của phần ứng sẽ làm cho dòng điện không bị gián đoạn, qua một điốt gọi là điốt phi hồi, nối song song với động cơ

Vì động cơ điện một chiều kiểu nối tiếp có thể đạt tới mô men quay cực đại từ khi vận tốc còn nhỏ, nó thường được sử dụng để kéo, chẳng hạn đầu máy xe lửa hay tàu điện Dạng đơn giản nhất là dùng một bộ đóng cắt và điện trở làm yếu từ trường, một

bộ điều khiển điện tử sẽ giám sát dòng điện của động cơ và sẽ chuyển mạch, đưa các

điện trở suy giảm từ vào mạch khi dòng điện của động cơ giảm thấp hơn giá trị đặt trước

Khi điện trở được đưa vào mạch, nó sẽ làm tăng tốc động cơ, vượt lên trên tốc độ thông thường ở điện áp định mức Khi dòng điện tăng bộ điều khiển sẽ tách điện trở ra

và động cơ sẽ trở về mức ngẫu lực ứng với tốc độ thấp

Một phương pháp khác thường được dùng để điều khiển tốc độ động cơ một chiều

là phương pháp điều khiển theo kiểu Ward-Leonard Đây là phương pháp điều khiển động cơ một chiều (thường là loại kích thích song song hay hỗn hợp) bằng cách sử dụng nguồn điện xoay chiều, mặc dù nó không được tiện lợi như những sơ đồ điều khiển một chiều Nguồn điện xoay chiều được dùng để quay một động cơ điện xoay chiều, thường là một động cơ cảm ứng, và động cơ này sẽ kéo một máy phát điện một chiều Điện áp ra của phần ứng máy phát một chiều này được đưa thẳng đến phần ứng của động cơ điện một chiều cần điều khiển Cuộn dây kích từ song song của cả máy phát điện và động cơ điện một chiều sẽ được kích thích độc lập qua các biến trở kích

từ

Có thể điều khiển tốc độ động cơ rất tốt từ tốc độ = 0 đến tốc độ cao nhất với ngẫu lực phù hợp bằng cách thay đổi dòng điện kích thích của máy phát và động cơ điện một chiều Phương pháp điều khiển này đã được xem là chuẩn mực cho đến khi nó bị thay thế bằng hệ thống mạch rắn sử dụng thyristor [1]

1.2.1 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ:

Đối với loại động cơ kích từ độc lập dùng nam châm vĩnh cữu, để thay đổi tốc

độ, ta thay đổi điện áp cung cấp cho roto Việc cấp áp 1 chiều thay đổi thường khó khăn, do vậy người ta dùng phương pháp điều xung (PWM)

Hình 1.6: Điều chỉnh độ rộng xung PWM

Phương pháp điều xung sẽ giữ tần số không đổi, thay đổi chu kì nhiệm vụ (Duty cycle) để thay đổi điện áp trung bình đặt lên động cơ Do đặc tính cảm kháng của động

cơ, dòng qua động cơ là dòng liên tục, gợn sóng như sau:

Hình 1.7: Dạng sóng dòng và áp trên động cơ

Từ phương trình đặc tính cơ ta thấy có ba tham số ảnh hưởng đến phương trình đặc tính cơ đó là từ thông , điện áp phần ứng, điện trở phần ứng của động cơ Thay đổi các tham số trên ta thay đổi được tốc độ và mômen động cơ theo ý muốn Do phương trình đặc tính cơ phụ thuộc vào ba tham số trên, tương ứng với đó ta sẽ có ba phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ [2]

a) Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện trở phụ R f :

Giả thiết Uư = Udm = const và Φ = Φdm = const

Ta có phương trình đặc tính cơ tổng quát :

).(

, ,



R R K

dm R R

; (1-11)

Muốn thay đổi tốc độ động cơ thì ta thay điện trở phần ứng bằng cách mắt thêm

không tải lý tưởng ω0 = cont , còn ∆ω sẽ thay đổi theo Rf như vậy lúc này các đường

thấy khi điện trở phụ Rf = 0 thì β có giá trị lớn nhất ứng với đường đặc tính cơ tự

nhiên, còn khi Rf càng lớn thì β càng nhỏ và tốc độ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất định

