Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
1 Thiết kế hệ thống kiểm soát năng lượng

1 Thiết kế hệ thống kiểm soát năng lượng

Tải bản đầy đủ - 0trang

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM – Khoa CKĐ



Hình 4.2. PIC 16F877A



Hình 4.3. Sơ đồ chân PIC 16F877A.



Đồ án tốt nghiệp



-67-



Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM – Khoa CKĐ



Hình 4.4. Sơ đồ cấu tạo các chân PIC 16F877A.

Chức năng của các chân như sau:

Chân OSC1/CLKI(13): là ngõ vào kết nối với dao động thạch anh hoặc ngõ vào

nhận xung clock bên ngoài.

-



OSC1: Ngõ vào dao động thạch anh hoặc ngõ vào nguồn xung ở bên ngoài.

Ngõ vào có mạch Schmitt Trigger nếu sử dụng dao động RC.



-



CLKI: Ngõ vào nguồn xung bên ngoài.



Đồ án tốt nghiệp



-68-



Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM – Khoa CKĐ

OSC2/CLKO(14): Ngõ ra dao động thạch anh hoặc ngõ ra cung cấp xung clock.

Chân MCLR/Vpp(1): Có 2 chức năng vừa là ngõ vào reset tích cực ở mức thấp,

Vpp khi lập trình cho PIC thì đóng vai trò là ngõ vào nhận điện áp lập trình.

Chân RA0/AN0(2): Có 2 chức năng RA0 xuất nhập số, AN1 là ngõ vào tương tự

của kênh thứ 1.

Chân RA2/AN2/VREF/CVREF(4): Trong đó RA2 xuất nhập số, AN2 ngõ vào

tương tự của kênh thứ 2, VREF ngõ vào điện áp chuẩn (thấp) của bộ A/D, CVREF

điện áp tham chiếu VREF ngõ ra bộ so sánh.

Chân RA3/AN3/VREF+(5): RA3 xuất nhập, AN3 ngõ vào tương tự kênh thứ 3,

VREF+ ngõ vào điện áp chuẩn (cao) của bộ A/D.

Chân RA4/TOCKI/CIOUT(6): RA4 xuất nhập số mở khi được cấu tạo là ngõ ra,

TOCKI ngõ vào xung clock bên ngoài cho timer0, CIOUT ngõ ra bộ so sánh 1.

Chân RA5/AN4/SS/C2OUT(7): RA5 xuất nhập số, AN4 ngõ vào tương tự kênh

thứ 4, SS ngõ vào chọn lựa SPI phụ, C2OUT ngõ ra bộ so sánh 2.

Chân RB0/INT(33): RB0 xuất nhập số, INT ngõ vào nhận tín hiệu ngắt ngồi.

Chân RB1(34): Xuất nhập số.

Chân RB2(35): Xuất nhập số.

Chân RB3/PGC: RB3 xuất nhập số, chân cho phép lập trình điện ấp thấp ICSP.

Chân RB7/PGD(40): RB7 xuất nhập số, PGD mạch gỡ rối và dữ liệu lập trình

ICSP.

Chân RB7/PGD(40): RB7 xuất nhập số, PGD mạch gỡ rối dữ liệu lập trình ICSP.

Chân RC1/T1OSI/CCP2(16): RC1 xuất nhập số, T1OSI ngõ vào bộ dao động

timer1, CCP2 ngõ vào Capture2, ngõ ra Compare2, ngõ ra PWM2.

Chân RC2/CCP1(17): RC2 xuất nhập số, CCP1 ngõ vào Capture1, ngõ ra

Compare1, ngõ ra PWM1.

Chân RC3/SCK/SCL(18): RC3 xuất nhập số, SCK ngõ vào ra xung clock nối tiếp

đồng bộ/ngõ ra của chế độ SPI.



Đồ án tốt nghiệp



-69-



Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM – Khoa CKĐ

Chân RC4/SDI/SDA(23): RC4 xuất nhập số, SDI dữ liệu vaò SPI, SDA xuất nhập

dữ liệu I2C.

Chân RC5/SDO(24): RC5 xuất nhập số, SDO dữ liệu SPI.

Chân RC6/TX/CK(25): RC6 xuất nhập số, TX truyền bất đồng bộ USART, CK

xung đồng bộ USART.

Chân RC7/RX/DT(26): RC7 xuất nhập số, RX nhận bất đồng bộ USART, DT dữ

liệu đồng bộ USART.

