Đề tài Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò sấy đứng trong dây chuyền gạch ốp lát

CHƯƠNG I KHẢO SÁT LÒ SẤY ĐỨNG TRONG DÂY CHUYỀN GẠCH ỐP LÁT Giới thiệu khái quát dây chuyền sản xuất gạch ốp lát của nhà máy gạch ốp lát Hà Nội Chúng ta sẽ giới thiệu các công đoạn điển hình trong dây chuyền sản xuất gạch ốp lát. Qua tham quan thực tế dây chuyền sản xuất của nhà máy gạch ốp lát Hà Nội, có thể tóm tắt quy trình của dây chuyền như trong sơ đồ 1.1 Nguyên tắc hoạt động của dây chuyền: Các dạng nguyên vật liệu thô sau khi qua các công đoạn sơ chế và tinh chế thành dạng bột tinh (các thông số về độ ẩm, lượng nước đã đạt yêu cầu ) sẽ đưa sang khâu cân và phối trộn. Tại đây các nguyên vật liệu được phối trộn theo một tỷ lệ nhất định tuỳ thuộc vào yêu cầu đối với sản phẩm định sản xuất. Sau đó vật liệu đã phối trộn theo ống phun được đưa sang bộ phận tạo sản phẩm thô, bao gồm các phần như tạo hình dạng, sấy sơ bộ. Tiếp theo là đến phần tráng men và in hoa để tạo mẫu mã cho sản phẩm. Một dây chuyền tự động có nhiệm vụ đưa sản phẩm thô đến bộ phận tạo sản phẩm tinh. Bộ phận này có nhiệm vụ nung sản phẩm với nhiệt độ cao và tinh chế chúng bằng cách mài, đánh bóng. Sản phẩm sau khi qua bước này được đưa đến công đoạn kiểm tra, phân loại và bốc xếp. Những sản phẩm đạt chỉ tiêu về chất lượng sẽ được đóng gói, vận chuyển đến các kho hàng bằng chế độ tự động hoặc bán tự động. Dây chuyền sản xuất được tự động hoá cao nhờ áp dụng công nghệ mới của điều khiển vào quá trình sản xuất. Trong dây chuyền sản xuất này, ở công đoạn IV, gạch sau khi được ép có độ ẩm cao (6% ), để thực hiện việc tráng men và in hoa, cần phải được đưa vào lò sấy đứng để gạch có nhiệt độ và độ ẩm thích hợp (500C; 0,5% ). Dưới đây chúng ta sẽ khảo sát về lò sấy đứng. I.1- MÔ TẢ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN VÀ NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN LÒ SẤY ĐỨNG 1- Các thông số kỹ thuật cơ bản của lò sấy đứng ã Các thông số về kích thước của lò: + Chiều rộng tác dụng của lò: 2m. + Chiều dài tác dụng của lò: 4m. + Chiều cao tác dụng của lò: 8m. * Dải nhiệt độ sấy của lò trong quá trình sấy: từ 200C- 1400C. * Thời gian cấp nhiệt trong quá trình sấy: 1h. * Vật liệu sấy là gạch mộc. * Yêu cầu gạch sau khi sấy phải có độ ẩm 0,5% và nhiệt độ khoảng 500C. Công suất cung cấp cho lò trong quá trình sấy: Để làm bay hơi hoàn toàn 1Kg cần cung cấp lượng nhiệt 539Kcal. Để sấy khô 1Kg sản phẩm có độ ẩm 6% thì cần cung cấp nhiệt lượng 32,34Kcal. Trong 1h có 6.361,2Kg vật sấy đi vào lò sấy, để sấy khô chúng ta cần cung cấp nhiệt lượng 205.721Kcal. Thông thường hiệu suất của lò sấy chính là công suất của buồng phát nhiệt. Theo dự kiến nhiệt độ buồng phát nhiệt là 5000C, trong khi đó nhiệt độ tác nhân sấy theo yêu cầu công nghệ là 1400C. Do đó để có được nhiệt độ tác nhân sấy theo yêu cầu đặt ra thì phải cung cấp một lượng không khí có nhiệt độ bằng nhiệt độ của môi trường (200C ) phù hợp nào đó để hoà trộn vói nhiệt độ buồng phát nhiệt. Theo số liệu người ta đã tính được thì cần phải cung cấp một lượng không khí là 4000m3/ h. Vì nhiệt độ của tác nhân sấy để sấy sản phẩm trong lò sấy nhỏ nên người ta chọn phương pháp trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức bằng gió nóng, chuyển động bởi hệ thống quạt ly tâm. Đây là phương pháp thường được dùng trong lò công nghiệp. Từ lưu lượng gió yêu cầu (4000m3/ h ) ta chọn loại quạt N4, công suất cung cấp cho quạt là 2,2Kw (đây là loại quạt đã được tiêu chuẩn hoá ). 2- Hoạt động của quá trình sấy Theo hình 2-1.1 và hình 2-1.2, bên trong lò được chia làm hai phần chính đối ngược nhau và được nối với nhau bằng phần thứ ba, trong đó quạt VP (quạt chính ) làm việc. Mỗi phần được chia làm ba khu vực tách rời là kênh cung cấp, kênh tuần hoàn và kênh giữa (hay kênh chính ).

doc85 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 24/01/2013 | Lượt xem: 2493 | Lượt tải: 13download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đề tài Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò sấy đứng trong dây chuyền gạch ốp lát, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Ch­¬ng I Kh¶o s¸t lß sÊy ®øng trong d©y chuyÒn g¹ch èp l¸t Giíi thiÖu kh¸i qu¸t d©y chuyÒn s¶n xuÊt g¹ch èp l¸t cña nhµ m¸y g¹ch èp l¸t Hµ Néi Chóng ta sÏ giíi thiÖu c¸c c«ng ®o¹n ®iÓn h×nh trong d©y chuyÒn s¶n xuÊt g¹ch èp l¸t. Qua tham quan thùc tÕ d©y chuyÒn s¶n xuÊt cña nhµ m¸y g¹ch èp l¸t Hµ Néi, cã thÓ tãm t¾t quy tr×nh cña d©y chuyÒn nh­ trong s¬ ®å 1.1 Nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña d©y chuyÒn: C¸c d¹ng nguyªn vËt liÖu th« sau khi qua c¸c c«ng ®o¹n s¬ chÕ vµ tinh chÕ thµnh d¹ng bét tinh (c¸c th«ng sè vÒ ®é Èm, l­îng n­íc ®· ®¹t yªu cÇu ) sÏ ®­a sang kh©u c©n vµ phèi trén. T¹i ®©y c¸c nguyªn vËt liÖu ®­îc phèi trén theo mét tû lÖ nhÊt ®Þnh tuú thuéc vµo yªu cÇu ®èi víi s¶n phÈm ®Þnh s¶n xuÊt. Sau ®ã vËt liÖu ®· phèi trén theo èng phun ®­îc ®­a sang bé phËn t¹o s¶n phÈm th«, bao gåm c¸c phÇn nh­ t¹o h×nh d¹ng, sÊy s¬ bé. TiÕp theo lµ ®Õn phÇn tr¸ng men vµ in hoa ®Ó t¹o mÉu m· cho s¶n phÈm. Mét d©y chuyÒn tù ®éng cã nhiÖm vô ®­a s¶n phÈm th« ®Õn bé phËn t¹o s¶n phÈm tinh. Bé phËn nµy cã nhiÖm vô nung s¶n phÈm víi nhiÖt ®é cao vµ tinh chÕ chóng b»ng c¸ch mµi, ®¸nh bãng. S¶n phÈm sau khi qua b­íc nµy ®­îc ®­a ®Õn c«ng ®o¹n kiÓm tra, ph©n lo¹i vµ bèc xÕp. Nh÷ng s¶n phÈm ®¹t chØ tiªu vÒ chÊt l­îng sÏ ®­îc ®ãng gãi, vËn chuyÓn ®Õn c¸c kho hµng b»ng chÕ ®é tù ®éng hoÆc b¸n tù ®éng. D©y chuyÒn s¶n xuÊt ®­îc tù ®éng ho¸ cao nhê ¸p dông c«ng nghÖ míi cña ®iÒu khiÓn vµo qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. Trong d©y chuyÒn s¶n xuÊt nµy, ë c«ng ®o¹n IV, g¹ch sau khi ®­îc Ðp cã ®é Èm cao (6% ), ®Ó thùc hiÖn viÖc tr¸ng men vµ in hoa, cÇn ph¶i ®­îc ®­a vµo lß sÊy ®øng ®Ó g¹ch cã nhiÖt ®é vµ ®é Èm thÝch hîp (500C; 0,5% ). D­íi ®©y chóng ta sÏ kh¶o s¸t vÒ lß sÊy ®øng. H×nh 1.1: S¬ ®å khèi d©y chuyÒn s¶n xuÊt s¶n phÈm I.1- M« t¶ c¸c th«ng sè kü thuËt c¬ b¶n vµ nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn lß sÊy ®øng 1- C¸c th«ng sè kü thuËt c¬ b¶n cña lß sÊy ®øng C¸c th«ng sè vÒ kÝch th­íc cña lß: + ChiÒu réng t¸c dông cña lß: 2m. + ChiÒu dµi t¸c dông cña lß: 4m. + ChiÒu cao t¸c dông cña lß: 8m. * D¶i nhiÖt ®é sÊy cña lß trong qu¸ tr×nh sÊy: tõ 200C- 1400C. * Thêi gian cÊp nhiÖt trong qu¸ tr×nh sÊy: 1h. * VËt liÖu sÊy lµ g¹ch méc. * Yªu cÇu g¹ch sau khi sÊy ph¶i cã ®é Èm 0,5% vµ nhiÖt ®é kho¶ng 500C. C«ng suÊt cung cÊp cho lß trong qu¸ tr×nh sÊy: §Ó lµm bay h¬i hoµn toµn 1Kg cÇn cung cÊp l­îng nhiÖt 539Kcal. §Ó sÊy kh« 1Kg s¶n phÈm cã ®é Èm 6% th× cÇn cung