Thiết kế và thi công mạch cân điện tử sử dụng

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.23 MB, 92 trang )

Trang 1
Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan đồ án này là công trình nghiên cứu của riêng tôi, và
cha đợc công bố trên bất kỳ phơng tiện nào. Những vấn đề đợc trình bày
trong đồ án này không sao chép lại từ bất kỳ tài liệu nào, các tài liệu tôi đa
ra ở phần cuối chỉ mang tính chất tham khảo.
MụC LụC
Lời cam đoan 1
MụC LụC 1
Danh mục bảng 9
A:Phần mở đầu 13
1. Đặt vấn đề 13
Trang 2
2. Giới thiệu đề tài 13
3. Mục đích nghiên cứa của đề tài: 14
B: Nội dung 14
Chơng I : Tổng quan về hệ thống cân điện tử 14
1.1. Hệ thống cân sử dụng loadcell và ứng dụng 14
Hình 1.1 Sơ đồ khối của một hệ thống cân điện tử dùng loadcell 15
1.2. Sơ lợc các phơng pháp và cảm biến đợc dùng trong việc
đo khối lợng 16
1.2.1 Nguyên lý đo khối lợng 16
1.2.2. Các phơng pháp đo khối lợng 16
Bảng1.1.Đặc trng vật lý của một số vật liệu áp điện Dới tác dụng của lực cơ học, tấm áp
điện bị biến dạng, làm xuất hiện trên hai bản cực các điện tích trái dấu. Hiệu điện thế
xuất hiện giữa hai bản cực tỉ lệ với lực tác dụng 18
Hình1.2 Các dạng biến dạng cơ bản 19
Hình1.3 Cách ghép các phần tử áp điện 19
1.3. Giới thiệu chung về loadcell 20
1.3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 20

Hình 1.5a. LoadCell khi không có Hình 1.5b.LoadCell khi có 21
Hình 1.5c. Sơ đồ điện cho cảm biến Load Cell 21
Hình 1.8. Sơ đồ tính tổng trở 23
Hình 1.9. Đầu dây ra của Loadcell 24
Bảng 1.2 Các mầu thông dụng đầu ra của Loadcell 24
Hình 1.10. hình dạng của một số loại Loadcell có trong thực tế 26
1.4. Ví dụ về hệ thống ứng dụng cân điện tử: Hệ thống cân xe26
1.4.1. Sơ đồ khối hệ thống 26
Hình1.11. Sơ đồ khối của một hệ thống cân xe 26
1.4.2. Cầu cân 26
Hình1.12. Bàn cân trạm cân xe 27
1.4.3. Cách bố trí Loadcell và trạm nối dây 27
Hình 1.13. Cách bố trí Loadcell 28
Hình 1.14. Một số loại Loadcell có tải trọng lớn 28
1.4.4. Thiết bị chỉ thị khối lợng 28
Hình 1.15. Một số thiết bị chỉ thị khối lợng trong thực tế 29
1.4.5. Quản lý trạm cân dùng máy tính 29
Chơng II:Khảo sát vi điều khiển 8051, ADC 0809 ,LCD và các mạch
khuếch đại 30
2.1 Khảo sất vi điều khiển 8051 30
2.1.1. Cấu trúc của 8051 30
Hình 2.1.Sơ đồ chân của 8051/8052 30
Hình 2.2 Mắc điện trở kéo cổng P0 32
Bảng 2.1 Các chức năng khác của cổng P3 32
Hình 2.3 Sơ đồ khối tổng quát của 8051/8052 33
Trang 3
2.1.2 Các chế độ định địa chỉ của 8051 và tập lệch của 8051 34
2.1.3. Các thanh ghi 34
2.1.4. Bộ Timer/ Counter và Các ngắt của 8051 35
a.Bộ Timer/ Counter ( bộ định thời/ bộ đếm ) 35

Bảng 2.2: Thanh ghi chức năng đặc biệt dùng timer 35
36
Hình 2.4 Cấu tạo bộ định thời/ đếm 36
Hình 2.5: Các bít của thanh ghi TCON 37
Bảng 2.3: Các bít của thanh ghi điều khiển trạng thái TCON 37
Hình 2.6 Các bit của thanh ghi TMOD 37
Bảng 2.4 Các bit của thanh ghi TMOD 38
Bảng 2.5 Các chế độ của TMOD 38
b.Các ngắt của 8051 38
Hình 2.7: Thực hiện chơng trình không ngắt(a) và có ngắt chơng trình(b) 38
Hình 2.8. Thanh ghi IE 39
Hình 2.9. Thanh ghi IP 40
2.2. Khảo sát bộ chuyển đổi ADC 42
2.2.1 Các phơng pháp chuyển đổi 43
2.2.2 Giới thiệu ADC 0809 43
Hình2.10 Sơ đồ khối chuyển đổi ADC dùng phơng pháp xấp xỉ liên tiếp 43
Hình 2.11 Sơ đồ chân của ADC0809 44
Bảng2.5 Bảng trạng thái của ADC0809 45
Hình 2.12 Biểu đồ thời gian của ADC 0809 47
2.3. Khảo sát LCD 47
Hình 2.13 Sơ đồ chân của LCD: 47
Bảng2.6 Bảng mô tả chân của LCD: 48
Hình 2.14 Ghép nối LCD 49
2.4 Khảo sát mạch khuếch đại 49
2.4.1 Bộ khuếch đại không đảo : 49
49
Hình 2.15 Bộ khuếch đại không đảo : 49
2.4.2 Bộ khuếch đảo : 50
Hình 2.16 Bộ khuếch đảo 50
Chơng III: vi điều khiển Giao tiếp với máy tính 50

3.1 Truyền dữ liệu giữa máy tính và vi điều khiển 50
3.1.1. Cơ sở của truyền thông nối tiếp 50
3.1.2. Tốc độ truyền dữ liệu 51
Bảng 3.1 Các giá trị của thanh ghi TH1 trong Timer1 cho các tốc độ baud khác nhau. 52
3.2 Các chuẩn giao tiếp dùng trong truyền thông nối tiếp .52
3.2.1 Chuẩn RS232 52
Hình 3.1 Đầu nối DB – 25 của RS232 53
Hình3.2 Sơ đồ đầu nối DB – 9 của RS232 53
Trang 4
Bảng 3 2 Các tín hiệu của các chân đầu nối DB – 9 trên máy tính IBM PC 53
3.2.2 Bộ điều khiển đờng truyền MAX232 53
Hình3.3 a) Sơ đồ bên trong của MAX232 54
b) Sơ đồ nối ghép của MAX232 với 8051 theo moden không 54
3.2.3. Các cổng COM của IBM PC và tơng thích 54
3.3 Các thanh ghi điều khiển thuyền thông nối tiếp 55
3.3.1 Bộ đệm dữ liệu nối tiếp(SBUF) 55
3.3.2. Thanh ghi điều khiển nối tiếp SCON 55
Bảng 3.3 Các chế độ đóng khung dữ liệu 56
3.4 Lập trình 8051 truyền thông nối tiếp 56
3.4.1. Lập trình 8051 để truyền dữ liệu nối tiếp 56
3.4.2. Lập trình 8051 để nhận dữ liệu nối tiếp 58
3.5. Ngôn ngữ lập trình Visual basic 6.0 59
3.5.1. Giới thiệu 59
3.5.2. Truyền thông nối tiếp dùng VB 6.0 59
Hình3.4: Cách chọn thêm thành phần microsoft comm control ở visual basic 6.0 60
Hình3.5 Thành phần Mscomm trong hợp công cụ (toolbox) 60
Bảng 3.4 : Bảng các đặc tính của điều khiển MSComm 61
Dim instring as string 62
Mscomm1.comport =1 62
Mscomm1.setting = 9600 ,N,8,1 62

Mscomm1.portopen = true 62
Mscomm1.portopen = false 62
End sub 62
Setting Prorety : 62
Bảng 3.5 Bảng liệt kê các giá trị baud hợp lệ 63
Thông số tốc độ baud 63
Bảng 3.6 Bảng mô tả các giá trị chẳn lẽ hợp lệ: 63
End Sub 65
Chơng IV: Thiết kế và thi công 67
4.1 Nhiệm vụ 67
4.2 Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống 68
Hình 4.1 Sơ đồ khối tổng quát hệ thống 68
4.3 Tính chọn các thiết bị 69
4.3.1 Khối Loadcell 69
Hình 4.2 Hình dạng và kích thớc của Loadcell VLC-A123 70
4.3.2 Khối khuếch đại 70
Hình 4.3: Sơ đồ mạch KĐ 71
4.3.3 Bộ ADC 71
4.3.4 Khối vi điều khiển 71
4.3.5 Khối hiển thị 72
Hình 4.4 Hình dạng của LCD 72
Hình 4.5 Sơ đồ ghép nối LCD và 8051 73
Trang 5
4.3.6 Khối nguồn 73
Hình 4.6 Các khối nguồn đợc sử dụng trong hệ thống 74
4.3.7 Nút nhấn 75
Hình 4.7 Nút nhấn 75
4.3.8 Khối giao tiếp máy tính 75
Hình 4.8 Sơ đồ khối giao tiếp máy tính 76
4.3.9 Màn hình giao diện hiển thị khối lợng trên máy tính 76

Hình 4.9 Màn hình giao diện hiển thị khối lợng 76
4.4. Sơ đồ nguyên lý và giải thuật chơng trình 77
4.4.1. Sơ đồ nguyên lý 77
4.4.2.Chơng trình 78
Hình 4.11 Giải thuật chơng trình viết cho vi điều khiển 79
Hình 4.12 Giải thuật trình ngắt 232 80
Hình 4.13 Giải thuật cho timer nhận(a) và hiển thị (b) 81
Hình 4.14 Giải thuật FORM 82
C- kết luận 89
Sau bảy tuần thực hiện đồ án này với sự hớng dẫn tận tình
của thầy Phạm Xuân Bách cùng các thầy cô trong Khoa Điện –
Điện tử, cộng với sự cố gắng nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ
của các bạn, em đã hoàn thành đồ án này đúng thời gian quy
định theo yêu cầu của đề tài là: Thiết kế cân điện tử dùng vi
điều khiển 8051 hiển thị ra màn hình LCD và giao tiếp với máy
tính qua cổng RS232 90
Tài liệu tham khảo 91
Lời cam đoan 1
MụC LụC 1
Danh mục bảng 9
A:Phần mở đầu 13
1. Đặt vấn đề 13
2. Giới thiệu đề tài 13
3. Mục đích nghiên cứa của đề tài: 14
B: Nội dung 14
Chơng I : Tổng quan về hệ thống cân điện tử 14
1.1. Hệ thống cân sử dụng loadcell và ứng dụng 14
Hình 1.1 Sơ đồ khối của một hệ thống cân điện tử dùng loadcell 15
1.2. Sơ lợc các phơng pháp và cảm biến đợc dùng trong việc
đo khối lợng 16

1.2.1 Nguyên lý đo khối lợng 16
1.2.2. Các phơng pháp đo khối lợng 16
Bảng1.1.Đặc trng vật lý của một số vật liệu áp điện Dới tác dụng của lực cơ học, tấm áp
điện bị biến dạng, làm xuất hiện trên hai bản cực các điện tích trái dấu. Hiệu điện thế
xuất hiện giữa hai bản cực tỉ lệ với lực tác dụng 18
Hình1.2 Các dạng biến dạng cơ bản 19
Trang 6
Hình1.3 Cách ghép các phần tử áp điện 19
1.3. Giới thiệu chung về loadcell 20
1.3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 20
Hình 1.5a. LoadCell khi không có Hình 1.5b.LoadCell khi có 21
Hình 1.5c. Sơ đồ điện cho cảm biến Load Cell 21
Hình 1.8. Sơ đồ tính tổng trở 23
Hình 1.9. Đầu dây ra của Loadcell 24
Bảng 1.2 Các mầu thông dụng đầu ra của Loadcell 24
Hình 1.10. hình dạng của một số loại Loadcell có trong thực tế 26
1.4. Ví dụ về hệ thống ứng dụng cân điện tử: Hệ thống cân xe26
1.4.1. Sơ đồ khối hệ thống 26
Hình1.11. Sơ đồ khối của một hệ thống cân xe 26
1.4.2. Cầu cân 26
Hình1.12. Bàn cân trạm cân xe 27
1.4.3. Cách bố trí Loadcell và trạm nối dây 27
Hình 1.13. Cách bố trí Loadcell 28
Hình 1.14. Một số loại Loadcell có tải trọng lớn 28
1.4.4. Thiết bị chỉ thị khối lợng 28
Hình 1.15. Một số thiết bị chỉ thị khối lợng trong thực tế 29
1.4.5. Quản lý trạm cân dùng máy tính 29
Chơng II:Khảo sát vi điều khiển 8051, ADC 0809 ,LCD và các mạch
khuếch đại 30
2.1 Khảo sất vi điều khiển 8051 30

