B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn Xun Tµi – Tù ®éng ho¸ 46 PhÇn 1 më ®Çu



tải về 397.47 Kb.
trang1/3
Chuyển đổi dữ liệu23.08.2016
Kích397.47 Kb.
#26039
  1   2   3


B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn Xu©n Tµi – Tù ®éng ho¸ 46

PhÇn 1

më ®Çu

ViÖt Nam lµ ®Êt n­íc n»m trong vïng nhiÖt ®íi giã mïa, quanh n¨m Èm ­ít. Thiªn nhiªn ®· ­u ®·i cho chóng ta nhiÒu vïng ®Êt thuËn lîi cho ph¸t triÓn n«ng nghiÖp. HiÖn nay, tû träng n«ng nghiÖp trong nÒn kinh tÕ quèc d©n ®· gi¶m nh­ng nã vÉn lµ mét trong c¸c ®éng lùc chÝnh ®Ó ph¸t triÓn kinh tÕ ®Êt n­íc. §¶ng vµ Nhµ n­íc lu«n lu«n ®Ò ra nh÷ng môc tiªu vµ chÝnh s¸ch nh»m ph¸t triÓn mét nÒn s¶n xuÊt n«ng nghiÖp hiÖn ®¹i, v× vËy nh÷ng n¨m gÇn ®©y chóng ta ®· dµnh ®­îc nh÷ng thµnh tù to lín trong s¶n xuÊt n«ng nghiÖp: ®¶m b¶o æn ®Þnh l­¬ng thùc trong n­íc, khèi l­îng xuÊt khÈu ngµy cµng t¨ng, chÊt l­îng s¶n phÈm xuÊt khÈu ®­îc n©ng cao...

Nhu cÇu l­¬ng thùc, thùc phÈm trªn thÕ giíi ngµy cµng t¨ng, ®i liÒn víi nã lµ nh÷ng yªu cÇu ngµy cµng kh¾t khe vÒ chÊt l­îng vµ an toµn cña s¶n phÈm. Nh÷ng yªu cÇu nµy lµ môc tiªu lín ®Ó chóng ta h­íng tíi mét nÒn n«ng nghiÖp tiªn tiÕn cã sù qu¶n lý trªn quy m« lín. MÆt kh¸c khèi l­îng s¶n phÈm lµm ra trong mét thêi vô lµ rÊt lín vµ kh«ng thÓ tiªu thô ngay t¹i thêi ®iÓm ®ã, v× vËy c«ng viÖc b¶o qu¶n sau thu ho¹ch ®ãng mét vai trß hÕt søc quan träng. §©y lµ vÊn ®Ò bøc xóc ®­îc nhiÒu ng­êi ®Çu t­ quan t©m nghiªn cøu nh»m t×m ra mét biÖn ph¸p b¶o qu¶n tèt nhÊt, gi¶m thiÓu nh÷ng mÊt m¸t sau thu ho¹ch cho ng­êi n«ng d©n, ®ång thêi ®¶m b¶o chÊt l­îng cho s¶n phÈm phôc vô chÕ biÕn sau nµy.

HÇu hÕt c¸c s¶n phÈm n«ng nghiÖp ë d¹ng h¹t nh­: lóa, ng«, ®ç, ®Ëu, võng... Ph­¬ng ph¸p b¶o qu¶n th«ng dông nhÊt lµ sÊy kh« s¶n phÈm ®Õn mét møc cÇn thiÕt. Tr­íc ®©y ng­êi d©n hay sö dông ph­¬ng ph¸p ph¬i n¾ng tù nhiªn hay sÊy thñ c«ng... Nh÷ng ph­¬ng ph¸p nµy cã nh­îc ®iÓm lµ n¨ng suÊt thÊp, s¶n phÈm kh«ng nh­ ý muèn. HiÖn nay ®· cã nh÷ng thiÕt bÞ sÊy cã quy m« lín h¬n; tuy nhiªn còng chØ lµ c¸c thiÕt bÞ c¶i t¹o tõ nh÷ng thiÕt bÞ sÊy thñ c«ng cò, n¨ng suÊt sÊy cã t¨ng nh­ng chÊt l­îng kh«ng cao do con ng­êi vÉn can thiÖp vµo toµn bé qu¸ tr×nh sÊy; hoÆc lµ nh÷ng thiÕt bÞ sÊy quy m« c«ng nghiÖp ®­îc nhËp ngo¹i, ®­îc ®iÒu khiÓn tù ®éng nh­ng rÊt ®¾t tiÒn, kh«ng phï hîp víi tói tiÒn cña ng­êi n«ng d©n. VËy vÊn ®Ò ®Æt ra lµ ph¶i chÕ t¹o ®­îc nh÷ng hÖ thèng, thiÕt bÞ sÊy quy m« võa vµ nhá, võa cã gi¸ thµnh rÎ l¹i cã nh÷ng tÝnh n¨ng tù ®éng ®iÒu khiÓn hiÖn ®¹i... VÊn ®Ò nµy mang tÝnh tr¸ch nhiÖm ®èi víi nh÷ng sinh viªn nghµnh c¬ ®iÖn chóng t«i. Do ®ã chóng t«i tiÕn hµnh thùc hiÖn ®Ò tµi: “ øng dông vi ®iÒu khiÓn ®Ó ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é khÝ sÊy n«ng s¶n d¹ng h¹t “.

Môc ®Ých vµ yªu cÇu ®Æt ra cña ®Ò tµi lµ thiÕt kÕ vµ l¾p r¸p m¹ch tù ®éng ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é khÝ sÊy sö dông vi ®iÒu khiÓn hä AVR.

Néi dung cña ®Ò tµi gåm s¸u néi dung chÝnh:

1. Tæng quan hÖ thèng sÊy.

2. Tæng hîp hÖ thèng sÊy n«ng s¶n d¹ng h¹t.

3. ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é khÝ sÊy.

4. Nghiªn cøu phÇn lËp tr×nh cho m¹ch ®iÒu khiÓn.

5. L¾p r¸p m¹ch vµ kh¶o s¸t.

6. KÕt luËn vµ ®Ò nghÞ.



phÇn 2

Néi dung
Ch­¬ng1: Tæng quan chung vÒ sÊy n«ng s¶n d¹ng h¹t
1. C¸c ®Æc tr­ng c¬ b¶n cña n«ng s¶n d¹ng h¹t
N«ng s¶n d¹ng h¹t lµ mét trong nh÷ng ®Æc tr­ng, lµ s¶n phÈm chñ yÕu cña s¶n xuÊt n«ng nghiÖp. N«ng s¶n d¹ng h¹t cã nhiÒu h×nh d¸ng, kÝch cì, mµu s¾c vµ kiÓu vá cøng, mÒm kh¸c nhau… T¹i thêi ®iÓm thu ho¹ch, l­îng Èm trong h¹t ®· gi¶m xuèng, tuy nhiªn tû lÖ vÉn cßn rÊt lín. Èm trong h¹t tån t¹i ë hai d¹ng: n­íc tù do vµ n­íc liªn kÕt. N«ng s¶n d¹ng h¹t thuéc lo¹i vËt liÖu keo xèp mao dÉn cã tÝnh ®µn håi co gi·n, khi hót Èm th× tr­¬ng në, khi tho¸t Èm th× co ngãt, khi kh« qu¸ th× h¹t trë nªn gißn. Khi cßn ë trªn c©y, h¹t hót Èm tõ m«i tr­êng vµ nhËn Èm tõ c©y ®­a lªn, Èm nµy võa ë d¹ng láng, võa ë d¹ng khÝ. Khi bÞ thÊm ­ít Èm láng ngÊm vµo trong h¹t, dêi chuyÓn trong h¹t b»ng c¸ch thÈm thÊu qua v¸ch tÕ bµo. Èm liªn kÕt trong h¹t ®­îc chia thµnh ba nhãm lín: Èm liªn kÕt ho¸ häc, Èm liªn kÕt ho¸ lý vµ Èm liªn kÕt c¬ lý.

Èm liªn kÕt ho¸ häc lµ thµnh phÇn Èm liªn kÕt víi thµnh phÇn kh« ®Ó t¹o thµnh mét bé phËn trong thµnh phÇn ho¸ häc cña vËt chÊt. Thµnh phÇn Èm nµy ®¶m b¶o tÝnh v÷ng bÒn cña h¹t v× vËy qu¸ tr×nh sÊy kh«ng t¸ch lo¹i Èm nµy ra khái h¹t.

Èm liªn kÕt ho¸ lý cã hai lo¹i: liªn kÕt hÊp thô vµ liªn kÕt thÈm thÊu. Liªn kÕt hÊp thô ®­îc sinh ra do lùc hót cña c¸c phÇn tö bÒ mÆt h¹t víi c¸c phÇn tö n­íc trong m«i tr­êng lín h¬n lùc liªn kÕt gi÷a chóng lµm cho c¸c phÇn tö n­íc tõ m«i tr­êng bÞ hót dÝnh vµo bÒ mÆt h¹t. Lùc liªn kÕt hÊp thô bÞ yÕu dÇn khi bÒ dµy ph©n tö n­íc bÞ hÊp thô t¨ng lªn. NÕu ®é Èm cña m«i tr­êng kh«ng khÝ kh«ng ®æi th× ®Õn mét lóc nµo ®ã qu¸ tr×nh hÊp thô sÏ bÞ ngõng l¹i, ¸p suÊt h¬i n­íc trªn bÒ mÆt vËt b»ng ¸p suÊt h¬i n­íc trong kh«ng khÝ. Lóc ®ã h¹t ë trong tr¹ng th¸i c©n b»ng Èm víi m«i tr­êng. §é Èm c©n b»ng øng víi tr­êng hîp kh«ng khÝ b·o hoµ h¬i n­íc ®­îc gäi lµ ®é Èm b·o hoµ cña h¹t. Trong qu¸ tr×nh hÊp thô, n­íc chuyÓn tõ tr¹ng th¸i h¬i trong kh«ng khÝ sang tr¹ng th¸i láng trong h¹t v× vËy nhiÖt ®­îc to¶ ra, h¹t cã thÓ bÞ nÐn Ðp do t¸c dông cña lùc liªn kÕt gi÷a líp Èm bÞ hÊp thô vµ h¹t. ®Ó t¸ch Èm hÊp thô ra khái h¹t ph¶i cÊp mét nhiÖt l­îng cÇn thiÕt ®Ó Èm chuyÓn tõ d¹ng láng sang d¹ng h¬i th¾ng ®­îc lùc hÊp thô bÒ mÆt vµ bay vµo m«i tr­êng xung quanh.

