Tài liệu Thiết kế cân điện tử dùng pic16f877a và ic chuyên dụng ad7730

  • Số trang: 66 |
  • Loại file: DOCX |
  • Lượt xem: 39 |
  • Lượt tải: 0
locpham35120

Tham gia: 24/04/2016

Mô tả:

Trường đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ............................................................................. ............................................................................. ............................................................................. ............................................................................. ............................................................................. ............................................................................. ............................................................................. ............................................................................. ............................................................................. ............................................................................. ............................................................................. ............................................................................. ............................................................................. ............................................................................. ............................................................................. ............................................................................. ............................................................................. ............................................................................. ............................................................................. ............................................................................. ............................................................................. ............................................................................. TP.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2012 Đồồ án II: Thiết kế cân điện tử 1 Trường đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh Mục lục DANH MỤC HÌNH VẼ.....................................................................................3 DANH MỤC BẢNG BIỂU – LƯU ĐỒ.............................................................4 LỜI CẢM ƠN....................................................................................................5 NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI.................................................................................6 CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP.................................................................................7 1.1 Lý do chọn đề tài......................................................................................7 1.2 Giới hạn của đề tài....................................................................................7 CHƯƠNG 2: CƠ SƠ LÝ LUẬN.......................................................................8 2.1 Các phương pháp định lượng....................................................................8 2.2 Cảm biến trọng lượng Loadcell................................................................9 2.3 Các linh kiện sử dụng trong mạch............................................................12 2.3.1 IC AD7730.......................................................................................12 2.3.2 LCD HD44780 16x2........................................................................20 2.3.3 Vi điều khiển PIC 16F877A.............................................................30 2.3.4 IC TL082..........................................................................................47 2.3.5 IC nguồn 7805..................................................................................49 2.3.6 IC