Thiết kế và thi công mạch cảnh báo tốc độ và tính cước taxi Nguồn, chương 4

Chia sẻ: Nguyen Van Dau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

0
89
lượt xem
20
download

Thiết kế và thi công mạch cảnh báo tốc độ và tính cước taxi Nguồn, chương 4

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Việc thiết kế mạch tạo tín hiệu tốc độ là một phần quan trọng trong toàn bộ hệ thống. Nó cung cấp tín hiệu đầu vào cho bộ vi xử lý thực hiện việc tính cước và cảnh báo tốc độ. Do đó việc thiết kế phải đáp ứng được vấn đề kỹ thuật, tức là bảo đảm cung cấp tín hiệu liên tục và đúng yêu cầu. Theo thực tế, nguyên lý do tốc độ ta đã khảo sát ở chương 1 thì tín hiệu tốc độ được tạo ra bởi cảm biến tốc độ đặt ở trục thứ...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Thiết kế và thi công mạch cảnh báo tốc độ và tính cước taxi Nguồn, chương 4

  1. Chương 4: THIEÁT KEÁ MAÏCH TAÏO TÍN HIEÄU TOÁC ÑOÄ Vieäc thieát keá maïch taïo tín hieäu toác ñoä laø moät phaàn quan troïng trong toaøn boä heä thoáng. Noù cung caáp tín hieäu ñaàu vaøo cho boä vi xöû lyù thöïc hieän vieäc tính cöôùc vaø caûnh baùo toác ñoä. Do ñoù vieäc thieát keá phaûi ñaùp öùng ñöôïc vaán ñeà kyõ thuaät, töùc laø baûo ñaûm cung caáp tín hieäu lieân tuïc vaø ñuùng yeâu caàu. Theo thöïc teá, nguyeân lyù do toác ñoä ta ñaõ khaûo saùt ôû chöông 1 thì tín hieäu toác ñoä ñöôïc taïo ra bôûi caûm bieán toác ñoä ñaët ôû truïc thöù caáp cuûa hoäp soá. Tín hieäu naøy ñöôïc cho qua boä vi xöû lyù roài ñöa ñeán ñoàng hoà toác ñoä, ñoàng thôøi boä tính cöôùc xe Taxi cuõng söû duïng tín hieäu naøy ñeå thöïc hieän vieäc tính cöôùc. Do ñoù vieäc thieát keá maïch taïo tín hieäu toác ñoä rieâng cho maïch caûnh baùo vaø tính cöôùc xe taxi laø khoâng thöïc teá. Tuy nhieân, do ñeà taøi coù thi coâng nhöng chæ ôû daïng moâ phoûng gaàn thöïc teá neân ñeå thuaän tieän vaø deã daøng cho vieäc thi coâng nhaèm taïo ra cho vieäc tín hieäu toác ñoä cung caáp cho maïch xöû lyù. Ngöôøi thöïc hieän seõ thieát keá moät maïch taïo xung vuoâng (maïch ñôn oån) duøng vi maïch ñònh thôøi tích hôïp 555. Ñaây laø vi maïch ñònh thôøi phoå bieán nhaát, noù ñöôïc duøng nhö moät maïch ñònh thôøi, taïo xung, bieán ñieäu khoå roäng xung (PWM), phaùt hieän soùt xung,v.v. . . 