Tải bản đầy đủ
CHƯƠNG II:TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN LINH KIỆN ĐIỆN TỬ

CHƯƠNG II:TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN LINH KIỆN ĐIỆN TỬ

Tải bản đầy đủ

Hình 2.2 : Sơ đồ chân 8951
2.1.2. Chức năng các chân của 8951
89c51 có tất cả 40 chân có chức năng như các đường xuất nhập. Trong đó có 24
chân có tác dụng kép (có nghĩa 1 chân có 2 chức năng), mỗi đường có thể hoạt động
như đường xuất nhập hoặc như đường điều khiển hoặc là thành phần của các bus dữ
liệu và bus địa chỉ.
2.1.2.1. Các Port
- Port 0 là port có 2 chức năng ở các chân 32 - 39 của 8951. Trong các thiết kế
cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường IO. Đối với các
thiết kế cỡ lớn có bộ nhớ mở rộng, nó được kết hợp giữa bus địa chỉ và bus dữ liệu.
- Port 1:- Port 1 là port IO trên các chân 1-8. Các chân được ký hiệu P1.0, P1.1,
P1.2, ... có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoài nếu cần. Port 1 không có chức
năng khác, vì vậy chúng chỉ được dùng cho giao tiếp với các thiết bị bên ngoài.
- Port 2 là 1 port có tác dụng kép trên các chân 21 - 28 được dùng như các
đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết bị dùng bộ nhớ mở
rộng.
- Port 3. Cổng P3 chiếm tổng cộng là 8 chân từ chân 10 đến chân 17. Nó có thể
được sử dụng như đầu vào hoặc đầu ra. Cống P3 không cần các điện trở kéo cũng
như P1 và P2. Mặc dù cổng P3 được cấu hình như một cống đầu ra khi Reset, nhưng
đây không phải là cách nó được sử dụng phổ biến nhất.
10

Cống P3 được bổ sung các chức năng quan trọng, đặc biệt. Bảng 2 cung cấp các
chức năng khác của cống P3. Thông tin này áp dụng cho cả 8051 và 8031:
Bít của cống P3
P3.0
P3.1
P3.2
P3.3
P3.4
P3.5
P3.6
P3.7

Chức năng
Nhận dữ liệu (RXD)
Phát dữ liệu (TXD)
Ngắt 0(INT0)
Ngắt 1(INT1)
Bộ định thời 0 (TO)
Bộ định thời 1 (T1)
Ghi (WR)
Đọc (RD)

chân số
10
11
12
13
14
15
16
17

Bảng1: Các chức năng khác của cống P3
Các bit P3.0 và P3.1 cung cấp tín hiệu nhận và phát dữ liệu trong truyền thông
dữ liệu nối tiếp
.
Các bit P3.2 và P3.3 được dành cho các ngắt ngoài.
Bit P3.4 và P3.5 được dùng cho các bộ định thời 0 và 1.
Bit P3.6 và P3.7 để ghi và đọc các bộ nhớ ngoài khi được nối tới các hệ thống
8031
2.1.2.2. Các ngõ tín hiệu điều khiển
* Ngõ tín hiệu PSEN (Program store enable):
PSEN là tín hiệu ngõ ra ở chân 29 có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương
trình mở rộng thường được nói đến chân 0E\ (output enable) của Eprom cho phép đọc
các byte mã lệnh.
PSEN ở mức thấp trong thời gian Microcontroller 8951 lấy lệnh. Các mã lệnh
của chương trình được đọc từ Eprom qua bus dữ liệu và được chốt vào thanh ghi lệnh
bên trong 8951 để giải mã lệnh. Khi 8951 thi hành chương trình trong ROM nội PSEN
sẽ ở mức logic 1.
*Ngõ tín hiệu điều khiển ALE (Address Latch Enable ) :
Khi 8951 truy xuất bộ nhớ bên ngoài, port 0 có chức năng là bus địa chỉ và bus
dữ liệu do đó phải tách các đường dữ liệu và địa chỉ. Tín hiệu ra ALE ở chân thứ 30
dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và dữ liệu khi kết nối
chúng với IC chốt.
Tín hiệu ra ở chân ALE là một xung trong khoảng thời gian port 0 đóng vai trò
là địa chỉ thấp nên chốt địa chỉ hoàn toàn tự động.

