Giàn phơi tự động

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hưng Yên, Ngày Tháng Năm 2020 Giáo viên hướng dẫn TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN STT Tuần Công việc thựchiện Ngườithực người Tuần - Sắp xếp công việc cho tuần (phân chia công việc cho thành viên) - Sau tìm hiểu đề tài đưa sở lý thuyết chung đềtài - Từ xây dựng sơ đồkhối - Đưa nguyên tắc hoạt động khối linh kiện sử dụng để thiết kế mạch phù hợp với yêu cầu từngkhối người - Thiết kế sơ đồ ngun lý tồnmạch - Tính tốn thơng số tiến hành chạy mô - Ráp mạch khảo sát bo mạch (nếu gặp lỗi chỉnh sửalại) người - Đo đạc kiểm tra xem board chạy có đạt u cầu haykhơng? người - Tiến hành làm sản phẩm (câudây) người - Lắp ráp hồn tất sảnphẩm người Chuẩn hóa nội dung, làm thuyết minh - Chuẩn bị dụng cụ để bảo vệ đề tài (phim chiếu, vẽ) người - Hoàn tất sản phẩm, kiểm tra lại toàn nội dung người Đồ án tích hợp Tuần2+3 Tuần4+5 Tuần6 Tuần7+8 BẢNG KẾ HOẠCH ĐỒ ÁN GVHD : Nguyễn Tiến Dũng SVTH : Phạm Việt Anh-Ngô Viết Anh Page | người người Đồ án tích hợp TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN MỤC LỤC Nhận xét giáo viên hướng dẫn - Bảng kế hoạch đồ án - Mục lục Danh mục bảng biểu, hình ảnh - Lời nói đầu CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ GIÀN PHƠI QUẦN ÁO THÔNG MINH 1.1 Giới thiệu - 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Nội dung đề tài - 1.4 Phương pháp nghiên cứu - CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ VĐK VÀ CÁC THIẾT BỊ KHÁC 2.1 Vi điều khiển AT89C51 - 2.2 Động chiều 13 2.3 Mạch cầu H ( H-Bridge Circuit ) - 15 2.4 Cảm biến mưa 18 2.5 Cơng tắc hành trình - 19 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN GIÀN PHƠI THÔNG MINH 21 3.1 Lưu đồ giải thuật 21 3.2 Chương trình điều khiển 22 3.3 Sơ đồ nguyên lí 24 3.4 Gia công mạch in - 25 Kết thảo luận - 26 Kết luận kiến nghị - 28 Tài liệu tham khảo - 29 GVHD : Nguyễn Tiến Dũng SVTH : Phạm Việt Anh-Ngô Viết Anh Page | TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN Đồ án tích hợp Danh mục bảng biểu, hình ảnh Hình 2.1: Sơ đồ khối vi điều khiển 8051 Hình2.2 Sơ đồ chân vi điều khiển AT89C51 -9 Hình 2.3 Sơ đồ kết nối chân RST -11 Hình 2.4 Sơ đồ kết nối chân XTAL1, XTAL2 -11 Hình 2.5 Các vùng nhớ AT89C51 12 Hình 2.6 Mặt cắt ngang trục động điện chiều 14 Hình 2.7 Phân loại động điện chiều 15 Hình 2.8 Ngun lí hoạt động mạch cầu H -16 Hình 2.9 Sơ đồ chân IC L298D -16 Hình 2.10 Sơ đồ ngun lí IC L298D 17 Hình 2.11 Cảm biến mưa -19 Hình 2.12 Cơng tắc hành trình -19 Hình 2.13 Cấu tạo cơng tắc hành trình -20 Hình 3.1 Sơ đồ mạch điều khiển giàn phơi thông minh 24 Hình 3.2 Mạch PCB -25 Hình 3.3 Sơ đồ dây 25 Bảng 2.1 Bảng chức Port 10 GVHD : Nguyễn Tiến Dũng SVTH : Phạm Việt Anh-Ngô Viết Anh Page | Đồ án tích hợp TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN Lời nói đầu Ngày với phát triển khoa hoc kĩ thuật,cũng nhu cầu đòi hỏi cuả người ngày cao nhiều lĩnh vực đời sống xã hội Trong có nhu cầu sống tiện nghi,thông minh Điều thúc nhà khoa học thiết kế chế tạo sản phẩm đáp ứng tiện nghi,thông minh Một số cần kể tới giàn phơi quần áo thông minh Với nước phát triển sử dụng rộng rãi phổ biến, cịn nước phát triển có Việt Nam có xu hướng tìm cho tiện nghi,thơng minh Mặt khác với phát triển khu nhà hay khu chung cư với diện tích khơng lớn mà việc nhỏ gọn mà đáp ứng yêu cầu cần thiết khu chung cư Vì việc có giàn phơi quần áo thơng minh khơng chiếm diện tích ban công nơi ban công nhỏ lắp giàn phơi thơng minh giúp thoát khỏi rắc rối việc phơi quần áo Trên nhu cầu chúng tơi bắt tay vào thiết kế mạch điều khiển giàn phơi quần áo thông minh GVHD : Nguyễn Tiến Dũng SVTH : Phạm Việt Anh-Ngô Viết Anh Page | Đồ án tích hợp TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN CHƯƠNG I :TỔNG QUAN VỀ GIÀN PHƠI QUẦN ÁO THÔNG MINH 1.1 Giới thiệu Ngày nay, kỹ thuật điện tử liên tục có tiến vượt bậc, đặc biệt kỹ thuật chế tạo vi mạch điện tử công nghệ chế tạo cảm biến Sự đời phát triển nhanh chóng kỹ thuật điện tử mà đặc trưng kỹ thuật vi xử lý kỹ thuật công nghệ chế tạo cảm biến tạo bước ngoặt quan trọng phát triển khoa học kỹ thuật tạo tiền đề cho việc chế tạo sảm phẩm máy móc có tính tự động hóa cao thơng minh Với thời tiết Việt Nam, mua hè thường xuyên xuất mưa rào làm cho việc phơi quần áo gặp nhiều khó khăn Một vài năm gần thị trường xuất giải pháp cho phơi quần áo gia đình, giàn phơi thơng minh Giàn phơi thơng minh có nhiều ưu điểm an tồn, tiện lợi tiết kiệm diện tích nhiên sản phẩm giàn phơi quần áo thông minh có mặt thị trường hồn tồn nhập chủ yếu từ Đài Loan , Trung Quốc … với giá thành đắt Nhằm khắc vấn nạn nhếch nhách chung cư, đô thị tạo tiện nghi cho sống ngày, chúng em bắt tay vào nghiên cứu thực đề tài “thiết kế hệ thống điều khiển cho giàn phơi quần áo thông minh’’ 1.2 Mục tiêu đề tài Nghiên cứu xây dựng mơ hình điều khiển giàn phơi thơng minh dựa vi điều khiển AT89C51 Từ phát triển cao hơn, đưa điều khiển áp dụng vào thực tế Làm quen với việc tính tốn thiết kế , chế tạo, nguyên lý hoạt động giàn phơi củng cố phần lý thuyết mạch điện tử, cảm biến mạch điều khiển vi điều khiển GVHD : Nguyễn Tiến Dũng SVTH : Phạm Việt Anh-Ngô Viết Anh Page | TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN Đồ án tích hợp 1.3 Nội dung đề tài Việc thực nghiên cứu đề tài ‘‘thiết kế chế tạo điều khiển cho giàn phơi quần áo thông minh ’’ điều kiện : - Thời gian thực đề tài học kỳ - Kinh nghiệm thực tế chưa nhiều - Vật tư linh kiện khơng đồng Vì chúng em thực nghiên cứu đề tài với đặc điểm sau đây: - Lập trình vi xử lý AT89C51 - Thiết kết chế tạo mạch điều khiển động DC - Thiết kết mơ hình thí nghiệm giàn phơi Giàn phơi quần áo thông minh đa dạng nguồn gốc ,chủng loại tính hoạt động Đề tài thiết kế giàn phơi thông minh nghiên cứu, câu lạc cơng nghệ đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên thiết kế sản phẩm tương đối hoàn chỉnh 1.4 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp kế thừa: Kế thừa từ tài liệu, cơng trình nghiên cứu trước hai mảng đề tài: Cấu trúc vi điều khiển 8051 điều khiển động điện chiều Phương pháp thực nghiệm kiểm chứng: Sau xây dựng xong sở lý thuyết đề tài tiến hành thử nghiệm hoạt động thiết bị có Các bước tiến hành nghiên cứu tìm hiểu sở lý thuyết vấn đề nghiên cứu, tiến hành thiết kế chương trình điều khiển mạch điều khiển, sau thử nghiệm mơ hình để đưa kết luận GVHD : Nguyễn Tiến Dũng SVTH : Phạm Việt Anh-Ngô Viết Anh Page | Đồ án tích hợp TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN VÀ CÁC THIẾT BỊ KHÁC 2.1 Vi điều khiển AT89C51 Đặc điểm chức hoạt động IC họ MSC-51 hoàn toàn tương tự Ở giới thiệu IC8951 họ IC vi điều khiển hãng Intel Mỹ sản xuất Chúng có đặc điểm chung sau: + KB PEROM (Flash Programmable and Erasable Read Only Memory), có khả tới 1000 chu kỳ ghi xoá + Tần số hoạt động từ: 0Hz đến 24 MHz + mức khóa nhớ lập trình + 128 Byte RAM nội + Port xuất /nhập I/O bit + Timer/counter 16 Bit + nguồn ngắt + Giao tiếp nối tiếp điều khiển phần cứng + 64 KB vùng nhớ mã + 64 KB vùng nhớ liệu + Cho phép xử lý bit + 210 vị trí nhớ định vị bit + chu kỳ máy (4 µs thạch anh 12MHz) cho hoạt động nhân chia + Có chế độ nghỉ (Low-power Idle) chế độ nguồn giảm (Powerdown) + Ngồi ra, số IC khác họ MCS-51 có thêm định thời thứ 8256 byte RAM nội GVHD : Nguyễn Tiến Dũng SVTH : Phạm Việt Anh-Ngô Viết Anh Page | TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN Đồ án tích hợp Sơ đồ khối chức : Hình 2.1: Sơ đồ khối vi điều khiển 8051 Cấu trúc kết nối phần cứng vi điều khiển họ gần tương tự nhau, số khác biệt chúng biểu diễn sơ đồ hình 2.1 Khối xử lý trung tâm (CPU) nhận tín hiệu xung nhịp từ dao động, tần số tạo dao động tuỳ thuộc vào tần số thạch anh bên Hầu hết vi điều khiển họ có 128 byte RAM bên Các ghi thông thường nằm phần RAM Ngoài 8031/32 vi điều khiển cịn lại có nhớ ROM lưu trữ chương trình điều khiển Bộ nhớ ROM Mask-ROM lập trình nhà sản xuất, EPROM EEPROM lập trình lại nhiều lần người sử dụng Các định thời lập trình đếm theo xung cung cấp từ bên xung chuẩn từ tạo dao động, có đếm có ứng dụng phổ biến điều khiển tự động GVHD : Nguyễn Tiến Dũng SVTH : Phạm Việt Anh-Ngô Viết Anh Page | Đồ án tích hợp Bộ điều khiển Bus cung cấp tín hiệu điều khiển giao tiếp với bên ngồi, TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG N kiểm sốt hoạt động cổng vào liệu song song Hai bốn cổng vào song song (P0 P2) sử dụng làm Bus địa liệu chế độ giao tiếp nhớ ngồi Cổng vào nối tiếp có hai đường truyền nhận liệu nối tiếp với thiết bị khác Bộ điều khiển ngắt tích hợp chip cho phép nhận hai yêu cầu ngắt cung cấp thẳng từ bên ngoài, từ cổng nối tiếp định thời bên Sơ đồ chân vi điều khiển AT89C51 Hình 2.2 Sơ đồ chân vi điều khiển AT89C51 Port ( P0.0-P0.7): Các chân từ 32-39 -Chức xuất/nhập :các chân dùng để nhận tín hiệu từ bên ngồi vào để xử lí, dùng để xuất tín hiệu bên ngồi, chẳng hạn xuất tín hiệu để 10 điều khiển led đơn sáng tắt GVHD : Nguyễn Tiến Dũng SVTH : Phạm Việt Anh-Ngô Viết Anh Page | TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN Đồ án tích hợp Hình 2.8 Ngun lí hoạt động mạch cầu H * Mạch cầu H L298D L298D chip toch1 hợp mạch gói 15 chân L298D có điện áp danh nghĩa cao (lớn 50V) dòng điện danh nghĩa lớn 2A nên thích hợp cho ứng dụng cơng suất nhỏ động DC loại vừa nhỏ Hình 2.9 Sơ đồ chân IC L298D 17 GVHD : Nguyễn Tiến Dũng SVTH : Phạm Việt Anh-Ngô Viết Anh Page | TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN Đồ án tích hợp Hình 2.10 Sơ đồ ngun lí IC L298D Có mạch cầu H chip L298D nên điều khiển đối tượng riêng với chip Mỗi mạch cầu H bao gồm đường nguồn Vs (thật đường chung cho mạch cầu), chân current sensing (cảm biến dòng) phần cuối mạch cầu H, chân không nối đất mà bỏ trống người dùng nối điện trở nhỏ gọi sensing resistor.Bằng cách đo điện áp rơi điện trở tính dịng qua điện trở, dịng qua động cơ, mục đích việc để xác định dòng tải Nếu việc đo lường khơng cần thiết ta nối chân với GND Động nối với chân OUT1, OUT2 OUT3, OUT4.Chân EN (ENA ENB) cho phép mạch cầu hoạt động, chân kéo lên mức cao L298D không dùng để đảo chiều động mà điều khiển vận tốc động PWM.Trong thực tế, công suất thực ma L298D tải nhỏ giá trị danh nghĩa (U =50V, I =2A) Để tăng dịng tải chíp lên gấp đơi, 18 nối hai mạch cầu H song song với (các chân có chức mạch cầu nối chung) GVHD : Nguyễn Tiến Dũng SVTH : Phạm Việt Anh-Ngô Viết Anh Page | TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN Đồ án tích hợp 2.4 Cảm biến mưa * Thông số kỹ thuật : - Điện áp: 5V - Led báo nguồn ( Màu xanh) - Led cảnh báo mưa ( Màu đỏ) - Hoạt động dựa nguyên lý: Nước rơi vào board tạo môi trường dẫn điện * Có dạng tín hiệu: Analog( AO) Digital (DO) - Dạng tín hiệu : TTL, đầu 100mA ( Có thể sử dụng trực tiếp Relay, Cịi cơng suất nhỏ ) - Điều chỉnh độ nhạy biến trở - Sử dụng LM358 để chuyển AO > DO * Kích thước Board: - Kích thước: 5.4*4.0 mm - Dày 1.6 mm * Cách sử dụng + Kết nối với nguồn 5V - DO: Đầu mức cao (1), có nước đèn đỏ sáng, đồng thời đầu mức thấp (0) Có thể xử dụng để ĐK relay, Còi đưa vào chân I/O VĐK - AO: Dùng để xác định độ lớn giọt nước, cách đưa vào ADC VĐK - Điều chỉnh độ nhạy biến trở 19 GVHD : Nguyễn Tiến Dũng SVTH : Phạm Việt Anh-Ngơ Viết Anh Page | Đồ án tích hợp TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN Hình 2.11 Cảm biến mưa 2.5 Cơng tắc hành trình Là loại cảm biến đóng ngắt (dạng on- off) dùng để đóng ngắt mạch điện điều khiển truyền động điện, tự động theo tín hiệu “hành trình” cấu truyền động khí nhằm tự động điều khiển hành trình làm việc cắt cuối hành trình để đảm bảo an tồn 20 Hình 2.12 Cơng tắc hành trình GVHD : Nguyễn Tiến Dũng SVTH : Phạm Việt Anh-Ngô Viết Anh Page | TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN Đồ án tích hợp * Cấu tạo cơng tắc hành trình Hình 2.13: Cấu tạo cơng tắc hành trình • • • • Bao gồm cò đá (hay cần gạt) bên ngồi, bên có chân Reley đóng ngắt Chân trái: cấp nguồn Chân giữa: thường đóng, mở nhấn nút Chân phải: thường mở, đóng nhấn nút * Ngun lý hoạt động cơng tắc hành trình Khi có lực tác động vào nút nhấn, tiếp điểm thường đóng thay đổi trạng thái từ đóng sang mở, sau tiếp điểm thường mở thay đổi trạng thái từ mở sang đóng (tiếp điểm thường đóng mở trước, sau tiếp điểm thường mở đóng lại) lúc mạch hở điều làm động dừng tức vị trí mà ta thiết lập Khi 21 khơng cịn lực tác động trở lại trạng thái ban đầu GVHD : Nguyễn Tiến Dũng SVTH : Phạm Việt Anh-Ngô Viết Anh Page | Đồ án tích hợp TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN CHƯƠNG III: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN GIÀN PHƠI THÔNG MINH 3.1 Lưu đồ giải thuật 22 GVHD : Nguyễn Tiến Dũng SVTH : Phạm Việt Anh-Ngô Viết Anh Page | TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN Đồ án tích hợp 23 GVHD : Nguyễn Tiến Dũng SVTH : Phạm Việt Anh-Ngô Viết Anh Page | TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN Đồ án tích hợp 3.2 Chương trình điều khiển #include void delay (unsigned int t){ unsigned int x,y; for (x=0;x