Báo cáo đồ án 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO ĐỒ ÁN II Đề tài THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DC CÔNG SUẤT NHỎ Sinh viên thực hiện Nguyễn Hữu Hưng Lớp ET LUH 17 K63 MSSV[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG BÁO CÁO ĐỒ ÁN II Đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DC CÔNG SUẤT NHỎ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hưng Lớp: ET-LUH 17-K63 MSSV: 20187134 Giảng viên hướng dẫn: ThS Lê Thanh Xuyến Hà Nội, 3-2022 Lời mở đầu Đồ án thực vào kì học 20211 bắt đầu tuần học thứ kết thúc vào đầu tháng 3, hướng dẫn ThS Lê Thanh Xuyến - Trường Điện - Điện Tử Các công việc trình làm đồ án giảng viên giao theo tuần Em xin chân thành cảm ơn Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Trường Điện – Điện Tử cho em môi trường học tập tốt nghiên cứu tốt Em xin cảm ơn ThS Lê Thanh Xuyến hướng dẫn đồng hành em Đồ Án Trong trình làm Đồ Án em cịn có nhiều sơ xuất, em mong bỏ qua cô Em xin chân thành cảm ơn Lời cam đoan Tôi Nguyễn Hữu Hưng, mã số sinh viên 20187134, sinh viên lớp ET-LUH17, khóa K63 Tơi xin cam đoan tồn nội dung trình bày đồ án kết q trình tìm hiểu nghiên cứu tơi Các liệu nêu đồ án hoàn toàn trung thực, phản ánh kết lực tơi Mọi thơng tin trích dẫn tn thủ quy định sở hữu trí tuệ, tài liệu tham khảo liệt kê rõ ràng Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm với nội dung viết đồ án Hà Nội, ngày 08 tháng 03 năm 2022 Người cam đoan Hưng Mục lục Lời mở đầu Lời cam đoan Chương Tìm hiểu đề tài 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Yêu cầu thiết kế Chương Cơ sở lý thuyết 2.1 Vi điều khiển Atmega328 2.1.1 Đặc tính / Thơng số kỹ thuật ATmega328P 2.1.2 Sơ Đồ Khối 2.1.4 Bộ nhớ 13 2.1.5 Cấu trúc tổng quát 13 2.1.6 Cấu trúc nhân 14 2.1.7 Mô tả ghi Atmega328 17 2.2 Khối Driver động 19 2.2.1 Tính năng: 19 2.2.2 Thông số kỹ thuật: 20 2.2.3 Điều khiển động DC 21 2.3 Khối hiển thị 24 Chương Mô mạch điều khiển Code 26 3.1 Sơ đồ khối 26 3.2 Sơ đồ nguyên lý mạch 27 3.2.1 Mạch nguồn 27 3.2.2 Mạch nguyên lý 28 3.2.2.1 Kết 28 3.3 Viết code cho vi điều khiển 29 Kết Luận 39 Tài liệu tham khảo 40 Danh mục hình vẽ Hình 1 Vi điều khiển Atmega328P Hình Sơ đồ chân Atmega328 13 Hình Cấu trúc tổng quát 14 Hình Cấu trúc nhân 15 Hình Khơng gian nhớ 16 Hình Thanh ghi cờ 17 Hình Sơ đồ khối Atmega328 Error! Bookmark not defined Hình Cấu trúc L298 20 Hình Xung PWM 22 Hình 10 Sơ đồ chân L298 23 Hình 11 Màn hình LCD 1602 25 Hình 12 Sơ đồ khối mạch Kit 26 Hình 13 Khối nguồn 27 Hình 14 Kết mơ 28 Hình 15 Mạch Kit chạy mơ 29 Danh mục bảng biểu Bảng Sơ đồ chân, mô tả chức Atmega328 12 Bảng Sơ đồ chân, mô tả chức L298 24 Chương Tìm hiểu đề tài 1.1 Đặt vấn đề Động điện chiều từ lâu áp dụng vào máy móc, sản xuất nhiều lĩnh vực, đem lại hiệu kinh tế cao, tiết kiệm tiền công sức lao động Động DC công suất nhỏ sử dụng công cụ, đồ chơi thiết bị gia dụng khác nhau, việc điều khiển tốc độ chiều quay động vấn đề cần giải Xuất phát từ yêu cầu điều khiển tốc độ chiều quay em tìm hiểu đề tài “Thiết kế mơ mạch điều khiển động DC công suất nhỏ” Đây tốn quen thuộc, có nhiều cách giải toán Ý tưởng giải tốn điều khiển động DC thơng qua buttom, đảo chiều quay thông qua mạch cầu H 1.2 Yêu cầu thiết kế Yêu cầu chức năng:  Hệ thống hoạt động ổn định  Động DC thực chức năng: chạy/dừng, đảo chiều quay, tăng tốc, giảm tốc với phím ấn mạch Kit  Điều chỉnh tốc độ động sử dụng chế điều chế độ rộng xung(PWM)  Điện áp hoạt động mạch 20-28 VDC  Dòng điện trung bình cấp cho động tối đa 2A Yêu cầu phi chức năng:     Mạch có đầy đủ thành phần theo sơ đồ khố Chi phí thấp, dễ sản xuất Có hình LCD hiển thị chức mà mạch thực Có đèn LED hiển thị trạng thái phím ấn Chương Cơ sở lý thuyết 2.1 Vi điều khiển Atmega328 Atmega328 chíp vi điều khiển sản xuất hãng Atmel thuộc họ MegaAVR có sức mạnh hẳn Atmega8 Atmega328 vi điều khiển bít dựa kiến trúc RISC nhớ chương trình 32KB ISP flash ghi xóa hàng nghìn lần, 1KB EEPROM, nhớ RAM vơ lớn giới vi xử lý bít (2KB SRAM) ATmega328P vi điều khiển tiên tiến có nhiều tính năng, vi điều khiển tiếng Atmel sử dụng bo mạch arduino UNO, vi điều khiển thuộc họ vi điều khiển megaMVR Atmel (Cuối năm 2016, Atmel Microchip Technology Inc mua lại) Các vi điều khiển sản xuất họ megaMVR thiết kế để xử lý nhớ chương trình lớn vi điều khiển họ chứa lượng ROM, RAM, chân I / O tính khác sản xuất với chân đầu khác nhau, từ chân đến hàng trăm chân Mạch bên ATmega328P thiết kế với tính tiêu thụ dịng điện thấp Chip chứa 32 kilobyte nhớ flash trong, kilobyte EEPROM kilobyte SRAM EEPROM nhớ flash nhớ lưu thơng tin thơng tin thoát nguồn điện bị ngắt SRAM nhớ lưu thông tin có điện ngắt nguồn điện tất thơng tin lưu SRAM bị xóa Atmega328 có khả hoạt động dải điện áp rộng (1.8V – 5.5V), tốc độ thực thi (thông lượng) 1MIPS 1MHZ Hiện vi điều khiển Atmega328 thực sử dụng sử dụng phổ biến từ dự án nhỏ sinh viên, học sinh với giá thành rẻ, xử lý mạnh mẽ, tiêu tốn lượng hỗ trợ nhiệt tình cộng đồng người dùng AVR Hình 1 Vi điều khiển Atmega328P 2.1.1 Đặc tính / Thơng số kỹ thuật ATmega328P • Thiết kế hiệu suất cao • Tiêu thụ điện • Tổng số chân ngõ vào Analog • Chứa 32 kilobyte nhớ flash • Chứa kilobyte SRAM • Chứa kilobyte EEPROM • Tốc độ xung nhịp 16 megahertz • Nhiệt độ tối thiểu tối đa -40 độ C đến 105 độ C • Tổng số chân I / O kỹ thuật số 14 chân • RISC tiên tiến • Khóa chức chương trình để bảo mật mã lập trình • Chứa tổng cộng ba định thời, hai bit 16 bit • Tổng số chân I / O 23 chân • Tổng số kênh PWM • Điện áp hoạt động tối thiểu tối đa từ 1.8V DC đến 5.5V DC 2.1.2 Sơ Đồ Khối Atmega328 Hình Sơ đồ khối Atmega328 2.1.3 Sơ đồ chân Ý nghĩa chân VCC: Chân số VCC cấp điện áp nguồn cho Vi điều khiển AVCC: Chân số 20 AVCC dùng để cấp điện áp cho chuyển đổi tín hiệu tương tự sang kỹ thuật số GND: Chân số chân số 22 nối GND(hay nối Mass) Khi thiết kế cần sử dụng mạch ổn áp để bảo vệ cho Vi điều khiển, cách đơn giản sử dụng IC ổn áp Port A (PA): bao gồm chân từ PA0 đến PA7 Các chân đóng vai trò đầu vào tương tự cho chuyển đổi tương tự sang số Nếu chuyển đổi tương tự sang số khơng sử dụng, cổng A hoạt động cổng vào/ hai chiều bit Port B (PB): bao gồm chân từ PB0 đến PB7 Cổng cổng hai chiều bit có điện trở kéo lên bên Port C (PC): bao gồm chân từ PC0 đến PC7 Port D (PD): bao gồm chân từ PD0 đến PD7 Số thứ Mô tả tự chân PC6 PD0 PD PD PD PD Vcc Chức Mô tả chức Khi chân reset mức thấp, vi điều khiển chương trình reset Chân kỹ thuật số (RX) Chân đầu vào cho giao tiếp nối tiếp Chân kỹ thuật số (TX) Chân đầu cho giao tiếp nối tiếp Chân sử dụng làm Chân kỹ thuật số ngắt Chân kỹ thuật số Chân sử dụng làm (PWM) ngắt Chân sử dụng cho Chân kỹ thuật số nguồn đếm bên Timer0 Điện áp dương Nguồn dương hệ thống Reset 10 ... 13 2. 1.6 Cấu trúc nhân 14 2. 1.7 Mô tả ghi Atmega 328 17 2. 2 Khối Driver động 19 2. 2.1 Tính năng: 19 2. 2 .2 Thông số kỹ thuật: 20 2. 2.3... 21 2. 3 Khối hiển thị 24 Chương Mô mạch điều khiển Code 26 3.1 Sơ đồ khối 26 3 .2 Sơ đồ nguyên lý mạch 27 3 .2. 1 Mạch nguồn 27 3 .2. 2... Atmega 328 Error! Bookmark not defined Hình Cấu trúc L298 20 Hình Xung PWM 22 Hình 10 Sơ đồ chân L298 23 Hình 11 Màn hình LCD 16 02 25 Hình 12 Sơ đồ