nguồn 7905..................................................................................50 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ - THI CÔNG...........................................................52 3.1 Sơ đồ khối................................................................................................52 3.2 Sơ đồ nguyên lý........................................................................................53 3.3 Tính toán khối khuếch đại........................................................................54 3.4 Lưu đồ chương trình.................................................................................55 3.5 Chương trình............................................................................................57 3.6 Sơ đồ mạch in...........................................................................................63 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ ĐỀ NGHỊ...........................................................64 TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................65 Đồồ án II: Thiết kế cân điện tử 2 Trường đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh Danh mục hình vẽ Hình 2.1 Cân bằng đòn cân..................................................................................8 Hình 2.2 Cấu tạo Strain gage...............................................................................9 Hình 2.3 Mạch cầu Wheatstone...........................................................................10 Hình 2.1 Cấu tạo bên trong loadcell và nguồn cấp...............................................11 Hình 2.5 Một số dạng Loadcell............................................................................12 Hình 2.2 Loadcell UWE dạng thanh....................................................................12 Hình 2.7 Sơ đồ chân IC AD7730.........................................................................13 Hình 2.8 Sơ đồ kết nối Loadcell DC với IC AD7730..........................................14 Hình 2.9 Giản đồ xung quá trình đọc dữ liệu từ IC AD7730...............................17 Hình 2.10 Giản đồ xung quá trình ghi dữ liệu từ IC AD7730..............................18 Hình 2.11 Hình dáng của loại LCD thông dụng...................................................20 Hình 2.12 Sơ đồ chân của LCD...........................................................................21 Hình 2.13 Cấu hình bên trong PIC 16F877A.......................................................33 Hình 2.14 Sơ đồ khối bên trong PIC 16F877A....................................................34 Hình 2.15 Sơ đồ chân PIC 16F877A....................................................................35 Hình 2.16 Kết nối SPI..........................................................................................39 Hình 2.17 Truyền dữ liệu SPI..............................................................................39 Hình 2.18 Sơ đồ khối của ADC PIC 16F877A....................................................43 Hình 2.19 Định dạng cặp thanh ghi lưu kết quả...................................................46 Hình 2.20 Sơ đồ chân của TL082........................................................................48 Hình 2.21 Sơ đồ chân IC 7805.............................................................................49 Hình 2.22 Sơ đồ chân IC 7905.............................................................................50 Hình 3.1 Sơ đồ mạch khuếch đại vi sai................................................................54 Đồồ án II: Thiết kế cân điện tử 3 Trường đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh Danh mục bảng biểu Bảng 2.1 Thông số Loadcell UWE......................................................................12 Bảng 2.2 Các giá trị điện áp vào..........................................................................12 