Báo cáo Tìm hiểu phần đo lường điều khiển của nhà máy nhiệt điện Phả Lại 2

ng lập trỡnh. Cỏc mỏy tớnh HISTORIAN cú dung lượng lớn để lưu trữ cỏc thụng tin vận hành của nhà mỏy . Đú là hệ thống quản lý dữ liệu PI (Plant Information System) cú cài đặt OSI. Cỏc mỏy HISTORIAN này nhận thụng tin là tất cả cỏc Tag-name từ FCS gửi lờn và tất cả cỏc thụng tin từ hệ thống SOE (Sequence Of Event) đưa tới. 2. Cấp vận hành giỏm sỏt. Chức năng: Giỏm sỏt, vận hành cỏc thiết bị cụng nghệ sản xuất điện. Bao gồm: Cỏc trạm giao diện người-mỏy HIS Vị trớ: - Đặt tại phũng điều khiển trung tõm ( 24 HIS) - Đặt tại trạm điện 220kV ( 2 HIS: 0342 và 0343) - Đặt tại trạm sản xuất Hydro (1 HIS 0344) Trờn tất cả cỏc HIS này đều được cài đặt phần mềm Centum CS3000. Cỏc HIS đều cú thể giỏm sỏt được hoạt động của toàn nhà mỏy nhưng để vận hành thỡ do người quản trị mạng phõn quyền cho từng mỏy. Ngoài ra cũn cú HIS 0349 là Technician PC, đú là một mỏy tớnh kỹ thuật , cú chức năng như cỏc trạm giao diện người mỏy khỏc. Nú cú nhiệm vụ nhận tớn hiệu đồng hồ thời gian từ Master Clock để phõn phối cho cỏc thiết bị khỏc để đồng bộ thời gian. Trong trường hợp cần tỏch một trạm nào đú để kiểm tra, sửa chữa thỡ người quản trị mạng cú quyền phõn lại quyền thao tỏc cho cỏc trạm. Người vận hành cú thể lấy dữ liệu từ HISTORIAN để đưa đến HIS. Trờn mỗi khối dữ liệu cú 2 HIS cú cài phần mềm PI để đọc dữ liệu từ HISTORIAN. Sở dĩ cần cú hai HIS (PI Client) vỡ để dự phũng cho nhau. Cỏc trạm kỹ thuật EWS Cỏc trạm kỹ thuật được đặt trong phũng kỹ sư lập trỡnh, mỗi khối cú một trạm. EWS cũng được cài phần mềm Centum CS3000 giống như một trạm giao diện người mỏy nhưng nú đảm nhiệm cỏc cụng việc về kỹ thuật. Chức năng: - Phõn quyền cho cỏc trạm giao diện HIS. - Thực hiện việc lập trỡnh, theo dừi sự làm việc của nhà mỏy, thực hiện sửa đổi chương trỡnh cho cỏc trạm điều khiển khu vực. Cỏc PC của hệ thống Mark V Được đặt tại phũng điều khiển trung tõm. Ở mỗi khối cú một trạm giao diện PC ( là viết tắt của Interface) . Đú là mỏy PC theo dừi hoạt động của hệ thống tua bin-mỏy phỏt ( do hệ thống Mark V điều khiển), màn hỡnh giao diện DOS. Cỏc trạm MMI tại cỏc hệ thống phụ (PLC) Được đặt ở cỏc trạm hệ thống phụ. Ở cỏc hệ thống phụ PLC đều được giỏm sỏt bởi hệ thống DCS thụng qua Modbus nhưng cỏc hệ thống phụ này thường được điều khiển trực tiếp tại trạm thụng qua cỏc mỏy tớnh MMI ( cú cài đặt giao diện Citect) 3. Cấp điều khiển. Chức năng: Tự động điều khiển cỏc thiết bị theo chương trỡnh đó nạp sẵn và cỏc thụng số đặt từ cấp trờn. Bao gồm: Cỏc trạm điều khiển trường FCS Cỏc FCS chủ yếu thuộc loại LFCS, đỏp ứng với yờu cầu của hệ thống là số lượng đầu vào/ra lớn. Ngoài ra cũn cú cỏc PFCS chủ yếu để nối với cỏc hệ thống phụ. Cỏc trạm điều khiển trường được phõn tỏn theo từng chức năng ở từng khối. Hệ thống PLC Trong nhà mỏy, cỏc hệ thống PLC được nối với hệ thống DCS thụng qua một card được đặt trờn FCS (loại Compact Type FCS). Hệ thống GE Mark V. Đõy là hệ thống dựng để điều khiển tua bin, ở mỗi khối cú một tủ Mark V Hệ thống Mark V được nối từ FCS 0101(ở khối 1) và FCS0201 (ở