Đồ án Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò sấy đứng trong dây chuyền gạch ốp lát

0, trong mode 0 SM2 sẽ có giá trị bằng 0. SM0, SM1 ( bit 6 và 7 ): Là hai bit lựa chọn các mode hoạt động, được chỉ rõ trong bảng dưới đây: SM0 SM1 Mode Operation Baud rate 0 0 0 Shift Register Fosc/ 12 0 1 1 8 bit UART Variable (xác định qua Timer 1) 1 0 2 8bit UART (1/ 32 hoặc 1/ 64) Fosc 1 1 3 9 bit UART Variable (xác định qua Timer 1) + Mode 0: Dùng để điều khiển các cổng vào/ ra tuần tự, đơn giản như một thanh ghi dịch với tốc độ dịch bằng một chu kỳ máy hay bằng (1/ 12) tần số thạch anh. + Mode 1: Dùng cho Timer1 để phát tốc độ truyền và nhận 8 bit dữ liệu + Mode 2: Thực hiện một cổng truyền tuần tự 9 bit với tốc độ truyền bằng 1/32 hoặc 1/ 64 tần số của thạch anh. + Mode 3: Thực hiện một cổng truyền tuần tự với tốc độ có thể đặt được nhờ Timer 1. *) Thanh ghi từ trạng thái chương trình PSW( Program Status Word); Có địa chỉ là 0D0h, làm việc theo từng bit cho phép chọn bốn dải thanh ghi CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P Bảng dưới đây đưa ra các chức năng của từng bit tương ứng trong thanh ghi PSW: Bit Function CY Carry flag AC Auxiliary carry flag ( for BCD operations) F0 General purpose user flag RS1 RS0 Register bank select control bits 0 0 Bank 0 selected, data address 00H- 07H 0 1 Bank 1 selected, data address 08 H- 0F H 1 0 Bank 2 selected, data address 10 H- 17 H 1 1 Bank 3 selected, data address 18 H- 1F H OV Overflow flag F1 General purpose userflag P Parity flag *) Thanh ghi điều khiển nguồn PCON( Power Control Register); Có địa chỉ là 87 H SMOD - - - GF1 GD0 PDE IDLE Bit Chức năng SMOD Khi đặt tốc độ truyền của giao diện tuần tự trong mode 1, 2,3 được gấp đôi lên *) Thanh ghi cho phép ngắt IE( Interrupt Enable Register); Thanh ghi này có thể làm việc theo địa chỉ từng bit, với mục đích cho phép ngắt nào được phép làm việc. Nếu bit bằng 0 thì vector ngắt tương ứng sẽ không được phép và ngược lại. EA - ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0 EA: Enable All. Nếu EA= 0 thì không có vector ngắt nào được phép hoạt động. Khi EA= 1 thì mỗi một nguồn ngắt được phép hay không được phép tuỳ thuộc vào bit tương ứng trong thanh ghi được đặt hay xoá. ET2: Enable or Disable the Timer 2 Overflow ES: Enable Serial Port Interrupt. Được đặt bởi phần mềm để cho phép ngắt 0 ngoài, phải xoá bằng phần cứng. ET1: Enable Timer/ Counter Interrupt 1. Được đặt bởi phần mềm để cho phép Timer/ Counter 1 ngắt khi tràn, phải được xoá bằng phần cứng. EX1: Enable External Interrupt 1. Được đặt bởi phần mềm cho phép ngắt ngoài 1, phải được xoá bằng phần cứng. ET0: Enable Timer/ Counter Interrupt 0. Được đặt bởi phần mềm để cho phép ngắt ngoài 0 khi tràn, phải được xoá bằng phần cứng. EX0: Enable External Interrupt 0. Được đặt bởi phần mềm để cho phép ngắt ngoài 0, phải được xoá bằng phần cứng. *) Thanh ghi ưu tiên ngắt IP( Interrupt Prioty Register); Cho phép ngắt ưu tiên ở mức cao và mức thấp đối với năm nguồn ngắt. - - PT2 PS PT1 PX1 PT0 PX0 PT2: Ngắt Timer 2 ở mức ưu tiên. PS: Ngắt cổng nối tiếp ở mức ưu tiên. PT1: Ngắt Timer 1 ở mức ưu tiên. PX1: Ngắt ngoài 1 ở mức ưu tiên. PT0: Ngắt Timer 0 ở mức ưu tiên. PX0: Ngắt ngoài 0 ở mức ưu tiên. Bên trong bộ vi xử lý 8051 có hai bộ định thời Timer/ Counter 16 bit. Mỗi bộ có hai thanh ghi có chức năng đặc biệt SFR là: *) Thanh ghi điều khiển Timer/ Counter TCON:( Timer/ Counter Control Register) Có thể làm việc tới từng bit địa chỉ, nó dùng để điều khiển hoạt động của Timer/ Counter. TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 TF1: Timer 1 Overflow Flag; Cờ tràn Timer 1. Được đặt bằng phần cứng khi Timer/ Counter tràn. Bị xoá bằng phần cứng khi bộ vi xử lý phát ra vector thực hiện dịch vụ ngắt. TR1: Timer 1 run control bit. Được đặt xoá bằng phần mềm để bật tắt Timer/ Counter 1 ON/ OFF. TF0: Timer 0 overflow flag. Được đặt bằng phần cứng khi Timer/ Counter 0 tràn, phải được xoá bằng phần cứng khi bộ vi xử lý phát vector thực hiện dịch vụ ngắt. TR0: Timer 0 run control bit. Được đặt xoá bằng phần mềm để bật tắt Timer/ Counter 0 ON/ OFF. IE1: Intertupt 1 Edge Flag. Được đặt bởi phần cứng khi mà sườn ngắt ngoài được ghi nhận. Được xoá khi lệnh RETI được thực hiện. IT1: Interrupt 1 Type. Phục vụ cho ngắt ngoài số một + Nếu IT1= 1: Nó quy định ngắt theo sườn xuống + Nếu IT1= 0: Tương ứng với việc xuất hiện một xung thấp thì có yêu cầu ngắt IE0: Interrupt 0 Edge Flag. Được đặt bởi phần cứng khi mà một sườn ngắt ngoài được phát hiện. Được xoá khi lệnh RETI được thực hiện. IT0: Interrupt 0 Type. Được đặt/ xoá bằng phần mềm để chỉ rõ ngắt ngoài theo sườn hay theo mức. *) Thanh ghi điều khiển chế độ Timer/ Counter TMOD( Timer/ Counter 0/ 1 Mode control register) GATE C/ T M1 M0 GATE C/ T M1 M0 Timer/ Counter 1 Timer/ Counter 0 GATE: Khi mà TRx (trong TCON) được đặt và GATE= 1 thì Timer/ Counter sẽ hoạt động khi chân INTx ở mức cao. Khi GATE= 0 Timer/ Counter sẽ hoạt động khi TRx= 1. C/ T: Chọn mode hoạt động là Timer hay Counter. + Nếu C/ T= 0- Chế độ hoạt động là Timer + Nếu C/ T= 1- Chế độ hoạt động là Counter M1, M0- Dùng để quy định chế độ làm việc cho các Timer M1 M0 Mode Operating 0 0 0 13 bit Timer 0 1 1 16 bit Timer/ Counter 1 0 2 8 bit Timer/ Counter Auto- reload 1 1 3 Timer 0 hoạt động như là hai bộ Timer 8 bit TL0, TH0. Timer/ Counter 1 stops c- Các cổng vào ra song song Theo như sơ đồ hình vẽ ta thấy bộ vi xử lý 8031 ( 8032) có 4 cổng vào ra song song. Khi một cổng được sử dụng như một cổng ra, dữ liệu được đưa vào thanh ghi SFR tương ứng, và giá trị của một cổng bị thay đổi khi một giá trị mới được chốt. Khi một cổng được sử dụng như một cổng vào, thì giá trị FFh phải được ghi vào cổng, sau đó bất cứ đầu nào mà đưa điện áp của chân đó xuống mức thấp sẽ được coi như bằng 0, và sau đó cổng đó có thể được đọc dữ liệu ra từ các thanh ghi SFR tương ứng. Mặc dù tất cả các lệnh đọc giá trị từ các chân tương ứng của cổng, nhưng một số lệnh đọc thì được ngầm hiểu là đọc giá trị của các cổng chốt. Loại lệnh này được gọi là read- modify- write tức là đọc