Liªn kÕt thÈm thÊu lµ mèi liªn hÖ ho¸ lý gi÷a n­íc víi vËt r¾n khi cã sù chªnh lÖch nång ®é c¸c chÊt hoµ tan ë ngoµi vµ trong tÕ bµo. Qu¸ tr×nh thÈm thÊu kh«ng kÌm theo hiÖn t­îng to¶ nhiÖt. Thùc chÊt n­íc thÈm thÊu vµo trong tÕ bµo kh«ng kh¸c n­íc b×nh th­êng, kh«ng cã c¸c chÊt hoµ tan bëi c¸c chÊt hoµ tan kh«ng khuÕch t¸n cïng víi n­íc vµo trong tÕ bµo. N¨ng l­îng liªn kÕt thÈm thÊu rÊt nhá.

Liªn kÕt c¬ lý gi÷a n­íc vµ vËt liÖu h×nh thµnh do søc c¨ng bÒ mÆt trong c¸c mao dÉn hoÆc trªn c¸c mao dÉn, hoÆc trªn c¸c bÒ mÆt ngoµi cña vËt. Mèi liªn kÕt c¬ lý ®­îc chia lµm ba lo¹i: liªn kÕt cÊu tróc, liªn kÕt mao dÉn vµ liªn kÕt dÝnh ­ít. Liªn kÕt cÊu tróc gi÷a n­íc vµ vËt liÖu lµ mèi liªn kÕt do qu¸ tr×nh h×nh thµnh vËt. §Ó t¸ch n­íc trong tr­êng hîp nµy cã thÓ dïng ph­¬ng ph¸p nÐn Ðp hoÆc ph­¬ng ph¸p bay h¬i. Liªn kÕt mao dÉn lµ do n­íc th©m nhËp vµo c¸c èng mao dÉn trong cÊu t¹o cña vËt khi bÞ nhóng n­íc hay do n­íc ng­ng tô trªn bÒ mÆt vËt. Èm mao dÉn ®­îc t¸ch ra b»ng c¸ch bay h¬i hay b»ng ¸p suÊt lín h¬n ¸p suÊt mao dÉn. Liªn kÕt dÝnh ­ít lµ do n­íc b¸m dÝnh vµo bÒ mÆt tù do. Liªn kÕt dÝnh ­ít dÔ t¸ch ra khái vËt b»ng ph­¬ng ph¸p c¬ häc hoÆc ph­¬ng ph¸p sÊy bay h¬i.

§é Èm cña h¹t ®­îc biÓu diÔn d­íi d¹ng sau:

- §é Èm tuyÖt ®èi: Lµ tû sè gi÷a l­îng h¬i n­íc chøa trong h¹t chia cho khèi l­îng phÇn kh« cña h¹t theo c«ng thøc:

Trong ®ã: Gn - L­îng n­íc chøa trong vËt (kg) chøa trong Gk (kg) vËt kh« tuyÖt ®èi.

- §é Èm t­¬ng ®èi: Lµ tû sè khèi l­îng n­íc chøa trong vËt chia cho khèi l­îng cña vËt:

Trong ®ã: G = Gk + Gn Khèi l­îng cña vËt (kg)



- §é chøa Èm: Lµ khèi l­îng n­íc tÝnh b»ng kg chøa trong 1kg vËt kh« tuyÖt ®èi. §é chøa Èm u ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:



Nh­ vËy: W0 = 100u(%).

Mét ®Æc tr­ng c¬ b¶n n÷a cña n«ng s¶n d¹ng h¹t lµ tÝnh chÊt nhiÖt vËt lý cña nã. TÝnh chÊt nµy ¶nh h­ëng trùc tiÕp lªn qu¸ tr×nh sÊy vµ tiªu hao nhiÖt l­îng trong qu¸ tr×nh sÊy. TÝnh chÊt nhiÖt vËt lý ®­îc biÓu hiÖn th«ng qua gi¸ trÞ nhiÖt dung riªng vµ hÖ sè dÉn nhiÖt. NhiÖt dung riªng cña vËt liÖu Èm ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

(J/Kg.0C)

Trong ®ã: Ck, Cn - nhiÖt dung riªng cña vËt kh« vµ n­íc (J/Kg.0C)

Gk, Gn - khèi l­îng cña vËt kh« vµ khèi l­îng n­íc.

HÖ sè dÉn nhiÖt ®Æc tr­ng cho qu¸ tr×nh truyÒn nhiÖt tõ bÒ mÆt vµo t©m h¹t. HÖ sè nµy phô thuéc vµo cÊu tróc cña h¹t, ®é Èm vµ nhiÖt ®é cña h¹t. §©y lµ th«ng sè rÊt phøc t¹p vµ khã x¸c ®Þnh, ¶nh h­ëng trùc tiÕp lªn qu¸ tr×nh sÊy. Tuy nhiªn ®©y lµ hÖ sè dÉn nhiÖt Ýt ®­îc quan t©m trong qu¸ tr×nh sÊy tÜnh ®èi l­u víi tèc ®é dßng khÝ nhá, nghÜa lµ hÖ sè truyÒn nhiÖt ®èi l­u nhá vµ h¹t ®­îc xem t­¬ng ®­¬ng nh­ vËt máng.



2. C«ng nghÖ sÊy n«ng s¶n d¹ng h¹t

Muèn b¶o qu¶n ®­îc l©u dµi, phôc vô tèt cho viÖc chÕ biÕn sau nµy th× h¹t n«ng s¶n cÇn ®­îc sÊy(lµm kh«) ®Õn mét ®é Èm phï hîp. Yªu cÇu c¬ b¶n cña h¹t n«ng s¶n sau khi sÊy lµ ph¶i ®¶m b¶o ®­îc chÊt l­îng cÇn thiÕt cña h¹t sÊy vµ khèi h¹t. H¹t sÊy kh«ng bÞ r¹n nøt ngÇm trong h¹t vµ ®èt nãng qu¸ møc cho phÐp; ®èi víi h¹t ®Ó lµm gièng cho nh÷ng vô kÕ tiÕp th× viÖc sÊy l¹i cã nh÷ng yªu cÇu kh¾t khe h¬n, nhÊt lµ vÒ nhiÖt ®é. H¹t lµ c¬ thÓ sèng nªn phÇn ph«i trong h¹t chØ cã thÓ chÞu ®Õn mét nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh, nÕu nhiÖt ®é th©n h¹t qu¸ cao sÏ lµm xÊu ®i qu¸ tr×nh n¶y mÇm vµ ph¸t triÓn cña mÇm h¹t sau nµy, hoÆc thËm chÝ cã thÓ lµm mÊt ®i kh¶ n¨ng n¶y mÇm cña h¹t. Nguyªn nh©n g©y r¹n nøt ngÇm trong h¹t lµ do øng suÊt c¬ nhiÖt ph¸t sinh gi÷a c¸c vïng trong h¹t. øng suÊt nµy xuÊt hiÖn khi tèc ®é bèc h¬i bÒ mÆt h¹t qu¸ lín lµm líp bÒ mÆt kh« nhanh trong khi c­êng ®é di chuyÓn Èm tõ vïng trung t©m ra mÆt h¹t qu¸ nhá t¹o ra sù chªnh lÖch lín vÒ ®é Èm trong h¹t.

§èi víi khèi h¹t yªu cÇu c¬ b¶n cña qu¸ tr×nh sÊy lµ ph¶i ®¶m b¶o sù ®ång ®Òu ®é Èm trong khèi h¹t. Th«ng qua c¸c tµi liÖu nghiªn cøu khoa häc ta cã ®­îc: ®é Èm b¶o qu¶n mét sè lo¹i h¹t vµ nhiÖt ®é ®èt nãng cho phÐp cho trong B¶ng 1.
B¶ng 1. NhiÖt ®é ®èt nãng cho phÐp vµ ®é Èm gíi h¹n

Tªn n«ng s¶n

§é Èm giíi h¹n

NhiÖt ®é ®èt nãng h¹t khi sÊy (0C)

Lóa

Ng«


§Ëu

L¹c


Võng

ThÇu dÇu


13÷13,5

13÷13,5


11÷12

8÷9


7÷8

6÷7


35

50

30



50

50

50



SÊy lµ mét trong nh÷ng c«ng ®o¹n quan träng nhÊt cña c«ng nghÖ sau thu ho¹ch. Thùc tÕ cã hai ph­¬ng ph¸p sÊy chÝnh lµ: ph­¬ng ph¸p sÊy tù nhiªn vµ ph­¬ng ph¸p sÊy nh©n t¹o.

+ Ph­¬ng ph¸p sÊy tù nhiªn:

N«ng s¶n sau khi ®­îc thu ho¹ch ®­îc ®em ra ph¬i trùc tiÕp d­íi ¸nh n¾ng mÆt trêi, hoÆc gi¸n tiÕp qua c¸c thiÕt bÞ sÊy mÆt trêi. Nguån bøc x¹ hång ngo¹i tõ mÆt trêi sÏ ®èt nãng h¹t n«ng s¶n vµ lµm bay h¬i Èm cã trong n«ng s¶n. Ph­¬ng ph¸p nµy ®· ®­îc sö dông tõ rÊt l©u vµ ®Õn nay nã vÉn ®­îc sö dông nh­ lµ mét ph­¬ng ph¸p chÝnh ë nhiÒu vïng s¶n xuÊt n«ng nghiÖp trªn c¶ n­íc. Ph­¬ng ph¸p sÊy tù nhiªn cã ­u ®iÓm lµ nguån n¨ng l­îng rÊt dåi dµo vµ rÎ tiÒn, thiÕt bÞ sÊy ®¬n gi¶n... do ®ã sÏ gi¶m ®­îc gi¸ thµnh s¶n xuÊt. MÆt kh¸c ph­¬ng ph¸p sÊy tù nhiªn còng cã kh«ng Ýt nh­îc ®iÓm nh­: tèn diÖn tÝch sö dông cho viÖc ph¬i n¾ng, nhiÖt l­îng sÊy kh«ng liªn tôc vµ ®ång ®Òu, phô thuéc nhiÒu vµo ®iÒu kiÖn tù nhiªn, khã cã thÓ ®iÒu chØnh l­îng nhiÖt...



+ Ph­¬ng ph¸p sÊy nh©n t¹o:

§Ó cã thÓ lµm kh« mét khèi l­îng lín s¶n phÈm trong thêi gian ng¾n vµ chñ ®éng thùc hiÖn qu¸ tr×nh sÊy ë mäi ®iÒu kiÖn thêi tiÕt, ng­êi ta sö dông ph­¬ng ph¸p sÊy nh©n t¹o. Ph­¬ng ph¸p nµy ®¾t tiÒn h¬n vµ phøc t¹p h¬n ph­¬ng ph¸p sÊy tù nhiªn, nh­ng nã lµ ®iÒu cÇn thiÕt ®Ó cã ®­îc s¶n phÈm ®ång nhÊt ®em ra thÞ tr­êng. Nguån nhiÖt l­îng ®Ó thùc hiÖn qu¸ tr×nh sÊy ®­îc t¹o ra b»ng nhiÒu ph­¬ng ph¸p kh¸c nhau. Ngµy nay, c¸c thiÕt bÞ sÊy ®­îc chÕ t¹o dùa trªn mét hay kÕt hîp nhiÒu ph­¬ng ph¸p sÊy kh¸c nhau.

