Bài 7: Giám sát và điều khiển

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 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. 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 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 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, 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. 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 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 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