dữ liệu từ cổng sau đó thực hiện theo yêu cầu của câu lệnh, được kết quả thì ghi kết quả đó trở lại cổng. Các cổng 0, 2, và 3 có những chức năng thay đổi, các chân riêng rẽ của những cổng này có thể được sử dụng như các đầu vào/ ra số chung hoặc có thể được sử dụng chức năng thứ hai là: Các cổng 0 và 2 được sử dụng để giao tiếp với bộ nhớ ngoài. Khi bộ nhớ chương trình hoặc dữ liệu được truy nhập, cổng 2 ( P2) sẽ đưa ra những byte cao của địa chỉ 16 bit cổng 0 ( P0) đưa ra những byte thấp của 16 bit địa chỉ, sau đó thì gửi hoặc nhận byte dữ liệu. Những byte địa chỉ thấp phải được chốt khi truy nhập bộ nhớ ngoài. Bộ vi xử lý sẽ phát một địa chỉ giá trị bằng cách làm tích cực chân ALE, chân này được sử dụng để chốt địa chỉ byte thấp. Chức năng của cổng 3 ( P3) gồm những chân đặt tín hiệu ngắt, đầu vào Timer,các cổng vào/ ra tuần tự, và tín hiệu điều khiển khi có giao diện với bộ nhớ ngoài, điều này sẽ được mô tả bằng bảng dưới đây: Bit Alternate Function Mnemonic/ Designation 0 Serial Input Port RxD 1 Serial Output Port TxD 2 External Interrupt 0 INT0# 3 External Interrupt 1 INT1# 4 Timer/ Counter 0 External Input T0 5 Timer/ Counter 1 External Input T1 6 External Memory Write Strobe WR# 7 External Memory Read Strobe RD# Để thực hiện các chức năng thay đổi như bảng trên trình bày thì các bit tương ứng của thanh ghi SFR phải được đặt lên bằng 1. Các ngắt của 80C31 Bộ vi xử lý 80C31 có năm nguồn ngắt: TF0, TF1, INT0, INT1, và ngắt cổng nối tiếp. TF0, TF1 của thanh ghi TCON tạo ra hai ngắt Timer/ Counter, chúng được phát ra khi bộ đếm đếm tràn. INT0, INT1 là hai nguồn ngắt ngoài. Các ngắt này xuất hiện khi có tín hiệu ngoài yêu cầu ngắt nối qua bit 2 và 3 của cổng 3 (P3). Vector ngắt điều khiển phần cứng có thể thực hiện để đáp ứng mỗi một sườn xuống của tín hiệu ngoài hoặc mức thấp của tín hiệu ngoài. Sự lựa chọn đó quyết định bởi bit điều khiển IT0 và IT1 của thanh ghi đặc biệt TCON. Có hai thanh ghi đặc biệt kết hợp với ngắt điều khiển là thanh ghi cho phép ngắt IE và thanh ghi ưu tiên ngắt IP. Khi mà hai nguồn ngắt được thực hiện với hai mức ưu tiên như nhau thì sự ưu tiên được quyết định bởi thứ tự từ trên xuống theo như bảng dưới đây: Interrupt Service Routine Address Default Priority IE0 3 H 1( Highest) TF0 B H 2 IE1 13 H 3 TF1 1B H 4 RI- or- TI 23 H 5( Lowest) 4- Các chế độ địa chỉ a- Chế độ địa chỉ hằng số tức thì (The Immediate Addressing Mode) Trong chế độ địa chỉ này, giá trị hằng số có thể là ở sau mã thao tác trong bộ nhớ chương trình. Ví dụ: mov a, # 100; a= 100 b- Chế độ địa chỉ trực tiếp (The Direct Addressing Mode) Trong chế độ này toán hạng được xác định bởi một trường địa chỉ 8 bit địa chỉ trong lệnh, toán hạng trong chế độ này có thể là các thanh ghi đặc biệt SFR hoặc là bộ nhớ dữ liệu trong. Ví dụ mov a, 70h; đưa nội dung thanh ghi có địa chỉ 70h vào a. c- Chế độ địa chỉ thanh ghi (The Register Addressing Mode) Các băng thanh ghi có chứa các thanh ghi từ R0 đến R7 có thể truy nhập bằng các lệnh nhất định mà chúng được chỉ định thông qua một thanh ghi. Theo cách này có khả năng là mã lệnh, vì chế độ này đưa ra một byte địa chỉ. Khi thực hiện lệnh một trong 8 thanh ghi ở băng được chọn để truy nhập đến. Việc lựa chọn dải băng thanh ghi là do hai bit trong thanh ghi PSW. Vi dụ: mov PSW, # 0 ; chọn băng 0 Mov R0, # 2 ; đưa hằng số 2 vào thanh ghi R0 d- Chế độ địa chỉ thanh ghi chức năng (The Register- Specific Addressing Mode) Một số lệnh được xác định bởi một thanh ghi nhất định. Một số lệnh luôn làm việc với thanh ghi ACC hoặc con trỏ lệnh. Vì vậy không có byte địa chỉ cần thiết để trỏ tới nó. Mã lệnh của chính nó làm việc đó. Ví dụ: mov a, # 1 ; a= 1 Mov 0E0h, # 1 ; chuyển 1 vào SFR có địa chỉ E0h e- Chế độ địa chỉ gián tiếp qua thanh ghi (The Register Indirect Addressing Mode) Trong chế độ này lệnh xác định một thanh ghi chứa địa chỉ của toán hạng, cả RAM trong và RAM ngoài đều có thể là địa chỉ gián tiếp thanh ghi. Thanh ghi 8 bit có thể là R0, R1 của băng thanh ghi được chọn, hoặc con trỏ ngăn xếp . Thanh ghi địa chỉ 16 bit chỉ có thể là thanh ghi con trỏ số hiệu 16 bit là DPTR. Ví dụ mov PSW, # 0 ; chọn băng ghi 0 mov R0, 90h mov @ R0, # 1 Hoặc mov a, # 1 mov DPTR, # 900h mov @ DPTR, A mov DPTR, # 9001h mov a, @ DPTR f- Chế độ địa chỉ chỉ số thanh ghi (The Register Indexed Addressing Mode) Trong chế độ này chỉ có bộ nhớ chương trình là có thể truy nhập, nó chỉ có thể đọc được. Chế độ địa chỉ này được xác định sẵn cho các bảng look- up để đọc trong bộ nhớ chương trình một thanh ghi cơ sở 16 bit, hoặc DPTR, hoặc bộ đếm chương trình (PC) trỏ tới đoạn cơ sở của bảng, và ACC được xây dựng với số đưa vào bảng. Ví dụ mov DPTR, 8100h ; địa chỉ cơ sở của bảng mov a, # 0 ; gán giá trị 0 cho a mov a, @ a+ DPTR B- Chức năng hoạt động của bộ vi xử lí 8031. Trong module điều khiển trung tâm của hệ thống điều khiển nhiệt độ thì vi xử lý 8031 có chức năng điều khiển toàn bộ hệ thống theo chương trình định sẵn do người điều khiển, kết hợp với các mạch điều khiển logic, mạch giải mã, các mạch giao diện và bộ nhớ chương trình của vi xử lý 8031 như sau: + Thu nhận tín hiệu nhiệt độ từ các module thu nhận ( tín hiệu được lấy từ đầu đo là các cặp nhiệt điện). Tín hiệu được đưa vào vi xử lý để xử lý và cất vào vùng đệm. + Đưa giá trị đo được hiển thị ra LED để cho người điều hành biết để có những tác động thích hợp. + Giá trị đo được đem so sánh với giá trị đặt trước theo yêu cầu để đưa ra giá trị điều khiển thông qua cơ cấu điều chỉnh. Tín hiệu điều khiển phụ thuộc vào giá trị sai lệch giữa giá trị đo được với giá trị đặt. + Kiểm tra các thông số trạng thái làm việc của hệ thống bao gồm trạng thái kết thúc chu trình làm việc và trạng thái sự cố như khi nhiệt độ vượt quá mức thấp so với mức quy định khi đó có thể đưa ra tín hiệu báo động, và có thể dừng hệ thống nếu cần. C- Bộ nhớ chương trình ngoài ( EPROM) Bộ nhớ chương trình ngoài EPROM ( Erasable Programable Read Only Memory) có chức năng chứa chương trình điều khiển của hệ thống điều khiển nhiệt độ của lò sấy được viết bằng ngôn ngữ Assembler của 8031. Chương trình