2.1.1. Cấu trúc của 8051 30
Hình 2.1.Sơ đồ chân của 8051/8052 30
Hình 2.2 Mắc điện trở kéo cổng P0 32
Bảng 2.1 Các chức năng khác của cổng P3 32
Hình 2.3 Sơ đồ khối tổng quát của 8051/8052 33
2.1.2 Các chế độ định địa chỉ của 8051 và tập lệch của 8051 34
2.1.3. Các thanh ghi 34
2.1.4. Bộ Timer/ Counter và Các ngắt của 8051 35
a.Bộ Timer/ Counter ( bộ định thời/ bộ đếm ) 35
Bảng 2.2: Thanh ghi chức năng đặc biệt dùng timer 35
36
Hình 2.4 Cấu tạo bộ định thời/ đếm 36
Hình 2.5: Các bít của thanh ghi TCON 37
Bảng 2.3: Các bít của thanh ghi điều khiển trạng thái TCON 37
Hình 2.6 Các bit của thanh ghi TMOD 37
Bảng 2.4 Các bit của thanh ghi TMOD 38
Bảng 2.5 Các chế độ của TMOD 38
b.Các ngắt của 8051 38
Trang 7
Hình 2.7: Thực hiện chơng trình không ngắt(a) và có ngắt chơng trình(b) 38
Hình 2.8. Thanh ghi IE 39
Hình 2.9. Thanh ghi IP 40
2.2. Khảo sát bộ chuyển đổi ADC 42
2.2.1 Các phơng pháp chuyển đổi 43
2.2.2 Giới thiệu ADC 0809 43
Hình2.10 Sơ đồ khối chuyển đổi ADC dùng phơng pháp xấp xỉ liên tiếp 43
Hình 2.11 Sơ đồ chân của ADC0809 44
Bảng2.5 Bảng trạng thái của ADC0809 45
Hình 2.12 Biểu đồ thời gian của ADC 0809 47
2.3. Khảo sát LCD 47

Hình 2.13 Sơ đồ chân của LCD: 47
Bảng2.6 Bảng mô tả chân của LCD: 48
Hình 2.14 Ghép nối LCD 49
2.4 Khảo sát mạch khuếch đại 49
2.4.1 Bộ khuếch đại không đảo : 49
49
Hình 2.15 Bộ khuếch đại không đảo : 49
2.4.2 Bộ khuếch đảo : 50
Hình 2.16 Bộ khuếch đảo 50
Chơng III: vi điều khiển Giao tiếp với máy tính 50
3.1 Truyền dữ liệu giữa máy tính và vi điều khiển 50
3.1.1. Cơ sở của truyền thông nối tiếp 50
3.1.2. Tốc độ truyền dữ liệu 51
Bảng 3.1 Các giá trị của thanh ghi TH1 trong Timer1 cho các tốc độ baud khác nhau. 52
3.2 Các chuẩn giao tiếp dùng trong truyền thông nối tiếp .52
3.2.1 Chuẩn RS232 52
Hình 3.1 Đầu nối DB – 25 của RS232 53
Hình3.2 Sơ đồ đầu nối DB – 9 của RS232 53
Bảng 3 2 Các tín hiệu của các chân đầu nối DB – 9 trên máy tính IBM PC 53
3.2.2 Bộ điều khiển đờng truyền MAX232 53
Hình3.3 a) Sơ đồ bên trong của MAX232 54
b) Sơ đồ nối ghép của MAX232 với 8051 theo moden không 54
3.2.3. Các cổng COM của IBM PC và tơng thích 54
3.3 Các thanh ghi điều khiển thuyền thông nối tiếp 55
3.3.1 Bộ đệm dữ liệu nối tiếp(SBUF) 55
3.3.2. Thanh ghi điều khiển nối tiếp SCON 55
Bảng 3.3 Các chế độ đóng khung dữ liệu 56
3.4 Lập trình 8051 truyền thông nối tiếp 56
3.4.1. Lập trình 8051 để truyền dữ liệu nối tiếp 56
3.4.2. Lập trình 8051 để nhận dữ liệu nối tiếp 58

3.5. Ngôn ngữ lập trình Visual basic 6.0 59
3.5.1. Giới thiệu 59
Trang 8
3.5.2. Truyền thông nối tiếp dùng VB 6.0 59
Hình3.4: Cách chọn thêm thành phần microsoft comm control ở visual basic 6.0 60
Hình3.5 Thành phần Mscomm trong hợp công cụ (toolbox) 60
Bảng 3.4 : Bảng các đặc tính của điều khiển MSComm 61
Dim instring as string 62
Mscomm1.comport =1 62
Mscomm1.setting = 9600 ,N,8,1 62
Mscomm1.portopen = true 62
Mscomm1.portopen = false 62
End sub 62
Setting Prorety : 62
Bảng 3.5 Bảng liệt kê các giá trị baud hợp lệ 63
Thông số tốc độ baud 63
Bảng 3.6 Bảng mô tả các giá trị chẳn lẽ hợp lệ: 63
End Sub 65
Chơng IV: Thiết kế và thi công 67
4.1 Nhiệm vụ 67
4.2 Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống 68
Hình 4.1 Sơ đồ khối tổng quát hệ thống 68
4.3 Tính chọn các thiết bị 69
4.3.1 Khối Loadcell 69
Hình 4.2 Hình dạng và kích thớc của Loadcell VLC-A123 70
4.3.2 Khối khuếch đại 70
Hình 4.3: Sơ đồ mạch KĐ 71
4.3.3 Bộ ADC 71
4.3.4 Khối vi điều khiển 71
4.3.5 Khối hiển thị 72

Hình 4.4 Hình dạng của LCD 72
Hình 4.5 Sơ đồ ghép nối LCD và 8051 73
4.3.6 Khối nguồn 73
Hình 4.6 Các khối nguồn đợc sử dụng trong hệ thống 74
4.3.7 Nút nhấn 75
Hình 4.7 Nút nhấn 75
4.3.8 Khối giao tiếp máy tính 75
Hình 4.8 Sơ đồ khối giao tiếp máy tính 76
4.3.9 Màn hình giao diện hiển thị khối lợng trên máy tính 76
Hình 4.9 Màn hình giao diện hiển thị khối lợng 76
4.4. Sơ đồ nguyên lý và giải thuật chơng trình 77
4.4.1. Sơ đồ nguyên lý 77
4.4.2.Chơng trình 78
Hình 4.11 Giải thuật chơng trình viết cho vi điều khiển 79
Hình 4.12 Giải thuật trình ngắt 232 80
Trang 9
Hình 4.13 Giải thuật cho timer nhận(a) và hiển thị (b) 81
Hình 4.14 Giải thuật FORM 82
C- kết luận 89
Sau bảy tuần thực hiện đồ án này với sự hớng dẫn tận tình
của thầy Phạm Xuân Bách cùng các thầy cô trong Khoa Điện –
Điện tử, cộng với sự cố gắng nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ
của các bạn, em đã hoàn thành đồ án này đúng thời gian quy
định theo yêu cầu của đề tài là: Thiết kế cân điện tử dùng vi
điều khiển 8051 hiển thị ra màn hình LCD và giao tiếp với máy
tính qua cổng RS232 90
Tài liệu tham khảo 91
Danh mục bảng
Lời cam đoan 1
MụC LụC 1

Danh mục bảng 9
A:Phần mở đầu 13
1. Đặt vấn đề 13
2. Giới thiệu đề tài 13
3. Mục đích nghiên cứa của đề tài: 14
B: Nội dung 14
Chơng I : Tổng quan về hệ thống cân điện tử 14
1.1. Hệ thống cân sử dụng loadcell và ứng dụng 14
Hình 1.1 Sơ đồ khối của một hệ thống cân điện tử dùng loadcell 15
1.2. Sơ lợc các phơng pháp và cảm biến đợc dùng trong việc
đo khối lợng 16
1.2.1 Nguyên lý đo khối lợng 16
1.2.2. Các phơng pháp đo khối lợng 16
Bảng1.1.Đặc trng vật lý của một số vật liệu áp điện Dới tác dụng của lực cơ học, tấm áp
điện bị biến dạng, làm xuất hiện trên hai bản cực các điện tích trái dấu. Hiệu điện thế
xuất hiện giữa hai bản cực tỉ lệ với lực tác dụng 18
Hình1.2 Các dạng biến dạng cơ bản 19
Hình1.3 Cách ghép các phần tử áp điện 19
1.3. Giới thiệu chung về loadcell 20
1.3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 20
Hình 1.5a. LoadCell khi không có Hình 1.5b.LoadCell khi có 21
Hình 1.5c. Sơ đồ điện cho cảm biến Load Cell 21
Hình 1.8. Sơ đồ tính tổng trở 23
Hình 1.9. Đầu dây ra của Loadcell 24
Trang 10
Bảng 1.2 Các mầu thông dụng đầu ra của Loadcell 24
Hình 1.10. hình dạng của một số loại Loadcell có trong thực tế 26
1.4. Ví dụ về hệ thống ứng dụng cân điện tử: Hệ thống cân xe26
1.4.1. Sơ đồ khối hệ thống 26
Hình1.11. Sơ đồ khối của một hệ thống cân xe 26

1.4.2. Cầu cân 26
Hình1.12. Bàn cân trạm cân xe 27
1.4.3. Cách bố trí Loadcell và trạm nối dây 27
Hình 1.13. Cách bố trí Loadcell 28
Hình 1.14. Một số loại Loadcell có tải trọng lớn 28
1.4.4. Thiết bị chỉ thị khối lợng 28
Hình 1.15. Một số thiết bị chỉ thị khối lợng trong thực tế 29
1.4.5. Quản lý trạm cân dùng máy tính 29
Chơng II:Khảo sát vi điều khiển 8051, ADC 0809 ,LCD và các mạch
khuếch đại 30
2.1 Khảo sất vi điều khiển 8051 30
2.1.1. Cấu trúc của 8051 30
Hình 2.1.Sơ đồ chân của 8051/8052 30
Hình 2.2 Mắc điện trở kéo cổng P0 32
Bảng 2.1 Các chức năng khác của cổng P3 32
Hình 2.3 Sơ đồ khối tổng quát của 8051/8052 33
2.1.2 Các chế độ định địa chỉ của 8051 và tập lệch của 8051 34
2.1.3. Các thanh ghi 34
2.1.4. Bộ Timer/ Counter và Các ngắt của 8051 35
a.Bộ Timer/ Counter ( bộ định thời/ bộ đếm ) 35
Bảng 2.2: Thanh ghi chức năng đặc biệt dùng timer 35
36
Hình 2.4 Cấu tạo bộ định thời/ đếm 36
Hình 2.5: Các bít của thanh ghi TCON 37
Bảng 2.3: Các bít của thanh ghi điều khiển trạng thái TCON 37
Hình 2.6 Các bit của thanh ghi TMOD 37
Bảng 2.4 Các bit của thanh ghi TMOD 38
Bảng 2.5 Các chế độ của TMOD 38
b.Các ngắt của 8051 38
Hình 2.7: Thực hiện chơng trình không ngắt(a) và có ngắt chơng trình(b) 38

Hình 2.8. Thanh ghi IE 39
Hình 2.9. Thanh ghi IP 40
2.2. Khảo sát bộ chuyển đổi ADC 42
2.2.1 Các phơng pháp chuyển đổi 43
2.2.2 Giới thiệu ADC 0809 43
Hình2.10 Sơ đồ khối chuyển đổi ADC dùng phơng pháp xấp xỉ liên tiếp 43
Hình 2.11 Sơ đồ chân của ADC0809 44
Trang 11
Bảng2.5 Bảng trạng thái của ADC0809 45
Hình 2.12 Biểu đồ thời gian của ADC 0809 47
2.3. Khảo sát LCD 47
Hình 2.13 Sơ đồ chân của LCD: 47
Bảng2.6 Bảng mô tả chân của LCD: 48
Hình 2.14 Ghép nối LCD 49
2.4 Khảo sát mạch khuếch đại 49
2.4.1 Bộ khuếch đại không đảo : 49
49
Hình 2.15 Bộ khuếch đại không đảo : 49
2.4.2 Bộ khuếch đảo : 50
Hình 2.16 Bộ khuếch đảo 50
Chơng III: vi điều khiển Giao tiếp với máy tính 50
3.1 Truyền dữ liệu giữa máy tính và vi điều khiển 50
3.1.1. Cơ sở của truyền thông nối tiếp 50
3.1.2. Tốc độ truyền dữ liệu 51
Bảng 3.1 Các giá trị của thanh ghi TH1 trong Timer1 cho các tốc độ baud khác nhau. 52
3.2 Các chuẩn giao tiếp dùng trong truyền thông nối tiếp .52
3.2.1 Chuẩn RS232 52
Hình 3.1 Đầu nối DB – 25 của RS232 53
Hình3.2 Sơ đồ đầu nối DB – 9 của RS232 53
Bảng 3 2 Các tín hiệu của các chân đầu nối DB – 9 trên máy tính IBM PC 53