Chân RD0/PSPO(19): RD0 xuất nhập số, PSP0 dữ liệu port tới song song.

Chân RD1/PSP1(20): RD1 xuất nhập số, PSP1 dữ liệu port tới song song.

Các chân RD2/PSP2(21), RD3/PSP3(22), RD4/PSP4(27), RD5/PSP5(28),

RD6/PSP6(29), RD7/PSP7(30) tương tự chân 19, 20.

Chân RE0/RD/AN5(8): RE0 xuất nhập số, RD điều khiển đọc port tới song song,

AN5: ngõ vào tương tự 5.

Chân RE1/WR/AN6(9): RE1 xuất nhập số, WR điều khiển port tới song song,

AN7 ngõ vào tương tự kênh thứ 7.

Chân VDD(11,32) và VSS(12,31): Là các chân nguồn của PIC.



Đồ án tốt nghiệp



-70-



Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM – Khoa CKĐ



Hình 4.5. Mạch mơ phỏng trên Protuse 7.9.

4.1.2.2



Các khối điều khiển độc lập.

Chân PIC 16F877A và giao tiếp RS232



Đồ án tốt nghiệp



-71-



Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM – Khoa CKĐ



Hình 4.6. Sơ đồ chân PIC 16F877A và RS232.

Trong đó PIC 16F877A sử dụng các chân:

 Chân số 1: chân reset.

Chân 2 (RA0): chân để đo điện áp.

 Chân 8 (RE0), 9 (RE1), 10 (RE2), 33 (RB0), 37 (RB4), 38 (RB5), 39

(RB6), 40 (RB7) : Là các chân dùng thu thập tín hiệu qua ngắt ngồi. Để

tính ra tốc độ động cơ, số xung đánh lửa, số xung kim phun, số xung relay.

 Chân 15 (C0), 16 (C1), 17 (C2): Chân điều khiển led sang theo mức điện áp

đo được.

 Chân 18 (C3): Điều khiển relay đóng mở cho việc nạp và không nạp tụ.

 Chân 25 (TX), 26 (RX): Giao tiếp máy tính.

 Chân 19 (D0) đến 30 (D7): Hiển thị LCD 16x2.

Dưới đây sẽ trình bày rõ ý nghĩa hoạt động của từng chân và từng khối độc lập.

Đo điện áp bằng bộ chuyển đổi ADC.



Đồ án tốt nghiệp



-72-



Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM – Khoa CKĐ

Bộ chuyển đổi tương tự sang số – ADC (Analog to Digital Converter) lấy mức điện thế

vào tương tự sau đó một thời gian sẽ sinh ra mã đầu ra dạng số biểu diễn đầu vào tương

tự.



Hình 4.7. Sơ đồ khối của một lớp ADC đơn giản.

PIC16F877A có 8 ngõ vào analog (RA4:RA0 và RE2:RE0). Hiệu điện thế chuẩn VREF

có thể được lựa chọn là VDD, VSS hay hiệu điện thể chuẩn được xác lập trên hai chân

RA2 và RA3.

Kết quả chuyển đổi từ tín tiệu tương tự sang tín hiệu số là 10 bit số tương ứng và được

lưu trong hai thanh ghi ADRESH:ADRESL. Khi không sử dụng bộ chuyển đổi ADC, các

thanh ghi này có thể được sử dụng như các thanh ghi thông thường khác. Khi q trình

chuyển đổihồn tất, kết quả sẽ được lưu vào hai thanh ghi ADRESH: ADRESL, bit

(ADCON0<2>) được xóa về 0 và cờ ngắt ADIF được set.

Qui trình chuyển đổi từ tương tự sang số bao gồm các bước sau:

Bước 1. Thiết lập các thông số cho bộ chuyển đổi ADC:

Chọn ngõ vào analog, chọn điện áp mẫu (dựa trên các thông số của thanh ghi

ADCON1)

Chọn kênh chuyển đổi AD (thanh ghi ADCON0).

Chọn xung clock cho kênh chuyển đổi AD (thanh ghi ADCON0).



Đồ án tốt nghiệp



-73-



Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM – Khoa CKĐ

Cho phép bộ chuyển đổi AD hoạt động (thanh ghi ADCON0).

Bước 2. Thiết lập các cờ ngắt cho bộ AD

Clear bit ADIF.