cÊp nhiÖt l­îng 32,34Kcal. Trong 1h cã 6.361,2Kg vËt sÊy ®i vµo lß sÊy, ®Ó sÊy kh« chóng ta cÇn cung cÊp nhiÖt l­îng 205.721Kcal. Th«ng th­êng hiÖu suÊt cña lß sÊy chÝnh lµ c«ng suÊt cña buång ph¸t nhiÖt. Theo dù kiÕn nhiÖt ®é buång ph¸t nhiÖt lµ 5000C, trong khi ®ã nhiÖt ®é t¸c nh©n sÊy theo yªu cÇu c«ng nghÖ lµ 1400C. Do ®ã ®Ó cã ®­îc nhiÖt ®é t¸c nh©n sÊy theo yªu cÇu ®Æt ra th× ph¶i cung cÊp mét l­îng kh«ng khÝ cã nhiÖt ®é b»ng nhiÖt ®é cña m«i tr­êng (200C ) phï hîp nµo ®ã ®Ó hoµ trén vãi nhiÖt ®é buång ph¸t nhiÖt. Theo sè liÖu ng­êi ta ®· tÝnh ®­îc th× cÇn ph¶i cung cÊp mét l­îng kh«ng khÝ lµ 4000m3/ h. V× nhiÖt ®é cña t¸c nh©n sÊy ®Ó sÊy s¶n phÈm trong lß sÊy nhá nªn ng­êi ta chän ph­¬ng ph¸p trao ®æi nhiÖt ®èi l­u c­ìng bøc b»ng giã nãng, chuyÓn ®éng bëi hÖ thèng qu¹t ly t©m. §©y lµ ph­¬ng ph¸p th­êng ®­îc dïng trong lß c«ng nghiÖp. Tõ l­u l­îng giã yªu cÇu (4000m3/ h ) ta chän lo¹i qu¹t N4, c«ng suÊt cung cÊp cho qu¹t lµ 2,2Kw (®©y lµ lo¹i qu¹t ®· ®­îc tiªu chuÈn ho¸ ). 2- Ho¹t ®éng cña qu¸ tr×nh sÊy Theo h×nh 2-1.1 vµ h×nh 2-1.2, bªn trong lß ®­îc chia lµm hai phÇn chÝnh ®èi ng­îc nhau vµ ®­îc nèi víi nhau b»ng phÇn thø ba, trong ®ã qu¹t VP (qu¹t chÝnh ) lµm viÖc. Mçi phÇn ®­îc chia lµm ba khu vùc t¸ch rêi lµ kªnh cung cÊp, kªnh tuÇn hoµn vµ kªnh gi÷a (hay kªnh chÝnh ). H×nh 2.1:Bè trÝ c¸c van bªn trong lß sÊy ®øng H×nh2.2: §­êng ®i cña khÝ bªn trong lß sÊy ®øng Qu¹t VP lµm viÖc theo kiÓu ng­îc dßng, hÖ ®­êng èng chÝnh ®­îc chia lµm hai ®­êng èng t¸ch rêi. Mét trong hai ®­êng èng cung cÊp khÝ cho buång ®èt khÝ trùc tiÕp ®Ó t¹o t¸c nh©n sÊy vµ sau ®ã cung cÊp cho kªnh ®i xuèng. KhÝ tuÇn hoµn víi ®é Èm cao vµ nhiÖt ®é thÊp ch¹y qua nh¸nh kh¸c cña ®­êng èng ®Ó cung cÊp khÝ cho kªnh ®èi diÖn, ë ®ã vËt liÖu ®­îc ®­a vµo. Van SD ®­îc ®Æt sau qu¹t chÝnh t¸ch luång khÝ tõ qu¹t vµ dÉn vµo mét trong hai nh¸nh cña ®­êng èng, (cßn gäi lµ van lµm chÖch h­íng, nh­ trªn h×nh 2-1.2 ). Van SM trén kh«ng khÝ tõ buång ph¸t nhiÖt tíi vµ khÝ tuÇn hoµn tr­íc khi dÉn luång khÝ nµy tíi kªnh t­¬ng øng. C¸c kªnh nµy ®­îc trang bÞ c¸c van ®Æc biÖt kiÓu l­íi, chóng ®­îc ®Æt theo mÆt ph¼ng th¼ng ®øng. C¸c l­íi nµy cña van cã nhiÒu h×nh thï ®Æc biÖt vµ truyÒn khÝ theo luång máng song song víi c¸c líp g¹ch lµm t¨ng sù trao ®æi nhiÖt vµ cho phÐp ®¹t hiÖu qu¶ cao nhÊt. Kh«ng khÝ sau khi qua c¸c rä vµ thùc hiÖn qu¸ tr×nh trao ®æi nhiÖt ®­îc hót ra c¸c cöa t­¬ng øng ®Æt t¹i phÝa cuèi kªnh dÉn rä quay, sau ®ã dÉn ®Õn qu¹t chÝnh b»ng kªnh chÝnh. Qu¹t thø hai lµ VS, nhê vµo ®­êng èng hót ®­îc ®Æt trong lç hót mét phÇn khÝ th¶i vµ ®Þnh l­îng nã b»ng c¸c van cöa SCS (van phô ) chuyÓn tíi èng dÉn khÝ th¶i ®Ó th¶i ®i. PhÇn kh¸c cña l­îng khÝ th¶i hót tõ phÝa d­íi cña lß sÊy, khÝ nµy mang nhiÒu h¬i n­íc nªn ®­îc hót hÕt ra ngoµi qua van chÝnh SCP ®Æt ë phÇn chÝnh cña èng dÉn khÝ th¶i. KhÝ l¹nh ®­îc bæ sung ®Ó hoµ trén vµo kªnh cung cÊp qua cöa SEA ®Æt ë phÝa d­íi qu¹t chÝnh. Nh­ vËy kªnh tuÇn hoµn chØ cã khÝ nãng ®Ó lµm nãng s¬ bé vµ sÊy g¹ch, kªnh cung cÊp gåm hçn hîp khÝ nãng vµ khÝ l¹nh qua van cöa SVE. KhÝ nµy sau khi lµm m¸t g¹ch ®­îc hót trë vÒ kªnh chÝnh qua van cöa cho khÝ lÇn hai vµo SVA hoÆc ®­îc hót xuèng cöa d­íi cña èng dÉn khÝ th¶i còng gãp phÇn ®Ó sÊy g¹ch s¬ bé. §é më cña c¸c van ®­îc x©y dùng b»ng thùc nghiÖm. I.2- NhiÖm vô vµ nguyªn t¾c lµm viÖc cña lß sÊy ®øng 1- NhiÖm vô cña lß sÊy ®øng Lß sÊy ®øng thùc hiÖn qu¸ tr×nh ®èt nhiªn liÖu dÇu hoÆc gas víi kh«ng khÝ ®Ó sinh ra nhiÖt n¨ng. N¨ng l­îng nµy dïng ®Ó sÊy g¹ch ®Ó g¹ch ra cã nhiÖt ®é vµ ®é Èm thÝch hîp. Do tÝnh chÊt hÊp thô nhiÖt cña vËt liÖu mµ viÖc cÊp nhiÖt ph¶i theo mét qu¸ tr×nh nhÊt ®Þnh trong mét kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh ®Õn khi ®¹t yªu cÇu. Nãi c¸ch kh¸c lµ t­¬ng øng víi tõng vÞ trÝ cña lß, nhiÖt ®é ph¶i thÝch hîp víi tõng môc ®Ých cô thÓ. Víi toµn bé qu¸ tr×nh nµy, ta lËp ra mèi quan hÖ gi÷a nhiÖt ®é theo thêi gian vµ vÞ trÝ ®­îc mét ®­êng cong gäi lµ ®­êng cong c«ng nghÖ. Nh­ vËy ®Ó khèng chÕ nhiÖt ®é t¹i mét vÞ trÝ nµo ®ã thËm chÝ t¹i mét thêi ®iÓm nµo ®ã, cÇn ph¶i khèng chÕ ®­îc nhiªn liÖu cung cÊp ®Ó ®èt. §ång thêi víi viÖc cung cÊp nhiªn liÖu còng ph¶i cung cÊp l­îng khÝ thÝch hîp, gi¶ sö nÕu kh«ng cung cÊp ®ñ kh«ng khÝ th× sÏ dÉn ®Õn hiÖu suÊt ®èt thÊp 2- Nguyªn t¾c lµm viÖc cña lß sÊy ®øng G¹ch liªn tôc ®­îc chuyÓn tíi ®Çu vµo cña lß sÊy ®øng nhê b¨ng chuyÒn, chóng ®­îc xÕp lÇn l­ît vµo c¸c rä, c¸c rä chuyÓn ®éng theo thø tù vµ ®i tíi ®Çu ra cña lß. ViÖc trao ®æi nhiÖt cÇn thiÕt cho qu¸ tr×nh sÊy dùa trªn nguyªn lý cña sù ®èi l­u b»ng khÝ nãng, khÝ chuyÓn ®éng bëi hai qu¹t ly t©m vµ ®­îc ®èt ®Õn nhiÖt ®é cÇn thiÕt bëi mét buång ®èt khÝ trùc tiÕp. Qu¸ tr×nh sÊy cña lß cã thÓ ®­îc chia lµm ba giai ®o¹n chÝnh lµ lµm nãng s¬ bé, sÊy vµ lµm æn ®Þnh: - Lµm nãng s¬ bé (200C-1400C ): Trong giai ®o¹n nµy, g¹ch ®­îc ®èt nãng tõ tõ b»ng khÝ “tuÇn hoµn” thæi theo nhiÒu dßng máng song song víi c¸c tÇng hay lµ c¸c viªn g¹ch. Sau giai ®o¹n nµy g¹ch ®­îc lµm nãng lªn ®Õn nhiÖt ®é nµo ®ã vµ gi¶m h¬i n­íc ®¸ng kÓ. - Giai ®o¹n sÊy (1400C ): KhÝ nãng tõ má ®èt ®­îc ®iÒu chØnh nhiÖt ®é vµ l­u l­îng ®i vµo c¸c rä vµ sÊy theo c¸ch phï hîp. Sau giai ®o¹n sÊy, g¹ch ®­îc sÊy nãng ®Õn nhiÖt ®é cao, ®é Èm ®¹t ®Õn møc yªu cÇu. Giai ®o¹n lµm æn ®Þnh (1400C- 500C ): G¹ch sau khi ®­îc sÊy nãng ®­îc lµm gi¶m nhiÖt ®é tõ tõ ®Õn møc yªu cÇu cho tr¸ng men nhê hçn hîp cña khÝ nãng vµ khÝ l¹nh. 3- Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn nguån nhiÖt Nguån nhiÖt cho ho¹t ®éng sÊy ®­îc lÊy tõ mét buång ®èt. Buång nµy ®èt dÇu, cã thÓ lµ gas, vµ kh«ng khÝ d­íi d¹ng hçn hîp, tøc lµ dÇu vµ kh«ng khÝ ®­îc phun vµo nhê ¸p lùc t¹o ra hçn hîp kiÓu khÝ “mï” lµm cho qu¸ tr×nh ®èt nhanh vµ ®èt hÕt nhiªn liÖu. NhiÖt sinh ra lµm nãng kh«ng khÝ. Kh«ng khÝ nãng ®­îc ®Èy vµo kªnh tuÇn hoµn, mét phÇn vµo kªnh cung cÊp. KhÝ nãng tõ c¸c kªnh nµy ®­îc hót vµo c¸c rä quay vµ trao ®æi nhiÖt víi g¹ch, thùc hiÖn qu¸ tr×nh sÊy. NhiÖt l­îng ph¶i ®­îc cung cÊp ®ñ møc cÇn thiÕt t¹i tõng vÞ trÝ. Møc nµy ®­îc tù ®éng ®iÒu khiÓn nhê bé vi xö lý trung t©m (CPU). T¹i tõng vÞ trÝ cña lß sÊy cã ®Æt c¸c ®Çu ®o nhiÖt ®é. §Çu ®o c¶m biÕn tõ nhiÖt thµnh ®iÖn, qua xö lý sè liÖu råi ®­a vÒ CPU. T¹i ®©y CPU so s¸nh vãi gi¸ trÞ ®Þnh tr­íc do ng­êi sö dông yªu cÇu (sè liÖu nµy ®­îc ®­a vµo qua c¸c phÝm ®iÒu khiÓn). Tõ sù so s¸nh nµy, CPU ®­a ra tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®Ó ®ãng hay më thªm c¸c van dÇu (hay khÝ gas) ®Ó cÊp nhiªn liÖu cho phï hîp. Ch­¬ng II X¢Y DùNG BµI TO¸N Vµ PH¦¥NG ¸N THIÕT KÕ HÖ THèNG §IÒU KHIÓN NHIÖT §é Lß SÊY §øng Tõ viÖc kh¶o s¸t c¸c c«ng nghÖ ®iÓn h×nh trong d©y chuyÒn s¶n xuÊt g¹ch èp l¸t Hµ Néi, nhiÖm vô tiÕp theo cña b¶n ®å ¸n nµy lµ ®­a ra ph­¬ng ¸n x©y dùng bµi to¸n vµ thiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é lß sÊy ®øng. 2.1- Thµnh lËp bµi to¸n Theo nh­ ch­¬ng mét ®· tr×nh bµy vÒ c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña lß sÊy cïng c¸c tÝnh chÊt cña vËt liÖu sÊy, bµi to¸n ®Æt ra cho hÖ thèng ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é lß nh­ sau: + Cho ®­êng cong c«ng nghÖ cña qu¸ tr×nh sÊy cña lß sÊy( nã ®­îc x©y dùng tõ ®­êng cong lý thuyÕt dùa vµo thµnh phÇn vËt liÖu, yªu cÇu gia nhiÖt vµ thêi gian cÊp nhiÖt… lËp ra ®­êng cong lý thuyÕt vµ ®­îc x¸c lËp b¨ng thùc nghiÖm hay b»ng qu¸ tr×nh s¶n xuÊt ban ®Çu thµnh ®­êng cong c«ng nghÖ) nh­ h×nh 2.1 H×nh 2.1: S¬ ®å c«ng nghÖ cña qu¸ tr×nh sÊy Trong ®ã: t0- NhiÖt ®é bÒ mÆt vËt liÖu sÊy (- Thêi gian sÊy * Yªu cÇu bµi to¸n ®Æt ra : X¸c ®Þnh nhiÖt ®é cña lß sÊy, mµ cô thÓ lµ nhiÖt ®é tõng vïng trong lß sÊy. X©y dùng c¸c hÖ ®iÒu khiÓn sao cho nhiÖt ®é mçi vïng lµ æn ®Þnh víi mét nhiÖt ®é do yªu cÇu c«ng nghÖ ®Æt ra. Xö lý c¸c sù cè cã thÓ x¶y ra khi hÖ thèng ®ang lµm viÖc, nh­ sù cè vÒ nguån cung cÊp, sù cè vÒ hÖ thèng ®iÒu khiÓn. Do mét nguyªn nh©n nµo ®ã mµ trong qu¸ tr×nh chuyÓn ®éng cña rä sÊy ®­a g¹ch vµo lß sÊy nhê hÖ thèng b¨ng xÝch mµ hÖ thèng b¨ng xÝch nµy l¹i bÞ kÑt th× ph¶i kh¾c phôc nh­ thÕ nµo? NÕu khi g¹ch méc ®­a vµo mµ ®é Èm v­ît qu¸ møc cho phÐp th× ph¶i lµm thÕ nµo? vµ lµm thÕ nµo ®Ó kiÓm tra ®­îc ®é Èm cña g¹ch tr­íc khi ®­a vµo lß sÊy? V× trong b¶n ®å ¸n nµy ta chØ quan t©m ®Õn bµi to¸n kü thuËt vÒ ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é lß sÊy ®øng. Cho nªn cã thÓ coi tèc ®é ®­a g¹ch vµo cña b¨ng truyÒn vµ tèc ®é chuyÓn ®éng cña b¨ng xÝch ®­a rä sÊy vµo lß lµ kh«ng ®æi, ®ång thêi ®é Èm cña g¹ch ®­a vµo lµ ®óng yªu cÇu. Tõ c¸c yªu cÇu ®Æt ra ë trªn ta ph¶i t×m mét ph­¬ng ¸n thÝch hîp ®Ó thiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é ®¸p øng ®­îc c¸c yªu cÇu ®Æt ra cña bµi to¸n 2.2- Ph­¬ng ¸n gi¶i quyÕt bµi to¸n Tr­íc tiªn ®Ó ®­a ra mét ph­¬ng ¸n gi¶i quyÕt bµi to¸n ta cÇn quan t©m tíi mét sè vÊn ®Ò nh­ sau: Trong nh÷ng lß nhiÖt ®é thÊp d¹ng truyÒn nhiÖt ®èi l­u chiÕm vai trß chñ yÕu, v× vËy cÊu tróc lß kh¸c víi lß cã nhiÖt ®é trung b×nh vµ cao. Trong lß nhiÖt ®é trung b×nh, vai trß truyÒn nhiÖt ®èi l­u kh«ng lín l¾m vµ khi kh«ng cã ®èi l­u c­ìng bøc cã thÓ bá qua. ë c¸c lß cã nhiÖt ®é cao trong mäi tr­êng hîp phÇn truyÒn nhiÖt ®èi l­u chiÕm tØ lÖ nhá nªn kh«ng cÇn tÝnh. 2.2.1- Chän ph­¬ng ph¸p ®o nhiÖt ®é lß Cã hai ph­¬ng ph¸p ®o nhiÖt ®é: §o nhiÖt ®é b»ng ph­¬ng ph¸p tiÕp xóc vµ ph­¬ng ph¸p kh«ng tiÕp xóc. Ph­¬ng ph¸p tiÕp xóc: Th­êng sö dông nhiÖt kÕ ®iÖn trë vµ nhiÖt kÕ cÆp nhiÖt. Ph­¬ng ph¸p nµy th­êng ®­îc dïng ®Ó ®o nhiÖt ®é thÊp ( th­êng lµ <6000C (7000C), vµ nhiÖt ®é trung b×nh. - Ph­¬ng ph¸p kh«ng tiÕp xóc: Th­êng sö dông ®o nhiÖt ®é cao. §©y lµ ph­¬ng ph¸p dùa trªn ®Þnh luËt bøc x¹ cña vËt ®en tuyÖt ®èi, tøc lµ vËt hÊp thô n¨ng l­îng theo mäi h­íng víi kh¶ n¨ng lín nhÊt. ViÖc lùa chän ph­¬ng ph¸p ®o vµ c¶m biÕn ®o phô thuéc phÇn lín vµo d¶i nhiÖt ®é ®o vµ sai sè do yªu cÇu c«ng nghÖ ®Æt ra. Nh­ vËy tõ viÖc m« t¶ c¸c th«ng sè cña lß, còng nh­ môc ®Ých yªu cÇu cña bµi to¸n ta lùa chän ph­¬ng ph¸p ®o nhiÖt ®é cña lß b»ng ph­¬ng ph¸p tiÕp xóc víi thiÕt bÞ ®o lµ cÆp nhiÖt ®iÖn. Ph­¬ng ph¸p ®o nhiÖt ®é sö dông cÆp nhiÖt ®iÖn hiÖn nay trong c«ng nghiÖp lµ rÊt phæ biÕn. + Nguyªn lý cña cÆp nhiÖt ®iÖn lµ dùa trªn hiÖn t­îng nhiÖt ®iÖn, tøc lµ nÕu hai d©y dÉn cã b¶n chÊt kh¸c nhau ®­îc nèi víi nhau ë hai ®Çu vµ nÕu nhiÖt ®é hai d©y dÉn nµy lµ kh¸c nhau th× trong vßng d©y dÉn sÏ xuÊt hiÖn dßng ®iÖn vµ ®­îc gäi lµ dßng nhiÖt ®iÖn. + CÊu t¹o cña cÆp nhiÖt ®iÖn gåm hai d©y hµn víi nhau ë mét ®Çu vµ ®­îc luån vµo èng ®Ó cã thÓ ®o ®­îc nhiÖt ®é cao h¬n, víi nhiÖt ®é thÊp h¬n, vá nhiÖt ®iÖn cã thÓ lµm b»ng thÐp kh«ng rØ. §Ó c¸ch ®iÖn gi÷a hai d©y, mét trong hai d©y ®­îc luån vµo èng sø nhá. NÕu vá b»ng kim lo¹i c¶ hai ®Òu ®­îc ®Æt trong èng sø. Tuy nhiªn khi ®o søc ®iÖn ®éng nhiÖt ®iÖn b»ng miliV«nmet sÏ g©y sai sè, do ®ã ®Ó kh¾c phôc sai sè ng­êi ta th­êng sö dông m¹ch cÇu ®Ó bï. S¬ ®å cã d¹ng nh­ h×nh 2.2. H×nh 2.2: S¬ ®å m¹ch cÇu bï nhiÖt ®é Lóc ®ã dßng ®iÖn ch¹y qua chØ thÞ cã d¹ng: Trong ®ã: E- Søc ®iÖn ®éng Rd- ®iÖn trë d©y RT- §iÖn trë cÆp nhiÖt ngÉu Rdc- §iÖn trë cña miliV«nmet §iÖn ¸p r¬i trªn miliVonmet sÏ lµ: C¸c cÆp nhiÖt ®iÖn tiªu chuÈn: * CÆp nhiÖt ®iÖn Cr«men- Copen (XK): - CÆp nhiÖt ®iÖn nµy cã d©y d­¬ng lµ Cromen: lµ hîp kim 89% Niken + 9,8% Crom + 1% Fe + 0,2% Mn. - D©y ©m lµ Copen: lµ hîp kim (53( 54)% Cu + (47( 46)% Ni - Cã ®Æc tuyÕn t­¬ng ®èi phi tuyÕn. NÕu nhiÖt ®é thay ®æi tõ 0( 1000C th× ( = 0,069 mV/ 10C cßn nÕu thay ®æi tõ 500( 6000C th× ( = 0,082 mV/ 10C. Giíi h¹n ®o: + NÕu nhiÖt ®é ®o ng¾n h¹n th× nhiÖt ®é cùc ®¹i tmax= 8000C + NÕu nhiÖt ®é ®o dµi h¹n th× nhiÖt ®é cùc ®¹i tmax= 6000C ë ®©y d©y ®Én bï cña Cromen- Copen ®­îc chÕ t¹o b»ng chÝnh b¶n th©n nhiÖt ®iÖn Cromen- Copen. * CÆp nhiÖt ®iÖn Cromen- Alumen (XA) CÆp nhiÖt ®iÖn nµy cã d©y d­¬ng lµ Cromen D©y ©m lµ Alumen: Lµ hîp kim cã 90% Ni+ 2% Al+ 2,5% Mn+ 1% Si+ 0,5% Fe §Æc tuyÕn cã thÓ xem lµ tuyÕn tÝnh Giíi h¹n ®o: + §o ng¾n h¹n: NhiÖt ®é cùc ®¹i tmax= 13000C + §o dµi h¹n nhiÖt ®é cùc ®¹i tmax= 11000C ë ®©y d©y dÉn bï cã hai lo¹i lµ : + Mét lo¹i th­êng ®­îc chÕ t¹o tõ b¶n th©n Cromen vµ Alumen + Mét lo¹i kh¸c d©y d­¬ng lµ ®ång vµ d©y ©m lµ Constantan( lµ hîp kim chøa 60% Cu+ 40% Ni) * CÆp nhiÖt ®iÖn Platinorodo- Platin (( (, Pt Rh) - CÆp nhiÖt nµy cã d©y d­¬ng lµ hîp kim chøa 90% Pt + 10% Rh D©y ©m chøa 100% Pt - §Æc tuyÕn lµ phi tuyÕn - §é nh¹y: + NÕu ®o trong kho¶ng nhiÖt ®é tõ 0(1000C th× ( = 0,0064 mV/ 10C + NÕu ®o nhiÖt ®é trong kho¶ng 900( 10000C th× ( = 0,01 mV/ 10C Giíi h¹n ®o : + §o ng¾n h¹n th× nhiÖt ®é cùc ®¹i tmax= 8000C + §o dµi h¹n th× nhiÖt ®é cùc ®¹i tmax= 8000C ë ®©y sö dông d©y ®Én bï víi d©y d­¬ng lµ ®ång nguyªn chÊt, d©y ©m lµ hîp kim víi 99,4% Cu+ 0,6% Ni Trong b¶n ®å ¸n nµy do nhiÖt ®é lß kh«ng cao kho¶ng 5000C, vµ yªu cÇu cña bµi to¸n ®Æt ra lµ ®é chÝnh x¸c kh«ng cao vµ tuæi thä cña thiÕt bÞ nªn ë ®©y ta chän lo¹i cÆp nhiÖt lµ Cromen- Alumen. 