Giáo trình hình thành hệ thống phân đoạn nghiên cứu nguyên lý kỹ thuật điều chỉnh nhiệt p6

Chia sẻ: Tewt Dgdfg | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

60
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'giáo trình hình thành hệ thống phân đoạn nghiên cứu nguyên lý kỹ thuật điều chỉnh nhiệt p6', khoa học tự nhiên, vật lý phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình hình thành hệ thống phân đoạn nghiên cứu nguyên lý kỹ thuật điều chỉnh nhiệt p6

• CLKIN vµ CLKR CLKIN lµ ch©n vµo, nèi tíi ®ång hå ngoµi th× ®ång hå ngoµi ®−îc sö dông ®Ó t¹o thêi gian. Tuy nhiªn, ADC804 còng cã mét bé xung ®ång hå trªn chip. §Ó dïng ®ång hå trong (còng ®−îc gäi lµ ®ång hå riªng ) cña ADC804 th× c¸c ch©n CLKIN vµ CLKR ®−îc nèi tíi mét tô ®iÖn vµ mét ®iÖn trë nh− h×nh 3.3 +5V 20 U1 10K 6 18 VCC +IN DB0 7 17 -IN DB1 8 16 AGND DB2 9 15 VREF/2 DB3 19 14 CLKR DB4 13 ADC0804 DB5 12 DB6 10K 4 11 CLKIN DB7 3 WR 1 5 CS INTR 150pF 2 RD 10 GND Thuong mo START H×nh 3.3 - S¬ ®å m¹ch ngoµi cña ADC804. Trong tr−êng hîp nµy tÇn sè ®ång hå ®−îc x¸c ®Þnh b»ng biÓu thøc: f=1/1.1RC Gi¸ trÞ th«ng th−êng cña c¸c ®¹i l−îng trªn lµ R=10 kΩ C=150pF vµ tÇn sè nhËn ®−îc lµ f=606 KHz cã thêi gian chuyÓn ®æi lµ 110μs • Ng¾t INTR (Interrupt). Ng¾t hay cßn gäi lµ “ kÕt thóc viÖc chuyÓn ®æi”. §©y lµ ch©n tÝch cùc møc thÊp. B×nh th−êng ch©n nµy ë tr¹ng th¸i cao vµ khi viÖc chuyÓn ®æi hoµn tÊt th× nã xuèng thÊp ®Ó b¸o cho biÕt lµ d÷ liÖu ®−îc chuyÓn ®æi ®· s½n sµng ®Ó lÊy ®i. Sau khi INTR xuèng thÊp, cÇn ®Æt CS = 0 vµ göi ®i mét xung cao xuèng thÊp tíi ch©n RD ®Ó ®−a d÷ liÖu ra.
