Đồ án Đo và điều khiển tốc độ động cơ dùng 8051
Đồ án I:đo lường và điều khiển tốc độ động cơ
2012
ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ
“ ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ DÙNG 8051”
GVHD:Đào Đức Thịnh
Sinh viên thực hiện: Trương Văn Trọng
Phan Công Toán
Lời nói đầu
Trong những năm gần đây với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học – kĩ
thuật.Đặc biệt của ngành công nghiệp chế tạo các linh kiện bán dẫn,các các vi
mạch tích hợp IC một hướng phát triển mới của Vi xử lý đã hình thành đó là Vi
Điều Khiển.Với những ưu điểm to lớn về tốc độ,độ chính xác cao,khả năng sử lý
các bìa toán,tính linh hoạt nên các Vi Điều khiển đã được ứng dụng trên hầu hết
các lĩnh vực trong cuộc sống. Bằng cách áp dụng Vi Điều Khiển trong sản xuất và
xử lý,Vi Điều Khiển đã thực sự thể hiện được các ưu điểm của mình so với các
thiết bị thông thường khác.
Vì những ứng dụng to lớn của Vi điều khiển,do đó mà ở các trường Đại
Học,Cao Đẳng,TCCN…. Về khoa học – công nghệ .Môn vi xử lý đã trở thành một
môn học không thể thiếu được trong trương trình đào tạo.vi điều khiển 8051 sẽ
cung cấp cho sinh viên những khái nhiện cơ bản cách thức hoạt động của Vi xử lý
qua đó sinh viên có tư duy ,kiến thức nền tảng,để có thể giải quyết các bài toán ứng
dụng thực tế trong cuộc sống,cũng như là cơ sở để học tập nghiên cứu các dòng Vi
xử lý khác như :PIC,AVR….
Qua đồ án này chúng em có cái nhìn thực tế hơn,sâu sắc hơn về vi điều
khiển.chúng em cũng đã hiểu thêm nhiều về cách thức xử lý một bài toán thực tế
phức tạp.
Với sự hường đẫn tận tình của thầy:Đào Đức Thịnh chúng em hi vọng chúng
em có thể hoàn thành tốt đồ án này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy!
GVHD:Đào Đức Thịnh
1
Đồ án I:đo lường và điều khiển tốc độ động cơ
2012
CHƯƠNG I.GIỚI THIỆU CHUNG
I.1.khảo sát hệ thống.
Hiện nay trong rất nhiều lĩnh vực đời sống và sản xuất các loại động cơ điện
ngày càng được ứng dụng rộng rãi hơn so với những loại động cơ sử dụng năng
lượng như xăng, dầu, khí đốt…..Những loại động cơ điện này có những ưu điểm
hơn hẳn về hiệu suất sử dụng, cấu tạo nhỏ gọn, giá thành hợp lý, dễ dàng điều
chỉnh tốc độ, đảo chiều, cưỡng bức các quá trình khởi động, quá trình hãm dừng dễ
dàng.Trong thực tế có rất nhiều loại động cơ điện được sử dụng bao gồm:
+Động cơ điện cơ điện 3 pha được chia làm các loại cơ bản là: Động cơ điện 3
pha dây quấn và 3 pha roto lồng sóc, động cơ điện 1 pha.
+Động cơ điện 1 chiều bao gồm các loại như: kích từ song song và loại kích từ
nối tiếp.
Thông thường với những động cơ thường xuyên đòi hỏi đảo chiều,tăng,
giảm, hãm dừng thì thương sử dụng động cơ điện 1 chiều là chủ yếu, vì sẽ dễ dàng
điều khiển hơn so với đông cơ xoay chiều. Để tiến hành điều khiển động cơ 1
chiều, có rất nhiều biện pháp được ứng dụng như là: thay đổi điện áp phần ứng,
thay đổi từ thông, hoặc sử dụng điện trở phụ mắc thêm vào phần ứng của động cơ.
Để làm được điều đó, chúng ta cần đi xây dựng những hệ thống điều khiển, có rất
nhiều hệ thống được ứng dụng như là: các hệ thống điều khiển PID, điều khiển
động cơ bằng Vi điều khiển, hay có thể điều khiển bằng cách sử dụng các loại khí
cụ điện. Trong đề tài này chúng em sẽ tiến hành nghiên cứu các quá trình điều
khiểu động cơ bằng phương pháp sử dụng Vi điều khiển họ 8051.
I.2.Nhiệm vụ và yêu cầu kĩ thuật.
* Thiết kế một mạch điện điều khiển động cơ DC 12 v.với các yêu cầu quoay
thuận ,quoay nghịch, tăng tốc,giảm tốc,vad đảo chiều quoay động cơ.