2.3.2- Ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é lß: Nh­ phÇn trªn ta ®· tr×nh bµy, nguån nhiÖt cung cÊp cho ho¹t ®éng sÊy ë ®©y ®­îc lÊy tõ mét buång ®èt. Buång ®èt nµy ®èt gas vµ kh«ng khÝ d­íi d¹ng hçn hîp, gas ®­îc lÊy tõ bÓ chøa gas sau khi qua c¸c van ®iÒu ¸p ®­îc ®­a tíi má ®èt. NhiÖt sinh ra lµm nãng kh«ng khÝ. Kh«ng khÝ nãng ®­îc ®Èy vµo kªnh tuÇn hoµn, mét phÇn vµo kªnh cung cÊp. KhÝ nãng tõ c¸c kªnh nµy ®­îc hót vµo c¸c rä quay vµ trao ®æi nhiÖt víi g¹ch, thùc hiÖn qu¸ tr×nh sÊy. BiÓu ®å chØ thÞ nhiÖt ®é gióp nhµ c«ng nghÖ n¾m ®­îc qu¸ tr×nh sÊy vµ cã thÓ chñ ®éng ®iÒu chØnh ®­îc qu¸ tr×nh nµy( thay ®æi nhiÖt ®é ë c¸c vïng b»ng c¸ch thay ®æi ®é më c¸c van t­¬ng øng) sao cho phï hîp víi môc ®Ých sÊy. Sau khi ®iÒu chØnh ®é më c¸c van ®· hîp lý, viÖc ®iÒu chØnh nhiÖt ®é ®Õn møc yªu cÇu sÏ ®­îc ®iÒu chØnh tù ®éng nhê CPU. ë ®©y CPU c¨n cø vµo nhiÖt ®é ®Æt: WORK SET POINT( Tw) vµ STOP SET POINT( Ts) ®Ó so s¸nh víi nhiÖt ®é khÝ buång ®èt T0( BURNER AIR). Trong CPU sÏ lu«n so s¸nh T0 vµ Tw ®Ó cung cÊp ®Çu vµ khÝ cho qu¸ tr×nh ®èt. Thùc chÊt lµ quay CAM ®Ó ®ãng më ®­êng dÇu håi vµ van kh«ng khÝ. NÕu qu¸ tr×nh nµy bÊt th­êng nhiÖt ®é t¨ng qu¸ hoÆc gi¶m ®Õn nhiÖt ®é Ts th× CPU cho dõng buång ®èt. ViÖc ®èt vµ qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh t¹i mét ®iÓm ®­îc tr×nh bµy b»ng c¸c h×nh d­íi ®©y: H×nh 2.3- Qu¸ tr×nh ®èt vµ ®iÒu chØnh nhiÖt ®é t¹i mét ®iÓm H×nh 2.4- §iÒu khiÓn R¬le ®Ó më van Chó thÝch: T1: NhiÖt ®é ®Æt W: §é réng vïng nhiÖt ®é cho phÐp( sai lÖch cho phÐp) T: NhiÖt ®é thùc t¹i thêi ®iÓm kiÓm tra Nh­ vËy tõ sù ph©n tÝnh c¸c ®Æc ®iÓm trªn ta cã thÓ m« t¶ s¬ ®å khèi hÖ thèng ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é lß nh­ sau: H×nh 2.5: S¬ ®å thèng ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é lß Theo nh­ s¬ ®å trªn ta thÊy trªn c¸c vïng cña lß sÊy cã ®Æt c¸c ®Çu ®o nhiÖt ®é, c¸c ®Çu ®o nµy ®­îc nèi víi khèi xö lý trung t©m vµ chØ thÞ trªn mµn h×nh. Khèi xö lý trung t©m cã nhiÖm vô thu nhËn c¸c tÝn hiÖu ®o tõ cÆp nhiÖt t¹i c¸c vÞ trÝ kh¸c nhau trªn lß, c¸c tÝn hiÖu nµy sau khi qua bé biÕn ®æi A/ D ®­îc ®­a vÒ bé ®iÒu khiÓn, t¹i ®©y bé ®iÒu khiÓn cã nhiÖm vô tÝnh to¸n, so s¸nh vµ ®­a ra tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn phï hîp cho qu¸ tr×nh sÊy, thùc chÊt lµ ®ãng më R¬le ®Ó ®ãng më c¸c van t­¬ng øng. C¨n cø vµo c¸c yªu cÇu, chØ tiªu, nhiÖm vô cô thÓ mµ ta rót ra c¸c ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é kh¸c nhau cho tõng hÖ thèng thùc tÕ nµo ®ã. Nh­ vËy ®Ó ®¹t ®­îc sè chØ nhiÖt ®é t¹i c¸c ®iÓm ®o cã hai yÕu tè: + Nguån nhiÖt ph¶i ®ñ møc cÇn thiÕt. Møc nµy ®­îc tù ®éng ®iÒu chØnh nhê bé xö lý trung t©m. + Sù ®ãng më c¸c van t¹i vÞ trÝ sao cho hîp lý tøc lµ l­îng khÝ nãng, khÝ l¹nh vµ viÖc thu håi nhiÖt t¹o ra sù chªnh lÖch ¸p suÊt ®Ó ®èi l­u… * C¸c ­u ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ: TÝn hiÖu xö lý lµ tÝn hiÖu sè nªn cã ®é chÝnh x¸c cao. ViÖc tÝnh to¸n nhiÖt ®é ®­îc thùc hiÖn b»ng phÇn mÒm nªn cã tÝnh linh ho¹t vµ mÒm dÎo h¬n. Vi xö lÝ ®­îc sö dông lµ 80C31, ®©y lµ lo¹i vi xö lÝ ®· ®­îc th­¬ng phÈm ho¸ trªn thÞ tr­êng viÖt nam vµ dÔ t×m kiÕm. C¸c vi m¹ch phô trî còng ®a d¹ng vµ dÔ t×m kiÕm. Hä vi xö lÝ 8051 (trong ®ã cã c¶ 8031) cã tËp lÖnh t­¬ng ®èi phong phó, trî gióp nhiÒu lÖnh cho ng­êi lËp tr×nh, gióp cho viÖc lËp tr×nh ®­îc ®¬n gi¶n vµ dÔ hiÓu. Bé vi xö lÝ nµy thuËn tiÖn cho c¸c hÖ thèng võa vµ nhá. Ch­¬ng III ThiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é lß sÊy ®øng Sau khi ®· ph©n tÝch môc ®Ých còng nh­ yªu cÇu cña hÖ thèng lß sÊy, ta cã thÓ thiÕt kÕ hÖ thèng nµy bao gåm c¸c module nh­ sau: + Module ®iÒu khiÓn trung t©m cña hÖ thèng. + Module thu nhËn vµ xö lý tÝn hiÖu tõ cÆp nhiÖt ®iÖn. + Module chØ thÞ vµ phÝm ®iÒu khiÓn hÖ thèng, ch­¬ng tr×nh ®ang ch¹y cã thÓ cho dõng l¹i bëi mét sù cè, mét nguån ng¾t ( ng¾t cøng hay ng¾t mÒm). + Module cung cÊp nguån cho hÖ thèng. Tr­íc khi ®i vµo thiÕt kÕ cô thÓ tõng phÇn, chóng ta tiÕn hµnh giíi thiÖu mét sè thiÕt bÞ chÝnh sö dông trong hÖ thèng. ë ®©y ta chØ thiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é cña lß sÊy, do ®ã ta chØ giíi thiÖu vÒ mét sè thiÕt bÞ chÝnh mµ ta cÇn quan t©m. 3-1- Giíi thiÖu vÒ vi xö lÝ sö dông trong m¹ch. A- Vi xö lÝ 80C31 1- Giíi thiÖu chung vÒ bé vi xö lÝ 80C31. Hä vi xö lý MCS- 51 lµ hä vi xö lý ®iÓn h×nh ®­îc ®­a ra bëi h·ng INTEl trong ®ã th× bé vi xö lý 8051 l¹i lµ ®¹i diÖn tiªu biÓu nhÊt. Bªn c¹nh nh÷ng th«ng sè chung cña hä vi xö lý MCS- 51 th× bé vi xö lý 8051 cã bé nhí ch­¬ng tr×nh (ROM) t­¬ng ®èi lín, ®Õn 4K byte, ®­îc tÝch hîp ngay trªn chip, vµ do ®ã cã thÓ h×nh thµnh trän vÑn mét m¸y tÝnh. Bé nhí ROM bªn trong cña 8051/52 vµ 8751/52 khi chÕ t¹o còng nh­ khi lËp tr×nh ®Òu cho phÐp b¶o vÖ chèng ®äc ra. - Bé vi xö lý 80C51 lµ bé ®iÒu khiÓn 8 bit cã bé nhí ch­¬ng tr×nh vµ bé nhí d÷ liÖu riªng biÖt, cã thÓ më réng tíi 64Kbyte bé nhí ch­¬ng tr×nh vµ 64 Kbyte bé nhí d÷ liÖu. - Bé vi xö lý 8031 thùc chÊt còng lµ bé vi xö lý 8051 ®­îc chÕ taä theo c«ng nghÖ CMOS nh­ng nã kh«ng cã bé nhí ROM bªn trong, do ®ã ®Ó 8031 cã thÓ lµm viÖc ta ph¶i ®Êu thªm mét bé nhí ROM bªn ngoµi. C¸c ®Æc trung c¬ b¶n cña MCS- 51 còng nh­ cña 8031 (8051). §¬n vÞ xö lý trung t©m 8 bit ®· ®­îc tèi ­u ho¸ ®Ó ®¸p øng c¸c chøc n¨ng ®iÒu khiÓn. Khèi logic xö lý theo bit thuËn tiÖn cho viÖc thùc hiÖn c¸c phÐp to¸n d¹ng Boole. Bé t¹o dao ®éng gi÷ nhÞp bªn trong (®Õn 12MHz). TËp lÖnh rÊt phong phó. Giao diÖn nèi tiÕp cã kh¶ n¨ng ho¹t ®éng song c«ng, ®ång bé (UART) cã thÓ ®­îc tÝnh ®Þa chØ mét c¸ch riªng biÖt. Cã 16 (32) ®­êng dÉn vµo/ ra hai h­íng vµ tõng ®­êng dÉn cã thÓ ®­îc ®Þnh ®Þa chØ mét c¸ch riªng biÖt. Cã n¨m nguån ng¾t víi hai møc ­u tiªn. Dung l­îng cña bé nhí d÷ liÖu RAM bªn ngoµi cã thÓ lªn ®Õn 64 Kbyte. Dung l­îng cña bé nhí ch­¬ng tr×nh ROM bªn ngoµi cã thÓ lªn ®Õn 64 Kbyte. Dung l­îng bé nhí RAM trong lµ 128 byte. Hai bé ®Õm ®Þnh thêi timer/ counter 16 bit. Bus vµ khèi ®Þnh thêi t­¬ng thÝch víi c¸c khèi ngo¹i vi cho bé vi xö lý kh¸c cña h·ng nh­ 8085/ 8088. Mét cæng truyÒn tuÇn tù. Bèn cæng vµo ra song song ®a n¨ng. Bªn c¹nh bé nhí RAM trong 8031 cßn cã vïng chøa c¸c thanh ghi cã chøc n¨ng ®Æc biÖt (SFR) ®­îc tÝch hîp ngay trªn chip còng cã dung l­îng bé nhí b»ng dung l­îng bé nhí cña RAM. MÆc dï vËy c¸c thanh ghi ®Æc biÖt còng bao gåm c¶ thanh ghi A (acccumulator), thanh ghi phô B, vµ thanh ghi tõ tr¹ng th¸i ch­¬ng tr×nh Program Status Word (PSW). Nh­ vËy ë ®©y chóng ta thÊy viÖc ph©n chia ®éc lËp hai khèi bé nhí ch­¬ng tr×nh vµ bé nhí d÷ liÖu lµ sö dông cÊu tróc Harvard. 