Bai Giang Mon GTMTMT - 2010

Giải tích mạch trên máy tính – Trương Ngọc Anh – ĐHSPKT Trang 1

GIẢI TÍCH MẠCH TRÊN MÁY TÍNH GV: Trương Ngọc Anh [email protected]

* NỘI DUNG:

- Giải tích mạch: Tính toán thông số, phân tích nguyên lý các mạch điện tử trong môn học liên quan (Mạch điện 1,2; Điện tử cơ bản 1,2; Kỹ thuật số; Vi xử lý 1…) Mạch Tương tự, mạch số, Mạch Số + điều khiển bằng chương trình (Vi điều khiển).

- Trên máy tính: Sử dụng các phần mềm có sẵn để tính toán và phân tích mạch hỗ trợ cho việc thiết kế.

Phần mềm:

1. ORCAD – PSPICE (9.2) – Tương tự, số

2. PROTEUS – ISIS (7.4 SP3) hoặc (7.6 SP4) – Tương tự, Số, Vi điều khiển

* MỤC ĐÍCH:

VẼ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ (Vẽ từ sơ đồ nguyên lý có sẵn do ta thiết kế sơ bộ).

PHÂN TÍCH MẠCH Quan sát được kết quả Hiệu chỉnh thiết kế theo yêu cầu.

* THI:

- Thi viết Trình bày các thao tác thực hiện trên máy, nhập các thông số cần thiết để phân tích, các loại linh kiện, công cụ thường sử dụng trong phân tích mạch.

- Thi trên máy tính: Vẽ chi tiết và đầy đủ thông tin theo mạch nguyên lý cho sẵn và phân tích mạch theo yêu cầu.

- Thời gian: 60ph

- Không được sử dụng tài liệu.


PHẦN 1: ORCAD – PSPICE

SPICE là 1 mạch mô phỏng tương tự hoặc hỗn hợp giữa tương tự và số (Analog or Mixed A/D), được dùng để kiểm tra việc thiết kế mạch & dự đoán nguyên lý hoạt động của mạch. Đó là 1 phần đặc biệt quan trọng trong mạch tích hợp (IC). Ông Berkeley là người đã nghiên cứu ra SPICE đầu tiên tại phòng thí nghiệm trường đại học của California. Vì vậy mà nó có tên là Simulation Program for Integrated Circuits Emphasis.

SPICE có thể thực hiện những mạch phân tích khác nhau, đây là những mạch quan trọng nhất:

Phân tích mạch DC không tuyến tính: phân tích đường cong dịch chuyển DC.

Phân tích chuỗi Fourier & điện áp phi tuyến: tính toán điện áp & dòng điện theo thời gian. Khi 1 tín hiệu rộng được sử dụng, phân tích chuỗi Fourier sẽ cho biết dãy quang phổ của tần số.

Phân tích đường tuyến tính AC: phân tích ngõ ra theo chức năng của tần số (biên tần, pha tần…). Thiết lập biểu đồ bode.

Phân tích nhiễu.

Phân tích độ nhạy.

Phân tích biến dạng.

Phân tích Fourier: tính toán và vẽ biểu đồ phổ của tần số.

Phân tích Monte Carlo.

Thêm vào đó PSpice có những thư viện tương tự và số của những linh kiện tiêu chuẩn (như là NAND, NOR, flip-flops, MUXes, FPGA, PLDs, và còn nhiều linh kiện số khác nữa). Đây là 1 công cụ hữu ích cho việc mở rộng ứng dụng số & tương tự.

Tất cả sự phân tích này có thể được thực hiện ở những nhiệt độ khác nhau. Nhiệt độ mặc định 27oC.

Mạch điện có thể bao gồm những linh kiện sau :

Nguồn dòng và nguồn áp độc lập & phụ thuộc Điện trở Tụ điện Cuộn cảm Cuộn cảm ứng tương hỗ (hỗ cảm) Đường truyền tín hiệu Khuếch đại thuật toán Công tắc Diode Transistor lưỡng cực Transistor MOS JFET MOSFET Cổng số Và những linh kiện khác


BÀI 1:

VẼ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

CÓ HỖ TRỢ PHÂN TÍCH (PSPICE)

1. VẼ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ:

- Yêu cầu: Vẽ mạch điện sau và tính toán các giá trị dòng đi qua các nhánh và điện áp tại các nút.

R8

3.5K

R4

330

R5

100

R1

1k

R6

680

R2

2K

R7

5K

V1

12Vdc

R3

220

Hình 1.1: Mạch điện trong thực tế.

* Trình tự các thao tác:

Bước 1: Tạo file sơ đồ nguyên lý có hỗ trợ phân tích (PSPICE).

1. File New Project

Hình 1.2


2. Nhập tên file (<255 ký tự), chọn chế độ có hỗ trợ phân tích (Analog or Mixed A/D), nhập đường dẫn nơi lưu file.

Hình 1.3

3. Chọn Create a blank project (Tạo một dự án thiết kế mới hoàn toàn) OK.

Hình 1.4

Bước 2: Lấy linh kiện – có hỗ trợ phân tích (chọn các thư viện trong thư mục PSPICE).

* Một số thư viện cơ bản: (Ví dụ trong mạch điện trở có 2 linh kiện: điện trở và nguồn điện một chiều)

(1) ANALOG: R, C, L …

(2) SOURCE: (NGUỒN TÍN HIỆU)

a. VDC: Nguồn 1 chiều.

b. VSIN: Nguồn tín hiệu sin.


c. VAC: Nguồn xoay chiều.

* Qui trình:

1. Chọn Menu Place Part …

Hoặc Phím tắt: “P” hay “Shift + P”

Hoặc Biểu tượng (shortcut):

Hình 1.5

2. Chọn Add Library… (thêm thư viện) Chọn thư viện Anlalog Nhập R vào mục Part để chọn linh kiện.

Hình 1.6


Bước 3: Sắp xếp linh kiện.

- Sắp xếp linh kiện ngay khi lấy linh kiện.

Hoặc - Di chuyển (Drag & Grop – Kéo và thả).

Công cụ là: Select -

- Xoay – Rotate : Phím tắt “R” hoặc nhấp phải chuột Chọn Rotate.

Bước 4: Nối dây.

- Công cụ Wire – “W”

Bước 5: Đặt thông số cho linh kiện.

* Một số nguyên tắc ghi giá trị:

- k,K: kilo (E3) - m,M: mili (E-3)

- Meg: Mega (E6) - u: micro - (E-6)

- G: Giga (E9) - p: pico (E-9)

- T: Tera (E12) - n: nano (E-12)

- f: femto (E-15)

- Ứng với từng linh kiện thì ta có đơn vị chuẩn mà không cần ghi ra.

VD: R (-ohm) 100 100 ohm

C (F – Farad) 10u 10uF

VD: 1 tụ điện có giá trị 225 picofarad được biểu diễn:

225P, 225p, 225pF, 225pFarad, 225E-12, 0.225N

- Nguyên tắc cơ bản: Cần gì thì chọn đó .


Bước 6: Phân tích.

Hình 1.7 – Thanh công cụ phân tích mạch.

* Qui trình:

1. Tạo chế độ phân tích mới. Chọn biểu tượng :

“New Simulation Profile”

2. Đặt tên phân tích tùy ý. VD: “Tinh dong ap” Chọn Create.

Hình 1.8


3. Chọn chế độ phân tích: BIAS POINT (Tính toán tất cả thông số dòng và áp trong mạch).

Hình 1.9

4. Chạy phân tích Chọn Run PSPICE .

5. Quan sát kết quả phân tích.

- Chế độ BIAS POINT Xem kết quả ở trang vẽ sơ đồ nguyên lý.