1- Moät soá ñaëc ñieåm cuûa IC 555: - Ñònh giôø töø vaøi micro giaây ñeán haøng giôø. - Hoaït ñoäng nhö caùch phi oån hoaëc ñôn oån. - Chu trình laøm vieäc thay ñoåi ñöôïc. - Khaû naêng doøng ra lôùn, coù theå cung caáp hay nhaän doøng 200mA. - Hoaït ñoäng vôùi khoaûng ñieän theá roäng töø 4.5v  16v - Ngoõ ra töông hôïp TTL (khi nguoàn caáp ñieän laø 5v). - Ñoä oån ñònh nhieät ñoä laø 0.005% cho moãi 0C. Sô ñoà chaân: Vôùi: Chaân 1: GND – noái ñaát 8 7 6 5 2: Naûy (trigger)
  2. 3: Ra (out) 555 4: Reset 5: Ñieän theá ñieàu khieån 1 2 3 4 6: Theâm (threshold) 7: Xaõ (discharhe) 8: Nguoàn Vcc Hình B. 8: Sô ñoà chaân IC555  Khi thieát keá maïch taïo xung 555 caàn löu yù nhöõng vaán ñeà sau a- Nhöõng thoâng soá giôùi haïn cho pheùp: - Tuï ñieän: Toái thieåu C  500pF (5 x 10-10F) Toái ña C < = 1000F (do giôùi haïn bôûi söï ræ cuûa tuï) - Ñieän trôû: R = R1 + R2 Toái ña 3.3M (cuõng coù theå lôùn hôn tuøy loaïi IC) Toái thieåu khoaûng 1K Vôùi nhöõng giôùi haïn treân thì taàn soá taïo neân khoâng quaù 1MHz b- Chöùc naêng moät soá chaân cuûa IC 555 Ngoõ vaøo Reset (chaân 4) coù theå duøng ñeå giöõ ngoõ ra cuûa IC555 ôû möùc thaáp hay ngöng xung ra khi ñaõ baét ñaàu. Muoán vaäy chæ caàn ñöa ngoõ Reset xuoáng mass. Neáu hai ngoõ naûy vaø Reset noái chung nhau maïch seõ naûy ôû caïnh leân thay vì ôû caïnh xuoáng. Bình thöôøng ta phaûi noái ngoõ Reset leân nguoàn Vcc ñeå traùnh nhieãu. +5v R1 8 4 7 3 Ra R2 6 555 2 5 1 C Cb
  3. Hình B. 9: Sô ñoà maïch taïo xung IC555 coøn coù ngoõ vaøo ñieän theá ñieàu khieån (controlvoltage), bình thöông ta ñeå hôû ngoõ naøy nhöng ñeå taêng söï oån ñònh cuûa maïch ta duøng moät tuï (.01  .1F) noái reõ giöõa ngoõ naøy vôùi mass. Maïch 555 taïo ra xung vuoâng nhôø söï naïp, xaõ lieân tuïc cuûa tuï C Theo ñoù ta coù: - Thôøi gian tuï naïp T1 = 0.693(R1 + R2)C - Thôøi gian tuï xaõ T2 = 0.693R2C - Chu kyø cuûa daïng soùng vuoâng ra: T = T1 + T2 = 0.693(R1 + 2R2)C - Taàn soá cuûa daïng soùng vuoâng ra: f = 1/T = 1.44/ (R1 + 2R2)C 2- Tính toaùn vaø löïa choïn linh kieän: Do yeâu caàu thieát keá caàn taïo ra moät khoaûng taàn soá ñuû roäng ñeå ñeã ñieàu chænh vaø theo doõi khi hoaït ñoäng, neân taàn soá thieát keá cho maïch taïo xung laøm tín hieäu toác ñoä ñöôïc thöïc hieän trong khoaûng 10Hz < f 10Hz – 100Hz thì R1 ñöôïc choïn laø moät bieán trôû 100K noái tieáp vôùi moätñieän trôû 5K. Khi ñoù ta coù: R1 = R1 + R1 = 100 +5 = 105K Vôùi C = 1F vaø R2 4.7K.  f = 1/T = 1,44/(R1 + 2R2)C = 1,44/ (114,4.103.10-6) = 12.5Hz.