Hình 1.8 : Sơ đồ điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều bằng cách thay đổi điện trở

phụ của mạch phần ứng

Ta có: 0 < Rf1 < Rf2 < Rf3 < … thì ωdm > ω1 > ω2 > ω3 > ….nhưng nếu ta tăng

Rf đến một giá trị nào đó thì sẽ làm cho M ≤ Mc dẫn đến động cơ sẽ quay không được

và động cơ sẽ làm việc ở chế độ ngắn mạch ω = 0, đến bây giờ ta có thay đổi Rf thì động cơ vẫn không không quay nữa Do đó phương pháp này gọi là phương pháp điều chỉnh tốc độ không triệt để

Hình 1.9 : Đặc tình điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều bằng cách thay đổi điện

trở phụ phần ứng Vậy ứng với một phụ tải Mc nào đó nếu Rf càng lớn thì tốc độ động cơ càng

nên người ta thường dùng phương pháp này để hạn chế dòng điện khởi động và điều chỉnh tốc độ động cơ phía dưới tốc độ cơ bản

b) Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông kích từ của động cơ :

Giả thiết điện áp phần ứng : Uư = Udm = const;

Từ phương trình đặc tính cơ tổng quát :

).(

,



 K

R K

u

x R

;

Ta thấy rằng thay đổi từ thông Φ thì ω0 và ∆ω đều thay đổi, dẫn đến ω thay đổi theo Vì vậy ta sẽ được họ các đường đặc tính điều chỉnh dốc dần ( Do độ cứng đặc tính cơ β giảm ) và cao hơn đặc tính cơ tự nhiên khi Φ càng nhỏ, với tải như nhau thì tốc độ càng tăng khi giảm tư thông Φ

Như vậy ứng với Φdm > Φ1 > Φ2>…….thì ωdm < ω1 < ω2 <……, nhưng nếu giảm Φ quá nhỏ thì ta có thể làm cho tốc độ động cơ quá lớn quá giới hạn cho phép, làm cho điều kiện chuyển mạch bị xấu đi do dòng phần ứng tăng cao, hoặc để đảm bảo chuyển mạch bình thường thì cần phải giảm dòng phần ứng và như vậy sẽ làm cho momen cho phép trên trục động cơ giảm nhanh, dẫn đến động cơ bị quá tải

Hình : 1.10: Sơ đồ điều chỉnh tốc độ ĐMđl bằng cánh thay đổi từ thông Φ

Hình 1.11: Đăc tính điều chỉnh tốc độ ĐMdl bằng cách thay đổi từ thông Φ

c) Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng của động cơ:

Giả thiết từ thông Φ = Φdm = const, khi ta thay đổi điện áp phần ứng theo hướng giảm so với Udm

Từ phương trình đặc tính cơ tổng quát:

).(

, ,



 K

R K

u

dm R

Ta thấy rằng khi thay đổi Uư thì ω0 thay đổi còn ∆ω = const , vì vậy ta sẽ được

họ các đường đặc tính điều chỉnh song song với nhau Nhưng muốn thay đổi Uư thì

phải có bộ nguồn một chiều thay đổi đươc điện áp ra, thường là dùng các bộ biến đổi

Các bộ biến đổi có thể là:

+ Bộ biến đổi máy điện: Dùng máy phát điện một chiều ( F ), máy điện khuếch đại

( MĐKĐ )

+ Bộ biến đổi từ: Khuếch đại từ ( KĐT ) một pha, ba pha

+ Bộ biến đổi điện từ - bán dẫn: Các bộ chỉnh lưu ( CL ), các bộ băm điện áp ( BĐA ), dùng transistor và thuyistor

Hình 1.13: Đặc tính điều chỉnh tốc độ ĐMdl bằng cách thay đổi điện áp phần ứng

Uư

Ta thấy rằng, khi thay đổi điện áp phần ứng ( giảm áp ) thì mômen ngắn mạch

phụ tải nhất định Do đó phương pháp này cũng được sử dụng để điều chỉnh tốc độ

động cơ và hạn chế dòng điện khi khởi động

1.2.2 Các đặc tính cơ khi đảo chiều quay:

Giả sử động cơ đang làm việc ở điểm A theo chiều quay thuận của động cơ trên

đặc tính cơ tự nhiên thuận với tải Mc

)( dm

dm u dm

dm u

K

R K

Muốn đảo chiều động cơ, ta có thể đảo chiều điện áp phần ứng hoặc đảo chiều

không đảo dấu, đặc tính cơ khi quay ngược chiều là:

ω =

 2

)()

f u u u

u

I K

R R I

1.2.3 Các chỉ tiêu chất lượng:

Động cơ điện một chiều có ba phương pháp điều chỉnh tốc độ cơ bản:

- Phương pháp thay đổi thông số của điện trở phụ Rf của mạch phần ứng động cơ

- Phương pháp thay đổi thông số từ thông Φ của động cơ

- Phương pháp thay đổi điện áp phần ứng Uư của động cơ

Nói chung, mỗi phương pháp điều chỉnh tốc độ của động cơ một chiều đều có ưu nhươc điểm nhất định của nó Do đó khi điều chỉnh tốc độ của hệ thống truyền động ta phải căn cứ vào các yêu cầu của các chỉ tiêu sau đây để đánh giá chất lượng để chọn phương án

1.2.4 Phạm vi điều chỉnh D:

Phạm vi điều chỉnh tốc độ D là tỉ số giữa tốc độ lớn nhất ωmax và tốc độ nhỏ

nhất ωmin mà người ta có thể điều chỉnh được tại giá trị phụ tải là định mức

Ta mong muốn tăng D tuy nhiên D vẫn hữu hạn đối với các phương pháp Vì

ωmax không thể tăng quá lớn do nó phụ thuộc vào độ bền cơ khí của động cơ Còn ωmin thường bị hạn chế bởi yêu cầu về mômen khởi động, về khả năng quá tải, về sai số tốc

ω M

Hình 1.15: Xác định phạm vi điều chỉnh của động cơ ĐMdl

ωi+1 Tốc độ ổn định đạt được ở cấp i+1

Hệ số φ càng nhỏ càng tốt, lý tưởng là φ → 1 đó là hệ điều chỉnh vô cấp, còn hệ điều chỉnh có cấp khi φ ≠ 1

ω0: Tốc độ không tải của động cơ

∆ωc : Độ sụt tốc độ khi mômen tải thay đổi Mc = 0 → Mdm

Sai số càng nhỏ, điều chỉnh càng chính xác và lý tưởng, ta có thể điều chỉnh tuyệt đối chính xác khi S % = 0 Thực tế người ta phải thiết kế các hệ truyền động điều chỉnh có độ chính xác đáp ứng yêu cầu công nghệ của máy sản xuất, như truyền động chính của máy cắt gọt kim loại yêu cầu S % ≤ 10%, truyền động ăn dao S% ≤ 5%

1.2.7 Chỉ tiêu kinh tế:

Chỉ tiêu kinh tế là chỉ tiêu quyết định sự lựa chọn của phương án truyền động Hệ truyền động điện điều chỉnh tốc độ cần đạt có vốn đầu tư thấp, giá thành hạ, chi phí vận hành, bảo quản, sữa chữa ít, đặc biệt là tiêu tốn năng lượng khi điều chỉnh và vận hành nhỏ

Việc tính toán cụ thể các chỉ tiêu liên quan nêu trên sẽ cho thấy hiệu quả kinh tế, thời gian hoàn vốn và lợi ích nhờ việc sử dụng hệ điều chỉnh đã chọn

1.3 Kết luận:

Chương này đã trình bày những hiểu biết của em về động cơ điện cũng như tìm hiểu về các phương pháp thay đổi tốc độ động cơ Các chỉ tiêu chất lượng của động cơ sau khi hoàn thiện sản phẩm Chương này đã giúp em hiểu rõ hơn về cấu tạo cũng như

nguyên lý hoạt động của động cơ điện

CHƯƠNG II GIỚI THIỆU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN 8051 2.1 Định hướng thiết kế:

Việc xem xét giữa tổ chức phần cứng và chương trình phần mềm cho một thiết

kế là một vấn đề cần phải cân nhắc Vì khi tổ chức phần cứng càng phức tạp, càng có nhiều chức năng hỗ trợ cho yêu cầu thiết kế thì phần mềm càng được giảm bớt và dễ dàng thực hiện nhưng lại đẩy cao giá thành chi phí cho phần cứng, cũng như chi phí bảo trì Ngược lại với một phần cứng tối thiểu lại yêu cầu một chương trình phần mềm phức tạp hơn, hoàn thiện hơn nhưng lại cho phép bảo trì hệ thống dễ dàng hơn cũng như việc phát triển tính năng của hệ thống từ đó có thể đưa ra giá cạnh tranh được