Bảng 2.3 Chức năng các chân của IC AD7730....................................................13 Bảng 2.4 Chức năng các bit trong thanh ghi giao tiếp..........................................14 Bảng 2.5 Các lựa chọn của bit RS2 – RS0...........................................................15 Bảng 2.6 Chức năng các bit trong thanh ghi trạng thái........................................15 Bảng 2.7 Chức năng các bit trong thanh ghi chế độ.............................................17 Bảng 2.8 Giá trị các byte W,Y,Z trong quá trình đọc ghi.....................................20 Bảng 2.9 Chức năng các chân của LCD...............................................................21 Bảng 2.10 Chức năng RS và RW theo mục đích sử dụng....................................22 Bảng 2.11 Bảng mã ký tự (ROM CODE A00)....................................................24 Bảng 2.12 Tập lệnh LCD.....................................................................................24 Bảng 2.13 Điều kiện hoạt động giới hạn của LCD...............................................28 Bảng 2.14 Điều kiện hoạt động bình thường của LCD........................................28 Bảng 2.15 Các đặc điểm của PIC 16F877A.........................................................32 Bảng 2.16 Chức năng chân của TL082................................................................48 Bảng 2.17 Giá trị tới hạn của TL082....................................................................49 Bảng 2.18 Chức năng chân của 7805...................................................................49 Bảng 2.19 Giá trị tới hạn của 7805......................................................................50 Bảng 2.20 Chức năng chân của 7905...................................................................50 Đồồ án II: Thiết kế cân điện tử 4 Trường đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành được luận văn này là kết quả của toàn bộ nỗ lực của bản thân em trong suốt thời gian theo học tại trường, là toàn bộ năng lực của em khi bắt tay vào quá trình nghiên cứu. Để được thành công như ngày hôm nay chúng em không bao giờ quên được sự giúp đỡ và sự giảng dạy rất nhiệt tình của các Thầy cô Bộ môn Điện – Điện Tử - Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh. Các Thầy cô là những đội ngũ đi trước rất am hiểu về lĩnh vực khoa học kỹ thuật đã tận tình giảng dạy và giúp chúng em hoàn thành được rất nhiều đề tài rất hay và có ứng dụng nhiều trong thực tế. Và đều không thể kể đến sự thành công của em ngày hôm nay đó là sự nhiệt huyết tận tình hướng dẫn của Thầy Trương Ngọc Anh. Thầy đã cùng em đi qua những ngày khó khăn trong quá trình nghiên cứu và chỉ dẫn của Thầy là niềm động lực rất lớn đối với chúng em. Và cuối cùng em xin ghi ơn công lao cha mẹ đã sinh ra và cho chúng em được ăn học đến ngày hôm nay để có cơ hội tiếp cận với lĩnh vực khoa học, nhờ sự động viên thường xuyên và quan tâm đủ mặt về phía gia đình là một động lực giúp chúng em vực qua mặt tâm lý, sự chán nản để chúng em quyết tâm hoàn thành tốt được đề tài này. Chúng em cũng xin cảm ơn đến những người bạn thân đã không ngại chia sẽ về kinh nghiệm làm đề tài cũng như hỗ trợ các công việc để giúp nhóm em hoàn thành tốt được đề tài này. Đồồ án II: Thiết kế cân điện tử 5 Trường đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI Cân là một thiết bị được áp dụng rất nhiều trong các nhà máy sản xuất. Với những yêu cầu về định lượng sản phẩm một cách chính xác khi được đưa vào quá trình sản xuất. Từ những yêu cầu thực tế và lòng đam mê nghiên cứu các hệ thống cân nên em mạnh dạn chọn đề tài “THIẾT KẾ CÂN DÙNG PIC16F877A VÀ IC CHUYÊN DỤNG AD7730” này để làm đề tài ĐỒ ÁN 2 cho mình. Trong quá trình thực hiện đề tài, em đã nỗ lực hết sức, tuy nhiên sẽ không tránh khỏi những thiếu sót và những nội dung trình bày trong quyển báo cáo này là những hiểu biết và những thành quả của em đạt được trong suốt quá trình nghiên cứu dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Trương Ngọc Anh. Chúng em xin cam đoan rằng: những nội dung trình bày trong quyển báo cáo đồ án 2 này không phải là bản sao chép từ bất kỳ công trình đã có trước nào. Nếu không đúng sự thật, em xin chịu mọi trách nhiệm trước nhà trường. TP.