Đồ án vi điều khiển, đồ án tốt nghiệp: Phân loại sản phẩm theo chiều cao

ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Đề tài Hệ thống đếm, phân loại sản phẩm theo chiều cao Họ và tên nhóm sinh viên thực hiện Lớp Giảng viên hướng dẫn Hà Nội, tháng 6, năm 2021 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển của nền kinh tế và khoa học kỹ thuật trên con đường công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước Ngành cơ điện tử nói chung đã có những bước tiến vượt bậc và mang lại những thành quả đáng kể Để thú.

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Đề tài: Hệ thống đếm, phân loại sản phẩm theo chiều cao Họ tên nhóm sinh viên thực hiện: Lớp: Giảng viên hướng dẫn: Hà Nội, tháng 6, năm 2021 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển kinh tế khoa học kỹ thuật đường cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước Ngành điện tử nói chung có bước tiến vượt bậc mang lại thành đáng kể Để thúc đẩy kinh tế đất nước ngày phát triển, giàu mạnh phải đào tạo cho hệ trẻ có đủ kiến thức để đáp ứng nhu cầu ngày cao xã hội Đòi hỏi phải nâng cao chất lượng đào tạo phải đưa phương tiện dậy học đại vào giảng đường, trường học có trình độ người ngày cao đáp ứng nhu cầu xã hội Trường Đại Học Công Nghệ GTVT trường trọng đến việc đại hóa thiết bị nhằm nâng cao hiệu giảng dậy giúp sinh viên có khả thực tế cao Để sinh viên tăng khả tư làm quen với công việc thiết kế, chế tạo chúng em giao thực đồ án: “Thiết kế chế tạo mơ hình đếm, phân loại sản phẩm theo chiều cao” nhằm củng cố mặt kiến thưc trình thực tế Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Ths thầy cô môn dạy, giúp đỡ chúng em nhiều trình tìm hiểu, thiết kế hồn thành đề tài đồ án Nhóm sinh viên thực MỤC LỤC CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI .2 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Giới thiệu chung số mơ hình hiệu .3 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .4 2.1 Các linh kiện sử dụng sản phẩm .4 2.1.1 Vi điều khiển AVR ATmega16A 2.1.2 Module Cảm biến hồng ngoại V1 .10 2.1.3 Động Servo SG90 11 2.1.4 Động giảm tốc 12V DC 12 2.1.5 Giới thiệu thạch anh 8MHz 13 2.1.6 IC nguồn LM2576S-5V LM2576S-ADJ .14 2.1.7 Màn hình LCD 1602 15 2.1.8 Còi chip 5V 16 2.2 Các phần mềm sử dụng 17 2.2.1 Phần mềm mô mạch: 17 2.2.2 Phần mềm trình biên dịch cho vi điều khiển .18 2.2.3 Phần mềm vẽ mạch Altium Designer 20 CHƯƠNG : THIẾT KẾ, CHẾ TẠO SẢN PHẨM 22 3.1 Thiết kế phần cứng .22 3.2 Thiết kế mạch nguyên lý 23 3.3 Mạch mô 24 3.4 Thiết kế mạch in 25 3.5 Mạch sau hoàn thành 26 3.6 Nguyên lý hoạt động 27 3.7 Chương trình lập trình cho vi điều khiển Atmega16 38 KẾT LUẬN 48 Mục lục hình ảnh Hình 1.1 Hệ thống phân loại gạo theo màu sắc .4 Hình 2.1 Vi điều khiển ATmega16A .4 Hình 2.2 Sơ đồ chân Atmega16 .8 Hình 2.3 Module cảm biến hồng ngoại .10 Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý cảm biến 10 Hình 2.5 Cấu tạo Module cảm biến hồng ngoại phát vật cản 11 Hình 2.6 Động Servo SG90 12 Hình 2.7 Động Cơ Giảm Tốc 3-12VDC 3-30Rpm JS30 .12 Hình 2.8 Thạch anh 8MHz 13 Hình 2.9 IC nguồn LM2576S 14 Hình 2.10 Màn hình LCD 1602 15 Hình 2.11 Cịi chíp .17 Hình 2.12 Phần mềm proteus 18 Hình 2.13 Phần mềm CodevisionAVR 20 Hình 2.14 Phần mềm Altium Designer 21 Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý 23 Hình 3.2 Sơ đồ mạch mô 24 Hình 3.3 Mặt mạch .25 Hình 3.4 Mặt mạch 25 Hình 3.5 Mặt mạch thực tế 26 Hình 3.6 Mặt mạch thực tế 26 Hình 3.7 Tổng quan mơ hình .28 Hình 3.8 Ban đầu hình hiển thị chế độ đếm 29 Hình 3.9 Chuyển sang chế độ cài đặt sản phẩm cao 30 Hình 3.10 Chuyển sang chế độ cài đặt sản phẩm thấp 31 Hình 3.11 Khi sản phẩm cao qua cảm biến .32 Hình 3.12.Sản phẩm cao đến cần gạt .33 Hình 3.13 Sản phẩm cao gạt khỏi .34 Hình 3.14 Màn hình hình hiển thị sản phẩm cao tăng thêm .35 Hình 3.15 Sản phẩm thấp qua cảm biến 36 Hình 3.16 Màn hình hiển thị số sản phẩm thấp tăng thêm .37 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN LỚP: NHÓM: ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Lý chọn đề tài Ngày nay, việc tập trung hóa- tự động hóa công tác quản lý, giám sát điều khiển hệ thống tự động nhằm cao hiệu trình sản xuất, tránh rủi ro, tiết kiệm chi phí Và hạn chế nhiễm mơi trường hướng tất yếu trình sản xuất tránh khỏi, thời gian với phát triển mạnh mẽ công nghệ Cùng với phát triển vượt bậc kĩ thuật vi điện tử , kĩ thuật truyền thông công nghệ phần mềm thời gian qua Và lĩnh vực điều khiển tự động đời, phát triển ngày đa đạng đáp ứng yêu cầu sống, địi hỏi q trình tự động lĩnh vực cơng nghiệp Chính phải lựa chọn trình điều khiển cho phù hợp với yêu cầu thực tế đặt cho ngành Đảm bảo điều kiện sở vật chất cho phép, tiết kiệm chi phí vận hành, nâng cao hiệu sản xuất, dễ dàng bảo trì sửa chữa hệ thống có cố Thực tiễn đặt để quản lí nhà máy sản xuất cách linh hoạt ổn định phù hợp nhất, tiết kiệm phải an toàn Trước thời thách thức thời đại, nhận biết nắm bắt vận dụng thành tựu cách có hiệu khoa học kĩ thuật giới nói chung kĩ thuật điều khiển tự động nói riêng Sự áp dụng kĩ thuật điều khiển tự động ứng dụng rộng rãi nghành sản xuất lớn, doanh nghiệp lớn cách nhanh chóng bên cạnh doanh nghiệp vừa nhỏ quy mơ sản xuất ngược lại hồn tồn chưa áp dụng đặc biệt khâu cận sản phẩm đóng gói bao bì, cịn sử dụng sức người, cho suất chưa hiệu Trên sở thực tế khách quan, yêu cầu xã hội giới nước, đề tài có nhiều tiềm nghiên cứu ứng dụng khai thác cách khả thi tốt Việc ứng dụng kĩ thuật điều khiển vào “quá trình phân loại sản phẩm” thành tựu đáng kể làm thay đổi sản xuất cũ mang nhiều hạn chế Làm thay đổi cục diện cơng nghiệp mạnh mẽ Chính trở thành vấn đề hứng thú đầy tiềm cho chúng em tìm hiểu xây dụng thiết kế cải tiến góp phần vào hồn thiện phát triển sâu, rộng đời sống sản xuất người 1.2 Giới thiệu chung số mơ hình hiệu LỚP: NHĨM: ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Hệ thống phân loại sản phẩm hệ thống điều khiển tự động bán tự động nhằm chia sản phẩm nhóm có thuộc tính với để thực đóng gói hay loại bỏ sản phẩm hỏng - Có nhiều cách phân loại hệ thống phân loại sản phẩm: +) Dựa phương thức điều khiển chia hệ thống tự động hay bán tự động, có tham gia người hay không mức độ đến đâu, điều khiển PLC, vi xử lí +) Theo màu sắc: màu sắc cảm biến màu nhận biết chuyển sang tín hiệu điện qua chuyển đổi ADC xử lí +) Theo trọng lượng, hình dáng kích thước bên ngồi +) Ngồi cịn nhiều cách phân loại khác tùy vào u cầu khác biệt phơi *Ví dụ hệ thống phân loại gạo theo màu sắc: Hệ thống phân loại gạo theo màu sắc: Hệ thống phân loại gạo màu sắc Viện IMI phát triển vấn đề tự động nhận dạng, xử lý phân loại chế biến gạo phục vụ xuất khẩu, khả ứng dụng công nghệ quang - điện tử (opto-mechatronic technology) ứng dụng cụ thể “hệ máy nhìn” đề tài đánh giá cao VICA Những năm gần đây, công nghệ quang học gắn kết với hệ thống điện tử nhanh, tạo số lượng lớn sản phẩm điện tử - máy móc, hệ thống với phận quang học thông minh” Sự diện công nghệ quang học ngày rõ nét, cho phép nâng cao giá trị hiệu hệ thống, phần tử quang học kết hợp với phần tử điện tử nhúng hệ thống đem lại giải pháp cho nhiều vấn đề kỹ thuật hóc búa Các hệ thống phân loại hạt theo màu sắc nói chung, phân loại gạo theo màu sắc nói riêng có sơ đồ nguyên lý, cấu trúc hình Vật liệu (gạo) cấp cấp liệu tung xuống máng dẫn, ổn định quỹ đạo máng chuyển động qua vùng nhận dạng camera (CCD CMOS) Màu sắc đối tượng dịch chuyển (hạt gạo) nhận biết tức thời xử lý thời gian thực) máy tính cơng nghiệp (IPC) định khả chấp nhận hạt nhận dạng, phát tín hiệu cho súng phun khí nén bắn hạt khỏi quỹ đạo dịch chuyển không đạt yêu cầu chất lượng (trong trường hợp thơng LỚP: NHĨM: ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN qua màu sắc), ngược lại khơng phát tín hiệu Qua khỏi vùng nhận dạng, gạo phẩm phế phẩm phân tách chứa hai khoang chứa tách biệt Từ vào kho qua máy đóng bao Hình 1.1 Hệ thống phân loại gạo theo màu sắc CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Các linh kiện sử dụng sản phẩm 2.1.1 Vi điều khiển AVR ATmega16A Hình 2.1 Vi điều khiển ATmega16A Atmega16 vi điều khiển công suất thấp 40 chân phát triển cơng nghệ CMOS LỚP: NHĨM: ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN CMOS công nghệ tiên tiến sử dụng chủ yếu để phát triển mạch tích hợp Nó có mức tiêu thụ điện thấp khả chống nhiễu cao Atmega16 điều khiển 8-bit dựa kiến trúc RISC (Reduced Instruction Set Computing) tiên tiến AVR AVR dòng vi điều khiển Atmel phát triển vào năm 1996 Nó máy tính chip đơn kèm với CPU, ROM, RAM, EEPROM, định thời, đếm, ADC bốn cổng 8-bit gọi PORTA, PORTB, PORTC, PORTD cổng bao gồm chân I / O Atmega16 có ghi tích hợp sử dụng để tạo kết nối CPU thiết bị ngoại vi bên ngồi CPU khơng có kết nối trực tiếp với thiết bị bên ngồi Nó nhận đầu vào cách đọc ghi đưa đầu cách ghi ghi Atmega16 kèm với hai định thời bit định thời 16 bit Tất định thời sử dụng làm đếm chúng tối ưu hóa để đếm tín hiệu bên Hầu hết thiết bị ngoại vi cần thiết để chạy chức tự động tích hợp thiết bị ADC (bộ chuyển đổi analog sang kỹ thuật số), so sánh tương tự, USART, SPI, giúp tiết kiệm so với vi xử lý yêu cầu thiết bị ngoại vi bên thực chức khác Atmega16 kèm với 1KB RAM tĩnh nhớ dễ bay hơi, tức lưu trữ thông tin thời gian ngắn phụ thuộc nhiều vào nguồn điện liên tục Trong 16KB nhớ flash, cịn gọi ROM, tích hợp thiết bị với chất khơng bay lưu trữ thông tin thời gian dài không bị thông tin nguồn điện bị ngắt Atmega16 hoạt động tần số tối đa 16MHz, lệnh thực chu kỳ máy *Kiến trúc Atmega16 LỚP: NHÓM: ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Hình 3.13 Sản phẩm cao gạt khỏi Hình 3.13 Sản phẩm cao gạt khỏi 36 LỚP: NHĨM: ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Hình 3.14 Màn hình hình hiển thị sản phẩm cao tăng thêm 37 LỚP: NHĨM: ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Hình 3.15 Sản phẩm thấp qua cảm biến 38 LỚP: NHÓM: ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Hình 3.16 Màn hình hiển thị số sản phẩm thấp tăng thêm 39 LỚP: NHÓM: ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN 3.7 Chương trình lập trình cho vi điều khiển Atmega16 Code chương trình nạp cho Atmega16 #include #include unsigned char gat = 0, mode = 2, dem = 0, goc = 0; unsigned int so_spc = 0, so_spt = 0, c = 99, t = 99; unsigned char cb1 = 0, cb2 = 0; #include interrupt [TIM0_OVF] void timer0_ovf_isr(void) { dem++; if(dem>79) { dem = 0; } if(dem < goc) { PORTD.4 = 1; } else { PORTD.4 = 0; } } 40 LỚP: NHÓM: ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN void hienthi1(unsigned char x) { lcd_gotoxy(0,0); lcd_puts("SAN PHAM CAO: "); lcd_putchar(x/10+48); lcd_putchar(x%10+48); } void hienthi2(unsigned char y) { lcd_gotoxy(0,1); lcd_puts("SAN PHAM THAP:"); lcd_putchar(y/10+48); lcd_putchar(y%10+48); } void setting() { lcd_gotoxy(0,0); lcd_puts(" < CAI DAT > "); } void setting1(unsigned char z) { lcd_gotoxy(0,1); lcd_puts(" SO SPC MAX: "); lcd_putchar(z/10+48); 41 LỚP: NHÓM: ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN lcd_putchar(z%10+48); } void setting2(unsigned char n) { lcd_gotoxy(0,1); lcd_puts(" SO SPT MAX: "); lcd_putchar(n/10+48); lcd_putchar(n%10+48); } void main(void) { DDRA=(0