khối 2). Việc truyền thụng giữa giao diện vận hành và cỏc Panel điều khiển MarkV thực hiện bởi phương thức kết nối mạng Stage Link của hệ thống điều khiển. Trong cấu hỡnh đơn giản nhất của nú, Stage Link nối một Panel điều khiển tuabin Mark V tới mỏy tớnh đơn qua một đoạn đơn. Tuy nhiờn tụpụ của cỏch truyền thụng này cú thể được mở rộng phự hợp với nhiều mỏy tớnh và /hoặc nhiều Panel điều khiển. Vớ dụ một giao diện người vận hành đơn cú thể được cấu hỡnh để phỏt ra cỏc lệnh hoặc nhận dữ liệu từ 8 bộ Mark V điều khiển tuabin khớ/hơi. Hơn nữa, nhiều mỏy tớnh cú thể xõm nhập tới Stage Link-mỗi mỏy tớnh liờn lạc với nhiều Panel điều khiển. Theo cỏch này, Stage Link cung cấp tăng cường tớnh linh hoạt đối với việc thiết lập hiệu quả truyền thụng mà cú thể đỏp ứng với vựng riờng biệt cần thiết. Stage Link được thiết kế đặc biệt để thực hiện những việc cần thiết điều khiển tuabin theo địa chỉ như việc downloading, uploading phần mềm giữa Mark V và mỏy tớnh , phỏt cỏc lệnh, quản lý bỏo động và việc giỏm sỏt. Giao diện hệ thống điều khiển DCS tới Mark V thụng qua liờn kết truyền thụng riờng tới mỏy tớnh , điển hỡnh là việc sử dụng giao thức Modbus. 4. Cấp chấp hành Bao gồm cỏc thiết bị đo lường, chuyển đổi và truyền tớn hiệu, vớ dụ như: Cỏc trạm điều khiển tại chỗ (cỏc trạm điện tự dựng của nhà mỏy : cỏc trạm 6,6kV, 400V) - Cỏc van khớ như: MBS-CV0123, MBS-CV0143 - Cỏc van điện như : MBC-DMP0105, MBC-DMP0106 - Cỏc van thuỷ lực như: FWS-HYV174…. Phần II I - nhiệm vụ thư Đồng hồ trường học làm các công việc sau: Đo đếm giờ hiển thị trên đồng hồ chính và đồng hồ con. Báo chuông cho đồng hồ các lớp . Báo nhiệt độ cho các lớp học. Làm việc ở chế độ 24 giờ. Có phím ấn để khởi động đồng hồ và đặt chế độ cho nó. khởi động lại máy chạy: run hoặc stop. đặt lại giờ. lập chuông đánh chuông vào ra : 5á 6 tiết /ngày hoặc 10á12 tiết/ngày Û10á12 lần kéo chuông /ngày. Kiểu đánh chuông. Hiển thị số. Chịu được nhiệt độ (0á70°) và độ ẩm với khí hậu thay đổi (85á90%). Ngoài ra em đang muốn thiết kế thêm một hệ thống loa đến từng lớp học, đồng hồ trường học còn được cải tiến thành đồng hồ cho các cơ quan, nhà máy, xí nghiệp. Với các kiểu chuông được lập trình có âm sắc khác nhau theo ý muốn của người dùng. Đồng hồ trường học có các tính năng như sau: - Từ một đồng hồ mẹ có thể truyền cho các đồng hồ con đi khắp trường. - Đường truyền từ đồng hồ mẹ đến đồng hồ con chỉ gồm 4 dây (hai dây nguồn và hai dây dữ liệu ),phạm vi truyền trong bán kính hằng trăm mét. - Đồng hồ mẹ có thể báo chính xác với sai số nhỏ hơn 1/10-4. Với sai số như vậy thì sau một tháng đồng hồ sẽ có sai số 1phút và lúc đó ta nên đặt lại giờ phút. - Đồng hồ mẹ và đồng hồ con chỉ thị thời gian và nhiệt độ bằng LCD, đèn LED 7 thanh. - Đồng hồ mẹ sẽ được đặt ở trung tâm của trường đồng hồ con sẽ được đặt ở các lớp học hoặc hành lang các khu giảng đường. Mỗi lớp học sẽ có một chuông hoặc mỗi khu giảng đường sẽ có một hoặc nhiều chuông và đồng hồ mẹ sẽ điều khiển việc đánh chuông ở các lớp học hoặc các khu giảng đường một cách đồng thời và chính xác. - Phương thức truyền từ đồng hồ mẹ đến