Thiết kế hệ vât liệu xây dựng điều khiển động cơ bước (hai động cơ)

Bµi tËp dµi ThiÕt kÕ hÖ VXL 8 bit §Ò bµi: ThiÕt kÕ hÖ VXL ®iÒu khiÓn ®éng c¬ b­íc (hai ®éng c¬) I. Yªu cÇu: ThiÕt kÕ hÖ VXL : +) §iÒu khiÓn chuyÓn ®éng +) T¹o thµnh mét bé ®iÒu khiÓn theo luËt tû lÖ (tÝch ph©n) II. Néi dung: Ph©n tÝch yªu cÇu c«ng nghÖ(suy ra luËt ®iÒu khiÓn) ThiÕt kÕ s¬ ®å khèi hÖ VXL Chän phÇn tö ViÕt ch­¬ng tr×nh Thö nghiÖm Ch­¬ng I: Giíi thiÖu ®éng c¬ b­íc I. Giíi thiÖu ®éng c¬ b­íc: C¸c hÖ truyÒn ®éng rêi r¹c th­êng ®­îc thùc hiÖn nhê ®éng c¬ chÊp hµnh ®Æc biÖt lµ ®éng c¬ b­íc. §éng c¬ b­íc thùc chÊt lµ mét ®éng c¬ ®ång bé dïng ®Ó biÕn ®æi c¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn d­íi d¹ng c¸c xung ®iÖn rêi r¹c kÕ tiÕp nhau thµnh c¸c chuyÓn ®éng gãc quay hoÆc c¸c chuyÓn ®éng cña roto vµ cã kh¶ n¨ng cè ®Þnh roto vµo nh÷ng vÞ trÝ cÇn thiÕt. §éng c¬ b­íc lµm viÖc ®­îc lµ nhê cã bé chuyÓn m¹ch ®iÖn tö ®­a c¸c tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn vµo stato theo mét thø tù vµ mét tÇn sè nhÊt ®Þnh. Tæng sè gãc quay t­¬ng øng víi sè lÇn chuyÓn m¹ch, còng nh­ chiÒu quay vµ tèc ®é quay cña roto, phô thuéc vµo thø tù chuyÓn ®æi vµ tÇn sè chuyÓn ®æi. Khi cã mét xung ®iÖn ¸p ®Æt vµo d©y quÊn stato (phÇn øng) cña ®éng c¬ b­íc th× roto (phÇn c¶m) cña ®éng c¬ sÏ quay ®i mét gãc nhÊt ®Þnh, gãc Êy lµ mét b­íc quay cña ®éng c¬. Khi c¸c xung ®iÖn ¸p ®Æt vµo phÇn øng thay ®æi liªn tôc th× roto sÏ quay liªn tôc (nh­ng thùc chÊt chuyÓn ®éng ®ã vÉn lµ theo c¸c b­íc rêi r¹c). VÒ cÊu t¹o cã thÓ coi ®éng c¬ b­íc lµ tæng hîp cña hai lo¹i ®éng c¬: §éng c¬ mét chiÒu kh«ng tiÕp xóc vµ ®éng c¬ ®ång bé gi¶m tèc c«ng suÊt nhá. XÐt vÒ cÊu t¹o, ®éng c¬ b­íc cã ba lo¹i chÝnh: §éng c¬ b­íc cã roto ®­îc kÝch thÝch (cã d©y quÊn kÝch thÝch hoÆc kÝch thÝch b»ng nam ch©m vÜnh cöu), ®éng c¬ b­íc cã roto kh«ng kÝch thÝch (®éng c¬ kiÓu c¶m øng vµ ®éng c¬ kiÓu ph¶n kh¸ng), ®éng c¬ b­íc hçn hîp (kÕt hîp c¶ hai lo¹i trªn). Theo mét ph­¬ng diÖn kh¸c, cã thÓ coi ®éng c¬ b­íc lµ linh kiÖn (hay dông cô sè mµ ë ®ã c¸c th«ng tin sè ho¸ ®· thiÕt lËp sÏ ®­îc chuyÓn thµnh chuyÓn ®éng quay theo tõng b­íc. §éng c¬ b­íc sÏ thùc thùc hiÖn trung thµnh c¸c lÖnh ®· sè ho¸ mµ m¸y tÝnh yªu cÇu( h×nh 1). II. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña ®éng c¬ b­íc: Kh¸c víi ®éng c¬ ®ång bé kh«ng th­êng, roto cña ®éng c¬ b­íc kh«ng cã cuén d©t khëi ®éng (lång sãc më m¸y) mµ nã ®­îc khëi ®éng b»ng ph­¬ng ph¸p tÇn sè, roto cña ®éng c¬ b­íc cã thÓ ®­îc kÝch thÝch (roto kÝch thÝch) hoÆc kh«ng ®­îc kÝch thÝch (roto thô ®éng). H×nh sau vÏ s¬ ®å nguyªn lý ®éng c¬ b­íc m pha víi roto cã hai cùc (2p=2) vµ kh«ng ®­îc kÝch thÝch. H×nh 1.2. S¬ ®å nguyªn lý ®éng c¬ b­íc m pha víi r«to 2 cùc vµ c¸c lùc ®iÖn tõ khi ®iÒu khiÓn b¾ng xung mét cùc. Xung ®iÖn ¸p cÊp cho m cuén d©y stato cã thÓ lµ xung mét cùc (h×nh 3a) hoÆc xung hai cùc (h×nh 3b). ChuyÓn m¹ch ®iÖn tö cã thÓ cung cÊp ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn cho c¸c cuén d©y stato theo tõng cuén d©y riªng lÎ hoÆc theo tõng nhãm c¸c cuén d©y. TrÞ sè vµ chiÒu cña lùc ®iÖn tõ tæng F cña ®éng c¬ vµ do ®ã vÞ trÝ cña roto trong kh«ng gian hoµn toµn phô thuéc vµo ph­¬ng ph¸p cung cÊp ®iÖn cho c¸c cuén d©y. VÝ dô c¸c cuén d©y cña ®éng c¬ trªn h×nh hai ®­îc cÊp ®iÖn cho tõng cuén d©y riªng lÎ theo thø tù 1,2,3...m, bëi xung mét cùc, th× roto cña ®éng c¬ cã m vÞ trÝ æn ®Þnh trïng víi trôc cña c¸c cuén d©y (h×nh 2). Trong thùc tÕ ®Ó t¨ng c­êng lùc ®iÖn tõ tæng cña stato vµ do ®ã t¨ng tõ th«ng vµ m«men ®ång bé, ng­êi ta th­êng cÊp ®iÖn cho hai, ba hoÆc nhiÒu cuén d©y. Lóc ®ã roto cña ®éng c¬ b­íc sÏ cã vÞ trÝ c©n b»ng (æn ®Þnh) trïng víi vecto ®iÖn tõ tæng F. §ång thêi lùc ®iÖn tõ tæng F còng cã gi¸ trÞ lín h¬n lùc ®iÖn tõ thµnh phÇn cña c¸c cuén d©y stato (h×nh 2b vµ 2c). Trªn h×nh 2b vÏ lùc ®iÖn tõ tæng F khi cung cÊp ®iÖn ®ång thêi cho mét sè ch½n c¸c cuén d©y (2 cuén d©y). Lùc ®iÖn tõ tæng F cã trÞ sè lín h¬n vµ n»m ë vÞ trÝ chÝnh gi÷a hai trôc cña hai cuén d©y. Trªn h×nh 2c vÏ lùc ®iÖn tõ tæng F khi cung cÊp ®iÖn ®ång thêi cho mét sè lÎ c¸c cuén d©y (3 cuén d©y). Lùc ®iÖn tõ tæng F n»m trïng víi trôc cña mét cuén d©y nh­ng cã trÞ sè lín h¬n. Trong c¶ hai tr­êng hîp (cÊp ®iÖn cho mét sè ch½n cuén d©y vµ cho mét sè lÎ cuén d©y), r«to cña ®éng c¬ b­íc sÏ cã m vÞ trÝ c©n b»ng. Gãc xª dÞch gi÷a hai vi trÝ liªn tiÕp cña roto b»ng . NÕu cÊp ®iÖn theo thø tù mét sè ch½n cuén d©y, råi mét sè lÎ cuén d©y (vÝ dô kÕt hîp gi÷a h×nh 2b vµ 2c), cã nghÜa lµ sè l­îng cuén d©y ®­îc ®iÒu khiÓn lu«n lu«n thay ®æi tõ ch½n sang lÎ vµ tõ lÎ sang ch½n th× sè vÞ trÝ c©n b»ng cña roto sÏ t¨ng gÊp ®«i lµ 2m, ®é lín cña mét b­íc sÏ gi¶m ®i mét nöa b»ng . Tr­êng hîp nµy ®­îc gäi lµ ®iÒu khiÓn kh«ng xøng; hay ®iÒu khiÓn nöa b­íc (Haft Step). NÕu sè l­îng cuén d©y ®­îc ®iÒu khiÓn lu«n lu«n kh«ng ®æi (mét sè ch½n cuén d©y hoÆc mét sè lÎ cuén d©y, vÝ dô h×nh 2b vµ 2c) th× roto cã m vÞ trÝ c©n b»ng vµ ®­îc gäi lµ ®iÒu khiÓn ®èi xøng, hay ®iÒu khiÓn c¶ b­íc (Full Step). III. øng dông cña ®éng c¬ b­íc: §éng c¬ b­íc ngµy cµng ®­îc sö dông réng r·i trong c¸c hÖ thèng tù ®éng, ®iÒu khiÓn xa vµ nhiÒu thiÕt bÞ ®iÖn tö kh¸c. §Æc biÖt lµ c¸c lÜnh vùc: ®iÒu khiÓn ®äc æ cøng, æ mÒm vµ c¸c m¸y in trong hÖ thèng m¸y tÝnh, ®iÒu khiÓn robèt, ®iÒu khiÓn tiªu cù trong c¸c hÖ quang häc, ®iÒu khiÓn ®Þnh vÞ trong c¸c hÖ quang kh¸c phøc t¹p, ®iÒu khiÓn b¾t, b¸m môc tiªu trong c¸c khÝ tµi quan s¸t, lËp tr×nh ®iÒu khiÓn trong c¸c hÖ gia c«ng c¾t gät, ®iÒu khiÓn c¸c c¬ cÊu l¸i ph­¬ng vµ chiÒu trong m¸y bay... Ch­¬ng II: thiÕt kÕ HÖ thèng ®iÒu khiÓn ®éng c¬ b­íc I. C¸c yªu cÇu vÒ ®iÒu khiÓn ®éng c¬ b­íc: 1. C¸c chÕ ®é ®iÒu khiÓn: H×nh 2.1. Gi¶n ®å nguyªn lý c¸c lùc ®iÖn tõ khi ®iÒu khiÓn ë chÕ ®é vi b­íc H×nh 2.1 vÏ mèi quan hÖ gi÷a vÐc t¬ lùc ®iÖn tõ F1,F2 cña hai cuén d©y 1vµ 2 khi ®­îc cÊp dßng ®iÖn ®¬n cùc vµ vecto lùc ®iÖn tõ tæng F. Trªn h×nh 2.1: F1: lùc ®iÖn tõ t¸c ®éng lªn roto khi cuén d©y 1 ®­îc kÝch thÝch; F2: lùc ®iÖn tõ t¸c ®éng lªn roto khi cuén d©y 2 ®­îc kÝch thÝch; F : lùc ®iÖn tõ tæng; : gãc b­íc; : gãc cÇn ®iÒu chØnh (gãc vi b­íc) XÐt trong tam gi¸c OAB ta cã Tõ c«ng thøc trªn ta suy ra c¸c tr­êng hîp sau: a. §iÒu khiÓn c¶ b­íc: - §iÒu khiÓn c¶ b­íc: §Çu tiªn cho F2= 0 vµ F1= F nªn roto ë vÞ trÝ trôc cuén d©y mét. Sau ®ã cho F1= 0 vµ F2= F nªn roto ë vÞ trÝ trôc cuén d©y hai. b. §iÒu khiÓn nöa b­íc: - NÕu ta cho F2 =0 vµ F1 =F, roto ë vÞ trÝ trôc cuén d©y1. - TiÕp theo lµ cho F1=F2=F, roto ë vÞ trÝ gi÷a gãc . - Sau ®ã cho F1=0 vµ F2=F, roto ë vÞ trÝ trôc cuén d©y 2. Trong tr­êng hîp nµy roto sÏ chuyÓn ®éng tõng b­íc . c. §iÒu khiÓn vi b­íc: NÕu ta ®iÒu khiÓn sao cho lùc F1 gi¶m dÇn theo tõng b­íc tõ F ®Õn 0 vµ lùc F2 t¨ng dÇn tõng b­íc tõ 0 ®Õn F th× roto sÏ quay tõng b­íc tõ vÞ trÝ OA ®Õn OB. 2. C¸c ®Æc tr­ng cña tÝn hiÖu ®iÖn ®iÒu khiÓn ®éng c¬ b­íc: §èi víi ®éng c¬ b­íc, tÝn hiÖu ®iÖn ®iÒu khiÓn lµ c¸c xung rêi r¹c kÕ tiÕp nhau. ViÖc ®iÒu khiÓn ®éng c¬ b­íc phô thuéc vµo c¸c tham sè sau cña xung ®iÒu khiÓn: Dßng ®iÖn I, kÓ c¶ cùc tÝnh (vµ liªn hÖ mËt thiÕt víi nã lµ møc ®iÖn ¸p U). §é réng xung (liªn quan ®Õn kh¶ n¨ng dÞch b­íc). TÇn sè xung (liªn quan ®Õn tèc ®é quay). C¸ch thøc cÊp xung, bao gåm thø tù vµ sè l­îng cuén d©y pha ®­îc cÊp (liªn quan ®Õn chiÒu quay vµ m«men t¶i). Tuú thuéc vµo viÖc cÊp xung, ®éng c¬ b­íc cã bèn tr¹ng th¸i sau ®©y: a. Tr¹ng th¸i kh«ng ho¹t ®éng: Khi kh«ng cã cuén d©y nµo ®­îc cÊp ®iÖn: - §èi víi ®éng c¬ ph¶n kh¸ng: roto sÏ quay tr¬n. - §èi víi ®éng c¬ nam ch©m vÜnh cöu vµ ®éng c¬ kiÓu hçn hîp: cã m«men h·m, roto cã xu h­íng dõng ë c¸c vÞ trÝ mµ ®­êng khÐp tõ th«ng gi÷a c¸c cùc cña roto vµ stato lµ nhá nhÊt. b.Tr¹ng th¸i gi÷: Khi mét sè cuén d©y pha ®­îc cÊp ®iÖn mét chiÒu. Roto mang t¶i sÏ ®­îc gi÷ chÆt ë vÞ trÝ gãc b­íc nhÊt ®Þnh do lùc ®iÖn tõ tæng F sinh ra m«men gi÷. c.Tr¹ng th¸i dÞch chuyÓn b­íc: roto sÏ dÞch chuyÓn tõ vÞ trÝ b­íc ®ang ®­îc gi÷ sang vÞ trÝ b­íc tiÕp theo khi c¸c cuén d©y pha ®­îc cÊp dßng phï hîp. d.Tr¹ng th¸i quay qu¸ giíi h¹n: Trong chÕ ®é kh«ng t¶i, nÕu xung ®iÒu khiÓn cã tÇn sè qu¸ cao, ®éng c¬ sÏ quay v­ît qu¸ tèc ®é. ë tr¹ng th¸i nµy ®éng c¬ kh«ng ®¶o chiÒu, kh«ng thÓ dõng ®óng vÞ trÝ, nh­ng vÉn cã thÓ t¨ng vµ gi¶m tõ tõ. Muèn dõng vµ ®¶o chiÒu ®éng c¬ ph¶i gi¶m xu«ng d­íi tèc ®é giíi h¹n ®Ó ho¹t ®éng trong chÕ ®é b­íc. Nh­ vËy ®éng c¬ b­íc chØ ®­îc coi lµ lµm viÖc khi ë hai tr¹ng th¸i b vµ c. 3. §iÒu khiÓn dßng ®iÖn I vµ ®iÖn ¸p U: Cã rÊt nhiÒu c¸ch ®Ó ®iÒu khiÓn dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p nh­ : ®iÒu khiÓn dßng ¸p b»ng hÖ sè L/R, ®iÒu khiÓn dßng ¸p b»ng ®é réng xung, ®iÒu khiÓn dßng ¸p b»ng ®iÖn ¸p hai møc, ®iÒu khiÓn dßng ¸p b»ng nguån dßng. Trong ph¹m vi bµi tËp lín nµy ta sö dông ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn dßng ¸p b»ng nguån dßng. H×nh 2.2. S¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®iÒu khiÓn b»ng nguån dßng Nguån dßng lµ bé phËn nguån lu«n ph¸t ra mét suÊt ra mét gi¸ trÞ dßng ®iÖn kh«ng ®æi Iconst . §iÖn ¸p ra cña nã chÝnh lµ ®iÖn ¸p Ut r¬i trªn t¶i R t : Ut = Iconst .Rt Khi ë chÕ ®é gi÷, X®k = 1 lµm cho bãng b¸n dÉn T më liªn tôc, trong cuén d©y cã dßng kh«ng ®æi I, ®iÖn ¸p Ut = U = I.R Khi ë chÕ ®é kh«ng kÝch ho¹t (ng¾t), X®k = 0 bãng b¸n dÉn T ng¾t m¹ch, trong cuén d©y kh«ngcã dßng ®iÖn ch¹y Ut = Umax. 4. §iÒu khiÓn tèc ®é quay cña ®éng c¬: §éng c¬ b­íc cã thÓ quay víi bÊt kú tÊc ®é nµo trong gi¶i tõ 0 vßng/phót ®Õn gi¸ trÞ cùc ®¹i cho phÐp. VËn tèc cña ®éng c¬ b­íc hiÓu lµ vËn tèc trung b×nh. VËn tèc trung b×nh ®éng c¬ b­íc ®­îc tÝnh: (vßng/gi©y) ViÖc thay ®æi vËn tèc ®éng c¬ b­íc ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸ch thay ®æi tÇn sè dÞch b­íc f. TÇn sè dÞch b­íc f trong tr­êng hîp tæng qu¸t kh«ng ®ång nhÊt víi c¸c xung ®iÒu khiÎn, mµ nã lµ tæ hîp cña sù biÕn ®æi c¸c tr¹ng th¸i cña c¸c xung ®iÒu khiÓn ®ã. V× vËy viÖc ®iÒu khiÓn c¸c xung ®iÒu khiÓn nµy th­êng ®­îc thùc hiÖn bëi c¸c bé VXL. Gäi Tcb lµ thêi gian gi÷a hai lÇn chuyÓn b­íc liªn tiÕp, ta cã vËn tèc tøc thêi Vt Vt= (vßng/gi©y) 5. §iÒu khiÓn chiÒu quay cña ®éng c¬ b­íc: Ch¼ng h¹n roto ë vÞ trÝ b­íc thø n. NÕu ta cÊp ®iÖn sao cho nã chuyÓn sang vÞ trÝ thø (n+1) th× ®éng c¬ quay ph¶i vµ nÕu ta cÊp ®iÖn sao cho nã chuyÓn sang vÞ trÝ thø (n-1) th× ®éng c¬ quay tr¸i. Bé t¹o xung ®iÒu khiÓn sÏ thùc hiÖn viÖc nµy. §èi víi ®éng c¬ 4 pha, nÕu cÊp xung mét cùc th× còng cã 4 vµ 8 tr¹ng th¸i cÊp ®iÖn vµo c¸c cuén d©y cho hai tr­êng hîp ®iÒu khiÓn c¶ b­íc vµ nöa b­íc. Ta cã b¶ng tr¹ng th¸i cÊp ®iÖn c¸c pha cña ®éng c¬ 4 pha TT 1 2 3 4 5 6 7 8 Cuén 1 1 1 0 0 0 0 0 1 Cuén 2 0 1 1 1 0 0 0 0 Cuén 3 0 0 0 1 1 1 0 0 Cuén 4 0 0 0 0 0 1 1 1 §iÒu khiÓn c¶ b­íc chØ cã 4 tr¹ng th¸i:1,3,5,7 hoÆc 2,4,6,8 Gi¶ sö ta ®iÒu khiÓn ë c¸c tr¹ng th¸i 1,3,5,7 TT 1 3 5 7 Cuén 1 1 0 0 0 Cuén 2 0 1 0 0 Cuén 3 0 0 1 0 Cuén 4 0 0 0 1 NÕu ph¸t xung sao cho theo tr×nh tù cÊp ®iÖn cho cuén d©y tõ 1,2,3,4 ®éng c¬ sÏ ch¹y thuËn vµ ng­îc l¹i ®éng c¬ sÏ ch¹y ng­îc. Trong ph¹m vi bµi tËp lín nµy ta sÏ thiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®éng c¬ b­íc 4 pha sö dông nguån dßng víi chÕ ®é ®iÒu khiÓn c¶ b­íc. II. S¬ ®å m¹ch lùc: H×nh 2.3. S¬ ®å m¹ch lùc b»ng nguån dßng cho ®éng c¬ 4 pha Mçi pha ®­îc cÊp b»ng nguån dßng riªng biÖt, c¸c bãng b¸n dÉn Q1, Q2, Q3, vµ Q4 lµm nhiÖm vô chuyÓn m¹ch ®iÖn tö; ®iÒu khiÓn c¸c bãng b¸n dÉn nµy lµ c¸c xung X1, X2, X3, vµ X4 ; c¸c ®ièt D1, D2, D3, vµ D4 lµm nhiÖm vô x¶ n¨ng l­îng ng­îc l¹i nguån, dËp xung ng­îc khi c¸c bãng b¸n dÉn ng¾t m¹ch. III. S¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn: M¹ch ®iÒu khiÓn gåm c¸c phÇn sau: - Khèi nguån - VXL - Vi m¹ch nhí - Khèi vµo/ra (I/O) - Khèi khuyÕch ®¹i 1. Khèi nguån : Hinh 2.5 Khèi nguån Khèi nguån gåm cã mét IC 7805 , mét tô C1 = 3,3 F m¾c ë ngâ vµo vµ mét tô C2 = 1 F m¾c ë ngâ ra nh»m môc ®Ých æn ®Þnh, ®iÖn ¸p vµo 6V ch­a æn ®Þnh sau khi qua khèi nguån thµnh nguån 5V æn ®Þnh, b»ng ph¼ng ( lo¹i bá hÕt c¸c ®ét biÕn d­¬ng ) ë ngâ ra ®Ó cung cÊp cho m¹ch. 2. VXL : a. Chän VXL: Tõ yªu cÇu dïng VXL ta dù kiÕn dïng c¸c chip vi ®iÒu khiÓn thuéc hä MCS-51 cña Intel, mµ cô thÓ ë ®©y lµ dïng chip 8051 lµ chip vi ®iÒu khiÓn. §Æc ®iÓm cña c¸c chip vi ®iÒu khiÓn nãi chung lµ nã ®­îc tÝch hîp víi ®Çy ®ñ chøc n¨ng cña mét hÖ VXL nhá, rÊt thÝch hîp víi nh÷ng thiÕt kÕ h­íng ®iÒu khiÓn. Tøc lµ trong nã bao gåm: m¹ch VXL, bé nhí ch­¬ng tr×nh vµ d÷ liÖu, bé ®Õm, bé t¹o xung, c¸c cæng vµo/ra nèi tiÕp vµ song song, m¹ch ®iÒu khiÓn ng¾t, gi¶m nhá dßng tiªu thô, t¨ng tèc ®é lµm viÖc hay tÇn sè xung nhÞp cña CPU, gi¶m ®iÖp ¸p nguån nu«i, cã thÓ më réng nhiÒu chøc n¨ng trªn chip, më réng cho c¸c thiÕt kÕ lín, nã ®­îc hç trî mét tËp lÖnh phong phó nªn cho phÐp nhiÒu kh¶ n¨ng mÒm dÎo trong vÊn ®Ò viÕt ch­¬ng tr×nh phÇn mÒm ®iÒu khiÓn vµ hiÖn ®­îc sö dông phæ biÕn vµ ®­îc coi lµ chuÈn c«ng nghiÖp cho c¸c thiÕt kÕ kh¶ dông. MÆt kh¸c, qua viÖc kh¶o s¸t thÞ tr­êng linh kiÖn viÖc cã ®­îc chip 8051 lµ dÔ dµng nªn më ra kh¶ n¨ng thiÕt kÕ thùc tÕ. b. Giíi thiÖu VXL 8051: H×nh 2.6. S¬ ®å khèi cña chip 8051 H×nh 2.7. S¬ ®å ch©n cña 8051 3. Vi m¹ch nhí: Tõ cÊu tróc cña vi ®iÒu khiÓn 8051 vµ yªu cÇu thiÕt kÕ ta tiÕn hµnh ph©n chia c¸c vïng nhí nh­ sau: Bé nhí ch­¬ng tr×nh 8K ROM chia lµm hai vïng: ROM trong (On-chip) cã ®Þa chØ vËt lý: 0000H ¸ 0FFFH. ROM ngoµi (2732) cã ®Þa chØ vËt lý: 1000H ¸ 1FFFH. Bé nhí d÷ liÖu ®­îc më réng thªm 32K RAM ngoµi gåm 4 thanh RAM 8K cã ®Þa chØ vËt lý: 2000H ¸ 9FFFH. 4.Khèi vµo ra (I/O) : M¹ch ghÐp nèi vµo/ ra sö dông IC 8255 víi ®Þa chØ cña tõng cÊu h×nh nh­ sau: §Þa chØ cæng PA: A000H §Þa chØ cæng PB: A001H §Þa chØ cæng PC: A002H §Þa chØ cña tõ ®iÒu khiÓn PSW: A003H 5.Khèi khuÕch ®¹i: Ta sö dông transistor ghÐp quang 4N33 ®Ó khuÕch ®¹i dßng (c«ng suÊt). TÝn hiÖu tõ c¸c port I/O ®­îc ®­a ®Õn c¸c ch©n cña c¸c khèi khuÕch ®¹i nh­ h×nh vÏ. TÝn hiÖu ra lµ c¸c xung X1, X2, X3, vµ X4 ®­îc ®­a vµo c¸c ch©n baz¬ cña c¸c bãng b¸n dÉn Q1, Q2, Q3, vµ Q4 lµm nhiÖm vô