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013 Sinh viên thực hiện (ký tên và ghi họ tên) Đồồ án II: Thiết kế cân điện tử 6 Trường đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh CHƯƠNG I: DẪN NHẬP 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Nhằm muốn khám phá sự tò mò, yêu thích tìm hiểu về các thiết bị có giá trị đầu ra là Analog. Nên đề tài em chọn là giao tiếp PIC16F877A với loadcell. Để tìm hiểu và nghiên cứu thêm về cách thức giao tiếp. Trong đề tài này em sử dụng IC chuyên dụng cho Loadcell, sử dụng giao thức truyền dữ liệu SPI. 1.2 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI: Vì em sử dụng Loadcell 6Kg nên khối lượng tối đa mà loadcell có thể cân được chỉ là 6Kg. Và độ phân giải là 1gram. Nếu có đều kiện em sẽ cải tiến để có độ phân giải của cân nhỏ hơn đến mức có thể. Đồồ án II: Thiết kế cân điện tử 7 Trường đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ LUẬN 2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢNG 2.1.1 Khối lượng của một vật thể Khối lượng là thước đo về lượng nhiều hay ít hay mức độ đậm đặc (loãng hay đặc) của vật chất chứa trong vật thể. Khối lượng được hiểu phổ thông nhất là sức nặng của vật trên mặt đất. Khối lượng của vật có thể được tính từ tích phân toàn bộ thể tích của vật m=∫ ρ .dV với ρ là khối lượng riêng (Nguồn: wikipedia.org) Đơn vị tiêu chuẩn đo khối lượng là kilogam (kg) Trọng lượng là một trường hợp của công thức này. Dưới tác dụng của sức hút trái đất, vật có khối lượng sẽ chịu tác dụng của trọng lượng P = m.g ; g là gia tốc trọng trường ¿ 9,8 m/s2 là một số cố định ở từng khu vực Các phương pháp đo khối lượng là dựa vào quan hệ này. Có rất nhiều phương pháp xác định khối lượng của vật, từ cổ điển đến hiện đại. Tuy nhiên điều sai số là điều khó tránh khỏi đối với các thiết bị cân khối lượng có cấu tạo đơn giản, thiết bị cân điện tử sẽ khắc phục được nhược điểm này. Sau đây là một vài cách thức xác định khối lượng của một vật. 2.1.2 Các hình thức xác định khối lượng của vật Cân bằng đòn cân: một khối lượng chưa biết được đặt trên đĩa cân. Các quả cân được hiệu chỉnh chính xác có kích thước khác nhau được đặt trên đĩa bên kia cho đến khi cân bằng. Khối lượng chưa biết bằng tổng khối lượng của các quả cân đặt lên. Hình 2.3 Cân bằng đòn cân Cân đồng hồ lò xo thực tế là một ứng dụng đo khối lượng thông qua sự dịch chuyển dưới tác dụng của trọng lực do vật khối lượng m gây ra. Khối lượng chưa biết đặt trên bàn cân trên lò xo đã được hiệu chỉnh. Lò xo di động cho đến khi lực đàn hồi của lò xo cân bằng với trọng trường tác động lên khối lượng chưa biết. Lượng di động của lò xo được dùng để đo khối lượng chưa biết. Ở các cân đồng hồ chỉ thị kim, lượng di động của lò xo sẽ làm kim quay thông qua một cơ cấu bánh răng với tỷ lệ hợp lý và góc quay của kim sẽ xác định khối lượng của vật cần cân. Ngày nay, với tiến bộ của khoa học kỹ thuật, thì các thiết bị cân điện tử ra đời để xác định khối lượng của một vật từ rất nhỏ đến khối lượng tương đối lớn như: cân Đồồ án II: Thiết kế cân điện tử 8 Trường đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh phân tích, cân vàng, cân xe tải,..và đang được dùng rất phổ biến trong đời sống, sản xuất. Để có được những bàn cân điện tử với độ chính xác cao thì các loại cảm biến trọng lượng (cảm biến lực) được sử dụng với thiết bị này. Các cảm biến trọng lượng dùng trong việc đo khối lượng được sử dụng phổ biến là Loadcell. Đây là một kiểu cảm biến lực biến dạng. Lực chưa biết tác động vào một bộ phận đàn hồi, lượng di động của bộ phận đàn hồi biến đổi thành tín hiệu điện tỷ lệ với lực chưa biết. 2.2 CẢM BIẾN TRỌNG LƯỢNG (LOADCELL) 2.2.1 Cấu tạo của một Loadcell Loadcell gồm một vật chứng đàn hồi, là một khối nhôm hoặc thép không rỉ được xử lý đặc biệt, trên vật chứng có dán 4 strain gage. Khi vật chứng bị biến dạng dưới tác dụng của trọng lượng tác động vào loadcell thì có thể có 2 hoặc 4 strain gage bị tác động. Strain gage hay còn gọi là cảm biến biến dạng gồm một sợi dây dẫn có điện trở suất (thường dùng hợp kim của Niken) có chiếu dài l và có tiết diện s, được cố định trên một phiến cách điện như hình sau: Hình 2.4 Cấu tạo Strain gage Khi đo biến dạng của một bề mặt dùng Strain gage, người ta dán chặt strain gage lên trên bề mặt cần đo sao cho khi bề mặt bị biến dạng thì strain gage cũng bị biến dạng. Các strain gage được dùng để đo lực, đo momen xoắn của trục, đo biến dạng bề mặt của chi tiết cơ khí, đo ứng suất,…và được dùng để lắp mạch cầu Wheatstone để chế tạo ra các loadcell. 2.2.2 Mạch cầu Wheatstone Loadcell hoạt động dựa trên nguyên lý cầu điện trở cân bằng Wheatstone. Mạch cầu Wheatstone dùng để chuyển đổi sự thay đổi của điện trở (thay đổi điện trở của các strain gage) dưới tác dụng lực thành sự thay đổi của điện áp trên đường chéo của cầu. Đồồ án II: Thiết kế cân điện tử 9 Trường đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh Hình 2.5 Mạch cầu Wheatstone Trong sơ đồ trên Rx=Ro+ ΔR , ΔU =V + −V − , ta có: ( ΔU = R0 + ΔR 1 ΔR − . V cc = .V 2 R0 + ΔR 2 2 ( 2 R 0 + ΔR ) cc ) Nếu ΔR << R0 thì biểu thức trên có thể viết lại như sau: ΔR .V 4 R 0 cc [1] Nhận xét: Phương trình trên cho thấy sự biến đổi đơn vị điện trở của hai điện trở đối mặt nhau, hai điện trở sẽ là cộng nhau (bị giãn) trong khi tác động của hai điện trở kề bên nhau sẽ là trừ khử nhau (bị nén). Đặc tính này của cầu Wheatstone thường được dùng để bảo đảm tính ổn định nhiệt của các mạch miếng đo và cũng để dùng cho các thiết kế đặc biệt. ΔU = Đồồ án II: Thiết kế cân điện tử 10 Trường đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh Hình 2.6 Cấu tạo bên trong loadcell và nguồn cấp Hình 2.7 Một số dạng loadcell 2.2.3 Ứng dụng loadcell vào đề tài Qua nghiên cứu và khảo sát các loại Loadcell hiện đang có trên thị trường, và vào mục đích phù hợp với đề tài thiết kế hệ thống định lượng nên chúng em đã nghiên cứu và sử dụng loadcell dạng thanh vào đề tài, vì nó phù hợp theo thiết kế cơ khí và chịu tải trọng. Hình 2.8 Loadcell UWE dạng thanh Đồồ án II: Thiết kế cân điện tử 11 Trường đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh Bảng thông số kỹ thuật: Đặc tính kỹ thuật Tải trọng Bảo vệ quá tải Điện áp ngõ ra Điện áp kích thích Điện áp kích thích tối đa Mức tuyến tính Điện trở vào Điện trở ra Dãy nhiệt độ hoạt động Cấp bảo vệ Giá trị 0,22 - 6 9 2 10 - 12 15 0.02 410 ± 10 350 ± 3 - 20 to + 60 IP66 Đơn vị kg kg mV/V VDC VDC %FSO Ohms Ohms 0 C (Nguồn: www.canvietnhat.com) Bảng 2.1 Thông số Loadcell UWE 2.3 CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH: 2.3.1 AD7730 a. Giới thiệu về IC AD7730: IC AD7730 là một IC chuyên dụng thường được sử dụng để chuyển đổi tín hiệu Analog sang Số (ADC). Cụ thể là để chuyển tín hiệu xuất ra từ loadcell hoặc các đầu dò áp suất. những thiết bị này có tín hiệu ngõ ra là điện áp rất nhỏ chừng vài chục mV. IC AD7730 cho ra tín hiệu số nối tiếp (SPI). Nguồn cấp +5V Điện áp đầu vào 010mV, 20mV, 40mV, 80mV Hoặc -10 mV  +10mV, -20 mV  +20 mV, -40 mV +40 mV and -80mV  +80mV. Bảng 2.2 Các giá trị điện áp vào Đồồ án II: Thiết kế cân điện tử 12 Trường đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh Hình 2.7 Sơ đồ chân IC AD7730 b. Bảng chức năng của các chân: STT Tên Chức năng 1 SCLK Ngõ vào xung clock cho truyền tín hiệu nối tiếp 2 MLCK IN Ngõ vào xung clock cho IC hoạt động 3 MLCK OUT 4 POL Ngõ vào để xác định sẽ truyền dữ liệu nối tiếp theo xung cung lên hay cạnh xuống 5 SYNC Chân đồng bộ khi sử dụng nhiều IC AD7730 6 RESET Chân dùng reset IC 8 AGND Nối với đất của phần mạch tương tự 9 AVDD Nối với nguồn tín hiệu dương của phần mạch tương tự 10 AIN1(+) Ngõ vào dương của tín hiệu tương tự kênh 1 11 AIN1(-) Ngõ vào âm của tín hiệu tương tự kênh 1 12 AIN2(+)/D1 Ngõ vào dương của tín hiệu tương tự kênh 2 hoặc ngõ ra số (phụ thuộc 2 bit DEN và D1 của thanh ghi MODE) 13 AIN2(-)/D0 Ngõ vào âm của tín hiệu tương tự kênh 2 hoặc ngõ ra số (phụ thuộc 2 bit DEN và D0 của thanh ghi MODE) 14 REF IN(+) Điện áp tham chiếu dương cho bộ chuyển đổi ADC 15 16,1 7 18 REF IN(-) ACX Điện áp tham chiếu âm cho bộ chuyển đổi ADC Dùng khi sử dụng cầu điện trở xoay chiều STANDBY Điều khiển chế độ ngủ động của IC Đồồ án II: Thiết kế cân điện tử 13 Trường đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh 19 20 21 22 23 24 CS RDY DOUT DIN DVDD DGND Chân chọn IC Ngõ ra số. Ngõ thông báo trạng thái IC Ngõ ra số. Dùng để truyền dữ liệu nối tiếp Ngõ và số. Dùng để truyền dữ liệu nối tiếp Chân nối nguồn dương phần mạch số Chân nối mass phần mạch số Bảng 2.3 Chức năng các chân của IC AD7730 Hình 2.8 Sơ đồ kết nối Loadcell DC với IC AD7730. c. Các thanh ghi trong AD7730 Có 9 thanh ghi gồm: + Thanh ghi giao tiếp (Communications Register) + Thanh ghi trạng thái (Status Register) + Thanh ghi dữ liệu (Data Register) + Thanh ghi mode (Mode Register) + Các thanh ghi khác (Filter Register, DAC Register, Offset Register, Gain Register, Test Register) Thanh ghi giao tiếp (Communication Register): Thanh ghi giao tiếp đóng vai trò quyết định dữ liệu tiếp theo sẽ được đọc hay ghi vào thanh ghi nào. Thanh ghi này là thanh ghi 8 bit chỉ cho phép ghi (Write Only). Các bit và chức năng của các bit được định nghĩa: Ví trị CR7 Tên WEN CR6,CR 3 CR5,CR ZERO RW1,RW Chức năng Write Enable Bit. Khi bit này xuống 0 thì cho phép ghi vào 7 bit tiếp theo của thanh ghi trạng thái. Bit này phải ghi vào số 0 để đảm bảo răng IC AD7730 đang được vận hành đúng Read/Write mode. Hai bit này xác định hành động tiếp Đồồ án II: Thiết kế cân điện tử 14 Trường đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh 4 0 theo sẽ là đọc hay ghi theo bảng giá trị RW1 RW0 Ý nghĩa 0 0 Ghi 1 lần vào thanh ghi xác định 0 1 Đọc 1 lần giá trị thanh ghi xác định 1 0 Bắt đầu đọc liên tục một thanh ghi xác định 1 1 Dừng việc đọc liên tục tại thanh ghi xác địn CR2RS2-RS0 Ba bit xác định hành động đọc/ghi dữ liệu tiếp theo sẽ tác CR0 động đến thanh ghi nào Bảng 2.4Chức năng các bit trong thanh ghi giao tiếp (Communication Register) RS2 0 RS1 0 RS0 0 Thanh ghi được chọn Thanh ghi giao tiếp (Communication Register – Nếu đó là hành động ghi) Thanh ghi trạng thái (Status Register – Nếu đó là hành động đọc) Thanh ghi dữ liệu (Data Register) Thanh ghi mode (Mode Register) Filter Register DAC Register Offset Register Gain Register Test Register Bảng 2.5 Các lựa chọn của bit RS2 – RS0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 Thanh ghi trạng thái (Status Register): Thanh ghi trạng thái là thanh ghi 8 bit chỉ đọc (Read Only). Thanh ghi cập nhật trạng thái hiện tại của IC. Để truy cập vào thanh ghi trạng thái, 3 bit RS2-RS0 phải được ghi là 000. Vị trí SR7 Tên RDY SR6 STDY SR5 STBY SR4 NOREF SR3SR0 MS3MS0 Chức năng Ready Bit. Bit có trạng thái và thuật toán tương tự với chân RDY. Các điều kiện để chân RDY lên mức cao có thể xem ở phần sau Steady Bit. Bit sẽ cập nhật trạng thái khi bộ lọc viết kết quả vào thanh ghi data Standby Bit. Bit thông báo IC đang ở chế độ bình thường hay ở chế độ Standby No Reference Bit. Nếu điện áp giữa 2 chân REF(+) và REF(-) dưới 0.3V. Bit sẽ lên 1. Factory use Đồồ án II: Thiết kế cân điện tử 15 Trường đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh Bảng 2.6 Chức năng các bit trong thanh ghi trạng thái (Status Register) Thanh ghi dữ liệu (Data Register): Thanh ghi có 16 bit hoặc 24 bit phụ thuộc vào giá trị bit MR8 của thanh ghi Mode. Là thanh ghi chỉ đọc (Read-Only). Thanh ghi chưa dữ liệu ra số sau khi chuyển đổi Thanh ghi mode (Mode Register): Thanh ghi mode là thanh ghi 16 bit có thể đọc và ghi. Thanh ghi dùng để thiết Vị trí Tên MR15- MD2MR13 MD0 Chức năng Mode bits. Ba bit dùng để xác định chế độ vận hành của AD7730. Các mode được quy định MD2 MD1 MD0 Mode 0 0 0 Sync Mode 0 0 1 Continuous Conversion Mode 0 1 0 Single Conversion Mode 0 1 1 Standby Mode 1 0 0 Internal Zero-Scale Calib ation 1 0 1 Internal Full-Scale Calibration 1 Đồồ án II: Thiết kế cân điện tử 16 Trường đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh 1 0 System Zero-Scale Calibration 1 1 1 System Full-Scale Calibration MR12 B/U MR11 DEN MR10- D1-D0 MR9 MR8 WL MR7 HIREF MR6 ZERO MR5MR4 RN1RN0 MR3 CLKDI S MR2 BO MR1MR0 CH1CH0 Bipolar/Unipolar Bit. Nếu bit là 0 dùng cho ngõ vào âm-dương (-20mV – 20mV). Nếu bit là 1 dùng cho ngõ vào chỉ có dương (0mV – 20mV) Digital Output Enable. Nếu bit này là 1, 2 chân AIN2(+)/D1 và AIN2(-)/D0 sẽ là ngõ ra số. Digital Output Bits. Hai bit này quyết định trạng thái ngõ ra D1, D0 ở DEN mode Data Word Length Bit. Bit này quyết định độ dài thanh ghi Data là 16 bit nếu bit này là 0 và 24 bit nếu bit này là 1 High Reference Bit. Bit này cài đặt dựa vào điện áp tham chiếu. Nếu điện áp tham chiếu là 5V nên để bit này là 1 và điện áp tham chiếu là 2.5V nên để bit này là 0 để đảm bảo phù hợp với ngõ vào. Bit này phải ghi vào số 0 để đảm bảo răng IC AD7730 đang được vận hành đúng Input Range Bits. Bit này quyết định khoảng điện áp đầu vào. RN1 RN0 B/U Bit = 0 B/U Bit = 1 0 0 -10mV - 0mV – +10mV +10mV 0 -20mV - 0mV +20mV +20mV 1 0 -40mV - 0mV +40mV +40mV 1 1 -80mV - 0mV +80mV +80mV Master Clock Disable Bit. Nếu bit này là 1 thì chân MCLK OUT sẽ được ép ở mức thấp. Điều này giúp cho người dùng có thể sử dụng nguồn xung clock ngoại. Burnout Current Bit. Channel Selection Bit. Chân chọn kênh ngõ vào tương tự. CH1 CH0 Ngõ vào Ngõ vào âm dương 0 0 AIN1(+) AIN1(-) 0 1 AIN2(+) AIN2(-) 1 0 AIN1(-) AIN1(-) 1 1 AIN1(-) AIN2(-) Bảng 2.7 Chức năng các bit trong thanh ghi chế độ (Mode Register) Đồồ án II: Thiết kế cân điện tử 17 Trường đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh Ngoài ra còn có các thanh ghi khác để tuy chỉnh các khối lọc, bù offset, khối khuyếch đại. d. Quá trình đọc và ghi dữ liệu trên Chip Hình 2.9 Giản đồ xung của quá trình đọc dữ liệu từ IC AD7730 Hình 2.10 Giản đồ xung của quá trình ghi dữ liệu từ IC AD7730 RDY- Ready: Chân báo hiệu trạng thái của IC, khi chân RDY xuống mức thấp báo hiệu dữ liệu ở IC AD7730 đã sẵn sàng để được đọc. SCK: Xung giữ nhịp cho giao tiếp SPI, vì SPI là chuẩn truyền đồng bộ nên cần 1 đường giữ nhịp, mỗi nhịp trên chân SCK báo 1 bit dữ liệu đến hoặc đi.IC AD7730 đóng vai trò là Slave nên cần có xung SCK từ Master. DOUT – Digital Output: Ngõ ra dữ liệu số của IC AD7730 phục vụ cho quá trình đọc dữ liệu chuẩn SPI DIN – Digital Input: Ngõ vào dữ liệu số của IC AD7730 phục vụ cho quá trình ghi dữ liệu chuẩn SPI Đồồ án II: Thiết kế cân điện tử 18 Trường đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh CS – Chip Select: Đường chọn Chip, tích cực mức thấp, nếu trường hợp ta giao tiếp nhiều IC Slave khác nhau, sử dụng đường CS để chọn Slave nào Master cần giao tiếp. Đồồ án II: Thiết kế cân điện tử 19 Trường đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh Quá trình đọc và ghi vào thanh ghi trên chip thể hiện qua lưu đồ sau: Start Đọc liên tục ? Đúng Sai Viêết Byte W* vào thanh ghi giao têếế Viêết Byte Y* vào thanh ghi giao têếế Đọc thanh ghi yêu cầầu Đọc thanh ghi yêu cầầu Dừng quá trình đọc liên tục? Đúng Viêết Byte Z* vào thanh ghi giao têếế * Các Byte W, Y, Z được đêầ cậế ở bảng dưới Lưu đồ 2.1 Quá trình đọc ghi trên IC AD7730 Đồồ án II: Thiết kế cân điện tử 20 Sai
- Xem thêm -