  4. +5v 100K 5K 8 4 7 3 Ra Pc 1 4.7k 6 555 2 5 1 1F .01 Hình B. 10 : Sô ñoà maïch taïo tín hieäu toác ñoä Nhö vaäy vôùi nhöõng giaù trò ñaõ tính ñöôïc seõ cho ta chuoãi xung vuoâng coù taàn soá chænh ñònh ñöôïc töø 12.5Hz – 100Hz. Xung ra seõ ñöôïc ñöa ñeán Pc1 cuûa boä vi xöû lyù. VIII-THIEÁT KEÁ MAÏCH CAÛNH BAÙO: Maïch caûnh baùo toác ñoä ñöôïc thieát keá chung cho caùc xe oâtoâ ñeàu khoâng naèm ngoaøi muïc ñích baûo ñaûm an toaøn tính maïng cho ngöôøi söû duïng xe. 1- Sô ñoà maïch: Maïch caûnh baùo söû duïng tín hieäu toác ñoä ñaõ xöû lyù ñeå ñöa veà boä so saùnh, so saùnh vôùi toác ñoä caøi ñaët roài ñöa tín hieäu ñoù ñeán loa caûnh baùo. * Hoaït ñoäng: Tín hieäu toác ñoä ñöôïc ñöa ñeán boä so saùnh goàm ba vi maïch 7485 ñaõ ñöôïc caøi ñaët saün caáp so saùnh. Khi tín hieäu ñaït ñeán toác ñoä 80km/h thì moät tín hieäu ñieän aùp ñöôïc xuaát ra ngoõ ra cuûa vi maïch 7485, nhôø caùc coång logic maø moät taàn soá ñöôïc löïa choïn laø 500Hz seõ xuaát ra loa laøm cho loa phaùt ra moät taàn soá aâm thanh laø 500Hz. Töông töï cho caùc tröôøng hôïp toác ñoä ñaït 100km/h vaø 120km/h thì taàn soá caûnh baùo töông öùng xuaát ra loa seõ laø 2KHz vaø 5KHz. Trong quaù trình hoaït ñoäng maïch seõ bò Reset ôû taàn soá 10Hz phaùt ra bôûi IC 5551.
  5. 2-Tính toaùn vaø löïa choïn linh kieän: - Caùc taàn soá caûnh baùo ñöôïc taïo bôûi caùc maïch ñònh giôø 555. Caùc maïch ñònh giôø 555 naøy seõ laàn löôït taïo ra caùc tín hieäu dao ñoäng ôû taàn soá: 10Hz, 500Hz, 2Hz, 5Hz. Töø taàn soá xaùc ñònh tröôùc, döïa vaøo coâng thöùc sau F = 1/T = 1.44/(R1 + 2R2)C Ta laàn löôït xaùc ñònh ñöôïc caùc giaù trò R vaø C cho ôû hình veõ B. 11 Vôùi: 5551: Taïo ra taàn soá 10Hz ñeå reset 3 maïch dao doäng caûnh baùo. 5552: Taïo ra taàn soá caûnh baùo 5KHz khi toác ñoä  120Km/h 5553: Taïo ra taàn soá caûnh baùo 2KHz khi toác ñoä  100Km/h 5554: T5o ra taàn soá caûnh baùo 500Hz khi toác ñoä  80Km/h - Caùc coång logic And, Nor, Not ñeå taïo neân maïch choïn tín hieäu xuaát ra loa caûnh baùo. - Boä so saùnh duøng vi maïch 7485. Vieäc thieát keá maïch caûnh baùo treân tuy ñôn giaûn, linh kieän deã kieám treân thò tröôøng. Nhöng ñeå goïn nheï trong quaù trình thi coâng vaø ñeå taän duïng heát khaû naêng cuûa KIT.Z80 ta chæ söû duïng moät loa caûnh baùo gaén tröïc tieáp leân ngoõ ra cuûa KIT coøn tín hieäu ra ñieàu khieån loa seõ ñöôïc thieát keá bôûi phaàn meàm. Theo ñoù taàn soá ñöôïc ngöôøi thöïc hieän löïa choïn caøi ñaët laø ba caáp dao ñoäng: 200Hz. 400Hz, 600Hz. Ñaây laø daõy taàn soá maø tai ngöôøi coù theå phaân bieät roõ raøng. Toùm laïi: Ngöôøi thöïc hieän vöøa trình baøy coâng vieäc thieát keá toaøn boä heä thoáng, vôùi boä vi xöû lyù trung taâm laø CPU Z80. Boä vi xöû lyù naøy seõ giaûi quyeát nhöõng chöông trình ñöôïc naïp trong EPROM. Töø ñoù chi phoái toaøn boä hoaït ñoäng cuûa heä thoáng, thöïc hieän quaù trình xöû lyù tín hieäu toác ñoä vaøo töø maïch taïo xung roài xuaát ra boä hieån thò soá tieàn vaø soá quaõng ñöôøng ñaõ thöïc hieän ñoàng thôøi xöû lyù luoân caû quaù trænh caûnh baùo toác ñoä. Chöông trình ñöôïc naïp trong EPROM giuùp cho maïch thi coâng ñôn giaûn vaø ñaït ñôïc söï meàm deûo. Khi coù yeâu caàu caøi ñaët laïi soá tieàn vaø caáp caûnh baùo khaùc ta chæ vieäc thay ñoåi treân phaàn meàm tröôùc khi naïp vaøo EPROM. Vôùi yeâu caàu cuûa ñeà taøi thì vieäc thieát keá heä thoáng KITZ80 ñaõ toû ra öu ñieåm hôn heä thoáng maïch soá nhôø coù khaû naêng tính toaùn caùc giaù trò khoâng tuyeán tính ñoàng thôøi löu laïi ñöôïc keát quaû veà soá tieàn vaø quaõng ñöôøng maø heä thoáng ñaõ xöû lyù ñöôïc.