Từ yêu cầu dùng VXL 8 bit ta dự kiến dùng các chip vi điều khiển thuộc họ MCS-51 của Intel, mà cụ thể ở đây là dùng chip 8051 vì những lý do sau:

+ 8051 thuộc họ MCS-51, là chip vi điều khiển Đặc điểm của các chip vi điều khiển nói chung là nó được tích hợp với đầy đủ chức năng của một hệ VXL nhỏ, rất thích hợp với những thiết kế hướng điều khiển Tức là trong nó bao gồm: mạch VXL, bộ nhớ chương trình và dữ liệu, bộ đếm, bộ tạo xung, các cổng vào/ra nối tiếp

+ Vi điều khiển 8051 cùng với các họ vi điều khiển khác nói chung trong những năm gần đây được phát triển theo các hướng sau:

- Giảm nhỏ dòng tiêu thụ

- Tăng tốc độ làm việc hay tần số xung nhịp của CPU

- Giảm điệp áp nguồn nuôi

- Có thể mở rộng nhiều chức năng trên chip, mở rộng cho các thiết kế lớn

Những đặc điểm đó dẫn đến đạt được hai tính năng quan trọng là: giảm công suất tiêu thụ và cho phép điều khiển thời gian thực nên về mặt ứng dụng nó rất thích hợp với các thiết kế hướng điều khiển

phép nhiều khả năng mềm dẻo trong vấn đề viết chương trình phần mềm điều khiển

công nghiệp cho các thiết kế khả dụng Mặt khác, qua việc khảo sát thị trường linh kiện việc có được chip 8051 là dễ dàng nên mở ra khả năng thiết kế thực tế

Vì những lý do trên mà việc lựa chọn vi điều khiển 8051 là một giải pháp hoàn toàn phù hợp cho thiết kế

 Họ vi điều khiển 8051 có 32 đường xuất nhập dữ liệu: P0 ,P1 , P2, P3 mỗI Port 8 bit

vì vậy phương án đặt ra sử dụng toàn bộ 8 bit P*.0 - P*.7 để xuất ra LED 7 thanh CA hoặc chỉ sử dụng mỗI Port 4bit sau đó giải mã bằng 74LS47 Như vậy sẽ phải sử dụng LCD để hiển thị tốc độ động cơ

 Nhập số vào LCD theo đúng trình tự hàng trăm, hàng chục, hàng đơn vị Đo tốc độ của các động cơ loại nhỏ (loại một chiều hoặc xoay chiều), có gắn cờ để xác định góc quay

 Việc hiển thị thực hiện thông qua LCD (đo tốc độ trong một khoảng thời gian phù hợp) Có một khoảng thời gian để quan sát giá trị của tốc độ

 Việc điều khiển động cơ ta điều chỉnh sao cho tốc độ của động cơ luôn ổn định ở một ngưỡng nhất định Nghĩa là tốc độ của động cơ luôn có một sai số trong giới hạn, trong sản phẩm của mình em cố gắng điều chỉnh cho sai số của động cơ trong khoảng 2%

Mục đích của điều khiển tốc độ động cơ là đưa ra tín hiệu biểu diễn tốc độ yêu cầu, và điều khiển động cơ theo tốc độ đó Bộ điều khiển có thể có hoặc không thật sự

đo tốc độ động cơ Nếu có thì gọi là điều khiển tốc độ có phản hồi hoặc điều khiển tốc

độ vòng kín, nếu không thì gọi là điều khiển tốc độ vòng mở Điều khiển tốc độ có phản hồi tốt hơn nhưng phức tạp hơn

Động cơ có rất nhiều kiểu, và đầu ra của bộ điều khiển tốc độ của động cơ với các dạng khác nhau là khác nhau

Tốc độ của động cơ một chiều tỉ lệ trực tiếp với nguồn cấp, vì vậy nếu ta giảm điện áp cung cấp từ 12V xuống 6V, động cơ sẽ chạy với tốc độ bằng một nửa trước đó

Bộ điều khiển tốc độ động cơ làm việc trên nguyên lý biến đổi điện áp trung bình cấp cho động cơ Có thể đơn giản chỉ bằng cách điều chỉnh điện áp cung cấp, nhưng như thế sẽ không hiệu quả Cách tốt hơn là tắt nguồn cấp cho động cơ thật nhanh Nếu động tác tắt này đủ nhanh thì động cơ không kịp nhận ra sự thay đổi đó mà chỉ nhận ra được hiệu ứng trung bình thôi Khi bật, nguồn có giá trị 12V; khi tắt, nguồn có giá trị 0V Nếu ta tắt nguồn với một lượng thời gian bằng với khi nó được bật thì động cơ sẽ nhận được giá trị trung bình là 6V, và sẽ chạy chậm đi theo tỉ lệ đó

Chuyển mạch để bật tắt nguồn này gọi là on-off switching, được chế tạo bằng MOSFET

2.2 Tổng quan về vi xử lý 8051[3]:

Những tính chất đặc trưng của họ vi điều khiển MCS-51:

* Đơn vị xử lý trung tâm (CPU) 8 bit đã được tối ưu hoá để đáp ứng các chức năng điều khiển

* Khối logic (ALU) xử lý theo bit nên thuận tiện cho các phép toán logic Boolean

* Bộ tạo dao động giữ nhịp được tích hợp bên trong với tần số 12MHz

* Giao diện nối tiếp có khả năng hoạt động song song, đồng bộ

* Các cổng vào/ra hai hướng và từng đường dẫn có thể được định địa chỉ một cách tách biệt

* Có năm hay sáu nguồn ngắt với hai mức ưu tiên

* Hai hoặc ba bộ đếm định thời 16 bit

* Bus và khối định thời tương thích với các khối ngoại vi của bộ vi xử lý 8085/8088

* Dung lượng của bộ nhớ chương trình (ROM) bên ngoài có thể lên tới 64 kbyte

* Dung lượng của bộ nhớ dữ liệu (RAM) bên ngoài có thể lên tới 64 kbyte

* Dung lượng của bộ nhớ ROM bên trong có thể lên đến 8 kbyte

* Dung lượng bộ nhớ RAM bên trong có thể đạt đến 256 byte

* Tập lệnh phong phú

2.2.1 Sơ đồ khối :

Sơ đồ khối tổng quát của một vi điều khiển 8051 có thể được mô tả như sau:

Hình 2.1: Cấu tạo cơ bản của 8051

Chức năng của từng khối :

* Khối xử lý trung tâm CPU:

Phần chính của bộ vi xử lý là khối xử lý trung tâm (CPU=Central Processing Unit ), khối này có chứa các thành phần chính:

+Thanh ghi tích luỹ (ký hiệu là A );

+Thanh ghi tích luỹ phụ (ký hiệu là B ) thường được dùng cho phép nhân và phép chia;

+Khối logic số học (ALU=Arithmetic Logical Unit) ;

+Bốn băng thanh ghi

+Con trỏ ngăn xếp (SP=Stack Point) cũng như con trỏ dữ liệu để định địa chỉ cho bộ nhớ dữ liệu ở bên ngoài;

Ngoài ra, khối xử lý trung tâm còn chứa:

-Thanh ghi đếm chương trình (PC= Progam Counter );

-Bộ giải mã lệnh;

-Bé điều khiển thời gian và logic;

Sau khi được Reset, CPU bắt đầu làm việc tại địa chỉ 0000h, là địa chỉ đầu được ghi trong thanh ghi chứa chương trình (PC) và sau đó, thanh ghi này sẽ tăng lên 1 đơn vị

và chỉ đến các lệnh tiếp theo của chương trình

- Bộ tạo dao động:

Khối xử lý trung tâm nhận trực tiếp xung nhịp từ bộ tạo dao động được lắp thêm vào, linh kiện phụ trợ có thể là một khung dao động làm bằng tơ gốm hoặc thạch anh Ngoài ra, còn có thể đưa một tín hiệu giữ nhịp từ bên ngoài vào

- Khối điều khiển ngắt:

Chương trình đang chạy có thể cho dừng lại nhờ một khối logic ngắt ở bên trong Các nguồn ngắt có thể là: các biến cố ở bên ngoài, sự tràn bộ đếm/bộ định thời hay có thể là giao diện nối tiếp Tất cả các ngắt đều có thể được thiết lập chế độ làm việc thông qua hai thanh ghi IE (Interrupt Enable) và IP (Interrupt Priority)

- Khối điều khiển và quản lý Bus:

Các khối trong vi điều khiển liên lạc với nhau thông qua hệ thống Bus nội bộ được điều khiển bởi khối điều khiển quản lý Bus

- Các bộ đếm/định thời:

Vi điều khiển 8051 có chứa hai bộ đếm tiến 16 bit có thể hoạt động như là bộ định thời hay bộ đếm sự kiện bên ngoài hoặc như bộ phát tốc độ Baud dùng cho giao diện nối tiếp Trạng thái tràn bộ đếm có thể được kiểm tra trực tiếp hoặc được xoá

đi bằng một ngắt

- Các cổng vào/ra:

Vi điều khiển 8051 có bốn cổng vào/ra (P0 P3), mỗi cổng chứa 8 bit, độc lập với nhau Các cổng này có thể được sử dụng cho những mục đích điều khiển rất đa dạng Ngoài chức năng chung, một số cổng còn đảm nhận thêm một số chức năng đặc biệt khác

- Giao diện nối tiếp:

Giao diện nối tiếp có chứa một bộ truyền và một bộ nhận không đồng bộ làm việc độc lập với nhau Bằng cách đấu nối các bộ đệm thích hợp, ta có thể hình thành một cổng nối tiếp RS-232 đơn giản Tốc độ truyền qua cổng nối tiếp có thể đặt được trong một vùng rộng phụ thuộc vào một bộ định thời và tần số dao động riêng của thạch anh

- Bộ nhớ chương trình:

Bộ nhớ chương trình thường là bộ nhớ ROM (Read Only Memory), bộ nhớ chương trình được sử dụng để cất giữ chương trình điều khiển hoạt động của vi điều khiển

- Bộ nhớ số liệu:

Bộ nhớ số liệu thường là bộ nhớ RAM (Ramdom Acces Memory), bộ nhớ số liệu dùng để cất giữ các thông tin tạm thời trong quá trình vi điều khiển làm việc

2.2.2 Sơ đồ và chức năng các chân của vi điều khiển 8051:

Phần lớn các bộ vi điều khiển 8051 được đóng vào vỏ theo kiểu hai hàng DIL(Dual

In Line) với tổng số là 40 chân ra, một số ít còn lại được đóng vỏ theo kiểu hình vuông PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier) với 44 chân và loại này thường được dùng cho những hệ thống cần thiết phải tiết kiệm diện tích

Hình 2.2: Sơ đồ chân của vi mạch 8051

Bảng 2.1: Chức năng các chân của vi điều khiển 8051

đường dẫn với chức năng đặc biệt

các đường dẫn địa chỉ A8 A15

dùng cho bộ nhớ chương trình bên ngoài

khiển để lưu trữ trung gian các địa chỉ

việc với ROM ngoại vi

hai hướng dùng cho ROM, RAM và thiết bị ngoại

vi đồng thời cũng chuyển giao 8 bit địa chỉ thấp

Các chân ra của bộ vi điều khiển 8051 gồm có:

*EA: Đóng vai trò quyết định xem vi điều khiển làm việc với chương trình bên trong hay bên ngoài Với loại 8051 không có ROM trong thì chân này phải được nối với mát Loại thông thường có thể làm việc tuỳ theo cách lựa chọn giữa ROM trong hay ROM ngoài, khi đang ở chế độ làm việc với bộ nhớ ROM trong, loại có chứa bộ nhớ ROM có thể truy nhập tự động lên bộ nhớ chương trình bên ngoài

*Reset: Trạng thái Reset được thiết lập bằng cách giữ tín hiệu Reset ở mức cao trong thời gian ít nhất là 2 chu kỳ máy

*ALE: Tín hiệu chốt 8 bit địa chỉ thấp trong suốt quá tr×ng truy nhập bộ nhớ mở rộng Thông thường tín hiệu ALE được phát ra với tần số bằng 1/6 tần số dao động thạch anh và có thể sử dụng với mục đích định thời gian hoặc xung nhịp đồng hồ ngoài Tuy nhiên, tín hiệu ALE sẽ bị bỏ qua trong mỗi quá trình truy nhập bộ nhớ dữ liệu ngoài

*PSEN: Tín hiệu đọc bộ nhớ chương trình ngoài, khi vi điều khiển truy nhập bộ nhớ chương trình nội thì PSEN được đặt ở mức cao

