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

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.