Ph­¬ng ph¸p sÊy ®­îc sö dông réng r·i nhÊt ®Ó sÊy n«ng s¶n d¹ng h¹t lµ sÊy ®èi l­u. Ph­¬ng ph¸p sÊy ®èi l­u cã t¸c nh©n sÊy lµ kh«ng khÝ nãng, nhiÖt l­îng ®­îc truyÒn tõ t¸c nh©n sÊy sang h¹t sÊy b»ng ph­¬ng ph¸p ®èi l­u, n¨ng l­îng truyÒn nhiÖt ®èi l­u sÏ ®èt nãng h¹t vµ lµm bèc h¬i n­íc tõ bÒ mÆt h¹t. H¬i n­íc bèc ra tõ h¹t sÏ ®­îc dßng khÝ mang theo ra ngoµi.

S¬ ®å m« t¶ qu¸ tr×nh sÊy ®èi l­u:


t0,d00 t1,d11 t2,d22


H×nh 1: S¬ ®å m« t¶ qu¸ tr×nh sÊy ®èi l­u

Trong ®ã: tx,dxx lÇn l­ît lµ nhiÖt ®é, l­îng Èm, thuû phÇn cña dßng khÝ.

Ph­¬ng ph¸p sÊy ®èi l­u ®­îc ph©n thµnh hai nhãm phô thuéc vµo tr¹ng th¸i cña h¹t Èm trong qu¸ tr×nh sÊy. NÕu khèi h¹t sÊy bÊt ®éng cßn qu¸ tr×nh sÊy ®­îc h×nh thµnh do dßng khÝ nãng chuyÓn ®éng luån l¸ch gi÷a líp h¹t th× qu¸ tr×nh nµy ®­îc gäi lµ sÊy tÜnh. Ng­îc l¹i, tr­êng hîp h¹t sÊy chuyÓn ®éng ng­îc chiÒu víi dßng khÝ sÊy th× qu¸ tr×nh sÊy ®­îc gäi lµ sÊy ®éng.

- ThiÕt bÞ sÊy tÜnh th­êng ®­îc thiÕt kÕ theo hai d¹ng lµ d¹ng hÇm vµ d¹ng cét:




H×nh 2: M« h×nh thiÕt bÞ sÊy kiÓu hÇm



H×nh 3: M« h×nh thiÕt bÞ sÊy kiÓu cét
Trong nh÷ng thiÕt bÞ sÊy nµy, t¸c nh©n sÊy ®i tõ d­íi lªn trªn xuyªn qua líp liÖu. Qu¸ tr×nh luån l¸ch qua líp liÖu khÝ nãng sÏ truyÒn nhiÖt l­îng cña m×nh sang cho líp liÖu ®Ó ®èt nãng nã vµ cho n­íc bèc lªn tõ liÖu sÊy. H¬i n­íc bèc ra ®­îc dßng khÝ sÊy cuèn theo vµ ®­a ra ngoµi. Râ rµng líp liÖu d­íi cïng sÏ tiÕp xóc víi dßng khÝ sÊy cã nhiÖt ®é cao, ®é Èm thÊp nªn sÏ ®­îc ®èt nãng nhanh h¬n vµ còng kh« nhanh h¬n. Cµng lªn cao nhiÖt ®é cña khÝ sÊy cµng gi¶m cßn ®é Èm cµng t¨ng, v× vËy tèc ®é ®èt nãng cña liÖu cµng chËm, vËt liÖu sÊy l©u kh« h¬n. Nh­ vËy nh­îc ®iÓm cña nh÷ng thiÕt bÞ sÊy nµy lµ qu¸ tr×nh sÊy kh«ng ®ång ®Òu. Tuy nhiªn ­u ®iÓm cña thiÕt bÞ sÊy nµy lµ ®­îc t¹o nªn tõ nh÷ng vËt liÖu ®¬n gi¶n gi¸ thµnh rÎ, thÝch hîp víi quy m« hé n«ng d©n.

- ThiÕt bÞ sÊy ®éng gåm cã thiÕt bÞ sÊy mÎ vµ thiÕt bÞ sÊy tuÇn hoµn. Sù kh¸c biÖt chÝnh lµ sù chuyÓn ®éng ®¶o trén cña h¹t liÖu trong qu¸ tr×nh sÊy, v× vËy qu¸ tr×nh sÊy lµ ®ång ®Òu. Khi sÊy b»ng thiÕt bÞ sÊy mÎ, tõng mÎ liÖu ®­îc sÊy kh« tr­íc råi ®Õn mÎ liÖu kh¸c. SÊy tuÇn hoµn th× ng­îc l¹i, h¹t liÖu ®­îc ra vµo tuÇn hoµn ®Õn khi nµo kh« ®ång ®Òu th× kÕt thóc qu¸ tr×nh sÊy.

Mét sè thiÕt bÞ sÊy cã quy m« lín:

Sù khã kh¨n vÒ mÆt b»ng s¶n xuÊt ®· khiÕn cho nh÷ng thiÕt bÞ sÊy nhá quy m« hé gia ®×nh nhiÒu khi còng kh«ng thÝch øng, cÇn thiÕt ph¶i cã nh÷ng thiÕt bÞ sÊy quy m« lín h¬n mang kiÓu d¸ng c«ng nghiÖp. D­íi ®©y lµ h×nh ¶nh mét sè thiÕt bÞ sÊy cã quy m« c«ng nghiÖp ë ViÖt Nam vµ trªn thÕ giíi:



H×nh 4. ThiÕt bÞ sÊy kiÓu b¨ng t¶i
1 - PhÔu ®æ nhiªn liÖu 2 - Buång sÊy 3 - B¨ng t¶i

4 - Qu¹t ®Èy 5 - Calorife 6 - Cöa x¶ nguyªn liÖu

7 - Cöa tho¸t khÝ th¶i



H×nh 5. ThiÕt bÞ sÊy kiÓu thïng quay
1 - Thïng quay 2 - Lß sÊy 3 - Buång trung gian

4 - Cöa tho¸t khÝ th¶i 5 - Cöa x¶ nguyªn liÖu





H×nh 6. ThiÕt bÞ sÊy b¨ng t¶i

1 - PhiÔu chøa nhiªn liÖu 2 - B¨ng t¶i 3 - Buång ®èt

4 - VÝt t¶i 5, 7 - Qu¹t hót 6 - T­êng chÊn


H×nh 7. ThiÕt bÞ sÊy h¹t theo chu kú

1 - PhiÔu tiÕp liÖu 2 - Gµu t¶i 3 - M¸y liªn hoµn t¸ch t¹p chÊt

4 - ThiÕt bÞ sÊy 5 - VÝt t¶i 6 - ThiÕt bÞ ph©n phèi h¹t vµ xilo

7 - Xilo ñ thãc 8 - Xilo chøa h¹t kh« 9 - B¨ng t¶i

Trong ®iÒu kiÖn s¶n xuÊt hiÖn nay, cã nhiÒu yÕu tè trong s¶n xuÊt nh­: quy m« s¶n xuÊt vµ h×nh thøc s¶n xuÊt ®· cã nhiÒu thay ®æi, s¶n phÈm ®a d¹ng h¬n, héi nhËp, yªu cÇu thÞ tr­êng cao h¬n... ®ßi hái nÒn s¶n xuÊt n«ng nghiÖp cña n­íc ta ph¶i cã nhiÒu thay ®æi ®Ó ®¸p øng ®­îc nã. LÜnh vùc sÊy n«ng s¶n còng kh«ng n»m ngoµi sù thay ®æi ®ã. Chóng ta cÇn cã nh÷ng hÖ thèng sÊy quy m« lín, n¨ng suÊt cao, ho¹t ®éng mét c¸ch tù ®éng ®­a n«ng s¶n tíi nh÷ng chØ tiªu ®­îc yªu cÇu... §©y còng chÝnh lµ néi dung vµ yªu cÇu chóng t«i muèn h­íng tíi trong ®Ò tµi nµy.

Ch­¬ng 2: Tæng hîp hÖ thèng sÊy n«ng s¶n d¹ng h¹t
X©y dùng m« h×nh to¸n häc cho ®èi t­îng ®iÒu khiÓn lµ b­íc ®Çu tiªn vµ còng lµ b­íc quan träng nhÊt ®Ó ®i ®Õn bµi to¸n ®iÒu khiÓn. §Ó cã thÓ x©y dùng ®­îc m« h×nh hÖ thèng ng­êi ta cã hai ph­¬ng ph¸p:

- Ph­¬ng ph¸p lý thuyÕt

- Ph­¬ng ph¸p thùc nghiÖm.

Trong tr­êng hîp nµy, th«ng tin m« h×nh hÖ thèng ®· ®­îc x¸c lËp th«ng qua nh÷ng yªu cÇu cña ®Ò tµi. MÆt kh¸c hÖ thèng thÝ nghiÖm sÊy ®· ®­îc thiÕt kÕ s½n, v× vËy chóng t«i sö dông ph­¬ng ph¸p thùc nghiÖm ®Ó kh¶o s¸t hÖ thèng nµy, x©y dùng m« h×nh ®éng häc cho hÖ thèng ®Ó råi chän ra bé ®iÒu khiÓn hîp lý cho hÖ thèng.



  • Th«ng tin hÖ thèng:



H×nh 8: M« h×nh sÊy thÝ nghiÖm

+ Qu¹t giã ly t©m + Buång ®èt

§iÖn ¸p cÊp 220V - 50Hz D©y ®èt Ni - Cr

Tèc ®é 2850V/p §iÖn ¸p cung cÊp 220V – 50Hz

C«ng suÊt 240W C«ng suÊt 2KW.

1. X¸c ®Þnh ®Æc tÝnh ®éng häc cña hÖ thèng

1.1. C¬ së lý thuyÕt

§Ó kh¶o s¸t hÖ thèng ta t¸c ®éng vµo hÖ thèng mét xung nhiÔu bËc thang vµ quan s¸t ®Çu ra.

Ng­êi ta chia ®èi t­îng kh¶o s¸t ra lµm hai lo¹i c¬ b¶n:

- §èi t­îng cã tÝnh tù c©n b»ng lµ ®èi t­îng cã kh¶ n¨ng tù hiÖu chØnh trë l¹i tr¹ng th¸i c©n b»ng khi cã nhiÔu t¸c ®éng ph¸ vì c©n b»ng (®èi t­îng tÜnh).

- §èi t­îng kh«ng tù c©n b»ng lµ ®èi t­îng kh«ng cã kh¶ n¨ng trë l¹i tr¹ng th¸i c©n b»ng khi cã nhiÔu ph¸ vì sù c©n b»ng cña nã.