2. CÁCH NHẬN DẠNG LỖI “KHÔNG NỐI DÂY HOẶC THIẾU GND”:

Hình 1.11 – Thông báo lỗi khi phân tích.

- Để nhận biết được lỗi ta quan sát trong trang thông tin lỗi.

Hình 1.12 – Thông tin lỗi chi tiết.


- Ta phân tích 2 dòng lệnh sau:

Trong đó:

R : Loại linh kiện.

_ : Dấu cách (loại linh kiện và tên linh kiện).

R1, R2 : Tên linh kiện.

N00215, N00249 : Là điểm nối của 2 chân của điện trở do phần mềm tự gán số.

1k, 2K : Giá trị của linh kiện.

* Nhận xét: Theo cách ghi như trên ta thấy 2 linh kiện có cùng số thứ tự chân nên 2 linh kiện này sẽ được nối song song với nhau. Đây chính là nguyên tắc mà phần mềm hiểu được nguyên lý của mạch thông qua dòng lệnh.

Như vậy: Với thông tin lỗi (ERROR – Node N00215 is floating) nghĩa là bị lỗi tại 1 chân của điện trở R1 hoặc R2.

Kết luận: Trong trường hợp này ta quan sát trong mạch nguyên lý nếu không bị lỗi chưa nối dây thì đây chính là trường hợp mạch thiếu GND. Vì PSPICE cho rằng nguồn VDC chỉ có dương nguồn và âm nguồn không có GND nên hở mạch.

3. VẦN ĐỀ GND TRONG MẠCH:

TRONG BẤT CỨ MẠCH ĐIỆN PHÂN TÍCH NÀO THÌ CHƯƠNG TRÌNH PSPICE LUÔN YÊU CẦU PHẢI CÓ MASS (GND) CỦA TÍN HIỆU.

- Chọn menu Place Ground… (phím tắt “G”)

Hoặc

- Chọn biểu tượng 0/SOURCE.

Hình 1.13


R8

3.5K

R4

330

R5

100

R1

1k

R6

680

R2

2K

R7

5K

V1

12Vdc

0

R3

220

Hình 1.14 – Mạch sau khi thêm GND.

R8

3.5K

2.544mA

12.00V

R4

330

2.544mA9.744V

R5

100120.0mA

10.30V

R1

1k1.696mA

R6

68017.65mA

R2

2K848.1uA

R7

5K2.400mA

0

V1

12Vdc142.6mA

R3

220

2.544mA

Hình 1.15 – Kết quả sau khi phân tích Bias Point (hiển thị điện áp và dòng)


4. MỘT SỐ THƯ VIỆN THÔNG DỤNG:

ANALOG: chứa những linh kiện thụ động (R,L,C), hỗ cảm , dây dẫn điện sóng, nguồn dòng và nguồn áp phụ thuộc (điện áp phụ thuộc nguồn áp E, dòng điện phụ thuộc nguồn dòng F , điện áp phụ thuộc nguồn dòng G và dòng điện phụ thuộc nguồn áp H).

SOURE: cung cấp những nguồn dòng và nguồn áp khác nhau như: Vdc, Idc, Vac, Iac, Vsin, Vexp, pulse, piecewise linear v.v… Đọc lướt qua thư viện để thấy những giá trị thích hợp.

SOURCSTM: cung cấp những nguồn tín hiệu cho phân tích số.

EVAL: cung cấp diode (D…), transistors lưỡng cực (Q…), MOS transistors, JFETs(J….) opamp thực tế như 4741, công tắc (SW- tClose, SW-tOpen), những cổng số & những linh kiện khác nhau.

ABM: chứa những phép toán để ứng dụng như là: phép nhân (MULT), phép tổng (SUM), căn bậc hai (SWRT), Laplace (LAPLACE), arctan (ARCTAN), và nhiều hơn nữa.

SPECIAL: chứa những linh kiện trạng thái khác nhau như PARAM, NODESET, v.v…


5. CÁC PHÍM TẮT THƯỜNG SỬ DỤNG KHI VẼ MỘT SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ:

Phím “R,H,V”: Để xoay linh kiện.

Phím “I” : Phóng to bản vẽ.

Phím “O”: Thu nhỏ bản vẽ.

Phím “T”: Biên soạn văn bản.

Phím “Ctrl + Z”: Bỏ qua lệnh vừa thực hiện.

Phím “ Delete”: Xóa.


BÀI 2:

PHÂN TÍCH MẠCH

1. CÁC CHẾ ĐỘ PHÂN TÍCH MẠCH CƠ BẢN:

BIAS POINT: Tính toán tất cả thông số các mức áp DC tại các nút và dòng điện chạy qua các nhánh. Dùng xác định điều kiện phân cực DC của một mạch điện.

DC Sweep: Thay đổi hàng loạt các giá trị (dòng, áp, giá trị linh kiện, nhiệt độ, thông số linh kiện…) và đo các giá trị ở dạng DC (dòng, áp, công suất,…). Dùng phân tích các đặc tính của các linh kiện điện tử, như vẽ các đường cong đặc tính của Diode, Transistor, SCR, Triac… (Volt-Ampere, Vào-Ra,…).

AC Sweep/Noise: Thay đổi hàng loạt giá trị tần số và đo các giá trị chịu sự ảnh hưởng của tần số (áp – biên tần, góc lệch pha – pha tần, dòng, …). Dùng phân tích các tín hiệu trên mạch điện theo biến tần số và góc pha (trục X lấy theo biến tần số).

Time Domain (Transient): Phân tích mạch theo thời gian xác định (đo dạng sóng của tín hiệu, quá trình quá độ…). Dùng phân tích các mức áp trên các điểm của mạch điện lấy theo biến thời gian (trục X lấy theo biến thời gian). Phân tích này có công dụng như dùng một máy hiện sóng (dao động ký).

2. PHÂN TÍCH MẠCH KHUẾCH ĐẠI:

2.1. Vẽ mạch nguyên lý:

R6

5K

0

R1

22k

R5

56k

V1

FREQ = 1kHzVAMPL = 10mVVOFF = 0V

Q2

Q2SC1815

C3

220uF

R3

5.6k

0

C1

10uF

R4

1.2k

0

V2

12Vdc

0

Q1

Q2SC1815

0

R2

1k

C2

10uF

0

Hình 2.1 – Mạch khuếch đại ghép trực tiếp.


- Các bước thực hiện vẽ mạch tương tự như bài 1.

- Những linh kiện mới trong mạch:

- Tụ điện: C Analog.

- Tụ điện có cực tính: C_elect Analog.

- Nguồn sin: VSIN Source.

- Transistor: Q2SC1815 Jbipolar.

- Tìm kiếm thư viện và linh kiện:

- Chọn Place Part… chọn Part Search.

- Trường hợp 1: Nếu biết tên linh kiện chính xác nhưng không nhớ thư viện.

+ Nhập tên linh kiện Chọn Begin Search Xem kết quả.

VD: Transistor 2SC1815 Tên chính xác theo phần mềm Q2SC1815.

Hình 2.2

- Trường hợp 2: Nếu không biết tên linh kiện chính xác theo phần mềm.

+ Nhập tên linh kiện và

phối hợp với dấu “*” để thay thế những

ký tự không nhớ.

VD: Transistor 2SC1815. Tên thường sử dụng là: C1815.

+ Lúc tìm ta thêm dấu “*”:

*C1815: Tìm tất cả linh kiện có chứa chuỗi ký tự C1815 ở phía sau cùng.