được viết trên máy tính sau đó được nạp vào EPROM thông qua thiết bị nạp ROM. Chương trình có thể bị xoá bằng tia cực tím sau đó có thể nạp lại chương trình khác. Do đó việc sử dụng EPROM có rất nhiều ưu điểm so với bộ nhớ ROM. Việc chọn lối ra cho bộ nhớ được thực hiện qua chân chọn chip OE, chân này được nối với chân PSEN của vi xử lý. Việc lựa chọn lối ra của bộ nhớ EPROM thường phụ thuộc vào kích thước của chương trình điều khiển cần được nạp vào. Đối với hệ thống điều khiển nhiệt độ lò sấy ta phải chọn loại bộ nhớ EPROM có dung lượng lớn ( 27HC256) để đáp ứng đủ cho hệ thống điều khiển đa kênh nhiệt độ. 3-2- Thiết kế phần cứng .3.2.1- Sơ đồ thiết kế phần cứng được mô tả như sau: 3.2.2- Các vi mạch khác sử dụng trong hệ thống. a- Bộ khuếch đại tín hiệu Thermocouple( bộ khuếch đại tín hiệu) Tín hiệu nhận được từ Thermocouple có điện áp nhiệt điện thay đổi từ 0á 6mV tương ứng với nhiệt độ từ 0á 1400 C trong lò sấy. Các tín hiệu này có thể coi là tín hiệu vi sai. Do tín hiệu này là rất nhỏ nên cần phải đưa qua bộ khuếch đại tín hiệu trước khi đưa vào bộ biến đổi ADC. Để khuếch đại tín hiệu ta dùng bộ khuếch đại đo lường. Nó được dùng để khuếch đại chính xác các tín hiệu vi sai AC hay DC đồng thời loại bỏ được các phần tử nhiễu đồng pha lớn. Đặc điểm của bộ khuếch đại này là có trở kháng vào cao, độ trôi thấp, phù hợp với yêu cầu hệ thống. Theo sơ đồ ta thấy rằng hai đầu vào của op- amp không đảo, dẫn đến trở kháng vào cao đối với hai tín hiệu, tầng ra là khuếch đại vi sai vòng đóng. Như vậy ta thấy hai hệ khuếch đại đối với các đường tín hiệu tách riêng đều được hiệu chỉnh bởi điện trở R1. Hình 3.1: Sơ đồ mạch khuếch đại tín hiệu Điện áp ra của bộ khuếch đại đo lường có giá trị bằng: ở đây ta thấy hai mạch khuếch đại thuật toán đầu vào cho điện trở rất cao vì dòng điện vào của đầu vào thuận pha ở đây rất nhỏ. Độ khuếch đại toàn mạch có thể hiệu chỉnh một cách đơn giản bằng điện trở R1. Mạch điện này có thể xây dựng từ một vi mạch và một điện trở mắc bên ngoài, thí dụ mạch LH0036 của hãng National Semiconductor. Như vậy ta thấy điện áp ra bằng hệ số khuếch đại không đổi nhân với hiệu giữa hai điện áp vào và do đó nó được gọi là bộ khuếch đại hiệu. Trong thực tiễn không thể đạt được những mạch điện lý tưởng kiểu này. Nhưng ta hoàn toàn có thể xây dựng được những mạch phù hợp với từng ứng dụng cụ thể Do tín hiệu đầu ra từ cặp nhiệt điện là rất nhỏ từ 0 đến 40mV tương ứng với nhiệt độ đo được từ 00 C đến 12000 C. Do tín hiệu vào AD có giải từ 0V đến 5V nên tín hiệu cần được khuếch đại từ 0á 40mV thành 0á 5V. ở đây do đặc tính của cặp nhiệt điện là tuyến tính nên ta có thể tính toán hệ số khuếch đại là : b- Bộ lọc thông tích cực Butterworth. Tại module thu nhận tín hiệu nhiệt độ trước khi tín hiệu tương tự được đưa vào bộ biến đổi AD cần có các biện pháp lọc nhiễu để tăng độ chính xác cho hệ thống. Các nguồn nhiễu chủ yếu tác động lên tín hiệu của hệ thốnglà: + Nhiễu do nguồn điện lưới + Nhiễu do từ trường + Nhiễu do dung cơ khí Để xử lý lọc nhiễu tuỳ từng loại nhiễu cụ thể mà ta dùng các phương pháp lọc nhiễu khác nhau. Chẳng hạn đối với nhiễu từ trường ta phải dùng các hộp bọc có tác dụng cản từ trường. Đặc biệt có một loại nhiễu mà ta đặc biệt quan tâm là nhiễu do nguồn điện lưới 50Hz gây lên. Để lọc nhiễu này ta thường sử dụng bộ lọc tích cực Butterworth. Bộ lọc này gồm một tổ hợp điện trở, điện dung và một hoặc nhiều phần tử tích cực (như op- amp) có sử dụng nguồn hồi tiếp. Các bộ lọc tích cực RC có thể chế tạo dễ dàng với kích thước vật lí và đặc tuyến tần số của chúng tiến sát tới dạng lý tưởng. Bộ lọc được sử dụng ở đây là bộ lọc thông tích cực thấp Butterworth, bộ lọc này có đặc tuyến biên độ và đặc tuyến pha phù hợp với lọc nhiễu do nguồn điện lưới gây lên. Sơ đồ bộ lọc thông tích cực thấp: c- Bộ khuếch đại đệm: Sơ đồ mạch khuếch đại đệm: Hình 3.2: Sơ đồ mạch khuếch đại đệm: Sau hai tầng khuếch đại lọc nhiễu, tín hiệu được đưa tới bộ khuếch đại đệm, bộ khuếch đại này có chiết áp cho phép điều chỉnh hệ số khuếch đại, đảm bảo điện áp đưa vào đầu vào A/D có giá trị thích hợp. d- Bộ biến đổi tương tự số: Do nhiệt độ không yêu cầu cao về độ chính xác nên độ phân giải của nhiệt độ không cần cao. Do vậy ở đây ta sử dụng ADC 0809 có độ phân giải 8 bit. Sơ đồ thiết kế mạch có dạng như sau: Hình 3.3: Sơ đồ mạch biến đổi tương tự số ADC 0809 * ưu điểm của việc sử dụng bộ biến đổi tương tự số ADC 0809: + Không cần đòi hỏi điều chỉnh điểm không. + Quét động 8 kênh bằng lôgic địa chỉ. + Dải tín hiệu lối vào analog khi điện áp nguồn nuôi là +5V. + Tất cả tín hiệu tương thích TTl. + Độ phân dải 8 bít. + Thời gian biến đổi 100 ms. + Dòng tiêu thụ của vi mạch hầu như không đáng kể 0,3mA. Tín hiệu giữ nhịp dùng cho bộ biến đổi A/ D cần phải được tạo ra ở bên ngoài được dẫn đến chân CLOCK. Tám kênh lối vào analog được dẫn đến các chân IN0 đến IN7. Mẫu bít ở các lối vào địa chỉ A, B, C sẽ xác định xem kênh nào phải được lựa chọn. Nguyên tắc hoạt động của bộ biến đổi ADC 0809 cũng không có gì phức tạp. Một xung dương ở chân START được kích hoạt sự biến đổi. Qua đó mẫu bít vào địa chỉ A, B, và C cũng đồng thời được chốt và xác định kênh biến đổi. Trong quá trình biến đổi chân ra EOC ở mức Low, sau cỡ 100 ms mức này sẽ chuuyển sang mức High và báo hiệu sự kết thúc quá trình biến đổi. Sau đó kết quả của quá trình biến đổi sẽ xếp hàng ở đường dẫn dữ liệu D0... D7. Khi OE= 1 các đường dẫn có thể được đọc tiếp. 3.2.3- Module chỉ thị, nguồn,mạch đánh lửa, van và phím điều khiển A- Mạch chỉ thị: Mạch chỉ thị sử dụng mạch hiển thị 7 thanh (7 segment) nối anôt chung bao gồm có 5 đèn LED để hiển thị thông số nhiệt độ của hệ thống. Việ sử dụng các bộ chỉ thị số có tác dụng tăng độ chính xác của hệ thống so với các bộ chỉ thị kim ( vì tránh được tình trạng vị trí nhìn khác nhau dẫn đến các kết quả khác nhau, và cũng như tránh được các lỗi về cơ khí như chạm hay kẹt kim). Mạch chỉ thị thu nhận tín hiệu từ vùng đệm , đưa ra hiển thị LED theo nguyên tắc quét hoặc ngắt Timer. Trong đó: Các thông số chỉ thị bao gồm: + Giá trị nhiệt độ đo được tại thời điểm hoạt động + Giá trị nhiệt độ đặt trước Các LED trạng thái bao gồm : + LED chỉ thị trạng thái ngắt (mở) cơ cấu điều chỉnh nhiệt độ khi nhiệt độ lò tăng quá mức quy định + LED báo động dừng hẳn hệ thống khi có sự cố nghiêm trọng + LED báo trạng thái làm việc bình thường của hệ thống ở đây mạch sử dụng 2 chốt 74LS373: Trong đó một chốt số liệu cần hiển thị trong vùng đệm ra hiển thị 7 thanh, và một để giải mã địa chỉ cho digit cần hiển thị. B- Các phím điều khiển hệ thống: Hệ thống điều khiển nhiệt độ của lò sấy đứng được hoạt động thông qua các phím điều khiển, mỗi phím có những chức năng riêng thông qua thiết kế phần cứng cũng như trong chương trình phần mềm. Hệ thống bao gồm các phím điều khiển sau: + Ba phím để thay đổi giá trị đặt: Phím vào chương trình đặt và thiết kế chương trình đặt (PROG), phím chọn digit cần thay đổi (SELECT), phím thay đổi giá trị tại digit được chọn( INC). + Một phím có chức năng RESET lại hệ thống (RESET). + Một phím cho phép hệ thống hoạt động (START). + Một phím chọn kênh đo nhiệt độ (CH1, CH2). C- Module cung cấp nguồn cho hệ thống: Module này có nhiệm vụ tạo ra điện áp một chiều ổn định có các dải điện áp là ± 5V và ± 12V cung cấp cho các vi mạch hệ thống. * Mạch nguồn : Nguồn cung cấp là một yếu tố quan trọng đối với các thiết bị điện tử nói chung. Trong hệ thống điều khiển nhiệt độ lò sấy trong dây chuyền sản xuất gạch ốp lát, nó đóng vai trò rất lớn đảm bảo cho hệ thống làm việc ổn định , đồng thời cũng góp phần làm giảm sai số trong khi đo lường và điều khiển các đại lượng và các thiết bị của hệ thống. Nguồn nuôi nhận điện lưới xoay chiều 220V, tần số 50Hz đưa qua biến áp (hạ áp) lấy ra các tín hiệu xoay chiều 9V, 12V, 15V.... Giá trị điện áp đầu ra của biến áp tuỳ theo yêu cầu của từng loại thiết bị trong hệ thống. Các điện áp xoay chiều được đưa vào bộ chỉnh lưu cầu để tạo ra điện áp một chiều tương ứng. Các tụ lọc và điện trở có tác dụng làm phẳng điện áp trước khi đưa vào các vi mạch ổn áp 7805, 7812, 7905, 7912 để có điện áp ± 5V và ± 12V cung cấp cho các vi mạch hoạt động, các vi mạch ổn áp đều được gắn tản nhiệt bằng hợp kim nhôm để giảm bớt nhiệt độ sinh ra trong quá trình làm việc đồng thời cũng làm tăng tuổi thọ của các vi mạch. Tại đầu ra của các vi mạch có các tụ bù. Sơ đồ biến áp nguồn của hệ thống: Hình 3.4: Sơ đồ biến áp nguồn của hệ thống: Trong đó : + Cuộn sơ cấp có điện áp đầu vào là 220V ~. + Cuộn thứ cấp: Gồm 2 cuộn thứ cấp riêng biệt. Điện áp tổng cộng trên cuộn thứ cấp thú nhất là 9V ~, cuộn thứ hai là 15V ~. Tại mỗi cuộn đều có chung điểm không để tạo điện áp âm. Hình 3.5: Sơ đồ nguồn cung cấp D- Van điều khiển dòng chảy của khí gas ở đây ta sử dụng loại van 2 cửa (2- way ) có cuộn hút thuộc chủng loại 8030, 8031 của hãng ASCO ( Automatic Switch Company) có kí hiệu là V- 5304R2. Loại van này được làm bằng đồng thau hoặc thép không gỉ, phù hợp với loại có áp suất thấp. Nguyên tắc làm việc của van là: Van được đóng khi cuộn dây không được cấp điện và mở khi cuộn dây được cung cấp điện. Bảng dưới đây mô tả một số thông số của van: Construction Coi Class Catalog Number Prefix Maximum Ambient Temp. 0F Maximum Fluid Temp. 0F Watt Rating A-C Construction (Alternating Current) A None 77 180 10.5 A None 77 200 15.4 F FT 122 200 10.5 or 15.4 H HT 140 200 10.5 or 15.4 D-C Construction (Direct Current) A, F or H None, FT or HT 77 150 11.2 A, F or H None, FT or HT 77 180 16.8 Sơ đồ cung cấp gas cho buồng đốt Hình 3.6: Sơ đồ tổng thể mô tả đường đi của gas tới mỏ đốt E- Mạch đánh lửa - Biến áp mồi: Thực chất đây là biến áp cao áp 220V/ 10KV. Khi đóng, điện điện áp 220V được tăng thành 10KV, điện áp này cấp cho cực điện ở trong buồng đốt tạo ra trường điện tích cực mạnh trong môi trường hỗn hợp khí gas nên gây đánh lửa và đốt cháy. Quá trình này kéo dài trong khoảng 30s- 60s. Sau đó biến thế mồi bị đưa ra khỏi mạch, tức là bị cắt nguồn cung cấp. 3.3-Thiết kế phần mềm. Nguyên tắc làm việc của hệ thống: Tín hiệu được lấy ra từ cặp nhiệt điện dưới dạng áp là mV. Sau đó tín hiệu được đưa qua bộ khuếch đại và lọc nhiễu để đạt được giá trị điện áp trong khoảng từ 0á 5V tương ứng với giá trị đầu vào của ADC. Tín hiệu sau khi biến đổi từ tương tự sang số được đưa vào vi xử lí. Vi xử lí có nhiệm vụ xử lí sau đó đưa ra tín hiệu điều khiển, đồng thời cũng đưa ra giá trị tương ứng trên LED để thông báo cho người điều khiển biết. Dựa trên nguyên tắc đó chúng tôi thiết kế một phần mềm điều khiển, được phân chia thành nhiều chương trình con. Sau đây là lưu đồ thuật toán của từng phần: + Lưu đồ điều khiển trung tâm (Chương trình chính ) đưa ra tổng thể trình tự làm việc của hệ thống, ban đầu xoá các biến điều khiển như Rơle, báo động, các giá trị đặt, các cờ trạng thái của hệ thống. Sau đó kiểm tra phím Start, khi phím Start kích hoạt hệ thống bắt đầu làm việc cho phép đặt giá trị vào, chuyển đổi từ dạng BCD sang dạng nhị phân, sau đó đọc dữ liệu từ ADC về Vi xử lí, chuyển đổi giá trị này từ dạng nhị phân (BIN) sang dạng BCD để có thể đưa ra LED hiển thị 7 thanh, số liệu này được so sánh với giá trị yêu cầu để đưa ra tín hiệu điều khiển phù hợp cho hệ thống, sau đó kiểm tra trạng thái làm việc của hệ thống, nếu cờ END_ FLAG= 0 thì quay lại từ đầu ngược lại thì tiếp tục đọc dữ liệu từ ADC về Vi xử lí. + Chương trình con sử dụng ngắt Timer0 phục vụ cho việc thay đổi giá trị yêu cầu có thể được diễn giả như sau: khi hai giá trị Scount1 và Scount2 giảm đến không thì ngắt xảy ra thực hiện nhiệm vụ thay đổi giá trị yêu cầu. + Chương trình con thay đổi giá trị yêu cầu có nguyên tắc làm việc như sau: So sánh giá trị yêu cầu ở từng thời điểm và giá trị đã được đặt trước, nếu khác nhau thì có nhu cầu thay đổi là tăng hoặc giảm. + Chương trình con đọc giá trị từ ADC về Vi xử lí có nhiệm vụ thu thập giá trị nhiệt độ từ kênh 0 để đưa về Vi xử lí việc này chỉ cho phép khi BIT_ EOC bằng 1 vì theo nguyên tắc làm việc của ADC này thì một xung dương ở chân START được kích hoạt sự biến đổi. Qua đó mẫu bít vào địa chỉ A, B, và C cũng đồng thời được chốt và xác định kênh biến đổi. Trong quá trình biến đổi chân ra EOC ở mức Low, sau cỡ 100 ms mức này sẽ chuyển sang mức High và báo hiệu sự kết thúc quá trình biến đổi. Sau đó kết quả của quá trình biến đổi sẽ xếp hàng ở đường dẫn dữ liệu D0... D7. Khi OE= 1 các đường dẫn có thể được đọc tiếp. + Chương trình con điều khiển Rơle (đưa tín hiệu ra ): So sánh giá trị đo được với giá trị đặt,nếu giá trị đo được lớn hơn giá trị đặt thì ngắt Rơle,ngược lại thì đóng Rơle. + Chương trình con kiểm tra trạng thái làm việc của hệ thống: So sánh giá trị đo được và giá trị đặt, nếu sai lệch lớn hơn giá trị cho phép thì đưa ra tín hiệu báo động. Lưu đồ điều khiển trung tâm Lưu đồ phục vụ ngắt timer0 để thay đổi giá trị yêu cầu Lưu đồ thuật toán để thay đổi giá trị yêu cầu Lưu đồ đọc giá trị từ adc Lưu đồ phục vụ ngắt int_0 để thay đổi giá trị đặt Quá trình điều chỉnh rơle tại một điểm Lưu đồ kiểm tra trạng thái làm việc của hệ thống CHƯƠNGIV THựC NGHIệM trên hệ mô phỏng mice- 51 Từ việc phân tích các đặc điểm ở trên phần này ta đi vào thiết kế phần mềm và thử nghiệm trên hệ mô phỏng MICE- 51. 4.1- Giới thiệu về hệ phát triển MICE- 51. Đây là một hệ thống mô phỏng của hãng MANLEY dùng để thiết kế, phát triển phần cứng và phần mềm cho họ vi điều khiển MCS- 51. Bộ mô phỏng này sử dụng phần mềm MBUG để dịch và nạp chương trình của người thiết kế xuống bộ mô phỏng để kiểm tra và sửa lỗi. a) Bộ mô phỏng MICE- 51. Hệ phát triển MICE- 51 sử dụng nguồn cung cấp 5V một chiềuvới dòng tương ứng là 1ampe. Hệ thống này sử dụng chip vi xử lí 8031 được gắn sẵn trên mạch. Hệ phát triển sử dụng tần số dao động của thạch anh là 6MHz được gắn sẵn trên mạch, ngoài ra hệ thống có thể sử dụng tần số thạch anh do người sử dụng nếu có yêu cầu về tần số cao hơn hoặc thấp hơn. Trên hệ thống này được cung cấp một bộ nhớ RAM 8K, giúp cho người sử dụng có thể dịch và nạp chương trình xuống để chạy thử nghiệm, kiểm tra và sửa lỗi, nó có thể coi là một ROM giả, đồng thời RAM này còn được nuôi bằng một pin có thể kéo dài việc lưu chương trình tới 1 năm. Tuy nhiên chúng ta cũng có thể mở rộng bộ nhớ RAM lên tới 48K bằng cách gắn thêm RAM vào những rãnh cắm có sẵn trên mạch. Hệ thống này được nối với cổng COM máy tính thông qua cáp RS-232 Hệ phát triển này có một bàn phím nhỏ ( key- pad) bao gồm 32 phím trong đó có cả phím Reset phần cứng, trong đó có 15 phím chức năng và 16 phím số: Bảng dưới đây mô tả vị trí các phím: MICE- 51 key boad layout 7 R7 8 DPTR 9 IE IP A A PSW FUNC FFIS USER FFNO MODE FILL RESET 4 R4 5 R5 6 R6 B B SP DEC COMP HEX MOV HIST OFST MOV 1 R1 2 R2 3 R3 C TN TC BTOP BP BEND BT EXEC SCAL 0 R0 F SC SB E TIMER1 D TIMER0 - LAST + NEXT TRAC STEP Bảng mô tả chức năng của từng phím Key name Key function RESET System hardware reset key MON Monitor key LAST/ - Last location address/ Minus key NEXT/ + Next location address/ Plus key TRACE Trace key STEP Sing- step key SCAL Scalar single step key EXEC Execute key BP/ BTOP Break point/ Block top key BT/ BEND Break times/ Block end key COMP/ DEC Block compare/ Decimal key MOV/ HEX Block move/ Hexadecimal key OFST/ HIST Calculate offset key/ Trace history FILL/ MODE Block fill/ Emulation mode key FISS/ FUNC Find matching byte key / user function key FFNO/ USER Find non- matching byte key/ user command key Tuy nhiên ở đây ta cần nói rõ hơn chức năng của một số phím: + Phím MON: nó có thể được coi như một phím khởi động nóng ( warm boot), khi phím này được ấn nó có nhiệm vụ buộc MICE- 51 thoát khỏi nhiệm vụ hiện tại mình đang thực hiện và quay trở về trạng thái ban đầu là hiển thị chữ P trên hiển thị 7 thanh. Đồng thời người lập trình có thể sử dụng phím này để thoát khỏi chương trình khi nó chạy vào một vòng lặp không kết thúc được sinh ra bởi lỗi của chương trình. + Phím STEP: Ngay bản thân tên gọi của phím cũng cho ta biết về chức năng của phím này, khi ấn phím này ta có thể thực hiện chương trình một lệnh tại thời điểm làm việc (ngay tại vị trí con trỏ nếu ta vừa nạp chương trình vào). Đồng thời khi ấn phím này lần đầu tiên sẽ đưa ra nội dung hiện tại của bộ đếm chương trình (PC) l à địa chỉ của lệnh hiện tại và byte đầu của mã lệnh, và khi ấn Ctrl+ F8 (trên bàn phím máy tính) thì nó sẽ thực hiện chương trình theo từng câu lệnh theo kiểu step- by -step. + Phím EXEC: phím này có chức năng thực hiện chương trình một cách liện tục từ đầu cho đến hết và dừng chương trình lại, tuy nhiên ở đây chúng ta cần lưu ý khi thực hiện phím này cần phải đặt điểm ngắt ( Break point) vì đề phòng khi thực hiện chương trình nó nhẩy vào một vòng lặp không kết thúc sẽ gây lỗi chương trình. b) Phần mềm MBUG. MBUG là 1 phần mềm ứng dụng nó điều khiển và giao tiếp với bộ mô phỏng MICE_51 qua cổng COM của máy tính .Phần mềm này tạo ra các cửa sổ phục vụ việc dịch, phát triển và sửa lỗi chương trình assembler hoặc ngôn ngữ bậc cao. Bảng danh sách chương trình và các lệnh tương ứng được hiển thị trên màn hình khi ấn F10: Main Menu Help(Alt-F):F3-file ^find ^Next Os Shell: DOS Screen Programming: Read Verify Type Write Blank Lock Load Program: Load Program Step MBUG: Save Update Restore Assemble: Cross Assembler Disassemble: Go Clear Symbol BP DW Output Run and Debug: Asml Step Compare NewPC Excute Move BP/BT Auto Fill Display Seve Memory Zoom Select Print Goto Here Symbol Quit(Alt-X): Exit MBUG Màn hình được chia ra 6 phần ( cửa sổ): Dòng trạng thái hệ thống. Cửa sổ làm việc. Cửa sổ thanh ghi. Cửa sổ Từ trạng thái chương trình. Cửa sổ bộ nhớ. Dòng dịch vụ lệnh và lỗi. Ngoài ra còn có các cửa sổ chỉ thể hiện khi được yêu cầu như cửa sổ tên file dùng để lạp file,v.v.. Chương trình sửa lỗi MBUG: MBUG có thể thể hiện và biến đổi tất cả các thanh ghi.Có 2 loại đặt điểm ngắt (Có thể lên dến 255 lần); 2 lệnh dịch (single_step và auto_step) ;các khối dữ liệu có thể được so sánh ,di chuyển, làm đầy, tìm kiếm.v.v.. Chương trình dịch chéo MBUG : MBUG có thể dịch 1 chương trình nguồn chuyển sang 1 chương trình gồm các mã Intel_Hex cùng với các ký tự thông tin cho việc sửa lỗi .Chương trình này đựơc dùng để nạp chương trình hoạt động xuống MICE_51. 4.2- Chương trình điều khiển ở đây do yêu cầu bài toán là khống chế nhiệt độ của lò theo đường đặc tính cho trước, nên chương trình điều khiển là ứng với mỗi một thời điểm ta có giá trị yêu cầu khác nhau và sẽ khống chế nhiệt độ dao động quanh giá trị yêu cầu đó. Để đáp ứng các yêu cầu đã đặt ra, ở đây chúng tôi đã viết chương trình điều khiển bằng ngôn ngữ assembler được trình bày ở phụ lục I. Chương trình này đã được chạy thử nghiệm từng phần và toàn bộ trên hệ mô phỏng MICE- 51 và thấy nó đáp ứng được yêu cầu đặt ra. Phụ lục I: Chương trình điều khiển lò nhiệt ;************************************************************* ; KHAI BAO HANG SO VA CAC BIEN ;************************************************************* start equ P1.0 prog equ P1.1 SL_DG equ P1.2 inc_temp equ P1.3 role equ P1.4 led_start equ P1.5 bao_dong equ P1.6 role_1 equ P1.7 motor_1 equ P0.0 port_ale equ 0000h port_start equ 2000h port_digit equ 4000h port_led equ 6000h port_elable equ 8000h ;gia tri nap vao de tao thoi gian byte_1 equ 0ffH byte_2 equ 0ffh byte_3 equ 3Ch byte_4 equ 03h ;gia tri nhiet do dat vao ban dau begin_L equ 19h begin_H equ 00h ;gia tri nhiet do ket thuc end_L equ 32h end_H equ 00h digit_d equ 7Eh digit_do equ 63h ;port select digit digit_1 equ 0FEh digit_2 equ 0FDh digit_3 equ 0FBh digit_4 equ 0F7h digit_5 equ 0EFh chophep_L equ 100 chophep_H equ 00h reload equ 0Fh set_time equ 0Ah tang_request equ 100 giam_request equ 100 hund equ 21h tenone equ 22h AD_Buf equ 2fh ;khai bao bien ;bien tao thoi gian chu trinh lam viec scount_1 data 30h scount_2 data 31h scount_3 data 32h scount_4 data 33h ;bien gia tri yeu cau o tung thoi diem request_L data 34h request_H data 35h ;bien gia tri dat ;dang BCD temp_1 data 36h temp_2 data 37h temp_3 data 38h temp_4 data 39h ;dang BIN temp_L data 3Ah temp_H data 3Bh digit_s data 3Ch ;bien chua du lieu dang BIN data_L data 3Dh data_H data 3Eh ;dang thap phan data_1 data 40h data_2 data 41h data_3 data 42h data_4 data 43h ;bien gia tri sai lech giu gia tri doc tu ADC va gia tri dat test_L data 44h test_H data 45h ;bien thoi gian giu var_time data 46h ;bien giu gia tri doc tu ADC datas data 47h data_du data 48h ;bien hien thi hienthi_1 data 49h hienthi_2 data 4Ah hienthi_3 data 4Bh hienthi_4 data 4Ch hienthi_5 data 4Eh ;khai bao cac bit trang thai test_carry data 20h end_flag bit test_carry.2 push_button data 21h button_1 bit push_button.0 button_2 bit push_button.1 button_3 bit push_button.2 on_flag bit test_carry.0 inc_flag bit test_carry.1 ;************************************************************* org 0000h ajmp begin org 0003h ljmp int_0 org 000bh ljmp int_timer0 org 100 begin: clr EA setb IT0 mov TMOD,#82h mov TH0,#reload mov temp_1,#7h mov temp_2,#8h mov temp_3,#9h mov temp_4,#1h mov var_time,#00h mov push_button,#00h mov scount_1,#byte_1 mov scount_2,#byte_2 mov scount_3,#byte_3 mov scount_4,#byte_4 mov request_L,#begin_L mov request_H,#begin_H mov test_carry,#00h mov psw,#0h repeat: jnb start,run_program ajmp repeat run_program: mov sp,#60h clr led_start setb TR0 mov IE,#83h lcall Motor lcall Danh_lua lcall Open_Valve lcall change_setpoint lcall READ_ADC lcall xu_ly lcall changeBIN_BCD lcall hien_thi lcall compear_contror lcall test_trangthai ajmp run_program Motor: Setb motor_1 Lcall delay Clr motor_1 ret Danh_Lua: mov r1,#64h setb role_1 djnz r1, Danh_Lua clr role_1 ret Open_Valve: mov r2,# 32 setb role djnz r2, Open ret ;************************************************************* ; CHUONG TRINH NGAT TIMER 0 TAO THOI GIAN ;************************************************************* int_timer0: clr tf0 push psw push acc push 0 push 1 push 2 push 3 push dpl push dph mov r0,scount_1 dec r0 mov scount_1,r0 cjne r0,#00h,out_int mov scount_1,#byte_1 mov r1,scount_2 dec r1 mov scount_2,r1 cjne r1,#00h,out_int mov scount_2,#byte_2 mov r2,scount_3 dec r2 mov scount_3,r2 cjne r2,#00h,out_int mov scount_3,#byte_3 mov r3,scount_4 dec r3 mov scount_4,r3 cjne r3,#00h,out_int mov scount_4,#byte_4 lcall inc_request out_int: pop dph pop dpl pop 3 pop 2 pop 1 pop 0 pop acc pop psw reti ;************************************************************* ; CHUONG TRINH THAY DOI GIA TRI YEU CAU ;*************************************************************inc_request: clr c mov a,request_H cjne a,temp_H,change mov a,request_L cjne a,temp_L,change loop: clr inc_flag mov r0,var_time cjne r0,#10,inc_time clr c mov a,request_H cjne a,end_H,dec_request mov a,request_L cjne a,end_L,dec_request ket_thuc: mov request_L,#end_L mov request_H,#end_H setb end_flag ret change: jnc loop clr c jnb inc_flag,dec_request mov a,request_L add a,tang_request mov request_L,a mov a,request_H addc a,#00h mov request_H,a ret inc_time: inc r0 mov var_time,r0 mov a,temp_L mov request_L,a mov a,request_H mov request_H,a ret dec_request: jc ket_thuc mov a,request_L subb a,giam_request mov request_L,a mov a,request_H subb a,00h mov request_H,a ret ;************************************************************* ;CHUONG TRINH PHUC VU NGAT 1 DE TANG GIAM GIA TRI DAT ;************************************************************* int_0: push psw push acc push 0 push 1 push 2 push 3 push dpl push dph push hienthi_1 push hienthi_2 push hienthi_3 push hienthi_4 push hienthi_5 mov digit_s,#01h in_key: jb on_flag,select jnb prog,program ajmp thoat program: setb on_flag ajmp loops select: jnb SL_DG,select_DG clr button_1 jnb inc_temp,tang_temp clr button_2 jnb prog,thoat1 select_DG: jb SL_DG,loops jb button_1,loops setb button_1 mov r0,digit_s inc r0 cjne r0,#4,tiep mov r0,#01h tiep: mov digit_s,r0 ajmp loops tang_temp: jb inc_temp,loops jb button_2,loops setb button_2 mov r0,digit_s cjne r0,#01h,inc_2 mov a,temp_1 inc a cjne a,#0Ah,tiep_1 mov a,#00h tiep_1: mov temp_1,a ajmp loop inc_2: cjne r0,#02h,inc_3 mov a,temp_2 inc a cjne a,#0Ah,tiep_2 mov a,#00h tiep_2: mov temp_2,a ajmp loop inc_3: cjne r0,#03,inc_4 mov a,temp_3 inc a cjne a,#0Ah,tiep_3 mov a,#00h tiep_3: mov temp_3,a ajmp loop inc_4: mov a,temp_4 inc a cjne a,#0Ah,tiep_4 mov a,#00h tiep_4: mov temp_4,a loops: mov hienthi_5,#digit_d mov a,temp_4 