  6. Ñieàu naøy giuùp cho cô quan chuû quaûn deã quaûn lyù hoaït ñoäng cuûa ngöôøi söû duïng phöông tieän.
  7. C- THIEÁT KEÁ PHAÀN MEÀM Moät heä thoáng vi xöû lyù sau khi ñöôïc thieát keá phaàn cöùng muoán laøm vieäc ñöôïc thì phaûi coù phaàn meàm ñieàu khieån. Chöông trình phaàn meàm caøng chaët cheõ, linh hoaït thì heä thoáng hoaït ñoäng caøng chính xaùc. Laäp trình laø thöïc hieän moät chöông trình vôùi moät ngoân ngöõ naøo ñoù ñeå ñieàu khieån caùch xöû lyù döõ lieäu theo töøng yeâu caàu cuï theå cuûa vaán ñeà. Do ñoù, beân caïnh söï hieåu bieát veà cô cheá hoaït ñoäng cuûa maùy tính, ngöôøi laäp trình caàn phaûi naém vöõng caùch toå chöùc döõ lieäu vaø caùch xöû lyù coøn goïi laø giaûi thuaät. Hieän nay coù 2 phöông phaùp laäp trình thoâng duïng laø phöông phaùp laäp trình tuaàn töï vaø phöông phaùp laäp trình caáu truùc. - Phöông phaùp laäp trình tuaàn töï : Phöông phaùp naøy CPU seõ ñoïc tuaàn töï caùc chæ thò chöông trình töø ñòa chæ thaáp ñeán ñòa chæ cao vaø thöïc hieän chuùng cho ñeán ñòa chæ cuoái cuøng. Öu ñieåm cuûa phöông phaùp naøy laø ngöôøi ñoïc raát deã theo doõi chöông trình vaø naém ñöôïc yù ñoà cuûa ngöôøi thöïc hieän. Tuy nhieân laïi coù nhöôïc ñieåm laø kích thöôùc chöông trình lôùn. - Phöông phaùp laäp trình coù caáu truùc: Theo phöông phaùp naøy nhöõng ñoaïn thöôøng xuyeân laäp laïi trong chöông trình ngöôøi ta ñem chuùng ra khoûi chöông trình vaø ñaët chuùng nhö moät chöông trình con. khi thi haønh ñeán ñoaïn chöông trình naøy CPU seõ nhaûy ñeán ñòa chæ xaùc ñònh cuûa chöông trình ñoù ñeå thöïc hieän taùc vuï. Ñeå quaù trình laøm vieäc khoâng bò giaùn ñoaïn ta duøng leänh quay veà (RET) khi ñoù CPU seõ quay veà chöông trình chính. Phöông phaùp naøy toû ra hieäu quaû trong vieäc giaûm kích thöôùc chöông trình vaø thuaän tieän cho ngöôøi vieát vaø noù ñöôïc ngöôøi thöïc hieän söû duïng trong taäp ñoà aùn.

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản