Giáo trình Xưởng điện tử

---------- Giáo trình Xưởng điện tử Xưởng Điện tử Bài 1: Hàn chì Thực tập công nhân Trang 1 BÀI 1 HÀN CHÌ TRÊN BOARD MẠCH I. Mục đích yêu cầu. - Chất lượng mối hàn là mối quan tâm rất lớn của một board mạch. Trong thiết bị sử dụng số lượng mối hàn rất lớn, chỉ cần một mối hàn không đạt về mặt kỹ thuật xem như board mạch, thiết bị sẽ ngưng hoạt động. - Mối hàn thường xuyên tiếp xúc với môi trường chung quanh (oxy trong không khí, độ ẩm, nhiệt độ…), do đó ngoài chất lượng mối hàn còn phải đảm bảo độ bền (tuổi thọ) lâu dài. - Bài này giúp sinh viên kết nối linh kiện đảm bảo chất lượng mối hàn, tháo thử mạch nhanh không làm hư linh kiện và hàn đúng sơ đồ mạch. - Sinh viên phải biết hàn chì, xác định chân linh kiện. II. Nội dung IC55. Mạch phi ổn cơ bản Hình 5.3 là mạch dao động đa hài phi ổn cơ bản dùng 555. Mạch dùng hai điện trở và một tụ, cách nối đến các ngõ xả, thềm, nảy khác với trường hợp 555 dùng như mạch đơn ổn. Khi mở điện, điện thế của tụ bằng 0V tức ở dưới thềm dưới (1/3Vcc). Mức thấp này áp dụng cho ngõ nảy (chân 2) làm mạch nảy và ngõ ra lên cao (xấp xỉ Vcc-1,7V), đồng thời tụ nạp về hướng Vcc qua hai điện trở Rta và Rtb. Khi điện thế của tụ đạt đến thềm trên (2/3Vcc) flip flop lật trạng thái, ngõ ra xuống thấp (xấp xỉ 0V), transistor xả dẫn và tụ xả điện qua Rtb vào ngõ xả (chân 7) về hướng 0V. Khi điện thế của tụ đến thềm dưới (1/3Vcc) flip flop trở về trạng thái như lúc mở điện, ngõ ra xuống thấp, transistor xả ngưng và tụ lại nạp lên về hướng Vcc qua Rta, Rtb. Kết quả có dạng sóng vuông ở ngõ ra (chân 3). Vì tụ nạp qua hai điện trở Rta, Rtb còn chỉ xả qua một điện trở Rtb nên dạng sóng ra không đối t1= 0,693(Rta + Rtb)Ct t2= 0,693 Rtb.Ct T= t1 + t1 = 0,693(Rta + 2Rtb)Ct Ra Hçnh 5.3 .01uFCt Rtb Rta (5-15V) Vcc 555 7 6 2 1 5 3 48 Nạp xã Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng Điện tử Bài 1: Hàn chì Thực tập công nhân Trang 2 xứng với thời gian ở mức cao t1 lâu hơn thời gian ở mức thấp t2 hay nói cách khác dạng sóng có chu trình làm việc, mà theo định nghĩa là tỉ số thời gian ở cao t1 chia cho chu kì T=t1+t2, trên 50%. Khi Rta rất nhỏ so với Rtb thì t1 gần bằng t2 và dạng sóng trở nên đối xứng tức chu trình làm việc 50%, còn khi Rta rất lớn so với Rtb chu trình làm việc tiến đến gần 100%. Mạch đơn ổn cơ bản Sau khi mạch được kích bởi tín hiệu kích khởi Vi < 1/3 Vcc. Khi có xung kích Vi tại chân 2 thì tụ C bắt đầu nạp thì điện áp ngõ ra lên mức cao. Khi tụ nạp đến giá trị 2/3Vcc thì tụ C xã và ngõ ra xuống mức thấp đồng thời tụ C xả. Mạch ổn định trạng thái này cho đến khi có xung âm khác. Vc (t) = [ Vc (∞ ) - Vc (0) ] (1 - exp (-(t - t0)/τ )) + Vc (0) Vc (∞ ) = Vcc ; Vc (0) = 0. ⇒ Vc (t) = Vcc (1 - exp (-(t - t0)/τ )). Tại thời điểm t = t0 + T0 ( Vc (t0 + T0 ) = 2/3 Vcc. ⇒ T0 = τ. ln 3 = 1,1 RC Khi thực tập bài hàn lắp này, sinh viên chú ý đến số lượng linh kiện được nhận cho từng bài thực tập. Chất lượng mối hàn chắc chắn, bóng, ít hao chì. Chắc chắn: Đảm bảo không hở mạch khi có chấn động hoặc sử dụng lâu dài. Bóng: Thể hiện nét đẹp về thẩm mỹ nhưng bóng cũng thỏa mãn hai yêu cầu kỹ thuật là chì đã chảy được đúng nhiệt độ và nhựa thông đã che phủ đều khắp mối hàn, bảo đảm sử dụng lâu dài. Ít hao chì: Thể hiện ý thức tiết kiệm và tối ưu hóa mọi công việc về sau. III. Phần thực tập cụ thể: * Trình tự thực hiện các bước trong quá trình thực tập được tiến hành như sau: - Tính mạch và nêu nguyên lý hoạt động của mạch. - Làm sạch dây nối: cạo sạch dây đồng bằng dao hay giấy nhám. - Tráng chì đều trên bề mặt ngoài của dây đồng vừa được cạo sạch. 8 4 7 6 2 3 1 5 R vI v0 vcc c .01 t t t vcc vi 1/3v v0 vlogi vcc vc 0 0 t1 Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng Điện tử Bài 1: Hàn chì Thực tập công nhân Trang 3 - Bố trí linh kiện trên board nổi. - Cắt dây đồng vừa tráng chì nối các chân linh kiện theo sơ đồ mạch nguyên lý. - Kiểm tra độ bền và bám dính đúng quy cách của các mối hàn, kiểm tra xem các mối hàn có nối các linh kiện với nhau đúng mạch nguyên lý hay không. - Nếu không có gì sai sót, sinh viên tiến hành sang bước kế tiếp. - Cấp nguồn vào mạch, vận hành thử. - Chất lượng mối hàn chắc chắn, bóng, ít hao chì, không chảy chì theo đường đồng (mạch in). - Hai mối hàn gần nhau chì vẫn không chạm nhau, mối hàn tròn đều. R9 R U4B 7408 4 5 6 R14 R D7 VANG2 R10 R Q6 R8 R R6 R VCC Q2 U2A 74ACT74 2 3 5 6 14 4 7 1 D CLK Q Q V C C P R GND C L Q1 R11 R D5 DO1 R4 R D3 XANH1 VCC D4 VANG1 U4D 7408 12 13 11 VCC D6 XANH2 R1 U3A 7404 1 2 U4A 7408 1 2 3 D2 U4C 7408 9 10 8 U3B 7404 3 4 R7 R R5 R D1 Q4 Q3 C1 R13 R Q5 R3 R U1 NE555 3 4 8 1 5 2 6 7 OUT R S T V C C G N D C VTRG THR DSCHG R12 R R2 C2 U3C 7404 5 6 D8 DO2 Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng Điện tử Bài 2: Phân tích sơ đồ mạch Thực tập công nhân Trang 4 BÀI 2 PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN TỬ I. Mục đích yêu cầu. - Trong sửa chữa cần phải hiểu rõ nguyên lý vận hành mạch bên trong lẫn bên ngoài của mỗi thiết bị (cấu trúc của thiết bị), từ đó, thông qua kiến thức lý thuyết và phân tích sơ đồ mạch, sẽ định được nơi hư hỏng khi thiết bị có sự cố. - Sơ đồ mạch rất quan trọng trong việc sửa chữa, tuy nhiên thường thì hãng sản xuất ít cung cấp, hay cung cấp thiếu hoặc do sử dụng lâu ngày nên sơ đồ mạch bị hư, thất lạc. Do đó thao tác phục hồi sơ đồ mạch là rất cần thiết. - Bài thực hành này thực hiện trong điều kiện không có sơ đồ mạch của một board mạch đã có những linh kiện trên đó, mà dựa vào board mạch với các đường mạch có sẵn, vị trí liên kết giữa các phần tử trong mạch để vẽ lại sơ đồ mạch nguyên lý và phân tích nguyên lý làm việc của mạch. II. Nội dung Bài thực tập này giúp sinh viên luyện kỹ năng quan sát các board mạch, để có thể tìm hiểu hoặc vẽ lại sơ đồ mạch trong một số trường hợp cần thiết, trong lúc sửa chữa. Các yêu cầu trước khi thực hành. 1. Giới thiệu một số phương tiện dụng cụ: VOM, Oscilloscope và các loại máy đo khác. *. Dụng cụ căn bản trong sửa chữa và các thao tác cần thiết Sinh viên sẽ được giới thiệu: - Các loại cây vit (tourne vis) paker, dẹp. - Các loại khóa lục giác trong và ngoài có kích thước khác nhau. - Các loại kìm (cắt, kẹp). - Dụng cụ hút chì, mỏ hàn, giá đỡ, nhíp dao,v.v. Hình 2.1: Dụng cụ sửa chữa *. Các thiết bị đo cụ thể Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xưởng Điện tử Bài 2: Phân tích sơ đồ mạch Thực tập công nhân Trang 5 VOM, Oscilloscope, máy phát sóng sin, vuông, răng cưa, máy phát cao tầng. Hình 2.2: Máy phát sóng và dao động ký 2. Bảo dưỡng, bảo quản thiết bị: - Máy đo. - Máy dùng sửa chữa. - Sơ đồ máy. 3. An toàn trong lao động: - Sử dụng vật dụng cách điện để tránh điện giật. - Tiếp cận máy không có các thao tác dư thừa. - An toàn cho phòng cháy. Phương pháp thực hiện có thể tiến hành theo các bước sau đây: 1. Sinh viên nhận một board mạch cụ thể và tìm hiểu các linh kiện trên board mạch. 2. Dựa theo đường mạch trên mạch in và thực hiện “ đo nóng” và “đo nguội” trên board để vẽ các đường mạch in nối linh kiện trên board, phản ảnh trung thực và đầy đủ trên giấy. 3. Vẽ sơ đồ mạch nguyên lý của board mạch. 4. Đưa về sơ đồ khối để hiểu cách vận hành. 5. Phân tích nguyên lý làm việc của mạch và công dụng của mạch. III. Phần thực tập cụ thể: Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xưởng Điện tử Bài 2: Phân tích sơ đồ mạch Thực tập công nhân Trang 6 - Sinh viên nhận ở thầy hướng dẫn một board mạch. - Kết hợp với kiến thức, kỹ năng tay nghề để thực hiện phục hồi sơ đồ mạch cho máy. - Phương tiện thực tập: VOM, Oscilloscope và các loại máy đo khác. - Tùy thời gian nhiều ít, thầy hướng dẫn sẽ khoanh vùng cho sinh viên phục hồi. - An toàn trong thực tập. - Lưu ý sinh viên các nơi dễ làm đứt, chạm mạch, đứt dây nối. Để giúp việc phục hồi nhanh, chính xác, sinh viên không được điều chỉnh hoặc làm sai lệch hiện trạng của máy. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xưởng Điện tử Bài 3: Kiểm tra và sửa chữa Thực tập công nhân Trang 7 BÀI 3 KIỂM TRA VÀ SỬA CHỮA THIẾT BỊ I. Mục đích yêu cầu. - Thực tập các thao tác trước, trong và sau khi sửa chữa phải rất cẩn thận và chính xác. - Thực tập xác định linh kiện cụ thể trên máy so với ký hiệu trên sơ đồ mạch và ngược lại. - Xác định được các thông số của mỗi điểm trên sơ đồ mạch. II. Nội dung - Đưa sơ đồ mạch về sơ đồ khối để hiểu cách vận hành (bài 2). - Khai thác các điểm thử và đo kiểm tra các điểm cần thiết khác trong mạch (V, A, dạng tín hiệu, tần số, biên độ …). Mỗi điểm trên sơ đồ mạch thường có ghi các thông số cần thiết, khi máy hư thì các thông số tại điểm này sẽ biến đổi rất lớn, từ đó, nhờ vào các loại máy đo, sinh viên sẽ xác định cụ thể thông số sai và suy luận ra nơi hư của máy để sửa chữa. - Cung cấp kiến thức về phân cực các loại bán dẫn: BJT, FET, SCR, IC… - Các bước trên sẽ giúp sinh viên nhạy bén trong đối chiếu thuận nghịch Và giúp phản xạ chính xác trong sửa chữa. - Giới thiệu cách phân vùng trong sơ đồ để tìm linh kiện: Tên 201, 221, 301 … Đối chiếu cột và hàng trên sơ đồ mạch. Dùng mũi tên để chỉ từ đâu đến đâu. - Ứng dụng lý thuyết mạch, lý thuyết về phân cực các loại bán dẫn, từ đó khoanh vùng hư, đi dần đến tìm linh kiện hư (đi từ rộng sang hẹp). - Khả năng hư của các linh kiện: Pin: yếu, hở tiếp xúc, hết pin. Điện trở: đứt, tăng trị số, biến màu, ít khi bị nối tắt. Tụ điện: nổ, nối đất, rò rỉ, ít khi hở chân. Cuộn dây: đứt. Bán dẫn: nối tắt, rò rỉ. Lưu ý: Các điểm đo nếu không đúng quy định có thể làm hư máy, nghiêng mạch trống trải để đo, tránh làm chạm 2 điểm gần nhau trên mạch in, tránh làm ngã board, không vặn (chỉnh) bất cứ nút nào khi chưa có ý kiến của thầy hướng dẫn. - Sau khi thực tập, đóng máy lại, tránh làm hư vỏ máy vì đưa vào không đúng khớp. III. Phần thực tập cụ thể: - Các phương tiện thiết bị là VOM, oscilloscope. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xưởng Điện tử Bài 3: Kiểm tra và sửa chữa Thực tập công nhân Trang 8 - Căn cứ vào sự thay đổi các thông số khi đo ở từng điểm trong máy sinh viên sẽ suy luận khả năng hư hỏng. - Đối với IC cần khai thác các chân sau: nguồn; ngõ vào, ra; các phân cực ở chân khác. - IC hư thường rất nóng và thông số ở các chân thường thay đổi rất lớn. - An toàn trong thực tập: tránh làm chạm mạch khi đo. Tùy thời điểm cụ thể và thực tế thị trường, sinh viên có thể thực tập công việc khác nhưng nội dung vẫn nằm trong mảng kiến thức này. Hình 3.1: Mạch thực tập Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xưởng Điện tử Bài 4: Vẽ mạch in Thực tập công nhân Trang 9 BÀI 4 VẼ MẠCH IN DÙNG PHẦN MỀM ORCAD I. Mục đích yêu cầu. - Với kỹ thuật công nghệ ngày càn triễn,bản vẽ mạch điện tử được tạo ra với sự trợ giúp của máy vi tính sẽ mang những nét đặc trưng mà cách vẽ bằng tay không có được. Khả năng lưu trữ cập nhật dễ dàng, có thể giả lập chạy thử nghiệm mô phỏng, chuyển từ sơ đồ nguyên lý sang thực hiện mạch in, chuẩn hóa các đường nối mạch in và có thể giao tiếp với máy móc và công nghệ hiện đại tạo ra bản mạch in với kỹ thuật cao. - ORCAD 9.2 là phần mềm dùng để vẽ sơ đồ nguyên lý và mạch in điện tử khá thông dụng hiện nay với tổ chức như sau: Bắt đầu với phần mềm Capture CIS để vẽ sơ đồ mạch nguyên lý, sau đó liên thông với các phần mềm khác như Pspice để thiết kế mạch điện, Layout Plus để vẽ mạch in…. - Trong phần thực tập này chỉ giới hạn dùng phần mềm ORCAD 9.2 để vẽ mạch nguyên lý và mạch in. Yêu cầu sinh viên - Vẽ và thiết kế các bảng mạch in dùng cho việc ráp board mạch. - Sinh viên sẽ được trang bị các kỹ năng vẽ và cách sử dụng phần mềm Orcad 9 để vẽ mạch in (layout plus). II. Nội dung 1. Các lệnh vẽ sơ đồ nguyên lý. 1.1. Lấy và đặt linh kiện. - Để lấy kiện vào bản vẽ, dùng chuột click vào nút Place Part trên thanh Toolbar hoặc gõ phím p từ bàn phím. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xưởng Điện tử Bài 4: Vẽ mạch in Thực tập công nhân Trang 10 - Trong cửa sổ Place Part gõ tên linh kiện vào ô Part, nếu không tìm thấy linh kiện thì click chuột vào nút Add Library để bổ sung linh kiện hoặc vào Part Saerh để tim linh kiện. - Nếu muốn xoay linh kiện, dùng lệnh Rotate hăọc gõ phím R trên bàn phím. Nếu muốn lật linh kiện dùng lệnh Mirror. - Dùng chuột để di chuyển linh kiện và đặt linh kiện, để kết thúc ta nhắp phím phải chuột chọn End Mode. 1.2. Nối dây. - Để thực hiện việc nối dây, click chuột vào Place Wire trên thanh Toolbar hoặc nhấn W trên bàn phím, di chuyễn con trỏ đến vị trí bắt đầu vẽ rồi click trái chuột, di chuyển con trỏ đến vị trí mới, nếu muốn gấp khúc và vẽ tiếp thì click trái chuột và vẽ tiếp tục, muốn kết thúc thì click phải chuột và chọn End wire. - Các đường dây có thể dao nhau và được hiểu không nối nếu không có đặt Junction. 1.3. Điểm nối. - Để tạo điểm nối, click vào Place Junction trên thanh Toolbar, di chuyển con trỏ đến vị trí đặt điểm nối rồi click trái chuột, tiếp tục tiếp tục di chuyển đến vị trí mới. 1.4. Cấp nguồn và nối đất. - Để tạo điểm cấp nguồn, click chuột vào Place Power trên thanh Toolbar, xuất hiện cửa sổ Place Power. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xưởng Điện tử Bài 4: Vẽ mạch in Thực tập công nhân Trang 11 - Để tạo điểm nối đất, click chuột vào Place Ground trên thanh Toolbar, xuất hiện cửa sổ Place Ground. 1.5. Viết chữ - Để viết chữ ta click chuột vào nút Place Text ( Biểu tượng chữ A) trên thanh Toolbar hoặc nhấn T trên bàn phím sẽ xuất hiện cửa sổ Place Text. - Nhập dòng chữ cần nghi vào, chọn Change để thay đổi Font chữ và size chữ.Sau đó ấn OK di chuyển đến vị trí mong muốn rồi click trái chuột để đặt. 1.6. Xóa một thành phần - Để xóa một linh kiện, đường nối… di chuyển con trỏ đến linh kiện cần xóa rồi click trái chuột để chọn linh kiện, sau đó click phải chuột rồi Delete hoặc nhấn phím Delete trên bàn phím. 1.7. Thay đổi tên và giá trị linh kiện - Đưa con trỏ đến vị trí tên linh kiện cần thay đổi, Click trái chuột hai cái sẽ xuất hiện cửa sổ Display Properties. - Để đặt tên và số thứ tự linh kiện, gõ vào ô Value tên và số thứ tự cần đặt, sau đó nhắp OK. Change để thay đổi Font và size của tên và số thứ tự linh kiện, Rotation để xoay… Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xưởng Điện tử Bài 4: Vẽ mạch in Thực tập công nhân Trang 12 - Để đặt giá trị linh kiện, di chuyển con trỏ đến vị trí giá trị linh kiện cần thay đổi, click trái chuột hai cái sẽ xuất hiện cửa sổ Display Properties giống như cửa sổ đặt tên linh kiện. Gõ giá trị cần đặt vào ô Value và các bước tiếp theo giống như đặt tên linh kiện. 1.8. chọn thành phần trong linh kiện ghép - Một linh kiện có nhiều thành phần giống nhau được chứa trong cùng một võ. - Khi lấy linh kiện luôn nhận được thành phần đầu tiên của linh kiện đó. Để chọn lại thành phần linh kiện ta click vào tên linh kiện thay đổi thành A,B,C,D để xác định thành phần tương ứng (vd: U1A,U1B,U1C ,U1D). 1.9. Thay đổi các thông số vẽ Để thay đổi kích thước bản vẽ, vào Menu Option trên thanh Toolbar, sau đó chọn Schenmatic Page Properties sẽ xuất hiện cửa sổ Schenmatic Page Properties trong đó có các New Page Sizie A,B,C,D,E thể hiện kích thước tương ứng 2. Các lệnh tạo mạch in 2.1. Cách tạo tập tin Netlist - Sau khi vẽ xong mạch sơ đồ nguyên lý trong Capture Cis và lưu file - Trong trang vẽ Capture Cis, chọn mục Window, chọn mục 2 dùng quản lý các vấn đề trang vẽ. Chọn Design resourse /Schematic /Page1 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xưởng Điện tử Bài 4: Vẽ mạch in Thực tập công nhân Trang 13 Chọn Tools /Create netlist. *Netlist là tập tin lấy họ là *.MNL, trong tập tin này ghi lại các khai báo như sau: - Ký hiệu trên sơ đồ sẽ dùng kiểu chân Footprint nào, các chân nào được nối với nhau. • Khi chọn Create Netlist thì sẽ hiện ra cửa sổ: • Chọn mục Layout/ chọn Run ECO to Layout/ OK. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xưởng Điện tử Bài 4: Vẽ mạch in Thực tập công nhân Trang 14 Mục Netlist file: địa chỉ cần lưu vào. 2.2. Vẽ mạch in trong Layout - Sau khi tạo xong File kết nối, nhấp vào biểu tượng Layout Plus để mở trang bảng vẽ in. - Chọn File /New và chọn Orcad \ Data\Layout Plus \ DEFAULT.TCH Ta chọn tập tin hỗ trợ DEFAULT.TCH, nhấn phím Open. Ta thấy hiện ra cửa sổ. - Chọn file cần vẽ( vừa tạo Netlist) có họ là *.mnl và click chuột trái vào Open để mở file trên màn hình hiện ra. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xưởng Điện tử Bài 4: Vẽ mạch in Thực tập công nhân Trang 15 - Ta Save file cần vẽ ta có - Ta vào Link eisting footprint to componemt… để chọn đế cho linh kiện trong mạch. • Xác định các lớp nối: - Mở mục: View Spreedsheet / Layers. Để chọn lớp vẽ mạch in. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xưởng Điện tử Bài 4: Vẽ mạch in Thực tập công nhân Trang 16 • Chọn kích cỡ đường mạch in. - Chọn View Spreedsheet \ net, sẽ hiển ra cửa sổ: - Tô đậm mục Width min con max, click phải chuột và chọn Properties. Để chọn lại kích cỡ đường mạch. Chọn kích cỡ chân linh kiện. - Chọn View Spreedsheet \ padstacks, sẽ hiển ra cửa sổ để chọn kích cỡ chân. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xưởng Điện tử Bài 4: Vẽ mạch in Thực tập công nhân Trang 17 Chạy lệnh nối mạch: - Nối mạch tự động: Chọn Auto \ Auto Route \ Board. - Lúc này Layout sẽ tự động nối các đường Net của mạch. - Chọn phủ masse cho mạch. Chọn Tool \ Obstacle \ select Tool, vẽ phủ masse rồi click phải chuột và chọn Properties. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xưởng Điện tử Bài 4: Vẽ mạch in Thực tập công nhân Trang 18 III. Phần thực tập cụ thể: - Sinh viên vẽ mạch nguyên lý cho mạch nguồn tạo điện áp 5V, 12V. C5 0.1u C1 2200u J1 CON3 1 2 3 J2 CON2 1 2 C2 470u U2 7812/TO92 1 3 2 VIN VOUT G N D - + D1 BR805D 2 1 3 4 C4 470u C3 0.1u U1 7805/TO92 1 3 2 VIN VOUT G N D - Vẽ mạch in cho sơ đồ trên. * Yêu cầu sinh viên phải bố trí linh kiện sao cho hợp lý, bảng vẽ rõ, các thao tác nhanh. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 5:Thực hiện mạch in Thực tập công nhân Trang 19 BÀI 5 THỰC HIỆN MẠCH IN I. Mục đích yêu cầu. - Đây là bước đầu đi vào thi công các đường nối cần thiết trên miếng bakelite tráng đồng, các kỹ năng sẽ được nâng dần lên mạch in nhiều lớp. - Khi đi vào sản xuất hàng loạt, khi đặt hàng, tối thiểu sinh viên cũng nắm bắt được ưu khuyết điểm của sản phẩm làm ra. II. Nội dung 1. Phương pháp thực hiện mạch in Sau khi vẽ hoàn chỉnh sơ đồ mạch in trên giấy, chúng ta bước sang giai đoạn thực hiện mạch in. Trình tự thực hiện tiến hành theo các bước sau: Bước 1: Dùng giấy nhám nhuyễn đánh sạch lớp oxit hóa đang bám trên tấm mạch in (phía có tráng lớp đồng), trước khi vẽ các đường mạch. Bước 2: Tạo đường mạch in trên mặt đồng có các phương pháp sau: - In mạch in đã vẽ ra giấy để in lụa hoặc ép nhiệt để tạo mạch in trên mặt đồng. - Dùng viết lông có dung môi acetone để vẽ nối các đường mạch trên mặt đồng (dựa theo các điểm pointou vừa định vị và sơ đồ mạch đã vẽ trước trên giấy). Trong khi vẽ ta chú ý, có hai phương pháp để vẽ điểm pad hàn trên mạch in. Điểm pad hàn có thể vẽ theo hình tròn hoặc hình vuông. Thông thường điểm pad tròn dễ thực hiện nhưng lại kém tính mỹ thuật hơn điểm pad vuông.Muốn thực hiện điểm pad vuông, ta có thể dùng viết tô rộng (quanh vị trí cầntạo điểm pad vuông), sau đó dùng đầu mũi dao nhọn và thước kẻ tỉa bớt mực để duy trì một vùng mực bám hình vuông cho điểm pad cần thực hiện. Công việc này đòi hỏi nhiều thời gian và sự tỉ mỉ khi thực hiện. - Sau khi đã tạo các đường mạch trên mặt đồng của mạch in, ta quan sát xem có vị trí nào bị vẽ không liền nét, độ đậm của các đường phải đều nhau, đồng thời không bỏ sót đường mạch nào cả. Trong trường hợp cần thiết, sinh viên phải chờ cho mực khô hẳn rồi đồ lại một lần nữa. Bước 3: Sau khi vẽ hoàn chỉnh, sinh viên chờ khô mới mang mạch in nhúng vào thuốc tẩy. Hóa chất tẩy sẽ ăn mòn lớp đồng tại các vị trí không bám mực và sẽ để nguyên lớp đồng tại các vị trí được bao phủ bằng các đường vẽ mực. Khi nhúng mạch in trong thuốc tẩy, muốn phản ứng hóa học xảy ra nhanh, cần thực hiện các thao tác sau để tăng tốc độ phản ứng: - Lắc tấm mạch trong chậu thuốc. - Nên đặt chậu thuốc tẩy nơi có ánh sáng mặt trời để tăng cường tốc độ phản ứng nhờ hiệu ứng quang. - Nếu thuốc tẩy được nung nóng khoảng 50oC thì thời gian tẩy sẽ nhanh hơn khi thuốc tẩy có nhiệt độ thấp (bằng nhiệt độ môi trường). Bước 4: Sau khi tẩy xong các phần đồng không cần thiết, nên ngâm mạch vào trong nước lã và dùng giấy nhám nhuyễn chà sạch các đường mực đã vẽ. Công việc sẽ chấm dứt khi các đường mạch được đánh bóng và sáng. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 5:Thực hiện mạch in Thực tập công nhân Trang 20 Trước khi dùng nhựa thông lỏng phủ bảo vệ lớp đồng, ta dùng khoan (đường kính lưỡi khoan khoảng 0,8 -1mm) để khoan các lỗ ghim linh kiện. Trong một vài trường hợp, ta có thể dùng máy dập bấm lỗ thay vì khoan. Tuy nhiên, lỗ dập không tròn và khi dập dễ làm mẻ lớp bakelite nhưng tốc độ thi công nhanh hơn, và dễ thao tác hơn phương pháp khoan. Bước 5: Sau khi khoan (hay dập) lỗ xong, cần đánh sơ lại một lần mạch in (phía có các đường đồng) bằng giấy nhám nhuyễn, làm sạch lớp oxit hóa lần cuối rồi mới nhúng tấm mạch vào dung dịch nhựa thông pha với xăng và dầu lửa. Khi nhúng xong mạch, để ráo và phơi khô lớp sơn phủ rồi mới hàn linh kiện lên mạch. III. Phần thực tập cụ thể: - Sinh viên sẽ thực hiện mạch in theo trình tự các bước đã được trình bày trong phần II. - Hàn linh kiện vào board mạch in. - Cấp nguồn và kiểm tra hoạt động của mạch. p1.0 J3 CON8 1 2 3 4 5 6 7 8 J2 12VAC 1 2 p2.4 Y1 12MHz vcc p1.5 C6 10uF gnd 5V p0.0 5V p2.6 U4 MAX232 13 8 11 10 1 3 4 5 2 6 12 9 14 7 16 15 R1IN R2IN T1IN T2IN C+ C1- C2+ C2- V + V- R1OUT R2OUT T1OUT T2OUT V C C G N D 5V p1.3 p0.5 C R2 RESISTOR SIP 9 1 23456789 p1.4 J5 CON8 1 2 3 4 5 6 7 8 gnd 5V p0.7 gnd p1.2 p0.1 U5 7805/TO92 2 1 3 G N D IN OUT Tx C3 10uF C5 10uF p0.6 gnd p2.3 p2.1 p2.0 J6 CON3 1 2 3 vcc p1.6 p2.7 p2.5 C2 22p MASTER vcc p0.4 p0.3 C1 22p 5V gnd vcc 5V U1 AT89C51 9 1819 20 29 30 31 40 1 2 3 4 5 6 7 8 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 39 38 37 36 35 34 33 32 RST X TA L2 X TA L1 G N D PSEN ALE/PROG EA/VPP VCC P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INTO P3.3/INT1 P3.4/TO P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 C10 470uF p1.1 C9 2200uF P1 CONNECTOR DB9 594837261 gnd gnd vcc - + D1 BRIDGE 2 1 3 4 vcc p2.2 SW1 1 4 2 3 gnd C R1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 gnd C8 10uF Rx p0.2 C7 10uF J4 CON8 1 2 3 4 5 6 7 8 C11 104 p1.7 C R3 RESISTOR SIP 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 R6 R gnd Yêu cầu khi thực hiện hoàn thành. - Đúng sơ đồ mạch. - Đường mạch in không bị chạm, không đứt mạch. - Đường mạch đều, thẳng vuông góc cạnh. - Mã số trên mạch in rõ nét, có lớp bảo vệ (nhựa thông) mỏng đều, các lỗ Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 5:Thực hiện mạch in Thực tập công nhân Trang 21 khoan đúng tâm. - Các mối hàn phải đạt yêu cầu. - Mạch hoạt động ổn định. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 6: Lập trình Thực tập công nhân Trang 22 BÀI 6 LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ I. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU - Với ngành tự động hóa ngày càng phát triển, dùng máy tính để giám sát và điều khiển ngày càng phổ biến. Với sự hổ trợ của máy tính và ngôn ngữ lập trình ta sẽ lưu trữ, giám sát, điều khiển hệ thống tự động. - Yêu cầu sinh viên phải biết sử dụng Delphi và cổng nối tiếp II. NỘI DUNG Có rất nhiều ngôn ngữ lập trình được dùng trên máy tính để điều khiển và giám sát nhưng giới hạn trong bài thực hành này ta chỉ xét đến ngôn ngữ lập trình Delphi. Delphi là một ngôn ngữ lập trình có khả biên dịch mạnh mẽ, các ứng dụng Windows trực quan, giao tiếp với thiết bị bên ngoài thuận lợi. Trong phần thực tập này chỉ giới hạn dùng Delphi để giao tiếp thiết bị bên ngoài qua cổng Com. 2.1. Môi trường phát triễn của Delphi. 2.1.1. Cửa sổ chính của chương trình Delphi ToolBar Object Inspector Code Explorer Code Editor Form Designer Component Pallet Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 6: Lập trình Thực tập công nhân Trang 23 Của sổ chương trình Delphi được xem như trung tâm điều khiển của môi trường soạn thảo và biên dịch ứng dụng. Cửa sổ chính chia làm 3 phần nhỏ: Trình đơn, thanh toolbar và bảng chứa các công cụ để xây dựng ứng dụng. Trình đơn chia ra làm nhiều mục chọn với các nhóm chức năng khác nhau biên dịch, chạy, gỡ lỗi ứng dụng, thiết lập cấu hình cho môi trường Delphi, soạn thảo mã lệnh…. Ban cũng có thể dẽ dàng tìm thấy những chức năng tương ứng này trên các nút nhấn của thanh toolbar. 2.1.2. Thanh Toolbar. ToolBar là nơi chứa các nút nhấn tắt thay thế cho những mục chọn trên trình đơn như: mở/đóng tập tin dự án, chạy chương trình, gỡ lỗi ứng dụng, xem tài liệu trợ giúp. Khi bạn di chuyển chuột lên từng nút nhấn, Delphi sẽ hiển thị một thông điệp nhỏ gọi là ToolTip cho biết chức năng cụ thể của nút nhấn. 2.1.3 Cửa sổ thiết kế Form (Form Designer). Cửa sổ thiết kế Form hay Form Desiger khởi đầu là một cửa trống, đây chính là cửa sổ thực tế dành cho chương trình ứng dụng của bạn. Những gì bạn thiết kế trực quan trên Form gần như sẽ là 95% hình ảnh của chương trình trong thực tế. Bạn tương tác với cửa sổ Form bằng cách chọn một đối tượng trên bảng công cụ, nắm – kéo và đặt những đối tượng này vào một vị trí thích hợp trên Form. Sau đó, bạn có thể dùng chuột hoặc bàn phím để chỉnh sửa, thay vị trí cho thích hợp. Ngoài ra bạn có thể thay đổi hình dáng, màu sắc, cách ứng xử đối tượng khi người ta dùng tác động vào chúng thông qua cửa sổ Object Inspector và cửa sổ soạn thảo mã lệnh Code. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 6: Lập trình Thực tập công nhân Trang 24 2.1.4. Cửa sổ Object Inspector Với cửa sổ Object Inspector bạn có thể bổ sungm thay đổi thuộc tính (properties) của các thành phần đối tượng đang có trên Form một cách trực quan. Chương trình cũng sẽ qui định cách ứng xử của từng đối tượng thông qua các tình huống (event) qui định sẵn trong cửa sổ Object Inspector. Thuộc tính là tập hợp dữ liệu cho biết các thông tin và thuột tính của một đối tượng như chiều rộng, chiều cao, màu sắc, Font chữ …. Hình ảnh đối tượng mà bạn nhìn thấy trên màng hình, chính là tập hợp nhiều thuột tính khác nhau của đối tượng tạo nên. Tình huống là một đoạn mã lệnh được dùng để đáp ứng một yêu cầu nào đó của delphi và của hệ thống. Khi người dùng kích chuột vào đối tượng , khi một phím được nhấn hay khi Windows cần vẽ lại một vùng nào đó trên màn hình, bạn cũng nhận được một tình huống riêng biệt để xử lý. 2.1.5. Cửa sổ soạn thảo mã lệnh Code Editor. Cửa sổ soạn thảo mã lệnh Code Editor là nơi thật sự thể hiện nội dung của chương trình. Đó là nơi bạn gõ lệnh, thiết kế nội dung cho thủ tục, hàm, cài đặt các phương thức cho lớp…. Bạn sẽ không phải viết toàn bộ mã lệnh cho chương trình. Delphi tự động sản sinh khung mã định sẵn. Nhiệm vụ của lập trình viên đơn giản chỉ cần hiểu ý nghĩa những đoạn mã Delphi sinh ra và chèn vào đó những lệnh xử lý thích hợp. Nếu muốn, bạn vẫn có thể tự tạo lấy bộ khung bằng cách viết lệnh thủ công, nhưng trừ khi bạn đã nắm vững Delphi và muốn đào sâu thêm, còn không thì hãy để Delphi tự động thực hiện những công việc đó. Ví dụ: Chương trình hiển thị chuỗi ‘ Hello World’ trên một cửa sổ Windows. • Chọn File/New Application từ trình đơn. Delphi tạo ra cho bạn một cửa sổ Form đặt trong Unit.pas cùng với tập tin dự án Project1.dpr. • Chọn File/ Save All. Hãy đặt tên cho Unit là MainFrm.pas thay cho Unit1.Pas và đặt tên cho tập tin dự án là HelloWin.dpr thay cho project.dpr • Trên bảng công cụ Standard hãy chọn đối tượng Label đặt vào cửa sổ Form. • Vào cửa sổ Object Inspector, nhập thuộc tính cho đối tượng Label như sau: Caption Hello World Font Times New Roman, size 12, Bold Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 6: Lập trình Thực tập công nhân Trang 25 Nhấn Ctrl + F9 để biên dịch chương trình và nhấn F9 để gọi chương trình thực thi. Bạn sẽ thấy chương trình hiển thị chữ Hello World in đậm. Hảy dùng chuột nắm kéo và di chuyển cửa sổ đến các vị trí khác nhau trên màn hình. Để tạo tập tin .exe bạn chọn Project/Buid all. Delphi sẽ xây dựng tập tin thực thi HelloWin.exe. Bạn có thể chép duy nhất một tập tin này cho chạy trên mọi hệ điều hành Windows 32 bit. 2.2. Các thành phần điều khiển của Windows. Windows cung cấp các thành phần điều khiển giao diện đồ họa để tương tác với người dùng thông qua chuột và bàn phím. Bạn có thể tìm thấy đối tượng này trên bảng công cụ Standard của môi trường Delphi. 2.2.1. Nút nhấn (Button) Mặc dù cơ chế làm việc của nút nhấn rất đơn giản, nó lại là thành phần khá quan trọng trong các giao diện sử dụng đồ họa. Nút nhấn được Delphi đặt trong lớp đối tượng có tên là TBUTTON. Tình huống thường sử dụng nhất của nút nhấn là OnClick. Khi người dùng kích chuột vào nút nhấn, tình huống này sẽ được gọi để phản ứng lại bằng tác vụ nào đó. 2.2.2. Nhãn (Label) Nhãn là thành phần đơn giản nhất trong thư viện VCL. Đối tượng nhãn chỉ dùng để trình bày một chuỗi văn bản thông thường, nhằm mục đích mô tả thêm thông tin cho các đối tượng khác. Ta cũng có thể dùng nhãn để làm công cụ đưa kết quả ra màn hình dưới dạng chuỗi. Nhãn được Delphi đặt trong lớp đối tượng có tên là TLABEL. Thuộc tính thường sử dụng nhất của nhãn là: Thuộc tính Ý nghĩa Caption Thể hiện nội dung nhãn Font Đinh Font chữ, kiểu chữ cho nhãn Transparent Cho phép màu nền của nhãn trùng với màu nền của Form 2.2.3. Ô đánh dấu (CheckBox) Ô đánh dấu được dùng rất phổ biến trong các chương trình Windows. Nó cho phép người dùng chọn hoặc bỏ chọn yêu cầu nào đó. Mổi lần bạn kích chuột vào ô CheckBox , nó cho phép thay đổi trạng thái đánh dấu. Ô đánh dấu Checkbox được Delphi đặt trong lớp đối tượng có tên là TCHECKBOX. Thuộc tính thường dùng nhất của Checkbox là Checked mang kiểu Boolean. Nếu Checked = true thì ô đánh dấu được chọn. Nếu Checked = false thì ô đánh dấu không chọn. Khi ô đánh dấu được kích chuột để yêu cầu thây đổi trạng thái, thì tình huống OnClick sẽ phát sinh. 2.2.4. Ô văn bản (Editbox). Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 6: Lập trình Thực tập công nhân Trang 26 Ô văn bản, còn gọi là Edit box. Đây là thành phần nhập liệu đơn giản. Bạn được phép nhập vào chuỗi văn bản, chỉnh sửa, di chuyển con nháy để soạn thảo bằng các phím mũi tên. Với ô văn bản, bạn chỉ được phép nhập một dòng văn bản duy nhất. Ô văn bản được Delphi đặt trong lớp đối tượng có tên là TEDIT. Thuột tính thường được sử dụng nhất của đối tượng ô văn bản là thuộc tính Text. Nó trả về một chuổi, cho biết nội dung dữ liệu mà người dùng nhập vào. Mổi khi dữ liệu hay nội dung của thuộc tính text bị thay đổi, tình huống Onchange sẽ được gọi. Bạn có thể sử dụng tình huống này để kiểm tra dữ liệu cho người dùng nhập vào, cập nhật lại các thông tin có liên quan đến dữ liệu. 2.2.5. Vùng văn bản (Memo). Memo cho phép nhập vào cùng lúc nhiều dòng dữ liệu. Bạn có thể dùng chương trình Memo để tạo chương trình soạn thảo văn bản, tương đương chương trình Notepad.exe. Bạn có thể dùng Memo để xuất ra chuỗi văn bản. Vùng văn bản được Dephi đặt trong lớp đối tượng có tên TMEMO. Thuộc tính thường được sử dụng nhất của đối tượng Memo là Lines. Thuộc tính Line có kiểu Tstring, được dùng để quản lý danh sách các dòng dữ liệu mà Memo đang có. Bạn có thể gọi phương thức và thuộc tính phụ của Lines như sau. Thuộc tính Ý nghĩa Lines.add Thêm vào một Memo một dòng mới Lines.Count Trả về số dòng trong Memo Lines.Clear Xóa tất cả các dòng mà Memo đang chứa Lines.LoadFromFile Nạp các dòng văn bản vào Memo từ tập tin Lines.SaveTofile Lưu dữ liệu của Memo xuống tập tin Thuộc tính Text của Memo là một chuỗi bao gồm tất cả các dòng trong Memo cộng lại, mỗi dòng cách nhau bằng ký tự 10 và 13. Tình huống thường sử dụng nhất của Memo là OnChange. Tình huống này được gọi khi người dùng sửa đổi hoặc thêm nội dung vào Memo. Chọn File/New Application từ trình đơn đặt Form1 đối tượng Tedit, 1 đối tượng Tmemo, 3 đối tượng Tbutton và một đối tượng Tlabel thiết lập tình huống và phương thức xử lý từng đối tượng như sau: Đối tượng Thuột tính Giá trị TFORM Name Caption OnCloseQuery Form1 Delphi Notepad FormCloseQuery TMEMO Name Lines(…) Onchange MemoEditor Xóa trắng MemoEditorChange Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 6: Lập trình Thực tập công nhân Trang 27 TEDIT Name Tex EditFileName C:\My Documents\thu.tex TLABEL Name Caption Label1 File Name TBUTTON Name Caption OnClick ButtLoad Load ButtLoadClick TBUTTON Name Caption OnClick ButtSave Save ButtSaveClick TBUTTON Name Caption OnClick ButtClear Clear ButtClearClick unit Unit1; interface uses Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, StdCtrls; type TForm1 = class(TForm) editFileName: TEdit; buttLoad: TButton; buttSave: TButton; Button3: TButton; MemoEditor: TMemo; Label1: TLabel; procedure buttLoadClick(Sender: TObject); procedure buttSaveClick(Sender: TObject); procedure MemoEditorChange(Sender: TObject); procedure FormCloseQuery(Sender: TObject; var CanClose: Boolean); procedure Button3Click(Sender: TObject); procedure editFileNameChange(Sender: TObject); private { Private declarations } isModified:Boolean; public { Public declarations } end; var Form1: TForm1; implementation {$R *.DFM} procedure TForm1.buttLoadClick(Sender: TObject); Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 6: Lập trình Thực tập công nhân Trang 28 begin MemoEditor.Lines.LoadFromFile(editFileName.Text); isModified:=False; end; procedure TForm1.buttSaveClick(Sender: TObject); begin if isModified then MemoEditor.Lines.SaveToFile(editfilename.Text); end; procedure TForm1.MemoEditorChange(Sender: TObject); begin isModified:=true; end; procedure TForm1.FormCloseQuery(Sender: TObject; var CanClose: Boolean); begin if ismodified then if MessageBox(handle,'Do you want to save file','Warning',MB_YESNO)=ID_YES then ButtSaveClick(Sender); end; procedure TForm1.Button3Click(Sender: TObject); begin MemoEditor.Lines.Clear; end; procedure TForm1.editFileNameChange(Sender: TObject); begin end; end. Sau khi nhấn F9 ta có Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 6: Lập trình Thực tập công nhân Trang 29 2.2.6. Trình đơn chính (MainMenu) Trình đơn là đối tượng đồ họa bạn thường thấy và rất hay dùng trong các chương trình ứng dụng. Trình đơn chính (main menu) là một dãy các lựa chọn nằm phía trên cửa sổ. Khi click chuột vào một lựa chọn nào đó, bạn sẽ nhận được danh sách các mục chọn khác sổ xuống. Chọn một mụ trên trình đơn, cũng đồng nghĩa với việc yêu cầu chương trình thực hiện một tác vụ nào đó. Đối tượng của trình đơn chính Delphi đặt tên là TMAINMENU Dưới đây là các bước hướng dẫn bạn cách xây dựng một thanh trình đơn chính cho cửa sổ Form. • Chọn File/ New Application, đặt lên Form đối tượng trình đơn TmainMenu. • Để xây dựng các mục chọn trình đơn, bạn hãy kích chuột vào đối tượng TmainMenu, hoặc chọn thuộc tính Items từ cửa sổ Object Inspector. Delphi sẽ hiển thị cửa sổ thiết kế trình đơn cho phép bạn nhập vào từng mục chọn. • Bạn bắt đầu nhập vào tiêu đề cho từng mục chọn bằng cách thay đổi thuộc tính caption trong cửa sổ Object Inspector. Delphi sẽ tự tạo ra một mục chọn rỗng tiếp theo để bạn có thể thêm vào mục chọn mới. Mỗi mục chọn được xem là một đối tượng có tên gọi là TMENUITEM. • Để chọn trình đơn con cho một mục chọn, bạn nhấn phím phải chuột vào mục chọn để Delphi hiện thị chương trình đơn tắt, tiếp theo hãy chọn Create Submenu để tạo trình đơn con. 2.2.7. Đối tượng Timer Có lẽ, Timer là thành phần có ít thuộc tính và phương thức xử lý nhất, trong số những thành phần VCL do Delphi cung cấp. Tuy nhiên , Timer là thành đối tượng hữu dụng và rất thú vị. Timer do Delphi đặt trên bảng công cụ System. Timer được xem là thành phần VCL không trực quan,, bởi vì bạn không nhìn thấy lúc chương trình thực thi. Thay vào đó, Timer hoạt động phía sau hậu trường. Nó được dùng để đếm gian. Nếu có khoảng thời gian nào đó trôi qua, mã lệnh đặt Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 6: Lập trình Thực tập công nhân Trang 30 trong phương thức xử lý tình huống OnTimer sẽ được gọi thực thi. Nếu Tiẻ vẫn còn hiệu lực thì OnTimer sẽ được thực thi đều đặn. Timer được Delphi dặt lớp đối tượng có tên TTIMER Thuộc tính thường được sử dụng nhất của Timer là Thuộc tính Ý nghĩa Interval Khoảng thời gian định kỳ của Timer được Windows cho phép hoạt động. Giá trị Interval được tính bằng 1/1000 giây. Interval =1000 tương đương với khoảng thời gian 1 giây. Enabled TRUE: Timer ở trạng thái hoạt động. FALSE: Timer đặt ở trạng thái vô hiệu lực. Vi dụ trình hiển thị thời gian. procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject); begin caption:=TimeTostr(now()); end; Kết quả. 2.2.8. Đối tượng Comport Đây là thành phần Delphi dùng để giao tiếp với thiết bị bên ngoài thông qua cổng Com. Comport được Delphi dặt lớp đối tượng có tên TCOMPORT Tình huống thường được sử dụng của đối tượng TCOMPORT là OnAfterClose ( đóng cổng Com), OnAfterOpen ( mở cổng Com), OnRxChar (nhận dữ liệu từ cổng Com). Ví dụ: Viết một chương trình xuất nhập dữ liệu thông qua cổng Com Chọn File/New Application từ trình đơn đặt Form1 đối tượng Tedit, 1 đối tượng Tmemo, 5 đối tượng Tbutton thiết lập tình huống và phương thức xử lý từng đối tượng như sau: Đối tượng Thuột tính Giá trị TFORM Name Caption Form1 Delphi Notepad TMEMO Name Lines(…) Memo1 Xóa trắng TEDIT Name Edit1 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 6: Lập trình Thực tập công nhân Trang 31 Tex Xóa trắng TBUTTON Name Caption ButtonOpen Open TBUTTON Name Caption ButtonSetting Setting TBUTTON Name Caption ButtonSend Send TBUTTON Name Caption ButtonClear Clear TBUTTON Name Caption ButtonExit Exit TCOMPORT Name OnRxChar Comport ComportRxChar unit cong; interface uses Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, StdCtrls, ExtCtrls, CPort; type TForm1 = class(TForm) Panel1: TPanel; Memo1: TMemo; ButtonOpen: TButton; Edit1: TEdit; ButtonSend: TButton; ButtonExit: TButton; ComPort: TComPort; ButtonSettings: TButton; ButtonClear: TButton; procedure ButtonExitClick(Sender: TObject); procedure ButtonOpenClick(Sender: TObject); procedure ButtonSettingsClick(Sender: TObject); procedure ButtonSendClick(Sender: TObject); procedure ComportRxChar(Sender: TObject; Count: Integer); procedure ButtonClearClick(Sender: TObject); procedure Memo1Change(Sender: TObject); private { Private declarations } public { Public declarations } end; var Form1: TForm1; Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 6: Lập trình Thực tập công nhân Trang 32 implementation {$R *.DFM} // Đóng cổng Com và exit chương trình procedure TForm1.ButtonExitClick(Sender: TObject); begin Comport.Close; Close; end; // Đóng mở Cổng Com procedure TForm1.ButtonOpenClick(Sender: TObject); begin if ComPort.Connected then // Kiểm tra cổng Com có mở không begin Comport.Close; // Nếu mở thì ta đóng cổng lại và hiển thị ‘ Close’ ButtonOpen.Caption:='Close'; end else begin Comport.Open; ButtonOpen.Caption:='Open'; end; end; // Đặt các tham số cho cổng Com procedure TForm1.ButtonSettingsClick(Sender: TObject); begin Comport.ShowSetupDialog; Comport.Open; end; // Gửi dữ liệu ra cổng Com procedure TForm1.ButtonSendClick(Sender: TObject); var i: byte; s: string; begin if edit1.Text='' then exit; s:=chr(strtoint(edit1.Text)); // s:=edit1.text; for i:=1 to length(s) do comport.WriteStr(s[i]); //Nhận dữ liệu từ Edit1 ghi ra cổng Com end; // Nhận dữ liệu từ cổng com xuất ra Memo1 procedure TForm1.ComportRxChar(Sender: TObject; Count: Integer); var str:string; begin Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 6: Lập trình Thực tập công nhân Trang 33 comport.ReadStr(str,count); //Memo1.Text := Memo1.Text + str; Memo1.Text := inttostr(ord(str[1])); end; // Xóa vùng Memo1 procedure TForm1.ButtonClearClick(Sender: TObject); begin Memo1.Lines.Clear; end; procedure TForm1.Memo1Change(Sender: TObject); begin end; end. Khi chạy chương trình ta được. III. PHẦN THỰC TẬP CỤ THỂ • Viết chương trình xuất nhập dữ liệu. - Giới thiệu về tổ thực tập - Thiết lập cổng com - Đóng, mở cổng - Gửi dữ liệu ra cổng COM - Nhận dữ liệu từ cổng COM và hiển thị *. Yêu cầu sinh viên thao tác nhanh, trang trí đẹp. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển Thực tập công nhân Trang 34 BÀI 7 GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ I. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU - Hiện nay, vi xử lý và vi điều khiển đóng vai trò rất quan trọng trong lĩnh vực điều khiển tự động. Các bộ điều khiển dùng linh kiện rời dần dần được thay thế bởi các bộ điều khiển dùng vi xử lý. Mặc dù đã được học các vấn đề cơ bản như quét bàn phím, quét bảng đèn, điều khiển động cơ bước, điều rộng xung,… tuy nhiên đa số sinh viên đều gặp nhiều khó khăn khi phải phối hợp các lý thuyết cơ bản trên để được chương trình hoàn chỉnh điều khiển một đối tượng cụ thể. Mục đích của bài thực hành này giúp sinh viên làm quen với vi điều khiển thông dụng hiện nay và ứng dụng chúng để điều khiển các đối tượng cụ thể. Bài thực hành tập trung vào phương pháp thiết kế chương trình sao cho dễ sửa chữa, mở rộng. - Bài thực hành này yêu cầu sinh viên phải biết trước cấu tạo và lập trình 89C51 II. NỘI DUNG 1. Kiến trúc của vi điều khiển 8951. 2. IC vi điều khiển 8951 thuộc họ MCS51 có các đặc điểm sau : + 4 kbyte Flash. U1 AT89C51 9 18 19 29 30 31 1 2 3 4 5 6 7 8 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 39 38 37 36 35 34 33 32 RST XTAL2 XTAL1 PSEN ALE/PROG EA/VPP P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển Thực tập công nhân Trang 35 + 128 byte RAM + 4 port I/0 8 bit + Hai bộ định thời 16 bits + Giao tiếp nối tiếp + 64KB không gian bộ nhớ chương trình ngoài + 64 KB không gian bộ nhớ dữ liệu ngoài a.Port0: là port có 2 chức năng, ở trên chân từ 32 đến 39 của MC 8951. Trong các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ ngoài, P0 được sử dụng như là những cổng I/O. Còn trong các thiết kế lớn có yêu cầu một số lượng đáng kể bộ nhớ ngoài thì P0 trở thành các đường truyền dữ liệu và 8 bit thấp của bus địa chỉ. b. Port1: là một port I/O chuyên dụng, trên các chân 1-8 của MC8951. Chúng được sử dụng với một múc đích duy nhất là giao tiếp với các thiết bị ngoài khi cần thiết. c. Port2: là một cổng có công dụng kép trên các chân 21 – 28 của MC 8951. Ngoài chức năng I/O, các chân này dùng làm 8 bit cao của bus địa chỉ cho những mô hình thiết kế có bộ nhớ chương trình ROM ngoài hoặc bộ nhớ dữ liệu RAM có dung lượng lớn hơn 256 byte. d. Port3: là một cổng có công dụng kép trên các chân 10 – 17 của MC 8951. Ngoài chức năng là cổng I/O, những chân này kiêm luôn nhiều chức năng khác nữa liên quan đến nhiều tính năng đặc biệt của MC 8951, được mô tả trong bảng sau: Bit Tên Chức năng chuyển đổi P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 RxD TxD 0INT 1INT T0 T1 ÖWR RD Ngõ vào dữ liệu nối tiếp. Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp. Ngắt ngoài 0. Ngắt ngoài 1. Ngõ vào TIMER 0. Ngõ vào của TIMER 1. Điều khiển ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài. Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài. Bảng 2.1 : Chức năng của các chân trên port3 e. PSEN (Program Store Enable): 8951 có 4 tín hiệu điều khiển, PSEN là tín hiệu ra trên chân 29. Nó là tín hiệu điều khiển để cho phép truy xuất bộ nhớ chương trình mở rộng và thường được nối đến chân OE (Output Enable) của một EPROM để cho phép đọc các byte mã lệnh của chương trình. Tín hiệu PSEN ở mức thấp trong suốt phạm vi quá trình của một lệnh. Các mã nhị phân của chương trình được đọc từ EPROM qua bus và được chốt vào thanh ghi lệnh của 8951 để giải mã lệnh. Khi thi hành chương trình trong ROM nội PSEN sẽ ở mức cao. Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển Thực tập công nhân Trang 36 f. ALE (Address Latch Enable ): Tín hiệu ra ALE trên chân 30 tương hợp với các thiết bị làm việc với các xử lý 8585, 8088. 8951 dùng ALE để giải đa hợp bus địa chỉ và dữ liệu, khi port 0 được dùng làm bus địa chỉ/dữ liệu đa hợp: vừa là bus dữ liệu vừa là byte thấp của địa chỉ 16 bit . ALE là tín hiệu để chốt địa chỉ vào một thanh ghi bên ngoài trong nữa đầu của chu kỳ bộ nhớ. Sau đó, các đường Port 0 dùng để xuất hoặc nhập dữ liệu trong nữa sau chu kỳ của chu kỳ bộ nhớ. Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và có thể được dùng là nguồn xung nhịp cho các hệ thống. Nếu xung trên 8951 là 12MHz thì ALE có tần số 2MHz. Chân này cũng được làm ngõ vào cho xung lập trình cho EPROM trong 8951. g. EA (External Access): Tín hiệu vào EA trên chân 31 thường được nối lên mức cao (+5V) hoặc mức thấp (GND). Nếu ở mức cao, 8951 thi hành chương trình từ ROM nội trong khoảng địa chỉ thấp (4K). Nếu ở mức thấp, chương trình chỉ được thi hành từ bộ nhớ mở rộng. Người ta còn dùng chân EA làm chân cấp điện áp 21V khi lập trình cho EPROM trong 8951. h. RST (Reset): Ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ reset của 8951. Khi tín hiệu này được đưa lên mức cao (trong ít nhất 2 chu kỳ máy), các thanh ghi trong 8951 được đưa vào những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống. i.OSC: 8951 có một bộ dao động trên chip, nó thường được nối với thạch anh giữa hai chân 18 và 19. Tần số thạch anh thông thường là 12MHz. j. POWER: 8951 vận hành với nguồn đơn +5V ( 20%. Vcc được nối vào chân 40 và Vss (GND) được nối vào chân 20. 2. Tìm hiểu về tập lệnh của 89C51. Một số lệnh thường gặp. ACALL addr11 : Gọi chương trình con(gọi đến địa chỉ tuyệt đối). Mô tả: ACALL gọi không điều kiện một chương trình con đặt tại địa chỉ được chỉ ra trong lệnh. Lệnh này tăng nội dung của PC bởi 2 để PC chứa địa chỉ của lệnh kế lệnh ACALL, sau đó cất nội dung 16 bit của PC vào stack(Byte thấp cất trước) và tăng con trỏ stack SP bởi 2. Do vậy chương trình con được gọi phải được bắt đầu trong cùng khối 2K của bộ nhớ chương trình với Byte đầu tiên của lệnh theo sau lệnh ACALL. Các cờ khong bị ảnh hưởng. LCALL addr16 : Gọi chương trình con. Chương trình con được gọi phải được bắt đầu trong cùng khối 64K của bộ nhớ chương trình với Byte đầu tiên của lệnh theo sau lệnh LCALL. Các cờ khong bị ảnh hưởng. ADD A,: Cộng Mô tả: ADD Cộng nội dung của một byte ở địa chỉ được chỉ ra trong lệnh với nội dung thanh chứa và đặt kết quả vào thanh chứa. ADD có 4 kiểu định địa chỉ cho toán hạn nguồn: thanh ghi, trực tiếp, thanh ghi gián tiếp hoặc tức thời. AJMP addr11: Nhảy đến địa chỉ tuyệt đối. Đích nhảy đến phải trong cùng khối 2K của bộ nhớ chương trình với byte đầu tiên của lệnh theo sau lệnh AJMP. Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển Thực tập công nhân Trang 37 ANL ,: thực hiện phép toán AND từng bít giữa hai toán hạng được chỉ ra trong lệnh và lưu kết quả vào toán hạn đích. Các cờ không bị ảnh hưởng. CJNE ,,rel : So sánh và nhảy nếu không bằng. Cờ nhớ được set bằng 1 nếu giá trị nguyên không dấu của toán hạn trước nhỏ hơn giá trị nguyên không dấu của toán hạn sau. Ngược lại cờ nhớ bị xoá. CLR bit: Xoá bít. CPL bit: Lấy bù bit. DEC byte: Byte chỉ ra trong lệnh được giảm đi 1, cờ nhớ không bị anhư hưởng. DIV AB: chia số nguyên không dấu 8 bit chứa trong thanh chứa cho số nguyên không dấu 8 bít chứa trong thanh ghi B. Thương số chứa trong thanh chứa A còn dư số chứa trong thanh ghi B. DJNZ ,<rel-addr): giảm byte chỉ ra trong toán hạn đầu trong lệnh và rẽ nhánh đến địa chỉ được chỉ ra bưởi toán hạn thứ hai trong lệnh nếu kết quả sau khi giảm khác 0. INC byte: Byte chỉ ra trong lệnh được tăng bởi 1, cờ nhớ không bị anhư hưởng. JB bit,ret : Nhảy nếu bít được set bằng 1. MOV dest-byte>, : Di chuyển nội dung của toán hạng nguồn đến toán hạn đích. MUL AB: Nhân các số nguyên không dấu 8 bit chứa trong thanh chứa A và trong thanh ghi B. Byte thấp của tích số 16 bit được cất trong thanh chứa cong byte cao cất trong thanh ghi B. RL A: 8 bít trong thanh chứa A được quay trái 1 bit. SETB : Set bit bằng 1. Một số ví dụ. Chương trình hiển thị giây và phút dùng bộ định thời. #include GIAY EQU 31H ; Địa chỉ của RAM lưu giá trị của giây PHUT EQU 32H ; Địa chỉ của RAM lưu giá trị của phút ORG 00H LJMP MAIN ORG 001BH ;Vector của bộ định thời 1 LJMP T0ISR ORG 0030H MAIN: MOV R1,#0 MOV GIAY,#0 MOV PHUT,#0 LAP: MOV A,GIAY CJNE A,#60,HT INC PHUT MOV GIAY,#00H MOV A,PHUT CJNE A,#60,HT MOV PHUT,#00H Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển Thực tập công nhân Trang 38 HT: MOV A,GIAY ACALL HTGIAY MOV A,PHUT ACALL HTPHUT MOV TMOD,#12H MOV IE,#8AH ;Cho phép ngắt do các bộ định thời SETB TF1 ; Buột ngắt do bộ định thời 1 CJNE R1,#100,LAP MOV R1,#0 INC GIAY LJMP LAP ; Chương trình ngắt T0ISR: CLR TR1 MOV TH1,#HIGH(-10000) MOV TL1,#LOW(-10000) SETB TR1 INC R1 RETI ; Chương trình con hiển thị giây HTGIAY: MOV B,#10 DIV AB ADD A,#10H MOV P2,A ACALL DELAY MOV A,B ADD A,#00 MOV P2,A ACALL DELAY RET ; Chương trình con hiển thị phút HTPHUT: MOV B,#10 DIV AB ADD A,#30H MOV P2,A ACALL DELAY MOV A,B ADD A,#20H MOV P2,A ACALL DELAY RET DELAY: MOV R0,#200 DJNZ R0,$ RET END Chương trình sử dụng ngắt ngoài 0. Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển Thực tập công nhân Trang 39 #include ORG 00H LJMP MAIN LJMP EXOISR ;Địa chỉ vector EXT 0 ORG 001BH LJMP T0ISR ORG 0030 MAIN: SETB IT0 ; Tác động cạnh âm MOV TMOD,#11H MOV IE,#81H ; Chỉ cho phép EX0 LJMP $ EXOISR: SETB TF1 ; Buột ngắt do bộ định thời 1 SETB ET0 SETB ET1 ; Cho phép các ngắt do bộ định thời RETI T0ISR: CLR TR1 MOV TH1,#HIGH(-50000) MOV TL1,#LOW(-50000) SETB TR1 CPL P0.1 ; Tạo xung ra RETI END 3. Điều khiển công suất. - Điều khiển tải DC: R1 Q2 R0 Vcc p1.0 Rtai Đây là sơ đồ điều khiển khá đơn giản cả về phần cứng lẫn phần mềm, tuy nhiên sơ đồ thường chỉ áp dụng để điều khiển các tải DC công suất nhỏ. dm on T dmhd IT TdtI T I on == ∫ 0 21 Ton: Thời gian dòng điện chạy qua tải TOFF: Thời gian dòng điện không chạy qua tải T = Ton + TOFF Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển Thực tập công nhân Trang 40 Vậy muốn tăng dòng điện qua tải thì ta tăng Ton. Khi Ton = T thì dòng điện qua tải là lớn nhất. - Điều khiển tải AC: Ta dùng phương pháp điều khiển góc pha là phương pháp thay đổi góc kích α của Triac để làm biến đổi điện áp đặt lên tải, khi góc kích α = 0 thì coi như toàn bộ điện áp lưới đặt lên tải nếu như ta bỏ qua sụt áp trên Triac. Ưu điểm của phương pháp này là điều khiển liên tục và chính xác hơn. Q2 Rt Tai AC V1 220V R1 R2 Q1 TRIAC p1.0 R0 5V Hình :Sô ñoà maïch ñieàu khieån Vtaûi Ig VAC Hình : Sô ñoà daïng soùng treân taûi α Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển Thực tập công nhân Trang 41 Giá trị điện áp hiệu dụng trên tải : Uo =    ∫π θθπ 2 0 2)sin( 2 1 2/1 dUm =    ∫π α θθπ dUm )sin( 1 2 2/1 = 2/1 ) 2 2sin( 2 1    +− ααππU m = 2/1 ) 2 2sin(1    +− ααππU Trong đó, U và Um lần lượt là giá trị điện áp hiệu dụng và điện áp đỉnh trên tải còn α là góc kích dẩn Triac. Từ đây, suy ra công suất trên tải là : P = Uo* Io = R U 20 =       +− 2 2sin1 2 ααππR U P =    +− π π π α 2 2sin1 2 R U Trong đó, P là công suất tiêu thụ trên tải còn R là trở kháng của tải. Như vậy, công suất tiêu thụ trên tải phụ thuộc vào góc kích dẩn α, khi góc kích α tăng thì P giảm và ngược lại, tại α= 0 công suất là lớn nhất và bằng công suất danh định của tải, tại giá trị α = π công suất tiêu thụ nhỏ nhất P = 0. Nghĩa là, bằng cách thay đổi góc kích dẩn α ta sẽ điều khiển được công suất tiêu thụ trên tải. 4. Điều khiển động cơ bước. - Đặc điểm chung của động cơ bước: Động cơ bước thực chất là động cơ đồng bộ hoạt động dưới tác dụng của các xung rời rạc và kế tiết nhau. Khi một xung dòng điện hoặc điện áp đặt vào cuộn dây phần ứng của động cơ bước, thì roto (phần cảm) của động cơ sẽ quay đi một góc nhất định, và được gọi là bước của động cơ, khi các xung dòng điện đặt vào cuộn dây phần ứng liên tục thì roto sẽ quay liên tục. Vị trí của động cơ bước được xác định bằng số lượng xung và vận tốc của động cơ tỷ lệ với tần số xung và được xác định bằng số bước/giây.Tính năng làm việc của động cơ bước được đặc trưng bởi bước được thực hiên, đặc tính góc (quan hệ của momen địên từ theo góc giữa trục của roto và trục của từ trường tổng, tần số xung giới hạn sao cho các quá trình quá độ, khi hoàn thành một bước có thể tắt đi trước khi bắt đầu bước tiếp theo.Tính năng mở máy của độn g cơ, Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển Thực tập công nhân Trang 42 được đặc trưng bởi tần số xung cực đại có thể mở máy mà không làm cho roto mất đồng bộ ( bỏ bước) Bước của động cơ (giá trị của góc giữa hai vị trí ổn định kế nhau của roto) càng nhỏ thì độ chính xác trong điều khiển càng cao. Bước của động cơ phụ thuộc vào số cuộn dây phần ứng, số cực của stato, số răng của roto và phương pháp điều khiển bứơc đủ hoặc điều khiển nửa bước. Tuỳ theo yêu cầu về độ chính xác và kết cấu của động cơ mà bước của động cơ thay đổi trong giới hạn từ 0,180 ÷1800. Trong đó: động cơ bước nam châm vĩnh cữu dạng cực móng và có từ trở thay đổi từ 60 ÷450, động cơ bước có từ trở thay đổi có góc bước nằm trong giới hạn từ 1,80 ÷ 300 và động cơ bước hỗn hợp có góc bước thay đổi trong khoảng 0,360÷150. Các giá trị góc của các loại động cơ kể trên được tính trong chế độ điều khiển bước đủ. Chiều quay của động cơ bước không phụ thuộc vào chiều dòng điện chạy trong các cuộn dây phần ứng, mà phụ thuộc vào thứ tự cuộng dây phần ứng được cấp xung điều khiển. Số cuộn dây phần ứng ( hay còn gọi là cuộn dây pha) của động cơ bước đựợc chế tạo từ 2 ÷ 5 cuộn dây pha ( hay còn gọi là bối dây và được đặt đối diện nhau trong các rãnh ở stato. Đối với cuộn dây phải có hai cuộn dây thì chỉ dùng cho điều khiển lưỡng cực ( cuộc dây có cực tính thay đổi) với 4 cuộn dây có thể dùng cho cả hai chế độ điều khiển đơn cực và điều khiển lưỡng cực Phương pháp điều khiển động cơ bước: Có 3 phương pháp điều khiển động cơ bước: Đầy bước, nữa bước, vi bước nhưng ở đây ta chỉ xét trường hợp đầy bước. Nguyên lý làm việc của động cơ bước là dựa trên sự tác động tương hổ giữa từ trường của stato và roto, hình thành momen điện từ làm quay roto đi một góc nhất định. Khi cho xung dòng điện tác động vào cuộn dây pha A A’ roto sẽ quay đến vị trí, mà trục từ trường của roto (cũng chính là trục của roto) trùng với trục từ trường pha A. Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển Thực tập công nhân Trang 43 Nếu cắt xung dòng điện vào pha A, cho xung dòng điện tác dụng vào cuộn dây BB’ thì véc tơ từ hoá của dòng điện sẽ quay đi một góc là 180, do đó roto cũng quay đi một góc 180 để cho trục của từ roto trùng với trục của từ trường tổng. Sau đó cắt xung tác động vào pha B và cho dòng điện tác động vào pha A nhưng đổi dấu thì roto quay tiếp một góc 180. Nếu tính từ góc đầu thì roto đã quay một góc 360 Quá trình chuyển phát xung dòng điện tác dụng vào một trong hai pha cho tới khi roto quay một vòng, động cơ sẽ thực hiện được 20 bước (Còn gọi 20 nhịp) Quá trình chuyển mạch các cuộn dây điều khiển theo một trình tự (A+,B+,A- , B-) và quá trình chuyển mạch theo trình tự (A+,B+),( A+,B-,),(A-,B+),(A-,B-) Trong trường hợp này thì trong một chu trình chuyển mạch có 20 nhịp (bước ) và ở mỗi nhịp có số cuộn dây điều khiển được cấp xung dòng điện cho nhau. Dạng điều khiển này được gọi là điều khiển bước đủ, hay còn gọi điều khiển đối xứng. Điều khiển động cơ bước 1 pha và hai pha theo phương pháp đầy bước Bảng trạng thái điều khiển động cơ bước 2 pha 4 pha Bước Pha 1 Pha 2 Bước Pha 1 Pha 2 Pha 3 Pha 4 1 1 1 1 1 0 1 0 2 -1 1 2 0 1 1 0 3 -1 -1 3 0 1 0 1 4 1 -1 4 1 0 0 1 Điều khiển động cơ 2 pha Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển Thực tập công nhân Trang 44 Điều khiển động cơ 4 pha - Từ bảng trạng thái trên ta có thể dùng IC số để tạo mạch điều khiển. Pha2 VCC Pha3 U1A 7486 1 2 3 U2A 7473 14 1 3 12 13 2 J CLK K Q Q CLR VCC U1B 7486 4 5 6 Pha1 State U2B 7473 7 5 10 9 8 6 J CLK K Q Q CLR U1C 7486 9 10 8 U1D 7486 12 13 11 VCC Pha4 Clook - Đặc tính của động cơ bước : Vận tốc của động cơ bước phụ thuộc vào tần số xung điều khiển. Đặc điểm vận tốc của roto trên một bước thể hiện tính dao động của động cơ, đặc tính này có thể được cải thiện bằng việc thiết kế một hộp biến tốc đặc biệt nhằm hạn chế và loại trừ cộng hưởng để có được hằng số thời gian tốt hơn. Khi có một xung dòng điện vào cuộn dây stato, roto động cơ không chuyển động ngay từ góc này sang góc khác mà nó dao động một thời gian cần để quay 5% vòng thì mới đạt được vị trí ổn định. Hằng số thời gian phụ thuộc vào momen quán tính của từ thông Φ. Tần số xung càng cao thì hằng số thời gian điện từ sẽ càng ngắn. Nếu xung điều khiển động cơ có tần số quá cao thì roto sẽ quay liên tục và làm việc quá tần số giới hạn, ở chế độ này động cơ không thể dừng đột ngột và cũng không thể đảo Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển Thực tập công nhân Trang 45 chiều. Muốn thực hiện dừng động cơ cần phải giảm tần số đến vùng làm việc theo bước. 5. Bàn phím - Ma trận phím Đ ể thực hiện ma trận bàn phím ta dùng phương pháp quét phím. Quét cột và đọc dữ liệu tại hàng hoặc ngược lại. Theo hình vẽ thì các cột cách nhau 1 đơn vị, các hàng cách nhau 4 đơn vi. Vậy giá trị của bàn phím được tính theo công thức sau Bp= C+h.4 Trong đó: Bp: Giá trị của phím được nhấn. C: Cột được quét. H: Hàng có phím nhấn. Ví dụ: Khi ta quét cột C0 mà phím 4 được nhấn thì H1 nhận được tín hiệu. Vậy giá trị nhận được của bàn phím là Bp = 0 + 1.4 = 4. Khi mạch cần nhiều phím thì ta mới tổ chức ma trận phím để giảm số lượng cổng sử dụng cho bàn phím. Chương trình hiển thị bàn phím. #include phim equ 30h ORG 0000H MAIN: ACALL IN_HEX ACALL HT SJMP MAIN ;......................................... IN_HEX: MOV R3,#50 BACK1: ACALL GET_KEY 1 4 2 3 1 4 2 3 1 4 2 3 C3 1 4 2 3 71 4 2 3 P1.3 1 H2 2 C 3 F1 4 2 3 H0 P1.1 1 4 2 3 5 P1.0 1 4 2 3 1 4 2 3 P1.5 E P1.4 1 4 2 3 D 1 4 2 3 64 1 4 2 3 98 0 1 4 2 3 C0 H1 1 4 2 3 P1.6 J1 CON8 1 2 3 4 5 6 7 8 C1 P1.7 1 4 2 3 H3 A C2 1 4 2 3 P1.2 B Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển Thực tập công nhân Trang 46 JNB 10,EXP1 DJNZ R3,BACK1 BACK2: MOV R3,#50 BACK3: ACALL GET_KEY JB 10,BACK2 DjNZ R3,BACK3 SETB 11 MOV PHIM,R6 EXP1: NOP RET ;---------------------------------------------------------------------------- GET_KEY: MOV A,#0FEH MOV R2,#0 SCAN_ROW: MOV P0,A MOV R4,A ;luu gia tri cua A vao R4 ;chuan bi quet cac cot va nhay JNB P0.4,ROW_0 JNB P0.5,ROW_1 JNB P0.6,ROW_2 JNB P0.7,ROW_3 ;khong co phim an thi chuyen den cot tiep theo MOV A,R4 ;lay lai ma lan truoc tu r4 RL A ;quay trai 1 bit de chuyen den cot ke tiep INC R2 ;tang so lan quet len 1 CJNE R2,#4,SCAN_ROW ;khong du 4 cot thi quay lai quet SETB P2.6 SJMP NO_CODE ROW_0: MOV A,R2 ADD A,#0 SETB 10 MOV R6,A SJMP EXIT ROW_1: MOV A,R2 ADD A,#4 SETB 10 MOV R6,A SJMP EXIT ROW_2: MOV A,R2 Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển Thực tập công nhân Trang 47 ADD A,#8 SETB 10 MOV R6,A SJMP EXIT ROW_3: MOV A,R2 ADD A,#12 SETB 10 MOV R6,A SJMP EXIT NO_CODE: ;NEU KHONG CO PHIM AN THI XOA BIT 10 CLR 10 EXIT: RET HT: MOV B,#10 DIV AB ADD A,#10H MOV P2,A ACALL DELAY MOV A,B ADD A,#00 MOV P2,A ACALL DELAY RET DELAY: MOV R0,#200 DJNZ R0,$ RET END Khi mạch không cần nhiều phím thì ta có thể dùng phím như sau: 6. Hiện thị *. Khi giao tiếp với LED 7 đoạn ta có nhiều cách giao tiếp khác nhau. - Xuất dữ liệu trực tiếp ra cổng: chỉ sử dụng khi có ít led hiển thị. - Khi có nhiều LED hiển thị thì ta dùng phương pháp quét có sơ đồ mạch cơ bản như sau: Vcc R1 R 1 4 2 3 p1.0 Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 7:Giám sát và điều khiển Thực tập công nhân Trang 48 R4 Q7 led8 c led4 Q6 R11 R9 d e Q2 R2 b Q4 J2 DATA LED7D 1 2 3 4 5 6 7 8J3 CON8 1 2 3 4 5 6 7 8 R12 0 g 5V R16 R3 R7 f 0 R14 R18 Q5 R10 Q1 led3 R6 Q8 led2 led5 Q3 VCC_CIRCLE R1 U2 7447 7 1 2 6 4 5 3 13 12 11 10 9 15 14 16 8 D0 D1 D2 D3 BI/RBO RBI LT A B C D E F G V C C G N D led1 a R13 R15 led6 R5 led7 R8 R17 J1 DIEU KHIEN LED 1 2 3 4 5 6 7 8 VCC_CIRCLE U1 74LS138 1 2 3 15 14 13 12 11 10 9 7 16 8 6 4 5 A B C Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 V C C G N D G1 G2A G2B III. PHẦN THỰC TẬP CỤ THỂ - Thực hiện mạch kít vi điều khiển 89C51 - Thực hiện mạch ma trận bàn phím - Thực hiện mạch hiển thị 6 LED 7 đoạn. - Viết chương trình nhập dữ liệu từ bàn phím lưu vào vùng đệm. - Nhận dữ liệu từ vùng đệm xuất ra LED - Cấp nguồn cho mạch và kiểm tra. Mạch phải đảm bảo kỹ thuật và hoạt động ổn định. Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 8:Mạng giám sát và điều khiển Thực tập công nhân Trang 49 BÀI 8 MẠNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT I. Mục đích yêu cầu. - Các ứng dụng về điều khiển cục bộ ngày càng trở nên lỗi thời và lạc hậu bởi sự hạn chế về chất lượng điều khiển, chi phí nhân công... Giải pháp về đo lường và điều khiển tập trung đã và đang tỏ ra hiệu quả trong các ứng dụng vừa và nhỏ, bởi giá thành, chất lượng điều khiển, độ tin cậy,... - Trong bài này sinh viên tìm hiểu được vấn đề cơ bản về giám sát và điều khiển thiết bị từ xa theo chuẩn RS485. II. Nội dung Khi gia nhập tổ chức thương mại Quốc tế WTO, các nhà doanh nghiệp trong nước có nhiều thuận lợi và chắc chắn cũng phải đối mặt với nhiều khó khăn khi phải gia nhập vào tổ chức này. Một trong những khó khăn đó là cơ sở vật chất của ta còn sơ sài, việc làm chủ công nghệ của ta còn yếu. Do vậy sản phẩm của chúng ta làm ra tính cạnh tranh sẽ không cao, hoặc không đáp ứng được các tiêu chuẩn của các nước nhất là trong lĩnh vực dược phẩm, điện tử, thực phẩm và chế biến thực phẩm. Để có được chứng nhận này, không thể làm thủ công ghi chép bằng tay vào sổ sách. Mà tất cả quá trình này phải được thực hiện bằng máy tính được gọi là tiêu chuẩn GAMP (Good Automated Manufacturing Practices). Các doanh nghiệp cũng cần phải nâng cao hiệu suất hoạt động, tiết kiệm chi phí sản xuất để tăng tính cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường. Một trong những lí do trên làm chúng ta phải nghĩ đến việc lắp đặt mạng công nghiệp để tăng cường sự can thiệp của máy tính và các bộ điều khiển thay thế cho con người. Có như thế các doanh nghiệp mới có thể đứng vững trong quá trình hội nhập mà không lạc hậu Mạng công nghiệp là hệ thống mạng tuyền thông số, truyền bit nối tiếp, được sử dụng để ghép nối các thiết bị công nghiệp. Các hệ thống truyền thông công nghiệp phổ biến hiện nay cho phép liên kết mạng ở nhiều mức khác nhau từ các bộ cảm biến, cơ cấu chấp hành, các bộ điều khiển, các trạm máy tính điều khiển và giám sát, cho đến các trạm máy tính điều hành và quản lý công ty. 1. Điều khiển: Sử dụng Bus trường truyền tin số để kết nối các thiết bị thuộc cấp điều khiển với nhau và thiết bị ở cấp chấp hành. Chức năng chính của cấp chấp hành là đo lường, dẫn động và chuyển đổi tín hiệu trong trường hợp cần thiết. Bus trường chuyển dữ liệu quá trình lên cấp điều khiển để xử lý và chuyển quyết định điều khiển xuống cơ cấu chấp hành, vì vậy yêu cầu về tính thời gian thực được đặt lên hàng đầu. Thời gian phản ứng tiêu biểu nằm trong phạm vi từ 0,1 đến vài miligiây. 2. Điều khiển trung tâm. Điều khiển trung tâm là nơi tập hợp các máy tính/server nối mạng LAN với nhau và chúng được nối đến các bộ điều khiển, các thiết bị điều khiển của nhà máy qua các đường truyền thông như Ethernet, RS232, RS485… Các máy tính tại phòng điều khiển trung tâm này được cài các phần mềm để đảm nhận các chức năng sau: Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 8:Mạng giám sát và điều khiển Thực tập công nhân Trang 50 Chức năng giám sát và điều khiển (HMI – Human Machine Interface): chức năng này giúp các kĩ sư vận hành có thể theo dõi được trạng thái của nhà máy trên màn hình máy tính, thiết lập các thông số set-point lập lịch chạy cho từng bộ điều khiển/thiết bị mà không cần phải xuống sàn nhà máy. Chức năng cảnh báo (Alarm): cảnh báo để báo hiệu cho người vận hành cần phải thao tác khẩn cấp ở các bộ phận không an toàn, có nhiều mức cảnh báo và chúng được thể hiện trên màn hình máy tính hoặc còi. Chức năng thu thập và lưu trữ số liệu (Database): máy tính sẽ thực hiện thao tác lưu trữ lại tất cả những gì xảy ra trong hệ thống theo phương thức chu kì (cyclic) hoặc sự kiện (event) theo thời gian thực. Chức năng này rất quan trọng trong nhà máy, GAMP và ERP (Enterprise Resource Planning) sẽ khai thác từ cơ sở dữ liệu này để tạo các báo cáo, biểu đồ. Đối với các nhà máy ở Mỹ thì dữ liệu phả hệ phải được lưu trữ theo luật sau: 6 tháng đối với các các thực phẩm có hạn sử dụng là 60 ngày hoặc ít hơn, 1 năm đối với hạn sử dụng từ 60 ngày đến 6 tháng và 2 năm đối với hạn từ 6 tháng đến 1 năm. Chức năng báo cáo, truy vấn (Report & Query): các báo cáo này được tạo từ cơ sở dữ liệu của nhà máy, quan trọng hơn cả các báo cáo này phải có khả năng tìm kiếm và cập nhật kết quả theo thời gian thực, có như vậy các báo cáo này mới giúp các bộ phận, phòng ban có được kết quả trung thực để phản ứng kịp thời đối với nhà máy như chất lượng sản phẩm hiện tại, lập kế hoạch cho giai đoạn kế tiếp là cần phải làm gì? Chức năng đưa ra các đồ thị khuynh hướng (Trending): chức năng này giúp các nhà quản lý, kỹ sư vận hành biết được hiệu suất làm việc của hệ thống trong quá khứ, hiện tại để dự đoán trong tương lai. Dựa vào các trending này các kỹ sư có thể biết cần phải điều chỉnh ở khâu nào để nâng cao hiệu suất làm việc cũng như tiết kiệm năng lượng cho nhà máy. Kế hoạch bảo trì bảo dưỡng định kì. Chức năng bảo mật (Security): giúp an toàn thông tin tránh các truy cập trái phép làm mất hoặc hỏng thông tin, bảo mật sẽ được thiết lập cho từng cấp, từng ứng dụng như kỹ sư vận hành chỉ được phép điều khiển ở những khu vực nào, thay đổi các thông số nào? Phòng bảo trì, bảo dưỡng, kế toán được truy xuất các cơ sở dữ liệu gì trong nhà máy. 3. Điều hành sản xuất. Kết nối các máy tính văn phòng thuộc cấp điều hành với cấp điều khiển trung tâm. Thông tin được đưa lên trên bao gồm trạng thái làm việc của các quá trình kỹ thuật, hệ thống điều khiển tự động, các số liệu tính toán, thống kê về diễn biến quá trình sản xuất và chất lượng sản phẩm. Thông tin theo chiều ngược lại là các thông số thiết kế, công thức điều khiển và mệnh lệnh điều hành. Điều hành sản xuất không yêu cầu nghiêm ngật về tính thời gian thực, nhưng lượng thông tin với số lượng lớn tới hàng Mbyte. Hai loại mạng được dùng phổ biến trong mục đích này là Ethernet và Token - Ring, trên cơ sở các giao thức chuẩn như TCP/IP và IPX/SPX. Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 8:Mạng giám sát và điều khiển Thực tập công nhân Trang 51 4. Khảo sát giao thức và cấu trúc mạng sử dụng. Mô hình TCP/IP: Mô hình TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) là mô hình cho mạng Internet được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay. Cấu trúc các lớp của TCP/IP có một số điểm tương đồng với mô hình OSI (Open System Interconnect) nhưng có bỏ bớt một số lớp. So với 7 lớp của mô hình OSI, cấu trúc TCP/IP chỉ có 4 lớp sau đây: Điều hành sản xuất Mạng xí nghiệp Bus hệ thống Điều khiển trung tâm Bơm ĐK Động cơ Van Cảm biến Điều khiển trung tâm Cơ cấu chấp hành Điều khiển Bus trường Hình 4.1: Cấu hình của một mạng công nghiệp Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 8:Mạng giám sát và điều khiển Thực tập công nhân Trang 52 Lớp truy xuất mạng: Network Access Layer. Lớp liên mạng: Internet Layer. Lớp vận chuyển: Transport Layer. Lớp ứng dụng: Application Layer. 4.1. Chức năng của các lớp: Lớp truy xuất mạng (Network Access Layer): Lớp truy xuất mạng đại diện cho các bộ phận kết nối vật lý như cáp, bộ chuyển đổi (Adapter), card mạng, giao thức kết nối, giao thức truy cập mạng. Lớp này có nhiệm vụ trao đổi dữ liệu giữa các máy chủ và mạng. TCP/IP không định nghĩa lớp này mà dùng các chuẩn có sẵn như IEEE, X25, RS232, ETHERNET,... Lớp liên mạng (Internet Layer): Chịu trách nhiệm cung cấp địa chỉ logic cho giao diện mạng vật lý để điều khiển việc truyền thông tin giữa các máy. Lớp này nhận dữ liệu từ lớp vận chuyển, TCP/IP Application Presentation Application Session Network Internet Data link Network access Transport OSI Physical Transport Hình 4.2: Cấu trúc 4 lớp của mô hình TCP/IP so với mô hình OSI Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 8:Mạng giám sát và điều khiển Thực tập công nhân Trang 53 đóng gói thành các IP datagram với các IP header chứa thông tin của việc truyền dữ liệu, sau đó chuyển xuống lớp truy xuất mạng để truyền. Lớp này cũng cung cấp các giao thức để thông báo lỗi. Lớp vận chuyển: Lớp vận chuyển có nhiệm vụ phân phát dữ liệu tới các chương trình ứng dụng khác nhau. Lớp này có hai nghi thức quan trọng là TCP (Transmission Control Protocol) và UDP (User Datagram Protocol). Đơn vị dữ liệu ở lớp này là các bản tin. Lớp ứng dụng: Đây là lớp cao nhất, dùng để truy xuất các dịch vụ trên mạng bằng các chương trình ứng dụng. Một chương trình ứng dụng sẽ tương tác với các nghi thức của lớp này để gửi và nhận dữ liệu. Các dịch vụ trên lớp này gồm có: truyền thư (SMTP), truyền nhận file (FTP) , truy cập từ xa (TELNET)… 4.2. Nghi thức Ethernet: Lớp truy xuất mạng trong TCP/IP sử dụng các nghi thức mạng có sẵn như : Ethernet, IEEE 802, X25, Frame Relay, ATM. Trong các mạng LAN, nghi thức được sử dụng phổ biến nhất là mạng Ethernet. Ethernet: Dựa trên điều khiển đa truy cập CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect). Các chức năng cơ bản của Ethernet là: ¾ Truyền và nhận các gói dữ liệu. ¾ Giải mã các gói và kiểm tra địa chỉ trước khi phát cho phần mềm lớp trên. ¾ Kiểm tra lỗi. Điều khiển đa truy cập CSMA: Trước khi truyền dữ liệu trên mạng, một trạm Ethernet phải lắng nghe hoạt động của kênh truyền. Nếu phát hiện kênh truyền bị bận, nó sẽ chờ mà không truyền. Nếu kênh truyền trống thì nó sẽ truyền. Sau bit cuối cùng của một khung truyền trạm Ethernet phải đợi một khoảng thời gian nhất định để tạo một khoảng cách giữa các khung. Khoảng cách này chính là thời gian cho phép các trạm khác Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 8:Mạng giám sát và điều khiển Thực tập công nhân Trang 54 có thể chiếm kênh truyền. Trong trường hợp xảy ra xung đột (khi có hai trạm cùng phát hiện ra kênh trống và truyền dữ liệu lên), trạm Ethernet sẽ phát hiện ra xung đột nhờ so sánh dữ liệu trên đường truyền với dữ liệu đã phát. Cả hai trạm sẽ cùng ngưng phát và chờ trong một khoảng thời gian ngẫu nhiên trước khi phát lại. Do thời gian chờ phát lại của mỗi trạm là ngẫu nhiên nên có thể tránh được việc tái xung đột, tuy nhiên nếu điều này xảy ra, các trạm sẽ phải chờ một lần nữa với thời gian chờ ngẫu nhiên tăng lên để giảm xác suất tái xung đột. Định dang khung Ethernet: Preamble (8 byte) Destination Address (6 byte) Source Address (6 byte) Type (2 byte) Data (46 >1500 byte) FCS (3byte) Preamble : Gồm 8 byte: ¾ 7 byte đầu có giá trị 10101010 có chức năng đồng bộ cho phần cứng. ¾ 1 byte có giá trị 10101011 báo cho biết bắt đầu của 1 frame. Destination Address và Source Address: Địa chỉ nguồn và địa chỉ đích, mỗi trạm Ethernet được gán một địa chỉ 48 bit cố định. Type : Xác định loại dữ liệu. Data: Chứa dữ liệu nhận được từ lớp trên.Trường dữ liệu bao gồm IP Header, TCP, Header, và dữ liệu. Chiều dài của trường dữ liệu từ 46-1500 byte. FCS (Frame Check Sequence): Cho phép trạm nhận xác định việc truyền có bị lỗi hay không. 4.3. Khảo sát Token Ring: Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 8:Mạng giám sát và điều khiển Thực tập công nhân Trang 55 Token Ring có 2 loại khung cơ bản Khung Token: Khung Token có chiều dài 3 byte. ¾ Start: Byte mở đầu. ¾ Access control:Byte điểu khiển. ¾ End :Byte kết thúc. Start Access control End Khung dữ liệu/lệnh: Khung dữ liệu/lệnh có kích thước thay đổi tùy thuộc vào trường thông tin. Khung dữ liệu mang thông tin của lớp trên. Trong khi đó khung lệnh mang thông tin điều khiển và không chứa thông tin của lớp trên. Start Access control Frame control Destination address Source address Data FCS End Frame status ¾ Start: Mở đầu khung. ¾ Access control : Phân biệt khung Token hoặc khung lệnh /dữ liệu. ¾ Frame control : Phân biệt loại thông tin điều khiển. ¾ Destination address: Địa chỉ đến của khung. ¾ Source address: Nơi xuất phát của khung. ¾ Data: Có kích thước thay đổi mang thông tin. ¾ FCS: Kiểm tra lỗi khung. ¾ End: Kết thúc. ¾ Frame status: Báo trạng thái khung nhận được. Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 8:Mạng giám sát và điều khiển Thực tập công nhân Trang 56 4.4. Đặc điểm của truyền thông RS -232C, RS-422A, RS485. Thoâng soá RS-232C RS-422 RS-423 RS485 Chieàu daøi caùp Length(max) 15m (50ft) 1,2km (4000ft) 1,2km (4000ft) 1,2km (4000ft) Toác ñoä baud Baud rate 20Kbs/15m 10Mbs/12m 1Mbs/120m 100Kbs/1,2km 10oKbs/12m 10Kbs/120m 1Kbs/1,2km 10Mbs/12m 1Mbs/120m 100Mbs/1,2km Mode Unbalanced Balanced Differential Balanced Differential Balanced Differential Driver No. 1 1 1 32 Receiver 1 10 10 10 Logic 0 +3v -:- +25v +2v-:-+5v +3.6v-:-+6v +1.5v-:-+5v Logic 1 -3v -:- -25v -2v-:- -5v -3.6v -:- -6v -1.5v -:- -5v Community 2v 1.8v 3.4v 1.3v Cable/signal 1 2 2 2 Methode Simplex Simplex Simplex Simplex Phöông thöùc Half-duplex Full-duplex Half-duplex Full-duplex Half-duplex Full-duplex Half-duplex Full-duplex Shotr circuit current 500mA 150mA 150mA 150mA Chuẩn RS-232. Là chuẩn của EIA nhằm định nghĩa giao diện vật lý gữa DTE và DCE (ví dụ như một máy tính và một modem). Chuẩn này sử dụng đầu nối 25 chân, tuy nhiên chỉ có một số ít chân là thực sự cần thiết cho việc liên kết. Về phương diện điện, chuẩn này qui định các mức logic 0 và 1 tương ứng với các điện thế nhỏ hơn -3v và lớn hơi +3v. Tốc độ đường truyền không vợt quá 20Kbs và khoảnh cách nhỏ hơn 15m. Chuẩn RS-232C có thể chấp nhân phương thức truyền song công (fulll- duplex). Một trong những yêu cầu quan trọng của RS232C là thời gian chuyển từ mức logic này sang mức logic khác không vượt quá 4% thời gian tồn tại của một bit. Giả sử với tốc độ truyền 19200 baud thì thời gian truyền mức logic phải nhỏ hơn 0.04/19200 = 2.1s (Điều này làm giới hạn đường truyền, với tốc độ 19200 baud ta có thể truyền xa nhất là 50ft "15.24m"). Một trong những vấn đề quan trọng cần lưu ý khi sử dụng RS232 là mạch thu phát không cân bằng ( đơn cực ), tức là tín hiệu vào và ra được so với đất. Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 8:Mạng giám sát và điều khiển Thực tập công nhân Trang 57 Chuaån RS - 422A. Một cải tiến quan trọng của chuẩn RS232C là chuẩn RS 422A. Chuẩn này sử dụng việc truyền dữ liệu sai lệch (differential data) trên những đường truyền cân bằng. Một dữ liệu sai lêch cần hai dây, một cho dữ liệu không đảo (non- inveted) và một đường cho dữ liệu đảo (inverted). Dữ liệu được truyền trên đường dây cân bằng, thường là cặp xoắn với một trở ở đầu cuối. Một IC lái (drver) sẽ biến đổi các mức logic thông thường thành một cặp tín hiệu sai lệch để truyền. Bên nhận sẽ có một mạch chuyển đổi tín hiệu sai lệch thành các mức logic tương ứng khác. Với chuẩn mới này, tốc độ cũng như khoảng cách được cải thiện nhiều. Chuẩn RS - 485. Giao tiếp EIA RS- 485 là một cải tiến của chuẩn RS422A. Đắc tính điện của nó giống như chuẩn RS422A. RS485 là một chuẩn truyền vi sai, sử dụng hai dây cân bằng. Với RS-485 tốc độ truyền có thể đạt đến 10Mbs và chiều dài cáp có thể lên đến 1.2km. Điện áp vi sai ngõ ra từ +1.5v —>+5v nếu là logic 0, mức logic 1 sẽ là -1.5—>-5v. Một đặc điểm quan trọng của RS 485 là có thể cung cấp đến 32 trạm trên cùng một đường truyền. Điều này cho phép tạo thành một mạng cục bộ. Chỉ có một trạm được chọn làm master, các trạm còn lại đều là slave. Master được quyền truyền bất cứ lúc nào, nó sẽ chỉ định một slaver bất kì giao tiếp với nó. Slave chỉ có thể truyền sau khi nhận được lệnh của master. Mọi slave có một địa chỉ riêng trên đường truyền và sẽ không được truyền nếu không có yêu cầu từ master. 4.5. Mạch chuyển đổi và mạng RS-485. Thông thường các họ vi điều khiển có ngõ truyền thông theo mức TTL,các thiết bị đầu cuối khác (DTE) có cổng truyền thông là RS-232. Để có thể nối mạng các thiết bị này ta phải chuyển từ TTL RS-232 sang RS-485. Để thực hiện được chuyển đổi này có rất nhiều vi mạch trên thị trường, nhưng họ vi mạch của hãng MAXIM là phổ biến nhất hiện nay. Tiêu biểu là MAX485 nó chuyển từ TTL sang RS-485 và truyền thông tin theo phương pháp Half-Duplex. Bên trong mổi vi mạch chứa một bộ phát và một bộ thu. Đặc điểm : RS-485 Sử dụng tín hiệu điện áp chênh lệch đối xứng giữa hai dây dẫn A và B, thông tin được đưa trên cặp dây xoắn đôi bán song công (Half- Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 8:Mạng giám sát và điều khiển Thực tập công nhân Trang 58 Duplex).Nghĩa là tại một thời điểm bát kì trên đường truyền chỉ có thể là một thiết bị hoặc là hoặc là nhận. Sơ đồ mạng Half-Duplex RS-485. Sơ đồ mạng Full-Duplex RS-485 Để thực hiện kết nối gữa máy tính và mạch điều khiển ta cần qui định tốc độ và khung dữ liệu giống nhau. Ví dụ: Viết chương trình khi mới Reset mạch thì P1=05H, P2 = 55H và dữ liệu được gửi lên máy tính là 55H. Khi xuất dữ liệu từ máy tính xuống thì dữ liệu được đưa ra P2, P0. DEM EQU 31h ORG 000H MOV DEM,#55H MOV P1,#05H LCALL START MAIN: JNB RI,PHAT ACALL GetChar MOV DEM,A MOV P2,A Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 8:Mạng giám sát và điều khiển Thực tập công nhân Trang 59 PHAT: MOV A,DEM MOV P0,A LCALL PUTCHAR LJMP MAIN ;====================================== Start: MOV A,PCON ;Make sure SMOD is off SETB ACC.7 MOV PCON,A ;Set up timer 1 MOV TH1,#0F3h ;4800 baud MOV TMOD,#20h MOV TCON,#40h MOV SCON,#52h ;Set up serial port RET ;========================================================== GetChar:JNB RI,$ ;Wait for receiver flag CLR RI ;Clear receiver flag MOV A,SBUF ;Read character RET ;========================================================== Putchar:JNB TI,$ ;Wait for transmitter flag CLR TI ;clear transmitter flag MOV SBUF,A RET END III. Phần thực tập cụ thể Thi công mạch trao đổi dữ liệu gữa mạch và máy tính thông qua đường truyền theo chuẩn công nghiệp. Gồm các bước: • Vẽ sơ đồ khối, sơ đồ mạch và phân tích hoạt động của mạch. • Viết lưu đồ thuật toán • Viết chương trình xuất nhập dữ liệu gữa vi điều khiển và máy tính. - Trên máy tính viết các chương trình con: + Viết chương trình khởi cổng tốc độ 4800, 8 bit dữ liệu, 1bit stop. + Đóng mở cổng COM. + Nhận dữ liệu từ kít để hiển thị. +Xuất dữ liệu xuống kit để điều khiển. - Trên vi điều khiển viết các chương trình con: + Viết chương trình khởi cổng tốc độ 4800, 8 bit dữ liệu, 1bit stop. + Chương trình thu, phát dữ liệu. + Nhận dữ liệu từ máy tính lưu vào vùng đệm. + Lấy dữ liệu từ vùng đệm ở trên để hiển thị. + Nhận dữ liệu từ ma trận bàn phím để lưu vào vùng đệm bàn phím. + Lấy dữ liệu từ vùng đệm bàn phím để xuất lên máy tính. Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 9:Thiết kế hệ thống Thực tập công nhân Trang 60 BÀI 9 THIẾT KẾ CÁC HỆ THỐNG ỨNG DỤNG I. Mục đích yêu cầu. - Để tạo ra một sản phẩm có thể ứng dụng được cần phải đảm bảo về các vấn như: chất lượng kỹ thuật, thẩm mỹ, giá thành. - Trong bài này sinh viên tổng hợp tất cả các kiến thức của bài thực tập trước để thiết kế ra mạch ứng dụng cụ thể. II. Nội dung Một phương pháp thường được sử dụng là xây dựng một hệ mở hay như thường nói là một hệ phát triển. Tùy thuộc vào nội dung các ứng dụng cụ thể, ta dành thời gian cân nhắc và cụ thể hóa các bước phát triển để có dược một mạch điện với các tính năng đáp ứng những yêu cầu ứng dụng cần có. - Việc đầu tiên là xác định các yêu cầu đối với thiết bị. - Thể hiện các yêu cầu ứng dụng đặt ra dưới dạng sơ đồ khối và lưu đồ hay giản đồ phân chia thời gian. - Tìm kiếm phần cứng phù hợp với chức năng cần thiết. Biện pháp này giúp người thiết kế khẳng định được linh kiện dùng cho bộ điều khiển trung tâm, linh kiện cần dùng khối I/O. - Kiểm tra xem trên thực tế nó có thỏa mãn về tốc độ và công suất không, độ tin cậy. Nếu không thỏa mãn thì ta phải lặp lại bước trên để chọn linh kiện cho phù hợp. - Thiết kế và lắp ráp theo một mạch thử và cho chạy chương trình mẫu trên mạch để kiểm tra mạch. - Chia phần mềm thành những khối dễ quản lý, chúng được viết như những chương trình con và được kiểm tra độc lập. - Cuối cùng phải tích hợp toàn bộ phần cứng, phần mềm và kiểm tra lại cho đến khi mọi thứ đều chạy tốt. - Triển khai hệ thống ra môi trường đã dự định trước hay vào dây chuyền sản xuất cụ thể để thử nghiệm đến khi mọi yêu cầu đặt ra đều được đáp ứng. Các ký hiệu thường dùng nhất cho việc lập lưu đồ. So sánh Hộp xử lý Khối nhập, xuất Chương trình con Bắt đầu và kết thúc chương trình Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 9:Thiết kế hệ thống Thực tập công nhân Trang 61 Một số mạch ứng dụng. 1. Mạch giám sát và điều khiển nhiệt độ có giao tiếp máy tính. - Đọc nhiệt độ từ một vùng cố định. - Cài đặt nhiệt độ tại chỗ và trên máy tính. - Cảnh báo và hiển thị nhiệt độ tại chỗ. - Cảnh báo và hiển thị nhiệt độ trên máy tính. - Điều khiển nhiệt độ theo kiểu ON/OFF 2. Mạch giám sát và điều khiển thiết bị điện có giao tiếp máy tính. - Giám sát và điều khiển thiết bị điện với khoảng cách 1Km(RS485). - Dùng máy tính để điều khiển và giám sát. - Cài đặt thời gian đóng tắt thiết bị theo ý. 3. Điều khiển thiết bị điện và báo cháy thông qua đường dây điện thoại. Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 9:Thiết kế hệ thống Thực tập công nhân Trang 62 - Điện thoại gọi sau 4 hồi chuông thì chuyển sang chế độ điều khiển. - Bấm số để điều khiển thiết bị. - Khi có cháy thì tự động gọi đến 4 số thuê bao khác nhau để thông bao. 4. Mạch giám sát và điều khiển đếm sản phẩm có giao tiếp máy tính - Cài đặt và hiển thị số sản phẩm và số thùng tại chỗ. - Máy tính giám sát quá trình đếm sản phẩm. - Lưu được số sản phẩm của từng Ca. 5. Xếp hàng điện tử. - Nhận biết thứ tự người vào theo mã. - Thông bao người vào bằng loa và LED hiển thị thứ tự người vào. - Tự động hướng dẫn khách hàng chọn đúng quầy phục vụ theo yêu cầu 6. Điều khiển thiết bị điện bằng hồng ngoại. - Tại thiết bị có mạch điều khiển hẹn giờ và công suất cho thiết bị. - Mạch điều khiển có bàn phím để nhập thời gian làm việc và công suất của thiết bị. - Mạch điều khiển có đường kết nối máy tính để giám sát thiết bị. 7. Mạng đèn giao thông - Điều khiển ít nhất là hai ngã tư. - Có máy tính để giám sát và điều khiển các ngã tư - Các trạm có thể làm việc độc lập nếu mạng có sự cố. 8. Tổng đài nội bộ. Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version - Xưởng điện tử Bài 9:Thiết kế hệ thống Thực tập công nhân Trang 63 - Một trung kế và 4 thuê bao. - Máy tính giám sát và điều khiển được tổng đài. 9. Robot công nghiệp. - Làm việc theo chương trình tự động. - Làm việc có máy tính giám sát và điều khiển * Ngoài các mạch trên sinh viên có thể tự chọn cho mình một mạch khác nhưng được sự cho phép của giáo viên hướng dẫn mới thị công. III. Phần thực tập cụ thể - Vẽ sơ đồ khối và giải thích nhiệm của từng khối. - Viết lưu đồ thuật toán. - Vẽ sơ đồ mạch. - Phân tích hoạt động của mạch. - Tính các tham số. - Thi công mạch. - Viết chương trình điều khiển. - Cấp nguồn cho mạch và kiểm tra. * Sinh viên phải kiểm tra từng khối và chương trình con rồi mới nhập vào để hoàn thiện. Simpo PDF Mer e and Split Unregistered Version -