• +in vµ -in. §©y lµ 2 ®Çu vµo t−¬ng tù vi sai Vµ ta cã Vin =+in - (-)in. Th«ng th−êng - in ®−îc nèi xuèng ®Êt vµ +in ®−îc dïng lµm ®Çu vµo t−¬ng tù . • VCC lµ ch©n nguån +5V. Ch©n nµy cßn ®−îc dïng lµm ®iÖn ¸p tham chiÕu khi ®Çu vµo VREF/2 (ch©n 9 ) ®Ó hë. • VREF/2: Ch©n 9 lµ ®iÖn ¸p ®Çu vµo t−¬ng tù ®−îc dïng lµm ®iÖn ¸p tham chiÕu. NÕu ch©n nµy hë (kh«ng ®−îc nèi) th× ®iÖn ¸p ®Çu vµo t−¬ng tù cho ADC 804 n»m trong d¶i 0 ®Õn 5V (gièng nh− ch©n Vcc). Tuy nhiªn cã nhiÒu øng dông mµ ®Çu vµo t−¬ng tù ¸p ®Õn Vin kh¸c víi d¶i 0 ®Õn 5V. Ch©n VREF/2 ®−îc dïng ®Ó thùc hiÖn c¸c ®iÖn ¸p ®Çu vµo cã d¶i kh¸c víi 0 - 5V. VÝ dô nÕu d¶i ®Çu vµo t−¬ng tù cÇn biÕn ®æi tõ 0 ®Õn 4V th× VREF/2 ®−îc nèi víi +2V H×nh 3.4 lµ biÓu diÔn d¶i ®iÖn ¸p Vin ®èi víi c¸c ®Çu vµo VREF/2 kh¸c nhau VREF/2(V) Vin(V) KÝch th−íc b−íc(mV) Hë 0 ®Õn 5 5/256=19.53 2.0 0 ®Õn 4 4/256=15.62 1.5 0 ®Õn 3 3/256=11.71 1.28 0 ®Õn 2.56 2.56/256=10 1.0 0 ®Õn 2 2/256=7.81 0.5 0 ®Õn 1 1/256=3.90 H×nh 3.4 - B¶ng quan hÖ ®iÖn ¸p VREF/2 víi Vin. • DB0 – DB7 lµ c¸c ch©n ra d÷ liÖu sè (DB7 lµ bit cao nhÊt vµ DB0 lµ bit thÊp nhÊt LSB). C¸c ch©n nµy ®−îc ®Öm ba tr¹ng th¸i vµ d÷ liÖu ®· ®−îc chuyÓn ®æi chØ ®−îc truy cËp khi ch©n CS = 0 vµ ch©n RD ®−a xuèng thÊp.
Tõ nh÷ng tr×nh bµy trªn, ta cã thÓ tãm t¾t c¸c b−íc khi ADC804 thùc hiÖn chuyÓn ®æi d÷ liÖu lµ: 1 . BËt CS = 0 vµ göi mét xung thÊp lªn cao tíi ch©n WR ®Ó b¾t ®Çu chuyÓn ®æi. 2 . Duy tr× kiÓm tra ch©n INTR . NÕu ch©n INTR xuèng thÊp th× viÖc chuyÓn ®æi ®−îc hoµn tÊt vµ cã thÓ chuyÓn sang b−íc tiÕp theo. NÕu INTR cßn cã møc cao th× tiÕp tôc th¨m dß cho ®Õn khi nã xuèng thÊp. 3 . Sau khi ch©n INTR xuèng thÊp, bËt CS = 0 vµ göi mét xung cao xuèng thÊp ®Õn ch©n RD ®Ó nhËn d÷ liÖu tõ chip ADC804. Ph©n chia thêi gian cho qu¸ tr×nh nµy ®−îc tr×nh bµy trªn h×nh 3.5 CS WR B¾t ®Çu chuyÓn ®æi INTR KÕt thóc chuyÓn ®æi RD B¾t ®Çu ®äc d÷ liÖu D0-D7 Ra d÷ liÖu H×nh 3.5 - Ph©n chia thêi gian ®äc vµ ghi cña ADC804. 3.1.3. Khèi ®o nhiÖt ®é. §o nhiÖt ®é lµ mét ph−¬ng thøc ®o l−êng kh«ng ®iÖn, ®o nhiÖt ®é ®−îc chia thµnh nhiÒu d¶i: * §o nhiÖt ®é thÊp. * §o nhiÖt ®é trung b×nh. * §o nhiÖt ®é cao.