3.2.2 Bộ điều khiển đờng truyền MAX232 53
Hình3.3 a) Sơ đồ bên trong của MAX232 54
b) Sơ đồ nối ghép của MAX232 với 8051 theo moden không 54
3.2.3. Các cổng COM của IBM PC và tơng thích 54
3.3 Các thanh ghi điều khiển thuyền thông nối tiếp 55
3.3.1 Bộ đệm dữ liệu nối tiếp(SBUF) 55
3.3.2. Thanh ghi điều khiển nối tiếp SCON 55
Bảng 3.3 Các chế độ đóng khung dữ liệu 56
3.4 Lập trình 8051 truyền thông nối tiếp 56
3.4.1. Lập trình 8051 để truyền dữ liệu nối tiếp 56
3.4.2. Lập trình 8051 để nhận dữ liệu nối tiếp 58
3.5. Ngôn ngữ lập trình Visual basic 6.0 59
3.5.1. Giới thiệu 59
3.5.2. Truyền thông nối tiếp dùng VB 6.0 59
Hình3.4: Cách chọn thêm thành phần microsoft comm control ở visual basic 6.0 60
Hình3.5 Thành phần Mscomm trong hợp công cụ (toolbox) 60
Bảng 3.4 : Bảng các đặc tính của điều khiển MSComm 61
Dim instring as string 62
Mscomm1.comport =1 62
Mscomm1.setting = 9600 ,N,8,1 62
Mscomm1.portopen = true 62
Trang 12
Mscomm1.portopen = false 62
End sub 62
Setting Prorety : 62
Bảng 3.5 Bảng liệt kê các giá trị baud hợp lệ 63
Thông số tốc độ baud 63
Bảng 3.6 Bảng mô tả các giá trị chẳn lẽ hợp lệ: 63
End Sub 65
Chơng IV: Thiết kế và thi công 67

4.1 Nhiệm vụ 67
4.2 Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống 68
Hình 4.1 Sơ đồ khối tổng quát hệ thống 68
4.3 Tính chọn các thiết bị 69
4.3.1 Khối Loadcell 69
Hình 4.2 Hình dạng và kích thớc của Loadcell VLC-A123 70
4.3.2 Khối khuếch đại 70
Hình 4.3: Sơ đồ mạch KĐ 71
4.3.3 Bộ ADC 71
4.3.4 Khối vi điều khiển 71
4.3.5 Khối hiển thị 72
Hình 4.4 Hình dạng của LCD 72
Hình 4.5 Sơ đồ ghép nối LCD và 8051 73
4.3.6 Khối nguồn 73
Hình 4.6 Các khối nguồn đợc sử dụng trong hệ thống 74
4.3.7 Nút nhấn 75
Hình 4.7 Nút nhấn 75
4.3.8 Khối giao tiếp máy tính 75
Hình 4.8 Sơ đồ khối giao tiếp máy tính 76
4.3.9 Màn hình giao diện hiển thị khối lợng trên máy tính 76
Hình 4.9 Màn hình giao diện hiển thị khối lợng 76
4.4. Sơ đồ nguyên lý và giải thuật chơng trình 77
4.4.1. Sơ đồ nguyên lý 77
4.4.2.Chơng trình 78
Hình 4.11 Giải thuật chơng trình viết cho vi điều khiển 79
Hình 4.12 Giải thuật trình ngắt 232 80
Hình 4.13 Giải thuật cho timer nhận(a) và hiển thị (b) 81
Hình 4.14 Giải thuật FORM 82
C- kết luận 89
Sau bảy tuần thực hiện đồ án này với sự hớng dẫn tận tình

của thầy Phạm Xuân Bách cùng các thầy cô trong Khoa Điện –
Điện tử, cộng với sự cố gắng nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ
của các bạn, em đã hoàn thành đồ án này đúng thời gian quy
định theo yêu cầu của đề tài là: Thiết kế cân điện tử dùng vi
Trang 13
điều khiển 8051 hiển thị ra màn hình LCD và giao tiếp với máy
tính qua cổng RS232 90
Tài liệu tham khảo 91
A:Phần mở đầu
1. Đặt vấn đề
Ngày nay với sự phát triển của công nghiệp vi điện tử, kỹ thuật số các hệ thống điều
khiển dần dần đợc tự động hóa. Với những kỹ thuật tiên tiến của vi xử lí, vi mạch số đợc
ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển, thì các hệ thống điều khiển cơ khí thô sơ, với tốc độ xử
lí chậm chạp ít chính xác đợc thay thế bằng các hệ thống điều khiển tự động với các lệnh
chơng trình đã đợc thiết lập trớc.
Cân xe cũng nh việc cân những khối lợng lớn là một nhu cầu cần thiết cho các nhà
máy sản xuất muốn biết khối lợng hàng hoá, sản phẩm hay nguyên vật liệu, và cả cho
những lĩnh vực khác nh bến cảng, trạm cân xe phát hiện quá tải của cảnh sát giao thông
Tuy đã đợc sử dụng rộng rãi ở Việt Nam nhng hầu hết các hệ thống cân xe đều lắp ráp từ
các thiết bị có sẵn từ nớc ngoài nh loadcell, bộ hiển thị (đầu cân) Phần đợc chế tạo ở đây
có thể là nền cầu cân, hộp nối loadcell ( Junction Box) và viết chơng trình quản lý trạm
cân
Vì các lí do trên và trên cơ sở lý thuyết đã học của môn đo lờng và vi điều khiển,
đồng thời đợc sự giúp đỡ của khoa Điện-Điện Tử Trờng Đại Học S Phạm Kỹ Thuật khi
nhận đề tài làm đồ án tốt nghiệp em đã tiến hành thực hiện đề tài: Thiết kế bộ xử lý cân
điện tử dùng vi điều khiển 8051 hiển thị dữ liệu ra màn LCD,có giao tiếp với máy
tính qua cổng RS232. Cụ thể em sẽ thiết kế một cân điện tử có thể cân đợc tối đa
25000 Kg
2. Giới thiệu đề tài
– Tóm tắt nội dung đề tài:

-Nghiên cứu về hệ thống cân điện tử.
-Nghiên cứu cấu trúc và tập lệch của 8051.
-ứng dụng vi điều khiển trong hệ thống cân điện tử có giao tiếp với máy tính.
– Kết quả dự kiến:
-Xây dựng đợc sơ đồ nguyên lý chi tiết.
-Xây dựng đợc la đồ thuật toán và viết chơng trình phần mềm.
Trang 14
-Mô phỏng đợc chơng trình trên máy tính.
3. Mục đích nghiên cứa của đề tài:
– Mục đích trớc hết khi thực hiện đề tài này là để hoàn tất chơng trình môn học để
đủ điều kiện ra trờng .
– Cụ thể khi nghiên cứu thực hiện đề tài là em muốn phát huy những thành quả ứng
dụng của vi điều khiển nhằm tạo ra những sản phẩm, những thiết bị tiên tiến hơn, và đạt
hiệu quả sản xuất cao hơn.
– Mặt khác đồ án này cũng có thể làm tài liệu tham khảo cho những sinh viên khóa
sau, giúp họ hiểu rõ hơn về những ứng dụng của vi điều khiển .
– Ngoài ra quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài là một cơ hội để em tự kiểm tra lại
những kiến thức đã đợc học ở trờng, đồng thời phát huy tính sáng tạo, khả năng giải quyết
một vấn đề theo yêu cầu đặt ra. Và đây cũng là dịp để em tự khẳng định mình trớc khi ra
trờng để tham gia vào các hoạt động sản xuất của xã hội.
B: Nội dung.
Chơng I : Tổng quan về hệ thống cân điện tử .
1.1. Hệ thống cân sử dụng loadcell và ứng dụng .
Sơ đồ khối của một hệ thống cân điện tử dùng loadcell nh sau :
Loadcell
Khuếch đại
Nguồn cung
cấp
A/D
Xử lý

Bộ nhớ
Nút nhấn
ự
Hiển thị
In ấn
Trang 15
Hình 1.1 Sơ đồ khối của một hệ thống cân điện tử dùng loadcell
Tùy theo yêu cầu và mục đích ứng dụng, khối xử lý đợc dùng là vi xử lý hay
máy tính Nếu bộ xử lý sử dụng vi xử lý thì có thể có thêm khối truyền dữ liệu về
máy tính, có thể có khối in ấn hoặc không tùy mục đích sử dụng.
Dới tác dụng của khối lợng đặt bên trên, loadcell sẽ chuyển thành tín hiệu điện
ở ngõ ra. Tín hiệu điện rất nhỏ này đợc khuếch đại lên nhiều lần trớc khi đa vào bộ
chuyển đổi A/D để chuyển thành tín hiệu số và đợc đa về bộ xử lý để xử lý theo ch-
ơng trình có sẵn và hiển thị hoặc có thêm việc in ấn. Bộ xử lý cần thiết phải có thêm bộ
nhớ để lu trữ số liệu, ví dụ trong việc chỉnh 0 và trừ bì của cân
Do tính linh hoạt của bộ xử lý, tùy theo mục đích cụ thể mà chơng trình viết cho
bộ xử lý khác nhau. Do đó, hệ thống cân này có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực có
liên quan đến việc đo khối lợng. Ngoài ứng dụng trong việc cân xe, có thể kể ra các ví
dụ khác mà dùng hệ thống cân điện tử sử dụng loadcell nh sau:
– Trong hệ thống bán hàng có sử dụng cân điện tử loại này, việc tính tiền có thể đ-
ợc tự động hoàn toàn. Hàng ở đây là những loại có thể cân đợc, có thể là rau quả, thủy sản
Ngời sử dụng nhập vào bàn phím giá cả của một đơn vị cân và giá cả này có thể hiển thị
ra màn hình hoặc Led 7 đoạn. Khi ngời dùng nhấn nút tính tiền trên bàn phím, bộ xử lý sẽ
nhân giá trị cân đợc với giá của một đơn vị cân này và hiển thị ra giá cả đã đợc tính toán
cho số hàng ấy. Sau khi để giá này hiển thị một khoảng thời gian vừa đủ cho ngời dùng
đọc nó, hệ thống cân có thể sẽ hiển thị lại giá trị cân đợc. Giá tiền này có thể đợc lu lại và
nếu đợc nối đến máy tính của quầy thu tiền, khách hàng có thể nhận đợc bảng báo cáo bao
gồm trọng lợng cân đợc, giá cả của một đơn vị cân và tổng số tiền phải trả cho số hàng đó

– Cân cũng là một trong những biện pháp để phát hiện ra sản phẩm trong hệ

thống đếm tự động. Khi phát hiện có khối lợng quy định thì mới đếm. Điều này sẽ tránh
đợc việc đếm sai nếu cùng một lúc có hai sản phẩm hoặc vật thể khác không phải là sản
phẩm che cảm biến quang .
Trang 16
– Một ứng dụng khác của hệ thống cân này có thể kể ra là dùng trong bu điện. Sau
khi cân kiện hàng và xác định nơi cần gửi. Ngõ ra của hệ thống cân này thờng đợc nối đến
hệ thống in bu phí lên nhãn dán vào kiện hàng gửi đi.
-Ngoài ra ứng dụng phổ biến của cân điện tử đã đợc sử dụng nhiều trong các nhà
máy ở nớc ta là ứng dụng trong việc đóng gói sản phẩm. Ngời dùng có thể nhập vào
khối lợng cho một gói hàng hay bao gạo khi đạt đến giá trị quy định này, ngõ ra của
bộ xử lý có thể đợc dùng để điều khiển việc rót hàng hay dây chuyền để đóng gói sản
phẩm, có thể là bằng cách kích các relay để làm đóng, mở các valve selenoid dùng khí
nén
Điều quan trọng trong các ứng dụng này là chơng trình điều khiển viết cho bộ
xử lý và cách giao tiếp với các thiết bị bên ngoài. Phần này thì khác nhau đối với các
ứng dụng cụ thể khác nhau.
Nội dung của luận văn này đề cập đến hệ thống cân xe đã đợc sử dụng phổ biến
ở nớc ta.
1.2. Sơ lợc các phơng pháp và cảm biến đợc dùng trong việc đo khối lợng.
1.2.1 Nguyên lý đo khối lợng.
Trong vật lý cơ học, mối quan hệ giữa lực và khối lợng đợc xác định bằng định
luật II Newton, mà theo đó lực tác dụng vào vật thể có khối lợng m sẽ bằng tích số
khối lợng và gia tốc của nó, tức là:
F = ma (1.1)
Trong đó:- F: Lực tác dụng (N).
– m: Khối lợng của vật(Kg)
-a: Gia tốc của vật (m/s
2

)

Trọng lực là một trờng hợp của công thức này. Dới tác dụng của sức hút trái đất, vật
có khối lợng sẽ chịu tác dụng của trọng lực P = m.g với g là gia tốc trọng trờng là một
số cố định ở từng khu vực. Các phơng pháp đo khối lợng là dựa vào quan hệ này.
Công thức (1) không có nghĩa là không có lực trên vật thể nếu không có gia tốc mà
nó chỉ có nghĩa là không có lực cân bằng thực. Hai lực cân bằng và đối nhau tác động
lên một vật thể sẽ cân bằng, không tạo nên gia tốc.
1.2.2. Các phơng pháp đo khối lợng.
a. Cảm biến điện trở lực căng.
Trang 17
Sức căng đợc xác định bằng sự thay đổi chiều dài L của thanh đàn hồi L so với
một đơn vị chiều dài :
= L / L. (1.2)
Do tác động của lực vào thanh L, làm xuất hiện sức căng, tơng ứng cũng làm thay
đổi giá trị điện trở điện của thanh. Cảm biến sức căng hoạt động dựa trên nguyên tắc này,
cho phép biến đổi giá trị nhỏ thành sự thay đổi tơng ứng giá trị điện trở điện của thanh.
Có hai loại cảm biến sức căng :
– Loại gắn trực tiếp trên cần đàn hồi của bộ đo lực, ở vị trí cần đo sức căng. Khi lực
tác động làm căng hoặc cong cần đàn hồi, cũng trực tiếp làm căng cảm biến.
– Loại gián tiếp đợc liên kết cơ học với yếu tố đàn hồi, thờng sử dụng để đo những
độ lệch tổng cộng của yếu tố đàn hồi.
Thừa số cảm biến sức căng G đợc quy định là tỷ số của sự biến đổi đơn vị của điện
trở so với sức căng :
G = (R / R) / (L / L) (1.3)
trong đó : R = sự thay đổi của điện trở ().
R = điện trở của cảm biến sức căng ().
L = sự thay đổi chiều dài (m)
L = Chiều dài của cảm biến (m)
Khi tác dụng một lực f lên tiết diện cắt ngang A, ứng suất S = f/A (N/m
2
). ở thanh

