Báo cáo Nghiên cứu, thực hiện các mô hình giảng dạy linh kiện ðiện tử chương thực tập điện tử ôtô (Phần 1)

Nội dung text: Báo cáo Nghiên cứu, thực hiện các mô hình giảng dạy linh kiện ðiện tử chương thực tập điện tử ôtô (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU, THỰC HIỆN CÁC MÔ HÌNH GIẢNG DẠY LINH KIỆN ÐIỆN TỬ CHƯƠNG THỰC TẬP ÐIỆN TỬ Ô – TÔ S K C 0 0 3 9 5 9 MÃ SỐ: T2013-74 S KC 0 0 5 3 9 9 Tp. Hồ Chí Minh, 2013
2. ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV Danh sách những thành viên tham gia nghiên cứu đề tài và đơn vị phối hợp chính 1/ Thành viên tham gia: Đề tài đƣợc thực hiện bởi NGUYỄN VĂN THÌNH là chủ nhiệm đề tài, các thành viên tham gia: Lê Văn Chinh: -TRUNG TÂM ĐIỆN TỬ - LÝ THƯỜNG KIỆT Nguyễn Thành Đức: - Công ty Điện tử Hưng Long 2/ Đơn vị phối hợp chính: -TRUNG TÂM ĐIỆN TỬ - LÝ THƯỜNG KIỆT Thiết kế mô hình thực tạp linh kiện điện tử ô-tô - Công ty Điện tử Hưng Long Chế tạo mô hình thực tập linh kiện điện tử ô-tô THƢ̣C HIÊṆ MÔ HÌNH GIẢ NG DAỴ ĐIÊṆ CƠ BẢ N Trang 1
3. ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV MỤC LỤC DANH MUC̣ TRANG Phần I: MỞ ĐẦU I.1. TỔ NG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC 8 I.2. TÍNH CẤP THIẾT 8 I.3. MỤC TIÊU 8 I.4. CÁCH TIẾP CẬN 9 I.5. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 9 I.6. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 9 Phần II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 10 II.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 11 II.2 GIỚI THIỆU VỀ MÔ HÌNH 16 II.3 PHẦN MỀM SỬ DỤNG THỰC TẬP VI XỬ LÝ 31 II.4. THỰC TẬP TRÊN MÔ HÌNH 39 Phần III. KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 THƢ̣C HIÊṆ MÔ HÌNH GIẢ NG DAỴ ĐIÊṆ CƠ BẢ N Trang 2
4. ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV Danh mục bảng biểu- hình ảnh Hình 1 Cấu tạo của diode quang Hình 2 Đặc tuyến truyền đạt điện áp Hình 3 Mạch khuếch đại vi sai (mạch trừ) Hình 4 Bô ̣ nguồn và mac̣ h nap̣ avr Hình 5 sơ đồ mac̣ h nap̣ Hình 6 Nguồn board vi xử lý Hình 5 Mạch nguồn board vi xử lý Hình 7 Sơ đồ chân Atmega32 Hình 8 Led 7 đoaṇ A chung Hình 9 Sơ đồ mac̣ h led 7 đoaṇ trên mô hình Hình 11 Mô hình và sơ đồ mac̣ h LCD Hình 13 Sơ đồ led ma trâṇ 3 màu Hình 14 Sơ đồ nú t nhấn Hình 15 Sơ đồ chân của LM35 Hình 16 Cảm biến nhiệt độ LM35 Hình 17 Mô hình 16 led đơn Hinh 18 Sơ đồ mac̣ h cò i và quaṭ Hình 19 Cấu trú c IC555 Hình 24 Cắ m dây cho mô hình Hình 25 Sơ đồ mac̣ h mô hình transistor quang THƢ̣C HIÊṆ MÔ HÌNH GIẢ NG DAỴ ĐIÊṆ CƠ BẢ N Trang 3
5. ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT PF: POWER FUSE MG: MAGNETIC SWITCHES WM: WATT METER AM: AMPERE METER VM : VOLT METER FM : FREQUENCY METER VS: VOLTAGE SWITCH AS: AMPERE SWITCH REC: RECTIFIER UNIT AVR: AUTOMATIC VOLTAGE REGULATOR BZ : Buzzer alarm LV: LOW VOLTAGE MV : MEDIUM VOLTAGE OC : Over Current UC : Under Current OSC : OSCilloscope DC : Direct Current AC : Alternating Current AC: Alternating Current DC: Direct Current LED: Light Emitting Diode NPN: Negative, Positive, Negative PNP: Positive, Negative, Positive R: Resistance, or ohms, or V : Volts, or voltage or electromotive force or U W: Watts THƢ̣C HIÊṆ MÔ HÌNH GIẢ NG DAỴ ĐIÊṆ CƠ BẢ N Trang 4
6. ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập - Tự do - Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ ĐÔṆ G LƢC̣ Tp. HCM, Ngày 19 tháng 11 năm 2013 THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1. Thông tin chung: - Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THỰC HIÊN CÁC MÔ HÌNH GIẢNG DẠY LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CHƢƠNG THỰC TẬP ĐIỆN TỬ Ô – TÔ - Mã số: T2013-74/KHCN-GV - Chủ nhiệm và thanh viên: NGUYỄN VĂN THÌNH - Cơ quan chủ trì: Đaị hoc̣ Sƣ phaṃ Kỹ thuâṭ Thành phố Hồ Chí Minh. - Thời gian thực hiện: Tƣ̀ tháng 01 năm 2013 đến tháng 12 năm 2013. 2. Mục tiêu: Nghiên cƣ́ u, chế taọ MÔ HÌNH GIẢNG DẠY LINH KIỆN ĐIỆN TỬ phục vụ công tác đào tạo. 3. Tính mới và sáng tạo: - Tính mớ i: Mô hinh thƣc̣ hiêṇ đƣơc̣ chƣ́ c năng thử nghiệm , đấu dây, thực hành các bài tập vi xử lý , các bài tập về linh kiện IC, logic. - Sáng tạo: Trên một m hình có thể thực hiện rất nhiều bài tập, thí nghiệm về vi xử lý 4. Kết quả nghiên cứu: - Nghiên cƣ́ u lý thuyết và tính toán thiết kế mô hình thức tập hoàn chỉnh. 5. Sản phẩm: -Mô hình giảng dạy linh kiện điện tử cơ bản trên ô tô. 6. Hiệu quả, phƣơng thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng: - Hiêụ quả: Cung cấp thiết bi ̣phuc̣ vu ̣giảng daỵ và hoc̣ tâp̣ . THƢ̣C HIÊṆ MÔ HÌNH GIẢ NG DAỴ ĐIÊṆ CƠ BẢ N Trang 5
7. ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV - Phƣơng thƣ́ c chuyển giao kết quả nghiên cƣ́ u và khả năng áp duṇ g: Thuyết minh đề tài và thiết bị chế tạo thử nghiệm đã đƣợc sử dụng tốt cho công tác giảng dạy tại bô ̣môn Điêṇ tƣ̉ ô tô, khoa Cơ khí Đôṇ g lƣc̣ trƣờ ng Đaị hoc̣ Sƣ phaṃ Kỹ thuâṭ Thành phố Hồ Chí Minh. Trƣởng Đơn vị Chủ nhiệm đề tài (ký, họ và tên) (ký, họ và tên) THƢ̣C HIÊṆ MÔ HÌNH GIẢ NG DAỴ ĐIÊṆ CƠ BẢ N Trang 6
8. ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV INFORMATION ON RESEARCH RESULTS 1. General information: Project title: Research and implementation of teaching models of electronic components electronic practice chapter - I Code number: T2013-74/KHCN-GV Coordinator: Senior Lecturer – Master Van Thinh Nguyen Implementing institution: University of Technical Education Ho Chi Minh City Duration: from 01/2013 to 12/2013 2. Objective(s): Research, manufacturing teaching models of electronic components in service training 3. Creativeness and innovativeness: Implementation model function testing, wiring, practice exercises processor, the exercise of IC components, logic 4. Research results: Theoretical research and design calculations collective consciousness complete model 5. Products: The model of teaching basic electronic components on a car. 6. Effects, transfer alternatives of reserach results and applicability: Effective: Provide equipment for teaching and learning Method of transferring research results and the ability to apply: illustrate topic and use for teaching effectively of The Automobile Regulator Tester at Department of electronic automotive at Mechanical Engineering & Dynamitic Department at University of Technical Education Ho Chi Minh City. THƢ̣C HIÊṆ MÔ HÌNH GIẢ NG DAỴ ĐIÊṆ CƠ BẢ N Trang 7
9. ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV PHẦN I: MỞ ĐẦU I.1. TỔ NG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC: Trên thế giới, việc nghiên cứu – chế tạo thiết bị kiểm tra phục vụ giảng dạy và học tập trong nhà trƣờng Đại học đã phổ biến, nhƣng còn khá hạn chế trong các trƣờng ở Việt Nam nói chung và ngành cơ khí động lực ở trƣờng ta nói riêng trong giai đoạn hiện nay. Do đó, việc chế tạo thiết bị , mô hình học cụ sao cho hiệu quả, tiện ích , phù hợp trong giảng dạy thực hành cho khoa Cơ khí Động lực trở nên rất cần thiết. Nó vừa mang tính khoa học, vừa tiết kiệm thời gian đồng thời giúp ngƣời học dễ hiểu, dễ thao tác. Qua đó, ngƣời học rút ra đƣợc nhiều kiến thức thực tế, thao tác chuẩn, tăng hiệu quả quá trình đào tạo. I.2. TÍNH CẤP THIẾT: Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các công nghệ mới tiên tiến nhất đƣợc áp dụng để nâng cao đời sống, tăng tính tiện ích cho con ngƣời. Ngành công nghệ ô tô cũng không nằm ngoài xu thế đó. Các nhà sản xuất xe hơi luôn muốn đƣa vào ôtô nhƣ̃ng hê ̣thống thông minh , tiêṇ ích. Mà điều này đƣơc̣ thƣc̣ hiêṇ trên các điều khiển điêṇ tƣ̉ , điều khiển lâp̣ trình Đề tài thƣc̣ hiêṇ các mô hình nhằm giúp sinh viên đƣơc̣ thƣc̣ tâp̣ trên mô hình để hiều sâu hơn về cách hoaṭ đôṇ g cơ bản của các linh kiêṇ điêṇ tƣ̉ . Giúp sinh viên hiểu rõ cũng nhƣ thƣc̣ hiêṇ thƣc̣ tế trên các mô hình linh kiêṇ điêṇ tƣ̉ . Đây là một nghiên cứu ứng dụng tạo ra mô hình dùng để giảng dạy tại các trƣờng Đại học và ứng dụng kỹ thuật Vi điều khiển để giải quyết một bài toán thực tế. Việc chế tạo thành công sẽ rất hữu ích, giúp sinh viên có những sáng tạo hiệu quả trong học tập cũng nhƣ khi công tác sau này. Đặc biệt, các trƣờng đào tạo nghề CKĐL hiện đang rất cần các mô hình đào tạo về các linh kiện điện tử trong thực tập cơ bản Điện ô tô. I.3. MỤC TIÊU: - Nghiên cứu, tính toán lý thuyết làm cơ sở chế tạo thƣ̉ nghiêṃ mô hình học cụ phục vụ công tác đào tạo. - Nắm vững cơ sở lý thuyết, các quá trình vật lý, đặc tuyến của các lịnh kiện bán dẫn để làm nền tảng cho quá trình thiết kế mô hình. - Chế tạo thành công mô hình GIẢNG DẠY LINH KIỆN ĐIỆN TỬ. Sử dụng làm tài liệu giảng dạy về các linh kiện bán dẫn , môn Thực tập điện ô tô I.4. CÁCH TIẾP CẬN: THƢ̣C HIÊṆ MÔ HÌNH GIẢ NG DAỴ ĐIÊṆ CƠ BẢ N Trang 8
10. ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV Qua nghiên cứu lý thuyết, đồng thời tiếp cận các cơ sở sản xuất , sữa chữa ô tô để ttừ đó tìm phƣơng án thiết kế và chế tạo thử nghiệm thi ết bị đáp ứng đƣợc mục tiêu đã đặt ra. I.5. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:  Tham khảo tài liệu, thu thập các thông tin có liên quan.  Nghiên cứu các tài liệu và mô hình có liên quan.  Để hoàn thành đƣợc đề tài, đã kết hợp nhiều phƣơng pháp nghiên cứu. Trong đó đặc biệt là đọc nhiều tài liệu về linh kiện bán dẫn, linh kiện vi xử lý, các phần mềm viết code , các sơ đồ mạch kết nối của ECU. Các tài liệu về kỹ thuật điện tử, vi mạch. I.6. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU: - Đối tƣợng nghiên cứu: Mô hình thực tập GIẢNG DẠY LINH KIỆN ĐIỆN TỬ - Phạm vi nghiên cứu: Lý thuyết, tính toán thiết kế và chế tạo thử nghiệm. THƢ̣C HIÊṆ MÔ HÌNH GIẢ NG DAỴ ĐIÊṆ CƠ BẢ N Trang 9
11. ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV PHẦ N II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU II.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT II.1.1 CÁC DẠNG TÍN HIỆU ĐIỆN: Các dạng tín hiệu trên ô tô có hai dạng: Thông tin dạng tƣơng tự (anlanog) thƣờng hiển thị thông qua các loại đồng hồ chỉ báo bằng kim và thông tin dạng số (digital) sử dụng tín hiệu từ các cảm biến khác nhau - Tín hiệu dạng tƣơng tự (analog): Tín hiệu analog là tín hiệu liên tục,đồ thị biểu diễn tín hiệu analog là một đƣờng liên tục(ví dụ sin,cos,hoặc đƣờng cong lên xuống bất kỳ), analog có nghĩa là tƣơng tự, tƣơng tự có nghĩa là tín hiệu lúc sau cũng có dạng tƣơng tự nhƣ lúc trƣớc đó, nói tƣơng tự không có nghĩa y chang mà có nghĩa tƣơng tự về bản chất tín hiệu, nhƣng sẽ khác về cƣờng độ tín hiệu lúc sau so với lúc trƣớc. - Tín hiệu dạng số (digital): Tín hiệu digital là tín hiệu số, chỉ bao gồm hai mức cao và thấp (trong máy tính là 0 và 1), tức là không liên tục. Trong điện tử và máy tính, điện thế cao đại diện cho mức 1, thấp cho mức 0. Tín hiệu digital ở ô tô thƣờng là 5V và 0V. II.1.2. HỌ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ HAI LỚP VÀ ỨNG DỤNG 1- TIẾP GIÁP P - N Tiếp giáp P-N gồm có một khối chất bán dẫn loại N và một khối chất bán dẫn loại P ghép lại với nhau nhƣ hình 3.4 THƢ̣C HIÊṆ MÔ HÌNH GIẢ NG DAỴ ĐIÊṆ CƠ BẢ N Trang 10
12. ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV II.1.3 . ĐI-ỐT BÁN DẪN - Cấu tạo, ký hiệu Đi ôt bán dẫn đƣợc cấu tao từ một mặt ghép n-p với mục đích sử dụng nó nhƣ một van điện. Tùy theo diện tích của phần tiếp xúc giữa hai lớp n và p mà ngƣời ta gọi là đi ôt tiếp điểm hay đi ốt tiếp mặt. Trong sơ đồ nguyên lý đi ôt thông thƣờng đƣợc ký hiều nhƣ ở hình 3.10a, còn hình 3.10b là ký hiệu của đi ôt ổn áp. Trên ký hiệu A-anot-cực dƣơng với lớp P, K-catot- cực âm ứng với bán dẫn loại N. - Diode phát quang (Led) Diode phát quang là diode phát ra ánh sáng khi nó đƣợc kích thích. Sự phát sinhcủa ánh sáng dựa trên nguyên tắc khi một vật bị đun nóng nó sẽ xuất hiện các hạt photon. Điều kiện để photon phát sinh là có sự tập trung cao độ của electron và lỗ trống. Ánh sáng phát ra trong quá trình tái hợp điện tử và lỗ trống ở trong cấu trúc và vùng tiếp giáp PN. Hình 3.15: Cấu tạo của diode quang - ỨNG DỤNG DIODE VÀ DIODE ZENER TRÊN ÔTÔ Diode đƣợc ứng dụng rất nhiều trong các hệ thống và thiết bị điện của ô tô, nó dùng để ngăn dòng điện ngƣợc nhằm bảo vệ cho các linh kiện điện tử, dùng để chuyển dòng điện xoay chiều của máy phát điện xoay chiều thành dòng điện một chiều cung cấp cho các phụ tải, THƢ̣C HIÊṆ MÔ HÌNH GIẢ NG DAỴ ĐIÊṆ CƠ BẢ N Trang 11
13. ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV II.1.4 HỌ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ BA LỚP VÀ ỨNG DỤNG TRANSISTOR LƢỠNG CỰC (BJT) : Transistor mối nối lƣỡng cực (BJT) đƣợc phát minh vào năm 1948 bởi John Bardeen và Walter Brittain tại phòng thí nghiệm Bell (ở Mỹ). Một năm sau nguyên lí hoạt động của nó đƣợc William Shockley giải thích. BJT là một linh kiện bán dẫn đƣợc tạo thành từ hai mối nối P – N, nhƣng có một vùng chung gọi là vùng nền. Tùy theo sự sắp xếp các vùng bán dẫn mà ta có hai loại BJT: NPN, PNP. Cả hai loại đƣợc trình bày ở hình 4.1 và 4.2. THƢ̣C HIÊṆ MÔ HÌNH GIẢ NG DAỴ ĐIÊṆ CƠ BẢ N Trang 12
14. ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV II.1.5 . KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN VÀ ỨNG DỤNG - KHÁI NIỆM VỀ MẠCH KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN - Khái niệm về op-amp Mạch khuếch đại thuật toán (Operational Amplifier: Op-Amps) có ký hiệu nhƣ hình sau: Đây là một vi mạch tƣơng tự rất thông dụng do trong Op-Amps đƣợc tích hợp một số ƣu điểm sau: - Hai ngõ vào đảo và không đảo cho phép Op-Amps khuếch đại đƣợc nguồn tín hiệu có tính đối xứng (các nguồn phát tín hiệu biến thiên chậm nhƣ nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, mực chất lỏng, phản ứng hoá-điện, dòng điện sinh học thƣờng là nguồn có tính đối xứng). - Ngõ ra chỉ khuếch đại sự sai lệch giữa hai tín hiệu ngõ vào nên Op-Amps có độ miễn nhiễu rất cao vì khi tín hiệu nhiễu đến hai ngõ vào cùng lúc sẽ không thể xuất hiện ở ngõ ra. Cũng vì lý do này Op-Amps có khả năng khuếch đại tín hiệu có tần số rất thấp, xem nhƣ tín hiệu một chiều. - Do các mạch khuếch đại vi sai trong Op-Amps đƣợc chế tạo trên cùng một phiến do đó độ ổn định nhiệt rất cao. - Điện áp phân cực ngõ vào và ngõ ra bằng không khi không có tín hiệu, do đó dễ dàng trong việc chuẩn hoá khi lắp ghép giữa các khối (module hoá). - Tổng trở ngõ vào của Op-Amps rất lớn, cho phép mạch khuếch đại những nguồn tín hiệu có công suất bé. - Băng thông rất rộng, cho phép Op-Amps làm việc tốt với nhiều dạng nguồn tín hiệu khác nhau. - Hoạt động của op-amp Dựa vào ký hiệu của Op-Amps ta có đáp ứng tín hiệu ngõ ra Vo theo các cách đƣa tín hiệu ngõ vào nhƣ sau: - Đƣa tín hiệu vào ngõ vào đảo (Vi- ), ngõ vào không đảo (Vi+ ) nối mass: Vo = - Av0.Vi- - Đƣa tín hiệu vào ngõ vào không đảo, ngõ vào đảo nối mass: Vo = Av0.Vi+ THƢ̣C HIÊṆ MÔ HÌNH GIẢ NG DAỴ ĐIÊṆ CƠ BẢ N Trang 13
15. ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV - Đƣa tín hiệu vào đồng thời trên hai ngõ vào (tín hiệu vào vi sai so với mass): Vout = Av0.(Vi+ -Vi-) = Av0.Vd Trong đó: .(Vi+ -Vi-) = Vd gọi là tín hiệu vào vi sai. Hình 5.4: Đặc tuyến truyền đạt điện áp II.1.6. Nguồn cung cấp Op-Amps không phải lúc nào cũng đòi hỏi phải cung cấp một nguồn ổn áp đối xứng ±15V DC, nó có thể làm việc với một nguồn không đối xứng có giá trị thấp hơn Hình 5.5 II.1.7. Mạch khuếch đại vi sai Khi có hai hay nhiều tín hiệu tác động đến cả hai ngõ vào cùng một thời điểm, ngƣời ta dùng mạch khuếch đại vi sai hay còn gọi là mạch trừ nhƣ hình 5.12. là điện áp vào ngõ vào đảo, điện áp vào ngõ vào không đảo. Áp dụng phƣơng pháp xếp chồng cho từng kích thích ngõ vào, ngắn mạch ngõ vào còn lại. = - = - THƢ̣C HIÊṆ MÔ HÌNH GIẢ NG DAỴ ĐIÊṆ CƠ BẢ N Trang 14
16. ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV Hình 5.12: Mạch khuếch đại vi sai (mạch trừ) THƢ̣C HIÊṆ MÔ HÌNH GIẢ NG DAỴ ĐIÊṆ CƠ BẢ N Trang 15
17. ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV II.2 GIỚI THIỆU VỀ MÔ HÌNH Hình 1: Mô hình thƣc̣ tâp̣ Mô hình đƣơc̣ thƣc̣ hiêṇ nhằm muc̣ đích thƣc̣ tâp̣ cơ bản về vi xƣ̉ lý , biết cách đi dây trên chíp thƣc̣ tế đúng vớ i chƣơng trình mình viết , cách nạp một code cho chíp và sƣ ̣ hoaṭ đôṇ g của chíp đúng nhƣ mô phỏng không. Ứng dụng các tín hiệu đầu vào xuất tín hiệu ra Mô hình gồm có : Nguồn chính và mac̣ h nap̣ cho vi xƣ̉ lý , board thƣc̣ tâp̣ vi xƣ̉ lý, mạch tạo xung IC 555, mạch transitor quang, mạch cầu II.2.1 NGUỒ N VÀ MAC̣ H NAP̣ AVR THƢ̣C HIÊṆ MÔ HÌNH GIẢ NG DAỴ ĐIÊṆ CƠ BẢ N Trang 16
18. ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV Nguồn sƣ̀ duṇ g dòng điêṇ DC 12V qua IC ổn áp 7812 và tụ lọc tạo nguồn ổn điṇ h cho mô hình . Trên board có cầu chì , diode nhằm bảo vê ̣khi châp̣ nguồn và nối nhầm cƣc̣ nguồn khi thƣc̣ tâp̣ . Đề thuâṇ tiêṇ cho viêc̣ thƣc̣ tâp̣ trên mô hình còn tích hơp̣ thêm mac̣ h nạp AVR910 mạch này có ƣu điểm nạp nhanh nhỏ gọn và nạp qua cổng USB dễ dàng . Trong phần sau se ̃ hƣớ ng dâñ cài đăṭ driver và cách nap̣ chíp sƣ̉ duṇ g mac̣ h nap̣ này. Hình 2: Bô ̣ nguồn và mac̣ h nap̣ avr THƢ̣C HIÊṆ MÔ HÌNH GIẢ NG DAỴ ĐIÊṆ CƠ BẢ N Trang 17
19. ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV Hình 3: sơ đồ mac̣ h nạp II.2.2 BOARD THƢC̣ TÂP̣ VI XƢ̉ LÝ Trên board nguồn đƣơc̣ cấp cho tất các bô ̣phâṇ có nguồn trƣc̣ nhƣ chíp , lm35, lcd Board gồm có : bô ̣phâṇ gắn chip, lcd, led 7 đoaṇ , led ma trâṇ , 16 led đơn, 5 nút nhấn, môṭ biến trở , cảm biến nhiêṭ đô ̣LM 35 và các tín hiệu nhƣ quạt, còi - Nguồn nuôi board thƣc̣ tâp̣ vi xƣ̉ lý Mạch tạo nguồn: sƣ̉ duṇ g chíp 7805 và các tụ điện diode haṇ dòng đƣ ợc dùng để tạo nguồn 5V ổn định cho mạch ứng dụng. Hình 4: Nguồn board vi xử lý THƢ̣C HIÊṆ MÔ HÌNH GIẢ NG DAỴ ĐIÊṆ CƠ BẢ N Trang 18
20. ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV Hình 5: Mạch nguồn board vi xử lý - Đế gắ n chíp Đế chíp đƣơc̣ cấp nguồn cho các chân VCC , AVCC. Các chân nguồn cho chip, chân VCC (chân 10 cho chip ATmega32), và AVCC (chân 30) với nguồn VCC, các chân GND và AGND với mass. Các đƣờng nạp chip, các đƣờng này kết nối v ới các cổng nạp mà không cần tháo chip khỏi mạch, khỏi board. Các đƣờng này đƣơc̣ bố trí theo thứ tự chân mac̣ h nap̣ (GND, VCC, RESET, SCK, MISO, MOSI). Chân các PORT A,B,C,D đƣơc̣ nối tớ i các chân cắm, mỗi PORT đƣơc̣ nối vớ i header 8 chân thƣ́ tƣ ̣ tƣ̀ P0 đến P7. Vi điều khiển ATMEGA32 Atmega32 là vi điều khiển thuộc họ AVR của hãng Atmel,có 40 chân trong đó có 32 chân vào/ra (I/O), có 4 kênh điều xung PWM,sử dụng thạch anh ngoài 8MHz. Nhân AVR kết hợp tập lệnh đầy đủ với 32 thanh ghi đa năng. Tất cả các thanh ghi liên kết trực tiếp với khối xử lý số học và logic (ALU) cho phép 2 thanh ghi độc lập đƣợc truy cập trong một lệnh đơn trong 1 chu kỳ đồng hồ. Kết quả là tốc độ nhanh gấp 10 lần các bộ vi điều khiển CISC thƣờng. THƢ̣C HIÊṆ MÔ HÌNH GIẢ NG DAỴ ĐIÊṆ CƠ BẢ N Trang 19
21. ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƢỜNG T2013-74 /KHCN-GV Hình 7: Sơ đồ chân Atmega32 At mega32 gồm có 4 port :port A,port B,port C và port D. Port A gồm 8 chân từ PA0 đến PA7:là cổng vào tƣơng tự cho chuyển đổi tƣơng tự sang số.Nó cũng là cổng vào/ra hai hƣớng 8 bít trong trƣờng hợp không sử sụng làm cổng chuyển đổi tƣơng tự,có điện trở nối lên nguồn dƣơng bên trong. Port A cung cấp đƣờng địa chỉ dữ liệu vào/ra theo kiểu hợp kênh khi dùng bộ nhớ bên ngoài. Port B gồm 8 chân từ PB0 đến PB7:là cổng vào/ra hai hƣớng 8 bít,có điện trở nối lên nguồn dƣơng bên trong.Port B cung cấp các chức năng ứng với các tính năng đặc biệt của Atmega32. Port C gồm các chân từ PC0 đến PC7:là cổng vào/ra hai hƣớng 8 bit,có điện trở nối lên nguồn dƣơng bên trong,Port C cung cấp các địa chỉ lối ra khi sử dụng bộ nhớ bên ngoài và đồng thời cung cấp ứng với các tính năng đặc biệt của Atmega32. Port D gồm các chân từ PD0 đến PD7:là cổng vào/ra hai hƣớng 8 bít,có điện trở nối lên nguồn dƣơng bên trong. Port D cung cấp các chức năng ứng với các tính năng đặc biệt của Atmega32. Chân nguồn Vcc (chân số 10 và chân số 30):điện áp nguồn nuôi của Atmega32 từ 4.5v đến 5.5v. Chân Reset (chân số 9):lối vào đặt lại. Chân GND (chân số 11 và chân 31):chân nối mas. Chân XTAL1,XTAL2 là hai chân nối thạch anh ngoài (chân số 12 và chân số 13). Atmega32 sử dụng thạch anh ngoài là 8MHz. Chân ICP(chân số 20):là chân vào cho chức năng bắt tín hiệu cho bộ định thời/đếm Chân OC1B(chân số 18):là chân ra cho chức năng so sánh lối ra bộ định thời/đếm THƢ̣C HIÊṆ MÔ HÌNH GIẢ NG DAỴ ĐIÊṆ CƠ BẢ N Trang 20
22. S K L 0 0 2 1 5 4