2-CÊu tróc cña bé vi xö lý 80C31. S¬ ®å cÊu tróc cña bé vi xö lý 8031. CPU( Central Processing Unit): lµ ®¬n vÞ xö lý quan träng nhÊt cña bé vi xö lý bao gåm c¸c thµnh phÇn sau: Thanh ghi tÝch lòy A( accumulator). Thanh ghi phô B dïng cho phÐp nh©n vµ phÐp chia. §¬n vÞ sè häc ALU( Arithmetic Logic Unit). Thanh ghi tõ tr¹ng th¸i ch­¬ng tr×nh PSW( Program Status Word). Bèn b¨ng thanh ghi. Con trá ng¨n xÕp SP( Stack Pointer) còng nh­ con trá d÷ liÖu ®Ó ®Þnh ®Þa chØ cho bé nhí d÷ liÖu bªn ngoµi. Ngoµi ra ë ®©y cßn cã: bé ®Õm ch­¬ng tr×nh PC (Program Counter), bé gi¶i m· lÖnh, bé ®iÒu khiÓn thêi gian vµ logic. §¬n vÞ xö lý trung t©m nhËn trùc tiÕp xung nhÞp tõ bé t¹o dao ®éng ®­îc l¾p thªm vµo, linh kiÖn phô trî cã thÓ lµ mét khung dao ®éng b»ng vËt liÖu gèm hoÆc mét bé céng h­ëng b»ng th¹ch anh. Ngoµi ra cßn cã kh¶ n¨ng ®­a mét tÝn hiÖu gi÷ nhÞp tõ bªn ngoµi vµo. Ch­¬ng tr×nh ®ang ch¹y cã thÓ cho dõng l¹i nhê mét khèi logic ng¾t ë bªn trong. C¸c nguån ng¾t cã thÓ lµ: c¸c biÕn cè ë bªn ngoµi, sù trµn bé ®Õm/ ®Þnh thêi (do cê trµn ®­îc ®Æt lªn) hoÆc còng cã thÓ lµ giao diÖn nèi tiÕp . S¬ ®å cÊu tróc cña mét bé vi ®iÒu khiÓn 8 bit Bé vi xö lý 8051/8052 cßn cã mét bé nhí ch­¬ng tr×nh bªn trong víi dung l­îng 4/ 8 Kbyte trong khi bé vi xö lý cña 8031/8032 l¹i nhËn ®­îc ch­¬ng tr×nh ®iÒu hµnh cña nã tõ mét bé nhí ch­¬ng tr×nh bªn ngoµi. Bé vi xö lý tiªu chuÈn cã 128 byte RAM bªn trong ®Ó cã thÓ x¾p xÕp c¸c d÷ liÖu vµ th«ng tin ®iÒu khiÓn. ë bé vi xö lý 8032/ 52, bé nhí nµy ®· ®­îc më réng lªn ®Õn 256 byte. C¸c bé vi xö lý 8031/ 51 cßn chøa hai bé ®Þnh thêi (timer/ counter ) 16 bit, chóng còng cã thÓ ®­îc sö dông nh­ lµ mét bé ®Õm c¸c sù kiÖn, trong khi ë c¸c bé vi xö lý 8032/ 52 l¹i cã thªm mét bé ®Þnh thêi thø ba. Bé nµy cã thÓ sö dông trong c¸c chÕ ®é ho¹t ®éng kh¸c nhau tuú theo c¸ch lùa chän trong phÇn mÒm. ChÝnh v× vËy mµ c¸c bé vi xö lý nµy ®­îc sö dông mét c¸ch rÊt ®a n¨ng Theo nh­ s¬ ®å trªn th× ta thÊy hä c¸c MCS- 51 cã bèn cæng song song 8 bit, ho¹t ®éng ®éc lËp víi nhau. ë c¸c bé vi xö lý 8051/52, c¸c cæng nµy cã thÓ ®­îc sö dông cho nh÷ng môc ®Ých ®iÒu khiÓn rÊt ®a d¹ng. Khi c¸c bé vi xö lý 8031/32 lµm viÖc víi bé nhí ch­¬ng tr×nh ë bªn ngoµi, cæng P0 dïng ®Ó truyÒn nöa d­íi cña c¸c ®Þa chØ nhí ®­îc sö dông gièng nh­ dïng cho c¸c d÷ liÖu 8 bit (®Þa chØ d÷ liÖu thÊp). Sau ®ã, qua cæng P2 sÏ diÔn ra qu¸ tr×nh xuÊt ra nöa trªn cña c¸c ®Þa chØ 8 bit( ®Þa chØ d÷ liÖu cao). Cæng P1 vµ P3 cã chøa mçi cæng vµo/ ra 8 bit cã thÓ sö dông ®­îc cho nh÷ng môc ®Ých ®iÒu khiÓn kh¸c nhau. ë cæng P3 cßn cã thªm c¸c ®­êng dÉn ®iÒu khiÓn dïng cho viÖc trao ®æi d÷ liÖu víi bªn ngoµi, ®Ó ®Êu nèi giao ®iÖn nèi tiÕp còng nh­ c¸c ®­êng dÉn ng¾t bªn ngoµi. Giao diÖn nèi tiÕp cã chøa mét bé truyÒn vµ mét bé nhËn kh«ng ®ång bé, lµm viÖc ®éc lËp víi nhau. B»ng c¸ch ®Êu nèi c¸c bé ®Öm thÝch hîp, ta cã thÓ h×nh thµnh mét cæng nèi tiÕp RS- 232 ®¬n gi¶n. Tèc ®é truyÒn qua cæng nèi tiÕp cã thÓ ®Æt ®­îc trong mét vïng réng vµ ®­îc Ên ®Þnh b»ng mét bé ®Þnh thêi. D­íi ®©y lµ s¬ ®å bè trÝ ch©n linh kiÖn cña bé vi xö lý 8031( 8051) H×nh 3.1: S¬ ®å bè trÝ ch©n linh kiÖn vi xö lÝ 8031 Gi¶i thÝch s¬ ®å ch©n linh kiÖn: Ch©n  KÝ hiÖu  Chøc n¨ng   1 ®Õn 8  P1.0 ®Õn P1.7  Cæng gi¶ hai h­íng( quasi- bidirectional) P1 tù do sö dông   9  RESET  Lèi vµo Reset, khi ho¹t ®éng( activ) ë møc cao   10 ®Õn 17  P3. 0 ®Õn P3.7  Cæng gi¶ hai h­íng P3 S¾p xÕp tÊt c¶ c¸c ®­êng dÉn víi chøc n¨ng ®Æc biÖt   18 19 20  XTAL2 XTAL1 Vss  Lèi ra cña bé dao ®éng th¹ch anh bªn trong Lèi vµo cña bé dao ®éng th¹ch anh bªn trong Nèi mass   21 ®Õn 28  P2. 0 ®Õn P2. 7  Cæng gi¶ hai h­íng P2 Chøc n¨ng ®Æc biÖt: c¸c ®­êng dÉn ®Þa chØ A8 ®Õn A15   29 30 31  /PSEN ALE /EA  Program Store Enable, xuÊt ra c¸c xung däc dïng cho bé nhí ch­¬ng tr×nh bªn ngoµi Address Latch Enable, xuÊt ra c¸c xung ®iÒu khiÓn ®Ó l­u tr÷ trung gian c¸c ®Þa chØ External Access; Khi ®­îc nèi víi mass lµ ®Ó lµm viÖc víi ROM bªn ngoµi   32 ®Õn 39  P0. 7 ®Õn P0. 1  Cæng hai h­íng cùc m¸ng hë P0 hoÆc bus d÷ liÖu hai h­íng dïng cho ROM, RAM vµ thiÕt bÞ ngo¹i vi bªn ngoµi. Còng chuyÓn giao c¶ 8 bit phÝa d­íi cña ®Þa chØ   40  Vcc  Nguån nu«i d­¬ng, +5V   Lèi vµo / EA (ch©n 31) ®ãng vai trß quyÕt ®Þnh xem liÖu bé vi xö lý lµm viÖc víi bé nhí ch­¬ng tr×nh bªn trong hay bªn ngoµi. ë lo¹i kh«ng cã bé nhí ROM, ch©n nµy ph¶i ®­îc nèi víi mass. Lo¹i th«ng th­êng cã thÓ lµm viÖc tuú theo c¸ch lùa chän víi ROM bªn trong hay bªn ngoµi. Khi ®ang ë chÕ ®é lµm viÖc víi bé nhí ROM trong, lo¹i cã chøa bé nhí ROM cã thÓ truy nhËp tù ®éng lªn bé nhí ch­¬ng tr×nh bªn ngoµi. 3- Tæ chøc bé nhí a- Bé nhí RAM trong: Bé nhí RAM trong (128 byte) cña 8031 chøa c¸c thanh ghi vµ c¸c bit ®Þa chØ thanh ghi cã chøc n¨ng nh­ lµ bé nhí RAM ®a n¨ng ®­îc minh ho¹ b»ng h×nh sau ®©y: Theo nh­ s¬ ®å trªn ta thÊy bé nhí RAM trong cã 128 byte, trong ®ã: 32 byte ®Çu tiªn ®­îc chia thµnh bèn d¶i thanh ghi, mçi d¶i thanh ghi gåm 8 thanh ghi riªng biÖt ®­îc ®¸nh sè tõ R0 ®Õn R7. Bèn d¶i thanh ghi nµy ®­îc ®¸nh ®Þa chØ tõ 00 H ®Õn FF H. Sau mét lÇn ®Æt l¹i (reset ), ng¨n xÕp b¾t ®Çu ë ®Þa chØ 08 vµ t¨ng dÇn lªn phÝa trªn víi mçi lÇn gäi ch­¬ng tr×nh con. §Ó cã thÓ sö dông c¸c thanh ghi cao h¬n, con trá ng¨n xÕp ph¶i ®­îc ®Æt lªn mét gi¸ trÞ thÝch hîp ë chç b¾t ®Çu cña mét ch­¬ng tr×nh. 16 byte tiÕp theo thuéc vïng ®Þa chØ cã thÓ truy nhËp tíi tõng bit ®­îc ®¸nh ®Þa chØ tõ 20H ®Õn 2FH 80 byte tiÕp theo ®­îc sö dông tù do vµ vïng ng¨n xÕp. ë tÊt c¶ nh÷ng SFR ®­îc bæ xung, nöa byte ®Þa chØ gi¸ trÞ cña nã cã gi¸ trÞ b»ng 0 hoÆc lµ 8 ( c¸c ®Þa chØ byte 80h, 88h vv... cho ®Õn F8 ) lµ ®Þa chØ ®­îc theo bit. Bëi v× phÇn lín c¸c SFR bao gåm tõ nh­ng bit riªng lÎ víi c¸c chøc n¨ng ®éc lËp, nªn sÏ rÊt thuËn lîi khi cÇn ®Æt vµ ®äc ra c¸c bit ®iÒu khiÓn riªng lÎ. b- C¸c thanh ghi cã chøc n¨ng ®Æc biÖt SFR ( Special Function Registers) C¸c thanh ghi nµy n»m phÝa trªn cña vïng ®Þa chØ RAM trong cã gi¸ trÞ tõ 80h ®Õn FFh, vïng nµy cã tæng sè 41 thanh ghi nh­ng trong ®ã cã 15 thanh ghi lµ cã thÓ ®­îc truy nhËp tíi tõng bit. C¸c thanh ghi cã chøc n¨ng ®Æc biÖt bao gåm c¸c thanh ghi ®iÒu khiÓn vµ c¸c thanh ghi sè liÖu. Nh÷ng chøc n¨ng cã s½n trªn chip nh­: bé Timers, cæng truyÒn tuÇn tù, vµ hÖ thèng ng¾t interrupt, cã mét hay nhiÒu vïng dµnh cho c¸c thanh ghi ®Æc biÖt SFRs. VÝ dô nh­ cæng nèi tiÕp ®­îc ®iÒu khiÓn b»ng thanh ghi SCON. Trong khi ®ã sè liÖu thu thËp ®­îc ®äc ra hay ghi vµo b»ng thanh ghi SBUF. Nh÷ng bit ®Æc biÖt cña thanh ghi SCON ®Æt nh÷ng mode kh¸c nhau cña cæng nèi tiÕp. Thanh ghi SCON ®­îc coi nh­ lµ thanh ghi ®iÒu khiÓn trong khi ®ã SBUF ®­îc gäi lµ thanh ghi sè liÖu. Nh÷ng thanh ghi ®Æc biÖt SFRs: DPTR, DPL, DPH, PCON, TMOD, TL0,TL1, TH0, TH1, vµ SBUF th× chØ cã thÓ ®­îc truy nhËp tíi tõng byte, ®iÒu nµy nãi lªn r»ng chóng chØ cã thÓ ®­îc ®äc, viÕt vµ so s¸nh ®Çy ®ñ theo byte. Cßn l¹i c¸c thanh ghi ®Æc biÖt kh¸c nh­ Acc, B, PSW, P0, P1, P2, P3, IE, IP, SCON, vµ TCON ®­îc truy nhËp tíi tõng bit ®Þa chØ. §iÒu nµy cã nghÜa lµ nh÷ng bit riªng biÖt cã thÓ ®­îc ®äc ra, viÕt