11

Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và có
thể được dùng làm tín hiệu clock cho các phần khác của hệ thống. Chân ALE được
dùng làm ngõ vào xung lập trình cho Eprom trong 8951.
* Ngõ tín hiệu EA\(External Access):
Tín hiệu vào EA\ ở chân 31 thường được mắc lên mức 1 hoặc mức 0. Nếu ở
mức 1,8951 thi hành chương trình từ ROM nội trong khoảng địa chỉ thấp 8 Kbyte. Nếu
ở mức 0,8951 sẽ thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng. Chân EA\ được lấy làm
chân cấp nguồn 21V khi lập trình cho Eprom trong 8951.
* Ngõ tín hiệu RST (Reset):
Ngõ vào RST ở chân 9 là ngõ vào Reset của 8951. Khi ngõ vào tín hiệu này đưa
lên cao ít nhất là 2 chu kỳ máy, các thanh ghi bên trong được nạp những giá trị thích
hợp để khởi động hệ thống. Khi cấp điện mạch tự động Reset.
* Các ngõ vào bộ dao động X1, X2:
Bộ dao động được tích hợp bên trong 89c51, khi sử dụng 89c51 người thiết kế
chỉ cần kết nối thêm thạch anh và các tụ như hình vẽ trong sơ đồ. Tần số thạch anh
thường sử dụng cho 89c51 là 12Mhz.
* Chân 40 (Vcc) được nối lên nguồn 5V.

2.2.Tụ điện

Hình 2.3. Tụ điện
2.2.1. Chức năng của tụ điện
Là một loại linh kiện điện tử thụ động tạo bởi hai bề mặt dẫn điện được ngăn
cách bởi điện môi. Khi có chênh lệch điện thế tại hai bề mặt, tại các bề mặt sẽ xuất
hiện điện tích cùng điện lượng nhưng trái dấu.
Sự tích tụ của điện tích trên hai bề mặt tạo ra khả năng tích trữ năng lượng điện
trường của tụ điện. Khi chênh lệch điện thế trên hai bề mặt là điện thế xoay chiều, sự
12

tích luỹ điện tích bị chậm pha so với điện áp, tạo nên trở kháng của tụ điện trong mạch
điện xoay chiều.
Về mặt lưu trữ năng lượng, tụ điện có phần giống với ắc qui. Mặc dù cách hoạt
động của chúng thì hoàn toàn khác nhau, nhưng chúng đều cùng lưu trữ năng lượng
điện. Ắc qui có 2 cực, bên trong xảy ra phản ứng hóa học để tạo ra electron ở cực này
và chuyển electron sang cực còn lại. Tụ điện thì đơn giản hơn, nó không thể tạo ra
electron - nó chỉ lưu trữ chúng. Tụ điện có khả năng nạp và xả rất nhanh. Đây là một
ưu thế của nó so với ắc qui.
2.2.2. Ký hiệu của tụ điện

Hình 2.4. ký hiệu của tụ điện
2.2.3 Một số đặc điểm của tụ điện
Sự phân cực: Nếu tụ phân cực,khi đặt điện thế ngược cực,thì tụ sẽ bị hư hỏng.
Tụ nhôm,tụ tantalum là tụ phân cực,còn tụ ceramic thì không.
Điện dung: điện dung là lý do chung ta mua tụ,diễn tả khả năng chứa điện của
tụ.Ví dụ như tụ 0.1uF,100pF hay 10nF.(u là micro (10-6),n là nanô (10-9),p là picô
(10-12))
Điện áp đánh thủng: Khi đặt giữa 2 đầu tụ điện áp hơn điện áp đánh thủng,bị
chập vàkhông còn xái được nữa. Ví dụ như 5.5V,16V,35V,50V.
2.2.4 Các loại tụ thông dụng
Tụ Ceramic (tụ gốm):
Tụ Ceramic thường có trị số nhỏ( từ 1pF đến 10uF),điện áp đánh thủng vừa
phải ( từ 25V đến 50V), và thích hợp với các ứng dụng với tần số cao. Tụ ceramic có
nhiều kiểu đóng gói khác nhau,như dạng đĩa tròn nhỏ( còn gọi thông dụng là tụ bi),
bọc nhựa cây(tụ kẹo), hay dạng hình hộp chữ nhật (tụ ceramic đa lớp dán).
Thường tụ dán sẽ không ghi trị số,chúng ta chỉ biết được thông qua đo đạc hay
bao bì nhà sản xuất. Tụ bi và tụ kẹo sẽ được ghi trị số theo mã số, với diện áp đánh
thủng 50V nếu không nghỉ.

13

Hình 2.4. Một số loại tụ gốm
Cách đọc mã số của tụ ceramic: 2 chữ số đầu là 2 chữ số có nghĩa ,chữ số thứ 3
là hệ số nhân 10.Trị số được tính dựa trên picofarad( 10-12 F). Và chữ cái tương ứng
với sai số được cho bởi bảng sau
C
±0.25pF

D
±0.5pF

J
±5%

K
±10%

M
±20%

P

Y

+100
20÷50%
-0%
Bảng 2. Chữ cái tương ứng và sai số của tụ điện

Z
-20+

Tụ nhôm (tụ hóa):
Tụ nhôm thường có trị số lớn (từ 0.1uF tới hơn 10mF), điện áp đánh thủng từ
trung bình đến cao(tùy theo kích cỡ),nhưng độ rò điện tích cao,không thích hợp với tần
số cao. Tụ hóa là tụ phân cực,tuy nhiên khi mắc ngược,tụ vẫn hoạt động với điện dung
và điện áp đánh thủng giảm đáng kể,có nguy cơ nổ tụ.
Tụ nhôm có dạng hình trụ và được đánh dấu phân cực của tụ.Với loại tụ
cắm,vạch khác nhau có dấu trừ chỉ cực âm của tụ,chân cắm dài hơn(đối với linh kiện
mới)là cực dương.Đối với tụ dán ,phần màu đen trên tụ chỉ cực âm .Tụ nhôm thường
được ghi trị số và điện áp đánh thủng trực tiếp lên tụ. Với tụ dán,trị số được ghi với
đơn vị microfarad(uF-10-6)

14

Hình 2.5. Một số loại tụ nhôm
Tụ tantalum:
Tụ tantalum thường có trị số trung bình (từ 1uF đến hơn 100uF),có điện dung
lớn với một kích thước tụ nhỏ,điện áp đánh thủng không cao(10-25V),với nội trở nối
tiếp (ESR) và độ rò diện tích nhỏ hơn.Đương nhiên,tụ tantalum có giá thành mắc hơn
các tụ khác.
Tụ tantalum là tụ phân cực,mắc ngược,tụ sẽ bị thủng ngay tức thời và có nguy
cơ nổ.Với tụ cắm,cực dương của tụ là cực ghi có dấu +, và với tụ dán,cực dương là cực
đánh dấu khác màu.

2.3. Điện trở trong thiết bị điện tử
2.3.1. Hình dáng và ký hiệu
Trong thiết bị điện tử điện trở là một linh kiện quan trọng,chúng được làm từ
hợp chất cacbon và kim loại tùy theo tỷ lệ pha trộn mà người ta tạo ra được các loại
điện trở có trị số khác nhau.

Hình 2.6. Dạng của điện trở trong thiết bị điện tử.

15

Hình 2.7. Ký hiệu của điện trở trên các sơ đồ nguyên lý.
2.3.2. Đơn vị của điện trở
Đơn vị điện trở là Ω(Ohm),KΩ,MΩ
1KΩ=1000Ω
1M=1000kΩ=1000.000Ω
Đơn vị điện trở là Ω(Ohm),KΩ,MΩ
1MΩ=1000KΩ=1000.000Ω
2.3.3. Cách ghi trị số của điện trở
Các điện trở có kích thước nhỏ được ghi trị số bằng các vạch mầu theo một quy
ước chung của thế giới.(xem hình ở trên)
Các điện trở có kích thước lớn hơn 2W trở lên thường được ghi trị số trực tiếp
trên thân.Ví dụ như trở công suất,điện trở sứ.

Hình 2.8: Trở công xuất lớn, trị số được ghi trực tiếp.
2.3.4. Cách đọc trị số điện trở
Quy ước màu quốc tế
Màu sắc
Giá trị
Đen
0
Nâu
Đỏ
Cam
Vàng
Xanh lá
2.3.5 Công suất của điện trở

1
2
3
4
5

Màu sắc
Xanh lơ
Tím
Xám
Trắng
Nhũ vàng
Nhũ Bạc

Giá trị
6
7
8
9
-1
-2

Khi mắc điện trở vào một đoạn mạch,bản thân điện trở tiêu thụ một công suất P
tính theo công thức : P=U.I=U2 /R=I2.R
Theo công trên ta thấy,công xuất tiêu thụ của dòng điện phụ thuộc vào hai đầu
điện trở hoặc phụ thuộc vào điện áp trên hai đâu điện trở.
Công xuất tiêu thụ của điện trở là hoàn toàn tính được trước khi lắp điện trở vào
mạch.
16

Nếu đem một điện trở có công xuất danh định nhỏ hơn công suất nó sẽ tiêu thụ
thì điện trở sẽ bị cháy.
Thông thường ta lắp điện trở vào mạch có công suất danh định >= 2 lần công
xuất mà nó tiêu thụ.