ViÖc ®o nhiÖt ®é ®−îc tiÕn hµnh nhê c¸c dông cô hç trî chuyªn biÖt nh−: • CÆp nhiÖt ®iÖn. • NhiÖt ®iÖn kÕ kim lo¹i. • NhiÖt ®iÖn trë kim lo¹i. • C¸c IC c¶m biÕn nh− LM35, LM135, LM335. • …. ViÖc sö dông c¸c IC c¶m biÕn nhiÖt ®Ó ®o nhiÖt ®é lµ mét ph−¬ng ph¸p th«ng dông hiÖn nay. Vµ trong ®Ò tµi nµy chóng t«i còng dïng mét lo¹i IC c¶m biÕn nªn trong ®å ¸n nµy chØ giíi thiÖu vÒ IC c¶m biÕn. * Nguyªn lý ho¹t ®éng chung cña IC ®o nhiÖt ®é. IC ®o nhiÖt ®é lµ mét m¹ch tÝch hîp nhËn tÝn hiÖu nhiÖt ®é chuyÓn thµnh tÝn hiÖu ®iÖn d−íi d¹ng dßng ®iÖn hay ®iÖn ¸p. Dùa vµo ®Æc tÝnh rÊt nh¹y cña c¸c b¸n dÉn víi nhiÖt ®é, t¹o ra ®iÖn ¸p hoÆc dßng ®iÖn, tØ lÖ thuËn víi nhiÖt ®é tuyÖt ®èi. §o tÝn hiÖu ®iÖn ta biÕt ®−îc gi¸ trÞ cña nhiÖt ®é cÇn ®o. Sù t¸c ®éng cña nhiÖt ®é t¹o ra ®iÖn tÝch tù do vµ c¸c lç trèng trong chÊt b¸n dÉn. B»ng sù ph¸ vì c¸c ph©n tö, bøc x¹ c¸c electron thµnh d¹ng tù do di chuyÓn qua vïng cÊu tróc m¹ng tinh thÓ t¹o sù xuÊt hiÖn c¸c lç trèng. Lµm cho tØ lÖ ®iÖn tö tù do vµ lç trèng t¨ng lªn theo qui luËt hµm mò víi nhiÖt ®é. ë ®©y ®Ó ®o nhiÖt ®é khÝ sÊy chóng t«i chän ®Çu ®o LM35. LM35 lµ hä c¶m biÕn nhiÖt, m¹ch tÝch hîp, chÝnh x¸c cao cã ®iÖn ¸p ®Çu ra tû lÖ tuyÕn tÝnh víi nhiÖt ®é theo thang ®é Celsius. Hä c¶m biÕn nµy kh«ng yªu cÊu c¨n chØnh ngoµi v× vèn nã ®· ®−îc c¨n chØnh råi. Hä nµy cho ®iÖn ¸p ra thay ®æi 10mV øng víi thay ®æi nhiÖt ®é lµ 10C . H×nh 3.6 lµ b¶ng giíi thiÖu mét sè th«ng sè kü thuËt chÝnh cña hä LM35.
M· s¶n phÈm D¶i nhiÖt ®é §é chÝnh x¸c §Çu ra -550C to +1500C +1.00C 10mV/0C LM35A -550C to +1500C +1.50C 10mV/0C LM35 -440C to +1100C +1.00C 10mV/0C LM35CA -440C to +1100C +1.50C 10mV/0C LM35C 00C to +1000C +2.00C 10mV/0C LM35D H×nh 3.6 - B¶ng giíi thiÖu mét sè th«ng sè kü thuËt chÝnh cña hä LM35. Vµ sau ®©y lµ mét sè tÝnh chÊt riªng cña LM35: • LM35 cã ®é biÕn thiªn theo nhiÖt ®é: 10mV / 1oC. • §é chÝnh x¸c cao, tÝnh n¨ng c¶m biÕn nhiÖt ®é rÊt nh¹y, ë nhiÖt ®é 250C nã cã sai sè kh«ng qu¸ 1%. Víi tÇm ®o 00C-1280C, tÝn hiÖu ngâ ra tuyÕn tÝnh liªn tôc víi nh÷ng thay ®æi cña tÝn hiÖu ngâ vµo. • Th«ng sè kü thuËt: + Tiªu t¸n c«ng suÊt thÊp. + Dßng lµm viÖc tõ 400μA ®Õn 5mA. + Dßng ng−îc 15mA. + Dßng thuËn 10mA. • §é chÝnh x¸c: Khi lµm viÖc ë nhiÖt ®é 250C víi dßng lµm viÖc 1mA th× ®iÖn ¸p ngâ ra tõ 2,94V - 3,04V. • §Æc tÝnh ®iÖn: Theo th«ng sè cña nhµ s¶n xuÊt LM35, quan hÖ gi÷a nhiÖt ®é vµ ®iÖn ¸p ngâ ra lµ nh− sau: Vout = 0,01×ToK = 2,73 + 0,01ToC. VËy øng víi tÇm ho¹t ®éng tõ 0oC - 100oC ta cã sù biÕn thiªn ®iÖn ¸p ngâ ra lµ: ë 00C th× ®iÖn ¸p ngâ ra Vout = 2,73 (V).