§èi t­îng ë ®©y lµ dßng khÝ sÊy mang nhiÖt ®é. Khi cÊp nguån ®iÖn cho sîi ®èt, nhiÖt ®é cña sîi ®èt lµm nãng luång kh«ng khÝ do qu¹t thæi tíi. NhiÖt ®é dßng khÝ t¨ng lªn, nã t¨ng lªn ®Õn mét nhiÖt ®é nµo ®ã vµ kh«ng t¨ng n÷a, nã gi÷ æn ®Þnh ë nhiÖt ®é nµy. Nh­ vËy ®èi t­îng cña ta ë ®©y chÝnh lµ ®èi t­îng cã tÝnh tù c©n b»ng.

D¹ng tæng qu¸t hµm truyÒn ®¹t cña ®èi t­îng cã tÝnh tù c©n b»ng ®­îc m« t¶ nh­ sau:

Wdt(s) = KdtW0(s) e-τs

Trong ®ã:

Kdt: HÖ sè truyÒn cña ®èi t­îng,

τ : Thêi gian trÔ.

W0(s) =

Trong thùc tÕ kh©u tÜnh cã thÓ lÊy mét trong c¸c d¹ng ®iÓn h×nh sau:

+ Kh©u qu¸n tÝnh bËc nhÊt:

PT1: W(s) =

§Æc tÝnh ®­êng qu¸ ®é cña hµm truyÒn nh­ H×nh 9a.

+ Kh©u qu¸n tÝnh bËc 2:

PT2: W(s) =

§Æc tÝnh ®­êng qu¸ ®é cña hµm truyÒn PT2 nh­ H×nh 9b.

+ Kh©u qu¸n tÝnh bËc n:

PTn: W(s) =

§Æc tÝnh ®­êng qu¸ ®é cña hµm truyÒn PTn nh­ h×nh 9b.



a, b,


H×nh 9: ®Æc tÝnh qu¸ ®é cña hµm truyÒn

Ngoµi ra cßn cã c¸c m« h×nh Lag, vµ m« h×nh dao ®éng bËc hai t¾t dÇn. D¹ng hµm truyÒn cña nã nh­ sau:

+ M« h×nh Lag:

W(s) = (Tt < Tm)



+ M« h×nh dao ®éng bËc hai t¾t ®Çn:

W(s) = (0

● X¸c ®Þnh h»ng sè thêi gian T1 cña PT1:

Mçi mét kh©u cã mét ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh h»ng sè thêi gian kh¸c nhau. Kh©u cã cÊu tróc cµng phøc t¹p th× viÖc x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè cµng khã kh¨n. Trong ph¹m vi ®Ò tµi nµy chØ nªu lªn c¸ch x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè cho m« h×nh PT1. ViÖc x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè (Kdt, T1) cña PT1 ®­îc thùc hiÖn qua c¸c b­íc sau:

+ KÎ tiÕp tuyÕn víi ®­êng ®Æc tÝnh t¹i t = 0.

+ X¸c ®Þnh giao ®iÓm cña ®­êng tiÕp tuyÕn ®ã víi ®­êng tiÖm cËn Kdt= h().

+ Hoµnh ®é cña giao ®iÓm võa x¸c ®Þnh chÝnh lµ tham sè T1 cÇn t×m.

Nh­îc ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ phô thuéc nhiÒu vµo ®é chÝnh x¸c viÖc kÎ tiÕp tuyÕn. NÕu ®Æt sai tiÕp tuyÕn t¹i 0 mµ h(t) l¹i cã hÖ sè khuÕch ®¹i Kdt lín th× kÕt qu¶ T1 sÏ cã sai sè lín. §Ó tr¸nh ®­îc ®iÒu nµy ta ®i tõ hµm truyÒn W(s), ®Ó cã H(s) = råi chuyÓn ng­îc sang miÒn thêi gian sÏ ®­îc:

h(t) = k(1- ).

Nh­ vËy t¹i thêi ®iÓm T :

h(T) = k(1-e-1) 0.632*K.

Nãi c¸ch kh¸c t¹i ®óng thêi ®iÓm T hµm h(t) sÏ ®¹t 63.2% gi¸ trÞ cùc ®¹i. VËy ®Ó x¸c ®Þnh T th× sau khi t×m ®­îc K ta tÝnh h(T) = 0.632*K råi tõ ®ã suy ng­îc l¹i T.

Trong nhiÒu tr­êng hîp kh«ng thÓ t¹o ra ®­îc mét nhiÔu bËc thang 1(t), ng­êi ta cã thÓ dïng tÝn hiÖu lµ A*1(t). Khi ®ã hÖ sè khuÕch ®¹i cña m¹ch ®­îc tÝnh nh­ sau:

K = .

H»ng sè thêi gian ®­îc x¸c ®Þnh tõ h(T) = 0.632*h().

1.2. X¸c ®Þnh ®Æc tÝnh ®éng häc hÖ thèng sÊy

ThiÕt bÞ phôc vô cho viÖc kh¶o s¸t bao gåm:

+ HÖ thèng sÊy thÝ nghiÖm,

+ §ång hå bÊm gi©y,

+ Nguån ®iÖn 220V - 50Hz.

Cho ®èi t­îng chÞu t¸c ®éng cña mét nhiÔu A*1(t) - tøc lµ ®ãng trùc tiÕp nguån 220V-50Hz vµo d©y to¶ nhiÖt, qu¹t giã ®­îc bËt tr­íc ®ã. BÊm thêi gian theo dâi nhiÕt ®é dßng khÝ sÊy. C¸c th«ng sè ®­îc thÓ hiÖn trong B¶ng 2.


B¶ng 2: Th«ng sè kh¶o s¸t hÖ thèng sÊy thÝ nghiÖm


Thêi gian

(s)

NhiÖt ®é

(oC)

Thêi gian

(s)

NhiÖt ®é

(oC)

Thêi gian

(s)

NhiÖt ®é

(oC)

2.155

1

22.20

20

64.8

31

3.78

2

24.55

21

71.1

32

5.47

4.5

26.82

22

77.14

33

8

7

29.71

23

85.125

34

9.79

9

33.27

24

93.12

35

11.76

11

37.11

25

98.97

36

13.38

13.5

41.76

26

107.82

37

15.19

15

46.75

27

116.03

38

16.89

16.5

51.14

28

125.89

39

18.68

17.5

54.55

29

138.55

39

20.41

19

57.87

30

...

...

Tõ b¶ng sè liÖu ta cã ®­îc ®­êng ®Æc tÝnh cña hÖ thèng nh­ sau:





H×nh 10: §Æc tÝnh cña hÖ thèng sÊy thÝ nghiÖm

Nghiªn cøu vµ tÝnh to¸n cña c¸c nhµ khoa häc kh¼ng ®Þnh: qu¸ tr×nh nhiÖt lµ qu¸ tr×nh cã trÔ. C¸ch ®o thñ c«ng mµ ta tiÕn hµnh nh­ trªn kh«ng thÓ ®o ®­îc chÝnh x¸c thêi gian trÔ, do ®ã chØ cã thÓ lÊy gÇn ®óng thêi gian trÔ b»ng 2.15(s) (lµ thêi gian khi bËt m¸y ®Õn khi b¾t ®Çu cã sù thay ®æi nhiÖt ®é). §Ó x¸c ®Þnh ®­îc th«ng sè cña ®èi t­îng ta dÞch gèc ®i mét ®o¹n 2.15(s) vµ nh­ ®Æc tÝnh trªn cã thÓ coi ®èi t­îng cña chóng ta lµ m« h×nh PT1. ViÖc x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè cña nã theo lý thuyÕt ®­îc tr×nh bµy ë trªn.

Ta cã h() = 39 theo c«ng thøc: K = = = 0.0312.

§Ó t×m h»ng sè thêi gian T ta tÝnh : h(T) = 0.632*h() = 24.648

Suy ra: T = 36.0854(s).

VËy hµm truyÒn cña ®èi t­îng lµ:





2. X¸c ®Þnh th«ng sè cho bé ®iÒu chØnh

2.1. C¬ së lý thuyÕt

PhÇn tæng hîp hÖ thèng trªn ®· t¹o b­íc ®Öm ®Ó chóng t«i ®i ®Õn chän ®é ®iÒu chØnh cho hÖ thèng. §Ó cã thÓ chän lùa ®­îc bé ®iÒu khiÓn phï hîp ta h·y xem xÐt mét sè chØ tiªu sau:



a. Sai lÖch tÜnh: Sai lÖch tÜnh x¸c ®Þnh ®é chÝnh x¸c tÜnh cña hÖ. Sai lÖch tÜnh ®­îc tÝnh theo ®Þnh lý tíi h¹n:

.

b. L­îng qu¸ ®iÒu chØnh. L­îng qu¸ ®iÒu chØnh ®­îc x¸c ®Þnh bëi trÞ sè cùc ®¹i cña hµm qu¸ ®é so víi trÞ sè x¸c lËp cña nã:

.

c. Thêi gian qu¸ ®é: Thêi gian qu¸ ®é Tqd ®­îc x¸c ®Þnh bëi thêi ®iÓm mµ hµm qu¸ ®é h(t) kh«ng v­ît ra khái biªn giíi cña miÒn giíi h¹n ∆ quanh trÞ sè x¸c lËp: ∆ = 5% .

d. Thêi gian ®¸p øng: Thêi gian ®¸p øng Tm x¸c ®Þnh bëi thêi ®iÓm mµ hµm qu¸ ®é lÇn ®Çu tiªn ®¹t gi¸ trÞ x¸c lËp khi cã qu¸ ®iÒu chØnh.

e. Thêi gian cã qu¸ ®iÒu chØnh: Thêi gian cã qu¸ ®iÒu chØnh tσ ®­îc x¸c ®Þnh bëi thêi ®iÓm hµm qu¸ ®é ®¹t cùc ®¹i.

f. Sè lÇn giao ®éng: Sè lÇn giao ®éng N ®­îc tÝnh bëi sè lÇn mµ hµm qu¸ ®é dao ®éng quanh trÞ sè x¸c lËp trong thêi kú qu¸ ®é (0 qd).

L­îng qu¸ ®iÒu chØnh σ, thêi gian cã qu¸ ®iÒu chØnh tσ vµ sè lÇn dao ®éng ®Æc tr­ng cho tÝnh chÊt suy gi¶m cña qu¸ tr×nh qu¸ ®é. Thêi gian qu¸ ®é Tqd vµ thêi gian ®¸p øng Tm ®Æc tr­ng cho tÝnh t¸c ®éng nhanh cña hÖ.

Nh÷ng bé ®iÒu chØnh ®iÓn h×nh:

+ Bé ®iÒu chØnh tû lÖ (P)

+ Bé ®iÒu chØnh tÝch ph©n (I).

+Bé ®iÒu chØnh tû lÖ tÝch ph©n (PI).

