CHƯƠNG 1. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Những công việc chính cần tập trung trong đề tài này: NỘI DUNG 1: Thiết kế mạch chỉnh lưu tia 3 pha có điều khiển, mạch điều khiển dùng vi xử lí PIC16F887, mạch đồng bộ, mạch cách li. NỘI DUNG 2: Lập lưu đồ giải thuật, viết chương trình cho vi điều khiển để điều khiển góc kích cho mạch chỉnh lưu. NỘI DUNG 3: Lập lưu đồ giải thuật, viết chương trình bằng Visual Basic 2010.
Đo điện áp trên mạch, giao tiếp với vi điều khiển. NỘI DUNG 4: Thiết kế giao diện dùng Visual Basic 2010. NỘI DUNG 5: Đánh giá kết quả thực hiện. NỘI DUNG 6: Viết báo cáo đồ án.
GIỚI HẠN Đề tài giới hạn trong phạm vi điều khiển, chỉnh lưu mức điện áp ngõ ra trung bình từ 0V-257,5VDC bằng phương pháp dùng 1 con vi điều khiển PIC16F887 làm phần xử lí trong mạch điều khiển phát xung kích cho các SCR và điều khiển áp ngõ ra trên tải trong mạch công suất. Mạch sử dụng điện áp 3 pha 220/380VAC, các pha nối hình sao, điện áp mỗi pha là 220VAC, nên phải dùng các opto quang PC817 cách li. Mô hình nhỏ gọn, dễ nhìn, có kích thước dài - rộng - cao là 30 x 30 x 12cm được bao phủ bởi các miếng mica tránh va chạm với điện áp 220/330VAC, đồng thời sử dụng 4 cầu chì 5A để bảo vệ mạch khỏi nguồn 3 pha khi có sự cố. Tải sử dụng để kiểm tra là tải động cơ DC có thông số 0V-220V, công suất là 100W và 2 tải đèn 220V-40W Ở phần giao tiếp gồm 2 phương thức điều khiển cho người sử dụng lựa chọn đó là điều chỉnh bằng tay và điều chỉnh bằng máy, thông số chính là điện áp và góc kích tương ứng.
BỐ CỤC Chương 1: (Tổng Quan) Chương này trình bày đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 2 do an CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Chương 2: (Cơ sở lí thuyết và tổng quan tài liệu) Chương này làm rõ các khái niệm cơ bản, cấu tạo chi tiết phần cứng, phần mềm, nguyên lí hoạt động và cách sử dụng. Chương 3: (Vật liệu, thiết kế và tính toán) Chương này liệt kê các phần cứng được sử dụng trong đồ án cũng như việc tính toán, thiết kế chi tiết cho mỗi phần, có hình ảnh, bảng, dẫn chứng cụ thể.
Chương 4: (Thi công hệ thống) Chương này nói về cách thiết kế phần cứng và phần mềm bao gồm các yêu cầu về thuật toán, sơ đồ khối, lưu đồ… Chương 5: (Kết quả và thảo luận) Chương này trình bày kết quả đạt được và chưa đạt được, thảo luận các quá trình nghiên cứu khi thiết kế sản phẩm. Chương 6: (Kết luận) Chương này tập trung đánh giá, nhận xét kết quả đạt được, liệt kê hạn chế hiện tại, đề ra hướng phát triển trong thời gian tới. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 3 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2.1 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG Các thiết bị, linh kiện mà đề tài sẽ sử dụng và được phân loại như sau: Thiết bị đầu vào: Bàn phím, biến trở ngoài.
Thiết bị đầu ra: Tải động cơ DC, led đơn, opto PC817, transistor A1013, SCR TYN1225. Thiết bị điều khiển trung tâm: Vi điều khiển, máy tính. Chuẩn dữ liệu truyền nhận: UART. Phần mềm thiết kế giao diện điều khiển: Visual basic 2010.
Thiết bị giao diện điều khiển: Máy tính.1 Vi điều khiển PIC16F887[4] Hình 2. Hệ thống vi xử lí. Bộ nhớ sẽ lưu trữ chương trình cho vi xử lí thực hiện và lưu dữ liệu cần xử lí các port xuất, nhập dữ liệu và để điều khiển trở lại. Các khối này liên kết với nhau tạo thành một hệ thống vi xử lí.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 do an CHƯƠNG 2.1a Cấu hình của vi điều khiển PIC16F887 Đặc điểm thực thi tốc độ cao của CPU (Reduced Instruction Set Computer-máy tính thực thi những tập lệnh đơn giản). Tốc độ hoạt động (xung clock có tần số 20Mhz, chu kỳ thực hiện lệnh là 200ns). Có nhiều nguồn ngắt Có 3 kiểu định địa chỉ: Trực tiếp, gián tiếp, tức thời. Cấu trúc ngoại vi 35 chân I/O cho phép lựa chọn theo hướng độc lập.
Có bộ chuyển đổi tương tự số (14 bộ chuyển đổi với độ phân giả là 10bit). Có timer1 (16 bit hoạt động định thời, có bộ chia trước đếm xung ngoại có thể lập trình, có ngõ vào cổng timer1, cho phép đếm timer1 từ tín hiệu bên ngoài, có bộ dao động công suất thấp 35khz. Tóm tắt cấu trúc của 5 loại PIC16F88X. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 do an CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2. Cấu hình của Vi điều khiển. Sơ đồ chân của vi điều khiển PIC16F887. Sơ đồ chân vi điều khiển PIC16F887.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 do an CHƯƠNG 2.1b Timer0 Timer0 có những đặc điểm sau: Là timer 8 bit. Có thể đọc và ghi giá trị của timer. Có bộ chia trước 8 bit cho phép lập trình phần mềm, lựa chọn bộ chia trước. Cho phép lựa chọn nguồn xung clock bên trong hoặc bên ngoài.
Phát sinh ngắt khi cờ tràn từ FFH đến 00H. Cho phép lựa chọn tác động xung CK cạnh lên hoặc cạnh xuống. Ngắt của timer0: Khi giá trị đếm trong thanh ghi MR0 tràn từ FFh về 00h thì phát sinh ngắt, cờ báo ngắt TMR0IF lên 1. Ngắt có thể ngăn bằng bit cho phép TMR0IE.
Trong chương trình con phục vụ ngắt timer0, phải xóa cờ báo ngắt TMR0IF. Trong datasheet thì biến cho phép ngắt là T0IE và cờ báo ngắt là T0IF. 2 bit này nằm trong thanh ghi INTCON ở vị trí thứ 5 và thứ 2. Thanh ghi INTCON nằm trong vùng nhớ Ram có địa chỉ 0xb0.
Thanh ghi INTCON. Timer0 đếm xung ngoại Muốn đếm xung ngoại thì xung được đưa đến ngõ vào T0CKI, việc đồng bộ tín hiệu xung ngõ vào T0CKI với xung clock bên trong được thực hiện bằng cách lấy mẫu ngõ ra bộ chia ở những chu kì Q2 và Q4 của xung clock bên trong. Điều này rất cần thiết cho T0CKI ở trạng thái mức cao ít nhất 2 TOSC và ở trạng thái mức thấp ít nhất 2 TOSC. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 do an CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Lệnh setup_timer_mode Cú pháp: setup_timer_0(mode). Thông số: Mode có thể 1 trong 2 hằng số được định nghĩa trong thư viện device. Các thông số gồm: RTCC_INERNAL, RTCC_EXT_H_TO_L, RTCC_DIV_2, RTCC_DIV_4… Chức năng: Định cấu hình cho timer0. Có hiệu lực: Cho tất cả các vi điều khiền PIC.1c Timer1 Timer1 là bộ định thời đếm 16 bit, gồm 2 thanh ghi 8 bit (TMR1H và TMR1L)- có thể đọc và ghi, 2 thanh ghi này có thể từ 000h đến FFFh.
Khi bị tràn thì timer1 sẽ phát sinh ngắt, cờ báo ngắt TMRIF lên mức 1. Timer1 có bit cho phép cấm ngắt là TMRIE. Thanh ghi kết quả của Timer1. Khảo sát thanh ghi của Timer1: Hình 2.