đồng hồ con là phương thức truyền tin theo kiểu đồng bộ từng bít. Đây là một chế độ truyền tin rất phổ thông, dữ liệu truyền đi chính xác mà không cấn bất cứ một protocol nào. - Nguồn cung cấp cho đồng hồ mẹ là nguồn xoay chiều 220V. Nguồn cung cấp cho đồng hồ con lấy từ đồng hồ mẹ hoặc có thể lấy từ nguồn nơi đặt đồng hồ con. - Đồng hồ sử dụng các linh kiện phổ biến trên thị trường, có thể lắp đặt sửa chữa thay thế dễ dàng. II - Đo nhiệt độ sử dụng đầu đo LM335. Để đo nhiệt độ chính xác thì cần phải có những đầu đo đặc biệt và đầu đo LM335 là một đầu đo được sử dụng rộng rãi. Vi mạch LM335 là loại sensơ đo nhiệt độ của hãng National Semiconductor chế tạo. Loại sensơ này được tích hợp dạng vi mạch có độ chính xác 10C. Hoạt động của đầu đo giống như một điốt Zener hai cực, điện áp đánh thủng tương ứng với nhiệt độ tuyệt đối là 10mV/0K. Trở kháng động khi đầu đo hoạt động trong vùng dòng 400A 5mA nhỏ hơn 1. Trở kháng nhỏ cùng điện áp lối ra tuyến tính là ưu điểm của loại đầu đo LM335. Các thông số kĩ thuật của vi mạch : Định thang trực tiếp theo độ Kelvin Tín hiệu lối ra bằng 10mV/0K Độ chính xác 10C Dòng hoạt động trong vùng từ 400A5mA Điện áp nguồn nuôi : 5 18V Dải làm việc : Chế độ liên tục từ : -400C 1000C. Chế độ không liên tục: 1000Cá1250C Vi mạch LM335 được đóng vỏ IC dạng TO-92 có ba chân. Hai chân cung cấp nguồn 1 và 2, đầu ra lấy trên chân số 2. Chân số 3 dùng để hiệu chỉnh điện áp đầu ra. III - phương pháp chọn thiết bị và sử dụng mạch. Có rất nhiều cách để chọn thiết bị khác nhau và cách thiết kế lắp đặt mạch khác nhau. Ta đã biết với cùng một tính năng sử dụng cũng có thể có nhiều họ vi mạch khác nhau và mỗi một thiết bị lại thích hợp với nhu cầu sử dụng trong những điều kiện nhất định. Lựa chọn thiết bị đòi hỏi chúng ta phải hiểu rõ bản chất và cách sử dụng thiết bị, quan trọng nhất vẫn là kinh nghiệm thực tế. Và lời giải hay nhất vẫn là những thử nghiệm thành công của lớp người đi trước cho nên khi lựa chọn thiết bị sử dụng ta nên tham khảo ý kiến của mọi người. Thiết kế mạch và sử dụng mạch cũng cần quan tâm đến rất nhiều yếu tố như phân bố thiết bị sao cho đồng đều tránh khỏi các yếu tố gây ảnh hưởng đến các thiết bị như nhiễu hoặc các tác động của môi trường để thiết bị của mình đạt được yêu cầu đặt ra với sai số ít nhất. IV - phương pháp ghép nối các thiết bị sử dụng. Để ghép nối các thiết bị sử dụng ta nên xác định rõ đâu là phần điều khiển chính (ví dụ như vi điều khiển) của toàn bộ hệ thống rồi từ đó định ra cách điều khiển từng thiết bị bên trong bằng việc định vùng làm việc cho từng bộ phận hay điều khiển bằng cổng . Quan trọng là khi ghép nối ta cần phải làm sao cho các thiết bị này hoạt động với phần điều khiển chính không bị xung đột lẫn nhau. Các bộ phận này khi ghép nối với bộ phận chính hoạt động một cách nhịp nhàng tránh việc cái này hoạt động thì cấm cái khác. V - sơ đồ khối. Khối vi xử lí 89C52 Bàn phím Real time clock DS12887 Hiển thị LCD Khối báo chuông Khối đo nhiệt độ Khối biến đổi ADC Mạch truyền tin Đồng hồ con LED VI - mạch nguyên lí : Khi có nguồn cung cấp thì vi xử lí sẽ hoạt động