+Bé ®iÒu chØnh tû lÖ vi ph©n (PD).

+Bé ®iÒu chØnh tû lÖ vi tÝch ph©n (PID) lµ bé ®iÒu chØnh ®­îc kÕt hîp tõ ba bé ®iÒu chØnh kh¸c nhau. Bé ®iÒu chØnh gi¶n ®¬n nhÊt lµ bé ®iÒu chØnh tû lÖ (P). T¸c dông cña nã nh­ mét kh©u khuÕch ®¹i víi hÖ sè thay ®æi ®­îc. Thay ®æi hÖ sè khuÕch ®¹i cã thÓ lµm thay ®æi ®­îc sai lÖch tÜnh nh­ng kh«ng thÓ triÖt tiªu ®­îc sai lÖch tÜnh v× cµng t¨ng hÖ cµng mÊt kh¶ n¨ng æn ®Þnh. T¸c dông cña phÇn tö tÝch ph©n (I) trong bé ®iÒu chØnh lµ triÖt tiªu sai lÖch tÜnh. Vai trß cña phÇn tö vi ph©n (D) lµ c¶i thiÖn qóa tr×nh qu¸ ®é nÕu x¸c ®Þnh ®óng th«ng sè cña nã.



Sù ¶nh h­ëng cña c¸c bé ®iÒu chØnh ®èi víi sai lÖch tÜnh e(t) ®­îc cho trong h×nh sau:

H×nh 11: Sai lÖch tÜnh qua

c¸c bé ®iÒu chØnh

a) Tr­êng hîp kh«ng cã bé ®iÒu chØnh.

b) Bé ®iÒu chØnh tû lÖ lµm gi¶m sai lÖch nh­ng kh«ng thÓ triÖt tiªu v× hÖ sè khuyÕch ®¹i kh«ng thÓ qu¸ lín.

c) Bé ®iÒu chØnh tÝch ph©n (I) cã thÓ triÖt tiªu sai lÖch tÜnh.

d) Bé ®iÒu chØnh tØ lÖ tÝch ph©n (PI) cã thÓ thay ®æi ®­îc tèc ®é gi¶m sai lÖch.

e) Bé ®iÒu chØnh tû lÖ vi ph©n (PD) c¶i thiÖn chÊt l­îng ®éng nh­ng kh«ng triÖt tiªu ®­îc sai lÖch tÜnh.

f) Bé ®iÒu chØnh tØ lÖ vi tÝch ph©n (PID) kÕt hîp ®­îc c¸c ®Æc ®iÓm cña ba thµnh phÇn P, I, D.

Chän bé ®iÒu chØnh cña c¸c hÖ æn ®Þnh vµ cã trÔ

VÝ dô ®èi t­îng cã hµm truyÒn:



τ - Thêi gian thuÇn trÔ cña ®èi t­îng.

NÕu dïng bé ®iÒu chØnh PI ta cã:

XÐt s¬ ®å sau:



Th«ng th­êng, th«ng sè tèi ­u ®­îc chän lµ Ti=T1 vµ hÖ hë cã hµm truyÒn:



víi K=K0 .K1

M«®un vµ pha nh­ ®­îc x¸c ®Þnh nh­ ë H×nh 12:



│W(jω)│=

NÕu ®é dù tr÷ æn ®Þnh vÒ biªn ®é ®­îc chän lµ 0,5 t­¬ng øng víi gãc dÞch pha:




H×nh 12: M«®un vµ pha hÖ hë

Tõ ®ã: │W(jωπ) │=

Víi ®é dù tr÷ æn ®Þnh trªn ta chän K sao cho:

.
2.2. Chän bé ®iÒu chØnh vµ x¸c ®Þnh th«ng sè bé ®iÒu chØnh

Nh­ ®· ®­îc chØ ra ë trªn, hµm truyÒn cña ®èi t­îng nh­ sau:



.

Ta chän bé ®iÒu chØnh PI víi c¸c th«ng sè sau:

Ti=T1=36,08 (s).

V× hÖ thèng còng kh«ng cÇn cã sù t¸c ®éng qu¸ nhanh nªn ta chän: Kc= 400.

Nh­ vËy bé ®iÒu chØnh PI ®­îc chän nh­ sau:

.

§Ó thùc hiÖn hµm nµy trong vi ®iÒu khiÓn ta ph¶i tiÕn hµnh chuyÓn nã vÒ ph­¬ng tr×nh sai ph©n.

Chän thêi gian trÝch mÉu lµ 1 gi©y, tiÕn hµnh rêi r¹c ho¸ theo ph­¬ng ph¸p sè Tustin ta cã hµm truyÒn theo z nh­ sau (thay , víi T lµ thêi gian trÝch mÉu):

hay:



(1)

Víi Y(z) lµ tÝn hiÖu ra rêi r¹c,

U(z) lµ tÝn hiÖu vµo rêi r¹c.

Theo tÝnh chÊt dÞch dÞch hµm gèc: zn.Y(z)=Y(k+n) (2)

Thay (2) vµo (1) ta cã:

.

Sau khi x¸c ®Þnh ®­îc bé ®iÒu khiÓn vµ th«ng sè cña nã ta tiÕn hµnh kh¶o s¸t chóng.

KÕt qu¶ kh¶o s¸t ®­îc cho trong H×nh 13:



H×nh 13: KÕt qu¶ kh¶o s¸t hÖ thèng khi cã bé ®iÒu chØnh

Víi kÕt qu¶ nh­ trªn, khi cã bé ®iÒu chØnh thêi gian qu¸ ®é lµ 16(s). Trong khi nÕu kh«ng cã bé ®iÒu chØnh thêi gian ®Ó cho nã æn ®Þnh mÊt kho¶ng 200(s). §é sai lÖch tÜnh khi cã bé ®iÒu chØnh b»ng 0. Bé ®iÒu chØnh nµy ®· ®¸p øng ®­îc yªu cÇu bµi to¸n ®Ò ra, v× vËy chóng t«i chän bé ®iÒu chØnh nµy ®Ó diÒu khiÓn hÖ thèng sÊy.



Ch­¬ng 3: Giíi thiÖu chung vÒ vi ®iÒu khiÓn, hä vi ®iÒu khiÓn AVR vµ vi ®iÒu khiÓn ATMEGA8535
1. Tæng quan chung vÒ vi ®iÒu khiÓn

1.1. C¸c hä vi ®iÒu khiÓn

Bé vi ®iÒu khiÓn (Microcontroller) lµ mét m¹ch tÝch hîp trªn mét chip, cã thÓ lËp tr×nh ®­îc víi hÖ thèng tËp lÖnh ®Ó thùc hiÖn mét yªu cÇu nµo ®ã. Bé vi ®iÒu khiÓn ®­îc ra ®êi sau Bé vi xö lý. VÒ thùc chÊt th× Bé vi ®iÒu khiÓn lµ Bé vi xö lý, nh­ng cã thªm c¸c m¹ch ®iÖn hç trî, c¸c thµnh phÇn I/O ngo¹i vi vµ bé nhí ( bé nhí ch­¬ng tr×nh vµ bé nhí d÷ liÖu)... ®­îc tÝch hîp cïng nhau trªn mét b¶n m¹ch. Bé vi ®iÒu khiÓn ®Çu tiªn ra ®êi n¨m 1971, lµ bé vi ®iÒu khiÓn 4 bÝt TMS1000 cña C«ng ty Texas Instruments. Sau khi dßng s¶n phÈm nµy ra ®êi, nã ®· ®­îc øng dông vµo rÊt nhÒu lÜnh vùc: s¶n xuÊt m¸y tÝnh bá tói, ®iÒu khiÓn lß vi sãng, sö dông cho c¸c bé ®Þnh thêi c«ng nghiÖp.

N¨m 1976, C«ng ty Intelligen Electronics (INTEL) cho ra ®êi thÕ hÖ ®Çu tiªn cña vi ®iÒu khiÓn 8 bÝt víi tªn gäi 8084. Trong bé vi ®iÒu khiÓn nµy, ngoµi bé vi xö lý trung t©m ng­êi ta tÝch hîp thªm c¸c bé nhí d÷ liÖu, bé nhí ch­¬ng tr×nh, c¸c cæng vµo ra sè, c¸c bé ®Þnh thêi... §Õn n¨m 1980, thÕ hÖ thø hai cña bé vi ®iÒu khiÓn ra ®êi, ®ã lµ vi ®iÒu khiÓn 8051. HiÖn nay vi ®iÒu khiÓn 8051 ®­îc s¶n xuÊt vµ sö dông réng r·i. Bªn c¹nh ®ã c¸c c«ng ty s¶n xuÊt còng ph¸t triÓn cho m×nh nh÷ng bé vi ®iÒu khiÓn cã tÝnh n¨ng ®Æc biÖt lµm cho thÞ tr­êng vi ®iÒu khiÓn ngµy cµng phong phó vµ ®a d¹ng.

Mét sè hä vi ®iÒu khiÓn th«ng dông ngoµi hä 8051 hiÖn nay:

+ Hä 68HC cña Motorola,

+ Hä Z8 cña Zilog,

+ Hä PIC cña Microchip,

+ Hä H8 cña Hitachi,

+ Hä AVR cña Atmel,

+ Hä CY(PSOC) cña Cypress Microsystem.



1.2. Hä vi ®iÒu khiÓn AVR

Hä vi ®iÒu khiÓn AVR lµ mét s¶n phÈm cña C«ng ty Atmel míi ®­îc tung ra thÞ tr­êng trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y. §èi víi thÞ tr­êng ViÖt Nam th× thùc sù AVR cßn rÊt míi. N»m trong sè nh÷ng thÕ hÖ vi ®iÒu khiÓn ra ®êi sau cho nªn AVR cã nh÷ng tÝnh n¨ng vµ cÊu tróc h¬n h¼n nh÷ng lo¹i vi ®iÒu khiÓn thÕ hÖ cò nh­ 8051... Nh÷ng ®Æc tÝnh næi bËt cña AVR:

• KiÕn tróc RISC víi hÇu hÕt c¸c lÖnh cã chiÒu dµi cè ®Þnh, truy nhËp bé nhí n¹p - l­u tr÷ (load - store) vµ 32 thanh ghi chøc n¨ng.

• KiÕn tróc ®­êng èng lÖnh kiÓu hai tÇng (two stage instruction pipeline) cho phÐp t¨ng tãc ®é thùc thi lÖnh.

• Chøa nhiÒu bé phËn ngo¹i vi ngay trªn chÝp, bao gåm cæng I/O sè, bé biÕn ®æi ADC, bé nhí EPROM, bé ®Þnh thêi, UART, bé ®Þnh thêi RTC, bé ®Þnh thêi WHATDOC, bé ®iÒu chÕ ®é réng xung PWM...