ë 50C th× ®iÖn ¸p ngâ ra Vout = 2,78 (V). ................. ë 1000C th× ®iÖn ¸p ngâ ra Vout = 3,73 (V). TÇm biÕn thiªn ®iÖn ¸p t−¬ng øng víi nhiÖt ®é tõ 0oC - 100oC lµ 1V (nghÜa lµ khi nhiÖt ®é thay ®æi 10C th× ®iÖn ¸p thay ®æi 10 mV). H×nh 3.7 lµ s¬ ®å thiÕt kÕ víi LM35. Trong ®ã Vin lµ ch©n nèi víi ®Çu vµo cña ADC, ®iÖn trë 75Ω vµ tô 1μF ®−îc tra trong datasheet cña nã. +5V Vin 1 2 GND Vcc VOUT 75 LM35 3 1uf GND H×nh 3.7 - S¬ ®å m¹ch ngoµi cña LM35. 3.1.4. Khèi hiÓn thÞ. Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, mµn h×nh tinh thÓ láng LCD (Liqqid Crystal Display) ngµy cµng ®−îc sö dông réng r·i vµ ®ang dÇn thay thÕ c¸c ®Ìn LED (7 ®o¹n vµ nhiÒu v¹ch ). §ã lµ v×: * Mµn h×nh tinh thÓ cã gi¸ thµnh ngµy cµng h¹. * Kh¶ n¨ng hiÓn thÞ sè, ký tù vµ ®å ho¹ tèt h¬n nhiÒu so víi ®Ìn LED (®Ìn LED chØ hiÓn thÞ ®−îc sè vµ mét sè ký tù ). * Sö dông thªm mét bé ®iÒu khiÓn lµm t−¬i LCD vµ nh− vËy gi¶i phãng CPU khái c«ng viÖc nµy. Cßn ®èi víi c¸c ®Ìn LED lu«n cÇn CPU hoÆc b»ng c¸ch nµo ®ã ®Ó duy tr× viÖc hiÓn thÞ d÷ liÖu. * DÔ dµng lËp tr×nh c¸c ký tù vµ ®å ho¹. ë ®©y ®Ó ®¸p øng ®−îc môc ®Ých hiÓn thÞ ta chän LCD lo¹i 16x2 (2 dßng, mçi dßng 16 ký tù).