vµo vµ so s¸nh. Nh­ vËy! RAM chia lµm hai khèi, mçi khèi cã 128 byte: + Khèi cã ®Þa chØ thÊp n»m trong kho¶ng tõ 00 ®Õn 7Fh cã thÓ truy nhËp b»ng c¸ch truy nhËp trùc tiÕp tíi tõng ®Þa chØ hoÆc b»ng c¸ch gi¸n tiÕp tíi tõng ®Þa chØ th«ng qua thanh ghi. + Khèi cã ®Þa chØ cao n»m trong kho¶ng tõ 80h ®Õn FFh còng cã 128 byte vµ chØ cã thÓ truy nhËp gi¸n tiÕp tíi tõng bit ®Þa chØ th«ng qua thanh ghi. Cæng nèi tiÕp Cæng nèi tiÕp ®­îc ®iÒu khiÓn bëi thanh ghi SFR SCON (Serial Port Control). Sè liÖu truyÒn vµ nhËn tõ cæng nèi tiÕp ®­îc chän kªnh th«ng qua thanh ghi SBUF. Thanh ghi SBUF ®­îc chia lµm hai phÇn: Mét dïng ®Ó truyÒn ®i vµ mét ®Ó nhËn. TruyÒn nèi tiÕp vµ nhËn nèi tiÕp cã thÓ ®­îc thùc hiÖn ®ång thêi. Trong ®ã th«ng tin truyÒn nèi tiÕp ®­îc coi nh­ lµ ho¹t ®éng song song hai chiÒu cïng mét lóc Tèc ®é truyÒn ®­îc tÝnh b»ng c«ng thøc sau: *) Thanh ghi ®iÒu khiÓn cæng truyÒn tuÇn tù SCON( Serial Port Control register) SM0  SM1  SM2  REN  TB8  RB8  TI  RI   RI (bit 0): Receive Interrupt Flag; §­îc ®Æt bëi phÇn cøng b¸o lµ ®· nhËn ®­îc tÝn hiÖu vµ ph¶i xo¸ b»ng phÇn mÒm. Dùng cê RI t¹i bit thø 8( bit cuèi cïng) trong mode 0 hoÆc trong qu¸ tr×nh gÆp bit Stop ë nh÷ng mode kh¸c nhau trong bÊt kú lÇn phôc vô truyÒn tuÇn tù nµo. TI (bit 1): Transmit Interrupt Flag; §­îc ®Æt b»ng phÇn cøng khi kÕt thóc qu¸ tr×nh truyÒn tÝn hiÖu nèi tiÕp, vµ ph¶i ®­îc xo¸ b»ng phÇn mÒm( dùng cê TI khi kÕt thóc bit thø 8 trong mode 0 hay t¹i thêi ®iÓm b¾t ®Çu cña bit Stop trong nh÷ng mode kh¸c. RB8 ( bit 2): Receive Bit 8; B¶n th©n nã phô thuéc vµo mode ®ang ho¹t ®éng. Trong mode 2 vµ 3 nã lµ bit thø 9 cña d÷ liÖu ®­îc nhËn, bit cuèi cïng ®­îc ®­a vµo RB8. Trong mode 1 nÕu SM2= 0 th× bit thø 8 lµ bit Stop ®­îc ®­a vµo RB8. TB8 (bit 3): Transmit Bit 8; Bit d÷ liªô thø 9 ®­îc truyÒn trong mode 2 vµ 3, ®­îc ®Æt vµ xo¸ b»ng phÇn mÒm. REN ( bit 4): Receive Enable; Bit cho phÐp truyÒn tuÇn tù ®­îc ®Æt bëi phÇn mÒm nhËn tÝn hiÖu truyÒn tuÇn tù sÏ bÞ ngõng l¹i khi bit REN bÞ xo¸ b»ng phÇn mÒm. SM2 (bit 5): Serial Mode; Dïng cho viÖc kÕt nèi nhiÒu vi xö lý víi nhau ®Æc biÖt lµ trong mode 2 vµ 3. Trong mode 2vµ 3 RI sÏ kh«ng ®­îc tÝch cùc nÕu bit thø 9 nhËn ®­îc(RB8 ) lµ b»ng 0. Trong mode 1 vµ SM2= 0, RI sÏ kh«ng tÝch cùc nÕu mét bit Stop cã gi¸ trÞ b»ng 0, trong mode 0 SM2 sÏ cã gi¸ trÞ b»ng 0. SM0, SM1 ( bit 6 vµ 7 ): Lµ hai bit lùa chän c¸c mode ho¹t ®éng, ®­îc chØ râ trong b¶ng d­íi ®©y: SM0  SM1  Mode  Operation  Baud rate   0  0  0  Shift Register  Fosc/ 12   0  1  1  8 bit UART  Variable (x¸c ®Þnh qua Timer 1)   1  0  2  8bit UART  (1/ 32 hoÆc 1/ 64) Fosc   1  1  3  9 bit UART  Variable (x¸c ®Þnh qua Timer 1)   + Mode 0: Dïng ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c cæng vµo/ ra tuÇn tù, ®¬n gi¶n nh­ mét thanh ghi dÞch víi tèc ®é dÞch b»ng mét chu kú m¸y hay b»ng (1/ 12) tÇn sè th¹ch anh. + Mode 1: Dïng cho Timer1 ®Ó ph¸t tèc ®é truyÒn vµ nhËn 8 bit d÷ liÖu + Mode 2: Thùc hiÖn mét cæng truyÒn tuÇn tù 9 bit víi tèc ®é truyÒn b»ng 1/32 hoÆc 1/ 64 tÇn sè cña th¹ch anh. + Mode 3: Thùc hiÖn mét cæng truyÒn tuÇn tù víi tèc ®é cã thÓ ®Æt ®­îc nhê Timer 1. *) Thanh ghi tõ tr¹ng th¸i ch­¬ng tr×nh PSW( Program Status Word); Cã ®Þa chØ lµ 0D0h, lµm viÖc theo tõng bit cho phÐp chän bèn d¶i thanh ghi CY  AC  F0  RS1  RS0  OV  F1  P   B¶ng d­íi ®©y ®­a ra c¸c chøc n¨ng cña tõng bit t­¬ng øng trong thanh ghi PSW: Bit  Function   CY  Carry flag   AC  Auxiliary carry flag ( for BCD operations)   F0  General purpose user flag   RS1 RS0  Register bank select control bits   0 0  Bank 0 selected, data address 00H- 07H   0 1  Bank 1 selected, data address 08 H- 0F H   1 0  Bank 2 selected, data address 10 H- 17 H   1 1  Bank 3 selected, data address 18 H- 1F H   OV  Overflow flag   F1  General purpose userflag   P  Parity flag   *) Thanh ghi ®iÒu khiÓn nguån PCON( Power Control Register); Cã ®Þa chØ lµ 87 H SMOD  -  -  -  GF1  GD0  PDE  IDLE   Bit  Chøc n¨ng   SMOD  Khi ®Æt tèc ®é truyÒn cña giao diÖn tuÇn tù trong mode 1, 2,3 ®­îc gÊp ®«i lªn   *) Thanh ghi cho phÐp ng¾t IE( Interrupt Enable Register); Thanh ghi nµy cã thÓ lµm viÖc theo ®Þa chØ tõng bit, víi môc ®Ých cho phÐp ng¾t nµo ®­îc phÐp lµm viÖc. NÕu bit b»ng 0 th× vector ng¾t t­¬ng øng sÏ kh«ng ®­îc phÐp vµ ng­îc l¹i. EA  -  ET2  ES  ET1  EX1  ET0  EX0   EA: Enable All. NÕu EA= 0 th× kh«ng cã vector ng¾t nµo ®­îc phÐp ho¹t ®éng. Khi EA= 1 th× mçi mét nguån ng¾t ®­îc phÐp hay kh«ng ®­îc phÐp tuú thuéc vµo bit t­¬ng øng trong thanh ghi ®­îc ®Æt hay xo¸. ET2: Enable or Disable the Timer 2 Overflow ES: Enable Serial Port Interrupt. §­îc ®Æt bëi phÇn mÒm ®Ó cho phÐp ng¾t 0 ngoµi, ph¶i xo¸ b»ng phÇn cøng. ET1: Enable Timer/ Counter Interrupt 1. §­îc ®Æt bëi phÇn mÒm ®Ó cho phÐp Timer/ Counter 1 ng¾t khi trµn, ph¶i ®­îc xo¸ b»ng phÇn cøng. EX1: Enable External Interrupt 1. §­îc ®Æt bëi phÇn mÒm cho phÐp ng¾t ngoµi 1, ph¶i ®­îc xo¸ b»ng phÇn cøng. ET0: Enable Timer/ Counter Interrupt 0. §­îc ®Æt bëi phÇn mÒm ®Ó cho phÐp ng¾t ngoµi 0 khi trµn, ph¶i ®­îc xo¸ b»ng phÇn cøng. EX0: Enable External Interrupt 0. §­îc ®Æt bëi phÇn mÒm ®Ó cho phÐp ng¾t ngoµi 0, ph¶i ®­îc xo¸ b»ng phÇn cøng. *) Thanh ghi ­u tiªn ng¾t IP( Interrupt Prioty Register); Cho phÐp ng¾t ­u tiªn ë møc cao vµ møc thÊp ®èi víi n¨m nguån ng¾t. -  -  PT2  PS  PT1  PX1  PT0  PX0   PT2: Ng¾t Timer 2 ë møc ­u tiªn. PS: Ng¾t cæng nèi tiÕp ë møc ­u tiªn. PT1: Ng¾t Timer 1 ë møc ­u tiªn. PX1: Ng¾t ngoµi 1 ë møc ­u tiªn. PT0: Ng¾t Timer 0 ë møc ­u tiªn. PX0: Ng¾t ngoµi 0 ë møc ­u tiªn. Bªn trong bé vi xö lý 8051 cã hai bé ®Þnh thêi Timer/ Counter 16 bit. Mçi bé cã hai thanh ghi cã chøc n¨ng ®Æc biÖt SFR lµ: *) Thanh ghi ®iÒu khiÓn Timer/ Counter TCON:( Timer/ Counter Control Register) Cã thÓ lµm viÖc tíi tõng bit ®Þa chØ, nã dïng ®Ó ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng cña Timer/ Counter. TF1  TR1  TF0  TR0  IE1  IT1  IE0  IT0   TF1: Timer 1 Overflow Flag; Cê trµn Timer 1. §­îc ®Æt b»ng phÇn cøng khi Timer/ Counter trµn. BÞ xo¸ b»ng phÇn cøng khi bé vi xö lý ph¸t ra vector thùc hiÖn dÞch vô ng¾t. TR1: Timer 1 run control bit. §­îc ®Æt xo¸ b»ng phÇn mÒm ®Ó bËt t¾t Timer/ Counter 1 ON/ OFF. TF0: Timer 0 overflow flag. §­îc ®Æt b»ng phÇn cøng khi Timer/ Counter 0 trµn, ph¶i ®­îc xo¸ b»ng phÇn cøng khi bé vi xö lý ph¸t vector thùc hiÖn dÞch vô ng¾t. TR0: Timer 0 run control bit. §­îc ®Æt xo¸ b»ng phÇn mÒm ®Ó bËt t¾t Timer/ Counter 0 ON/ OFF. IE1: Intertupt 1 Edge Flag. §­îc ®Æt bëi phÇn cøng khi mµ s­ên ng¾t ngoµi ®­îc ghi nhËn. §­îc xo¸ khi lÖnh RETI ®­îc thùc hiÖn. IT1: Interrupt 1 Type. Phôc vô cho ng¾t ngoµi sè mét + NÕu