đàn hồi, tỷ số của ứng suất S trên sức căng là hằng số và đợc gọi là modun đàn hồi:
E = S / = constant. (1.4)
Đối với thanh đàn hồi có chiều dày là h và chiều rộng là b, có cảm biến sức căng
gắn trực tiếp trên bề mặt ở vị trí cách điểm lực tác động là L, ứng suất đ ợc xác định theo
biểu thức :
S = 6f.L / b.h
2
. (1.5)
Từ các biểu thức trên, suy ra :
R/R = (6G.L / b.h
2
E).f (1.6)
Từ biểu thức rõ ràng có mối quan hệ tuyến tính giữa lực tác động và sự thay đổi giá
trị điện trở đơn vị của cảm biến. Bằng phép đo R ta có thể xác định độ lớn lực tác dụng.
Đó chính là nguyên tắc hoạt động của cảm biến sức căng.
Trang 18
Cảm biến sức căng cho phép sử dụng để đo lực tác động do trọng lợng của vật
trong các bài toán cân.
b. Cảm biến áp điện.
Cảm biến áp điện hoạt động dựa trên nguyên lý của hiệu ứng áp điện.
Phần tử cơ bản của một cảm biến áp điện có cấu tạo tơng tự một tụ điện đợc chế tạo
bằng cách phủ hai bản cực lên hai mặt đối diện của một phiến vật liệu áp điện mỏng. Vật
liệu áp điện thờng dùng là thạch anh vì nó có tính ổn định và độ cứng cao. Tuy nhiên hiện
nay vật liệu gốm (ví dụ gốm PZT) do có u điểm độ bền và độ nhạy cao, điện dung lớn, ít
chịu ảnh hởng của điện trờng ký sinh, dễ sản xuất và giá thành chế tạo thấp cũng đợc sử
dụng đáng kể.
Đặc trng vật lý của một số vật liệu áp điện đợc trình bày trên bảng 1.1
Bảng1.1.Đặc trng vật lý của một số vật liệu áp điện
Dới tác dụng của lực cơ học, tấm áp điện bị biến dạng, làm xuất hiện trên hai bản
cực các điện tích trái dấu. Hiệu điện thế xuất hiện giữa hai bản cực tỉ lệ với lực tác dụng.

Các biến dạng cơ bản xác định chế độ làm việc của bản áp điện. Trên hình 1.2 biểu
diễn các biến dạng cơ bản của bản áp điện.
Trang 19
Hình1.2 Các dạng biến dạng cơ bản.
a.Theo chiều dọc, b.Theo chiều ngang, c.Cắt theo bề dày, d.Cắt theo bề mặt
Trong nhiều trờng hợp các bản áp điện đợc ghép thành bộ theo cách ghép
nối tiếp hoặc song song.
Hình1.3 Cách ghép các phần tử áp điện
a.Hai phần tử song song, b.Hai phần tử nối tiếp, c.Nhiều phần tử song song.
c. Cảm biến áp từ
Hiệu ứng từ giảo
Dới tác động của từ trờng, một số vật liệu sắt từ thay đổi tính chất hình học hoặc
tính chất cơ học (hệ số Young). Hiện tợng này đợc gọi là hiệu ứng từ giảo. Khi có tác dụng
của lực cơ học gây ra ứng lực trong vật liệu sắt từ làm thay đổi đờng cong từ hoá của
chúng, khi đó dựa vào sự thay đổi của độ từ thẩm hoặc từ d có thể xác định đợc độ lớn của
lực tác dụng từ đó có thể xác định đợc khối lợng của vật gây ra lực tác dụng. Đây là hiệu
ứng từ giảo nghịch.
Cảm biến dựa trên hiện tợng từ giảo
– Cảm biến từ thẩm biến thiên
Cấu tạo của cảm biến gồm một cuộn dây có lõi từ hợp với một khung sắt từ tạo
thành một mạch từ kín (hình 1.4). Dới tác dụng của lực F, lõi từ bị biến dạng kéo theo sự
thay đổi độ từ thẩm à, làm cho từ trở mạch từ thay đổi do đó độ tự cảm của cuộn dây cũng
thay đổi. Sự thay đổi tơng đối của L, R hoặc à tỉ lệ với ứng lực, tức là với lực cần đo F:
Trang 20
Hình 1.4 Cảm biến từ thẩm biến thiên
– Cảm biến từ d biến thiên
Phần tử cơ bản của cảm biến từ d biến thiên là một lõi từ làm bằng Ni tinh
khiết cao, có từ d B
r
. Dới tác dụng của lực cần đo, thí dụ lực nén (dù < 0), B r
tăng
lên:
Sự thay đổi của từ thông sẽ làm xuất hiện trong cuộn dây một suất điện động tỉ lệ
với dB/dt. Biểu thức của điện áp hở mạch có dạng:
Trong đó K là hệ số tỉ lệ với số vòng dây và tiết diện vòng dây.
1.3. Giới thiệu chung về loadcell.
1.3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động.
Trong cảm biến cân (Load Cell) thờng sử dụng cảm biến sức căng mắc theo sơ đồ
cầu. Trong đó sử dụng hai cảm biến sức căng R1 và R3 gắn ở mặt trên. Hai cảm biến sức
căng khác R2, R4 gắn ở mặt dới (hình 1.5b). Sơ đồ nối điện cho trên hình 1.5c, trong đó
các cảm biến sức căng đợc mắc theo sơ đồ cầu Wheatstone.
Trang 21
Hình 1.5a. LoadCell khi không có Hình 1.5b.LoadCell khi có
lực tác động lực tác động
Hình 1.5c. Sơ đồ điện cho cảm biến Load Cell
Khi không có lực tác động vào cảm biến (hình 1.5a), các cảm biến sức căng R1-4 ở
trạng thái với sức căng cân bằng và điện thế ra bằng 0. Khi có lực tác động, làm uốn cong
thanh đàn hồi, dẫn đến việc tăng sức căng các cảm biến R
1
-R
3
và giảm sức căng các cảm
biến R
2
-R
4
. Kết quả, điện trở R
1
-R

3
tăng và R
2
-R
4
giảm, dẫn đến lệch cầu và ở lối ra xuất
hiện điện thế tỷ lệ với lực tác động. Điện thế này sẽ đợc khuếch đại tới giá trị cần thiết.
Cách dùng bốn cảm biến bố trí trên 4 nhánh cầu đợc ứng dụng rộng rãi trong các
loadcell thực tế. Thông thờng 4 cảm biến này đợc bố trí trên hai mặt của loadcell, và nh
vậy sẽ có hai cảm biến điện trở bị dãn ra và 2 cảm biến điện trở sẽ co lại khi có lực tác
dụng. Do đó ta có quan hệ sau :
Sự thay đổi
của điện áp ra theo
biến dạng của các điện trở này có thể đợc tính nh sau :
R 1 R 1
R 2 R 2
R 3 R 3
R 4 R 4
M A ậT C H ề U L ệ ẽC
T R U ẽC
T R U Y E N
L ệ ẽC
T R U ẽC
T R U Y E N
L ệ ẽC
R 1 R 2
R 3
R 4
+ V
– VL O A D C E L L

A M P L I F I E R
O U T
I
R+R
R L
V+v
R-R
R+R
R-R
Va
Vb
R 1
R 2
+
–
Hình 1.6. Sơ đồ tính điện áp ra
Trang 22
Hai điện trở R
1
và R
2
thờng đợc dùng trong mục đích cộng các tín hiệu từ các loadcell
lại với nhau, R
l
là tải.
Sơ đồ tơng đơng Thevenin cho mạch trên đợc vẽ nh sau:
ở đây R
0
là tổng trở ra của loadcell.
Theo hình (a) ta có :

( )
2

2
I
RRRIV
a
++=
(1.12)
( )
2

2
I
RRRIV
B
+=
(1.13)
Điện áp ra sẽ là :
V
0
= V
a
V
b
=

R. I (1.14)
Hay:
V

RRR
R
V .
21
0
++

=
(1.15)
Vì thế điện áp ngõ ra sẽ thay đổi theo sự thay đổi giá trị của các điện trở này.
Để tính tổng trở ra của loadcell ta ngắn mạch nguồn áp cung cấp V, khi đó
mạch trở thành:
R-R
R+R
R-R
R+R
Io-I1+I2
+
–
Vo
Io
I1
Io-I1
I2
I1-I2
Hình 1.7. Sơ đồ t ơng đ ơng
R o
R L
V LV o
+

–
Trang 23
Hình 1.8. Sơ đồ tính tổng trở
áp dụng định luật kierhoff cho ba vòng kín nh hình vẽ,ta có:
( R-

R).I
1
+ (R +

R).( I
1
I
2
) = V
0
(1.16)
(R –

R).I
1
+ (R
1
+R
2
) I
2
(R +

R).(I

0
I
1
)=0 (1.17)
(R+

R).(I
0
I
1
) + (R –

R).(I
0
I
1
+ I
2
) =V
0
(1.18)
(1.17) + (1.18)

(R
1
+ R
2
+ R –

R).I

2
+ (R-

R).I
0
= (1.19)
(1.16)+ (1.18)

(R –

R).I
2
(R +

R).I
2
+2.R.I
0
=2.V
0
(1.20)

–

R.I
2
+ R.I
0

=V
0
(1.21)

R
VIR
I

=
00
2
.
(1.22)
Thay vào (1.19) ta suy ra
( )
00
00
21
.
).( VIRR
R
VIR
RRR =+

++

( R1+ R2+ R –

R).(R.I
0
V
0
) +

R.( R –

R).I
0
=

R.V
0

I
0
.[( R1 +R2 + R + R –

R).R +

R.( R –

R) ]= V
0
(

R +R1 + R2 +R –

R)

I
0
. [ (R1 +R2 +R ).R –

R
2
] = V
0
. [R1+R2+R]
( )
RRR
R
R
RRR
RRRRR
I
V
R
++

=
++
++
==
21
2

2
2
21
0
0
0
1
.
(1.22)
Đây chính là tổng trở ra của loadcell.
Nh vậy điện áp rơi trên tải R
L
là:
Trang 24
RRR
R
R
RRR
RVR
RR
RV
V
L
L
L
L
L
++

+

++

=
+
=
21
2
21
0
0

.
(1.23)
Từ biểu thức trên ta có thể nhận thấy là điện áp ra V
L
không thay đổi tuyến tính theo sự
thay đổi của điện trở cảm biến. Hệ thống làm tuyến tính hoá sự thay đổi này thì do nhà
sản xuất thiết kế.
b. Một số Loadcell thực tế.
Có nhiều loại loadcell do các hãng sản xuất khác nhau nh KUBOTA (của Nhật),
Global Weighing (Hàn Quốc), Transducer Techniques. Inc, Tedea Huntleigh Mỗi
loại loadcell đợc chế tạo cho một yêu cầu riêng biệt theo tải trọng chịu đựng, chịu lực
kéo hay nén. Tùy hãng sản xuất mà các đầu dây ra của Loadcell có màu sắc khác
nhau.Có thể kể ra nh sau:

Hình 1.9. Đầu dây ra của Loadcell
Bảng 1.2 Các mầu thông dụng đầu ra của Loadcell
Đầu ra Mầu
Exc+ Đỏ Vàng Xanh Đỏ
Exc+ Đen Nâu Đen Trắng

Exc+ Xanh Xanh Đen Xanh lá cây
Sig- Trắng Trắng Đỏ Xanh dơng
Các màu sắc này đều đợc cho trong bảng thông số kỹ thuật khi mua từng loại loadcell
.
Thông số kỹ thuật của từng loại loadcell đợc cho trong catalogue của mỗi loadcell
và thờng có các thông số nh : tải trọng danh định, điện áp ra danh định ( giá trị này có
thể là từ 2 miliVolt / Volt đến 3 miliVolt/Volt hoặc hơn tuỳ loại loadcell), tầm nhiệt độ
hoạt động, điện áp cung cấp, điện trở ngõ ra, mức độ chịu đợc quá tải (Với giá trị điện
áp ra danh định là 2mili Volt / Volt thì với nguồn cung cấp là 10 Volt thì điện áp ra sẽ là
20 mili Volt ứng với khối lợng tối đa.)
Exc+
Exc-
Sig+
Sig-
R4
R1
R2
R3
Trang 25
Tuỳ ứng dụng cụ thể mà cách chọn loại loadcell có thông số và hình dạng khác nhau.
Hình dạng Loadcell có thể đặt cho nhà sản xuất theo yêu cầu ứng dụng riêng. Sau đây là
hình dạng của một số loại Loadcell có trong thực tế.