LCD VDD S E RW VS VE RS D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 E 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 H×nh 3.8 - M« t¶ ch©n cña LCD 16x2. LCD cã 14 ch©n, chøc n¨ng c¸c ch©n ®−îc tr×nh bµy sau ®©y: • VSS,VDD lµ ch©n nguån +5V vµ ch©n ®Êt • VEE ®−îc dïng ®Ó ®iÒu khiÓn ®é t−¬ng ph¶n cña mµn h×nh. • RS (Register Select) - chän thanh ghi. Cã 2 thanh ghi rÊt quan träng bªn trong LCD. Ch©n RS ®−îc dïng ®Ó chän c¸c thanh ghi nµy. NÕu RS = 0 th× thanh ghi m· lÖnh ®−îc chän, cho phÐp ng−êi dïng göi m· lÖnh ch¼ng h¹n nh− xo¸ mµn h×nh, ®−a con trá vÒ ®Çu dßng. NÕu RS =1 th× thanh ghi d÷ liÖu ®−îc chän vµ cho phÐp ng−êi dïng göi d÷ liÖu cÇn hiÓn thÞ lªn LCD. • R/W (Read/Write) - Ch©n ®äc ghi. Ch©n vµo ®äc/ ghi cho phÐp ng−êi dïng ®äc/ ghi th«ng tin tõ/ lªn LCD. R/W=0 th× ®äc, cßn R/W=1 th× ghi. • E (Enable) - Ch©n cho phÐp. Ch©n cho phÐp E ®−îc LCD sö dông ®Ó chèt th«ng tin hiÖn cã trªn ch©n d÷ liÖu. Khi d÷ liÖu ®−îc cÊp ®Õn ch©n d÷ liÖu th× mét xung møc cao xuèng thÊp ®−îc ¸p ®Õn ch©n E ®Ó LCD chèt d÷ liÖu trªn ch©n d÷ liÖu. Xung nµy ph¶i réng tèi thiÓu 450ns. • D0 - D7. §©y lµ 8 ch©n d÷ liÖu 8 bÝt, ®−îc dïng ®Ó göi th«ng tin lªn LCD hoÆc
®äc néi dung cña c¸c thanh ghi trong LCD. §Ó hiÓn thÞ ch÷ c¸i vµ con sè, m· ASCII cña c¸c ch÷ c¸i tõ A ®Õn Z, a ®Õn z vµ c¸c con sè tõ 0 ®Õn 9 ®−îc göi ®Õn c¸c ch©n nµy khi RS = 1. Còng cã c¸c m· lÖnh ®−îc göi ®Õn LCD ®Ó xo¸ mµn h×nh hoÆc ®−a con trá vÒ ®Çu dßng hoÆc nhÊp nh¸y con trá . M· LÖnh ®Õn thanh ghi cña M· LÖnh ®Õn thanh ghi cña LCD (Hexa ) LCD (Hexa ) 1 Xo¸ mµn h×nh hiÓn thÞ E BËt hiÓn thÞ, nhÊp nh¸y con trá 2 Trë vÒ ®Çu dßng F T¾t con trá, nhÊp nh¸y con trá 4 DÞch con trá sang tr¸i 10 DÞch vÞ trÝ con trá sang tr¸i 6 DÞch con trá sang ph¶i 14 DÞch vÞ trÝ con trá sang ph¶i 5 DÞch hiÓn thÞ sang ph¶i 18 DÞch toµn bé hiÓn thÞ sang tr¸i 7 DÞch hiÓn thÞ sang tr¸i 38 Hai dßng vµ ma trËn 5x7 8 T¾t con trá, t¾t hiÓn thÞ 1C DÞch toµn bé hiÓn thÞ sang ph¶i A T¾t hiÓn thÞ, bËt con trá 80 §−a con trá vÒ ®Çu dßng thø nhÊt C BËt hiÓn thÞ, t¾t con trá C0 §−a con trá vÒ ®Çu dßng thø hai H×nh 3.9 - B¶ng c¸c m· lÖnh cña LCD. 3.1.5. Khèi phÝm vµ m· ho¸. Víi hÖ thèng ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é nµy, ta cÇn ®Æt nhiÖt ®é cÇn thiÕt cña buång sÊy ®Ó so s¸nh víi nhiÖt ®é thùc tÕ cña phßng ®Ó tõ ®ã ®−a ra quyÕt ®Þnh ®iÒu khiÓn. V× vËy cÇn ph¶i cã c¸c phÝm ®Ó t¨ng gi¶m th«ng sè ®Æt vµo ®Ó ®Æt ®−îc nhiÖt ®é cÇn. ë ®©y t«i sö dông 4 phÝm: mét phÝm ®Ó t¨ng nhiÖt ®é ®Æt, mét phÝm ®Ó gi¶m nhiÖt ®é ®Æt, mét phÝm x¸c nhËn lùa chän vµ mét phÝm dù tr÷. §Ó vi xö lý nhËn tÝn hiÖu tõ c¸c phÝm nµy cÇn cã bé m· ho¸ ®Ó chuyÓn tÝn hiÖu cña phÝm thµnh tÝn hiÖu sè ®−a vµo bé vi xö lý. Bé m· ho¸ ë ®©y t«i sö dông IC74148.