* Thực hiển thao tác điều chỉnh các chức năng trên thông qua các nút ấn bao gồm
:nút khởi động động cơ,nút điều khiển quay thuận, nút điều khiển quay ngược, nút
tăng tốc, nút giảm tốc, và nút dừng động cơ, thông qua các nút ấn này cho phép ta
có thể điều chỉnh động cơ làm việc ở 1 tốc độ như mong muốn.
GVHD:Đào Đức Thịnh
2
Đồ án I:đo lường và điều khiển tốc độ động cơ
2012
* Hệ thống cho phép hiện thị tốc độ làm việc có thể sử dụng LCD hoặc LED 7
thanh, đồng thời có các led đơn thông báo trạng thái quay thuận, quay ngược, dừng
còn giá trị tốc độ động cơ được hiển thị chi tiết là bao nhiêu trên LED 7 đoạn.
* Thông qua đề tài, làm quen với cách thức, nguyên lý điều khiển đối tượng động
cơ 1 chiều.
* Tìm hiểu thực tế các linh kiện, các loại IC, hoạt động của các loại cảm biến….
* Viết chương trình cho vi điều khiển thực hiện thành công theo yêu cầu đề ra.
* Tìm hiểu các hướng phát triển của đề tài, nâng cao chất lượng của hệ thống.
* chi phí cho hệ thống không quá cao,phù hợp với yêu cầu kinh tế.
Mạch sử dụng các linh kiện sau:
- Vi điều khiển :AT89c52.
- Bộ cảm biến quang học:encoder (đã được gắn trực tiếp trên động cơ DC)
- Động cơ điện một chiều: 12v
- Led 7seg.
- Nút nhấn.
- Led đơn.
- LM7805.
- Mạch cầu H: L298.
- Ngoài ra còn các phần tử điện khác như:tụ hóa,tụ phân cực,điện trở…
GVHD:Đào Đức Thịnh
3
Đồ án I:đo lường và điều khiển tốc độ động cơ
2012
CHƯƠNG II:SƠ ĐỒ KHỐI
II.1.sơ đồ khối của mạch
NGUỒN 12 V
Phím ấn
HIỂN THỊ
LED 7 seg
ĐIỀU
KHIỂN
ĐỘNG CƠ
VI XỬ LÝ
8051
ĐỘNG CƠ
DC-12V
L293
ỔN ÁP
NGUỒN 5V
Xung điện
ENCODER
Sơ đồ khối của mạch.
II.2.nhiệm vụ - chức năng của từng khối.
❖ Động cơ:động cơ điện được sử dụng trong mạch là động cơ điện một chiều có
điện áp đặt vào tối đa 24V.Trên trục động cơ có gắn một đĩa tròn có khoét các
lỗ tròn để cho ánh sáng từ led phát quang có thể đi qua tới con mắt thu quang
để có thể đo được tốc độ động cơ.ở đây chúng ta dùng động cơ DC 12V.
❖ Encoder :dùng để đo số vòng quay của động cơ và phát hiện chiều quoay của
động cơ.encoder nó sẽ đo tốc độ động cơ thông qua sự liên lạc, mất liên lạc của
led phát quang và bộ phận thu quang rồi chuyển thành các xung điện áp vuông
gửi tới chân ngắt của Vi Xử Lý.
GVHD:Đào Đức Thịnh
4
Đồ án I:đo lường và điều khiển tốc độ động cơ
2012
❖ Vi Xử Lý:nhận các tín hiệu từ encoder thông qua cơ chế ngắt từ đó căn cứ vào
số xung do đó nó sẽ tính toán xử lý để:
- Đưa ra tốc độ động cơ hiển thị lên led 7 thanh.
- Điều chế độ rộng xung PWM để điều khiển tốc độ động cơ cho phù hợp với
yêu cầu.
Khối vi xử lý là trái tim là khối óc của hệ thống là phần quan trọng nhất điều
khiển mọi hoạt động của mạch.
❖ Khối điều khiển:điều khiển hướng của động cơ điện một chiều.trong bài toán
này chúng em xử dụng mạch cầu H để điều khiển hướng của động cơ.
❖ Khối hiển thị:nhận số liệu về tốc độ động cơ từ vi xử lý rồi hiển thị lên các led 7
thanh theo sự điều khiển của Vi điều khiển.