Set bit ADIE.

Set bit PEIE.

Set bit GIE.

Bước 3. Đợi cho tới khi quá trình lấy mẫu hồn tất.

– Bắt đầu q trình chuyển đổi (set bit(GO/DONE)).

– Đợi cho tới khi quá trình chuyển đổi hồn tất bằng cách:

-



Kiểm tra bit GO/DONE.Nếu GO/DONE=0 q trình chuyển đổi

đã hoàn tất.



-



Kiểm tra cờ ngắt.



– Đọc kết quả chuyển đổi và xóa cờ ngắt, set bit GO/DONE nếu cần tiếp tục

chuyển đổi).

– Tiếp tục thực hiện các bước 1 và 2 cho quá trình chuyển đổi tiếp theo.



Hình 4.8. Khối đo điện áp chân RA0 của vi điều khiển.

Nguyên lý hoạt động của mạch đo điện áp trên: Hoạt động trong môi trường mô phỏng

của phần mềm Protuse 7.9, để tạo ra điện áp thay đổi sử dụng biến trở RV2 – 10k đi qua

cầu phân áp 5V để không gây ảnh hưởng chip. Khi điện áp đo ở ngoài thay đổi cũng

Đồ án tốt nghiệp



-74-



Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM – Khoa CKĐ

tương tự như thay đổi biến trở tăng hoặc giảm thì điện áp tăng hoặc giảm theo, nhưng

điện áp đi qua cầu phân áp chỉ thay đổi từ 0V đến 5V và ngược lại nó sẽ khơng vượt q

được ngưỡng này. Do đó khi ta dùng đọc điện áp đo được của chip ta dùng ADC 10,

tương ứng với dải số nó chạy từ 0 đến 1023 (được 1024 số). Như vậy ta có được cơng

thức tính điện áp: Vout = Vin*18/1023 nhân với 18 là mức điện áp cao nhất mà ta có thể

đo được và báo về chính xác, chia cho 1023 dải số ADC, Vout điện áp đầu đo vào, Vin

điện áp đọc được của ADC.

Sơ đồ thuật toán khối ADC.



Hình 4.9. Sơ đồ thuật tốn ADC.

Đồ án tốt nghiệp



-75-



Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM – Khoa CKĐ

Hiển thị dùng LCD.



Hình 4.10. Khối giao tiếp vi điều khiển và LCD

Trong đó:

 Chân số 1 (VSS): Nối mass.

 Chân số 2 cấp 5V.

 Chân số 3 nối biến trở để thay đổi độ sang tối cho màn hình LCD.

 Chân 4 (D0), 5 (D1), 6 (D2): Để xác định là chân ghi xuống LCD, xác định

ký tự mà vi điều khiển gửi xuống.

 Chân 11 (D4) đến 14 (D7): Chân truyền dữ liệu.

Sau khi thực hiện quá trình khởi tạo để gửi các lệnh cài đặt chế độ làm việc cùa LCD, kí

tự sẽ được hiển thị lên LCD khi vi điều khiển truyền lệnh.

Q trình gửi kí tự gồm các bước sau:

-



Cho chân R/W=0 để xác định đây là ghi xuống LCD (thông thường chân này được

nối đất, nên mặc định chân này ở mức 0, ta không cần quan tâm đến nữa).



-



Cho chân RS=1 để xác định đây là kí tự mà vi điều khiển gửi xuống LCD (phân

biệt với RS=0, gửi lệnh).



Đồ án tốt nghiệp



-76-



Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM – Khoa CKĐ

-



Gửi mã ASCII của kí tự cần hiển thị xuống LCD theo các đường dữ liệu (RD0RD7 nếu dùng chế độ 8 bit, R4-R7 nếu dùng chế độ 4 bit).



-



Đưa chân E (chân cho phép- Enable) lên mức cao, mức 1.



-



Tạo trễ vài chu kì lệnh.



-



Đưa chân E xuống mức thấp, mức 0.



-



3 chân điều khiển LCD: RS=RD0;RW=RD1;RE=RD2.



-



8 chân dữ liệu RB0:RB7 của PORTB =D0:D7 của LCD.



Sơ đồ thuật toán hiển thị LCD.



Hình 4.11. Sơ đồ thuật tốn hiển thị trên LCD.

Đồ án tốt nghiệp



-77-



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

1 Thiết kế hệ thống kiểm soát năng lượng

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×