6 U3 74148 Dip 16 1 10 9 VC D0 Q0 C 11 7 D1 Q1 12 6 D2 Q2 13 D3 1 15 D4 EO 2 14 D5 GS 3 D6 4 D7 GD N 5 EI 8 H×nh 3.10 - M« t¶ ch©n cña IC74148. * D0 – D7 : lµ c¸c tÝn hiÖu vµo. * Q0 , Q1 , Q 2 : lµ c¸c ch©n ra sè. * EI : Enable Input: Cho phÐp vµo. * GS , EO : Enable Output: Cho phÐp ra. H×nh 3.11 lµ b¶ng ch©n lý cña 74148. INPUTS OUTPUTS EI D0 D1 D 2 D3 D 4 Q2 Q1 Q0 D5 D6 D7 EO GS H X X X X X X X X H H H H H L HH H H H H H H H H H H L L XXX X X X X L L L L L H L X X X X X X L H L L H L H L X X X X X L H H L H L L H L X X X X L H H H L H H L H L X X X LH H H H H L L L H L X X L H H H H H H L H L H L X LH H H H H H H H L L H L L H H H H H H H H H H L H H×nh 3.11 - B¶ng ch©n lý cña 74148.
Dùa vµo b¶ng ch©n lý trªn ta thÊy khi ch©n EI ë møc thÊp (møc tÝch cùc) th× khi cã mét tÝn hiÖu vµo ë møc thÊp th× c¸c bÝt ®Çu ra sÏ thay ®æi, ch©n GS sÏ chuyÓn tõ møc cao xuèng thÊp vµ EO sÏ chuyÓn tõ thÊp lªn cao. MÆt kh¸c ta ®· thÊy ch©n INT1 cña AT89C52 còng tÝch cùc møc thÊp nªn khi nèi ch©n GS cña IC74148 vµo ch©n INT1 th× khi cã mét phÝm ®−îc nhÊn th× sÏ cã mét ng¾t ®−îc t¸c ®éng. Trong ®Ò tµi nµy chóng t«i sö dông 4 phÝm nhÊn nªn ®Çu ra sÏ cã 2 tÝn hiÖu ra (2 ch©n ra ®−îc sö dông). Vµ ch©n EI lµ ch©n cho phÐp vµo tÝch cùc møc thÊp nªn sÏ ®−îc nèi ®Êt th«ng qua mét ®iÖn trë 1KΩ. C¸c ®Çu vµo b×nh th−êng ë møc cao nªn sÏ ®−îc nèi víi nguån nu«i. C¸c phÝm nhÊn sÏ ®−îc nèi víi c¸c ®Çu vµo ®−îc sö dông cña vi ®iÒu khiÓn. H×nh 3.12 lµ s¬ ®å thiÕt kÕ c¸c phÝm nhÊn. +5V 1 R7 10K +5V U3 74148 Dip 16 16 9 8 7 6 5 4 3 2 Q0 10 9 VCC D0 Q0 Q1 11 7 D1 Q1 12 6 D2 Q2 13 D3 1 15 D4 EO 2 14 INT1 D5 GS 3 D6 4 D7 GND 5 EI R8 SW2 1K 8 SW3 SW4 SW5 C 11 C13 C14 C12 104 104 104 104 H×nh 3.12 - S¬ ®å nguyªn lý cña phÝm nhÊn.