autranphuong_trinh
New Member
Download miễn phí Thiết kế đồng hồ kỹ thuật số dùng Atmega 16
MỤC LỤC
CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1
CHƯƠNG II: TÔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐO 3
2.1. Các phương pháp và thiết bị đo dòng điện 3
2.2.Các phương pháp và thiết bị đo điện áp 6
2.3. Một số phương pháp đo công suất 7
2.4. Đo góc lệch pha 12
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 15
3.1 Sơ đồ khối của mạch nguyên lý 15
3.2 Đặc điểm của ATmega 16 16
3.3 Khối phím bấm 20
3.4 Khối LCD 21
3.5 Mạch nguồn 23
3.6 Khối mạch chuẩn hóa U,I và mạch tạo góc pha 23
3.6.1 Mạch chuẩn hóa điện áp 23
3.6.2 Mạch chuẩn hóa dòng điện 25
3.6.3 Mạch tạo góc pha 26
CHƯƠNG IV: CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM 28
CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ
Vi điều khiển là một máy tính được tích hợp trên một chíp, nó thường được sử dụng để điều khiển các thiết bị điện tử. Vi điều khiển, thực chất, là một hệ thống bao gồm một vi xử lý có hiệu suất đủ dùng và giá thành thấp (khác với các bộ vi xử lý đa năng dùng trong máy tính) kết hợp với các khối ngoại vi như bộ nhớ, các mô đun vào/ra, các mô đun biến đổi số sang tương tự và tương tự sang số,... Ở máy tính thì các mô đun thường được xây dựng bởi các chíp và mạch ngoài.
Vi điều khiển thường được dùng để xây dựng các hệ thống nhúng. Nó xuất hiện khá nhiều trong các công cụ điện tử, thiết bị điện, máy giặt, lò vi sóng, điện thoại, đầu đọc DVD, thiết bị đa phương tiện, dây chuyền tự động, v.v.
Trong thời đại của chúng ta với cuộc cách mạng khoa học và kỹ thuật như vũ bão thì Kỹ thuật đo lường nói chung là nhân tố quyết định cho quá trình nghiên cứu và sản xuất. Cho đến nay sự phát triển của khoa học kỹ thuật đang ở giai đoạn thay thế cho các quá trình lao động chân tay bằng các quá trình sản xuất tự động hoá một phần hay toàn phần. các máy móc làm việc hoàn toàn tự động cho khả năng giảm lao động trong quá trình sản xuất và làm tăng nhảy vọt năng suất lao động. Con người không gắn liền với máy móc, thiết bị mà chỉ đóng vai trò kiểm tra và hiệu chỉnh khi cần thiết. Quá trình sản xuất tự nó tiến hành nhờ có sự kiểm tra, điểu khiển và điều chỉnh được thực hiện tự động. Đó thực chất là một qúa trình đo lường liên tục. Con người ở đây chỉ làm nhiệm vụ quan sát trông coi và giải quyết các hư hỏng gặp phải. Không nằm ngoài tiến trình phát triển chung của khoa học công nghệ, kỹ thuật đo lường nói chung và kỹ thuật đo lường công suất điện nói riêng cũng đã và đang phát triển để đáp ứng những nhu cầu mà thực tiễn đặt ra.
Hiện nay hầu hết các các thiết bị trên thế giới chạy bằng năng lượng điện, điện ngày càng đóng vai trò quan trọng trong quá trình phát triển của xã hội, đó là điều không thể phủ nhận. Chính vì thế việc đo, giám sát công suất tiêu thụ điện của các thiết bị điện là tất yếu. Nó chính là cơ sở để tính giá thành điện cũng như đóng vai trò quan trọng trong quá trình đo lường giám sát hệ thống điện hay thiết bị điện, việc này có ý nghĩa hết sức quan trọng cho quá hoạt động của hệ thống điện và đảm bảo sự an toàn cho máy móc thiết bị cũng như người vận hành. Vì vậy một ứng dụng của vi xử lý rất quan trọng mà ta cần nghiên cứu là đồng hồ kỹ thuật số đo đại lượng điện sử dụng VĐK atmega16. Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại đồng hồ kỹ thuật số như: BS_750, BS_7200, BS-5200, BS-G1000, CSD-907, BS-G1000, CSD-701B MINEBEA, CSD-819C MINEBEA….
Nhiệm vụ thiết kế:
Đo điệm áp hiệu dụng, dải đo điện áp 0~250 VAC, tốc đọ đo 5 lần/1 giây. Kết quả đo hiển thị trên LCD với 1 số lẻ.
Đo dòng điện hiệu dụng, dải đo dòng điện 0~20A, tốc độ đo 5 lần/1 giây. Kết quả đo hiển thị trên LCD với 2 số lẻ (Ví dụ 3.46).
Đo tần số, dải đo 30~100Hz, tốc độ 5 lần/ 1s. Kết quả đo hiển thị trên LCD với 2 số lẻ.
Hiển thị bằng màn hình LCD 2 dòng. Hiển thị dấu phẩy động.
Các phím điểu khiển chọn chế độ làm việc và hiển thị.
CHƯƠNG II: TÔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐO
Việc đo công suất thực chất cũng là việc đo các đại lượng điện mà cơ bản nhất là dòng và áp. Từ những tính toán đó mà ta có thể tính ra các công suất của tải cần đo.Vì vậy trong các công trình nghiên cứu khoa học người ta luôn quan tâm đến các phương pháp và thiết bị đo dòng điện, điện áp.
2.1. Các phương pháp và thiết bị đo dòng điện
Có thể đo dòng điện bằng các phương pháp trực tiếp, gián tiếp và so sánh(phương pháp bù).
a. Các phương pháp đo dòng
Phương pháp đo trực tiếp:
Người ta dùng các công cụ đo dòng điện như ampemet,miliampemet roampemet…để đo dòng điện và đọc trực tiếp kết quả trên thang chia độ công cụ đo. Phương pháp đo gián tiếp:
Người ta có thể dùng vônmet đo điện áp rơi trên một điện trở mẫu, thông qua tính toán ta sẽ có dòng điện cần đo.
Phương pháp so sánh:
Người ta đo dòng điện bằng cách so sánh điện áp cần đo với điện áp mẫu, chính xác; Ở trạng thái cân bằng của dòng cần đo và dòng mẫu sẽ đọc được điện áp trên mẫu. Việc so sánh này có thể là trực tiếp hay gián tiếp.
Yêu cầu đối với các công cụ đo dòng điện:
Khi đo dòng điện ta phải mắc nối tiếp Ampemet với dòng điện cần đo. Ampe mét này lấy một phần năng lượng của mạch cần đo, gây sai số phương pháp cho phép. Phần năng lượng này còn còn gọi là công suất tiêu thụ của Ampemet, được tính:
PA = IA2.RA
Trong phép đo dòng điện thì PA càng nhỏ càng tốt, tức là yêu cầu RA càng nhỏ càng tốt.
Khi đo dòng điện xoay chiều, điện trở của ampemet còn chịu ảnh hưởng của tần số(XL=.L
hần trở kháng của cuộn dây). Để bảo đảm cấp chính xác của công cụ đo, người ta thiết kế các công cụ đo dòng xoay chiều ở các miền tần số sử dụng nhất định. Nếu sử dụng công cụ đo ở những miền tần số khác thiết kế thì sẽ gây sai số do tần số.
b.Một số thiết bị đo đại lượng điện
Các ampemet xoay chiều:
Để đo dòng điện xoay chiều ở miền tần số công nghiệp ta thường dùng các ampemet điện từ, điện động và sắt điện động. Đo dòng điện ở miền tần số âm tần và có thể dung nhiều thang đo khác nhau, người ta thường dung ampe vòng từ điênj chỉnh lưu. Ampe nhiệt điện được dung để đo dòng điện xoay chiều có tần số cao và siêu cao.
Ampemet điện từ:
Được chế tạo dựa trên cơ cấu chỉ thị điện từ. Mỗi cơ cấu chỉ thị điện từ được chế tạo với số vòng nhất định(I.W). với cơ cấu cuộn dây tròn thường có I.W= 200A.vòng; cuộn dây dẹt có I.W= 100÷150A.vòng. Loại mạch từ khép kín I.W= 50÷1000A.vòng. Như vậy để mở rộng thang đo của ampemet điện từ chỉ cần thay đổi như thế nào để đảm bảo I.W=cosnt.
Ampemet điện từ nhiều thang đo được chế tạo bằng cách chia cuộn dây tĩnh bằng nhiều phân đoạn bằng nhau, thay đổi cách nối các phân đoạn này để tạo các thang đo khác nhau.
Phương pháp phân đoạn cuộn dây tĩnh của cơ cấu điện từ cũng chỉ áp dụng để chế tạo ampemet điện từ có nhiều nhất là 3 thang đo, vì tăng số lượng thang đo thì việc bố trí mạch chuyển thang đo rất phức tạp và không thể thực hiện được. Người ta thường dung biến dòng kết hợp với ampemet điện từ để mở rộng giới hạn đo dòng điện xoay chiều.
Ampemet điện động:
Thường dung để đo dòng điện ở miền tần số cao hơn tần số công nghiệp (cỡ 400-2000Hz). Ampemet điện động có độ chính xác cao với tín hiệu điện xoay chiều(0,2-0,5) nên được sử dụng làm công cụ mẫu. Có hai loại sơ đồ mạch của ampemet điện động: khi dòng điện cần đo nhỏ hơn hay bằng 0,5A thì trong mạch cuộn dây động và cuộn dây tĩnh mắc nối tiếp với nhau. Khi dòng cần đo >0,5A thì trong mạch cuộn dây động và cuộn dây tĩnh mắc song song với nhau.
a). Mắc nối tiếp b) Mắc song song
Hình 2.1: Cách sắp xếp ampemet điện động
CHƯƠNG IV: CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM
/*****************************************************
This program was produced by the
CodeWizardAVR V2.03.4 Standard
Automatic Program Generator
Project :
Version :
Date : 11/19/2010
Author :
Company :
Comments:
Chip type : ATmega16
Program type : Application
Clock frequency : 12.000000 MHz
Memory model : Small
External RAM size : 0
Data Stack size : 256
*****************************************************/
#include
#include
#include
#include
#include
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
MỤC LỤC
CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1
CHƯƠNG II: TÔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐO 3
2.1. Các phương pháp và thiết bị đo dòng điện 3
2.2.Các phương pháp và thiết bị đo điện áp 6
2.3. Một số phương pháp đo công suất 7
2.4. Đo góc lệch pha 12
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 15
3.1 Sơ đồ khối của mạch nguyên lý 15
3.2 Đặc điểm của ATmega 16 16
3.3 Khối phím bấm 20
3.4 Khối LCD 21
3.5 Mạch nguồn 23
3.6 Khối mạch chuẩn hóa U,I và mạch tạo góc pha 23
3.6.1 Mạch chuẩn hóa điện áp 23
3.6.2 Mạch chuẩn hóa dòng điện 25
3.6.3 Mạch tạo góc pha 26
CHƯƠNG IV: CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM 28
CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ
Vi điều khiển là một máy tính được tích hợp trên một chíp, nó thường được sử dụng để điều khiển các thiết bị điện tử. Vi điều khiển, thực chất, là một hệ thống bao gồm một vi xử lý có hiệu suất đủ dùng và giá thành thấp (khác với các bộ vi xử lý đa năng dùng trong máy tính) kết hợp với các khối ngoại vi như bộ nhớ, các mô đun vào/ra, các mô đun biến đổi số sang tương tự và tương tự sang số,... Ở máy tính thì các mô đun thường được xây dựng bởi các chíp và mạch ngoài.
Vi điều khiển thường được dùng để xây dựng các hệ thống nhúng. Nó xuất hiện khá nhiều trong các công cụ điện tử, thiết bị điện, máy giặt, lò vi sóng, điện thoại, đầu đọc DVD, thiết bị đa phương tiện, dây chuyền tự động, v.v.
Trong thời đại của chúng ta với cuộc cách mạng khoa học và kỹ thuật như vũ bão thì Kỹ thuật đo lường nói chung là nhân tố quyết định cho quá trình nghiên cứu và sản xuất. Cho đến nay sự phát triển của khoa học kỹ thuật đang ở giai đoạn thay thế cho các quá trình lao động chân tay bằng các quá trình sản xuất tự động hoá một phần hay toàn phần. các máy móc làm việc hoàn toàn tự động cho khả năng giảm lao động trong quá trình sản xuất và làm tăng nhảy vọt năng suất lao động. Con người không gắn liền với máy móc, thiết bị mà chỉ đóng vai trò kiểm tra và hiệu chỉnh khi cần thiết. Quá trình sản xuất tự nó tiến hành nhờ có sự kiểm tra, điểu khiển và điều chỉnh được thực hiện tự động. Đó thực chất là một qúa trình đo lường liên tục. Con người ở đây chỉ làm nhiệm vụ quan sát trông coi và giải quyết các hư hỏng gặp phải. Không nằm ngoài tiến trình phát triển chung của khoa học công nghệ, kỹ thuật đo lường nói chung và kỹ thuật đo lường công suất điện nói riêng cũng đã và đang phát triển để đáp ứng những nhu cầu mà thực tiễn đặt ra.
Hiện nay hầu hết các các thiết bị trên thế giới chạy bằng năng lượng điện, điện ngày càng đóng vai trò quan trọng trong quá trình phát triển của xã hội, đó là điều không thể phủ nhận. Chính vì thế việc đo, giám sát công suất tiêu thụ điện của các thiết bị điện là tất yếu. Nó chính là cơ sở để tính giá thành điện cũng như đóng vai trò quan trọng trong quá trình đo lường giám sát hệ thống điện hay thiết bị điện, việc này có ý nghĩa hết sức quan trọng cho quá hoạt động của hệ thống điện và đảm bảo sự an toàn cho máy móc thiết bị cũng như người vận hành. Vì vậy một ứng dụng của vi xử lý rất quan trọng mà ta cần nghiên cứu là đồng hồ kỹ thuật số đo đại lượng điện sử dụng VĐK atmega16. Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại đồng hồ kỹ thuật số như: BS_750, BS_7200, BS-5200, BS-G1000, CSD-907, BS-G1000, CSD-701B MINEBEA, CSD-819C MINEBEA….
Nhiệm vụ thiết kế:
Đo điệm áp hiệu dụng, dải đo điện áp 0~250 VAC, tốc đọ đo 5 lần/1 giây. Kết quả đo hiển thị trên LCD với 1 số lẻ.
Đo dòng điện hiệu dụng, dải đo dòng điện 0~20A, tốc độ đo 5 lần/1 giây. Kết quả đo hiển thị trên LCD với 2 số lẻ (Ví dụ 3.46).
Đo tần số, dải đo 30~100Hz, tốc độ 5 lần/ 1s. Kết quả đo hiển thị trên LCD với 2 số lẻ.
Hiển thị bằng màn hình LCD 2 dòng. Hiển thị dấu phẩy động.
Các phím điểu khiển chọn chế độ làm việc và hiển thị.
CHƯƠNG II: TÔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐO
Việc đo công suất thực chất cũng là việc đo các đại lượng điện mà cơ bản nhất là dòng và áp. Từ những tính toán đó mà ta có thể tính ra các công suất của tải cần đo.Vì vậy trong các công trình nghiên cứu khoa học người ta luôn quan tâm đến các phương pháp và thiết bị đo dòng điện, điện áp.
2.1. Các phương pháp và thiết bị đo dòng điện
Có thể đo dòng điện bằng các phương pháp trực tiếp, gián tiếp và so sánh(phương pháp bù).
a. Các phương pháp đo dòng
Phương pháp đo trực tiếp:
Người ta dùng các công cụ đo dòng điện như ampemet,miliampemet roampemet…để đo dòng điện và đọc trực tiếp kết quả trên thang chia độ công cụ đo. Phương pháp đo gián tiếp:
Người ta có thể dùng vônmet đo điện áp rơi trên một điện trở mẫu, thông qua tính toán ta sẽ có dòng điện cần đo.