*C1815*: Tìm tất cả linh kiện có chứa chuỗi ký tự C1815 ở giữa.

Hình 2.3


2.2. Phân tích BIAS POINT:

* Yêu cầu: Phân cực cho transistor sao cho mạch làm việc ở chế độ khuếch đại.

- Nhận xét: Transistor phải được phân cực ở chế độ khuếch đại. Như vậy, khi phân cực ta phải thỏa mãn điều kiện sau:

- mối nối B-E phân cực thuận VB > VE

- nối B-C phân cực nghịch VB < VC

Như vậy, VE < VB < VC

Để thỏa mãn được biểu thức trên ta đo điện áp tại 3 chân E, C, B của 2 transistor Q1 và Q2 (6 điểm điện áp).

Chọn phân tích BIAS POINT (tính toán thông số dòng, áp, công suất,… cho toàn mạch).

* Các bước thực hiện:

1. Vẽ hoàn chỉnh mạch nguyên lý. Trong trường hợp phân tích Bias Point thì ta không cần quan tâm đến tụ vì tụ sẽ bị hở mạch đối với tín hiệu DC. Như vậy, tụ có hay không trong mạch không ảnh hưởng đến kết quả phân tích giữ nguyên mạch nguyên lý ở mục 2.1.

2. Tạo và chọn chế độ phân tích.

- New Simulation Profile” Nhập tên: Phân cực Create.

- Trong mục Analysis Type (kiểu phân tích) Chọn BIAS POINT OK.

3. Nhập thông số phân tích: Không cần nhập thêm thông số nào.

4. Xác định điểm cần đo: Không cần xác định vì tự động tính toán toàn mạch.



- Xem kết quả ở trang vẽ sơ đồ nguyên lý.

Điệp áp Dòng điện Công suất

- Có thể di chuyển các giá trị điện áp, dòng điện, hay công suất qua vị trí khác để dễ quan sát.


0V

Q2

Q2SC1815

0

V1

FREQ = 1kHzVAMPL = 10mVVOFF = 0V 1.153V

0V

R5

56k

2.053V

R1

22k

0V

5.843V

R6

5K

R2

1k

C2

10uF

0

Q1

Q2SC1815

0V

V2

12Vdc

0

447.8mV

R4

1.2k

0

0V

C1

10uF

0

12.00V

C3

220uF

0V

R3

5.6k

0

Hình 2.4 – Kết quả điện áp tại các nút.

Q2

Q2SC18157.394uA

1.099mA

-1.107mA

0

V1


0A

R5

56k

3.060uA

R1

22k

452.1uA

R6

5K

0A

R2

1k

447.8uA

0

Q1

Q2SC1815

3.060uA444.8uA

-447.8uA

V2

12Vdc

1.552mA

0

R3

5.6k

1.099mA

R4

1.2k

1.104mA

0

C1

10uF

0C2

10uF

C3

220uF

0

Hình 2.5 – Kết quả dòng điện tại các nhánh.

* Nhận xét: Điện áp tại các chân E, C, B của transistor Q1, Q2 thỏa mãn biểu thức VE < VB < VC nên mạch hoạt động ở chế độ khuếch đại.


2.3. Phân tích DC SWEEP:

* Yêu cầu: Xác định ở điện áp nguồn cung cấp nào thì mạch bắt đầu làm việc ở chế độ khuếch đại.

- Nhận xét: Ở giá trị nào của nguồn cung cấp thỏa mãn biểu thức VE < VB < VC của transistor Q1 và Q2 thì mạch bắt đầu khuếch đại. Vì transistor bắt đầu làm việc ở chế độ khuếch đại mạch khuếch đại.

Như vậy, ta phải thay đổi nguồn cung cấp và đo các giá trị điện áp tại 3 chân E, C, B của 2 transistor Q1 và Q2.

Theo kinh nghiệm, ta có thể chỉ cần đo 2 tín hiệu VC và VB của transitor Q2 (ngõ ra của mạch khuếch đại ghép trực tiếp này).

Nguồn cung cấp VDC 0V 1V 2V … 24V VC (Q2) VB (Q2)

p1

m1

p2

m2 p3

m3 … pn

mn

- Đồ thị biểu diễn mối quan hệ của nguồn cung cấp VDC và điện áp VC và VB của Q2.

Chọn phân tích DC Sweep (thay đổi hàng loạt giá trị nguồn cung cấp – Sweep – và đo điện áp tại các chân VC, VB).


1. Vẽ hoàn chỉnh mạch nguyên lý. Trong trường hợp phân tích này cũng tương tự Bias Point nên ta không cần quan tâm đến tụ vì tụ sẽ bị hở mạch đối với tín hiệu DC.


- New Simulation Profile” Nhập tên: Nguồn cung cấp Create.

- Trong mục Analysis Type (kiểu phân tích) Chọn DC Sweep OK.


3. Nhập thông số phân tích:

Hình 2.6

Trong đó:

Sweep Variable: Biến (đối tượng) thay đổi giá trị

Voltage Source: Tín hiệu là nguồn áp

Current Source: Tín hiệu là nguồn dòng

Global parameter: Tín hiệu là giá trị linh kiện

Model parameter: Tín hiệu là thông số của linh kiện

Temperature: Tín hiệu là nhiệt độ

Name: Tên biến (đối tượng) cần thay đổi

Sweep Type: Kiểu thay đổi giá trị

Linear: Tuyến tính (có qui luật)

Logarithmic: Logarit (biểu diễn theo dạng biểu đồ loga)

Value List: Danh sách giá trị (không cần qui luật)

Start Value: Giá trị bắt đầu phân tích

End Value: Giá trị kết thúc phân tích

Increment: Bước tăng theo quy luật (dương là tăng, âm là giảm)


4. Xác định điểm cần đo:

- Đo điện áp VC và VB của Q2 nên ta dùng que đo điện áp.

- Đặt que đo ngay chân linh kiện để có kết quả tương ứng.



- Xem kết quả ở trang đồ thị.

V_V1

0V 4V 8V 12V 16V 20V 24VV(Q2:c) V(Q2:b)

0V

5V

10V

15V

(6.1380,1.6841)

Hình 2.7

Trong đó:

Trục X : Nguồn cung cấp V_V2 (0V – 24V)

Trục Y: Giá trị điện áp của VC và VB

* Để biết đường đồ thị nào của tín hiệu nào ta quan sát góc trái dưới cùng của đồ thị.

0VV(Q2:c)

Điện áp chân C của Q2 (có ký hiệu hình vuông)

4VV(Q2:b)

Điện áp chân B của Q2 (có ký hiệu hình thoi)

* Nhận xét: Quan sát trên đồ thị, ở điện áp trên 6,138V trở đi mạch bắt đầu khuếch đại vì VC > VB.


7. Một số công cụ hỗ trợ trong đồ thị:

- Toggle Cursor: Bật/Tắt bảng tọa độ.

+ Chỉ quan tâm dòng số 1 khi quan sát 1 điểm.

+ Quan sát bảng tọa độ tại dòng 1 theo nguyên tắc tọa độ (x,y).

VD: A1 (6.1257,1.6755)

Trong đó:

V2 = 6.1257 V (nguồn cung cấp)

VC = VB = 1.6755V

+ Muốn xem giá trị trên đồ thị nào ta chọn vào ký tự đại diện của đường đồ thị đó.

0V 4VV(Q2:c) V(Q2:b)

+ Muốn xóa đường đồ thị nào ta chọn vào tên đường đồ thị đó rồi nhấn Delete.