IT1= 1: Nã quy ®Þnh ng¾t theo s­ên xuèng + NÕu IT1= 0: T­¬ng øng víi viÖc xuÊt hiÖn mét xung thÊp th× cã yªu cÇu ng¾t IE0: Interrupt 0 Edge Flag. §­îc ®Æt bëi phÇn cøng khi mµ mét s­ên ng¾t ngoµi ®­îc ph¸t hiÖn. §­îc xo¸ khi lÖnh RETI ®­îc thùc hiÖn. IT0: Interrupt 0 Type. §­îc ®Æt/ xo¸ b»ng phÇn mÒm ®Ó chØ râ ng¾t ngoµi theo s­ên hay theo møc. *) Thanh ghi ®iÒu khiÓn chÕ ®é Timer/ Counter TMOD( Timer/ Counter 0/ 1 Mode control register) GATE  C/ T  M1  M0  GATE  C/ T  M1  M0   Timer/ Counter 1  Timer/ Counter 0   GATE: Khi mµ TRx (trong TCON) ®­îc ®Æt vµ GATE= 1 th× Timer/ Counter sÏ ho¹t ®éng khi ch©n INTx ë møc cao. Khi GATE= 0 Timer/ Counter sÏ ho¹t ®éng khi TRx= 1. C/ T: Chän mode ho¹t ®éng lµ Timer hay Counter. + NÕu C/ T= 0- ChÕ ®é ho¹t ®éng lµ Timer + NÕu C/ T= 1- ChÕ ®é ho¹t ®éng lµ Counter M1, M0- Dïng ®Ó quy ®Þnh chÕ ®é lµm viÖc cho c¸c Timer M1  M0  Mode  Operating   0  0  0  13 bit Timer   0  1  1  16 bit Timer/ Counter   1  0  2  8 bit Timer/ Counter Auto- reload   1  1  3  Timer 0 ho¹t ®éng nh­ lµ hai bé Timer 8 bit TL0, TH0. Timer/ Counter 1 stops   c- C¸c cæng vµo ra song song Theo nh­ s¬ ®å h×nh vÏ ta thÊy bé vi xö lý 8031 ( 8032) cã 4 cæng vµo ra song song. Khi mét cæng ®­îc sö dông nh­ mét cæng ra, d÷ liÖu ®­îc ®­a vµo thanh ghi SFR t­¬ng øng, vµ gi¸ trÞ cña mét cæng bÞ thay ®æi khi mét gi¸ trÞ míi ®­îc chèt. Khi mét cæng ®­îc sö dông nh­ mét cæng vµo, th× gi¸ trÞ FFh ph¶i ®­îc ghi vµo cæng, sau ®ã bÊt cø ®Çu nµo mµ ®­a ®iÖn ¸p cña ch©n ®ã xuèng møc thÊp sÏ ®­îc coi nh­ b»ng 0, vµ sau ®ã cæng ®ã cã thÓ ®­îc ®äc d÷ liÖu ra tõ c¸c thanh ghi SFR t­¬ng øng. MÆc dï tÊt c¶ c¸c lÖnh ®äc gi¸ trÞ tõ c¸c ch©n t­¬ng øng cña cæng, nh­ng mét sè lÖnh ®äc th× ®­îc ngÇm hiÓu lµ ®äc gi¸ trÞ cña c¸c cæng chèt. Lo¹i lÖnh nµy ®­îc gäi lµ read- modify- write tøc lµ ®äc d÷ liÖu tõ cæng sau ®ã thùc hiÖn theo yªu cÇu cña c©u lÖnh, ®­îc kÕt qu¶ th× ghi kÕt qu¶ ®ã trë l¹i cæng. C¸c cæng 0, 2, vµ 3 cã nh÷ng chøc n¨ng thay ®æi, c¸c ch©n riªng rÏ cña nh÷ng cæng nµy cã thÓ ®­îc sö dông nh­ c¸c ®Çu vµo/ ra sè chung hoÆc cã thÓ ®­îc sö dông chøc n¨ng thø hai lµ: C¸c cæng 0 vµ 2 ®­îc sö dông ®Ó giao tiÕp víi bé nhí ngoµi. Khi bé nhí ch­¬ng tr×nh hoÆc d÷ liÖu ®­îc truy nhËp, cæng 2 ( P2) sÏ ®­a ra nh÷ng byte cao cña ®Þa chØ 16 bit cæng 0 ( P0) ®­a ra nh÷ng byte thÊp cña 16 bit ®Þa chØ, sau ®ã th× göi hoÆc nhËn byte d÷ liÖu. Nh÷ng byte ®Þa chØ thÊp ph¶i ®­îc chèt khi truy nhËp bé nhí ngoµi. Bé vi xö lý sÏ ph¸t mét ®Þa chØ gi¸ trÞ b»ng c¸ch lµm tÝch cùc ch©n ALE, ch©n nµy ®­îc sö dông ®Ó chèt ®Þa chØ byte thÊp. Chøc n¨ng cña cæng 3 ( P3) gåm nh÷ng ch©n ®Æt tÝn hiÖu ng¾t, ®Çu vµo Timer,c¸c cæng vµo/ ra tuÇn tù, vµ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn khi cã giao diÖn víi bé nhí ngoµi, ®iÒu nµy sÏ ®­îc m« t¶ b»ng b¶ng d­íi ®©y: Bit  Alternate Function  Mnemonic/ Designation   0  Serial Input Port  RxD   1  Serial Output Port  TxD   2  External Interrupt 0  INT0#   3  External Interrupt 1  INT1#   4  Timer/ Counter 0 External Input  T0   5  Timer/ Counter 1 External Input  T1   6  External Memory Write Strobe  WR#   7  External Memory Read Strobe  RD#   §Ó thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng thay ®æi nh­ b¶ng trªn tr×nh bµy th× c¸c bit t­¬ng øng cña thanh ghi SFR ph¶i ®­îc ®Æt lªn b»ng 1. C¸c ng¾t cña 80C31 Bé vi xö lý 80C31 cã n¨m nguån ng¾t: TF0, TF1, INT0, INT1, vµ ng¾t cæng nèi tiÕp. TF0, TF1 cña thanh ghi TCON t¹o ra hai ng¾t Timer/ Counter, chóng ®­îc ph¸t ra khi bé ®Õm ®Õm trµn. INT0, INT1 lµ hai nguån ng¾t ngoµi. C¸c ng¾t nµy xuÊt hiÖn khi cã tÝn hiÖu ngoµi yªu cÇu ng¾t nèi qua bit 2 vµ 3 cña cæng 3 (P3). Vector ng¾t ®iÒu khiÓn phÇn cøng cã thÓ thùc hiÖn ®Ó ®¸p øng mçi mét s­ên xuèng cña tÝn hiÖu ngoµi hoÆc møc thÊp cña tÝn hiÖu ngoµi. Sù lùa chän ®ã quyÕt ®Þnh bëi bit ®iÒu khiÓn IT0 vµ IT1 cña thanh ghi ®Æc biÖt TCON. Cã hai thanh ghi ®Æc biÖt kÕt hîp víi ng¾t ®iÒu khiÓn lµ thanh ghi cho phÐp ng¾t IE vµ thanh ghi ­u tiªn ng¾t IP. Khi mµ hai nguån ng¾t ®­îc thùc hiÖn víi hai møc ­u tiªn nh­ nhau th× sù ­u tiªn ®­îc quyÕt ®Þnh bëi thø tù tõ trªn xuèng theo nh­ b¶ng d­íi ®©y: Interrupt  Service Routine Address  Default Priority   IE0  3 H  1( Highest)   TF0  B H  2   IE1  13 H  3   TF1  1B H  4   RI- or- TI  23 H  5( Lowest)   4- C¸c chÕ ®é ®Þa chØ a- ChÕ ®é ®Þa chØ h»ng sè tøc th× (The Immediate Addressing Mode) Trong chÕ ®é ®Þa chØ nµy, gi¸ trÞ h»ng sè cã thÓ lµ ë sau m· thao t¸c trong bé nhí ch­¬ng tr×nh. VÝ dô: mov a, # 100; a= 100 b- ChÕ ®é ®Þa chØ trùc tiÕp (The Direct Addressing Mode) Trong chÕ ®é nµy to¸n h¹ng ®­îc x¸c ®Þnh bëi mét tr­êng ®Þa chØ 8 bit ®Þa chØ trong lÖnh, to¸n h¹ng trong chÕ ®é nµy cã thÓ lµ c¸c thanh ghi ®Æc biÖt SFR hoÆc lµ bé nhí d÷ liÖu trong. VÝ dô mov a, 70h; ®­a néi dung thanh ghi cã ®Þa chØ 70h vµo a. c- ChÕ ®é ®Þa chØ thanh ghi (The Register Addressing Mode) C¸c b¨ng thanh ghi cã chøa c¸c thanh ghi tõ R0 ®Õn R7 cã thÓ truy nhËp b»ng c¸c lÖnh nhÊt ®Þnh mµ chóng ®­îc chØ ®Þnh th«ng qua mét thanh ghi. Theo c¸ch nµy cã kh¶ n¨ng lµ m· lÖnh, v× chÕ ®é nµy ®­a ra mét byte ®Þa chØ. Khi thùc hiÖn lÖnh mét trong 8 thanh ghi ë b¨ng ®­îc chän ®Ó truy nhËp ®Õn. ViÖc lùa chän d¶i b¨ng thanh ghi lµ do hai bit trong thanh ghi PSW. Vi dô: mov PSW, # 0 ; chän b¨ng 0 Mov R0, # 2 ; ®­a h»ng sè 2 vµo thanh ghi R0 d- ChÕ ®é ®Þa chØ thanh ghi chøc n¨ng (The Register- Specific Addressing Mode) Mét sè lÖnh ®­îc x¸c ®Þnh bëi mét thanh ghi nhÊt ®Þnh. Mét sè lÖnh lu«n lµm viÖc víi thanh ghi ACC hoÆc con trá lÖnh. V× vËy kh«ng cã byte ®Þa chØ cÇn thiÕt ®Ó trá tíi nã. M· lÖnh cña chÝnh nã lµm viÖc ®ã. VÝ dô: mov a, # 1 ; a= 1 Mov 0E0h, # 1 ; chuyÓn 1 vµo SFR cã ®Þa chØ E0h e- ChÕ ®é ®Þa chØ gi¸n tiÕp qua thanh ghi (The Register Indirect Addressing Mode) Trong chÕ ®é nµy lÖnh x¸c ®Þnh mét thanh ghi chøa ®Þa chØ cña to¸n h¹ng, c¶ RAM trong vµ RAM ngoµi ®Òu cã thÓ lµ ®Þa chØ gi¸n tiÕp thanh ghi. Thanh ghi 8 bit cã thÓ lµ R0, R1 cña b¨ng thanh ghi ®­îc chän, hoÆc con trá ng¨n xÕp . Thanh ghi ®Þa chØ 16 bit chØ cã thÓ lµ thanh ghi con trá sè hiÖu 16 bit lµ DPTR. VÝ dô mov PSW, # 0 ; chän b¨ng ghi 0 mov R0, 90h mov @ R0, # 1 HoÆc mov a, # 1 mov DPTR, # 900h mov @ DPTR, A mov DPTR, # 9001h mov a, @ DPTR f- ChÕ ®é ®Þa chØ chØ sè thanh ghi (The Register Indexed Addressing Mode) Trong chÕ ®é nµy chØ cã bé nhí ch­¬ng tr×nh lµ cã thÓ truy nhËp, nã chØ cã thÓ ®äc ®­îc. ChÕ ®é ®Þa chØ nµy ®­îc x¸c ®Þnh s½n cho c¸c b¶ng look- up ®Ó ®äc trong bé nhí ch­¬ng tr×nh mét thanh ghi c¬ së 16 bit, hoÆc DPTR, hoÆc bé ®Õm ch­¬ng tr×nh (PC) trá tíi ®o¹n c¬ së cña b¶ng, vµ ACC ®­îc x©y dùng víi sè ®­a vµo