và đọc số liệu thu được về thời gian từ DS12887 và nhiệt độ từ ADC0809. Sau đó số liệu sẽ được đưa ra và hiển thị trên màn hình LCD và LED đồng thời có thể kéo chuông báo thời gian. Thông tin truyền từ đồng hồ mẹ sang đồng hồ con được khuếch đại nhiều lần đảm bảo dòng truyền lớn. Giao tiếp với người sử dụng thông qua bàn phím để đặt thời gian về giờ phút giây, ngày tháng năm hoặc đặt chế độ đánh chuông báo thời gian. VII - các thiết bị sử dụng gồm có: Điện trở. Tụ điện. Biến áp , biến trở. IC ổn áp 7805,7912,7812. IC ADC0809, 74LS148, 4011, LM335, OP07, 4094. DS12887, 89C52, LCD, LED. 5 phím bấm, Reset. 1. Khối chuyển đổi tương tự số ADC0809. Khối biến đổi A/D có nhiệm vụ chuyển giá trị điện áp ở đầu vào thành giá trị số để đưa lên vi xử lý tính toán sau đó hiển thị ra giá trị nhiệt độ.Khối biến đổi A/D là ADC0809 là một vi mạch 8 kênh,8 bit có sai số là 0.4% nên chấp nhận được vì nhiệt độ cần đo không yêu cầu một cách chính xác .Bộ biến đổi ADC0809 là bộ biến đổi A/D 8 kênh làm việc hoàn toàn độc lập với nhau để lựa chọn, 8 đầu ra song song tương thích với TTL và một điều đáng quan tâm là sự tiêu thụ dòng điện của vi mạch hầu như không đáng kể ( cỡ 300mA ). Thời gian biến đổi nhanh :100ms. a. Các thông số kỹ thuật của ADC0809: Không đòi hỏi điều chỉnh điểm '0' . Quét động 8 kênh bằng logic địa chỉ . Dải tín hiệu lối vào analog từ 0 á 5v khi điện áp nguần nuôi là +5v Tất cả các tín hiệu đều tương thích với TTL Độ phân giải 8 bits. Sai số 1 bit lượng tử . Thời gian biến đổi 100ms . Dòng tiêu thụ : 0.3mA . Ghép nối tương thích với VXL. Nhiệt độ làm việc : -550C á 1250C . Sơ đồ chân của ADC0809: Tín hiệu giữ nhịp dùng cho bộ biến đổi A/D được tạo từ bên ngoài và được dẫn đến chân clock (giải tần hoạt động của ADC0809 từ 200KHz á 1MHz ) . Điện áp so sánh được đưa qua tầng lặp lại điện áp để đến chân ra Vref+ ,chân này có điên trở lối vào cỡ 2.5kW. Tám kênh vào analog được đưa vào tám đầu vào IN0 á IN7 , việc lựa chọn kênh do 3 mẫu bít ở lối vào địa chỉ A,B,C xác định. Bảng lựa chọn : C B A Lối vào kích hoạt 0 0 0 In0 0 0 1 In1 0 1 0 In2 0 1 1 In3 1 0 0 In4 1 0 1 In5 1 1 0 In6 1 1 1 In7 Nguyên lý: Đưa một xung dương vào chân START để kích hoạt. Qua mẫu bit ở lối vào địa chỉ A, B, C xác định kênh được chọn và đồng thời chốt lại địa chỉ đó . Trong quá trình biến đổi AD chân EOC luôn ở mức LOW sau một khoảng thời gian 100ms kết thúc quá trình biến đổi chân EOC chuyển thành HIGH và báo kết thúc quá trình biến đổi. Kết quả của quá trình biến đổi sẽ đứng ở các đường dẫn từ D0 á D7 nằm ở bộ đệm (buffer). Khi OE = 1 bắt đầu quá trình đọc dữ liệu từ D0 á D7 vào thiết bị khác. b. Hoạt động của mạch đo điện áp: Tín hiệu sau khi qua mạch lặp đưa vào kênh 0 của ADC_0809. Tín hiệu xung Clock 500Khz cho ADC được tạo ra từ mạch dao động thạch anh. Chân Refferen+ (16) của ADC được nối với điện áp +5V tương ứng với 256 mức .Tín hiệu digital D0-D7 từ ADC sẽ được vào Port 0 của 89C52. Vi điều khiển 89C52 sẽ đọc dữ liệu từ Port 0 vào, ADC được điều khiển bằng hai bit P1.2và P1.3 của 89C52 ADC sẽ phải mất khoảng 100ms để biến đổi. Ngoài ra để ADC biến đổi giá trị điện áp ra giá trị số thì phải có một xung Start, xung này được phát ra từ cổng P1.2 của vi xử lí mỗi khi cần đọc giá trị nhiệt độ Đồ thị hoạt động của ADC như sau: Khi cần đọc nhiệt độ vi xử lí sẽ phát ra một xung ở cổng. Đây là xung cho phép ADCđọc dữ liệu.Sau khi có xung Start thì ADC sẽ đọc dữ liệu, biến đổi và đưa ra chốt ở 8 bit đầu ra .Thời gian để ADC biến đổi là 120ns. Như vậy,sau khi phát ra xung Start thì vi xử lí phải đợi ít nhất là 120ns sauđó phát ra xung OE ở cổng P1.3 lúc này dữ liệu mới từ đầu ra của ADC đi vào vi xử lí 2. DS12887 Chức năng đồng hồ thời gian thực (Real Time Clock – RTC) : sẽ luôn hoạt động và tất cả vùng RAM, thời gian vùng nhớ để báo alarm sẽ được lưu giữ mà không cần quan tâm đến mức điện áp vào. Khi có Vcc cung cấp cho DS12887 và đạt được đến mức cao hơn 4,25 V thì thiết bị sẽ đựoc truy cập sau 200ms, điều này là do chạy Oscillotor ở bên trong. Thời gian này cho phép hệ thống đạt được trạng thái ổn định sau khi cấp nguồn. Nếu điện áp vào Vcc<4,25 V, chip-select input sẽ chịu tác động bên trong để ở mức không tích cực mà không tính đến giá trị của ở chân vào. Quá trình này sẽ làm cho DS12887 được bảo vệ khi viết ( write-protected ). Khi DS12887 ở trạng thái write-protected tất cả các chân vào đều được bỏ qua và tất cả các đầu ra ở trạng thái trở kháng cao. Khi Vcc< 3V, nguồn bên ngoài Vcc bị khoá lại và một nguồn năng lượng bên trong sẽ được cung cấp cho RTC và vùng nhớ RAM. Với độ chính xác 1 phút 1 tháng. Tất cả 128 byte có thể viết hoặc đọc trực tiếp trừ những vùng sau: Thanh ghi A, B : là những thanh ghi dùng trong việc lập trình cho hoạt động của RTC. Thanh ghi C : Chỉ đọc. Thanh ghi cờ ngắt của RTC. Thanh ghi D thanh ghi không cần quan tâm (don’t care). Vùng thời gian, lịch và alarm: Thông tin về thời gian, lịch được chứa đựng cách đọc các byte RAM. Thời gian lịch và alarm được thiết lập hoặc khởi tạo bằng cách viết vào các byte RAM thích hợp. Chúng có thể định dưới dạng binary hoặc BCD. Trước khi viết vào thanh ghi thời gian lịch và alarm, bit set ở thanh ghi B nên viết là 1 để tránh update. Hơn nữa, khi viết vào những thanh ghi đó thì ở chế độ chọ BCD hay binary, data mode bit DM của thanh ghi B cần phải chọn mức logic thích hợp. Cấu tạo và chức năng của các chân: - Chân GND, Vcc : Nguồn một chiều cung cấp cho thiết bị ở những chân này. Vcc là chân nguồn 5V. Khi Vcc được cung cấp, thiết bị có thể truy cập và dữ liệu có thể được đọc hoặc ghi. Vcc< 4,25 việc đọc và viết bị ngăn chặn. Tuy nhiên việc lưu giữ thời gian sẽ không bị ảnh hưởng bởi mức điện áp thấp ở đầu cung cấp. Vcc < 3V thì RAM và bộ lưu giữ thời gian sẽ được cung cấp bằng nguồn năng lượng bên trong. - Chân 1 : Mot ( Mode select) để chọn 2 loại bus là Motorola bus timing hoặc Intel bus timing, có điện trở treo bên trong xấp xỉ 20 K. - Chân 23 : SQW (Square –Wave-Output). SQW có thể có tín hiệu ra từ 1 15 trạng thái. Tần số ra của SQW từ 256 Hz 2Hz tức là chu kì 3,90625 500 ms. Tần số của chân SQW có thể thay đổi nhờ lập trình thanh ghi A, tín hiệu SQW có thể bật tắt bằng cách sử dụng bit SQWE