❖ Khối nguồn ổn áp 5V:có chức năng cung cấp điện áp ổn định cho các khối
trong mạch.Cụ thể trong mạch ta sử dụng hai nguồn riêng biệt:
- Nguồn 5V DC dùng để nuôi các IC trong mạch hoạt động tạo ra các tín hiệu
xuất ra chuẩn TTL,tránh các trường hợp nhiễu điện áp không đúng với điện
áp cấp cho IC => tránh IC không hoạt động,hỏng hóc,chập cháy.
- Nguồn 12V DC dùng để cung cấp cho động cơ một chiều DC (trong đồ án
này sử dụng động cơ một chiều DC 12V.)
GVHD:Đào Đức Thịnh
5
Đồ án I:đo lường và điều khiển tốc độ động cơ
2012
CHƯƠNG III:CƠ SỞ LÝ THUYẾT GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN
III.1. Vi Điều Khiển 8051.
III.1.1. Kiến trúc phần cứng AT89C52
AT89C51 là phiên bản 8051 có ROM trên chip là Flash. Phiên bản này thích
hợp cho ứng dụng nhanh vì bộ nhớ Flash có thể xoá trong vài giây. AT89C51 có
thể được lập trình qua công COM của máy tính IBM PC.
Các thành phần bên trong nó gồm có:
- 128 byte RAM
- 8Kbyte ROM
- 32 đường xuất nhập
- 3 bộ định thời đếm 16 bit
- 8 nguyên nhân ngắt
- một port nối tiếp song công
- một mạch dao động và tạo xung clock trên chi
a. Cấu hình các chân của 89ATC52:
U1
39
38
37
36
35
34
33
32
21
22
23
24
25
26
27
28
P0.0/AD0
P0.1/AD1
P2.0/A8
P2.1/A9
P0.2/AD2 P2.2/A10
P0.3/AD3 P2.3/A11
P0.4/AD4 P2.4/A12
P0.5/AD5 P2.5/A13
P0.6/AD6 P2.6/A14
P0.7/AD7 P2.7/A15
1
2
3
4
5
6
7
8
10
11
12
13
14
15
16
17
P1.0/T2
P1.1/T2-EX P3.1/TXD
P3.0/RXD
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
P3.2/INT0
P3.3/INT1
P3.4/T0
P3.5/T1
P3.6/WR
P3.7/RD
19
18
30
29
XTAL1
XTAL2
ALE/PROG
PSEN
31
9
EA/VPP
RST
AT89C52
b. Mô tả các chân
GVHD:Đào Đức Thịnh
6
Đồ án I:đo lường và điều khiển tốc độ động cơ
2012
- Vcc (40):chân cấp điện (5V)
- GND (20):chân đất (0V)
* Cổng Port 1 được chỉ định là cổng I/O từ chân 1 đến 8. Chúng được sử dụng
cho mục đích duy nhất là giao tiếp với thiết bị khi cần thiết. Ngoài ra các chân
P1.0, P1.1 là 2 chân liên quan đến hoạt động ngắt của bộ định thời 2.
Trong những mô hình thiết kế không dùng bộ nhớ ngoài, Port 0 là cổng I/O.
Còn đối với các hệ thống lớn hơn có yêu cầu một số lượng đáng kể bộ nhớ ngoài
thì Port 0 trở thành các đường truyền dữ liệu và 8 bit thấp của bus địa chỉ. Ngoài ra
chân P1.0(T2) là ngõ vào của bộ đếm thời gian 2. P1.1(T2EX) là chân
capture/reload của bộ đếm thời gian 2.
* Cổng Port 2 là cổng I/O hoặc là đường tryển 8 bit cao của bus địa chỉ cho
những mô hình thiết kế có bộ nhớ chương trình ở nằm ngoài học có hơn 256 byte
bộ nhỡ dữ liệu ngoài .
* Cổng Port 3 ngoài mục đích chung là cổng I/O, những chân này còn kiêm luôn
nhiều chức năng khác liên quan đến đặc tính đăc biệt của vi điều khiển.
Bit
Tên
Địa chỉ
Chức năng thứ hai
bit
P3.0
P3.1
P3.2
P3.3
P3.4
P3.5
P3.6
RXD
TXD
‘INTO
‘INT1
T0
B0H
B1H
B2H
B3H
B4H
B5H
B6H
Nhận dữ liệu cho cổng nối tiếp
Truyền dữ liệu cho cổng nối tiếp
Ngắt 0 bên ngoài
Ngắt 1 bên ngoài
Ngõ vào bộ đếm thời gian 0
Ngõ vào bộ đếm thời gian 1
T1
‘WR
Tín hiệu điều khiển ghi bộ nhớ dữ liệu
ngoài
P3.7
‘RD
B7H
Tín hiệu điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu
ngoài
GVHD:Đào Đức Thịnh
7
Đồ án I:đo lường và điều khiển tốc độ động cơ
2012
Những chức năng thứ hai của chân cổng Port 3
- /PSEN là một tín hiệu điều khiển cho phép bộ nhớ chương trình bên ngoài
hoạt động. Nó thường được kết nối đến chân /OE (Output Enable) của
/EPROM để đọc các byte chương trình. Xung tín hiệu /PSEN luôn ở mức
thấp trong suốt phạm vi quá trình của một lệnh. Còn khi thi hành chương
trình từ ROM ở ngay bên trong chip, chân /PSEN luôn ở mức cao.
- Tín hiệu ALE có chức năng đặc biệt tách byte địa chỉ thấp và bus dữ liệu
khi cổng P0 được sử dụng cở chế độ tuần tự hay còn gọi là chế độ dồn kênh,
nghĩa là sử dụng cùng một đường truyền cho các bit dữ liệu và byte thấp của
bus địa chỉ
- Khi chân /EA ở mức cao, vi điều khiển được thực hiện các chương trình
lưu trữ ỏ vùng nhớ thấp hơn 8Kbyte ROM bên trong chip. Còn /EA ở mức
thấp chỉ có những chương trình lưu ở bộ nhớ ngoài mới được thực hiện
- AT89S52có một bộ dao động nội bên trong chip hoạt động theo tần số của
một dao động thạch anh nằm bên ngoài. Tần số thông dụng của thạch anh là
11,0592 MHZ.
- RST (9):ngõ vào reset ở mức cao trên chân này trong 2 chu kì máy.
RST
Mạch reset tác động bằng tay và sẽ tự động reset lại máy.
- XTAL1 và XTAL2:là hai ngõ vào và ra của bộ khuếch đại đảo của mạch
giao động,được cấu hình dùng để dùng như một bộ giao động trên chíp.
GVHD:Đào Đức Thịnh
8
Đồ án I:đo lường và điều khiển tốc độ động cơ
2012
Không có yêu cầu nào về chu kì nghiện vụ của tín hiệu xung Clock bên
ngoài do tín hiệu này phải qua mạch flip-flop chia hai trước khi tới mạch tạo xung
bên trong.Tuy nhiên các chi tiết kĩ thuật về thời gian mức thấp và thời gian mức
cao,điện áp cực đại ,điện áp cực tiểu cần được xem xét.
c.tổ chức bộ nhớ
Không gian bộ nhớ của bộ vi điều khiển được phân chia thành 2 phần: bộ nhớ
dữ liệu và bộ nhớ chương trình. Hầu hết các IC MCS đều có bộ nhớ chương trình
nằm bên trong chip, tuy nhiên cũng có thể mở rộng dung lượng lên đến 64K bộ nhớ
chương trình và 64K dữ liệu bằng cách sử dụng một số bộ nhớ ngoài.
Bên trong chip vi điều khiển AT89C51 có 128 byte bộ nhớ dữ liệu. Không
gian bộ nhớ bên trong được chia thành các bank thanh ghi, RAM địa chỉ theo bit,
RAM dùng chung và các thanh ghi chức năng đặc biệt.
7F
FF
F0
F F F F F F F F B
7 6 5 4 3 2 1 0
E0 E E E E E E E E ACC
7 6 5 4 3 2 1 0
RAM dùng chung
D0 D D D D D D D D PSW
7 6 5 4 3 2 1 0
CD
CC
TH2
TL2
GVHD:Đào Đức Thịnh
9
Đồ án I:đo lường và điều khiển tốc độ động cơ
2012
CB
RCA
P2L
CA
C8
RCA
P2H
30
T2C
ON
B8
-
-
-
B B B B B IP
C B A 9 8
2F 7 7 7 7 7 7 7 7 B0 B B B B B B B B P3
F E D C B A 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
2E 7 7 7 7 7 7 7 7 A8 A -
7 6 5 4 3 2 1 0
-
A A A A A IE
C B A 9 8
F
2
D
6 6 6 6 6 6 6 6 A0 A A A A A A A A P2
F E D C B A 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
2C 6 6 6 6 6 6 6 6 99
SBU
F
7 6 5 4 3 2 1 0
2B 5 5 5 5 5 5 5 5 98
9 9 9 9 9 9 9 9 SCO
F E D C B A 9 8 N
F E D C B A 9 8
2
A
5 5 5 5 5 5 5 5 90
7 6 5 4 3 2 1 0
9 9 9 9 9 9 9 9 P1
7 6 5 4 3 2 1 0
29 4 4 4 4 4 4 4 4 8D
TH1
TH0
TL1
TL0
F E D C B A 9 8
28 4 4 4 4 4 4 4 4 8C
7 6 5 4 3 2 1 0
27 3 3 3 3 3 3 3 3 8B
F E D C B A 9 8
26 3 3 3 3 3 3 3 3 8A
7 6 5 4 3 2 1 0
GVHD:Đào Đức Thịnh
10
Đồ án I:đo lường và điều khiển tốc độ động cơ
2012
25 2 2 2 2 2 2 2 2
F E D C B A 9 8
24 2 2 2 2 2 2 2 2 89
TMO
D
7 6 5 4 3 2 1 0
23 1 1 1 1 1 1 1 1
F E D C B A 9 8
22 1 1 1 1 1 1 1 1 88
8 8 8 8 8 8 8 8 TCO
F E D C B A 9 8 N
7 6 5 4 3 2 1 0
21 0 0 0 0 0 0 0 0
PCO
N
F E D C B A 9 8
20 0 0 0 0 0 0 0 0
7 6 5 4 3 2 1 0
1F
Bank Register
83
DPH
DPL
SP
82
81
00
80
8 8 8 8 8 8 8 8 P0
7 6 5 4 3 2 1 0
Sơ đồ chi tiết không gian bộ nhớ dữ liệu bên trong vi điều khiển
d.các thanh ghi đặc biệt.