Hình 2.9: Điện trở cháy do quá công suất
Ở sơ đồ trên cho ta thấy : Nguồn Vcc là 12V,các điện trở đều có trị số là 120Ω
nhưng có công xuất khác nhau,khi các công tắc K1 và K2 đóng,các điện trở đều tiêu
thụ một công suất là:
P=U2/R=(12x12)/120=1,2W
Khi K1 đóng,do điên trở có công suất lớn hơn công suất tiêu thụ,nên điện trở
không cháy.
Khi K2 đóng ,điện trở có công suất nhỏ hơn công suất tiêu thụ,nên điện trở bị
cháy

2.4. Diot quang –LED
2.4.1 Các loại chip LED
Về cơ bản,có 2 loại chip LED:
- Loại đầu tiên là loại Chip LED công suất cao. Những loại chíp này được sử
dụng trong những sản phẩm nhất định như:
+ LED downlight âm trần
+ LED điểm
+ LED găn tường
+ LED đường phố
Mỗi mắt LED công suất cao tương ứng với 1 watt và mỗi watt có thể phát ra
70-110lumen (đơn vị đo độ sáng).Độ sáng khác nhau tùy thuộc vào thương hiệu chip
LED( ví dụ như CREE,EPISTAR,NICHIA...) và kích thước của chip LED.
1 Watt của LED công suất cao sẽ cho độ sáng tương đương voiws5-6 watt của
các đèn truyền thống.
17

Loại thứ hai của chip LED là chíp LED công suất thấp,bao gồm nhiều loại mà
phổ biến là DIP và SMD. Các sản phẩm dùng loại chip này là
- LED downlight âm trần
- LED dây
- LED neon
- LED tuýt.
Mỗi chip LED công suất thấp tương đương với ít hơn 1 wattt và mỗi watt có thể
phát ra 50-80 lumeen.Quan trọng nhất độ sáng cũng phụ thuộc vào thương hiệu LED
sử dụng hoặc kích thước của chip LED. 1w của chip LED công suất thấp tương đương
với 3-4W của các loại đèn truyền thống.
2.4.2 Các thương hiệu chip LED
Các nhà sản xuất chip LED nổi tiếng trên thị trường hiện nay có thể liệt kê ra
gồm có:
-Bridgelux(Mỹ)
-Epistar(Taiwan)
-Nichia (Nhật)
-Cree(Mỹ)
-Samsung( Hàn Quốc)
-LG
-Osram
2.4.3 Cách phân biệt đèn LED tốt
Kiểm tra độ sáng( bằng máy đo độ sáng,đối chiếu các sản phẩm của các nhà
cung cấp khac nhau ..)
Đánh giá mức độ tản nhiệt của đèn LED bằng cách sờ vào bề mặt.
Riêng đối với LED tuýp: LED chất lượng tốt thì hai đầu đèn được bắt vít chư
không gián bằng keo như loại kém chất lượng,phía trong có giải phim cách điện,các
mắt LED được bố trí đều,sạch sẽ chứ không bị dây bẩn...
Hiện tại,trên thị trường,các sản phẩm dùng chip LED không thương hiệu,hoặc
chip LED thải (gần hết thời gian sử dụng) đang bày bán tràn lan với giá rẻ.Khi đi mua
hàng,nhất thiết phải hỏi rõ các thông số về đèn LED của bạn để tránh tình trạng mua
phải LED kém chất lượng.

2.5. Một số linh kiện khác sử dụng trong mạch
- Công tắc 3 chân bao gồm 2 chế độ ON và một chế độ OFF
- Nút nhấn 4 chân

18

CHƯƠNG III:THIẾT KẾ MẠCH
3.1. Sơ đồ nguyên lý

3.2. Sơ đồ đi dây của mạch

3.3 Nguyên lý hoạt động của mạch liếc tĩnh
19

Mạch điều khiển đèn liếc tĩnh: Khi mạch được cấp nguồn 5V mạch vi sử lý tiến hành
thực hiện( chạy) chương trình. Ở đây ta sử dụng vi điều khiển 89C51.Chương trình
này sẽ tạo ra xung clock hay gọi là xung vuông với tần số 500hz(1s tín hiệu này đều)
kiết hợp với cong tắc gạt,nút nhấn làm xuất hiện tín hiệu điều khiển.Điện trở 10k giúp
hạn dòng,làm LED sáng đẹp hơn.Thạch anh 12M tạo tần số dao động cho vi điều
khiển LED: Báo tín hiệu nút reset,reset mạch.

3.4 Mô phỏng mạch bằng chương trình Proteus

3.4.1 Chế độ khi đi thẳng

20