Thanh ghi T1CON. Bằng 1 thì timer1 tích cực mức 1 (timer1 đếm khi cổng ở mức 1). Nếu bằng 0 thì timer1 tích cực mức 0 (timer1 đếm khi cổng ở mức 0). BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 do an CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Bit 6: TMR1GE (bit cho phép mở cổng timer1). Nếu TMRON = 0 thì bit này sẽ không có tác dụng. Nếu TMRON = 1 thì TMR1GE = 1 mở cổng của timer1 không tích cực hoặc TMR1GE = 0 thì timer1 mở. Bit 5,4: T1CKPS1, T1CKPS2 là các bit lựa chọn bộ chia.
11 = 1:8 giá trị chia. 10 = 1:4 giá trị chia. 01 = 1:2 giá trị chia. 00 = 1:1 giá trị chia.
Bit 3: T1OSCEN là bit điều khiển cho phép bộ dao động timer1. Nếu bằng 1 thì bộ dao động được phép. Nếu bằng 0 thì tắt bộ dao động. Bit 2: T1SYNC là bit điều khiển đồng bộ ngõ vào xung clock bên ngoài của timer1.
Khi TMR1CS = 1 thì T1SYNC = 1 không thể đồng bộ ngõ vào clock từ bên ngoài hoặc T1SYNC = 0 thì đồng bộ clock từ bên ngoài. Kho TMR1CS = 0 thì bit này bỏ qua, timer1 dùng xung clock bên trong khi TMR1CS = 0. Bit 1: TMR1CS là bit lựa chọn nguồn xung clock của timer1. TMR1CS = 1 thì chọn nguồn xung clock từ bên ngoài ở chân RC0/T1OSO/T1KCI (cạnh lên).
TMR1CS = 0 thì chọn xung nội bân trong (FOSC/4). Bit 0: TMR1ON là bit điều khiển timer1. Nếu bằng 1 thì cho phép timer1 đếm. Nếu bằng 0 thì ngừng đếm.
Timer1 ở chế độ đếm xung ngoại: Nếu bit TMR1CS bằng 1 thì T1 hoạt động ở chế độ đếm xung ngoại. Xung ngoại có 2 nguồn xung phụ thuộc vào bit T1OSCEN. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 9 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Nếu bit T1OSCEN bằng 1 thì T1 đếm xung ngoại từ mạch dao động của T1 (xem hình h.
Nếu bit T1OSCEN bằng 0 thì T1 đếm xung ngoại đưa đến ngõ vào T1CKI (xem hình h. T1 hoạt động đếm xung ngoại từ mạch dao động T1. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 10 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.
T1 hoạt động đếm xung ngoại đưa đến ngõ vào T1CKI. Bộ dao động của timer1: Mạch giao động được tích hợp bên trong và tụ thạch anh nối giữa 2 chân T1OSI và T1OSO để tạo dao động. Kết nối thạch anh tạo dao động. Ta có bảng trình bày cách lựa chọn tụ cho bộ dao động LP của timer1.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 11 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Bảng 2. Lựa chọn tần số và tụ tương ứng với timer1. Tần số Tụ C1 Tụ C2 32kHhz 33pF 33pF 100kHz 15pF 15pF 200kHz 15pF 15pF 2.1d Timer2 Timer2 là timer 8 bit có bộ chia trước (prescaler) và có bộ chia sau (postscaler).
Timer2 được sử dụng để điều chế xung khi khối CCP hoạt động ở chế độ PWM. Thanh ghi TMR2 có thể đọc/ghi và xóa khi bị reset. Xung nội (FOSC/4) qua bộ chia trước có hệ số chia: “1:1”, “1:4” hoặc “1:6” được lựa chọn bằng các bit điều khiển T2CKPS1:T2CKPS0. PR2 là thanh ghi chu kỳ 8 bit dùng để so sánh.
Timer2 tăng giá trị từ 00h cho đến khi bằng giá trị lưu trong thanh ghi PR2 thì reset về 00h rồi lặp lại.