*XTAL1, XTAL2: Một bộ tạo tín hiệu giữ nhịp với tần số được xác định bởi bộ cộng hưởng thạch anh được lắp thêm vào, tần số này xác định tốc độ làm của bộ vi điều khiển Thông thường các lệnh được thực hiện bằng 1/12 tần số dao động của thạch anh Các bộ đếm cố thể làm việc trong nhiều chế độ khác nhau Khi hoạt động như là bộ định thời, các bộ đếm nhận được các xung từ một bộ chia trước ở bên trong, bộ này chia tần

số riêng của bộ cộng hưởng thạch anh cho 12

Thay cho một bộ định thời 16 bit, một bộ đinh thời 8 bit có thể được tạo ra bằng việc nạp tự động sau khi cấp nguồn, các xung dẫn từ bên ngoài vào qua T0 và T1 cũng

có thể được đếm, các xung này có tần số cực đại bằng 1/24 giá trị tần số của bộ cộng hưởng thạch anh

2.2.3 Tổ chức bộ nhớ [3]

Họ MCS-51 có không gian nhớ riêng cho chương trình và số liệu ở cả bên trong

và bên ngoài Tổ chức bộ nhớ của 89S52 như hình sau:

và bộ nhớ ngoài có thể dùng chung bus địa chỉ A0 - A15

Bộ nhớ số liệu trong của họ MCS-51 có địa chỉ từ 00h đến FFh, trong đó nhóm

8052 có đủ 256 byte RAM, nhóm 8051 chỉ có 128 byte RAM ở các địa chỉ 32 thấp từ 00h đến 7fh, vùng địa chỉ cao từ 80h đến FFh được dành cho các thanh ghi chức năng đặc biệt SFR Tổ chức vùng 128 byte thấp bộ nhớ số liệu RAM trong của họ MCS-51 như trên hình vẽ, nó được chia thành 3 miền

Miền các băng thanh ghi chiếm địa chỉ từ 00h đến 1fh có 32 byte chia thành 4 băng, mỗi băng có 8 thanh ghi được đánh số từ R0 đến R7 Tại mỗi thời điểm chỉ có một băng thanh ghi có thể truy nhập và được gọi là băng tích cực Để chọn băng tích cực cần nạp giá trị thích hợp cho các bít RS0 và RS1 của thanh ghi từ trạng thái PSW, mặc định bằng 0 là tích cực

Miền RAM được định địa chỉ bít có 16 byte 8 bít = 128 bít, chiếm địa chỉ từ 20h đến 1fh Mỗi bít ở miền này được định địa chỉ riêng từ 00h đến 7fh nên có thể truy nhập đến từng bít riêng rẽ bằng các lệnh xử lý bít Vùng RAM được định ịa chỉ bít và các lệnh xử lý bít là một trong những đặc tính nổi bật đem lại sức mạnh cho họ bộ vi điều khiển MCS-51

Miền RAM thông thường có 80 byte chiếm địa chỉ từ 30h đến 7fh Các thanh ghi chức năng đặc biệt (viết tắt theo tiếng Anh là SFR) là tập các thanh ghi bên trong của bộ vi điều khiển Họ MCS-51 định địa chỉ cho tất cả các SFR ở vùng 128 byte cao

Bộ nhớ chương trình ngoài 64K ( EPROM)

Bộ nhớ

số liệu ngoài

64K RAM

của bộ nhớ số liệu trong (xem hình 2), mỗi SFR có tên gọi và địa chỉ riêng, một số SFR có định địa chỉ cho từng bít Khi bật nguồn hoặc RESET, tất cả các SFR đều được nạp giá trị đầu, sau đó chương trình cần nạp lại giá trị cho các SFR cần dùng theo yêu cầu sử dụng

Tổ chức 128 byte thấp trong RAM:

Hình 2.4: Sơ đồ tổ chức 128 byte thấp trong ram họ 8051 Việc truy nhập đến các SFR chỉ có thể thực hiện bằng phương pháp địa chỉ trực tiếp với tên gọi hoặc địa chỉ của SFR là toán hạng của lệnh Với các SFR 34 có định địa chỉ bít, có thể truy nhập và thay đổi trực tiếp từng bít của nó bằng các lệnh xừ lý bít Bảng 2 cho biết thông tin chủ yếu về các SFR Ở nhóm 8051vùng 128 byte cao của