0V 4VV(Q2:c) V(Q2:b)

- Mark Label: Hiển thị vị trí của tọa độ.

+ Có thể di chuyển giá trị hiển thị theo nguyên tắc kéo & thả.

+ Có thể xóa bằng cách chọn (tắt con trỏ - Toggle Cursor – trước khi xóa) và Delete.


2.4. Phân tích AC SWEEP:

2.4.1 Biên tần:

* Yêu cầu: Xác định ở vùng tần số nào thì biên độ ngõ ra ổn định và góc lệch pha nhỏ nhất.

- Nhận xét: Thay đổi tần số ở ngõ vào và đo tín hiệu ngõ ra (biên độ), hoặc góc lệch pha.

- Ta chọn vùng tần số khảo sát từ 10 Hz 1 Mega Hz.

- Biên độ ngõ ra Giá trị điện áp đo trên điện trở tải.

- Chọn chế độ phân tích là: AC Sweep.


1. Vẽ hoàn chỉnh mạch nguyên lý. Trong trường hợp phân tích này ta dùng nguồn tín hiệu VAC ở nguồn vào tín hiệu (tần số thay đổi, biên độ không đổi). Trong đó: VAC – biên độ của tín hiệu; VDC – thành phần DC của tín hiệu AC.

Q1

Q2SC1815

C2

10uF

R1

22k

R4

1.2k

0

V2

12Vdc

Q2

Q2SC1815

0

C3

220uF

0

0

V11Vac

0Vdc

0

C1

10uF

Ngo_Ra

R5

56k

0

R2

1k

R6

5K

R35.6k

Hình 2.8


- New Simulation Profile” Nhập tên: Biên tần Create.

- Trong mục Analysis Type (kiểu phân tích) Chọn AC Sweep OK.



Hình 2.9

Trong đó:

AC Sweep Type: Kiểu thay đổi giá trị

Linear: Tuyến tính (có qui luật)

Logarithmic: Logarit (biểu diễn theo dạng biểu đồ loga)

Start Frequency: Giá trị bắt đầu phân tích

End Frequency: Giá trị kết thúc phân tích

Points/Decade: Số điểm lấy mẫu/1 decade (khoảng chia)


- Đo điện áp VRtải (VR6) nên ta dùng que đo điện áp.

- Đặt que đo ngay chân linh kiện hoặc đặt tên cho đường dẫn.

- Để xác định chính xác tên của tín hiệu ta đặt tên cho đường tín hiệu đó.

Công cụ : Net Alias Nhập tên Nhấp trái chuột vào đường dẫn cần đặt tên.


Hình 2.10




Frequency

10Hz 100Hz 1.0KHz 10KHz 100KHz 1.0MHzV(NGO_RA)

0V

1.0V

2.0V

3.0V

4.0V

(78.453K,2.8263)

(100.000K,2.6722)

(8.8423K,3.1359)(66.746,3.1489)

Hình 2.11

Trong đó:

Trục X : Tần số nguồn tín hiệu (10Hz – 1 Mega Hz)

Trục Y: Giá trị điện áp ngõ ra (biên độ) trên Rtải.


* Nhận xét:

- Trong vùng tần số 66.746 Hz đến 8.84233 KHz, biên độ ngõ ra gần như không đổi (ổn định).

- Tại tần số 100 KHz, biên độ ngõ ra suy giảm 15% (3.14 V – 100%, 2,67V 85%).

- Nếu cho phạm vi biên độ ổn định ±10% thì ta có vùng tần số mới có giới hạn trên là 78.453 kHz (3.14V – 100%, 90% 2,826V đưa con trỏ đến tại giá trị này biết được tần số).

2.4.2 Pha tần:

Đo góc lệch pha tín hiệu ngõ ra so với tín hiệu ngõ vào khi thay đổi tần số xác định vùng tần số có góc lệch pha nhỏ nhất theo yêu cầu.


- Tương tự các bước ở phân tích biên tần.

- Xác định giá trị cần đo (bước 4):

+ Trường hợp 1: Đặt que đo góc pha. Chọn menu Pspice Chọn Marker Advanced Phase of Voltage (VP).


Hình 2.12

+ Trường hợp 2: Thêm tín hiệu cần đo trên trang đồ thị.

Hình 2.13


2.4.3. Các lưu ý khi hiển thị nhiều đường đồ thị:

- Để hiển thị 2 đường đồ thị trên cùng một hệ trục có chung trục X và khác trục Y. VD:

+ Đường đồ thị biên tần: có trục X là tần số, trục Y là điện áp.

+ Đường đồ thị pha tần: có trục X là tần số, trục Y là góc lệch pha – độ.

Như vậy, khi hiển thị ta cần tách riêng trục Y cho từng đường đồ thị.

Thêm trục Y: Menu Plot Add Y Axis.

Hình 2.14

Thêm đường đồ thị trên trục Y mới: Menu Trace Add Trace…

Kết quả:

Hình 2.15


2.5. PHÂN TÍCH TIME DOMAIN:

* Yêu cầu: Đo và hiển thị dạng sóng ngõ ra của mạch khuếch đại.

- Nhận xét: Đo dạng sóng ngõ ra của mạch khuếch đại là đo VRtải. (VR6). Cấp tín hiệu sin ở ngõ vào và đo dạng sóng tín hiệu ngõ ra để xác định độ ổn định của tín hiệu.

- Chọn chế độ phân tích là: Time Domain. (Đo dạng sóng)


1. Vẽ hoàn chỉnh mạch nguyên lý. Trong trường hợp phân tích này ta dùng nguồn tín hiệu VSIN ở nguồn vào tín hiệu vào (tần số cố định, biên độ thay đổi). Trong đó: VOFF – thành phần DC trong tín hiệu sin; VAMPL – biên độ của tín hiệu; FREQ – tần số của tín hiệu.

Q1

Q2SC1815

V1


C2

10uF

R1

22k

R4

1.2k

0

V2

12Vdc

Q2

Q2SC1815

0

C3

220uF

0

0

0

C1

10uF

Ngo_Ra

R5

56k

0

R2

1k

R6

5K

R35.6k

Hình 2.16


- New Simulation Profile” Nhập tên: Đo dạng sóng Create.

- Trong mục Analysis Type (kiểu phân tích) Chọn Time Domain OK.



Hình 2.16

Trong đó:

Run to Time: Thời gian phân tích (Tphân tích)

VD: Tphân tích = 60.003 ms : Tổng thời gian phân tích là 60,003 s.

Start saving data after: Thời gian bắt đầu hiển thị tín hiệu (Tcho phép)

VD: Tcho phép = 60s : Sau 60s thì bắt đầu hiển thị.

Maximum step size: Thời gian lấy mẫu (Tmẫu).

VD: Tmẫu = 0.01ms : Sau mỗi 0.01ms thì đo 1 lần.

Nghĩa là trong 3ms ta đo 300 lần (3ms/0.01ms = 300 mẫu)

* Nguyên tắc:

Trong đó:

VD: ftín hiệu = 1kHz T = 1ms

Như vậy, để hiển thị rõ ràng trên màn hình ta chỉ cần 3-5 chu kỳ hình sin để quan sát 3-5 chu kỳ T 3-5 ms.

T = 1/ftín hiệu (s)

Tphân tích = Tcho phép + Tcần hiển thị



- Đo điện áp VRtải (VR6) nên ta dùng que đo điện áp.

Hình 2.16




Hình 2.17

Trong đó:

Trục X : Thời gian cần phần tích 4ms. (Chỉ hiển thị 3ms từ 1-4ms)

Trục Y: Biên độ của tín hiệu ngõ ra.