b¶ng. VÝ dô mov DPTR, 8100h ; ®Þa chØ c¬ së cña b¶ng mov a, # 0 ; g¸n gi¸ trÞ 0 cho a mov a, @ a+ DPTR B- Chøc n¨ng ho¹t ®éng cña bé vi xö lÝ 8031. Trong module ®iÒu khiÓn trung t©m cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é th× vi xö lý 8031 cã chøc n¨ng ®iÒu khiÓn toµn bé hÖ thèng theo ch­¬ng tr×nh ®Þnh s½n do ng­êi ®iÒu khiÓn, kÕt hîp víi c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn logic, m¹ch gi¶i m·, c¸c m¹ch giao diÖn vµ bé nhí ch­¬ng tr×nh cña vi xö lý 8031 nh­ sau: + Thu nhËn tÝn hiÖu nhiÖt ®é tõ c¸c module thu nhËn ( tÝn hiÖu ®­îc lÊy tõ ®Çu ®o lµ c¸c cÆp nhiÖt ®iÖn). TÝn hiÖu ®­îc ®­a vµo vi xö lý ®Ó xö lý vµ cÊt vµo vïng ®Öm. + §­a gi¸ trÞ ®o ®­îc hiÓn thÞ ra LED ®Ó cho ng­êi ®iÒu hµnh biÕt ®Ó cã nh÷ng t¸c ®éng thÝch hîp. + Gi¸ trÞ ®o ®­îc ®em so s¸nh víi gi¸ trÞ ®Æt tr­íc theo yªu cÇu ®Ó ®­a ra gi¸ trÞ ®iÒu khiÓn th«ng qua c¬ cÊu ®iÒu chØnh. TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn phô thuéc vµo gi¸ trÞ sai lÖch gi÷a gi¸ trÞ ®o ®­îc víi gi¸ trÞ ®Æt. + KiÓm tra c¸c th«ng sè tr¹ng th¸i lµm viÖc cña hÖ thèng bao gåm tr¹ng th¸i kÕt thóc chu tr×nh lµm viÖc vµ tr¹ng th¸i sù cè nh­ khi nhiÖt ®é v­ît qu¸ møc thÊp so víi møc quy ®Þnh khi ®ã cã thÓ ®­a ra tÝn hiÖu b¸o ®éng, vµ cã thÓ dõng hÖ thèng nÕu cÇn. C- Bé nhí ch­¬ng tr×nh ngoµi ( EPROM) Bé nhí ch­¬ng tr×nh ngoµi EPROM ( Erasable Programable Read Only Memory) cã chøc n¨ng chøa ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é cña lß sÊy ®­îc viÕt b»ng ng«n ng÷ Assembler cña 8031. Ch­¬ng tr×nh ®­îc viÕt trªn m¸y tÝnh sau ®ã ®­îc n¹p vµo EPROM th«ng qua thiÕt bÞ n¹p ROM. Ch­¬ng tr×nh cã thÓ bÞ xo¸ b»ng tia cùc tÝm sau ®ã cã thÓ n¹p l¹i ch­¬ng tr×nh kh¸c. Do ®ã viÖc sö dông EPROM cã rÊt nhiÒu ­u ®iÓm so víi bé nhí ROM. ViÖc chän lèi ra cho bé nhí ®­îc thùc hiÖn qua ch©n chän chip OE, ch©n nµy ®­îc nèi víi ch©n PSEN cña vi xö lý. ViÖc lùa chän lèi ra cña bé nhí EPROM th­êng phô thuéc vµo kÝch th­íc cña ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn cÇn ®­îc n¹p vµo. §èi víi hÖ thèng ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é lß sÊy ta ph¶i chän lo¹i bé nhí EPROM cã dung l­îng lín ( 27HC256) ®Ó ®¸p øng ®ñ cho hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®a kªnh nhiÖt ®é. 3-2- ThiÕt kÕ phÇn cøng .3.2.1- S¬ ®å thiÕt kÕ phÇn cøng ®­îc m« t¶ nh­ sau: 3.2.2- C¸c vi m¹ch kh¸c sö dông trong hÖ thèng. a- Bé khuÕch ®¹i tÝn hiÖu Thermocouple( bé khuÕch ®¹i tÝn hiÖu) TÝn hiÖu nhËn ®­îc tõ Thermocouple cã ®iÖn ¸p nhiÖt ®iÖn thay ®æi tõ 0( 6mV t­¬ng øng víi nhiÖt ®é tõ 0( 1400 C trong lß sÊy. C¸c tÝn hiÖu nµy cã thÓ coi lµ tÝn hiÖu vi sai. Do tÝn hiÖu nµy lµ rÊt nhá nªn cÇn ph¶i ®­a qua bé khuÕch ®¹i tÝn hiÖu tr­íc khi ®­a vµo bé biÕn ®æi ADC. §Ó khuÕch ®¹i tÝn hiÖu ta dïng bé khuÕch ®¹i ®o l­êng. Nã ®­îc dïng ®Ó khuÕch ®¹i chÝnh x¸c c¸c tÝn hiÖu vi sai AC hay DC ®ång thêi lo¹i bá ®­îc c¸c phÇn tö nhiÔu ®ång pha lín. §Æc ®iÓm cña bé khuÕch ®¹i nµy lµ cã trë kh¸ng vµo cao, ®é tr«i thÊp, phï hîp víi yªu cÇu hÖ thèng. Theo s¬ ®å ta thÊy r»ng hai ®Çu vµo cña op- amp kh«ng ®¶o, dÉn ®Õn trë kh¸ng vµo cao ®èi víi hai tÝn hiÖu, tÇng ra lµ khuÕch ®¹i vi sai vßng ®ãng. Nh­ vËy ta thÊy hai hÖ khuÕch ®¹i ®èi víi c¸c ®­êng tÝn hiÖu t¸ch riªng ®Òu ®­îc hiÖu chØnh bëi ®iÖn trë R1. H×nh 3.1: S¬ ®å m¹ch khuÕch ®¹i tÝn hiÖu §iÖn ¸p ra cña bé khuÕch ®¹i ®o l­êng cã gi¸ trÞ b»ng: ë ®©y ta thÊy hai m¹ch khuÕch ®¹i thuËt to¸n ®Çu vµo cho ®iÖn trë rÊt cao v× dßng ®iÖn vµo cña ®Çu vµo thuËn pha ë ®©y rÊt nhá. §é khuÕch ®¹i toµn m¹ch cã thÓ hiÖu chØnh mét c¸ch ®¬n gi¶n b»ng ®iÖn trë R1. M¹ch ®iÖn nµy cã thÓ x©y dùng tõ mét vi m¹ch vµ mét ®iÖn trë m¾c bªn ngoµi, thÝ dô m¹ch LH0036 cña h·ng National Semiconductor. Nh­ vËy ta thÊy ®iÖn ¸p ra b»ng hÖ sè khuÕch ®¹i kh«ng ®æi nh©n víi hiÖu gi÷a hai ®iÖn ¸p vµo vµ do ®ã nã ®­îc gäi lµ bé khuÕch ®¹i hiÖu. Trong thùc tiÔn kh«ng thÓ ®¹t ®­îc nh÷ng m¹ch ®iÖn lý t­ëng kiÓu nµy. Nh­ng ta hoµn toµn cã thÓ x©y dùng ®­îc nh÷ng m¹ch phï hîp víi tõng øng dông cô thÓ Do tÝn hiÖu ®Çu ra tõ cÆp nhiÖt ®iÖn lµ rÊt nhá tõ 0 ®Õn 40mV t­¬ng øng víi nhiÖt ®é ®o ®­îc tõ 00 C ®Õn 12000 C. Do tÝn hiÖu vµo AD cã gi¶i tõ 0V ®Õn 5V nªn tÝn hiÖu cÇn ®­îc khuÕch ®¹i tõ 0( 40mV thµnh 0( 5V. ë ®©y do ®Æc tÝnh cña cÆp nhiÖt ®iÖn lµ tuyÕn tÝnh nªn ta cã thÓ tÝnh to¸n hÖ sè khuÕch ®¹i lµ : b- Bé läc th«ng tÝch cùc Butterworth. T¹i module thu nhËn tÝn hiÖu nhiÖt ®é tr­íc khi tÝn hiÖu t­¬ng tù ®­îc ®­a vµo bé biÕn ®æi AD cÇn cã c¸c biÖn ph¸p läc nhiÔu ®Ó t¨ng ®é chÝnh x¸c cho hÖ thèng. C¸c nguån nhiÔu chñ yÕu t¸c ®éng lªn tÝn hiÖu cña hÖ thènglµ: + NhiÔu do nguån ®iÖn l­íi + NhiÔu do tõ tr­êng + NhiÔu do dung c¬ khÝ §Ó xö lý läc nhiÔu tuú tõng lo¹i nhiÔu cô thÓ mµ ta dïng c¸c ph­¬ng ph¸p läc nhiÔu kh¸c nhau. Ch¼ng h¹n ®èi víi nhiÔu tõ tr­êng ta ph¶i dïng c¸c hép bäc cã t¸c dông c¶n tõ tr­êng. §Æc biÖt cã mét lo¹i nhiÔu mµ ta ®Æc biÖt quan t©m lµ nhiÔu do nguån ®iÖn l­íi 50Hz g©y lªn. §Ó läc nhiÔu nµy ta th­êng sö dông bé läc tÝch cùc Butterworth. Bé läc nµy gåm mét tæ hîp ®iÖn trë, ®iÖn dung vµ mét hoÆc nhiÒu phÇn tö tÝch cùc (nh­ op- amp) cã sö dông nguån håi tiÕp. C¸c bé läc tÝch cùc RC cã thÓ chÕ t¹o dÔ dµng víi kÝch th­íc vËt lÝ vµ ®Æc tuyÕn tÇn sè cña chóng tiÕn s¸t tíi d¹ng lý t­ëng. Bé läc ®­îc sö dông ë ®©y lµ bé läc th«ng tÝch cùc thÊp Butterworth, bé läc nµy cã ®Æc tuyÕn biªn ®é vµ ®Æc tuyÕn pha phï hîp víi läc nhiÔu do nguån ®iÖn l­íi g©y lªn. S¬ ®å bé läc th«ng tÝch cùc thÊp: c- Bé khuÕch ®¹i ®Öm: S¬ ®å m¹ch khuÕch ®¹i ®Öm: H×nh 3.2: S¬ ®å m¹ch khuÕch ®¹i ®Öm: Sau hai tÇng khuÕch ®¹i läc nhiÔu, tÝn hiÖu ®­îc ®­a tíi bé khuÕch ®¹i ®Öm, bé khuÕch ®¹i nµy cã chiÕt ¸p cho phÐp ®iÒu chØnh hÖ sè khuÕch ®¹i, ®¶m b¶o ®iÖn ¸p ®­a vµo ®Çu vµo A/D cã gi¸ trÞ thÝch hîp. d- Bé biÕn ®æi t­¬ng tù sè: Do nhiÖt ®é kh«ng yªu cÇu cao vÒ ®é chÝnh x¸c nªn ®é ph©n gi¶i cña nhiÖt ®é kh«ng cÇn cao. Do vËy ë ®©y ta sö dông ADC 0809 cã ®é ph©n gi¶i 8 bit. S¬ ®å thiÕt kÕ m¹ch cã d¹ng nh­ sau: H×nh 3.3: S¬ ®å m¹ch biÕn ®æi t­¬ng tù sè ADC 0809 * ­u ®iÓm cña viÖc sö dông bé biÕn ®æi t­¬ng tù sè ADC 0809: + Kh«ng cÇn ®ßi hái ®iÒu chØnh ®iÓm kh«ng. + QuÐt ®éng 8 kªnh b»ng l«gic ®Þa chØ. + D¶i tÝn hiÖu lèi vµo analog khi ®iÖn ¸p nguån nu«i lµ +5V. + TÊt c¶ tÝn hiÖu t­¬ng thÝch TTl. + §é ph©n d¶i 8 bÝt. + Thêi gian biÕn ®æi 100 (s. + Dßng tiªu thô cña vi m¹ch hÇu nh­ kh«ng ®¸ng kÓ 0,3mA. TÝn hiÖu gi÷ nhÞp dïng cho bé biÕn ®æi A/ D cÇn ph¶i ®­îc t¹o ra ë bªn ngoµi ®­îc dÉn ®Õn ch©n CLOCK.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docThiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò sấy đứng trong dây chuyền gạch ốp lat.doc