§Õn 48 ®­êng dÉn vµo/ra (I/O) lËp tr×nh ®­îc,

§Õn 2 bé truyÒn nhËn UART lËp tr×nh ®­îc,

Mét dao diÖn SPI ®ång bé,

Mét dao diÖn SPI ®ång bé t­¬ng thÝch I2C,

§Õn 3 bé Timer/Counter 8 bit,

Mét bé Timer/Counter 16 bit víi chøc n¨ng so s¸nh vµ b¾t mÉu,

§Õn 4 lèi ra ®iÒu biÕn ®é réng xung PWM,

Mét ®ång hå thêi gian thùc RTC,

Mét bé biÕn ®æi ADC 10 bit cã ®Õn 8 kªnh lèi vµo,

Mét bé ph¸t hiÖn tr¹ng th¸i sôt ®iÖn ¸p nguån nu«i,

Mét bé so s¸nh Analog,

Mét bé ®Þnh thêi Watchdog.

• HÇu hÕt c¸c lÖnh, chØ trõ lÖnh nh¶y vµ n¹p/l­u tr÷, ®Òu ®­îc thùc hiÖn trong mét chu kú xung nhÞp.

• Ho¹t ®éng víi tèc ®é ®ång hå tõ 6MHz ®Õn 12MHz mµ kh«ng ph¶i th«ng qua bé chia tÇn, tèc ®é xö lý ®Õn 12MPIS (triÖu lÖnh trong mét gi©y).


H×nh 14: So s¸nh thêi gian thùc hiÖn lÖnh ë c¸c bé vi ®iÒu khiÓn kh¸c nhau

• Bé nhí ch­¬ng tr×nh vµ bé nhí d÷ liÖu ®­îc tÝch hîp ngay trªn chÝp:



Bé nhí EPROM xo¸ ®­îc kiÓu Flash,

Bé nhí EEPROM hay PROM xo¸ ®­îc b»ng ®iÖn, nh­ng néi dung nhí vÉn gi÷ nguyªn khi mÊt ®iÖn,

Bé nhí RAM tÜnh.

• Kh¶ n¨ng lËp tr×nh ngay trªn m¹ch khi m¹ch ®ang ®­îc cÊp ®iÖn mµ kh«ng cÇn ph¶i th¸o chÝp ra.

• §­îc ®ãng trong vá víi 8 ch©n ®Õn 64 ch©n ®Ó thÝch øng víi nhiÒu øng dông kh¸c nhau.

• Cã tèc ®é xö lý lín h¬n ®Õn 12 lÇn so víi c¸c vi ®iÒu khiÓn CISC th«ng th­êng.

• Hç trî cho viÖc lËp tr×nh b»ng ng«n ng÷ bËc cao, ch¼ng h¹n nh­ C...

• ChÕ t¹o trªn c«ng nghÖ CMOS 0,6m vµ tiÕn tíi lµ c«ng nghÖ 0,35m, nh»m ®¹t ®Õn tèc ®é xung nhÞp cao h¬n 50% hiÖn nay, cßn dßng ®iÖn tiªu thô sÏ gi¶m ®i mét phÇn ba.

• §iÖn ¸p lµm viÖc ®­îc phÐp thay ®æi trong kho¶ng réng, tõ 2,7V ®Õn 6,0V.

• KiÕn tróc ®¬n gi¶n vµ hîp lý gióp cho ng­êi sö dông dÔ dµng lµm quen.

• TËp lÖnh ®Õn 133 lÖnh, cho phÐp dÔ dµng lËp tr×nh b»ng hîp ng÷ hoÆc ng«n ng÷ C.

1.3 Lý do lùa chän vi ®iÒu khiÓn hä AVR

Trªn thÞ tr­êng cã tíi hµng tr¨m lo¹i vi xö lý vµ vi ®iÒu khiÓn v× thÕ viÖc lùa chän mét lo¹i cô thÓ phï hîp víi øng dông cña ta trë thµnh mét c«ng viÖc hÕt søc khã kh¨n. Th«ng th­êng viÖc lùa chän phô thuéc vµo mét sè yÕu tè nh­: yÕu tè tÝnh n¨ng c«ng viÖc, gi¸ thµnh, thÞ tr­êng, kh¶ n¨ng thiÕt kÕ... NÕu xÐt trªn ph­¬ng diÖn sè l­îng th× mét con vi ®iÒu khiÓn hä AVR cã gi¸ thµnh cao gÊp nhiÒu lÇn so víi mét con vi ®iÒu khiÓn cïng kÝch cì lo¹i cò nh­ 89C51, nh­ng xÐt trªn ph­¬ng diÖn chøc n¨ng vµ øng dông th× gi¸ thµnh cña AVR l¹i rÎ h¬n rÊt nhiÒu. §Ó cã thÓ cã ®­îc nh÷ng chøc n¨ng nh­ cña AVR th× 89C51 cÇn rÊt nhiÒu m¹ch hç trî bªn ngoµi, gi¸ thµnh cña nh÷ng m¹ch ngoµi sÏ lµm t¨ng gi¸ thµnh chung vµ kÝch cì m¹ch, c«ng suÊt tiªu thô v× thÕ còng t¨ng lªn rÊt nhiÒu. Ng­îc l¹i, víi AVR do ®­îc tÝch hîp nhiÒu thµnh phÇn ngo¹i vi trªn cïng mét vá chÝp nªn kÕt cÊu m¹ch nhá gän h¬n nhiÒu, theo ®ã gi¸ thµnh vµ c«ng suÊt tiªu thô còng gi¶m ®i...

Ngµy nay nh÷ng øng dông ®iÖn tö vµ ®iÒu khiÓn ®ßi hái ph¶i thËt nhá gän vµ cã tr×nh ®é c«ng nghÖ cao. Ng­êi lµm kÜ thuËt ph¶i lu«n lu«n t×m tßi, kh¸m ph¸ nh÷ng thµnh tùu c«ng nghÖ. V× nh÷ng lý do trªn, chóng em quyÕt ®Þnh chän hä vi ®iÒu khiÓn AVR mµ cô thÓ lµ vi ®iÒu khiÓn ATMEGA8535 lµm ®èi t­îng nghiªn cøu vµ c«ng cô thiÕt kÕ m¹ch phôc vô cho ®Ò tµi.

2. CÊu tróc vi ®iÒu khiÓn ATMEGA8535

2.1. Tæng thÓ

* ATMEGA8535 lµ mét thµnh viªn cña hä ®iÒu khiÓn AVR 8 bit:

• Ho¹t ®éng víi møc tÝch cùc cao, c«ng suÊt thÊp.

• D¶i ®iÖn ¸p ho¹t ®éng tõ 2,7V ®Õn 5,5V.

* §­îc x©y dùng dùa trªn cÊu tróc RISC víi 130 lÖnh, phÇn lín lÖnh ®­îc thùc hiÖn trong mét chu kú xung nhÞp:

• 32 thanh ghi ®a n¨ng 8 bit.

• Kh¶ n¨ng xö lý lªn tíi 16 MPIS ë tÇn sè ®ång hå 16 MHz.

* Bé nhí ch­¬ng tr×nh vµ bé nhí d÷ liÖu:

• 8 Kbytes bé nhí Flash.

• Kh¶ n¨ng ghi xo¸ ®Õn 10 000 lÇn.

• Lùa chän m· vïng khëi ®éng, kh¶ n¨ng kho¸ bit ®éc lËp, cho phÐp ®äc khi vÉn ghi d÷ liÖu.

• 512 Bytes EEPROM cã thÓ ghi xo¸ ®Õn 100 000 lÇn.

• 512 Bytes RAM cã thÓ kho¸ ch­¬ng tr×nh b»ng phÇn mÒm.

* C¸c chøc n¨ng ngo¹i vi:

• Hai bé ®Þnh thêi / bé ®Õm 8 bit víi kh¶ n¨ng b¾t mÉu vµ so s¸nh.

• Mét bé ®Þnh thêi / bé ®Õm 16 bit víi kh¶ n¨ng b¾t mÉu vµ so s¸nh.

• §ång hå thêi gian thùc víi bé dao ®éng riªng.

• 4 kªnh ®iÒu réng xung (PMW).

• 8 kªnh chuyÓn ®æi t­¬ng tù / sè (ADC) 10 bit, trong ®ã:

8 kªnh ®¬n hoµn tÊt,

7 kªnh kh¸c cho kiÓu vá vu«ng (TQFP),

2 kªnh kh¸c víi tèc ®é ch­¬ng tr×nh x1, x10, x200 cho kiÓu vá vu«ng.

• Hai ®­êng giao tiÕp nèi tiÕp ®Þnh h­íng byte.

• Bé lËp tr×nh truyÒn nhËn nèi tiÕp USART.

• Giao tiÕp nèi tiÕp SPI chñ / tí.

• Bé ®Þnh thêi Watchdoc víi bé dao ®éng riªng trªn chÝp.

• Bé so s¸nh Analog trªn chÝp.

* C¸c chøc n¨ng ®Æc biÖt:

• Khëi ®éng l¹i hÖ thèng, ch­¬ng tr×nh ph¸t hiÖn mÊt nguån.

• Bé dao ®éng, läc chuÈn RC bªn trong.

• Ng¾t ngoµi vµ ng¾t trong.

• 6 tr¹ng th¸i ngñ (sleep): rçi (idle), gi¶m ån, gi÷ nguån, nguån thÊp, standby, më réng standby.


*S¬ ®å khèi tæng thÓ cña ATMEGA8535:





H×nh 15: S¬ ®å khèi cña vi ®iÒu khiÓn ATMEGA8535

* KiÓu ®ãng vá

ATMEGA8535 cã 2 kiÓu ®ãng vá chÝnh:



H×nh 16: KiÓu vá DIP H×nh17: KiÓu vá TQFP

2.2. M« t¶ ch©n

* Ch©n nguån: + Ch©n 10 cÊp nguån Vcc (+5V)

+ Ch©n 11 nèi ®Êt GND (0V).

* PortA (PA7/ADC7 ... PA0/ADC0) n»m tõ ch©n 33 ®Õn ch©n 40 lµ ®Çu vµo cña bé chuyÓn ®æi A/D.



B¶ng 3: B¶ng chøc n¨ng c¸c ch©n PortA

NÕu bé chuyÓn ®æi A/D kh«ng ®­îc sö dông th× PortA ®ãng vai trß nh­ mét cæng I/O 8 bit. PortA ®­îc nèi víi c¸c ®iÖn trë treo bªn trong. Khi PortA ®­îc sö dông nh­ mét cæng vµo mµ bÞ kÐo sôt ¸p th× nã sÏ ®ãng vai trß nh­ mét nguån dßng nÕu c¸c ®iÖn trë treo ho¹t ®éng.

* PortB (PB0 ... PB7) n»m tõ ch©n 1 ®Õn ch©n 8. PortB ®ãng vai trß nh­ cæng I/O hai tr¹ng th¸i cã ®iÖn trë treo bªn trong.