AT89C52 có các thanh ghi R0 đến R7 và 21 thanh ghi chức năng đặc biệt
SFR (Special Function Register) nằm ở phần trên của RAM từ địa chỉ 80H đến
FFH.
GVHD:Đào Đức Thịnh
11
Đồ án I:đo lường và điều khiển tốc độ động cơ
2012
-
Thanh ghi trạng thái PSW (program stastus word):
Bit
Ký hiệu
CY
Địa chỉ
D7H
D6H
D5H
D4H
D3H
Mô tả bit
PSW.7
PSW.6
PSW.5
PSW.4
PSW.3
Cờ nhớ
AC
Cờ nhớ phụ
FO
Cờ 0
RS1
RS0
Chọn dãy thanh ghi(bit 1)
Chọn dãy thanh ghi(bit 0)
00=bank1: địa chỉ từ 00h đến 07h
01=bank2: địa chỉ từ 08h đến 0Fh
10=bank3: địa chỉ từ 10h đến 17h
01=bank2: địa chỉ từ 18h đến 1Fh
Cờ tràn
PSW.2
PSW.1
PSW.0
OV
-
D2H
D1H
D0H
Dự trữ
P
Cờ kiểm tra chẵn lẻ
- Thanh ghi B: thanh ghi luôn được sử dụng kèm theo thanh ghi A để thực
hiện các phép toán nhân và chia. Thanh ghi B xem như là thanh ghi đệm dùng
chung. Nó có địa chỉ từ F0 đến F7.
- Con trở ngăn xếp: là một thanh ghi 8 bit, nó chứa địa chỉ của phần dữ liệu
đang hiện diện tại đỉnh ngăn xếp. Ngăn xếp hoạt động theo phương thức LIFO.
Hoạt động đẩy vào ngăn xếp làm tăng SP lên trước khi ghi dữ liệu vào. Hoạt động
lấy ra khỏi ngăn xếp sẽ đọc dữ liệu ra rồI giảm SP.
- Con trỏ dữ liệu DPTR(Data Pointer): DPTR được sử dụng để truy cập vào
bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu ngoài, đó là thanh ghi 16 bot có 8 bit thấp ở
địa chỉ 82H (DPL) và 8 bit cao ở địa chỉ 83h (DPL)
GVHD:Đào Đức Thịnh
12
Đồ án I:đo lường và điều khiển tốc độ động cơ
2012
- Các thanh ghi cổng: Các cổng I/O của VDL bao gồm P0 tại địa chỉ 80H,
P1 ở địa chỉ 90H, P2 tại địa chỉ A0H, P3 tạI địa chỉ B0H. Tất cả các cổng đều có
địa chỉ bit nên cung cấp khả năng giao tiếp với bên ngoài rất mạnh
- Các thanh ghi bộ đếm thời gian: AT89C52 có 3 bộ đếm thời gian 16 bit
để định các khoảng thời gian hay đếm các sự kiện. Timer0 có địa chỉ 8AH (TL0:
bit thấp) và 8CH(TH0: byte cao). Timer1 có địa chỉ 8BH (TL1: bit thấp) và
8DH(TH1: byte cao). Timer2 có địa chỉ CCH (TL2: bit thấp) và 8CD(TH2: byte
cao). Hoạt động của các bộ đếm thời gian được thiết lập bởi các thanh ghi
TMOD,TCON, T2CON. Ngoài ra các thanh ghi RCAP2L, RCAP2H được sử dụng
trong chế độ tự nạp của 16 bitbộ định thời 2.
- Các thanh ghi cổng tuần tự: IC AT89C52 chứa một cổng nối tiếp để kết
nối với các thiết bị nối tiếp như moderm hoặc để giao tiếp với các IC khác sử dụng
giao tiếp nối tiếp. Bộ đệm dữ liệu nối tiếp SBUF lưu giữ cả dữ liệu truyền đi và dữ
liệu nhận được.
- Các thanh ghi ngắt: AT89C52 có 6 nguyên nhân ngắt và 2 ngắt ưu tiên.
Các ngắt bị cấm sau khi hệ thống khởi động lại và để được bật bằng cách ghi vào
thanh ghi cho phep ngắt IE. Mức ưu tiên được thiết lập thông qua thanh ghi ưu tiên
IP.
- Thanh ghi điều khiển năng lượng PCON (Power Control Register): chứa
nhiều bit điều khiển đảm bảo các chức năng khác nhau.
III.1.2.hoạt động của timer.
a.các thanh ghi của bộ định thời.
Để truy cập bộ định thời ta sử dụng 11 thanh ghi FSR:
SFR
Mục đích
Địa chỉ
88H
Định địa chỉ bit
Có
TCON
TMOD
TL0
Điều khiển
Chọn chế độ
89H
Không
Byte thấp của bộ định thời 0
Byte thấp của bộ đinh thời 1
Byte cao của bộ đinh thời 0
8AH
8BH
8CH
Không
TL1
Không
TH0
Không
GVHD:Đào Đức Thịnh
13
Đồ án I:đo lường và điều khiển tốc độ động cơ
2012
TH1
Byte cao của bộ đinh thời 1
8DH
C8H
Không
Có
T2CON Điều khiển bộ định thời 2
RCAP2L Nhận byte thấp của bộ định thời 2 CAH
Không
Không
RCAP2 Nhận byte cao của bộ định thời 2 CBH
H
TL2
TH2
Byte thấp của bộ đinh thời 2
Byte cao của bộ định thời 2
CCH
CDH
Không
Không
- Thanh ghi TMOD (Timer Moder Register):
Bit Tên Timer Chức năng
7
GATE 1
Khi bit Gate=1 và ‘INT1 cao thì Timer 1 mới hoạt
động
6
5
4
3
2
1
0
C/’T
M1
1
1
1
Bit chọn counter/timer (1/0)
Bit mode 1
M0
Bit mode 0
GATE 0
Bit GATE của timer 0
Bit chọn counter/timer (1/0) Timer 0
Bit mode 1 của Timer 0
Bit mode 0 của Timer 0
C/’T
M1
0
0
0
M0
Các bít địa chỉ của thanh ghi TMOD:
Thanh ghi TMOD được chia thành 2 nhóm 4 bit dùng để truy cập các chế độ
hoạt động của Timer0 và Timer1.
Các chế độ hoạt động của bộ định thời:
GVHD:Đào Đức Thịnh
14
Đồ án I:đo lường và điều khiển tốc độ động cơ
2012
+ M1=0, M0=0: Mode 0 (Chế độ định thời 13-bit)
+ M1=0, M0=1: Mode 1 (Chế độ định thời 16 bit)
+ M1=1, M0=0: Mode 2 (Chế độ tự động nạp 8 bit)
+ M1=1, M0=1: Mode 3 (Chế đô định thời chia xẻ).
- Thanh ghi điều khiển bộ định thời TCON (Timer control register):
Bit
Ký hiệu Địa chỉ bit
Mô tả
Cờ tràn bộ định thời
TCON.7
TCON.6
TCON.5
TCON.4
TCON.3
TCON.2
TCON.1
TCON.0
TF1
TR1
TF0
TR0
IE1
8FH
8EH
8DH
8CH
8BH
8AH
89H
88H
Bit điều khiển hoạt động của bộ định thời 1
Cờ tràn bộ định thời 0
Bit điều khiển hoạt động của bộ định thời 1
Cờ ngắt bên ngoài 1
IT1
Cờ ngắt bên ngoài 1
IE0
Cờ ngắt bên ngoài 0
IT0
Cờ ngắt bên ngoài 0
c.các chế độ của timer và cờ tràn
❖ Chế độ định thời 13 bit (mode 0):
Mode 0 ít được sử dụng trong các hệ thống mới. Byte cao của bộ định thời
THx được kết hợp vớI 5 bit có trọng số nhỏ nhất vủa byte thấp của bộ định thời
TLx để tạo nên bộ định thời 13 bit. #bit còn lại của TLx không được sử dụng.
TLx (5bit)
THx (8bit)
❖ Chế độ định thời 16 bit (mode1):
Trong Mode 1, tín hiệu đồng hồ được đưa vào cả 2 byte cao và thấp của bộ
định thời (TLx,THx). Khi nhận xung đồng hồ, bộ định thời bắt đầu đếm lên từ
GVHD:Đào Đức Thịnh
15
Đồ án I:đo lường và điều khiển tốc độ động cơ
2012
0000H. Hiện tượng tràn xảy ra khi có chuyển tiếp từ FFFFH về 0000H và làm bật
cờ tràn.
Timer Clock
TLx(8bit)
THx(8bit)
TFx(cờ tràn)
❖ Chế độ định thời 8 bít tự động nạp lại (mode 2):
Trong Mode 2, thanh ghi định thời TLx hoạt động như là bộ dịnh thời 8
bit trong khi byte cao của bộ dịnh thời lưu giá trị nạp lại. Khi quá trình đếm ở
TLx bị tràn từ FFH về 00H thì không những cờ tràn bật lên mà giá trị tổng THx
được nạp vào TLx, và tiếp tục quá trình đếm từ giá trị này tới khi xảy ra sự
chuyển đổi tiếp theo từ FFH về 00H.
Timer Clock
TLx(8bit)
TFx(cờ tràn)
THx(8bit)
❖ Chế độ định thời phân chia (mode 3):
Timer 0 trong mode 3 được chia thành 2 bộ định thời 8b bit. TL0 và TH0
hoạt động như 2 bộ định thời riêng rẽ và sử dụng các cờ tràn tương ứng là
TF0,TF1. Timer 1 trong mode 3 ngừng làm việc nhưng có thể hoạt động bằng
cách chuyển nó sang một trong mode khác. Điều hạn chế duy nhất là cờ tràn
của Timer mode không bị ảnh hưởng khi xảy ra tràn Timer1, bởi vì nó được nối
đến TH0
Timer Clock
TL1(8bit)
TH1(8bit)
Timer Clock
1/12 FOSC
TL0(8bit)
TF0(cờ tràn)
TF1(cờ tràn)
TH0(8bit)
GVHD:Đào Đức Thịnh
16
Đồ án I:đo lường và điều khiển tốc độ động cơ
2012
III.1.4.hệ thống ngắt.
a.giới thiệu chung.
Ngắt đóng vai trò trong việc thiết kế và thực hiện các ứng dụng của vi điều
khiển. Chúng cho phép hệ thống đáp ứng một cách không đồng bộ đến một sự kiện
và giải quyết sự kiện đó khi chương trình khác đó khi chương trình khác đang
chạy.
Chương trình giải quyết yêu cầu của một ngắt gọi là thủ tục phục vụ ngắt ISR.
ISR dùng để đáp ứng lại một ngắt và thường là thực hiện các hoạt động vào ra đối
với một thiết bị vào ra nối với vi điều khiển. Khi xảy ra một ngắt chương trình
chính tạm dừng công việc đang thi hành và rẽ nhánh sang ISR, tiếp theo ISR hoạt
động để đáp ứng yêu cầu của ngắt và nó sẽ kết thúc bằng lệnh quay trở về, chương
trình chính sẽ hoạt đông tiếp tạu ngay sau điểm rẽ nhánh. Chương trình chính thực
hiện ở mức cơ bản còn ISR thực hiện ở mức ngắt.
Chương trình chính
ISR
Tới chương trình phục vụ ngắt
rở về chương trình chính nơi xảy ra ngắt
Cơ chế thực hiện ngắt
b.tổ chức ngắt.
AT89C51 có tất cả 6 nguyên nhân ngắt: hai ngắt do bên ngoài, ba ngắt do bộ
định thời, một ngắt do port nối tiếp. Tất cả các ngắt đều bị cấm sau khi hệ thống
khởi động (reset) sau đó chúng được cho phép bằng phần mềm.
c.độ ưu tiên ngắt.
Mỗi một nguồn ngắt có thể được lập trình để đạt đươc một trong 2 mức ưu
tiên thông qua thanh ghi chức năng đặc biệt có địa chỉ bit IP tạI 0B8H. Thanh ghi
GVHD:Đào Đức Thịnh
17
Đồ án I:đo lường và điều khiển tốc độ động cơ
2012
IP bị xoá sau khi hệ thống khởi động để đặt các ngắt ở mức ưu tiên thấp hơn so với
mặc định. Trong AT89C51 tồn tạI 2 mức ưu tiên. Khi một ưu ngắt có mức ưu tiên
cao xuất hiện trong một ISR có mức ưu tiên thấp đang thi hành thì ISR đó sẽ bị
ngừng lại, ISR có mức ưu tiên cao hơn sẽ được thực hiện. Nếu 2 ngắt có mức ưu
tiên khác nhau xảy ra cùng một lúc thì ngắt có mức ưu tiên cao hơn sẽ được phục
trước:
Thanh ghi IE.
Các bít trong thanh ghi IP (thanh ghi điều khiển ưu tiên ngắt):
Bit
Ký hiệu
Địa chỉ Mô tả
bit
IP.7
IP.6
IP.5
IP.4
IP.3
IP.2
IP.1
IP.0
-
-
Không định nghĩa
-
-
Không định nghĩa
PY2
PS
BDH
BCH
BBH
BAH
B9H
B8H
Ưu tiên cho ngắt Timer 2
Ưu tiên cho ngắt cổng nốI tiếp
Ưu tiên cho ngắt Timer 1
Ưu tiên cho ngắt ngoài 1
Ưu tiên cho ngắt Timer 0
Ưu tiên cho ngắt ngoài 0
PT1
PX1
PT0
PX0
GVHD:Đào Đức Thịnh
18
Đồ án I:đo lường và điều khiển tốc độ động cơ
2012
d.cơ chế lựa chọn tuần tự.
Nếu có 2 ngắt cùng mức ưu tiên xảy ra đồng thời, một cơ chế chọn lựa theo
thứ tự có sẵn sẽ xác định ngắt nào được đáp ứng trước. Việc chọn lựa theo thứ tự
là: External 0, Timer 0, External 1, Timer 1, Serial Port, Timer 2.
Quá trình xử lý ngắt:
Khi một ngắt xuất hiện và nó được CPU chấp nhận, chương trình chính bị
ngừng, các hoạt động tiếp theo xảy ra như sau:
+ Thực hiện xong lệnh hiện hành đó
+ Bộ đếm chương trình PC được lưu vào trong Stack
+ Lưu giữ tình trạng của ngắt hiện tại
+ Các nguồn ngắt được giữ tại mức của ngắt hiện tại
+ Nap vào PC địa chỉ Vector của ISR
+ ISR thực hiên
ISR hoạt động để đáp ứng lại yêu cầu ngắt. ISR kết thúc bằng lệnh RETI có
tác dụng quay trở về chương trình chính, lệnh này sẽ nạp lại giá trị cũ của PC trong
ngăn xếp và khôi phục tình trạng của ngắt cũ. Việc thực hiện chương trình chính
tiếp tục diễn ra tại nơi nó tạm dừng.
e.vector ngắt.
Khi một ngắt được chấp nhận thì giá trị nạp vào PC gọi là vectơ ngắt. Nó
chính là địa chỉ bắt đầu của ISR tương ứng với ngắt được chấp nhận.
* Hàm ngắt:
Void tenhamngat(void) interrupt nguồn ngắt
{
// Chương trình ngắt ở đây
}
GVHD:Đào Đức Thịnh
19
Đồ án I:đo lường và điều khiển tốc độ động cơ
2012
* Chú ý về hàm ngắt.
- Hàm ngắt không được trả lại hay truyền biến vào hàm
- Tên hàm bất kỳ
- Interrupt là hàm ngắt phải phân biệt với hàm khác
- Nguồn ngắt từ 0-5 theo bảng vecto ngắt
- Băng thanh ghi Ram chọn từ 0-3
-
Sau đây là bảng các vectơ ngắt
Ngắt
Cờ
Địa chỉ Vector
0000H
System reset
External 0
Timer 0
RST
IE0
0003H
TF0
000BH
External 1
Timer 1
IE1
0013H
TF1
001BH
Serial Port
Timer 2
RI or TI
0023H
TF2 or EXF2
Bảng:Các vecto ngắt.
002BH
III.2.cảm biến tốc độ (encoder).
III.2.1.cấu tạo và phân loại encoder.
III.2.1.1.phân loại.
Gồm :
❖ encoder kiểu cảm ứng.
❖ encoder tương đối(encoder đếm xung).
GVHD:Đào Đức Thịnh
20
Tải về để xem bản đầy đủ
61 trang
28/03/2022
8780
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Đo và điều khiển tốc độ động cơ dùng 8051", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- do_an_do_va_dieu_khien_toc_do_dong_co_dung_8051.docx
