Hệthống truyền tin
•Nằm trong hệthống điều khiển phân tán (DCS)
•Liên lạc giữa các cấp
–Máy điều hành tới máy điều khiển
–Máy điều khiển tới hệvi xửlý
•Chuẩn truyền thông, CAN, RS232/485,
FieldBus, ProfiBus
21 trang |
Chia sẻ: maiphuongdc | Lượt xem: 1700 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng Thiết kế hệ thống vi xử lý - Bài 1, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
11
Electrical Engineering
KHOA ĐIỆN
BỘMÔN TỰ ĐỘNG HÓA
THIẾT KẾ HỆ THỐNG VI XỬ LÝ
Dr. Nguyễn Hồng Quang
Electrical Engineering
2
Đề cương môn học
• Địa chỉ liên hệ
• Nội dung môn học
• Tài liệu tham khảo
• Bài tập dài và đề thi
• Những yêu cầu từ sinh viên
2Electrical Engineering
3
Địa chỉ
• Khoa Tự động hoá, C9-106, Tel 8692306
• Thầy giáo
– Nguyễn Hồng Quang,
quangnh@mail.hut.edu.vn
– Võ Công Thành, thanhvd-
auto@mail.hut.edu.vn
Electrical Engineering
4
Mục đích môn học
• Trang bị kiến thức cơ sở về:
– Kỹ thuật số
– Nguyễn lý làm việc hệ thống vi xử lý
– Nghiên cứu tính năng vi điều khiển 8051
• Trang bi kỹ năng làm việc với hệ Vi xử lý
– Phương pháp thiết kế phần cứng
– Phương pháp thiết kế phần mềm
3Electrical Engineering
5
Kết quả môn học
• Phân biệt được các phần tử cơ bản dùng
trong hệ thống điều khiển số
• Xây dựng mô hình điều khiển số sử dụng hệ
thống Vi xử lýkhác nhau
Electrical Engineering
6
Tài liệu tham khảo
• Điều khiển logic, Nguyễn Trọng Thuần
• Họ Vi điều khiển 8051, Tống Văn On
• Đo lường và điều khiển bằng máy tính, Ngô
Diên Tập
• Kỹ thuật vi xử lý, Văn ThểMinh
• Internet – code project
4Electrical Engineering
7
Yêu cầu
• Bài giảng
– Đến nghe đủ các buổi giảng
– Cố gắng hỏi các câu hỏi trong thời gian cho
phép
• Thí nghiệm
– Làm đầy đủ các thí nghiệm, có viết báo cáo
Electrical Engineering
8
Thời gian biểu
TuÇn 1 Giíi thiÖu hÖ thèng sè
TuÇn 2 Các mạch số cơ bản, flip-flop, mạch nhớ
TuÇn 3 Giới thiệu hệ Vi xử lý, vi điều khiển, cầu trúc phần cứng
TuÇn 4 Cấu trúc phần cứng và nguyên lý hoạt động của vi điều khiển 8051
TuÇn 5 GiớI thiệu về phần mềm Assembler 8051, chưong trình dịch, phần 1
TuÇn 6 GiớI thiệu về phần mềm Assembler 8051, chưong trình dịch, phần 2
TuÇn 7 Bộ dịnh thời và nguyên lý hoạt động
TuÇn 8 Ngắt và cách xử lý tín hiệu ngắt
TuÇn 9 HÖ thèng truyÒn tin, A/D, D/A,
TuÇn 10 Thí nghiệm ghép nối thiết bị ngoại vi, phương pháp xử lý
TuÇn 11 Thí nghiệm điểu khiển động cơ bước, động cơ một chiều
TuÇn 12 GiảI đáp thắc mắc, đề thi
5Electrical Engineering
9
Nguyên lý chung hệ thống cơ điện tử
C¬ cÊu chÊp
hµnh
C¶m biÕn
(sensor)
HÖ thèng ra
quyÕt ®Þnh
§èi t−îng thùc
Electrical Engineering
10
Định nghĩa
• Hệ thống điều khiển thời gian thực (real
time system) là hệ thống phải đáp ứng yêu
cầu điều khiển trong khoảng thời gian xác
định.