B¶ng 4: B¶ng chøc n¨ng ch©n PortB

Khi PortB ®­îc sö dông nh­ mét cæng vµo mµ bÞ kÐo sôt ¸p th× nã sÏ ®ãng vai trß nh­ mét nguån dßng nÕu c¸c ®iÖn trë treo ho¹t ®éng. Ngoµi ra nã cßn mét sè chøc n¨ng phôc vô cho nh÷ng biÕn ®Æc biÖt kh¸c:

+ SCK - PortB, Bit 7 lµ chñ khi nã ®­a ra xung ®ång hå vµ lµ tí khi nã nhËn vµo xung ®ång hå cña kªnh SPI.

+ MISO - PortB, Bit 6 nhËn vµ ®­a d÷ liÖu ra cña kªnh SPI.

+ MOSI - PortB, Bit 5 ®­a ra d÷ liÖu vµ nhËn d÷ liÖu cña kªnh SPI.

+ - PortB, Bit 4 lùa chän tr¹ng th¸i chñ/tí cña kªnh SPI.

+ AIN1/OC0 - PortB, Bit 3:

AIN1 ®Çu vµo ®¶o cña bé so s¸nh analog,

OC0 ®Çu ra cña bé so s¸nh thuËt to¸n. Ch©n nµy còng ®­îc thiÕt kÕ gièng nh­ mét ®Çu ra so s¸nh thuËt to¸n cña bé Timer/Counter0, lµm ®Çu ra ®iÒu biÕn ®é réng xung PWM.

+ AIN0/INT2 - PortB, Bit 2:

AIN0 ®Çu vµo kh«ng ®¶o cña bé so s¸nh analog,

INT2 lµ ch©n ng¾t ngoµi.

+ T1 - PortB, Bit 1 ®Çu vµo cña Timer/Counter1.

+ T0/XCK - PortB, Bit 0 lµ ®Çu vµo cña Timer/Counter0, ®ång thêi còng ®¶m nhËn chøc n¨ng ®Çu vµo tÝn hiÖu xung Clock cña giao tiÕp USART.

* PortC (PC0 ... PC7) n»m tõ ch©n 22 ®Õn ch©n 29. PortB ®ãng vai trß nh­ cæng I/O hai tr¹ng th¸i cã ®iÖn trë treo bªn trong. Ngoµi chøc n¨ng cña mét cæng th«ng th­êng, mét sè ch©n cña PortC cã thªm c¸c chøc n¨ng ®Æc biÖt:

B¶ng 5: B¶ng chøc n¨ng ®Æc biÖt cña mét sè ch©n PortC

+ TOSC2 - PortC, Bit7 ch©n vµo dao ®éng 2 cña bé Timer. Khi cã tÝn hiÖu cho phÐp th× ch©n PC7 kh«ng cßn ®­îc sö dông nh­ cæng I/O th«ng th­êng mµ trë thµnh ®Çu ra cña tÝn hiÖu dao ®éng khuÕch ®¹i ng­îc, lµ ®iÓm kÕt nèi cña bé dao ®éng tinh thÓ.

+ TOSC1 - PortC, Bit6 ch©n vµo dao ®éng 1 cña bé Timer. Khi cã tÝn hiÖu cho phÐp th× ch©n PC6 kh«ng cßn ®­îc sö dông nh­ cæng I/O th«ng th­êng mµ trë thµnh ®Çu ra cña tÝn hiÖu dao ®éng khuÕch ®¹i thuËn, lµ ®iÓm kÕt nèi cña bé dao ®éng tinh thÓ.

+ SDA - PortC, Bit1 giao tiÕp nèi tiÕp d÷ liÖu hai chiÒu. Ch©n PC1 cã mét bé läc bªn trong cho phÐp lo¹i bá nh÷ng sãng vµo < 50ns.

+ SCL - PortC, Bit0 giao tiÕp nèi tiÕp xung clock hai chiÒu. Ch©n PC0 còng cã mét bé läc bªn trong gièng nh­ PC0.

* PortD (PD0 ... PD7) n»m tõ ch©n 14 ®Õn ch©n 21. Mét sè chøc n¨ng ®Æc biÖt:



B¶ng 6: B¶ng chøc n¨ng ch©n PortD

+ OC2 - PortD, Bit7 ®Çu ra so s¸nh thuËt to¸n cña bé Timer/Counter2, ®ång thêi còng cã chøc n¨ng cña ®Çu ra ®iÒu biÕn ®é réng xung PWM.

+ ICP1 - PortD, Bit6 ch©n vµo b¾t mÉu cho Timer/Counter1.

+ OC1A - PortD, Bit5 ch©n ra bé so s¸nh thuËt to¸n A cña Timer/Counter1 vµ lµ ch©n ®iÒu biÕn ®é réng xung PWM.

+ OC1B - PortD, Bit4 ch©n ra bé so s¸nh thuËt to¸n A cña Timer/Counter1 vµ lµ ch©n ®iÒu biÕn ®é réng xung PWM.

+ INT1 - PortD, Bit3 lµ ch©n nguån ng¾t ngoµi 1.

+ INT0 - PortD, Bit2 lµ ch©n nguån ng¾t ngoµi 0.

+ TXD - PortD, Bit1 ch©n truyÒn d÷ liÖu cña giao tiÕp USART.

+ RXD - PortD, Bit0 ch©n nhËn d÷ liÖu cña giao tiÕp USART.

* ch©n 9, ch©n vµo reset hÖ thèng.

* XTAL1, XTAL2, ch©n 12,13, ch©n kÕt nèi víi xung ®ång hå hÖ thèng.

* AVCC ch©n 30, lµ ch©n cÊp nguån cho bé chuyÓn ®æi A/D.

* AREF ch©n32, ch©n vµo ®èi chiÕu cña bé chuyÓn ®æi A/D.

2.3. Tæ chøc bé nhí bªn trong ATMEGA8535

Bé vi ®iÒu khiÓn AVR ®­îc x©y dùng trªn kiÕn tróc Harvard, bé nhí d÷ liÖu vµ bé nhí ch­¬ng tr×nh t¸ch biÖt nhau ®Ó cã thÓ thùc hiÖn ®ång thêi ®­îc mét khèi l­îng lín c«ng viÖc.




H×nh 18: KiÕn tróc ATMEGA8535

Bus d÷ liÖu ®­îc sö dông cho bé nhí d÷ liÖu lµ bus 8 bit, cho phÐp kÕt nèi c¸c bé phËn ngo¹i vi víi tÖp thanh ghi. Bus d÷ liÖu dïng cho bé nhí ch­¬ng tr×nh cã ®é réng 16 bit vµ chØ nèi víi thanh ghi lÖnh.

S¬ ®å bé nhí:



H×nh 19: S¬ ®å bé nhí cña vi ®iÒu khiÓn ATMEGA8535

* Bé nhí ch­¬ng tr×nh lµ bé nhí Flash cã dung l­îng 8Kx16 bit. §Ó tiÖn cho viÖc b¶o vÖ b»ng phÇn mÒm th× bé nhí ch­¬ng tr×nh ®­îc chia lµm hai khu vùc lµ khu vùc øng dông vµ khu vùc khëi ®éng. Bªn c¹nh c¸c lÖnh ®­îc l­u tr÷, bé nhí ch­¬ng tr×nh còng l­u tr÷ c¸c vector ng¾t b¾t ®Çu t¹i ®Þa chØ $000.

* Bé nhí d÷ liÖu ®­îc b¾t ®Çu víi TÖp thanh ghi, sau ®ã lµ c¸c Thanh ghi I/O vµ SRAM trong. TÖp thanh ghi gåm cã 32 thanh ghi (R0... R31) t­¬ng øng víi ®Þa chØ $0000... $001F. Toµn bé c¸c thanh ghi nµy ®­îc sö dông nh­ nh÷ng thanh ghi 8 bit. Nh­ng cã mét ®iÒu ®Æc biÖt ë ®©y lµ c¸c thanh ghi tõ R26... R31 cã thÓ kÕt hîp l¹i ®Ó ®­îc sö dông nh­ 3 thanh ghi 16 bit X-Y-Z.


H×nh 20: Tæ chøc thµnh thanh ghi X,Y,Z

Thanh ghi I/O gåm cã 64 thanh ghi 8 bit n»m ë ®Þa chØ $020... $05F, c¸c thanh ghi nµy lµm nhiÖm vô trao ®æi d÷ liÖu vµo/ra. §«i khi c¸c thanh ghi I/O còng ®­îc truy cËp nh­ SRAM.

Bé nhí SRAM cña ATMEGA8535 cã dung l­îng 512 byte, ®­îc sö dông cho c¸c ng¨n xÕp còng nh­ ®Ó l­u tr÷ c¸c biÕn...

* Bé nhí EEPROM: ATMEGA8535 cã 512 byte EEPROM, ®­îc tæ chøc thµnh mét vïng d÷ liÖu riªng biÖt. ViÖc ghi vµ ®äc ®­îc thùc hiÖn trªn tõng byte. §Ó ®äc EEPROM, CPU ph¶i mÊt 4 chu kú ®ång hå ®Ó hoµn thµnh viÖc ®äc, tuy nhiªn viÖc ghi EEPROM l¹i chØ mÊt cã 2 chu kú.



2.4. Mét sè khèi ®iÓn h×nh trong cÊu tróc ATMEGA8535

2.4.1. Bé ®Þnh thêi

Vi ®iÒu khiÓn ATMEGA8535 cã hai bé ®Þnh thêi 8 bit vµ mét bé ®Þnh thêi 16 bit. ViÖc ®Æt cho phÐp/cÊm ng¾t ®èi víi c¸c bé ®Þnh thêi ®­îc thùc hiÖn qua c¸c thanh ghi ®iÒu khiÓn bé ®Þnh thêi TCCR0 vµ TCCR1. S¬ ®å khèi cña c¸c bé ®Þnh thêi ®­îc thÓ hiÖn ë d­íi:



H×nh 21a: S¬ ®å khèi bé ®Þnh thêi 8 bit


H×nh 21b: S¬ ®å khèi bé ®Þnh thêi 16 bit

2.4.2. Bé truyÒn nhËn SUART

ViÖc truyÒn nhËn d÷ liÖu ®­îc thùc hiÖn th«ng qua viÖc ghi d÷ liÖu vµo thanh ghi d÷ liÖu cña SUART, ®ã lµ thanh ghi UDR. D÷ liÖu tõ UDR truyÒn ®Õn c¸c thanh ghi dÞch. S¬ ®å khèi bé truyÒn nhËn SUART :



H×nh 22: S¬ ®å khèi bé truyÒn nhËn SUART

2.4.3. Bé so s¸nh Analog

Bé so s¸nh analog so s¸nh c¸c gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ë lèi vµo, cô thÓ lµ lèi vµo AIN0 (AC+) vµ AIN1 (AC-) víi nhau. NÕu AIN0 lín h¬n AIN1 th× ®Çu ra ®­îc kÝch ho¹t lªn møc cao. S¬ ®å khèi cña bé so s¸nh analog:



H×nh 23: S¬ ®å khèi bé so s¸nh analog

2.4.4. Bé biÕn ®æi A/D

Bé biÕn ®æi ADC ®­îc ®iÒu khiÓn qua bèn thanh ghi ADMUX, ADCSR, ADCH vµ ADCL trong vïng ®Þa chØ vµo/ra. Bé biÕn ®æi ADC cã thÓ ho¹t ®éng ë hai chÕ ®é:

+ Qu¸ tr×nh biÕn ®æi ®­îc ng­êi dïng khëi ®éng,

+ Qu¸ tr×nh biÕn ®æi diÔn ra liªn tôc.