* Nhận xét:


- Tương tự kết quả của máy hiện sóng (dao động ký) ta có thể đo được biên độ đỉnh đỉnh của tín hiệu ngõ ra.

- Đồng thời, ta cũng có thể xác định được tần số của tín hiệu qua việc xác định thời gian của 1 chu kỳ. (f = 1/T)

* Ghi chú:

- Đo biên độ đỉnh-đỉnh hay giá trị giữa 2 điểm cần đo, ta dùng bảng tọa độ để xác định.

1. Bật Toggle Cursor.

2. Di chuyển đến điểm đo đầu tiên và nhấn phím phải chuột để chọn Quan sát dòng số 2 trong bảng tọa độ.

3. Di chuyển đến điểm thứ 2 quan sát dòng số 1 trong bảng tọa độ.

4. Quan sát dòng thứ 3.

Hình 2.18 – Biên độ đỉnh đỉnh – dòng số 3.

Hình 2.19 – Thời gian của 1 chu kỳ T - dòng số 3.


2.5. ĐO DẠNG SÓNG NGÕ RA ỨNG VỚI MỘT SỐ GIÁ TRỊ CỦA ĐIỆN TRỞ TẢI.

* Yêu cầu: Đo và hiển thị dạng sóng ngõ ra của mạch khuếch đại ứng với 2 giá trị của điện trở tải Rtải là 5k và 10k.

* Nhận xét: Chọn chế độ phân tích Time Domain (Đo dạng sóng).

* Qui trình: Tương tự mục 2.5. Cần lưu ý:

1. Thế giá trị linh kiện bằng 1 biến số. Có dạng: {tên biến}.

Hình 2.20

2. Khai báo thông số cho biến mới đặt. Menu Pspice Place Optimizer Parameters Nhấp chuột trái ra màn hình Nhấp 2 lần chuột trái để nhập thông số.

Hình 2.21


3. Chọn chế độ phân tích và nhập thông số theo yêu cầu.

Hình 2.22

* Trong đó:

- General Setting: Tương tự mục 2.5 (Time Domain).

- Parametric Sweep:

+ Start Value: Vẽ 1 đường đồ thị ứng với giá trị này.

+ Cộng Start Value + Increment Vẽ 1 đường đồ thị theo giá trị sau khi cộng.

+ Nếu giá trị sau khi cộng > End Value thì dừng lại.

VD: Start Value: 5k

End Value: 10k

Incement: 5k

4. Đặt đầu dò (que đo) vào điểm cần đo.

5. Thực hiện phân tích.


* Chú thích cho đồ thị: Menu Plot Label …

Time

0s 0.5ms 1.0ms 1.5ms 2.0ms 2.5ms 3.0ms 3.5ms 4.0msV(NGO_RA)

-5.0V

0V

5.0V

R_Tai = 5k R_Tai = 10k

* Để xem thông tin của đường đồ thị ta dùng cách sau:

- Di chuyển đến đường đồ thị và nhấn chuột phải Chọn Information


PHẦN 2: PROTEUS - ISIS

I. VẼ MẠCH NGUYÊN LÝ:

* Yêu cầu: Mô phỏng 1 mạch đếm BCD (0-9) dùng IC 74LS90 và IC tạo xung 555.

1. Lấy linh kiện.

- Linh kiện sử dụng trong mạch:

1. 555 – “555” – Analog IC (Phân loại – Category)

2. Điện trở - “RES…” Generic (lý tưởng) – Resistors

3. Tụ điện – “CAP…” Generic – “CAP-POL” – Capacitors

4. IC đếm 74LS90 – “74LS90”

5. Led 7 đoạn đã giải mã – “7seg” + “BCD”

(Optoelectronics - Các linh kiện phát quang).

* Lấy linh kiện:

- Menu Library Pick Device…

- Hoặc chọn biểu tượng Component Mode

Sau đó chọn P trong cửa sổ


- Trong cửa sổ linh kiện ta nhập tên linh kiện cần tìm kiếm vào ô Keywords.

- Quan sát ô Result để xem kết quả tìm kiếm.

- Giảm số lượng kết quả bằng cách chọn thêm cột phân loại (Category –phân loại cấp 1; Sub-Category – phân loại cấp 2; Manufacturer – nhà cung cấp – phân loại cấp 3).

2. Sắp xếp linh kiện.

- Di chuyển - - Select Mode Chọn linh kiện Drag & Drop.

- Xoay Rotate… , Mirror…

3. Nối dây.

- Di chuyển chuột đến chân linh kiện thì phần mềm sẽ chuyển sang chế độ nối dây.

* Nối nguồn và Mass cho mạch:

- Biểu tượng - Terminal Mode

- Nguồn: “Power”

- Mass: “Ground”

4. Đặt thông số cho kinh kiện.

- Nhấp 2 lần chuột trái vào giá trị của linh kiện hoặc ký hiệu của linh kiện (hiệu chỉnh tên và giá trị cùng 1 lúc – thay đổi 2 dòng đầu tiên của hộp thoại – Component Reference (D.1) và dòng 2 là giá trị của linh kiện.

- Các dạng giá trị tương tự như Orcad.

5. Thực hiện mô phỏng mạch.

RUN STEP PAUSE STOP


6. Một số công cụ hỗ trợ phân tích mạch số:

* Phân loại: SIMULATOR PRIMITIVES (Các công cụ hỗ trợ mô phỏng)

- CLOCK: Tạo nguồn cung clock.

Hoặc

- DCLOCK: Xung clock cho mạch số

: Generator Mode

* Phân loại: DEBUGGING TOOLS (Công cụ gỡ rối)

+ Tạo ra mức logic “0”, “1”. Công cụ: LOGICSTATE.

+ Đo mức logic. Công cụ: LOGICPROBE.


2. ĐỌC TÀI LIỆU DATASHEET:

1. Tên (chức năng) của IC.

VD: 74LS90 – Decade Counter

Bộ đếm 10 (số trạng thái)

2. Mô tả ngắn gọn linh kiện. Description

- 4 bit (đếm nhị phân)

- 0000 1111 (16 trạng thái).

- Đếm 10 trạng thái: 0000 1001 (0-9)

- IC đếm chia làm 2 phần.

- Divide-by-two: Mạch chia 2 (2 trạng thái)

2 trạng thái 0,1

Mạch chia tương đương 1 mạch đếm 1 bit.

- Divice-by-five: Mạch chia 5 (5 trạng thái)

000 – 100 (0-4) (chỉ cần 3 bit)

Tương đương mạch đếm 3 bit.

- HIGH-to-LOW: cạnh xuống

74LS90 sẽ có 2 bộ đếm độc lập:

- 1 bộ đếm 2 - 1 bit (2 trạng thái)

- 1 bộ đếm 5 – 3 bit (5 trạng thái)

Ta có thể nối 2 mạch đếm 2 và đếm lại với nhau thành bộ đếm 10 (0000 – 1001), 10 trạng thái, hay còn gọi là bộ đếm BCD (0-9).

Nối lại bằng cách ngõ ra bộ đếm 2 nối với ngõ vào chân cấp xung clock (CP – Clock Pulse) của bộ đếm 5.

* Một số thông số kỹ thuật cần quan tâm:

- Điệp áp cung cấp.

- Công suất tiêu thụ.

- Tần số làm việc.

Điện áp và công suất Thiết kế bộ nguồn.

3. Sơ đồ chân (Logic Symbol) và tên chân (Pin Name).

4. Bảng trạng thái, bảng sự thật, bảng chế độ.

- State Table, Truth Table, Mode Table, Functions Table (bảng chức năng).

Quan hệ của các ngõ vào ra.


3. LINH KIỆN MÔ PHỎNG:

1. Led đơn.

- Từ khóa: “LED”

- Phân loại: Optoelectronics (tất cả các linh kiện phát quang)

- Led đơn dùng để phân tích có khả năng thay đổi trạng thái Animated… (linh kiện có khả năng chuyển động, thay đổi trạng thái)

- Phân cực cho led (điện trở phân cực, điện trở hạn dòng).

Rhd = (Vngõ ra của IC - Vled)/Iled

= (4,6V – 1,6V)/10mA

= 300 ohm

- Chọn 270 hoặc 330.

2. Led 7 đoạn.

- Từ khóa: “7seg”

- Phân loại: Optoelectronics

- Phân loại led: Anode chung và Cathode chung

Common Anode – Common Cathode

- Led đã giải mã và led chưa giải mã.

Led đã giải mã thì chỉ có 4 ngõ vào ứng với 4 bit nhị phân (led dùng mã BCD).

Cách kết nối: 0001 – số 1

1000 – số 8

23 22 21 20

Led chưa giải mã (có 7 ngõ vào ứng với 7 đoạn a,b,c,d,e,f,g) + Chân chung (Anode hay Cathode).

Anode Cathode


* Led 7 đoạn có hỗ trợ phương pháp quét – (7SEG MUX).

Phần thông số của led:

- Trigger Time: (thời gian kích – sáng tắt – khả năng đáp ứng của led).

VD: Trigger time = 1ms

điều khiển led chớp tắt 1000 lần/1s.

Phân cực cho led.

3. Led ma trận – “Matrix” + “Led”

Xác định chân của led bằng cách dùng nguyên tắc đo theo đồng hồ VOM. (Power + Ground)

4. LCD – “LCD” + “Alphanumeric” - ASCII

5. Nút nhấn, công tắc, bàn phím.

- Nút nhấn: Button

- Công tắc: Switch hoặc “SW-SPST”

- Bàn phím: Keypad

6. Động cơ bước – “Stepper” + “Motor”

7. ADC và cảm biến:

- ADC: ADC0809

- Cảm biến: “Sensor”

- Cảm biến nhiệt độ: “LM35”

(Các giá trị ngõ ra của cảm biến thường là điện áp, dòng điện, điện trở nên những trường hợp không có cảm biến thì ta dùng biến trở để tạo ra giá trị điện áp hay điện trở tương đương với cảm biến đó)

* Ví dụ:

- Ta sẽ thay thế điện trở trong mạch tạo xung dùng IC 555 bằng 1 biến trở.

- Biến trở này có khả năng thay đổi giá trị khi mạch đang hoạt động (có khả năng tương tác – interacvite).

Biến trở: Varistor hoặc Potentiometer (POT).

Quan sát hình vẽ của linh kiện, với thông tin:

VSM… (V: Virtual)

Linh kiện có dòng chữ này thì trực quan và tương tác được.

Bất cứ linh kiện nào, trong hình vẽ có thông tin:

“NO Simulator…..” Linh kiện này không hỗ trợ phân tích.


4. MỘT SỐ PHẦN CỨNG THAM KHẢO:

R4

DC7

Q3

GN

D1

VC

C8

TR2

TH6

CV5

U1

555

R1150k

R2680k

C11uF

C210nF

CKA14

Q012

CKB1

Q19

Q28

Q311

R0(1)2

R0(2)3

R9(1)6

R9(2)7

U2

74LS90

* Linh kiện: 1. IC đếm BCD: 74LS90 2. 555: 555 (Analog ICs) 3. Điện trở: RES 4. Tụ: CAP 5. IC đếm BCD: 74LS90 6. Led 7 đoạn đã giải mã: 7SEG BCD GREEN

* Copy:

- Chọn 1 linh kiện hoặc nhiều linh kiện. Phím phải chuột Block Copy (Các tên linh kiện sẽ tự động thay đổi để không bị trùng tên).

* Di chuyển: Phím phải chuột Drag Object


CKA14

Q012

CKB1

Q19

Q28

Q311

R0(1)2

R0(2)3

R9(1)6

R9(2)7

U3

74LS90

XUNG CLOCK

1Hz

R3

100R4

100R5

100R6

100

D1

LED-GREEND2

LED-GREEND3

LED-GREEND4

LED-GREEN

CONG TAC 1

NUT NHAN 1

R710k

R8

10k

CKA14

Q012

CKB1

Q19

Q28

Q311

R0(1)2

R0(2)3

R9(1)6

R9(2)7

U3

74LS90

?

??

?

0

0

0

0

XUNG CLOCK

1Hz

* Linh kiện: 1. IC đếm BCD: 74LS90 2. Điện trở: RES 3. Công tắc: SWITCH (Switches & Relays Switches) 4. Nút nhấn: Button

* Công cụ thay thế nút nhấn, công tắc, mạch xung clock: 1. Nguồn xung clock: CLOCK (Simulator Primitives) 2. Tạo tín hiệu (mức thấp “0”, mức cao “1”): LOGICSTATE 3. Hiển thị tín hiệu (mức thấp “0”, mức cao “1”): LOGICPROBE

* Copy: - Chọn 1 linh kiện hoặc nhiều linh kiện. Phím phải chuột Block Copy (Các tên linh kiện sẽ tự động thay đổi để không bị trùng tên).


* Nhập tên và giá trị cho linh kiện: - Phím phải chuột Edit Properties… Component Reference (Tên) Component Value (Giá trị)


XTAL218

XTAL119

ALE30

EA31

PSEN29

RST9

P0.0/AD039

P0.1/AD138

P0.2/AD237

P0.3/AD336

P0.4/AD435

P0.5/AD534

P0.6/AD633

P0.7/AD732

P1.01

P1.12

P1.23

P1.34

P1.45

P1.56

P1.67

P1.78

P3.0/RXD10

P3.1/TXD11

P3.2/INT012

P3.3/INT113

P3.4/T014

P3.7/RD17

P3.6/WR16

P3.5/T115

P2.7/A1528

P2.0/A821

P2.1/A922

P2.2/A1023

P2.3/A1124

P2.4/A1225

P2.5/A1326

P2.6/A1427

U1

AT89C51

A02

B018

A13

B117

A24

B216

A35

B315

A46

B414

A57

B513

A68

B612

A79

B711

CE19

AB/BA1

U2

74HC245

VCC

D1

LED-GREEND2

LED-GREEND3

LED-GREEND4

LED-GREEND5

LED-GREEND6

LED-GREEND7

LED-GREEND8

LED-GREEN

2 3 4 5 6 7 8 91

RP1RESPACK-8

* Linh kiện: 1. Vi điều khiển: AT89C51 2. IC đệm: 74HC245 3. Điện trở kéo lên: RESPACK-8 4. Led đơn (xanh): LED-GREEN

* Copy: - Chọn 1 linh kiện hoặc nhiều linh kiện. Phím phải chuột Block Copy (Các tên linh kiện sẽ tự động thay đổi để không bị trùng tên).



P37P36P35P34P33P32P31P30

P27P26P25P24P23P22P21P20

P37

P36

P35

P34

P33

P32

P31

P30

P27

P26

P25

P24

P23

P22

P21

P20

XTAL218

XTAL119

ALE30

EA31

PSEN29

RST9

P0.0/AD039

P0.1/AD138

P0.2/AD237

P0.3/AD336

P0.4/AD435

P0.5/AD534

P0.6/AD633

P0.7/AD732

P1.01

P1.12

P1.23

P1.34

P1.45

P1.56

P1.67

P1.78

P3.0/RXD10

P3.1/TXD11

P3.2/INT012

P3.3/INT113

P3.4/T014

P3.7/RD17

P3.6/WR16

P3.5/T115

P2.7/A1528

P2.0/A821

P2.1/A922

P2.2/A1023

P2.3/A1124

P2.4/A1225

P2.5/A1326

P2.6/A1427

U1

AT89C51

A0

2B

018

A1

3B

117

A2

4B

216

A3

5B

315

A4

6B

414

A5

7B

513

A6

8B

612

A7

9B

711

CE

19

AB

/BA

1

U274HC245

VCC

D1LED-GREEN

D2LED-GREEN

D3LED-GREEN

D4LED-GREEN

D5LED-GREEN

D6LED-GREEN

D7LED-GREEN

D8LED-GREEN

23456789

1

RP1

RESPACK-8

A0

2B

018

A1

3B

117

A2

4B

216

A3

5B

315

A4

6B

414

A5

7B

513

A6

8B

612

A7

9B

711

CE

19

AB

/BA

1

U374HC245

D9LED-GREEN

D10LED-GREEN

D11LED-GREEN

D12LED-GREEN

D13LED-GREEN

D14LED-GREEN

D15LED-GREEN

D16LED-GREEN

A0

2B

018

A1

3B

117

A2

4B

216

A3

5B

315

A4

6B

414

A5

7B

513

A6

8B

612

A7

9B

711

CE

19

AB

/BA

1

U474HC245

D17LED-GREEN

D18LED-GREEN

D19LED-GREEN

D20LED-GREEN

D21LED-GREEN

D22LED-GREEN

D23LED-GREEN

D24LED-GREEN

A0

2B

018

A1

3B

117

A2

4B

216

A3

5B

315

A4

6B

414

A5

7B

513

A6

8B

612

A7

9B

711

CE

19

AB

/BA

1

U574HC245

D25LED-GREEN

D26LED-GREEN

D27LED-GREEN

D28LED-GREEN

D29LED-GREEN

D30LED-GREEN

D31LED-GREEN

D32LED-GREEN

VCC VCC VCC


* Công cụ:

- Đặt tên cho đường dây dẫn - LABLE: Chọn Chọn đường dây dẫn để nhập hoặc chọn tên. - Chỉ cần đặt tên cho dây dẫn đầu tiên những dây dẫn sau muốn đặt cùng tên thì chỉ cần chọn trong danh sách (không nhập lại)


P0_[0

..7]

P1_

[0..7]

P3_[0

..7]

P2_[0

..7]

P1_0

P2_0P2_1P2_2P2_3P2_4P2_5P2_6P2_7

P3_0P3_1P3_2P3_3P3_4P3_5P3_6P3_7

P1_1P1_2P1_3P1_4P1_5P1_6P1_7

P0_0P0_1P0_2P0_3P0_4P0_5P0_6P0_7

P3_0

P3_1

P3_2

P3_3

P3_4

P3_5

P3_6

P3_7

P2_0

P2_1

P2_2

P2_3

P2_4

P2_5

P2_6

P2_7

P1_0

P1_1

P1_2

P1_3

P1_4

P1_5

P1_6

P1_7

P0_7

P0_6

P0_5

P0_4

P0_3

P0_2

P0_1

P0_0

XTAL218

XTAL119

ALE30

EA31

PSEN29

RST9

P0.0/AD039

P0.1/AD138

P0.2/AD237

P0.3/AD336

P0.4/AD435

P0.5/AD534

P0.6/AD633

P0.7/AD732

P1.01

P1.12

P1.23

P1.34

P1.45

P1.56

P1.67

P1.78

P3.0/RXD10

P3.1/TXD11

P3.2/INT012

P3.3/INT113

P3.4/T014

P3.7/RD17

P3.6/WR16

P3.5/T115

P2.7/A1528

P2.0/A821

P2.1/A922

P2.2/A1023

P2.3/A1124

P2.4/A1225

P2.5/A1326

P2.6/A1427

U1

AT89C51

A0

2B

018

A1

3B

117

A2

4B

216

A3

5B

315

A4

6B

414

A5

7B

513

A6

8B

612

A7

9B

711

CE

19

AB

/BA

1U274HC245

VCC

D1LED-GREEN

D2LED-GREEN

D3LED-GREEN

D4LED-GREEN

D5LED-GREEN

D6LED-GREEN

D7LED-GREEN

D8LED-GREEN

2 3 4 5 6 7 8 91

RP1RESPACK-8

A0

2B

018

A1

3B

117

A2

4B

216

A3

5B

315

A4

6B

414

A5

7B

513

A6

8B

612

A7

9B

711

CE

19

AB

/BA

1

U374HC245

D9LED-GREEN

D10LED-GREEN

D11LED-GREEN

D12LED-GREEN

D13LED-GREEN

D14LED-GREEN

D15LED-GREEN

D16LED-GREEN

A0

2B

018

A1

3B

117

A2

4B

216

A3

5B

315

A4

6B

414

A5

7B

513

A6

8B

612

A7

9B

711

CE

19

AB

/BA

1

U474HC245

D17LED-GREEN

D18LED-GREEN

D19LED-GREEN

D20LED-GREEN

D21LED-GREEN

D22LED-GREEN

D23LED-GREEN

D24LED-GREEN

A0

2B

018

A1

3B

117

A2

4B

216

A3

5B

315

A4

6B

414

A5

7B

513

A6

8B

612

A7

9B

711

CE

19

AB

/BA

1

U574HC245

D25LED-GREEN

D26LED-GREEN

D27LED-GREEN

D28LED-GREEN

D29LED-GREEN

D30LED-GREEN

D31LED-GREEN

D32LED-GREEN

VCC VCC VCC


* Công cụ:

1. - Vẽ đường BUS: - Vẽ đường nối từ chân linh kiện vào đường BUS:

2. Đặt tên cho đường BUS và đường dẫn vừa nối - LABLE:

Chọn đường BUS hoặc đường dây dẫn để nhập hoặc chọn tên.


XTAL218

XTAL119

ALE30

EA31

PSEN29

RST9

P0.0/AD039

P0.1/AD138

P0.2/AD237

P0.3/AD336

P0.4/AD435

P0.5/AD534

P0.6/AD633

P0.7/AD732

P1.01

P1.12

P1.23

P1.34

P1.45

P1.56

P1.67

P1.78

P3.0/RXD10

P3.1/TXD11

P3.2/INT012

P3.3/INT113

P3.4/T014

P3.7/RD17

P3.6/WR16

P3.5/T115

P2.7/A1528

P2.0/A821

P2.1/A922

P2.2/A1023

P2.3/A1124

P2.4/A1225

P2.5/A1326

P2.6/A1427

U1

AT89C51

R1

220 R2

220R3

220R4

220R5

220R6

220R7

220

XTAL218

XTAL119

ALE30

EA31

PSEN29

RST9

P0.0/AD039

P0.1/AD138

P0.2/AD237

P0.3/AD336

P0.4/AD435

P0.5/AD534

P0.6/AD633

P0.7/AD732

P1.01

P1.12

P1.23

P1.34

P1.45

P1.56

P1.67

P1.78

P3.0/RXD10

P3.1/TXD11

P3.2/INT012

P3.3/INT113

P3.4/T014

P3.7/RD17

P3.6/WR16

P3.5/T115

P2.7/A1528

P2.0/A821

P2.1/A922

P2.2/A1023

P2.3/A1124

P2.4/A1225

P2.5/A1326

P2.6/A1427

U1

AT89C51

1 2

U2:A

74HC143 4

U2:B

74HC145 6

U2:C

74HC1413 12

U2:D

74HC14

* Linh kiện: 1. Vi điều khiển: AT89C51 2. Điện trở: RES 3. Led 7 đoạn chưa giải mã: 7SEG + ANODE + GREEN 4. Led 7 đoạn dùng phương pháp quét: 7SEG + ANODE + MPX 5. IC đệm đảo: 74HC14