ở thanh ghi B. Tín hiệu SQW không có giá trị khi Vcc < 4,25 V. - AD0 AD7 : multiplex Bidirection Address/ Data bus (4 11). Bus đa hợp giữ các chân vì thông tin địa chỉ và dữ liệu cùng trên một đường tín hiệu. Đường địa chỉ xuất hiện trong phần đầu tiên của một chu kì bus và các chân khác cũng vậy, đường tín hiệu sẽ được sử dụng cho dữ liệu ở phần thứ 2 của chu kì. Tích hợp cả địa chỉ và dữ liệu sẽ không làm chậm tiến trình truy nhập thời gian của DS12887 khi bus chuyển từ địa chỉ từ đường địa chỉ sang đường dữ liệu trong thời gian truy nhập RAM trong. Những địa chỉ này phải có giá trị ưu tiên tới mức thấp của AS/ALE và tại thời gian đấy DS12887 chốt địa chỉ từ AD0 AD6. Giá trị dữ liệu nếu cần phải hiện hành và giữ ổn định trong quá trình cổng tiếp theo sau (của DS hoặc xung ) ở 1 chu kì đọc của DS12887 đưa ra 8 bits của dữ liệu trong quá trình sau ( của cổng DS hoặc xung ) một chu kì đọc được kết thúc và bus trở lại trạng thái trở kháng cao khi DS dịch xuống thấp trong trường hợp Motorola hoặc ở mức cao với Intel. - Chân 14 : AS ( Address Strobe Input ) AS/ALE thấp thì địa chỉ chốt trong DS12887 sườn lên tiếp theo. - Chân 17 : DS ( Data Strobe or Read Input ). Chân DS /có hai chế độ hoạt động phụ thuộc vào mức của chân MOT. Khi chân MOT được nối với Vcc thì bus Motorola đợc chọn. Tại chế độ này, DS là một xung dương trong chu kì bus tiếp theo và có tên là data strobe. Trong chu kì đọc, khi có tín hiệu DS ở thời gian này thì DS12887 sẽ điều khiển bus 2 chiều , trong chu kì viết DS12887 chốt dữ liệu được viết. MOT nối đất thì bus Intel được chọn và DS được gọi là . Khi có tín hiệu thì DS12887 sẽ điều khiển bus với dữ liệu đọc. - Chân 15 : R/ (Read/ Write Input) . Có 2 chế độ hoạt động: . Khi MOT nối đất thì bus Intel được chọn và R/ là tín hiệu tích cực thấp ta gọi là output enable để write, ở để chế này chân R/ có cùng ý nghĩa như tín hiệu cho phép viết ( ) ở RAM chung. . Khi MOT nối Vcc thì bus Motorola được chọn R: high, : low. ( Chip-Slect Input ) : luôn ở mức thấp để có thể truy cập. cần được giữ ở trạng thái tích cực này trong DS và AS đối Motorola và /với Intel. - Chân 19 : là một đầu ra tích cực thấp của DS12887 vì vậy có thể được sử dụng như là một ngắt đầu vào đối với bộ vi xử lí. - Chân 18 : (Reset Input ) chân này không ảnh hưởng tối đồng hồ, lịch thời gian hoặc RAM và 4 bytes để điều khiển và đặt trạng thái. Có 3 ngắt là : software, maskable, testable. Time-of-day alarm once/second to once /day Periodic rates from 120ms to 550ms. End-of-clock update cycle. 3. vi xử lí 89C52 Khối vi xử lí sẽ điều khiển mọi hoạt động của cả đồng hồ. Vi xử lí sẽ thực hiện những công việc cụ thể sau: Đưa ra lệnh để cho phép đọc giá trị nhiệt độ (đã được số hoá )sau đó biến đổi giá trị đó ra số nhiệt độ cụ thể để đưa ra hiển thị Đọc mã phím từ bàn phím và kiểm tra xem phím nào đã được ấn để thực hiện công việc tương ứng đối với phím đó Ghi lại những thông số về thời gian và nhiệt độ,giờ phút đánh chuông Điều khiển mạch đánh chuông cho đến giờ đánh chuông Cho phép hiển thị cả thời gian và nhiệt độ tùy theo yêu cầu cụ thể Khối vi