• Sai sót trong việc đáp ứng thời gian này sẽ
dẫn tới hậu quả khác nhau hoặc làm hư
hỏng toàn bộ hệ thống
6Electrical Engineering
11
Ví dụ
Electrical Engineering
12
Hệ thống lái máy bay tự hành
• Yêu cầu máy bay
lái theo quỹ đạo
định trước
• Hệ điều khiển
cánh lái, cánh
nâng, động cơ
• Xác định vị trí
tương đối so với
các chuẩn mặt
đất và độ cao của
máy bay
7Electrical Engineering
13
Phản ứng hệ thống
• Lý thuyết hệ thống
• Lý thuyết điều khiển
Electrical Engineering
14
Mô phỏng hệ thống
HÖ thèng
Hệ thống
§Çu vµo §Çu ra
Ph−¬ng tr×nh vi ph©n
B¶ng t×m kiÕm
HÖ logic
8Electrical Engineering
15
M« pháng hÖ thèng 2
Desired
Velocity Motor
Sensor
PID
Actual
Velocity
Measured
Velocity
Load
+
+ +
-
Voltages ?
Electrical Engineering
16
M« pháng hÖ thèng 3
+
+ +
-
1dy y x
dx T
+ =u( )d mu K x x= −d
x y
mx
ay
ny
m bx Ay B= +
9Electrical Engineering
17
Khối sử lý lệnh
• Khối tín hiệu tương tự
• Khối PLC
• Sử dụng máy tính điều khiển
Electrical Engineering
18
Tín hiệu tương tự
10
Electrical Engineering
19
Programmable logic controller
(PLC)
• Thực hiện các phép toán lôgic
– Nếu A và B thì C
• Các mạch trễ, tạo xung vuông (PMW)
• Sơ đồ hình thang (ladder diagram)
• Thực hiện xử lý song song
Electrical Engineering
201540 Introduction To Mechatronics 20Hugh Durrant-Whyte
Digital Computer
Digital
Control
Law
D/A
A/D
Amplifier
Resolver
11
Electrical Engineering
21
Lợi ích
• Độ phức tạp
• Tốc độ
• Tính ổn định
• Giá thành
• Tính mềm dẻo
Electrical Engineering
22
Cảm biến (sensor)
• Hệ thống chuyển đổi vật lý
• Gia công tín hiệu (signal conditioning)
• Chuyển đổi số tín hiệu
12
Electrical Engineering
23
Chuyển đổi vật lý
• Chuyển đổi cơ khí
• Chuyển đổi quang
• Chuyển đổi từ
• Chuyển đổi nhiệt
Electrical Engineering
24
Cơ cấu chấp hành
• Động cơ 1 chiều DC servo
• Xoay chiều servo
• Step motor
• Piezo
• Thuỷ lực, thuỷ khí
13
Electrical Engineering
25
Hệ thống truyền tin
• Nằm trong hệ thống điều khiển phân tán
(DCS)
• Liên lạc giữa các cấp
– Máy điều hành tới máy điều khiển
– Máy điều khiển tới hệ vi xử lý
• Chuẩn truyền thông, CAN, RS232/485,
FieldBus, ProfiBus
Electrical Engineering
26
Phân biệt tín hiệu tương tự và số
• Tín hiệu tương tự là
dải tín hiệu
• x thuộc tập hợp
(xmin – xmax)
• Ví dụ: nhiệt độ, áp
suốt, dòng điện
• TÝn hiÖu rêi r¹c
• X thuéc tËp [x1, x2
..xn ]
• VÝ dô: Thêi gian
trong ngµy, tiÒn ...
14
Electrical Engineering
27
Tín hiệu nhị phân
• Tín hiệu biểu diễn bởi 2 trạng thái [0, 1],
• Trạng thái bóng đèn
• Trạng thái công tắc [0n, Off]
Electrical Engineering
28
Tập hợp 2 trạng thái
• X1 = {0, 1}
• X2 = {0, 1}
• Tập hợp X = {X1, X2}
= {00, 01, 10, 11}
15
Electrical Engineering
29
Tập hợp 3 trạng thái
• X1 ∈ {0,1}, X2 ∈
{0,1}, X2 ∈ {0,1}
• X ∈ {X1, X2, X3}
8 trạng thái khác nhau
X3 X2 X1 X
0 0 0 000
0 0 1 001
0 1 0 010
0 1 1 011
1 0 0 100
1 0 1 101
1 1 0 110
1 1 1 111
Electrical Engineering
30
Tổ hợp n bit
• N bit Xi = {0, 1}
n
• Tổ hợp trạng thái 2 trạng thái khác nhau
16
Electrical Engineering
31
Tổ hợp N bít
n KILO
1 2 0
2 4 1
4 16 0
8 256 1
10 1024 1 KILO
12 4096 4 KILO
16 65534 64 KILO
20 1048576 1024 KILO = 1 MEGA
30 107374824 1024 MEGA = 1 GIGA
32 4294967296 4 GIAGA
Electrical Engineering
32
Hiển thị các số thập phân
284 7
• 2*1000 + 8*100+ 4* 10 + 7*1
• 2* 10^3 + 8* 10^2 + 4*10^1 + 7*10^0
17
Electrical Engineering
33
Số thực (floating point)
28.47
• 2*10 + 8*1+ 4* 0.1 + 7*0.01
• 2* 10^1 + 8* 10^0 + 4*10^(-1) + 7*10^(-2)
Electrical Engineering
34
Hệ cơ số
• Hệ thập phân – {0, 1, ....., 9} - 10
• Hệ nhị phân - {0, 1}- 2
• Hệ cơ số hex
{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15}
{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F}
18
Electrical Engineering
35
Chuyển đổi từ hệ cơ số 2 - 16
• 1 0 1 0
2^3 2^2 2^1 2^0
8 2
10
Electrical Engineering
36
HÖ c¬ sè 2 C¬ sè 16 C¬ sè 10
0000 0 0
0001 1 1
0010 2 2
0011 3 3
0100 4 4
0101 5 5
0110 6 6
0111 7 7
1000 8 8
1001 9 9
1010 A 10
1011 B 11
1100 C 12
1101 D 13
1110 E 14
1111 F 15
19
Electrical Engineering
37
Hệ thống 16 bít thường gặp
• Cho số 16 bit: 1AB6
• Hệ cơ số 10:
– 1* 16^3 + A* 16^2 + B* 16^1 + 6 * 16^0
• Hệ cơ số 2, mã BCD
1 A B 6
0001 1010 1011 0110
Electrical Engineering
38
Chuyển đổi từ số thập phân sang
hệ số bất kỳ
• Cho số X (nguyên dương), và cơ số B.
– X/B = Z1 dư r[1]
– Z1/B = Z2 dư r[2]
– Z1 < B
20
Electrical Engineering
39
Ví dụ
• Ví dụ cho số 12, biểu diễn dạng nhị phân
– 6 – dư 0
– 3 – dư 0
– 1 – dư 1
– 1
• 1 1 0 0
Electrical Engineering
40
Số âm
HÖ c¬ sè 2 C¬ sè 10
0111 7
0110 6
0101 5
0100 4
0011 3
0010 2
0001 1
00 0
1111 -1
1110 -2
1101 -3
1100 -4
1011 -5
1010 -6
1001 -7
1000 -0
Bit ngoµi cïng lµ
1 th× gäi lµ sè ©m
21
Electrical Engineering
41
Tính số âm
• Số dương + số âm = 16
• Số âm = (bù 1) số dương + 1
42
Electrical Engineering
ASCII table
Dùng để hiển thị các ký tự đặc biệt
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- vxl1_5746.pdf