D0

RA_3 RA_4

RA_2

RA_1RA_2RA_3RA_4

RA_1

XTAL218

XTAL119

ALE30

EA31

PSEN29

RST9

P0.0/AD039

P0.1/AD138

P0.2/AD237

P0.3/AD336

P0.4/AD435

P0.5/AD534

P0.6/AD633

P0.7/AD732

P1.01

P1.12

P1.23

P1.34

P1.45

P1.56

P1.67

P1.78

P3.0/RXD10

P3.1/TXD11

P3.2/INT012

P3.3/INT113

P3.4/T014

P3.7/RD17

P3.6/WR16

P3.5/T115

P2.7/A1528

P2.0/A821

P2.1/A922

P2.2/A1023

P2.3/A1124

P2.4/A1225

P2.5/A1326

P2.6/A1427

U1

AT89C51

+88.8

1B1

2B2

3B3

4B4

5B5

6B6

7B7

8B8

1C18

2C17

3C16

4C15

5C14

6C13

7C12

8C11

COM10

U2

ULN2803

+12VDC

2 3 4 5 6 7 8 91

RP1RESPACK-8

STEPPER MOTOR

ULN2803

XTAL218

XTAL119

ALE30

EA31

PSEN29

RST9

P0.0/AD039

P0.1/AD138

P0.2/AD237

P0.3/AD336

P0.4/AD435

P0.5/AD534

P0.6/AD633

P0.7/AD732

P1.01

P1.12

P1.23

P1.34

P1.45

P1.56

P1.67

P1.78

P3.0/RXD10

P3.1/TXD11

P3.2/INT012

P3.3/INT113

P3.4/T014

P3.7/RD17

P3.6/WR16

P3.5/T115

P2.7/A1528

P2.0/A821

P2.1/A922

P2.2/A1023

P2.3/A1124

P2.4/A1225

P2.5/A1326

P2.6/A1427

U3

AT89C51

D7

14

D6

13

D5

12

D4

11

D3

10

D2

9D

18

D0

7

E6

RW

5R

S4

VS

S1

VD

D2

VE

E3

LCD1LM016L

23456789

1

RP2

RESPACK-8

* Linh kiện: 1. Vi điều khiển: AT89C51 2. IC đệm: ULN2803 3. Điện trở kéo lên: RESPACK-8 4. Màn hình LCD: LCD + ALPHANUMERIC (Hiển thị các ký tự theo bảng mã ASCII) 5. Động cơ bước: Stepper Motor (Đơn cực (5,6 dây) – Unipolar ; Lưỡng cực (4 dây – Bipolar)

GV: Trương Ngọc Anh – ĐH SPKT Tp. HCM Trang 47

5. PHẦN MỀM LẬP TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN: 1. Tạo thư mục “TAM” ở đĩa C (để phục vụ cho chương trình lập trình cho vi điều khiển).

2. Khởi động phần mềm SPKT-8051.exe

3. Nhập chương trình vào và lưu vào thư mục định trước (tùy người dùng):

- Dùng phím Caps Lock (viết hoa) và phím Tab (chỉnh các dòng thẳng hàng) ___________________________________

ORG 00H TUDAU: MOV P0,#00001111b ;”0” – led tắt “1” – led sáng CALL DELAY MOV P0,#11110000b CALL DELAY JMP TUDAU ;CHUONG TRINH CON DELAY DELAY: MOV R6,#255 DEL: MOV R7,#255 DJNZ R7,$ DJNZ R6,DEL RET END ___________________________________

4. Biên dịch chương trình.

- Dùng tổ hợp phím Ctrl + A hoặc biểu tượng - Phải xuất hiện 2 màn hình màu đen (mỗi màn hình có khoảng 2-3 dòng chữ). Nếu không thấy thì phải khởi động lại phần mềm.

- Nếu có lỗi thì chọn vào ô để xem lỗi, còn việc chỉnh sửa thì ở cửa sổ ban đầu. - 2 lỗi thông dụng: + Syntax error: Lỗi lệnh Ưu tiên kiểm tra vế trái (lệnh). VD: MOV P0,#00H

Vế trái Vế phải + Undefined Symbol: Lỗi không xác định được tên vị trí… (vế phải).


5. Ghi (Nạp) chương trình cho Vi điều khiển. - Quay trở lại màn hình phần mềm PROTEUS (ISIS). - Nhấp đôi chuột trái vào Vi điều khiển.

- Nhấp chuột vào vị trí mũi tên (dòng Program File) Chọn thư mục lưu file chương trình đã nhập ở bước 3 Chọn file có phần mở rộng .hex (mã hex – mã máy – vì vi điều khiển chỉ hiểu các mã nhị phân 0 và 1). - Clock Frequency: Tần số làm việc cho Vi điều khiển. (Thông thường là 12MHz). 6. Cho mô phỏng chương trình đã ghi cho vi điều khiển.

Run Step Pause Stop Chọn Run để mô phỏng chương trình. Ghi chú: - Kể từ lần thứ 2 ta thay đổi chương trình (bước 3 – chỉnh chương trình, bước 4 – biên dịch lại), ta không cần phải thực hiện lại bước 5 và thực hiện ngay bước 6. - Để cho dễ dàng trong việc quản lý, ta nên lưu chương trình và file mô phỏng chung 1 thư mục.


Bài 1: Ta có thể copy lại những nội dung giông nhau và chỉnh sửa lại (Ctrl + C: Copy và Ctrl + V: Paste – Dán) ORG 00H TUDAU: MOV P0,#00001111b ;”0” – led tắt “1” – led sáng CALL DELAY MOV P0,#11110000b CALL DELAY MOV P0,#01010101b ;”0” – led tắt “1” – led sáng CALL DELAY MOV P0,#10101010b CALL DELAY JMP TUDAU ;CHUONG TRINH CON DELAY DELAY: MOV R6,#255 DEL: MOV R7,#255 DJNZ R7,$ DJNZ R6,DEL RET END _________________________________

Bài 2: Để tận dụng những nội dung giống nhau trong những file trước ta thực hiện các bước sau: - Mở bài 1 Chọn menu File Save As… Nhập tên file mới – vd: Bai 2 OK Như vậy ta sẽ tạo ra 1 file có nội dung giống bài 1 (tên file mới) nhưng bài 1 vẫn giữ nguyên. ORG 00H TUDAU: MOV P0,#0 CALL DELAY MOV R0,#8 LAP: SETB C MOV A,P0 RLC A MOV P0,A CALL DELAY DJNZ R0,LAP JMP TUDAU


;CHUONG TRINH CON DELAY DELAY: MOV R6,#255 DEL: MOV R7,#255 DJNZ R7,$ DJNZ R6,DEL RET END _________________________________

Bài 3: - Thay thế lệnh RLC trong bài 2 thành lệnh RRC. _________________________________

Bài 4: - Thay thế lệnh MOV R0,#8 trong bài 2 thành lệnh MOV R0,#4.

Documents

Bai Giang Mon GTMTMT - 2010