Hình 1.5 a. LoadCell khi không có Hình 1.5 b. LoadCell khi có 21H ình 1.5 c. Sơ đồ điện cho cảm ứng Load Cell 21H ình 1.8. Sơ đồ tính tổng trở 23H ình 1.9. Đầu dây ra của Loadcell 24B ảng 1.2 Các mầu thông dụng đầu ra của Loadcell 24H ình 1.10. hình dạng của một số ít loại Loadcell có trong thực tiễn 261.4. Ví dụ về mạng lưới hệ thống ứng dụng cân điện tử : Hệ thống cân xe261. 4.1. Sơ đồ khối mạng lưới hệ thống 26H ình1. 11. Sơ đồ khối của một mạng lưới hệ thống cân xe 261.4.2. Cầu cân 26H ình1. 12. Bàn cân trạm cân xe 271.4.3. Cách sắp xếp Loadcell và trạm nối dây 27H ình 1.13. Cách sắp xếp Loadcell 28H ình 1.14. Một số loại Loadcell có tải trọng lớn 281.4.4. Thiết bị thông tư khối lợng 28H ình 1.15. Một số thiết bị thông tư khối lợng trong trong thực tiễn 291.4.5. Quản lý trạm cân dùng máy tính 29C hơng II : Khảo sát vi điều khiển và tinh chỉnh 8051, ADC 0809, LCD và những mạchkhuếch đại 302.1 Khảo sất vi tinh chỉnh và điều khiển 8051 302.1.1. Cấu trúc của 8051 30H ình 2.1. Sơ đồ chân của 8051 / 8052 30H ình 2.2 Mắc điện trở kéo cổng P0 32B ảng 2.1 Các công dụng khác của cổng P3 32H ình 2.3 Sơ đồ khối tổng quát của 8051 / 8052 33T rang 32.1.2 Các chính sách định địa chỉ của 8051 và tập lệch của 8051 342.1.3. Các thanh ghi 342.1.4. Bộ Timer / Counter và Các ngắt của 8051 35 a. Bộ Timer / Counter ( bộ định thời / bộ đếm ) 35B ảng 2.2 : Thanh ghi công dụng đặc biệt quan trọng dùng timer 3536H ình 2.4 Cấu tạo bộ định thời / đếm 36H ình 2.5 : Các bít của thanh ghi TCON 37B ảng 2.3 : Các bít của thanh ghi tinh chỉnh và điều khiển trạng thái TCON 37H ình 2.6 Các bit của thanh ghi TMOD 37B ảng 2.4 Các bit của thanh ghi TMOD 38B ảng 2.5 Các chính sách của TMOD 38 b. Các ngắt của 8051 38H ình 2.7 : Thực hiện chơng trình không ngắt ( a ) và có ngắt chơng trình ( b ) 38H ình 2.8. Thanh ghi IE 39H ình 2.9. Thanh ghi IP 402.2. Khảo sát bộ chuyển đổi ADC 422.2.1 Các phơng pháp quy đổi 432.2.2 Giới thiệu ADC 0809 43H ình2. 10 Sơ đồ khối quy đổi ADC dùng phơng pháp giao động liên tục 43H ình 2.11 Sơ đồ chân của ADC0809 44B ảng2. 5 Bảng trạng thái của ADC0809 45H ình 2.12 Biểu đồ thời hạn của ADC 0809 472.3. Khảo sát LCD 47H ình 2.13 Sơ đồ chân của LCD : 47B ảng2. 6 Bảng mô tả chân của LCD : 48H ình 2.14 Ghép nối LCD 492.4 Khảo sát mạch khuếch đại 492.4.1 Bộ khuếch đại không hòn đảo : 4949H ình 2.15 Bộ khuếch đại không hòn đảo : 492.4.2 Bộ khuếch hòn đảo : 50H ình 2.16 Bộ khuếch hòn đảo 50C hơng III : vi điều khiển và tinh chỉnh Giao tiếp với máy tính 503.1 Truyền dữ liệu giữa máy tính và vi điều khiển và tinh chỉnh 503.1.1. Cơ sở của tiếp thị quảng cáo tiếp nối đuôi nhau 503.1.2. Tốc độ truyền tài liệu 51B ảng 3.1 Các giá trị của thanh ghi TH1 trong Timer1 cho những vận tốc baud khác nhau. 523.2 Các chuẩn tiếp xúc dùng trong tiếp thị quảng cáo tiếp nối đuôi nhau. 523.2.1 Chuẩn RS232 52H ình 3.1 Đầu nối DB – 25 của RS232 53H ình3. 2 Sơ đồ đầu nối DB – 9 của RS232 53T rang 4B ảng 3 2 Các tín hiệu của những chân đầu nối DB – 9 trên máy tính IBM PC 533.2.2 Bộ tinh chỉnh và điều khiển đờng truyền MAX232 53H ình3. 3 a ) Sơ đồ bên trong của MAX232 54 b ) Sơ đồ nối ghép của MAX232 với 8051 theo moden không 543.2.3. Các cổng COM của IBM PC và tơng thích 543.3 Các thanh ghi điều khiển và tinh chỉnh thuyền thông tiếp nối đuôi nhau 553.3.1 Bộ đệm tài liệu tiếp nối đuôi nhau ( SBUF ) 553.3.2. Thanh ghi tinh chỉnh và điều khiển tiếp nối đuôi nhau SCON 55B ảng 3.3 Các chính sách đóng khung tài liệu 563.4 Lập trình 8051 truyền thông online tiếp nối đuôi nhau 563.4.1. Lập trình 8051 để truyền tài liệu tiếp nối đuôi nhau 563.4.2. Lập trình 8051 để nhận tài liệu tiếp nối đuôi nhau 583.5. Ngôn ngữ lập trình Visual basic 6.0 593.5.1. Giới thiệu 593.5.2. Truyền thông tiếp nối đuôi nhau dùng VB 6.0 59H ình3. 4 : Cách chọn thêm thành phần microsoft comm control ở visual basic 6.0 60H ình3. 5 Thành phần Mscomm trong hợp công cụ ( toolbox ) 60B ảng 3.4 : Bảng những đặc tính của điều khiển và tinh chỉnh MSComm 61D im instring as string 62M scomm1.comport = 1 62M scomm1.setting = 9600, N, 8,1 62M scomm1.portopen = true 62M scomm1.portopen = false 62E nd sub 62S etting Prorety : 62B ảng 3.5 Bảng liệt kê những giá trị baud hợp lệ 63T hông số vận tốc baud 63B ảng 3.6 Bảng miêu tả những giá trị chẳn lẽ hợp lệ : 63E nd Sub 65C hơng IV : Thiết kế và xây đắp 674.1 Nhiệm vụ 674.2 Sơ đồ khối tổng quát của mạng lưới hệ thống 68H ình 4.1 Sơ đồ khối tổng quát mạng lưới hệ thống 684.3 Tính chọn những thiết bị 694.3.1 Khối Loadcell 69H ình 4.2 Hình dạng và kích thớc của Loadcell VLC-A123 704.3.2 Khối khuếch đại 70H ình 4.3 : Sơ đồ mạch KĐ 714.3.3 Bộ ADC 714.3.4 Khối vi tinh chỉnh và điều khiển 714.3.5 Khối hiển thị 72H ình 4.4 Hình dạng của LCD 72H ình 4.5 Sơ đồ ghép nối LCD và 8051 73T rang 54.3.6 Khối nguồn 73H ình 4.6 Các khối nguồn đợc sử dụng trong mạng lưới hệ thống 744.3.7 Nút nhấn 75H ình 4.7 Nút nhấn 754.3.8 Khối tiếp xúc máy tính 75H ình 4.8 Sơ đồ khối tiếp xúc máy tính 764.3.9 Màn hình giao diện hiển thị khối lợng trên máy tính 76H ình 4.9 Màn hình giao diện hiển thị khối lợng 764.4. Sơ đồ nguyên tắc và giải thuật chơng trình 774.4.1. Sơ đồ nguyên tắc 774.4.2. Chơng trình 78H ình 4.11 Giải thuật chơng trình viết cho vi tinh chỉnh và điều khiển 79H ình 4.12 Giải thuật trình ngắt 232 80H ình 4.13 Giải thuật cho timer nhận ( a ) và hiển thị ( b ) 81H ình 4.14 Giải thuật FORM 82C – Kết luận 89S au bảy tuần triển khai đồ án này với sự hớng dẫn tận tìnhcủa thầy Phạm Xuân Bách cùng những thầy cô trong Khoa Điện – Điện tử, cộng với sự cố gắng nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡcủa những bạn, em đã hoàn thành xong đồ án này đúng thời hạn quyđịnh theo nhu yếu của đề tài là : Thiết kế cân điện tử dùng viđiều khiển 8051 hiển thị ra màn hình hiển thị LCD và tiếp xúc với máytính qua cổng RS232 90T ài liệu tìm hiểu thêm 91L ời cam kết 1M ụC LụC 1D anh mục bảng 9A : Phần khởi đầu 131. Đặt yếu tố 132. Giới thiệu đề tài 133. Mục đích nghiên cứa của đề tài : 14B : Nội dung 14C hơng I : Tổng quan về mạng lưới hệ thống cân điện tử 141.1. Hệ thống cân sử dụng loadcell và ứng dụng 14H ình 1.1 Sơ đồ khối của một mạng lưới hệ thống cân điện tử dùng loadcell 151.2. Sơ lợc những phơng pháp và cảm ứng đợc dùng trong việcđo khối lợng 161.2.1 Nguyên lý đo khối lợng 161.2.2. Các phơng pháp đo khối lợng 16B ảng1. 1. Đặc trng vật lý của một số ít vật tư áp điện Dới công dụng của lực cơ học, tấm ápđiện bị biến dạng, làm Open trên hai bản cực những điện tích trái dấu. Hiệu điện thếxuất hiện giữa hai bản cực tỉ lệ với lực tính năng 18H ình1. 2 Các dạng biến dạng cơ bản 19T rang 6H ình1. 3 Cách ghép những thành phần áp điện 191.3. Giới thiệu chung về loadcell 201.3.1 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động giải trí 20H ình 1.5 a. LoadCell khi không có Hình 1.5 b. LoadCell khi có 21H ình 1.5 c. Sơ đồ điện cho cảm ứng Load Cell 21H ình 1.8. Sơ đồ tính tổng trở 23H ình 1.9. Đầu dây ra của Loadcell 24B ảng 1.2 Các mầu thông dụng đầu ra của Loadcell 24H ình 1.10. hình dạng của 1 số ít loại Loadcell có trong trong thực tiễn 261.4. Ví dụ về mạng lưới hệ thống ứng dụng cân điện tử : Hệ thống cân xe261. 4.1. Sơ đồ khối mạng lưới hệ thống 26H ình1. 11. Sơ đồ khối của một mạng lưới hệ thống cân xe 261.4.2. Cầu cân 26H ình1. 12. Bàn cân trạm cân xe 271.4.3. Cách sắp xếp Loadcell và trạm nối dây 27H ình 1.13. Cách sắp xếp Loadcell 28H ình 1.14. Một số loại Loadcell có tải trọng lớn 281.4.4. Thiết bị thông tư khối lợng 28H ình 1.15. Một số thiết bị thông tư khối lợng trong trong thực tiễn 291.4.5. Quản lý trạm cân dùng máy tính 29C hơng II : Khảo sát vi điều khiển và tinh chỉnh 8051, ADC 0809, LCD và những mạchkhuếch đại 302.1 Khảo sất vi tinh chỉnh và điều khiển 8051 302.1.1. Cấu trúc của 8051 30H ình 2.1. Sơ đồ chân của 8051 / 8052 30H ình 2.2 Mắc điện trở kéo cổng P0 32B ảng 2.1 Các công dụng khác của cổng P3 32H ình 2.3 Sơ đồ khối tổng quát của 8051 / 8052 332.1.2 Các chính sách định địa chỉ của 8051 và tập lệch của 8051 342.1.3. Các thanh ghi 342.1.4. Bộ Timer / Counter và Các ngắt của 8051 35 a. Bộ Timer / Counter ( bộ định thời / bộ đếm ) 35B ảng 2.2 : Thanh ghi công dụng đặc biệt quan trọng dùng timer 3536H ình 2.4 Cấu tạo bộ định thời / đếm 36H ình 2.5 : Các bít của thanh ghi TCON 37B ảng 2.3 : Các bít của thanh ghi điều khiển và tinh chỉnh trạng thái TCON 37H ình 2.6 Các bit của thanh ghi TMOD 37B ảng 2.4 Các bit của thanh ghi TMOD 38B ảng 2.5 Các chính sách của TMOD 38 b. Các ngắt của 8051 38T rang 7H ình 2.7 : Thực hiện chơng trình không ngắt ( a ) và có ngắt chơng trình ( b ) 38H ình 2.8. Thanh ghi IE 39H ình 2.9. Thanh ghi IP 402.2. Khảo sát bộ chuyển đổi ADC 422.2.1 Các phơng pháp quy đổi 432.2.2 Giới thiệu ADC 0809 43H ình2. 10 Sơ đồ khối quy đổi ADC dùng phơng pháp xê dịch liên tục 43H ình 2.11 Sơ đồ chân của ADC0809 44B ảng2. 5 Bảng trạng thái của ADC0809 45H ình 2.12 Biểu đồ thời hạn của ADC 0809 472.3. Khảo sát LCD 47H ình 2.13 Sơ đồ chân của LCD : 47B ảng2. 6 Bảng mô tả chân của LCD : 48H ình 2.14 Ghép nối LCD 492.4 Khảo sát mạch khuếch đại 492.4.1 Bộ khuếch đại không hòn đảo : 4949H ình 2.15 Bộ khuếch đại không hòn đảo : 492.4.2 Bộ khuếch hòn đảo : 50H ình 2.16 Bộ khuếch hòn đảo 50C hơng III : vi tinh chỉnh và điều khiển Giao tiếp với máy tính 503.1 Truyền dữ liệu giữa máy tính và vi tinh chỉnh và điều khiển 503.1.1. Cơ sở của truyền thông online tiếp nối đuôi nhau 503.1.2. Tốc độ truyền tài liệu 51B ảng 3.1 Các giá trị của thanh ghi TH1 trong Timer1 cho những vận tốc baud khác nhau. 523.2 Các chuẩn tiếp xúc dùng trong tiếp thị quảng cáo tiếp nối đuôi nhau. 523.2.1 Chuẩn RS232 52H ình 3.1 Đầu nối DB – 25 của RS232 53H ình3. 2 Sơ đồ đầu nối DB – 9 của RS232 53B ảng 3 2 Các tín hiệu của những chân đầu nối DB – 9 trên máy tính IBM PC 533.2.2 Bộ tinh chỉnh và điều khiển đờng truyền MAX232 53H ình3. 3 a ) Sơ đồ bên trong của MAX232 54 b ) Sơ đồ nối ghép của MAX232 với 8051 theo moden không 543.2.3. Các cổng COM của IBM PC và tơng thích 543.3 Các thanh ghi tinh chỉnh và điều khiển thuyền thông tiếp nối đuôi nhau 553.3.1 Bộ đệm tài liệu tiếp nối đuôi nhau ( SBUF ) 553.3.2. Thanh ghi tinh chỉnh và điều khiển tiếp nối đuôi nhau SCON 55B ảng 3.3 Các chính sách đóng khung tài liệu 563.4 Lập trình 8051 truyền thông online tiếp nối đuôi nhau 563.4.1. Lập trình 8051 để truyền tài liệu tiếp nối đuôi nhau 563.4.2. Lập trình 8051 để nhận tài liệu tiếp nối đuôi nhau 583.5. Ngôn ngữ lập trình Visual basic 6.0 593.5.1. Giới thiệu 59T rang 83.5.2. Truyền thông tiếp nối đuôi nhau dùng VB 6.0 59H ình3. 4 : Cách chọn thêm thành phần microsoft comm control ở visual basic 6.0 60H ình3. 5 Thành phần Mscomm trong hợp công cụ ( toolbox ) 60B ảng 3.4 : Bảng những đặc tính của tinh chỉnh và điều khiển MSComm 61D im instring as string 62M scomm1.comport = 1 62M scomm1.setting = 9600, N, 8,1 62M scomm1.portopen = true 62M scomm1.portopen = false 62E nd sub 62S etting Prorety : 62B ảng 3.5 Bảng liệt kê những giá trị baud hợp lệ 63T hông số vận tốc baud 63B ảng 3.6 Bảng diễn đạt những giá trị chẳn lẽ hợp lệ : 63E nd Sub 65C hơng IV : Thiết kế và thiết kế 674.1 Nhiệm vụ 674.2 Sơ đồ khối tổng quát của mạng lưới hệ thống 68H ình 4.1 Sơ đồ khối tổng quát mạng lưới hệ thống 684.3 Tính chọn những thiết bị 694.3.1 Khối Loadcell 69H ình 4.2 Hình dạng và kích thớc của Loadcell VLC-A123 704.3.2 Khối khuếch đại 70H ình 4.3 : Sơ đồ mạch KĐ 714.3.3 Bộ ADC 714.3.4 Khối vi tinh chỉnh và điều khiển 714.3.5 Khối hiển thị 72H ình 4.4 Hình dạng của LCD 72H ình 4.5 Sơ đồ ghép nối LCD và 8051 734.3.6 Khối nguồn 73H ình 4.6 Các khối nguồn đợc sử dụng trong mạng lưới hệ thống 744.3.7 Nút nhấn 75H ình 4.7 Nút nhấn 754.3.8 Khối tiếp xúc máy tính 75H ình 4.8 Sơ đồ khối tiếp xúc máy tính 764.3.9 Màn hình giao diện hiển thị khối lợng trên máy tính 76H ình 4.9 Màn hình giao diện hiển thị khối lợng 764.4. Sơ đồ nguyên tắc và giải thuật chơng trình 774.4.1. Sơ đồ nguyên tắc 774.4.2. Chơng trình 78H ình 4.11 Giải thuật chơng trình viết cho vi điều khiển và tinh chỉnh 79H ình 4.12 Giải thuật trình ngắt 232 80T rang 9H ình 4.13 Giải thuật cho timer nhận ( a ) và hiển thị ( b ) 81H ình 4.14 Giải thuật FORM 82C – Tóm lại 89S au bảy tuần triển khai đồ án này với sự hớng dẫn tận tìnhcủa thầy Phạm Xuân Bách cùng những thầy cô trong Khoa Điện – Điện tử, cộng với sự cố gắng nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡcủa những bạn, em đã triển khai xong đồ án này đúng thời hạn quyđịnh theo nhu yếu của đề tài là : Thiết kế cân điện tử dùng viđiều khiển 8051 hiển thị ra màn hình hiển thị LCD và tiếp xúc với máytính qua cổng RS232 90T ài liệu tìm hiểu thêm 91D anh mục bảngLời cam kết 1M ụC LụC 1D anh mục bảng 9A : Phần khởi đầu 131. Đặt yếu tố 132. Giới thiệu đề tài 133. Mục đích nghiên cứa của đề tài : 14B : Nội dung 14C hơng I : Tổng quan về mạng lưới hệ thống cân điện tử 141.1. Hệ thống cân sử dụng loadcell và ứng dụng 14H ình 1.1 Sơ đồ khối của một mạng lưới hệ thống cân điện tử dùng loadcell 151.2. Sơ lợc những phơng pháp và cảm ứng đợc dùng trong việcđo khối lợng 161.2.1 Nguyên lý đo khối lợng 161.2.2. Các phơng pháp đo khối lợng 16B ảng1. 1. Đặc trng vật lý của một số ít vật tư áp điện Dới công dụng của lực cơ học, tấm ápđiện bị biến dạng, làm Open trên hai bản cực những điện tích trái dấu. Hiệu điện thếxuất hiện giữa hai bản cực tỉ lệ với lực công dụng 18H ình1. 2 Các dạng biến dạng cơ bản 19H ình1. 3 Cách ghép những thành phần áp điện 191.3. Giới thiệu chung về loadcell 201.3.1 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động giải trí 20H ình 1.5 a. LoadCell khi không có Hình 1.5 b. LoadCell khi có 21H ình 1.5 c. Sơ đồ điện cho cảm ứng Load Cell 21H ình 1.8. Sơ đồ tính tổng trở 23H ình 1.9. Đầu dây ra của Loadcell 24T rang 10B ảng 1.2 Các mầu thông dụng đầu ra của Loadcell 24H ình 1.10. hình dạng của 1 số ít loại Loadcell có trong trong thực tiễn 261.4. Ví dụ về mạng lưới hệ thống ứng dụng cân điện tử : Hệ thống cân xe261. 4.1. Sơ đồ khối mạng lưới hệ thống 26H ình1. 11. Sơ đồ khối của một mạng lưới hệ thống cân xe 261.4.2. Cầu cân 26H ình1. 12. Bàn cân trạm cân xe 271.4.3. Cách sắp xếp Loadcell và trạm nối dây 27H ình 1.13. Cách sắp xếp Loadcell 28H ình 1.14. Một số loại Loadcell có tải trọng lớn 281.4.4. Thiết bị thông tư khối lợng 28H ình 1.15. Một số thiết bị thông tư khối lợng trong trong thực tiễn 291.4.5. Quản lý trạm cân dùng máy tính 29C hơng II : Khảo sát vi điều khiển và tinh chỉnh 8051, ADC 0809, LCD và những mạchkhuếch đại 302.1 Khảo sất vi điều khiển và tinh chỉnh 8051 302.1.1. Cấu trúc của 8051 30H ình 2.1. Sơ đồ chân của 8051 / 8052 30H ình 2.2 Mắc điện trở kéo cổng P0 32B ảng 2.1 Các công dụng khác của cổng P3 32H ình 2.3 Sơ đồ khối tổng quát của 8051 / 8052 332.1.2 Các chính sách định địa chỉ của 8051 và tập lệch của 8051 342.1.3. Các thanh ghi 342.1.4. Bộ Timer / Counter và Các ngắt của 8051 35 a. Bộ Timer / Counter ( bộ định thời / bộ đếm ) 35B ảng 2.2 : Thanh ghi công dụng đặc biệt quan trọng dùng timer 3536H ình 2.4 Cấu tạo bộ định thời / đếm 36H ình 2.5 : Các bít của thanh ghi TCON 37B ảng 2.3 : Các bít của thanh ghi tinh chỉnh và điều khiển trạng thái TCON 37H ình 2.6 Các bit của thanh ghi TMOD 37B ảng 2.4 Các bit của thanh ghi TMOD 38B ảng 2.5 Các chính sách của TMOD 38 b. Các ngắt của 8051 38H ình 2.7 : Thực hiện chơng trình không ngắt ( a ) và có ngắt chơng trình ( b ) 38H ình 2.8. Thanh ghi IE 39H ình 2.9. Thanh ghi IP 402.2. Khảo sát bộ chuyển đổi ADC 422.2.1 Các phơng pháp quy đổi 432.2.2 Giới thiệu ADC 0809 43H ình2. 10 Sơ đồ khối quy đổi ADC dùng phơng pháp giao động liên tục 43H ình 2.11 Sơ đồ chân của ADC0809 44T rang 11B ảng2. 5 Bảng trạng thái của ADC0809 45H ình 2.12 Biểu đồ thời hạn của ADC 0809 472.3. Khảo sát LCD 47H ình 2.13 Sơ đồ chân của LCD : 47B ảng2. 6 Bảng mô tả chân của LCD : 48H ình 2.14 Ghép nối LCD 492.4 Khảo sát mạch khuếch đại 492.4.1 Bộ khuếch đại không hòn đảo : 4949H ình 2.15 Bộ khuếch đại không hòn đảo : 492.4.2 Bộ khuếch hòn đảo : 50H ình 2.16 Bộ khuếch hòn đảo 50C hơng III : vi tinh chỉnh và điều khiển Giao tiếp với máy tính 503.1 Truyền dữ liệu giữa máy tính và vi tinh chỉnh và điều khiển 503.1.1. Cơ sở của tiếp thị quảng cáo tiếp nối đuôi nhau 503.1.2. Tốc độ truyền tài liệu 51B ảng 3.1 Các giá trị của thanh ghi TH1 trong Timer1 cho những vận tốc baud khác nhau. 523.2 Các chuẩn tiếp xúc dùng trong truyền thông online tiếp nối đuôi nhau. 523.2.1 Chuẩn RS232 52H ình 3.1 Đầu nối DB – 25 của RS232 53H ình3. 2 Sơ đồ đầu nối DB – 9 của RS232 53B ảng 3 2 Các tín hiệu của những chân đầu nối DB – 9 trên máy tính IBM PC 533.2.2 Bộ tinh chỉnh và điều khiển đờng truyền MAX232 53H ình3. 3 a ) Sơ đồ bên trong của MAX232 54 b ) Sơ đồ nối ghép của MAX232 với 8051 theo moden không 543.2.3. Các cổng COM của IBM PC và tơng thích 543.3 Các thanh ghi điều khiển và tinh chỉnh thuyền thông tiếp nối đuôi nhau 553.3.1 Bộ đệm tài liệu tiếp nối đuôi nhau ( SBUF ) 553.3.2. Thanh ghi điều khiển và tinh chỉnh tiếp nối đuôi nhau SCON 55B ảng 3.3 Các chính sách đóng khung tài liệu 563.4 Lập trình 8051 truyền thông online tiếp nối đuôi nhau 563.4.1. Lập trình 8051 để truyền tài liệu tiếp nối đuôi nhau 563.4.2. Lập trình 8051 để nhận tài liệu tiếp nối đuôi nhau 583.5. Ngôn ngữ lập trình Visual basic 6.0 593.5.1. Giới thiệu 593.5.2. Truyền thông tiếp nối đuôi nhau dùng VB 6.0 59H ình3. 4 : Cách chọn thêm thành phần microsoft comm control ở visual basic 6.0 60H ình3. 5 Thành phần Mscomm trong hợp công cụ ( toolbox ) 60B ảng 3.4 : Bảng những đặc tính của tinh chỉnh và điều khiển MSComm 61D im instring as string 62M scomm1.comport = 1 62M scomm1.setting = 9600, N, 8,1 62M scomm1.portopen = true 62T rang 12M scomm1.portopen = false 62E nd sub 62S etting Prorety : 62B ảng 3.5 Bảng liệt kê những giá trị baud hợp lệ 63T hông số vận tốc baud 63B ảng 3.6 Bảng diễn đạt những giá trị chẳn lẽ hợp lệ : 63E nd Sub 65C hơng IV : Thiết kế và thiết kế 674.1 Nhiệm vụ 674.2 Sơ đồ khối tổng quát của mạng lưới hệ thống 68H ình 4.1 Sơ đồ khối tổng quát mạng lưới hệ thống 684.3 Tính chọn những thiết bị 694.3.1 Khối Loadcell 69H ình 4.2 Hình dạng và kích thớc của Loadcell VLC-A123 704.3.2 Khối khuếch đại 70H ình 4.3 : Sơ đồ mạch KĐ 714.3.3 Bộ ADC 714.3.4 Khối vi điều khiển và tinh chỉnh 714.3.5 Khối hiển thị 72H ình 4.4 Hình dạng của LCD 72H ình 4.5 Sơ đồ ghép nối LCD và 8051 734.3.6 Khối nguồn 73H ình 4.6 Các khối nguồn đợc sử dụng trong mạng lưới hệ thống 744.3.7 Nút nhấn 75H ình 4.7 Nút nhấn 754.3.8 Khối tiếp xúc máy tính 75H ình 4.8 Sơ đồ khối tiếp xúc máy tính 764.3.9 Màn hình giao diện hiển thị khối lợng trên máy tính 76H ình 4.9 Màn hình giao diện hiển thị khối lợng 764.4. Sơ đồ nguyên tắc và giải thuật chơng trình 774.4.1. Sơ đồ nguyên tắc 774.4.2. Chơng trình 78H ình 4.11 Giải thuật chơng trình viết cho vi tinh chỉnh và điều khiển 79H ình 4.12 Giải thuật trình ngắt 232 80H ình 4.13 Giải thuật cho timer nhận ( a ) và hiển thị ( b ) 81H ình 4.14 Giải thuật FORM 82C – Tóm lại 89S au bảy tuần triển khai đồ án này với sự hớng dẫn tận tìnhcủa thầy Phạm Xuân Bách cùng những thầy cô trong Khoa Điện – Điện tử, cộng với sự cố gắng nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡcủa những bạn, em đã hoàn thành xong đồ án này đúng thời hạn quyđịnh theo nhu yếu của đề tài là : Thiết kế cân điện tử dùng viTrang 13 tinh chỉnh và điều khiển 8051 hiển thị ra màn hình hiển thị LCD và tiếp xúc với máytính qua cổng RS232 90T ài liệu tìm hiểu thêm 91A : Phần mở đầu1. Đặt vấn đềNgày nay với sự tăng trưởng của công nghiệp vi điện tử, kỹ thuật số những mạng lưới hệ thống điềukhiển từ từ đợc tự động hóa. Với những kỹ thuật tiên tiến và phát triển của vi xử lí, vi mạch số đợcứng dụng vào nghành tinh chỉnh và điều khiển, thì những mạng lưới hệ thống tinh chỉnh và điều khiển cơ khí thô sơ, với vận tốc xửlí lừ đừ ít đúng mực đợc sửa chữa thay thế bằng những mạng lưới hệ thống tinh chỉnh và điều khiển tự động hóa với những lệnhchơng trình đã đợc thiết lập trớc. Cân xe cũng nh việc cân những khối lợng lớn là một nhu yếu thiết yếu cho những nhàmáy sản xuất muốn biết khối lợng hàng hoá, loại sản phẩm hay nguyên vật liệu, và cả chonhững nghành khác nh bến cảng, trạm cân xe phát hiện quá tải của công an giao thôngTuy đã đợc sử dụng thoáng đãng ở Nước Ta nhng hầu hết những mạng lưới hệ thống cân xe đều lắp ráp từcác thiết bị có sẵn từ nớc ngoài nh loadcell, bộ hiển thị ( đầu cân ) Phần đợc sản xuất ở đâycó thể là nền cầu cân, hộp nối loadcell ( Junction Box ) và viết chơng trình quản trị trạmcânVì những lí do trên và trên cơ sở triết lý đã học của môn đo lờng và vi điều khiển và tinh chỉnh, đồng thời đợc sự trợ giúp của khoa Điện-Điện Tử Trờng Đại Học S Phạm Kỹ Thuật khinhận đề tài làm đồ án tốt nghiệp em đã thực thi thực thi đề tài : Thiết kế bộ giải quyết và xử lý cânđiện tử dùng vi tinh chỉnh và điều khiển 8051 hiển thị tài liệu ra màn LCD, có tiếp xúc với máytính qua cổng RS232. Cụ thể em sẽ phong cách thiết kế một cân điện tử hoàn toàn có thể cân đợc tối đa25000 Kg2. Giới thiệu đề tài – Tóm tắt nội dung đề tài : – Nghiên cứu về mạng lưới hệ thống cân điện tử. – Nghiên cứu cấu trúc và tập lệch của 8051. – ứng dụng vi tinh chỉnh và điều khiển trong mạng lưới hệ thống cân điện tử có tiếp xúc với máy tính. – Kết quả dự kiến : – Xây dựng đợc sơ đồ nguyên tắc chi tiết cụ thể. – Xây dựng đợc la đồ thuật toán và viết chơng trình ứng dụng. Trang 14 – Mô phỏng đợc chơng trình trên máy tính. 3. Mục đích nghiên cứa của đề tài : – Mục đích trớc hết khi triển khai đề tài này là để hoàn tất chơng trình môn học đểđủ điều kiện kèm theo ra trờng. – Cụ thể khi nghiên cứu và điều tra triển khai đề tài là em muốn phát huy những thành quả ứngdụng của vi tinh chỉnh và điều khiển nhằm mục đích tạo ra những loại sản phẩm, những thiết bị tiên tiến và phát triển hơn, và đạthiệu quả sản xuất cao hơn. – Mặt khác đồ án này cũng hoàn toàn có thể làm tài liệu tìm hiểu thêm cho những sinh viên khóasau, giúp họ hiểu rõ hơn về những ứng dụng của vi điều khiển và tinh chỉnh. – Ngoài ra quy trình điều tra và nghiên cứu thực thi đề tài là một thời cơ để em tự kiểm tra lạinhững kiến thức và kỹ năng đã đợc học ở trờng, đồng thời phát huy tính phát minh sáng tạo, năng lực giải quyếtmột yếu tố theo nhu yếu đặt ra. Và đây cũng là dịp để em tự khẳng định chắc chắn mình trớc khi ratrờng để tham gia vào những hoạt động giải trí sản xuất của xã hội. B : Nội dung. Chơng I : Tổng quan về mạng lưới hệ thống cân điện tử. 1.1. Hệ thống cân sử dụng loadcell và ứng dụng. Sơ đồ khối của một mạng lưới hệ thống cân điện tử dùng loadcell nh sau : LoadcellKhuếch đạiNguồn cungcấpA / DXử lýBộ nhớNút nhấnHiển thịIn ấnTrang 15H ình 1.1 Sơ đồ khối của một mạng lưới hệ thống cân điện tử dùng loadcellTùy theo nhu yếu và mục tiêu ứng dụng, khối giải quyết và xử lý đợc dùng là vi giải quyết và xử lý haymáy tính Nếu bộ giải quyết và xử lý sử dụng vi giải quyết và xử lý thì hoàn toàn có thể có thêm khối truyền tài liệu vềmáy tính, hoàn toàn có thể có khối in ấn hoặc không tùy mục tiêu sử dụng. Dới tính năng của khối lợng đặt bên trên, loadcell sẽ chuyển thành tín hiệu điệnở ngõ ra. Tín hiệu điện rất nhỏ này đợc khuếch đại lên nhiều lần trớc khi đa vào bộchuyển đổi A / D để chuyển thành tín hiệu số và đợc đa về bộ giải quyết và xử lý để giải quyết và xử lý theo ch-ơng trình có sẵn và hiển thị hoặc có thêm việc in ấn. Bộ giải quyết và xử lý thiết yếu phải có thêm bộnhớ để lu trữ số liệu, ví dụ trong việc chỉnh 0 và trừ bì của cânDo tính linh động của bộ giải quyết và xử lý, tùy theo mục tiêu đơn cử mà chơng trình viết chobộ giải quyết và xử lý khác nhau. Do đó, mạng lưới hệ thống cân này hoàn toàn có thể ứng dụng trong nhiều nghành cóliên quan đến việc đo khối lợng. Ngoài ứng dụng trong việc cân xe, hoàn toàn có thể kể ra những vídụ khác mà dùng mạng lưới hệ thống cân điện tử sử dụng loadcell nh sau : – Trong mạng lưới hệ thống bán hàng có sử dụng cân điện tử loại này, việc tính tiền hoàn toàn có thể đ-ợc tự động hóa trọn vẹn. Hàng ở đây là những loại hoàn toàn có thể cân đợc, hoàn toàn có thể là rau quả, thủy sảnNgời sử dụng nhập vào bàn phím Chi tiêu của một đơn vị chức năng cân và Ngân sách chi tiêu này hoàn toàn có thể hiển thịra màn hình hiển thị hoặc Led 7 đoạn. Khi ngời dùng nhấn nút tính tiền trên bàn phím, bộ giải quyết và xử lý sẽnhân giá trị cân đợc với giá của một đơn vị chức năng cân này và hiển thị ra Ngân sách chi tiêu đã đợc tính toáncho số hàng ấy. Sau khi để giá này hiển thị một khoảng chừng thời hạn vừa đủ cho ngời dùngđọc nó, mạng lưới hệ thống cân hoàn toàn có thể sẽ hiển thị lại giá trị cân đợc. Giá tiền này hoàn toàn có thể đợc lu lại vànếu đợc nối đến máy tính của quầy thu tiền, người mua hoàn toàn có thể nhận đợc bảng báo cáo giải trình baogồm trọng lợng cân đợc, giá thành của một đơn vị chức năng cân và tổng số tiền phải trả cho số hàng đó – Cân cũng là một trong những giải pháp để phát hiện ra mẫu sản phẩm trong hệthống đếm tự động hóa. Khi phát hiện có khối lợng lao lý thì mới đếm. Điều này sẽ tránhđợc việc đếm sai nếu cùng một lúc có hai mẫu sản phẩm hoặc vật thể khác không phải là sảnphẩm che cảm ứng quang. Trang 16 – Một ứng dụng khác của mạng lưới hệ thống cân này hoàn toàn có thể kể ra là dùng trong bu điện. Saukhi cân kiện hàng và xác lập nơi cần gửi. Ngõ ra của mạng lưới hệ thống cân này thờng đợc nối đếnhệ thống in bu phí lên nhãn dán vào kiện hàng gửi đi. – Ngoài ra ứng dụng thông dụng của cân điện tử đã đợc sử dụng nhiều trong những nhàmáy ở nớc ta là ứng dụng trong việc đóng gói mẫu sản phẩm. Ngời dùng hoàn toàn có thể nhập vàokhối lợng cho một gói hàng hay bao gạo khi đạt đến giá trị pháp luật này, ngõ ra củabộ giải quyết và xử lý hoàn toàn có thể đợc dùng để tinh chỉnh và điều khiển việc rót hàng hay dây chuyền sản xuất để đóng gói sảnphẩm, hoàn toàn có thể là bằng cách kích những relay để làm đóng, mở những valve selenoid dùng khínénĐiều quan trọng trong những ứng dụng này là chơng trình điều khiển và tinh chỉnh viết cho bộxử lý và cách tiếp xúc với những thiết bị bên ngoài. Phần này thì khác nhau so với cácứng dụng đơn cử khác nhau. Nội dung của luận văn này đề cập đến mạng lưới hệ thống cân xe đã đợc sử dụng phổ biếnở nớc ta. 1.2. Sơ lợc những phơng pháp và cảm ứng đợc dùng trong việc đo khối lợng. 1.2.1 Nguyên lý đo khối lợng. Trong vật lý cơ học, mối quan hệ giữa lực và khối lợng đợc xác lập bằng địnhluật II Newton, mà theo đó lực công dụng vào vật thể có khối lợng m sẽ bằng tích sốkhối lợng và tần suất của nó, tức là : F = ma ( 1.1 ) Trong đó : – F : Lực tính năng ( N ). – m : Khối lợng của vật ( Kg ) – a : Gia tốc của vật ( m / sTrọng lực là một trờng hợp của công thức này. Dới công dụng của sức hút toàn cầu, vậtcó khối lợng sẽ chịu tính năng của trọng tải P = m. g với g là tần suất trọng trờng là mộtsố cố định và thắt chặt ở từng khu vực. Các phơng pháp đo khối lợng là dựa vào quan hệ này. Công thức ( 1 ) không có nghĩa là không có lực trên vật thể nếu không có tần suất mànó chỉ có nghĩa là không có lực cân đối thực. Hai lực cân đối và đối nhau tác độnglên một vật thể sẽ cân đối, không tạo nên tần suất. 1.2.2. Các phơng pháp đo khối lợng. a. Cảm biến điện trở lực căng. Trang 17S ức căng đợc xác lập bằng sự đổi khác chiều dài L của thanh đàn hồi L so vớimột đơn vị chức năng chiều dài : = L / L. ( 1.2 ) Do tác động ảnh hưởng của lực vào thanh L, làm Open sức căng, tơng ứng cũng làm thayđổi giá trị điện trở điện của thanh. Cảm biến sức căng hoạt động giải trí dựa trên nguyên tắc này, được cho phép đổi khác giá trị nhỏ thành sự biến hóa tơng ứng giá trị điện trở điện của thanh. Có hai loại cảm ứng sức căng : – Loại gắn trực tiếp trên cần đàn hồi của bộ đo lực, ở vị trí cần đo sức căng. Khi lựctác động làm căng hoặc cong cần đàn hồi, cũng trực tiếp làm căng cảm ứng. – Loại gián tiếp đợc link cơ học với yếu tố đàn hồi, thờng sử dụng để đo nhữngđộ lệch tổng số của yếu tố đàn hồi. Thừa số cảm ứng sức căng G đợc pháp luật là tỷ số của sự biến hóa đơn vị chức năng của điệntrở so với sức căng : G = ( R / R ) / ( L / L ) ( 1.3 ) trong đó : R = sự đổi khác của điện trở ( ). R = điện trở của cảm ứng sức căng ( ). L = sự đổi khác chiều dài ( m ) L = Chiều dài của cảm ứng ( m ) Khi tính năng một lực f lên tiết diện cắt ngang A, ứng suất S = f / A ( N / m ). ở thanhđàn hồi, tỷ số của ứng suất S trên sức căng là hằng số và đợc gọi là modun đàn hồi : E = S / = constant. ( 1.4 ) Đối với thanh đàn hồi có chiều dày là h và chiều rộng là b, có cảm ứng sức cănggắn trực tiếp trên mặt phẳng ở vị trí cách điểm lực ảnh hưởng tác động là L, ứng suất đ ợc xác lập theobiểu thức : S = 6 f. L / b. h. ( 1.5 ) Từ những biểu thức trên, suy ra : R / R = ( 6G. L / b. hE ). f ( 1.6 ) Từ biểu thức rõ ràng có mối quan hệ tuyến tính giữa lực tác động ảnh hưởng và sự đổi khác giátrị điện trở đơn vị chức năng của cảm ứng. Bằng phép đo R ta hoàn toàn có thể xác lập độ lớn lực tính năng. Đó chính là nguyên tắc hoạt động giải trí của cảm ứng sức căng. Trang 18C ảm biến sức căng được cho phép sử dụng để đo lực tác động ảnh hưởng do trọng lợng của vậttrong những bài toán cân. b. Cảm biến áp điện. Cảm biến áp điện hoạt động giải trí dựa trên nguyên tắc của hiệu ứng áp điện. Phần tử cơ bản của một cảm biến áp điện có cấu trúc tơng tự một tụ điện đợc chế tạobằng cách phủ hai bản cực lên hai mặt đối lập của một phiến vật tư áp điện mỏng dính. Vậtliệu áp điện thờng dùng là thạch anh vì nó có tính không thay đổi và độ cứng cao. Tuy nhiên hiệnnay vật tư gốm ( ví dụ gốm PZT ) do có u điểm độ bền và độ nhạy cao, điện dung lớn, ítchịu ảnh hởng của điện trờng ký sinh, dễ sản xuất và giá tiền sản xuất thấp cũng đợc sửdụng đáng kể. Đặc trng vật lý của một số ít vật tư áp điện đợc trình diễn trên bảng 1.1 Bảng1. 1. Đặc trng vật lý của 1 số ít vật tư áp điệnDới công dụng của lực cơ học, tấm áp điện bị biến dạng, làm Open trên hai bảncực những điện tích trái dấu. Hiệu điện thế Open giữa hai bản cực tỉ lệ với lực công dụng. Các biến dạng cơ bản xác lập chính sách thao tác của bản áp điện. Trên hình 1.2 biểudiễn những biến dạng cơ bản của bản áp điện. Trang 19H ình1. 2 Các dạng biến dạng cơ bản. a. Theo chiều dọc, b. Theo chiều ngang, c. Cắt theo bề dày, d. Cắt theo bề mặtTrong nhiều trờng hợp những bản áp điện đợc ghép thành bộ theo cách ghépnối tiếp hoặc song song. Hình1. 3 Cách ghép những thành phần áp điệna. Hai thành phần song song, b. Hai thành phần tiếp nối đuôi nhau, c. Nhiều thành phần song song. c. Cảm biến áp từHiệu ứng từ giảoDới ảnh hưởng tác động của từ trờng, một số ít vật tư sắt từ biến hóa đặc thù hình học hoặctính chất cơ học ( thông số Young ). Hiện tợng này đợc gọi là hiệu ứng từ giảo. Khi có tác dụngcủa lực cơ học gây ra ứng lực trong vật tư sắt từ làm đổi khác đờng cong từ hoá củachúng, khi đó dựa vào sự đổi khác của độ từ thẩm hoặc từ d hoàn toàn có thể xác lập đợc độ lớn củalực tính năng từ đó hoàn toàn có thể xác lập đợc khối lợng của vật gây ra lực công dụng. Đây là hiệuứng từ giảo nghịch. Cảm biến dựa trên hiện tợng từ giảo – Cảm biến từ thẩm biến thiênCấu tạo của cảm ứng gồm một cuộn dây có lõi từ hợp với một khung sắt từ tạothành một mạch từ kín ( hình 1.4 ). Dới tính năng của lực F, lõi từ bị biến dạng kéo theo sựthay đổi độ từ thẩm à, làm cho từ trở mạch từ biến hóa do đó độ tự cảm của cuộn dây cũngthay đổi. Sự biến hóa tơng đối của L, R hoặc à tỉ lệ với ứng lực, tức là với lực cần đo F : Trang 20H ình 1.4 Cảm biến từ thẩm biến thiên – Cảm biến từ d biến thiênPhần tử cơ bản của cảm ứng từ d biến thiên là một lõi từ làm bằng Ni tinhkhiết cao, có từ d B. Dới tính năng của lực cần đo, thí dụ lực nén ( dù < 0 ), Btănglên : Sự đổi khác của từ thông sẽ làm Open trong cuộn dây một suất điện động tỉ lệvới dB / dt. Biểu thức của điện áp hở mạch có dạng : Trong đó K là thông số tỉ lệ với số vòng dây và tiết diện vòng dây. 1.3. Giới thiệu chung về loadcell. 1.3.1 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động giải trí. Trong cảm ứng cân ( Load Cell ) thờng sử dụng cảm ứng sức căng mắc theo sơ đồcầu. Trong đó sử dụng hai cảm ứng sức căng R1 và R3 gắn ở mặt trên. Hai cảm ứng sứccăng khác R2, R4 gắn ở mặt dới ( hình 1.5 b ). Sơ đồ nối điện cho trên hình 1.5 c, trong đócác cảm ứng sức căng đợc mắc theo sơ đồ cầu Wheatstone. Trang 21H ình 1.5 a. LoadCell khi không có Hình 1.5 b. LoadCell khi cólực tác động lực tác độngHình 1.5 c. Sơ đồ điện cho cảm ứng Load CellKhi không có lực ảnh hưởng tác động vào cảm ứng ( hình 1.5 a ), những cảm ứng sức căng R1-4 ởtrạng thái với sức căng cân đối và điện thế ra bằng 0. Khi có lực tác động ảnh hưởng, làm uốn congthanh đàn hồi, dẫn đến việc tăng sức căng những cảm ứng R-Rvà giảm sức căng những cảmbiến R-R. Kết quả, điện trở R-Rtăng và R-Rgiảm, dẫn đến lệch cầu và ở lối ra xuấthiện điện thế tỷ suất với lực tác động ảnh hưởng. Điện thế này sẽ đợc khuếch đại tới giá trị thiết yếu. Cách dùng bốn cảm ứng sắp xếp trên 4 nhánh cầu đợc ứng dụng thoáng đãng trong cácloadcell trong thực tiễn. Thông thờng 4 cảm ứng này đợc sắp xếp trên hai mặt của loadcell, và nhvậy sẽ có hai cảm ứng điện trở bị dãn ra và 2 cảm ứng điện trở sẽ co lại khi có lực tácdụng. Do đó ta có quan hệ sau : Sự thay đổicủa điện áp ra theobiến dạng của những điện trở này hoàn toàn có thể đợc tính nh sau : R 1 R 1R 2 R 2R 3 R 3R 4 R 4M A ậT C H ề U L ệ ẽCT R U ẽCT R U Y E NL ệ ẽCT R U ẽCT R U Y E NL ệ ẽCR 1 R 2R 3R 4 + V - VL O A D C E L LA M P. L I F I E RO U TR + RR LV + vR-RR+RR-RVaVbR 1R 2H ình 1.6. Sơ đồ tính điện áp raTrang 22H ai điện trở Rvà Rthờng đợc dùng trong mục tiêu cộng những tín hiệu từ những loadcelllại với nhau, Rlà tải. Sơ đồ tơng đơng Thevenin cho mạch trên đợc vẽ nh sau : ở đây Rlà tổng trở ra của loadcell. Theo hình ( a ) ta có : ( ) RRRIV + + = ( 1.12 ) ( ) RRRIV + = ( 1.13 ) Điện áp ra sẽ là : = VR. I ( 1.14 ) Hay : RRRV. 21 + + ( 1.15 ) Vì thế điện áp ngõ ra sẽ biến hóa theo sự đổi khác giá trị của những điện trở này. Để tính tổng trở ra của loadcell ta ngắn mạch nguồn áp cung ứng V, khi đómạch trở thành : R-RR+RR-RR+RIo-I1+I2VoIoI1Io-I1I2I1-I2Hình 1.7. Sơ đồ t ơng đ ơngR oR LV LV oTrang 23H ình 1.8. Sơ đồ tính tổng trởáp dụng định luật kierhoff cho ba vòng kín nh hình vẽ, ta có : ( R-R ). I + ( R + R ). ( I ) = V ( 1.16 ) ( R - R ). I + ( R + R ) I ( R + R ). ( I ) = 0 ( 1.17 ) ( R + R ). ( I ) + ( R - R ). ( I + I ) = V ( 1.18 ) ( 1.17 ) + ( 1.18 ) ( R + R + R - R ). I + ( R-R ). I = ( 1.19 ) ( 1.16 ) + ( 1.18 ) ( R - R ). I ( R + R ). I + 2. R.I = 2. V ( 1.20 ) R.I + R.I = V ( 1.21 ) VIR00 ( 1.22 ) Thay vào ( 1.19 ) ta suy ra ( ) 000021 ). ( VIRRVIRRRR = + + + ( R1 + R2 + R - R ). ( R.I ) + R. ( R - R ). IR.V. [ ( R1 + R2 + R + R - R ). R + R. ( R - R ) ] = VR + R1 + R2 + R - R ). [ ( R1 + R2 + R ). R - ] = V. [ R1 + R2 + R ] ( ) RRRRRRRRRRR + + + + + + = = 2121 ( 1.22 ) Đây chính là tổng trở ra của loadcell. Nh vậy điện áp rơi trên tải Rlà : Trang 24RRRRRRRVRRRRV + + + + 2121 ( 1.23 ) Từ biểu thức trên ta hoàn toàn có thể nhận thấy là điện áp ra Vkhông đổi khác tuyến tính theo sựthay đổi của điện trở cảm ứng. Hệ thống làm tuyến tính hoá sự đổi khác này thì do nhàsản xuất phong cách thiết kế. b. Một số Loadcell thực tiễn. Có nhiều loại loadcell do những hãng sản xuất khác nhau nh KUBOTA ( của Nhật ), Global Weighing ( Nước Hàn ), Transducer Techniques. Inc, Tedea Huntleigh Mỗiloại loadcell đợc sản xuất cho một nhu yếu riêng không liên quan gì đến nhau theo tải trọng chịu đựng, chịu lựckéo hay nén. Tùy hãng sản xuất mà những đầu dây ra của Loadcell có sắc tố khácnhau. Có thể kể ra nh sau : Hình 1.9. Đầu dây ra của LoadcellBảng 1.2 Các mầu thông dụng đầu ra của LoadcellĐầu ra MầuExc + Đỏ Vàng Xanh ĐỏExc + Đen Nâu Đen TrắngExc + Xanh Xanh Đen Xanh lá câySig - Trắng Trắng Đỏ Xanh dơngCác sắc tố này đều đợc cho trong bảng thông số kỹ thuật kỹ thuật khi mua từng loại loadcellThông số kỹ thuật của từng loại loadcell đợc cho trong catalogue của mỗi loadcellvà thờng có những thông số kỹ thuật nh : tải trọng danh định, điện áp ra danh định ( giá trị này cóthể là từ 2 miliVolt / Volt đến 3 miliVolt / Volt hoặc hơn tuỳ loại loadcell ), tầm nhiệt độhoạt động, điện áp cung ứng, điện trở ngõ ra, mức độ chịu đợc quá tải ( Với giá trị điệnáp ra danh định là 2 mili Volt / Volt thì với nguồn cung ứng là 10 Volt thì điện áp ra sẽ là20 mili Volt ứng với khối lợng tối đa. ) Exc + Exc-Sig+Sig-R4R1R2R3Trang 25T uỳ ứng dụng đơn cử mà cách chọn loại loadcell có thông số kỹ thuật và hình dạng khác nhau. Hình dạng Loadcell hoàn toàn có thể đặt cho nhà phân phối theo nhu yếu ứng dụng riêng. Sau đây làhình dạng của 1 số ít loại Loadcell có trong thực tiễn .

Source: https://baoduongdieuhoa24h.com
Category: Điện Tử