xử lí là một vi mạch AT89C52 sẽ được trình bày cụ thể ở như sau: Ghép nối cổng trong bản mạch. Cổng P0: Nối với 8 đường dữ liệu của ADC, LCD, RTCvà đồng hồ Cổng P1: + P1.0, P1.1, P1.2 Điều khiển phím. + P1.3, P1.4 Điều khiển việc đọc số liệu từ ADC. + P1.6, P1.7 Truyền từ đồng hồ mẹ sang đồng hồ con. + P1.5 Điều khiển đánh chuông. Cổng P2: P2.7 Điều khiển hoạt động của RTC Cổng P3: + P3.0,P3.1,P3.5 Điều khiển chân R/W, EN và RS của LCD. + P3.2 (INT0) Nhận ngắt phím + P3. 3(INT1) Điều khiển ngắt RTC 4. mạch hiển thị lcd, đèn led. ở đây ta sử dụng hai khối hiển thị là LCD dùng cho đồng hồ chính và khối hiển thị bằng đèn LED cho đồng hồ con Cấu tạo của LCD Giao diện với người sử dụng bao gồm màn hình tinh thể lỏng LCD 1 dòng 16 ký tự: a. Giới thiệu về LCD LCD (Liquist Crystal Display) là một loại màn hình hiển thị thông tin tiêu tốn ít năng lượng hơn LED, vì vậy thích hợp với hệ thống đồi hỏi ít tiêu thụ năng lượng như công to điện tử. Bình thường một LCD có kích thước từ 1 đến 2 dòng, 16 tới 80 ký tự trên mỗi dòng và kích cỡ của mỗi ký tự có thể là 5x7 dots hoặc 5x10 dots. Một LCD Module được gắn trên một mạch in với bộ tạo ký tự và một hệ điều khiển. Mặc dù kích thước có thể có nhiều cỡ, nhưng cách điều khiển và giao thức điều khiển đều tương thích với chuẩn TTL. Về đường bus dữ liệu, có thể thực hiện điều khiển LCD với đ]ờng dữ liệu là 4 hoặc 8 bit. Với điều khiển 4 bit thì dữ liệu được đưa ra làm 2 lần, lần đầu là 4 bit cao, lần sau là 4 bit thấp. Bốn bit dữ liệu ở đây được đưa ra trên nửa cao của đường vào ra với LCD (DB4..DB7). Ngoài đường bus, LCD Module còn có 3 đường điều khiển. Đó là các tín hiệu cho phép E (Enable signals), tín hiệu điều khiển đọc/viết (R/W), tín hiệu chọn thanh ghi cho vào hoặc ra dữ liệu (RS: Register Select). Toàn bộ các chân cho 1 LCD bao gồm như sau: STT Ký hiệu mức logic chức năng chú thích 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 VSS VCC VEE RS R/W E DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 H/L H/L Xung L-H-L H/L H/L H/L H/L H/L H/L H/L H/L 0V (Ground) 5V (Supply) Nguồn cung cấp để điều khiển cho LCD Chọn thanh ghi Chọn chế độ Đọc/Viết Tín hiệu cho phép Bit dữ liệu 0 Bit dữ liệu 1 Bit dữ liệu 2 Bit dữ liệu 3 Bit dữ liệu 4 Bit dữ liệu 5 Bit dữ liệu 6 Bit dữ liệu 7 H:chọn thanh ghi vào cho dữ liệu. L:Chọn thanh ghi vào cho điều khiển. H:chỉ ra rằng sẽ đọc từ LCD vào CPU. L: chỉ ra rằng sẽ viết từ CPU vào LCD. Hoạt động của LCD Chế độ hiển thị: Màn hình hiển thị có hai dòng. Bộ điều khiển LCD có chứa bộ nhớ RAM có khả năng lưu 80 ký tự, bộ nhớ này gọi là DDRAM. Bình thường ta có thể nhìn thấy 20 ký tự trên mỗi dòng, tức là có 40 ký tự ở trạng thái nhìn thấy ở cả hai dòng, còn lại là không nhìn thấy được (tại một thời điểm). Các ký tự không nhìn thấy có thể được nhìn thấy thông qua việc dịch toàn bộ màn hiển thị về phía bên phải hoặc trái đi một notch. Tín hiệu cho phép (Enable Link), ký hiệu: E Đây là tín hiệu điều khiển chính mà được đưa ra trong toàn bộ quá trình điều khiển LCD cũng như khi chọn thanh ghi và chọn chế độ đọc hay viết. Tín hiệu này tích cực ở mức