mov hienthi_4,a mov a,temp_3 mov hienthi_3,a mov a,temp_2 mov hienthi_2,a mov a,temp_1 mov hienthi_1,a lcall hien_thi ajmp in_key thoat1: jb prog,loops clr on_flag thoat: mov digit_s,#00h pop hienthi_5 pop hienthi_4 pop hienthi_3 pop hienthi_2 pop hienthi_1 pop dph pop dpl pop 3 pop 2 pop 1 pop 0 pop acc pop psw reti ;************************************************************* ; CHUONG TRINH CON DOC SO LIEU TU ADC ;************************************************************* READ_ADC: mov datas,#00h mov data_du,#00h mov r1,#30 loop_read: mov a,#00h mov dptr,#port_elable movx @dptr,a mov dptr, #port_ale movx @dptr,a mov dptr,#port_start mov r2,#100 loop1: djnz r2,loop1 mov dptr,#port_elable movx a,@dptr mov AD_Buf, a mov b,#1eh div ab add a,datas mov datas,a mov a,b add a,data_du mov data_du,a djnz r1,loop_read mov a,data_du mov b,#30 div ab add a,datas mov datas,a ret ;************************************************************* ; chuong trinh con chuyen gia tri doc tu adc bin2bcd ;************************************************************* BIN2BCD: mov b, #100 div ab mov hund, a mov a,#10 xch a,b div ab swap a add a,b mov tenone, a ret ;************************************************************* ; CHUONG TRINH CON XU LY ;************************************************************* XU_LY: mov a,datas mov b,#5 mul ab mov data_H,b mov data_L,a ret ;************************************************************* ; CHUONG TRINH CON DOI SO NHI PHAN SANG SO BCD ;************************************************************* changeBIN_BCD: clr c mov data_1,#00h mov data_2,#00h mov data_3,#00h mov data_4,#00h mov data_H,#27h mov data_L,#0fh subb_1000: mov a,data_H cjne a,#03h,testcarry_1000 mov a,data_L cjne a,#0E8h,testcarry_1000 ajmp tru_1000 testcarry_1000: jc subb_100 tru_1000: mov a,data_L mov b,#0E8h subb a,b mov data_L,a mov a,data_H mov b,#03h subb a,b mov data_H,a mov a,data_4 inc a mov data_4,a clr c ajmp subb_1000 subb_100: mov a,data_H cjne a,#00h,tru_100 ajmp subb_tiep tru_100: clr c mov a,data_L mov b,#64h subb a,b mov data_L,a mov a,data_H mov b,#00h subb a,b mov data_H,a mov a,data_3 inc a mov data_3,a ajmp subb_100 subb_tiep: clr c mov a,data_L add a,#9Ch jnc subb_10 clr c mov a,data_L mov b,#64h subb a,b mov data_L,a mov a,data_3 inc a mov data_3,a ajmp subb_tiep subb_10: mov a,data_L add a,#0F6h jnc subb_0 clr c mov a,data_L mov b,#10 subb a,b mov data_L,a mov a,data_2 inc a mov data_2,a clr c ajmp subb_10 subb_0: mov a,data_L mov data_1,a mov hienthi_1,a mov a,data_2 mov hienthi_2,a mov a,data_3 mov hienthi_3,a mov a,data_4 mov hienthi_4,a mov hienthi_5,#digit_do ret ;*************************************************************;CCHUONG TRINH CON CHUYEN DOI GIA TRI DAT TU BCD-BIN ;*************************************************************change_setpoint: mov a,temp_4 mov b,#10 mul ab add a,temp_3 mov b,#10 mul ab mov temp_H,b add a,temp_2 mov temp_L,a mov a,#00h addc a,temp_H mov temp_H,a mov a,temp_L mov b,#10 mul ab mov temp_L,a mov r0,b mov a,temp_H mov b,#10 mul ab add a,r0 mov temp_H,a mov a,temp_L clr c add a,temp_1 mov temp_L,a mov a,#00h addc a,temp_H mov temp_H,a ret ;************************************************************* ; CHUONG TRINH CON HIEN THI GIA TRI DAT VA GIA TRI DOC TU ADC ;************************************************************* hien_thi: mov r0,#02h mov r1,#04h loop_hthi: mov a,#0FFh mov dptr,#port_digit movx @dptr,a mov a,#digit_1 mov dptr,#port_led movx @dptr,a mov a,hienthi_1 mov r2,digit_s cjne r2,#00h,s_lect ajmp tieps s_lect: cjne r2,#01h,tiep1 djnz r0,loop2 mov r0,#2 tiep1: anl a,#0Fh lcall display tieps: mov dptr,#port_digit movx @dptr,a lcall delay loop2: mov r2,digit_s cjne r2,#02,tiep2 djnz r0,loop3 mov r0,#2 tiep2: mov a,#0FFh mov dptr,#port_digit movx @dptr,a mov a,#digit_2 mov dptr,#port_led movx @dptr,a mov a,hienthi_2 anl a,#0fh lcall display mov dptr,#port_digit movx @dptr,a lcall delay loop3: mov r2,digit_s cjne r2,#03h,tiep3 djnz r0,loop4 mov r0,#2 tiep3: mov a,#0FFh mov dptr,#port_digit movx @dptr,a mov a,#digit_3 mov dptr,#port_led movx @dptr,a mov a,hienthi_3 anl a,#0Fh lcall display mov dptr,#port_digit movx @dptr,a lcall delay loop4: mov r2,digit_s cjne r2,#04h,tiep4 djnz r0,loop5 mov r0,#2 tiep4: mov a,#0FFh mov dptr,#port_digit movx @dptr,a mov a,#digit_4 mov dptr,#port_led movx @dptr,a mov a,hienthi_4 anl a,#0Fh lcall display mov dptr,#port_digit movx @dptr,a lcall delay loop5: mov a,#0FFh mov dptr,#port_digit movx @dptr,a mov a,#digit_5 mov dptr,#port_led movx @dptr,a mov a,hienthi_5 mov r2,digit_s cjne r2,#00h,tiep5 lcall display tiep5: mov dptr,#port_digit movx @dptr,a lcall delay djnz r1,loop_thi ret loop_thi: ajmp loop_hthi ;************************************************************* ;chuong trinh con tao tre ;************************************************************* delay: push 0 push 1 push 2 mov r0,#5h wait1: mov r1,#0ffh djnz r1,wait1 wait2: mov r2,#05h djnz r2, wait2 wait3: djnz r0,wait3 pop 2 pop 1 pop 0 ret ;************************************************************* ;CHUONG TRINH DOI TU SO BCD RA DANG 7 THANH DE HIEN THI ;*************************************************************display: inc a movc a,@a+pc ret db 0C0h ;0 db 0F9h ;1 db 0A4h ;2 db 0B0h ;3 db 99h ;4 db 92h ;5 db 82h ;6 db 0F8h ;7 db 80h ;8 db 90h ;9 db 88h ;A db 83h ;B db 0C6h ;C db 0A1h ;D db 86h ;E db 8Eh ;F ;*************************************************************;CCHUONG TRINH DIEU KHIEN ROLE ;*************************************************************compear_contror: clr c mov a,data_H cjne a,request_H,not_eq mov a,data_L mov a,data_L cjne a,request_L,not_eq ret not_eq: jc less clr role ret less: setb role ret ;************************************************************* ;CHUONG TRINH KIEM TRA TRANG THAI LAM VIEC ;************************************************************* test_trangthai: jb role,test_low mov a,data_L clr c subb a,request_L mov test_L,a mov a,data_H subb a,request_H mov test_H,a ajmp test test_low: mov a,request_L clr c subb a,data_L mov test_L,a mov a,request_H subb a,data_H mov test_H,a test: clr c mov a,test_H cjne a,chophep_H,Conti_test mov a,test_L cjne a,chophep_L,Conti_test setb bao_dong ret Conti_test: jc Done setb bao_dong ret Done: clr c ret END Phụ Lục II tập lệnh của MCS- 51 Tập lệnh của MCS-51 có thể được chia thành các nhóm sau đây: * Các lệnh số học: Nó bao gồm các lệnh cộng, trừ, nhân, chia và tăng giảm. * Các lệnh logic: Nó bao gồm các lệnh AND, OR, XOR, xoá, bù, quay, Swap. * Các lệnh chuyển dữ liệu. * Các lệnh sử lí bít * Các lệnh điều khiển luồng chương trình:Các lệnh nhẩy có điều kiện , không có điều kiện , các lệnh gọi và trả về chương trình con. Tất cả các lệnh này có thể xem trong các loại sách viết về MCS- 51 như: + Vi xử lý trong đo lường và điều khiển của tác giả Ngô Diên Tập + Programming and Interfacing the 8051 Microcontroller- Thư viện trường Đại Học Bách Khoa Hà nội. + MCS- 51 Family of Microcontroller Architechture Overview- Intel. ở đây chỉ xin giới thiệu một số lệnh thường gặp nhất của bộ vi xủ lí này .Để rõ hơn xem thêm phần chế độ địa chỉ ở mục vi sử lí 8031 _chương3: Nhóm lệnh dùng để chuyển số liệu (Transfer data): + MOV d, s ;dùng để trao đổi nội dung giữa hai ô nhớ dữ liệu trong ;d, s là các toán hạng của câu lệnh đó ( d: desination- ;đích, s: souce- nguồn) Trong đó: d có thể là Ri, @Ri, DPTR, Accumulator. s có thể là giá trị trực tiếp(direct), địa chỉ trực tiếp, Accumulator, Ri, @Ri, tuy nhiên d, s cũng có thể là một bít. + MOVC d, s ;dùng để chuyển đoạn mã trong chương trình Trong đó: d chỉ có thể là Accumulator s có thể là @ A+ PC ( 8bít), @ A+DPTR ( 16 bít). + MOVX d,s ;dùng để trao đổi nội dung với các bộ nhớ dữ liệu ngoài. Trong đó: d, s đều có thể là ACC, Ri, @ DPTR. + PUSH op -Thực hiện cất nội dung thanh ghi, toán hạng vào ngăn xếp. + POP op -Thực hiện việc phục hồi nội dung toán hạng op ( op- operand có thể là dữ liệu 8 bít trực tiếp). + XCH d, s - Thực hiện việc trao đổi nội dung giữa d và s. Trong đó: d chỉ có thể là ACC s có thể là địa chỉ trực tiếp, Ri, @Ri. Nhóm lệnh thực hiện các phép toán học : +ADD A,byte ;Phép cộng ,kết quả cất vào A Trong đó byte có thể là hằng số(#3h) , địa chỉ trực tiếp,Ri hoặc @Ri +ADDC A,byte ;Phép cộng có nhớ(giá trị cờ C được thêm vào kết quả) Các toán hạng sử dụng như lệnh trên +SUBB A,byte ;Phép trừ có nhớ(kết quả trừ đi giá trị cờ C),kết quả cất vào A ;Các toán hạng sử dụng như trên +INC byte ;Tăng giá trị byte thêm 1 ;trong đó byte có thể là A,địa chỉ trực tiếp,Ri,@Ri +DEC byte ;Lệnh giảm ;Toán hạng như trên +MUL AB ;Nhân A với B kết quả byte thấp cất vào A ,byte cao cất vào B +DIV AB ;Chia A cho B thương cất vào A ,số dư cất vào B Cáclệnh logic +ANL d,s ;d:=d AND s ;d có thể là:A,địa chỉ trực tiếp(direct) s có thể là: direct,Ri,@Ri,#data +ORL d,s ;d:=d OR s ;toán hạng sử dụng như trên +XRL d,s ;d:= d EXOR s ;Toán hạng sử dụng như trên +CLR A ;xoá thanh ghi A +CPL A ;Lấy phần bù của A +RL A ;Dịch sang trái 1 bit +RLC A ;Dịch trái qua cờ C +RR A ;Dịch phải +RRC A ;Dịch phải qua cờ C +SWAP A ;Chuyển đổi 2 nửa của thanh A Các lệnh sử lí bit: +SETB bit ;bit:=1 ;Trong đó bit có thể là: direct bit hoặc cờ C +Các lệnh CLR, CPL ,MOV, ANL, ORL sử dụng với các toán hạng như lệnh trên Các lệnh rẽ nhánh(lệnh nhảy): -Các lệnh nhảy không điều kiện: +SJMP ;Lệnh nhảy trực tiếp tới “rel add” ;”rel add” ở trong phạm vi 128 byte về phía trước tới 217 byte về phía sau vi trí (con trỏ PC)hiện tại. +AJMP ;Nhảy tới địa chỉ 11 bit,địa chỉ này ở trong phạm vi 2kilobyte so với vị trí (PC) hiện tại. +LJMP ;Tương tự lệnh trên chỉ khác phạm vi là 64 kilobyte. +JMP @A+DPTR ;Địa chỉ của lệnh tiếp theo là tổng của A và con trỏ dữ liệu DPTR. -Các lệnh nhảy có điều kiện: +JZ ;Nhảy nếu A chứa 0. +JNZ ;Nhảy nếu A khác 0. +JC ;Nhảy nếu C = 1. +JNC ;Nhảy nếu C khác 1. +JB , ;Tương tự lệnh trên chỉ khác thay C là địa chỉ bit. JNB , ;Nhảy nếu địa chỉ bit là 0. +CJNE byte1,byte2, ;Nhảy nếu nội dung của byte1 và byte2 khác nhau. byte1 có thể là: A,Ri,@Ri byte2 có thể là: direct,#data. +DJNZ byte, ;Giảm giá trị của byte,giá trị sau khi giảm khác 0 thì nhảy. byte có thể là: Ri, direct. +ACALL và LCALL tương tự với lệnh AJMP và LJMP chỉ khác trước khi nhảy PC được cất vào STACK. +RET ;Trở về từ chương trình con,đỉnh stack được nạp vào PC. +RETI ;Trở về từ ngắt,đỉnh stack được nạp vào PC và reset phần cứng ngắt Lệnh chờ một nhịp: +NOP ;không làm gì cả. Kết luận: Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp chúng em được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo T.S Nguyễn trọng Thuấn, T.S Lê duy thạc, các thầy cô trong bộ môn, cùng tập thể các cán bộ, kỹ sư tại công ty thuận quốc, chúng em đã hoàn thành bản đồ án “Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò sấy đứng trong dây chuyền gạch ốp lát” với công việc như sau: Khảo sát các công nghệ điển hình trong dây chuyền sản xuất gạch ốp lát Hà Nội. Trên cơ sở đó đề xuất một phương án thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò sấy đứng của dây chuyền sản xuất. ứng dụng Vi xử lí với bộ vi xử lý 80C31 và kĩ thuật số để thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò sấy đứng. Phần thực nghiệm được chạy thử trên bộ mô phỏng Emulator- MICE 51, chương trình được viết bằng ngôn ngữ assembler. Do thời gian có hạn, và còn thiếu kinh nghiệm thực tế nên trong quá trình thiết kế không tránh khỏi những sai sót, vì vậy em rất mong sự đóng góp giúp đỡ của các thầy cô giáo và các bạn để bản đồ án này được ứng dụng vào thực tế. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã tận tình giúp đỡ bọn em hoàn thành bản đồ án này. tài liệu tham khảo: Programming and Interfacing the 8051 Microcontroller- Thư viện trường đại học bách khoa Hà Nội. Tài liệu về lò sấy đứng của nhà máy gạch ốp lát Hà nội. Vi xử lí trong đo lường và điều khiển- Ngô diên Tập. Đo lường và điều khiển bằng máy tính- Ngô diên Tập. Giáo trình lò Silicat- trường đại học bách khoa Hà Nội. Kỹ thuật vi xử lí- Trường đại học bách khoa hà nội- Nhiều tác giả. Kỹ thuật vi xử lý- Văn thế minh. Microcomputer Components SAB 80515/80C515- Siemens