Luận Văn thiết kế một mô hình thí nghiệm mạch điện và bộ đo các đại lượng điện, có giao diện nối tiếp với máy

MỤC LỤC
PHẦN 1 : LÝ THUYẾT CHUNG
A. ĐẶT VẤN ĐỀ : 4
I. MụC ĐÍCH YÊU CầU CủA Đề TÀI : 4
II. GIớI HạN CủA Đề TÀI : 4
III. SƠ Đồ KHốI TổNG QUÁT : 4
B. GIỚI THIỆU AT89C51: 5
I. TÓM TẮT PHẦN CỨNG : 5
1. Giới thiệu họ MCS51 : 5
2. Sơ lược về các chân của AT89C51 : 6
3. Tổ chức bộ nhớ : 9
4. Các thanh ghi chức năng đặc biệt : 13
5. Bộ nhớ ngồi : 17
6. Ngõ vào tín hiệu RESET: 21
II. HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ ĐỊNH THÌ TIMER: 22
1. Giới thiệu : 22
2. Thanh ghi chế độ Timer (TMOD) : 23
3. Thanh ghi điều khiển timer (TCON) : 24
4. Chế độ timer : 25
5. Nguồn tạo xung nhịp : 27
6. Bắt đầu, dừng và điều khiển các Timer: 28
7. Khởi động và truy xuất các thanh ghi timer : 29
8. Các khoảng ngắn và các khoảng dài: 29
III. HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ NGẮT (INTERRUPT): 30
1. Giới thiệu : 30
2. Tổ chức ngắt của AT89C51: 31
3. Các ngắt của CAT89C51: 31
4. Định thì interrupt: 32
IV. HOẠT ĐỘNG PORT NỐI TIẾP : 32
1. Giới thiệu : 32
2. Thanh ghi điều khiển port nối tiếp : 33
A. 3. Các chế độ hoạt động : 35
4. Khởi động và truy xuất các thanh ghi cổng nối tiếp : 36
5. Truyền thông đa xử lý : 38
6. Tốc độ baud cổng nối tiếp : 38
V. TẬP LỆNH CỦA CAT89C51: 40
 Các chế độ đánh địa chỉ : Trong tập lệnh có 8 chế độ đánh địa chỉ: 40

C. BIẾN ĐỔI A/D VÀ D/A : 44
I. GIỚI THIỆU ADC0809 : 44
1. Sơ đồ khối : 44
2. Sơ đồ chân : 45
3. Khả năng : 45
4. Đặc tính kỹ thuật : 45
5. Mô tả chức năng : 46
 GIảN Đồ THờI GIAN : 47
II. GIỚI THIỆU DAC0808 : 48
1. Sơ đồ khối : 49
2. Sơ đồ chân : 49
3. Khả năng : 49
4. Trị số tối đa : 50
5. Hoạt động cơ bản : 50
D. CỔNG NỐI TIẾP RS 232 : 51
E. NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH VISUAL BASIC VỚI TRUYỀN THÔNG NỐI TIẾP : 53
F. GIAO TIẾP VÀ HIỂN THỊ KẾT QUẢ ĐO : 54
G. KHUYẾCH ĐẠI THUẬT TỐN (OPERATION AMPLIFIER) : 54
I. SƠ ĐỒ KHỐI VÀ PHÂN TÍCH MỘT MẠCH OP – AMP ĐƠN GIẢN : 55
II. IC KHUYẾCH ĐẠI THUẬT TỐN (OP AMP) : 55
1. Các đặc tính cơ bản : 55
2. Op Amp lý tưởng : 57
3. Mạch đo dùng IC Op-Amp (mạch khuyếch đại thuật tốn ) : 58

PHẦN 2 : THIẾT KẾ
A. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG : 59
I. ĐO ÁP, DÒNG, TỤ, CẢM VÀ ĐIỆN TRỞ : 59
1. Đo điện áp : 59
2. Đo dòng điện : 60
3. Đo điện dung : 60
4. Đo điện cảm : 61
5. Đo điện trở : 62
II. ĐO TẦN SỐ, COS, CÔNG SUẤT : 63
1. Đo tần số : 63
2. Đo cos : 63
3. Đo công suất : 63
III. BỘ NGUỒN LẬP TRÌNH DAC : 64
B. GIỚI THIỆU CÁC IC TRÊN KIT : 64
1. µCAT89C51 : 64
2. Vi mạch MAX 232 : 64
3. ADC0809 : 65
4. DAC0808 : 65
5. LM741 và LF353 : 65
6. IC 74HC573 : Đệm dòng 66
7. Rơ le : 66
C. GIAO DIỆN TRÊN MÁY TÍNH VÀ SỬ DỤNG : 68
D. LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ CHƯƠNG TRÌNH VI XỬ LÝ : 74
I. LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT : 74
1. Chương trình chính : 74
2. Chương trình con Inchar, Outchar: 84
3. Chương trình con đo độ rộng xung : 84
4. Chương trình con delay2ms : (delay 2.5 ms) 85
II. CHƯƠNG TRÌNH VI XỬ LÝ CHO AT89C51 : 86
III. MẠCH THIẾT KẾ : 99

PHẦN 1 : LÝ THUYẾT CHUNG
B. ĐẶT VẤN ĐỀ :
Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử ma øtrong đó là việc ứng dụng máy vi tính vào kỹ thuật đo lường và điều khiển đã đem lại những kết quả đầy tính ưu việt .
Để có thể tiến hành điều khiển hoặc giám sát, đo lường các quá trình thực bằng máy tính, trước hết phải có được mối liên hệ cần thiết giữa máy tính và thế giới bên ngồi.
Với sự phát triển mạnh của nghành kỹ thuật số đặc biệt là cho ra đời các họ vi xử lí và vi điều khiển rất đa chức năng do đó việc dùng kỹ thuật vi xử lí, kỹ thuật vi điều khiển kết hợp với máy tính đã giải quyết những bế tắc và kinh tế hơn mà phương pháp dùng IC rời kết nối lại không thực hiện được. Các thiết bị, hệ thống đo lường và điều khiển ghép nối với máy tính có độ chính xác cao, thời gian thu thập số liệu ngắn, nhưng điều đáng quan tâm hơn là mức độ tự động hố trong việc thu thập và xử lý các kết quả đo, kể cả việc lập bảng thống kê cũng như in ra kết quả .
I. Mục đích yêu cầu của đề tài :
Trong luận văn này, em thiết kế một mô hình thí nghiệm mạch điện và bộ đo các đại lượng điện, có giao diện nối tiếp với máy tính để hiển thị và vẽ dạng tín hiệu đo lên màn hình. Mạch vi xử lý nhận các giá trị đại lượng điện (điện áp, dòng điện, điện trở, điện dung, cảm kháng tần số, công suất) sau khi đã qua mạch đệm được chuyển thành điện áp thích hợp tương ứng với ngõ vào analog của bộ biến đổi ADC. Các giá trị đo sẽ được truyền về máy tính để xử lý và được hiện thị lên màn hình .
Yêu cầu :
-Giá trị đo phải chính xác, và thay đổi tầm đo một cách linh hoạt.
-Mạch điện không quá phức tạp, bảo đảm được sự an tồn, dễ sử dụng.
-Giá thành không quá mắc.
II. Giới hạn của đề tài :
Do mạch chỉ thiết kế đo các đại lượng điện trên mạch thí nghiệm điện nên bị giới hạn về giá trị đo áp (tối đa 12 V DC, 24 Vpp AC), dòng (0.1 A), các giá trị điện kháng, tần số, công suất cũng bị giới hạn tầm đo. Ta có thể mở rộng để đo các giá trị lớn hơn thông qua biến dòng, biến áp, mạch phân tầm đo với tỷ số biến đổi thích hợp.

III. Sơ đồ khối tổng quát :