logic cao theo sườn lên L-H-L. Dữ liệu được đưa vào trong khi E tích cực. Điều khiển hoạt động của LCD: Có 2 loại điều khiển là điều khiển việc đọc ghi dữ liệu và điều khiển các tín hiệu: RS, R/W, E. Các tín hiệu điều khiển được đặt lên LCD để đặt LCD vào chế độ hoạt động. Sau khi có các tín hiệu điều khiển thì mới có điều khiển vào hoặc ra dữ liệu. Việc điều khiển trước tiên là phải đặt tín hiệu RS ở mức lôgic thấp để chọn thanh ghi điều khiển. Tín hiệu R/W cần phải được thiết lập để được chọn chế độ đọc hay viết. Quá trình diều khiển được chia làm 5 gia đoạn : khởi tạo, đặt con trỏ, điều khiển hiển thị, tạo hay chọn kí tự hiển thị và kiểm tra trạng thái bận của LCD trước khi đọc hay viết một từ mới. Reset LCD: LCD cần phải được khởi động lại ngay khi bật nguồn cung cấp. Bước tiếp theo là gửi liên tiếp 3 byte 30H tới LCD. Mỗi lần cách nhau 1ms. Đặt chức năng (Function set): Việc LCD điều khiển theo chế độ 4 bit hay 8 bit dữ liệu cần phải được xác định bằng việc viết từ điều khiển vào LCD trong bước này. Từ điề khiển có dạng như sau: 0 0 1 DL N F x x Trong đó: DL= 0 cho 4 bit 1 cho 8 bit N = 0 cho loại hiển thị là 1 dòng 1 cho loại hiển thị là 2 dòng F = 0 cho Font 5x7 1 cho Font 5x10 x : không cần quan tâm. Chế độ nhập (Entry Mode): Khi viết lên LCD, cần phải đặt con trỏ tại một vị trí nào đó, với thuộc tính là tự động tăng hay giảm sau khi viết xong 1 ký tự. Công việc này được xác định bằng Entry mode. Từ điều khiển cho entry mode là: 0 0 0 0 0 1 I/D S Trong đó I/D = 0 cho giảm con trỏ đi một ký tự về bên trái. 1 cho tăng con trỏ lên một ký tự về bên phải. S = 1 để dịch toàn bộ nội dung cần hiển thị trong bộ nhớ DDRAM đi 1 ký tự từ trái qua phải phụ thuộc vào I/D. 0 thì không dịch chuyển. Các lệnh con trỏ (Cursor Instructions): Con trỏ chỉ đến vị trí mà ký tự tiếp theo sẽ được viết hoặc đọc. Entry mode sẽ xác định hoạt động của con trỏ. Con trỏ đầu ( Home Cursor): Con trỏ đầu nằm ở phía bên trái của dòng đầu của màn hiển thị. Từ điều khiển cho nó trong trường hợp này: 0 0 1 0 0 0 1 x Dịch chuyển con trỏ đến một vị trí trong bộ nhớ DDRAM Con trỏ có thể được dịch chuyển tới một vị trí bất kỳ trong DDRAM phụ thuộc vào bộ nhớ và việc dịch chuyển. Việc dịch chuyển con trỏ được thực hiện bằng chọn địa chỉ trong DDRAM. Từ điều khiển có cấu trúc sau: 1 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 Trong đó A0 đến A6 là địa chỉ của DDRAM. Đối với một màn hiển thị 2 dòng thì địa chỉ này là 0 đến 27H với dòng 1 và 40 đến 67H với dòng 2. Các thuộc tính của con trỏ (ẩn/ hiện/ nhấp nháy): Con trỏ có thể không nhìn thấy trên màn hiển thị, mặc dù vẫn trỏ tới vị trí của ký tự tiếp theo sẽ đưa lên màn hình ( bình thường con trỏ có thể coi như là dấu gạch ở chân ký tự). Ký tự tại vị trí con trỏ trỏ tới có thể bị che, không nhìn thấy được bằng thuộc tính Blink (nhấp nháy). Từ điều khiển cho thuộc tính này là: 0 0 0 0 1 D C B Trong đó: D = 1 hiển thị 0 tắt. C = 1 bật con trỏ 0 tắt B = 1 thuộc tính nhấp nháy 0 không phải thuộc tính nhấp nháy. Di chuyển con trỏ trên màn hiển thị: Con trỏ hay toàn bộ những gì có thể thấy trên màn hiể