phân loại sản phẩm Sử dụng vi điều khiến PIC đông 16F877A của Mierochip

Chương 1: Giới thiệu chung GVHD: TS Huỳnh Thái Hoàng CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG Thực tiễn đề tài: Ngày nay, đất nước ta ngày phát triển Công nghiệp hóa, đại hóa ngày nâng cao để phát triển đất nước cải thiện sống cho người dân Vì địa bàn thành phố xuất ngày nhiều khu công nghiệp, khu chế xuất để phục vụ cho việc sản xuất, tạo sản phẩm công nghiệp đồng thời tạo nhiều việc làm cho người dân Dây chuyền sản xuất lớn, sản phẩm dồi nên cần có nhiều băng tải để vận chuyển sản phẩm Từ vật liệu ban đầu di chuyển băng tải, trải qua nhiều khâu chế biến cuối tạo sản phẩm Điều giúp ích nhiều cho cơng nhân đồng thời nâng cao suất Ngoài dây chuyền sản xuất đại ngày nay, băng tải cịn có thiết bị để phân loại sản phẩm chưa đạt yêu cầu (như kích thước, trọng lượng, màu…) Tại phải phân loại sản phẩm: Bên cạnh băng chuyền để vận chuyển sản phẩm yêu cầu cao đặt phải có hệ thống phân loại sản phẩm Bởi trước ngành công nghiệp chưa phát triển, công việc người đảm nhận mắt thường, kinh nghiệm ghi nhớ, trực tiếp phân loại sản phẩm đạt yêu cầu loại bỏ phế phẩm tay Tuy cơng việc địi hỏi tập trung cao có tính lặp lại, nên cơng nhân khó đảm bảo xác cơng việc Điều ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm uy tín nhà sản xuất Vì hệ thống tự động phân loại sản phẩm đời để đáp ứng nhu cầu cấp bách Các phương pháp phân loại sản phẩm: Trên thực tế có nhiều phương pháp phân loại sản phẩm như: phân loại theo chiều dài (kích thước) sản phẩm, phân loại theo màu sắc, theo khối lượng, theo chiều cao, theo hình ảnh v.v… Vì có nhiều phương pháp phân loại khác nên có nhiều thuật tốn, hướng giải khác cho sản phẩm, đồng thời thuật tốn đan xen, hỗ trợ lẫn Ví dụ SVTH: Nguyễn Minh Hịa Chương 1: Giới thiệu chung GVHD: TS Huỳnh Thái Hoàng muốn phân loại vải cần phân loại kích thước màu sắc, nước uống (như bia, nước ngọt) cần phân loại theo chiều cao, khối lượng, phân loại xe theo chiều dài, khối lượng, phân loại gạch granite theo hình ảnh v.v… Mỗi cách phân loại có ưu nhược điểm riêng điều cịn tùy thuộc vào sản phẩm cần phân loại Ở luận văn em trình bày phương pháp phân loại sản phẩm theo chiều dài Phương pháp có ưu điểm đơn giản, khơng tốn nhiều khơng gian, thiết bị nên giá thành rẻ Tuy nhiên phương pháp có nhược điểm phụ thuộc vào tốc độ băng tải (tốc độ động cơ) Tốc độ động phải khơng đổi (bằng số) việc đo khoảng thời gian mà chiều dài vật qua xác Vì để điều khiển tốc độ động để băng tải chạy theo vận tốc cố định, không cần biết băng tải có vật hay khơng u cầu cấp thiết Và để làm điều này, ta phải điều khiển tốc độ động theo phương pháp vịng kín, hồi tiếp xung encoder đưa để ổn định tốc độ động Nhận thấy thực tiễn đó, luận văn này, em làm mơ hình nhỏ có chức gần tương tự ngồi thực tế Đó là: tạo dây chuyền băng tải để vận chuyển sản phẩm, phân loại sản phẩm theo kích thước đặt trước Số lượng sản phẩm cần phân loại phụ thuộc vào phần cứng cách lập trình, luận văn em phân loại khoảng sản phẩm (chiều dài sản phẩm 8cm, 10cm 12cm) Trên thành băng tải đặt cặp cảm biến: cặp để đo chiều dài vật qua (quy xung mức cao hay thấp tùy theo cách lập trình) Ba cặp cịn lại cảm biến phát vật để phân loại Mỗi vật qua cảm biến phát vật bị solenoid đá (nếu sản phẩm chính) đếm sản phẩm làm việc, hình LCD đặt thành băng tải có chức hiển thị số lượng sản phẩm đồng thời máy tính thực chức tương tự Khi vật qua sản phẩm thẳng vào chỗ chứa phế phẩm Ở đầu vào chứa sản phẩm hỗn hợp có vách ngăn để ngăn sản phẩm không rớt xuống băng tải liên tục mà phải theo thời gian định Loại băng tải sử dụng loại dùng thực phẩm SVTH: Nguyễn Minh Hòa Chương 2: Giới thiệu thiết bị GVHD: TS Huỳnh Thái Hoàng CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU THIẾT BỊ 2.1 Vi xử lý: Sử dụng vi điều khiển PIC dòng 16F877A Microchip 2.1.1 Giới thiệu chung: PIC tên viết tắt “máy tính thơng minh khả trình” (Programmable Intelligent Computer) hãng General Instrucment đặt tên cho vi điều khiển họ: PIC1650 Hãng microchip (http://www.microchip.com) tiếp tục phát triển sản phẩm Cho đến nay, sản phẩm vi điều khiển PIC microchip gần 100 sản phẩm từ họ 10Fxxx đến họ 12Cxxx, 12Fxxx, 16Cxx, 17Cxx, 16Fxx, 16Fxxx, 16LFxxxA, 18Fxxx, 18LFxxx, 18Fxxxx, 18LFxxxx… Cách phân lọai PIC theo chữ cái: ƒ Các họ PIC xxCxxx đưa vào nhóm, gọi nhóm OTP (One Time Programmable): chúng nạp chương trình lần ƒ Nhóm thứ hai có chữ F LF: nhóm nhóm Flash, nhóm cho phép ghi xóa nhiều lần mạch điện tử thông thường Cách phân loại theo hai số sản phẩm: ƒ Loại thứ dòng PIC (Base-Line), gồm có: 12Cxxx, có độ dài lệnh 12 bit ƒ Loại thứ hai dòng PIC 10F, 12F 16F gọi dịng phổ thơng (Mid-Range) có độ dài lệnh 14 bit ƒ Loại thứ ba dịng PIC 18 (High-End) có độ dài lệnh 16 bit SVTH: Nguyễn Minh Hòa Chương 2: Giới thiệu thiết bị GVHD: TS Huỳnh Thái Hồng 2.1.2 Thơng tin PIC 16F877: Program Memory Type Flash CPU (MIPS) RAM (bytes) 368 Data EEPROM (bytes) 256 Capture/Compare/PWM (CCP) CCP, 1ECCP Timers 3, T1 x 16-bit, T0,T2 x bit ADC 10 bit, input Comparators WDT (Watch Dog Timer) Temperature Range (C) -40 to 125 Operating Voltage Range (V) to 5.5 Port Interrupt 15 nguồn High-current sink/source 25 mA/25 mA Digital Communication Peripherals 1-A/E/USART, 1-MSSP Các tính bật: Chế độ tiết kiệm lượng (Sleep Mode) Nạp chương trình cổng nối tiếp (In Circuit Serial Programming): nguồn dao động lập trình PWM: chế độ, 10bit Chế tạo công nghệ CMOS 35 tập lệnh có độ dài 14 bit Tần số hoạt động tối đa 20MHz SVTH: Nguyễn Minh Hòa Chương 2: Giới thiệu thiết bị GVHD: TS Huỳnh Thái Hoàng 2.1.3 Sơ lược chân 16F877: PIC 16F877 họ vi điều khiển có 40 chân, chân có chức khác Trong có số chân đa cơng dụng (đa hợp): chân hoạt động đường xuất nhập (I/O) chân chức đặc biệt dùng để giao tiếp với thiết bị ngoại vi ¾ Chân nguồn/mass (11, 32 / 12, 31) : Vận hành với nguồn từ 2V đến 5.5V (tốt 5V) Chân nguồn (VDD): chân 11 32 nối với lên nguồn Chân mass (VSS): chân 12 31 nối với xuống mass Lưu ý: chân phải nối với nguồn mass PIC hoạt động SVTH: Nguyễn Minh Hòa Chương 2: Giới thiệu thiết bị GVHD: TS Huỳnh Thái Hoàng ¾ Chân MCLR (1) Master Clear: VCC R9 10k SW9 RESET C8 10UF RESET Ngõ vào MCLR (RESET) chân số Khi đưa MCLR xuống thấp, ghi bên VĐK tải giá trị thích hợp để khởi động lại hệ thống ¾ Cặp chân dao động OSC1 & OSC2: C1 15p C3 Y1 20MHZ 15p Là chân cung cấp dao động cho VĐK Có chế độ dao động khác nhau: LP: Low Power Crystal XT: Crystal/Resonator HS: High Speed Crystal/ Resonator RC: Resistor/Capacitor Modes Frequency LP XT HS SVTH: Nguyễn Minh Hòa OSC1/C1 OSC2/C2 32 kHz 68-100pF 68-100pF 200 kHz 15-33pF 15-33pF 100 kHz 100-150pF 100-150pF MHz 15-33pF 15-33pF MHz 15-33pF 15-33pF MHz 15-33pF 15-33pF 20 MHz 15-33pF 15-33pF Chương 2: Giới thiệu thiết bị GVHD: TS Huỳnh Thái Hoàng Đối với số ứng dụng mà độ xác thời gian khơng quan trọng dao động RC đưa lựa chọn giải pháp tiết kiệm Tần số dao động đuộc xác đọnh giá trị điện trở R tụ C ¾ Các Port ghi TRIS tương ứng: Mỗi chân Port có chức khác nhau, có số chân đa cơng dụng Mỗi chân hoạt động đường xuất nhập (I/O) chân có chức đặc biệt dùng để giao tiếp với thiết bị ngoại vi ™ Port A ghi TRIS_A: Gồm chân (2 đến 7) từ RA0 - RA5 Việc ghi giá trị vào ghi TRIS_A quy định chân Port A input hay output Nếu là output, input Ví dụ: Set_tris_a (0x00) // cho Port A output Set_tris_a (0xFF) // cho Port A input Việc đọc ghi Port A đọc trạng thái chân Port A Việc ghi giá trị vào ghi Port A thay đổi trạng thái chân Port A Riêng chân RA4 tích hợp thêm chức chân cung cấp xung clock cho Timer (T0CKI) Những chân khác PortA đa hợp với chân ngõ vào Analog ADC chân ngõ vào điện so sánh so sánh (comparator) Hoạt động chân quy định bit tương ứng ghi ADCCON1 CMCON1 Khi chân PortA sử dụng ngõ vào Analog bit ghi TRIS_A phải Chức chân Port A SVTH: Nguyễn Minh Hòa Chương 2: Giới thiệu thiết bị GVHD: TS Huỳnh Thái Hoàng Bảng tóm tắt ghi liên quan đến PortA ™ Port B ghi TRIS_B: Port B gồm chân (33 đến 40) từ RB0 - RB7 Việc ghi giá trị vào ghi TRIS_B quy định chân Port B input hay output Nếu là output, input Việc đọc ghi Port B đọc trạng thái chân Port B Việc ghi giá trị vào ghi Port B thay đổi trạng thái ngõ chân Port B Ba chân Port B đa hợp với chức In-Circuit Debugger Low VoltagecProgramming: RB5/KBI1/PGM, RB6/KBI2/PGC, RB7/KBI3/PGD Trong chân RB6, RB7 cịn dùng để nạp chương trình cho PIC VCC RESET RB7 RB6 J8 CON5 CARD NAP Mỗi chân Port B có transistor kéo lên nguồn, chức hoạt động bit RBPU (OPTION) xóa Chức tự động tắt chân Port quy định input Bốn chân RB7-RB4 có chức ngắt (interrupt) trạng thái chân Port thay đổi (khi chân Port quy định output chức ngắt khơng hoạt động) Giá trị chân Port so sánh với giá trị lưu lại trước Khi có trạng thái sai lệch hai giá trị này, ngắt xảy với cờ ngắt RBIF SVTH: Nguyễn Minh Hòa Chương 2: Giới thiệu thiết bị GVHD: TS Huỳnh Thái Hoàng INTCONđược bật lên Ngắt làm cho VĐK khỏi trạng thái “SLEEP” Bất hoạt động truy xuất Port B xóa trạng thái sai lệch, kết thúc ngắt cho phép xóa cờ RBIF Chức chân Port B Bảng tóm tắt ghi liên quan đến PortB ™ Port C ghi TRIS_C: Port C gồm chân (15-18 23-26)từ RC0 - RC7 Việc ghi giá trị vào ghi TRIS_C quy định chân Port C input hay output Nếu là output, input Việc đọc ghi Port C đọc trạng thái chân Port C Việc ghi giá trị vào ghi Port C thay đổi trạng thái ngõ chân Port C Các chân Port C đa hợp với chức ngoại vi SVTH: Nguyễn Minh Hòa Chương 2: Giới thiệu thiết bị GVHD: TS Huỳnh Thái Hoàng Khi hàm chức ngoại vi cho phép, ta cần quan tâm chặt chẽ tới giá trị bit ghi TRIS_C Một số chức ngoại vi ghi giá trị đè lên bit ghi TRIS_C mặc định chân output, số chức ngoại vi khác tự động mặc định chân ngõ vào Do ta phải xem xét kỹ tính hàm ngoại vi để thiết lập giá trị cho ghi TRIS_C xác Chức chân PortC Bảng tóm tắt ghi liên quan đến PortC ™ Port D ghi TRIS_D: Port D gồm chân (19-22 27-30)từ RD0 - RD7 Việc ghi giá trị vào ghi TRIS_D quy định chân Port D input hay output Nếu là output, input SVTH: Nguyễn Minh Hịa 10 Chương 4: Thiết kế, thi cơng mơ hình băng tải GVHD: TS Huỳnh Thái Hồng 12VDC 0VAC FUSE 9VAC 4400 104 MASS9VDC Nguồn 12V cung cấp Relay 3.4 Sơ đồ nguyên lý: SVTH: Nguyễn Minh Hòa 51 Chương 4: Thiết kế, thi cơng mơ hình băng tải GVHD: TS Huỳnh Thái Hồng 3.5 Thiết kế khí: ™ Bản vẽ khí: ™ Cơ khí: − Bbăng tải, trục, dây đai, lăn, buli, lò xo, solenoid, phễu chứa sản phẩm đầu vào, đỡ sắt − Phểu chứa sản phẩm đầu vào − Trạm chứa sản phẩm lỗi: sai kích thước − Trạm chính: thơng số (ba trạm) ™ Thơng số khí: - Băng tải: loại PE dành cho thực phẩm, chất độc hại, chịu nhiệt độ cao (cỡ 80oC) - Khối băng tải dạng chống rung, sử dụng sắt xây dựng - Con lăn chủ: dùng cho thực phẩm, bao phủ lớp cao su tổng hợp - Con lăn chống ma sát : sắt non - Dây curoa: loại M, 26inch - Buli: nhôm hợp kim Có tác dụng chống mài mịn, độ ma sát tốt gang Buli trên: φ = 80mm Buli máy: φ = 35mm SVTH: Nguyễn Minh Hòa 52 Chương 4: Thiết kế, thi cơng mơ hình băng tải GVHD: TS Huỳnh Thái Hoàng Băng tải đặt hai sắt chạy dọc theo chiều dài băng tải để chống rung Mục đích việc chống rung cảm biến nhận dạng CB1 hoạt động cho xác, đồng thời băng tải ta loại dành cho thực phẩm, thiết kế chống rung để tránh hư sản phẩm Nhằm giảm ma sát băng tải hai sắt đỡ, ta gắn thêm lăn lăn theo chiều băng tải Cơ khí hồn chỉnh : Băng tải Phễu chứa sản phẩm đầu vào SVTH: Nguyễn Minh Hòa 53 Chương 4: Thiết kế, thi cơng mơ hình băng tải GVHD: TS Huỳnh Thái Hồng Tồn mơ hình Solenoid phân loại sản phẩm SVTH: Nguyễn Minh Hòa 54 Chương 4: Thiết kế, thi cơng mơ hình băng tải GVHD: TS Huỳnh Thái Hoàng DC servo motor Dây curoa liên kết với động buli để kéo băng tải SVTH: Nguyễn Minh Hịa 55 Chương 4: Thiết kế, thi cơng mơ hình băng tải GVHD: TS Huỳnh Thái Hồng Van ngăn Con lăn chủ SVTH: Nguyễn Minh Hòa 56 Chương 4: Thiết kế, thi cơng mơ hình băng tải 3.6 GVHD: TS Huỳnh Thái Hoàng Lưu đồ giải thuật: 3.6.1 Chương trình chính: N Nút nhấn Y End SVTH: Nguyễn Minh Hịa 57 Chương 4: Thiết kế, thi cơng mơ hình băng tải GVHD: TS Huỳnh Thái Hồng 3.6.2 Điều khiển tốc độ động cơ: N Nút nhấn Y End 3.6.3 Chương trình lấy mẫu: SVTH: Nguyễn Minh Hịa 58 Chương 4: Thiết kế, thi cơng mơ hình băng tải GVHD: TS Huỳnh Thái Hoàng Start Cạnh lên N Cạnh lên N Cạnh lên Y Y Y Timer ON Timer ON Timer ON Cạnh xuống N Cạnh xuống N Cạnh xuống Y Y Y Timer OFF Timer OFF Timer OFF Đọc giá trị Timer Đọc giá trị Timer Đọc giá trị Timer Lưu vào nhớ 1ỈT1 Lưu vào nhớ 2ỈT2 Lưu vào nhớ 3ỈT3 N End 3.6.4 Chương trình phân loại: SVTH: Nguyễn Minh Hòa 59 Chương 4: Thiết kế, thi cơng mơ hình băng tải GVHD: TS Huỳnh Thái Hoàng Start Cạnh lên N Y Timer ON N Cạnh xuống Y Timer OFF T-T1 < ε N T- T