Phương pháp so sánh:
Người ta đo dòng điện bằng cách so sánh điện áp cần đo với điện áp mẫu, chính xác; Ở trạng thái cân bằng của dòng cần đo và dòng mẫu sẽ đọc được điện áp trên mẫu. Việc so sánh này có thể là trực tiếp hay gián tiếp.
Yêu cầu đối với các công cụ đo dòng điện:
Khi đo dòng điện ta phải mắc nối tiếp Ampemet với dòng điện cần đo. Ampe mét này lấy một phần năng lượng của mạch cần đo, gây sai số phương pháp cho phép. Phần năng lượng này còn còn gọi là công suất tiêu thụ của Ampemet, được tính:
PA = IA2.RA
Trong phép đo dòng điện thì PA càng nhỏ càng tốt, tức là yêu cầu RA càng nhỏ càng tốt.
Khi đo dòng điện xoay chiều, điện trở của ampemet còn chịu ảnh hưởng của tần số(XL=.L
hần trở kháng của cuộn dây). Để bảo đảm cấp chính xác của công cụ đo, người ta thiết kế các công cụ đo dòng xoay chiều ở các miền tần số sử dụng nhất định. Nếu sử dụng công cụ đo ở những miền tần số khác thiết kế thì sẽ gây sai số do tần số.b.Một số thiết bị đo đại lượng điện
Các ampemet xoay chiều:
Để đo dòng điện xoay chiều ở miền tần số công nghiệp ta thường dùng các ampemet điện từ, điện động và sắt điện động. Đo dòng điện ở miền tần số âm tần và có thể dung nhiều thang đo khác nhau, người ta thường dung ampe vòng từ điênj chỉnh lưu. Ampe nhiệt điện được dung để đo dòng điện xoay chiều có tần số cao và siêu cao.
Ampemet điện từ:
Được chế tạo dựa trên cơ cấu chỉ thị điện từ. Mỗi cơ cấu chỉ thị điện từ được chế tạo với số vòng nhất định(I.W). với cơ cấu cuộn dây tròn thường có I.W= 200A.vòng; cuộn dây dẹt có I.W= 100÷150A.vòng. Loại mạch từ khép kín I.W= 50÷1000A.vòng. Như vậy để mở rộng thang đo của ampemet điện từ chỉ cần thay đổi như thế nào để đảm bảo I.W=cosnt.
Ampemet điện từ nhiều thang đo được chế tạo bằng cách chia cuộn dây tĩnh bằng nhiều phân đoạn bằng nhau, thay đổi cách nối các phân đoạn này để tạo các thang đo khác nhau.
Phương pháp phân đoạn cuộn dây tĩnh của cơ cấu điện từ cũng chỉ áp dụng để chế tạo ampemet điện từ có nhiều nhất là 3 thang đo, vì tăng số lượng thang đo thì việc bố trí mạch chuyển thang đo rất phức tạp và không thể thực hiện được. Người ta thường dung biến dòng kết hợp với ampemet điện từ để mở rộng giới hạn đo dòng điện xoay chiều.
Ampemet điện động:
Thường dung để đo dòng điện ở miền tần số cao hơn tần số công nghiệp (cỡ 400-2000Hz). Ampemet điện động có độ chính xác cao với tín hiệu điện xoay chiều(0,2-0,5) nên được sử dụng làm công cụ mẫu. Có hai loại sơ đồ mạch của ampemet điện động: khi dòng điện cần đo nhỏ hơn hay bằng 0,5A thì trong mạch cuộn dây động và cuộn dây tĩnh mắc nối tiếp với nhau. Khi dòng cần đo >0,5A thì trong mạch cuộn dây động và cuộn dây tĩnh mắc song song với nhau.
a). Mắc nối tiếp b) Mắc song song
Hình 2.1: Cách sắp xếp ampemet điện động
CHƯƠNG IV: CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM
/*****************************************************
This program was produced by the
CodeWizardAVR V2.03.4 Standard
Automatic Program Generator
Project :
Version :
Date : 11/19/2010
Author :
Company :
Comments:
Chip type : ATmega16
Program type : Application
Clock frequency : 12.000000 MHz
Memory model : Small
External RAM size : 0
Data Stack size : 256
*****************************************************/
#include
#include
#include
#include
#include
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links