Bài giảng Hệ thống nhúng - Điện tử căn bản

39 trang hapham 2360

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Hệ thống nhúng - Điện tử căn bản", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_he_thong_nhung_dien_tu_can_ban.pdf

Nội dung text: Bài giảng Hệ thống nhúng - Điện tử căn bản

Bộ môn: Hệ thống nhúng Khoa CNTT – ĐHBK Đà Nẵng
Linh kiện điện tử cơ bản Điện tr ở IC chọn kênh Điện tr ở thanh Tụ điện IC so sánh Quang tr ở IC khu ếch đạ i dòng Bi ến tr ở Rơ le Diode Th ạch anh BJT Vi điều khi ển Opto Fet IC ổn áp
Điện trở Là linh ki ện th ụ độ ng trong mạch điện Đơ n vị là Ohm Có 2 lo ại chính Bình th ườ ng (công su ất 1W) 2 giá tr ị quan tâm Tr ị số Công su ất : P=UI=U2/R= R*I 2 Rpwm6 560
Cách đọ c tr ị số với tr ở th ườ ng
Điện trở thanh Có 1 chân chung và th ườ ng có dấu ch ấm để nh ận bi ết Cách đọ c tr ị số tr ở thanh Lấy 2 số đầ u nhân với 10^ số th ứ 3 Vd: 472=4700 Ohm Rbt 2 1 3 4 5 6 7 8 9 4k7
Tụ điện Là linh ki ện th ụ độ ng, dùng để nạp và phóng điện Đơ n vị là Fara Nh ưng thông th ườ ng ch ỉ dùng ở đơ n vị Pico Fara (10 -12 Fara) : pF Nano Fara (10 -9 Fara) :nF C4 -6 Micro Fara (10 Fara) : uF 470uF Chia làm 2 lo ại chính Có cực tính Không có cực tính
Tụ điện Tụ không cực tính Thông th ườ ng là tụ gốm, gi ấy Cách đọ c tr ị số với tụ gốm Lấy 2 số đầ u * 10^ số th ứ 3 ; đơ n vị là pico Fara Vd: 104 = 100000 pico F= 100 nano F Tụ có cực tính Các thông số cần quan tâm Tr ị số Điện áp ch ịu đự ng tối đa Chân dươ ng Chân âm ( có một vạch đen ch ỉ th ị trên thân)
Tụ điện Công dụng trong mạch robocon Tụ không cực tính: dập nhi ểu sinh ra từ độ ng cơ ho ặc các thi ết bị khác. Tụ có cực tính: Ổn đị nh điện áp cho Vi điều khi ển ho ặc cho các linh ki ện khác cần ổn đị nh ngu ồn khi ho ạt độ ng. Tụ có tr ị số càng lớn thì th ời gian nạp điện càng lâu và gi ữ điện cũng tốt hơn.
Quang trở Là lo ại điện tr ở mà tr ị số của nó thay đổ i khi cườ ng độ ánh sáng chi ếu vào. Không có cực tính
Biến trở Là lo ại điện tr ở có th ể thay đổ i tr ị số bằng cách vặn núm điều ch ỉnh Chia làm 2 lo ại chính Th ườ ng Bi ến tr ở th ườ ng: đơ n, kép Bi ến tr ở vi ch ỉnh (vi tr ở) Công su ất (>0.5W) Rv 1 10k
DIODE Cấu tạo từ lớp ti ếp giáp P-N của vật li ệu bán dẫn Đặ c điểm: Ch ỉ dẫn điện một chi ều từ P sang N ( từ Anod sang Katod); khi điện áp từ cực A sang K >= 0.7V Khi dẫn điện thì sẻ có điện áp rơi trên thân kho ảng 0.7V Có dòng ch ịu đượ c nh ất đị nh Có điện áp ng ượ c nh ất đị nh Diod nh ựa: chân có vòng màu xám là chân Katod Diod 1A:1N4007
DIODE Cầu diode là mạch tích hợp 4 diod mắc theo sơ đồ
DIODE Dạng sóng cho ra bởi mạch cầu
DIODE Led ( Light emiting Diode): là diode phát quang. Đặ c điểm: Khi phân cực thu ận thì sẻ phát sáng (VAK >0.7V) Đố i với diode 5mm ( đườ ng kính), dòng điện qua diode để ho ạt độ ng ổn đị nh là 20-25mA
BJT( Transistor lưỡng cực) Là linh ki ện điện tử tích cực trong mạch điện, có 2 lớp ti ếp giáp p-n. Có 2 lo ại Phân cực thu ận (pnp) Phân cực ng ượ c (npn)
BJT( Transistor lưỡng cực)
BJT( Transistor lưỡng cực) Nguyên lý ho ạt độ ng: Có 3 ch ế độ ho ạt độ ng: Ng ắt: các ti ếp giáp pn đề u phân cực ngh ịch Tích cực (khu ếch đạ i):T E phân cực thu ận, T C phân cực ngh ịch Dẫn bão hòa: các ti ếp giáp pn đề u phân cực thu ận
BJT( Transistor lưỡng cực) Mạch phân cực trong ch ế độ ng ắt:
BJT( Transistor lưỡng cực) Bi ểu th ức điều khi ển dòng điện trong ch ế độ tích cực IC =β*I B IE=Ic+I B Trong đó: β: hệ số khu ếch đạ i; đôi khi trong datasheet còn gọi là hfe Ic,I B là dòng qua Cực C và B Thông th ườ ng VBE = 0.7 ho ặc 0.3V tùy thu ộc vật li ệu tạo ti ếp giáp pn
BJT( Transistor lưỡng cực) IB= (Vpc – 0.7)/R2 Ic = β*I B => UCE =Vcc-Ic*R1 => Pce= Uce * Ic
BJT( Transistor lưỡng cực) Ch ế độ bão hòa: Bi ểu th ức dòng điện trong ch ế độ bão hòa IC <= βmin *I B Mạch phân cực: Trong đó: UCE ~ 0.2V
BJT( Transistor lưỡng cực) Trên th ị tr ườ ng thì đa ph ần ký hi ệu theo ki ểu Transistor Nh ật Bản: 2SAxxxx, 2SBxxxx: pnp 2SCxxxx, 2SDxxxx: npn Lưu ý khi lựa ch ọn Transistor Dòng điện ho ạt độ ng không quá dòng cho phép (cực E,C,B) Điện áp ho ạt độ ng không quá điện áp cho phép (cực E,C,B) Công su ất ho ạt độ ng không quá công su ất cho phép Tất cả thông số ho ạt độ ng nên ch ỉ bằng ½ đế n 2/3 thông số tối đa Các BJT ph ổ thông: 2SA1015, 2SC1815, 2SB688, 2SD887, 2SC1061 .
OPTO Là IC ( có cấu tạo từ nhi ều linh ki ện) Nguyên lý ho ạt độ ng: khi có điện áp thu ận kích vào chân 1 và 2 thì chân 3 và 4 sẻ nối với nhau ( BJT dẫn) Lo ại hay dùng: PC817 1 4 2 3
FET(Transistor hiệu ứng trường) Là linh ki ện điện tử điểu khi ển bằng điện áp Thông th ườ ng ch ỉ sử dụng fet trong tr ườ ng hợp dẫn bảo hòa Có 2 lo ại JFET và MOSFET
FET(Transistor hiệu ứng trường) Cấu tạo MOSFET kênh cảm ứng lo ại p: (không dẫn sẵn) còn gọi gọi là ch ế độ giàu.
FET(Transistor hiệu ứng trường) Cách sử dụng MOSFET IRF3205: Vì thông th ườ ng, trong mạch ROBOCON thì Fet ch ỉ đượ c dùng trong ch ế độ bão hòa nên ta mắc theo sơ đồ sau: Vcc Load R6 1k Q3 IRF3205/TO R5 R7 Vpc Q4 20k NPN R
IC ổn áp Các mức điện áp ổn áp đầ u ra: 5V, 9V, 12V, 24V. Có ký hi ệu 78XX Dòng điện tối đa là 1A Điện áp vào tối đa là 36V Hình dạng và sơ đồ sử dụng:
IC chọn kênh(74151)
IC chọn kênh(74151) Bảng Functiontable:
IC so sánh(LM324) Sơ đồ ch ức năng
IC so sánh(LM324) Cách sử dụng Cấp ngu ồn: ngu ồn đố i xứng(-12V và 12V) ho ặc ngu ồn đơ n(0V và 12V ) Khi Chân vào dươ ng có điện áp lớn hơn chân vào âm thì điện áp ng ỏ ra sẻ bằng Vcc Khi Chân vào âm có điện áp lớn hơn chân vào dươ ng thì điện áp ng ỏ ra sẻ bằng –Vcc( ho ặc 0V)
IC khuếch đại dòng(ULN2803) Dòng ra tối đa là 500mA Điện áp vào là 5V, ra tối đa là 50V
Role Dùng trong RBC là lo ại DC12V- 2 cặp ti ếp điểm Ngh ĩa là: Điện áp kích cho role ho ạt độ ng là ngu ồn DC 12V Có 2 cặp ti ếp điểm ho ạt độ ng song song Sơ đồ nguyên lý RELAY DPDT 2 1 7 6 8 5 3 4 K7
Thạch anh Dùng để tạo dao độ ng cho Vi điều khi ển ho ạt độ ng Mạch sử dụng:
Vi điều khiển Là một mạch logic tổ hợp mật độ cao. Có nhân gồm 2 ph ần: Vi xử lý Rom để ch ứa ch ươ ng trình ch ạy. Các ng ỏ ra chia làm các Port Cách xác đị nh chân: Có một dấu ch ấm ho ặc dấu mủi tên ch ỉ lên một chân. Đó là chân số1. Các chân khác tăng dần theo chi ều ng ượ c chi ều kim đồ ng hồ
Vi điều khiển Có lo ại VĐK cho nạp ch ươ ng trình tr ực ti ếp mà không cần tháo ra kh ỏi mạch đang ch ạy(PIC, 89 của Phillip ). Nh ưng cũng có lo ại bắt bu ộc ph ải tháo ra kh ỏi mạch ho ạt độ ng, đư a vào mạch nạp riêng bi ệt để ghi ch ươ ng trình vào ram(89C51, 89C52 ). Mỗi chân có th ể ch ỉ là một cổng vào ra. Nh ưng cũng có th ể mang một ch ức năng đặ c bi ệt( ng ắt, giao ti ếp, .)
Vi điều khiển Sơ đồ và hình dạng VĐK 89c51 U1 39 21 38 P0.0/AD0 P2.0/A8 22 37 P0.1/AD1 P2.1/A9 23 36 P0.2/AD2 P2.2/A10 24 35 P0.3/AD3 P2.3/A11 25 34 P0.4/AD4 P2.4/A12 26 33 P0.5/AD5 P2.5/A13 27 32 P0.6/AD6 P2.6/A14 28 P0.7/AD7 P2.7/A15 1 10 2 P1.0 P3.0/RXD 11 3 P1.1 P3.1/TXD 12 4 P1.2 P3.2/INT0 13 5 P1.3 P3.3/INT1 14 6 P1.4 P3.4/T0 15 7 P1.5 P3.5/T1 16 8 P1.6 P3.6/WR 17 P1.7 P3.7/RD 19 30 18 X1 ALE 29 X2 PSEN 31 9 EA RST 40 VCC 8051
Vi điều khiển Sơ đồ và hình dạng của VĐK PIC16F887 Uv dk 1 33 RE3/MCLR/VPP RB0/AN12/INT 34 2 RB1/AN10/C12IN-3 35 3 RA0/AN0/ULPWU/C12IN0- RB2/AN8 36 4 RA1/AN1/C12IN1- RB3/AN9/PGM/C12IN2- 37 5 RA2/AN2/VREF-/CVREF/C2IN+ RB4/AN11 38 6 RA3/AN3/VREF+/C1IN+ RB5/AN13/T1G 39 7 RA4/T0CKI/C1OUT RB6/ICSPCLK 40 RA5/AN4/SS/C2OUT RB7/ICSPDAT 15 19 16 RC0/T1OSO/T1CKI RD0 20 17 RC1/T1OSI/CCP2 RD1 21 18 RC2/P1A/CCP1 RD2 22 23 RC3/SCK/SCL RD3 27 24 RC4/SDI/SDA RD4 28 25 RC5/SDO RD5/P1B 29 26 RC6/TX/CK RD6/P1C 30 RC7/RX/DT RD7/P1D 13 RA7/OSC1/CLKIN 8 RE0/AN5 9 RE1/AN6 10 14 RE2/AN7 11 RA6/OSC2/CLKOUT VDD 12 31 VSS 32 VSS VDD PIC16F887
Vi điều khiển Mu ốn mạch VĐK ho ạt độ ng thì cần tối thi ểu 2 điều: Ph ải tạo mạch dao độ ng Ph ải tạo mạch RESET Cũng là IC => mu ốn bi ết đượ c cách sử dụng thì ph ải download datasheet về đọ c.