chuyÓn m¹ch ®iÖn tö H×nh 2.8 Khèi khuÕch ®¹i IV. Chän phÇn tö vµ tÝnh to¸n: Gi¶ sö chän lo¹i ®éng c¬ b­íc cã: +) =1.80 +) Vmax=15 vßng/gi©y (900vßng/phót) +) §éng c¬ 4 pha Do ®ã ta cã Tcb >= 0.33 ms Còng cã nghÜa lµ tÇn sè chuyÓn b­íc f<3 kHz. Trong bµi to¸n nµy ta ®iÒu chØnh ®éng c¬ b­íc ch¹y tiÕn vµ lïi víi vËn tèc trung b×nh lµ Vt=5(vßng/gi©y) f=1kHz T=1ms. Ch­¬ng III: Ch­¬ng tr×nh cho VXl Tõ c¸c ph©n tÝch trªn ta cã ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn hai ®éng c¬ b­íc sau: INCLUDE 8051.MC ORG 0 BATDAU:LJMP LOOP ORG 001BH LJMP T1ISR ORG 0030H LJMP RUN ORG 00CDH LOOP: MOV TMOD,#12H; BO DINH THOI 1; CHE DO 1 SETB TF1; BUOC NGAT DO BO DINH THOI 1 MOV IE,8AH;CHO PHEP NGAT DO CAC BO DINH THOI T1ISR: CLR TR1 MOV TH1,#25; THOI GIAN MUC CAO LA 0,25MS MOV TL1,#75; THOI GIAN MUC THAP la 0.75MS SETB TR1 RUN: MOV R3,#1 PUSH A PUSH 2 PUSH DPL PUSH DPH PUSH PSW MOV R2,B CJNE R3,#0,TIEN CJNE R2,#0,LUI MOV R2,#3 MOV B,R2 MOV A,R2 MOV DPTR,#TABLE MOVC A,@A+DPTR SJMP ENDRUN SJMP LOOP LUI: DEC R2 MOV B,R2 MOV A,R2 MOV DPTR,#TABLE MOVC A,@A+DPTR SJMP ENDRUN TIEN: CJNE R2,#3,CONTTROL MOV R2,#0 MOV B,R2 MOV A,R2 MOV DPTR,#TABLE MOVC A,@A+DPTR SJMP ENDRUN CONTTROL: INC R2 MOV B,R2 MOV A,R2 MOV DPTR,#TABLE MOVC A,@A+DPTR ENDRUN: MOV P0,A POP PSW POP DPH POP DPL POP 2 POP A LJMP BATDAU TABLE: DB 10001000B DB 01000100B DB 00100010B DB 00010001B Môc lôc Ch­¬ngI : Giíi thiÖu ®éng c¬ b­íc 2 I.Giíi thiÖu ®éng c¬ b­íc 2 II.Nguyªn lý ho¹t ®éng cña ®éng c¬ b­íc 3 III.øng dông ®éng c¬ b­íc 4 Ch­¬ngII ThiÕt kÕ ®iÒu khiÓn §CB 5 I. C¸c yªu cÇu vÒ ®iÒu khiÓn §CB 5 II. S¬ ®å m¹ch lùc 8 III. S¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn 9 IV. Chän phÇn tö vµ tÝnh to¸n 11 Ch­¬ngIII Ch­¬ng tr×nh cho VXL 13 Môc lôc 15 Tµi liÖu tham kh¶o 16 Tµi liÖu tham kh¶o Hä vi ®iÒu khiÓn 8051 Nhµ xuÊt b¶n lao ®éng x· héi §éng c¬ b­íc kü thuËt ®iÒu khiÓn vµ øng dông Nhµ xuÊt b¶n khoa häc vµ kü thuËt §iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn BÝnh