S¬ ®å khèi cña bé biÕn ®æi A/D:





H×nh 24: S¬ ®å khèi bé biÕn ®æi A/D

2.5. Ho¹t ®éng ng¾t

Ng¾t lµ mét c¬ cÊu ®iÒu khiÓn dßng lÖnh, c¬ cÊu nµy ®­îc thiÕt kÕ trªn hÇu hÕt c¸c vi ®iÒu khiÓn. Khi mét hÖ thèng ho¹t ®éng, cã rÊt nhiÒu sù kiÖn x¶y ra ®ång thêi, ch¼ng h¹n mét nót Ên cã tÝn hiÖu b¸o hiÖu xö lý c«ng viÖc nµo ®ã, trong khi mét byte d÷ liÖu ®· ®Õn cæng nèi tiÕp. §iÒu nµy sÏ g©y khã kh¨n cho cho vi xö lý khi mµ ph¶i gi¸m s¸t nhiÒu c«ng viÖc ®ång thêi. Sù can thiÖp cña ng¾t sÏ lµm cho c«ng viÖc xö lý trë nªn tèt h¬n. Khi xuÊt hiÖn ng¾t, vi xö lý sÏ t¹m thêi ngõng ch­¬ng tr×nh chÝnh vµ chuyÓn ®Õn xö lý ch­¬ng tr×nh ng¾t, qu¸ tr×nh xö lý ng¾t hoµn thµnh ch­¬ng tr×nh chÝnh l¹i tiÕp tôc.





H×nh 25: S¬ ®å qu¸ tr×nh ng¾t

Tr­êng hîp cã nhiÒu ng¾t x¶y ra ®ång thêi, ng¾t cã ­u tiªn cao h¬n sÏ ®­îc chÊp nhËn tr­íc. Møc ®é ­u tiªn cña c¸c ng¾t thÓ hiÖn trong b¶ng vector ng¾t:



B¶ng 7: B¶ng c¸c vector ng¾t



2.6. TËp lÖnh

TËp lÖnh cho ATMEGA8535 gåm 130 lÖnh, c¸c lÖnh ®­îc m« t¶ d­íi d¹ng ng«n ng÷ ASEM.



B¶ng 8: TËp lÖnh cña ATMEGA8535




Ch­¬ng 4: ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é cho hÖ thèng sÊy
1. S¬ ®å cÊu tróc m¹ch ®iÒu khiÓn

PhÇn m¹ch ®iÒu khiÓn ®­îc thiÕt kÕ ra nh»m môc ®Ých ®iÒu khiÓn cho mét hÖ thèng sÊy n«ng s¶n quy m« nhá, sö dông d©y ®iÖn trë ®Ó t¹o nhiÖt cã c«ng suÊt < 3000W. NhiÖt ®é ®­îc ®iÒu chØnh n»m trong d¶i tõ 00C ÷ 1500C. M¹ch ®iÒu khiÓn cã c¸c chøc n¨ng ®o vµ hiÓn thÞ nhiÖt ®é cña dßng khÝ ®i vµo buång sÊy, chøc n¨ng ®Æt nhiÖt ®é th«ng qua bµn phÝm vµ tù ®éng æn ®Þnh ë nhiÖt ®é ®Æt th«ng qua viÖc ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ®Æt vµo ®iÖn trë t¹o nhiÖt, chøc n¨ng kÕt nèi víi m¸y tÝnh ®Ó cã thÓ theo dâi kÕt qu¶ vµ thao t¸c ®iÒu khiÓn trªn m¸y tÝnh...

Tõ nh÷ng yªu cÇu ®­îc ®Æt ra ta cã s¬ ®å khèi cña m¹ch ®iÒu khiÓn nh­ sau:


H×nh 26: S¬ ®å khèi cña m¹ch ®iÒu khiÓn

2. Lùa chän thiÕt kÕ vµ ph©n tÝch nguyªn lý tõng khèi

2.1. Khèi c¶m biÕn nhiÖt

ViÖc ®o nhiÖt ®é lµ mét viÖc tèi cÇn thiÕt trong ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é. §o nhiÖt ®é ®Ó phôc vô cho viÖc quan s¸t, vµ ®Æc biÖt lµ t¹o mét ®¹i l­îng ®iÖn ®­îc biÕn ®æi t­¬ng øng víi nhiÖt ®é ®o ®­a vµo m¹ch ®iÖn ®Ó phôc vô cho ®iÒu khiÓn.

2.1.1. C¸c ph­¬ng ph¸p ®o nhiÖt ®é

Tuú vµo yªu cÇu cña c«ng viÖc mµ ng­êi ta cã thÓ sö dông nhiÒu c¸c dông cô ®o nhiÖt ®é chuyªn biÖt kh¸c nhau. D­íi ®©y lµ mét sè ph­¬ng ph¸p ®o th«ng dông:



a. Ph­¬ng ph¸p ®o sö dông CÆp nhiÖt ®iÖn (thermocouple)

¦u ®iÓm: Lµ thµnh phÇn tÝch cùc, tù cung cÊp c«ng suÊt, cã tÇm thay ®æi réng, tÇm ®o nhiÖt réng.

ThiÕt kÕ ®¬n gi¶n, rÎ tiÒn...

Nh­îc ®iÓm: Phi tuyÕn, ®iÖn ¸p cung cÊp thÊp, ®ßi hái ph¶i cã ®iÖn ¸p tham chiÕu.

KÐm nh¹y vµ kÐm æn ®Þnh...



b. Ph­¬ng ph¸p ®o dïng nhiÖt ®iÖn trë (RTD - Resistance Temperature Detector)

¦u ®iÓm: Cã tÝnh chÝnh x¸c vµ æn ®Þnh cao, ph­¬ng ph¸p nµy tuyÕn tÝnh h¬n ph­¬ng ph¸p dïng cÆp nhiÖt.

Nh­îc ®iÓm: L­îng thay ®æi R lµ rÊt nhá, ®iÖn trë tuyÖt ®èi thÊp, tù gia t¨ng nhiÖt.

Ph¶i cung cÊp nguån dßng, ®¾t tiÒn...



c. Ph­¬ng ph¸p sö dông IC c¶m biÕn nhiÖt

¦u ®iÓm: Cã ®é tuyÕn tÝnh cao, ngâ ra cã gi¸ trÞ lín nhÊt so víi c¸c lo¹i trªn, gi¸ rÎ.

Nh­îc ®iÓm: NhiÖt ®é ®o d­íi 2000C, cÇn ph¶i cung cÊp nguån cho c¶m biÕn ho¹t ®éng...

G¾n víi yªu cÇu thùc tiÔn cña ®Ò tµi lµ ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é dßng khÝ trong sÊy n«ng s¶n d¹ng h¹t, nhiÖt ®é sÊy <2000C, vµ nh÷ng øng dông réng r·i cña IC c¶m biÕn nhiÖt nªn chóng t«i chän IC c¶m biÕn nhiÖt lµm dông cô ®o nhiÖt ®é dßng khÝ sÊy.

2.1.2. S¬ l­îc vÒ IC c¶m biÕn nhiÖt

* Nguyªn lý ho¹t ®éng chung cña IC ®o nhiÖt ®é

IC ®o nhiÖt ®é lµ mét m¹ch tÝch hîp nhËn tÝn hiÖu nhiÖt ®é chuyÓn thµnh tÝn hiÖu ®iÖn d­íi d¹ng dßng ®iÖn hay ®iÖn ¸p. Dùa vµo ®Æc tÝnh rÊt nh¹y cña c¸c b¸n dÉn víi nhiÖt ®é t¹o ra ®iÖn ¸p hoÆc dßng ®iÖn tû lÖ thuËn víi nhiÖt ®é tuyÖt ®èi. §o tÝn hiÖu ®iÖn ta biÕt ®­îc gi¸ trÞ nhiÖt ®é cÇn ®o. Sù t¸c ®éng cña nhiÖt ®é t¹o ra ®iÖn tÝch tù do vµ c¸c lç trèng trong chÊt b¸n dÉn. B»ng sù ph¸ vì c¸c ph©n tö, bøt c¸c electron thµnh d¹ng tù do di chuyÓn qua vïng cÊu tróc m¹ng tinh thÓ t¹o sù xuÊt hiÖn c¸c lç trèng. Lµm cho ®iÖn tö tù do vµ lç trèng t¨ng lªn theo quy luËt hµm mò víi nhiÖt ®é.

* §Æc tÝnh cña mét sè IC c¶m biÕn nhiÖt ®é th«ng dông:

+ AD590

Ngâ ra lµ dßng ®iÖn víi ®é nh¹y 1A/10K




Каталог: nonghocbucket -> UploadDocument server07 id114188 190495
UploadDocument server07 id114188 190495 -> ChuyêN ĐỀ ĐIỀu khiển tán sắC
UploadDocument server07 id114188 190495 -> Trong khuôn khổ Hội nghị của fifa năm 1928 được tổ chức tại Amsterdam (Hà Lan), Henry Delaunay đã đưa ra một đề xuất mang tính đột phá đối với lịch sử bóng đá
UploadDocument server07 id114188 190495 -> MỤc lục phần I: MỞ ĐẦU
UploadDocument server07 id114188 190495 -> «Quản trị Tài sản cố định trong Công ty cổ phần Điện lực Khánh Hòa»
UploadDocument server07 id114188 190495 -> Khóa luận tốt nghiệp 2010 Mục tiêu phát triển kinh tế xã hội trong thời kì tới 85
UploadDocument server07 id114188 190495 -> ĐỒ Án tốt nghiệp tk nhà MÁY ĐƯỜng hiệN ĐẠi rs
UploadDocument server07 id114188 190495 -> Đề tài: Qúa trình hình thành và phát triển an sinh xã hội ở Việt Nam
UploadDocument server07 id114188 190495 -> Chuyên đề tốt nghiệp Trần Thị Ngọc – lt2 khct L ời cảM ƠN
UploadDocument server07 id114188 190495 -> Địa vị của nhà vua trong nhà nước phong kiến Việt Nam

tải về 397.47 Kb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn:
  1   2   3




Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2024
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương