GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN AVR VÀ CÁC LINH KIỆN KHÁC

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Phạm Thiên Duy LỜI CẢM ƠN  Để hoàn thành Luận văn tốt nghiệp này,em xin gửi lời cảm ơn đến Khoa Điện-Điện tử,các tác giả tài liệu tham khảo chuyên nghành,các Website hổ trợ cho em thời gian qua Đặc biệt,em xin chân thành cảm ơn Thầy Th.S PHẠM THIÊN DUY hƣớng dẫn tận tình suốt trình thực luận văn Tuy nhiên trình thực khơng tránh khỏi thiếu sót hạn chế thân,mong q Thầy Cơ đóng góp ý kiến để em rút kinh nghiệm Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Phan Tấn Công SVTH : Phan Tấn Công Trang LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Phạm Thiên Duy MỤC LỤC  LỜI CẢM ƠN LỜI NÓI ĐẦU CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỘNG CƠ BƢỚC 1.1.GIỚI THIỆU 1.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ BƢỚC 1.2.1.Động đơn cực: 1.2.2 Động lƣỡng cực 1.3.NHỮNG YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ BƢỚC 1.4.PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ BƢỚC 1.4.1.Động bƣớc biến từ trở 1.4.2.Động nam châm vĩnh cửu 1.5.ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ BƢỚC 10 1.5.1.Đặc tính tĩnh 10 1.5.2.Động học động bƣớc 11 1.6.CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƢỚC 11 1.6.1.Điều khiển toàn bƣớc 11 1.6.2.Điều khiển nửa bƣớc 12 1.6.3.Điều khiển vi bƣớc 12 CHƢƠNG 18 GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN AVR VÀ CÁC LINH KIỆN KHÁC 18 2.1.VI ĐIỀU KHIỂN AVR 18 2.1.1.Cấu trúc nhớ: 18 2.1.2.Các chế độ truy nhập địa AVR 20 2.1.3.Các ghi chức đặc biệt 24 2.1.4.Chƣơng trình Macro 25 2.1.5.Phƣơng pháp modul hóa chƣơng trình 29 2.1.6.Vào liệu lập trình cho thiết bị ngoại vi 31 2.2.CÁC LINH KIỆN KHÁC 47 2.2.1.DAC0808 47 2.2.2.LM339 49 2.2.3.IC74LS753 51 2.2.4.TLP250 53 2.2.5.IRF540 54 2.2.6.OPAM-07 55 2.2.7.IC74LS32 57 SVTH : Phan Tấn Công Trang LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Phạm Thiên Duy CHƢƠNG 59 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 59 3.1.MẠCH NGUỒN 59 3.2.MẠCH ĐIỀU KHIỂN 60 3.3.MẠCH CÔNG SUẤT 61 3.4.SƠ ĐỒ MẠCH NGUYÊN LÝ 61 3.5.LƢU ĐỒ GIẢI THUẬT 62 3.5.1.Lƣu đồ giải thuật chƣơng trình 62 3.5.2.Lƣu đồ giải thuật chƣơng trình chạy thuận 64 3.5.3.Lƣu đồ giải thuật chƣơng trình chạy nghịch 68 3.6.THI CÔNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 72 CHƢƠNG 73 THIẾT KẾ THI CƠNG MƠ HÌNH VÀ LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 73 4.1.NGUN LÝ THIẾT KẾ MƠ HÌNH 73 4.2.MƠ HÌNH THI CÔNG 73 4.3.LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 75 Tài liệu tham khảo: 92 SVTH : Phan Tấn Công Trang LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Phạm Thiên Duy LỜI NÓI ĐẦU  Trong thời đại công nghiệp ngày nay, kỹ thuật điều khiển xác đạt đƣợc thành tựu đáng kể với hàng loạt thiết bị, máy móc đời Một số ứng dụng kể đến nhƣ máy CNC, máy in, Robot công nghiệp, máy khoan, hệ thống bám mục tiêu, điều khiển phƣơng lái máy bay … Trong thực tế, để đảm bảo cho hệ thống hoạt động ổn định có độ xác cao địi hỏi động bƣớc cần có góc bƣớc nhỏ Để làm đƣợc điều ta có hai phƣơng pháp sau:  Động có cấu tạo gồm nhiều cực (nhiều stator rotor) Tuy nhiên, động lại có nhiều nhƣợc điểm Cấu tạo phức tạp  Mạch điều khiển phức tạp việc điều khiển loại động khó khăn  Điều khiển vi bƣớc đối động bƣớc thông thƣờng  Thông dụng Mạch điều khiển đơn giản Nhận thấy đƣợc lợi ích tiềm mà điều khiển vi bƣớc mạng lại,đề tài” THIẾT KẾ THI CÔNG THƢỚC ĐO ĐỘ DÀI BẰNG TIA LAZER” đƣợc thực với mục tiêu: Tiếp cận với điều khiển xác Ứng dụng điều khiển vi bƣớc thực tế  Tạo điều kiện để em áp dụng kiến thức học  Góp phần tạo sản phẩm có tính ƣu việt hoạt động sản xuất SVTH : Phan Tấn Công Trang LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Phạm Thiên Duy CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỘNG CƠ BƢỚC 1.1.GIỚI THIỆU Động bƣớc thiết bị sử dụng rộng rãi để chuyển xung điện thành chuyển động Động bƣớc động điện khơng có phận chuyển mạch Thơng thƣờng, động bƣớc gồm có hai phần Stator(phần tĩnh) rotor (phần động) Lƣu ý rằng, trục động truyền thồng quay liên tục cấp điện, cịn trục động bƣớc chuyển động theo bƣớc cho xung điện ngõ vào Sự chuyển động có đƣợc nhờ vào lý thuyết từ trƣờng sở cực dấu đẩy cực khác dấu hút Góc quay tổng hợp roto động bƣớc tƣơng ứng với số lần chuyển đổi cuộn dây điều khiển, chiều quay phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi, tốc độ quay phu thuộc vào tần số chuyển đổi Động bƣớc phong phú góc quay Các động quay 90 độ bƣớc, động nam châm vĩnh cửu xử lý cao thƣờng quay 1.8 độ đến 0.72 độ bƣớc Với điều khiển, hầu hết loại động nam châm vĩnh cửu hỗn hợp chạy chế độ nửa bƣớc vài điều khiển điều khiển phân bƣớc nhỏ gọi vi bƣớc Hình dạng : SVTH : Phan Tấn Công Trang LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Phạm Thiên Duy 1.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ BƢỚC 1.2.1.Động đơn cực: Hình Hình Khi có điện áp cấp cho cuộn 1a làm cho phía bên cuộn 1a có cực S làm cho rotor chuyển động đến vị trí thằng đứng nhƣ hình (Step 1) giữ ngun vị trí có chuyển mạch cấp điện cho cuộn 2a bên cuộn 2a có cực S làm rotor dịch chuyển đến vị trí nằm ngang (step 2) Nhƣ chuyển mạch cấp nguồn liên tục thay đổi với thứ tự 1b (Step 3), 2b (Step 4) quay lại 1a (Step 1) tạo chuyển động cho rotor theo bƣớc SVTH : Phan Tấn Công Trang LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Phạm Thiên Duy 1.2.2 Động lƣỡng cực Giả sử có điện áp cấp cho cuộn theo chiều 1a-1b làm cho phía bên cuộn dây đầu 1a có cực S đầu 1b có cực N Chúng làm cho rotor chuyển động vị trí nhƣ hình giữ ngun vị trí có chuyển mạch cấp điện cho cuộn Nếu cấp điện theo chiều 2a-2b đầu 2a có cực S 2b có cực N theo nguyên tắc cực dấu hút cực trái dấu đẩy rotor dịch chuyển đến vị trí nằm ngang Nhƣ chuyển mạch cấp nguồn liên tục thay đổi theo thứ tự cuộn theo chiều 1b-1a, 2b-2a quay lại 1a-1b tạo chuyển động cho rotor theo bƣớc 1.3.NHỮNG YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ BƢỚC Có bƣớc chuyển dịch bé Moment đồng hóa đủ lớn đảm bảo sai số góc nhỏ Động diều khiển có cấu tạo đơn giản 1.4.PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ BƢỚC Dựa vào cấu tạo, ta có ba loại động bƣớc : động bƣớc nam châm vĩnh cửu, động bƣớc biến từ trở động hỗn hợp 1.4.1.Động bƣớc biến từ trở Động biến từ trở không dùng nam châm vĩnh cửu làm roto mà dùng khối có làm vật liệu nhẹ có từ tính gồm từ đến cuộn dây đƣợc nối chung với Thông thƣờng đầu C đƣợc mắc với nguồn dƣơng, đầu lại đƣợc kích theo chuỗi xung sau : Cuộn dây : 1001001001001001001001001 Cuộn dây : 0100100100100100100100100 SVTH : Phan Tấn Công Trang LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Phạm Thiên Duy Cuộn dây : 0010010010010010010010010 1.4.1.1.Mạch điều khiển 1.4.1.2.Các thơng số tính tốn Góc bƣớc: S=3600/m*ZR(độ/bƣớc) Số bƣớc vòng: RS=3600/S= m*ZR Tốc độ: n=60f/RS=60f/ZR*m=Sf/6(vòng/phút) Trong đó: ZR : Số Roto m : Số pha 1.4.2.Động nam châm vĩnh cửu Động nam châm vĩnh cửu động có roto nam châm vĩnh cửu Có hai loại thơng dụng động bƣớc đơn cực lƣỡng cực 1.4.2.1.Động đơn cực 1.4.2.1.1Cấu tạo : Động bƣớc đơn cực thƣờng có từ đến đầu dây Có đầu nối điểm cuộn dây dùng, đầu nối thƣờng nối vào nguồn dƣơng Để quay động cách liên tục ta cấp chuổi xung nhƣ sau : Chế độ đủ bƣớc : Cuộn 1a : 1000100010001000100010001 Cuộn 1b : 0010001000100010001000100 Cuộn 2a : 0100010001000100010001000 Cuộn 2b : 0001000100010001000100010 Hoặc : SVTH : Phan Tấn Công Trang LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Phạm Thiên Duy Cuộn 1a: 1100110011001100110011001 Cuộn 1b: 0011001100110011001100110 Cuộn 2a: 0110011001100110011001100 Cuộn 2b: 1001100110011001100110011 Chế độ nửa bƣớc : Cuộn 1a: 11000001110000011100000111 Cuộn 1b: 00011100000111000001110000 Cuộn 2a: 01110000011100000111000001 Cuộn 2b: 00000111000001110000011100 1.4.2.1.2.Mạch điều khiển 1.4.2.2.Động lƣỡng cực 1.4.2.2.1.Cấu tạo: 1.4.2.2.2.Động lƣỡng cực gồm có cuộn dây đƣợc điều khiển nhƣ sau Chế độ đủ bƣớc : Cuộn 1a : 1000100010001000100010001 Cuộn 1b : 0010001000100010001000100 Cuộn 2a : 0100010001000100010001000 Cuộn 2b : 0001000100010001000100010 SVTH : Phan Tấn Công Trang LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Phạm Thiên Duy Mạch điều khiển : 1.4.2.3.Các thông số tính tốn Góc bƣớc: S=3600/m*ZR(độ/bƣớc) Số bƣớc vịng: RS=3600/S= m*ZR Tốc độ: n=60f/RS=60f/ZR*m=Sf/6(vịng/phút) Trong đó: ZR : Số Roto m : Số pha 1.4.3.Động hỗn hợp 1.4.3.1.Cấu tạo: Động hỗn hợp có đặc tính động bƣớc nam châm vĩnh cửa động bƣớc từ trở biến đổi, nghĩa roto nam châm vĩnh cửu, có nhiều răng, stator cuộn dây 1.4.3.2.Hình dạng: 1.5.ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ BƢỚC 1.5.1.Đặc tính tĩnh Khi động quay S ra/bƣớc, moment xoắn giữ cuộn dây có dạng sin nhƣ hình sau : SVTH : Phan Tấn Công Trang 10 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Phạm Thiên Duy OUTPUT_ENABLE0=0; DATA=255; delay_ms(2); LATCH_ENABLE0=0; OUTPUT_ENABLE1=0; delay_ms(2); LATCH_ENABLE1=0; OUTPUT_ENABLE2=0; delay_ms(2); LATCH_ENABLE2=0; OUTPUT_ENABLE3=0; delay_ms(2); LATCH_ENABLE3=0; //ket thuc chot while(step!=0) { CONTROLLER1=0; delay_ms(500); CONTROLLER1=1; step ; CONTROLLER2=0; delay_ms(500); CONTROLLER2=1; step ; CONTROLLER3=0; delay_ms(500); CONTROLLER3=1; step ; CONTROLLER4=0; delay_ms(500); CONTROLLER4=1; step ; } //HOAN TAT SO BUOC CONTROLLER1=1; CONTROLLER2=1; SVTH : Phan Tấn Công Trang 78 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Phạm Thiên Duy CONTROLLER3=1; CONTROLLER4=1; } ////////////ket thuc chay thuan//////////////// //xxxxxxxxxxxxxxxxCHUONG TRINH CHAY NGHICH xxxxxx void RUN_BACK_FULL_STEP(unsigned int step) { //chuong trinh chot du lieu LED=~LED; OUTPUT_ENABLE0=0; DATA=255; delay_ms(2); LATCH_ENABLE0=0; OUTPUT_ENABLE1=0; delay_ms(2); LATCH_ENABLE1=0; OUTPUT_ENABLE2=0; delay_ms(2); LATCH_ENABLE2=0; OUTPUT_ENABLE3=0; delay_ms(2); LATCH_ENABLE3=0; //ket thuc chot while(step!=0) { CONTROLLER4=0; delay_ms(2); CONTROLLER4=1; step ; CONTROLLER3=0; delay_ms(2); CONTROLLER3=1; step ; SVTH : Phan Tấn Công Trang 79 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Phạm Thiên Duy CONTROLLER2=0; delay_ms(2); CONTROLLER2=1; step ; CONTROLLER1=0; delay_ms(2); CONTROLLER1=1; step ; } //HOAN TAT SO BUOC CONTROLLER1=1; CONTROLLER2=1; CONTROLLER3=1; CONTROLLER4=1; } //xxxxxxxxxxxxxxxx KET THUC CHAY NGHICH xxxxxxxxx //$$$$$$$$$$$$$$$$CHAY THUAN NUA BUOC $$$$$$$$$$$ void RUN_FORWARD_HALF_STEP(unsigned int step) { LED=~LED; OUTPUT_ENABLE0=0; DATA=255; delay_ms(1); LATCH_ENABLE0=0; OUTPUT_ENABLE1=0; delay_ms(1); LATCH_ENABLE1=0; OUTPUT_ENABLE2=0; delay_ms(1); LATCH_ENABLE2=0; OUTPUT_ENABLE3=0; delay_ms(1); LATCH_ENABLE3=0; //ket thuc chot SVTH : Phan Tấn Công Trang 80 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Phạm Thiên Duy while(step!=0) { //giai thuat nhu sau //chay 1a //chay 1a2a //chay 2a //chay 2a1b //chay 1b //chay 1b2b //chay 2b //chay 2b1a CONTROLLER4=1; CONTROLLER1=0;//1A delay_ms(1); step ; CONTROLLER2=0;//1A2A delay_ms(1); step ; CONTROLLER1=1;//2A delay_ms(1); step ; CONTROLLER3=0;//2A1B delay_ms(1); step ; CONTROLLER2=1;//1B delay_ms(1); step ; CONTROLLER4=0;//1B2B delay_ms(1); step ; CONTROLLER3=1;//2B delay_ms(1); step ; CONTROLLER1=0;//2b1a delay_ms(1); step ; SVTH : Phan Tấn Công Trang 81 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Phạm Thiên Duy } } //$$$$$$$$$$$$$$$$KET THUC NUA BUOC $$$$$$$$$$$$ //VVVVVVVCHUONG TRINH CHAY NGHICH NUA BUOC VVVVV void RUN_BACK_HALF_STEP(unsigned int step) { LED=~LED; OUTPUT_ENABLE0=0; DATA=255; delay_ms(1); LATCH_ENABLE0=0; OUTPUT_ENABLE1=0; delay_ms(1); LATCH_ENABLE1=0; OUTPUT_ENABLE2=0; delay_ms(1); LATCH_ENABLE2=0; OUTPUT_ENABLE3=0; delay_ms(1); LATCH_ENABLE3=0; //ket thuc chot while(step!=0) { //giai thuat nhu sau //chay 1a2b //chay 2b //chay 2b1b //chay 1b //chay 1b2a //chay 2a //chay 2a1a //chay 1a CONTROLLER4=0; CONTROLLER1=0;//1A2B SVTH : Phan Tấn Công Trang 82 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Phạm Thiên Duy delay_ms(1); step ; CONTROLLER1=1;//2B delay_ms(1); step ; CONTROLLER3=0;//2B1B delay_ms(1); step ; CONTROLLER4=1;//1B delay_ms(1); step ; CONTROLLER2=0;//1B2A delay_ms(1); step ; CONTROLLER3=1;//2A delay_ms(1); step ; CONTROLLER1=0;//2A1A delay_ms(1); step ; CONTROLLER2=1;//1a delay_ms(1); step ; } } //VVVVVVVKET THUC CHAY NGHICH NUA BUOCVVVVVVVVVV //XXXXXXXXXXFORWARD MICRO STEPXXXXXXXXXXXXXXX //chuong trinh chay thuan vi buoc void FORWARD_MICRO_STEP(unsigned int step) { CONTROLLER3=1; CONTROLLER4=1; SVTH : Phan Tấn Công Trang 83 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD : Th.S Phạm Thiên Duy CONTROLLER1=0; //1a CONTROLLER2=0; //2a for(loop=0;loop>>>>>>>>END FUNCTION