ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD ĐẶNG PHƯỚC VINH ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD ĐẶNG PHƯỚC VINH LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, sự điều khiển của con người chỉ là 1 phần nhỏ trong hoạt động của những sản phẩm này, mà đa số l.
ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ĐẶNG PHƯỚC VINH LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, điều khiển người phần nhỏ hoạt động sản phẩm này, mà đa số chúng tự hoạt động, điều tạo nên sản xuất tự động mà đó, thiết bị máy móc tự động hoạt động theo người lập trình sẵn ban đầu, chúng có khả thích ứng với thay đổi môi trường làm công việc tương ứng Để làm điều này, cần có hiểu biết lập trình tự động lập trình vi điều khiển dẫn chứng tiêu biểu Vi điều khiển máy tính tích hợp chíp, thường sử dụng để điều khiển thiết bị điện tử Vi điều khiển, thực chất, hệ thống bao gồm vi xử lý có hiệu suất đủ dùng giá thành thấp (khác với vi xử lý đa dùng máy tính) kết hợp với khối ngoại vi nhớ, mô đun vào/ra, mô đun biến đổi số sang tương tự tương tự sang số, Ở máy tính mơ đun thường xây dựng chíp mạch ngoài(theo Wikipedia) Chúng ta sử dụng phần mềm, trình biên dịch hổ trợ khác để lập trình nạp code vào cho vi điều khiển, kết nối với thiết bị ngoại vi để thực lệnh mong muốn Hiện nay, có nhiều dịng vi điều khiển tự sử dụng 8051, PIC, AVR, ARM… loại có ưu nhược điểm riêng Trong đề tài này, em sử dụng PIC16f877 làm MCU cho mạch Đồ án Vi điều khiển hội để sinh viên tìm hiểu , nâng cao kĩ lập trình điều khiển tự động, kĩ làm mạch… Em xin cảm ơn giúp thầy Đặng Phước Vinh tận tình hướng dẫn trình làm đồ án giúp đỡ từ người xung quanh Đà Nẵng , ngày 4/2/2017 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ĐẶNG PHƯỚC VINH MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Sơ đồ khối 1.2 Sơ đồ mạch nguyên lý hoạt động chung 1.3 Tìm hiểu PIC 16F877A chức 1.4 Cảm biến nhiệt độ IC LM35 15 1.5 Led đoạn 16 1.6 Nút nhấn 18 CHƯƠNG 2: LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ CHƯƠNG TRÌNH 20 2.1 Lưu đồ thuật toán 20 2.2 Chương trình 21 CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO 34 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN CHƯƠNG I: GVHD: ĐẶNG PHƯỚC VINH TỔNG QUAN ĐỀ TÀI Các máy móc, thiết bị trình làm việc phát sinh nhiệt cách khách quan phụ thuộc vào hoạt động thiết bị đó, điều khơng thể tránh Để nâng cao hiệu suất làm việc thiết bị, cần phải giảm tác động nhiệt độ Có nhiều cách: cải tiến thiết bị, tản nhiệt đó, tản nhiệt phương pháp sử dụng phổ biến đơn giản, giá thành thấp phù hợp với nhiều thiết bị Tản nhiệt hình thức cho nhiệt độ phát sinh từ nguồn gây nhiệt xạ môi trường xung quanh, làm giảm nhiệt độ phát sinh Có nhiều cách tản nhiệt dùng cánh tản nhiệt (động cơ), sử dụng keo tản nhiệt hay dùng nước phương pháp đơn giản, nhiên tản lượng nhiệt định hiệu suất thấp phương pháp sử dụng phổ biến quạt tản nhiệt đơn giản Tuy nhiên, việc sử dụng quạt để tản nhiệt gây tiêu tốn lượng nguồn sinh nhiệt Để tiết kiệm lượng, tốc độ quạt cần thay đổi phù hợp với nhiệt độ gây Đó ngun nhân em chọn đề tài điều khiển tốc độ động theo nhiệt độ Vi điều khiển PIC16f877a đo nhận biết mức nhiệt cụ thể, từ điều khiển tốc độ quạt cho phù hợp để làm giảm nguồn nhiệt Ứng dụng sử dụng máy móc, phận làm việc thường xuyên gây nhiệt đảm bảo tiết kiệm lượng Ngoài ra, ứng dụng cịn sử dụng để điều hịa nhiệt độ phịng hay kiểm sốt nhiệt độ nguồn gây nhiệt khách quan khác ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN 1.1 GVHD: ĐẶNG PHƯỚC VINH Sơ đồ khối Hình 1.1: Sơ đồ khối ❖ Chức năng, nhiệm vụ khối ➢ Khối nguồn: Tạo nguồn điện 5v cung cấp cho vi xử lý, khối điều khiển, khối hiển thị cảm biến ➢ Vi điều khiển: xử lý tín hiệu đưa từ cảm biến, tính tốn giá trị nhiệt độ cung cấp xung PWM đầu để điều khiển động đồng thời nhận xử lý tín hiệu từ phím điều khiển ➢ Khối cảm biến: Đo nhiệt độ chuyển đổi thành giá trị điện áp đưa vi điều khiển ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ĐẶNG PHƯỚC VINH ➢ Khối điều khiển: nhận lệnh từ người điều khiển truyền cho vi xử lý để tăng giảm nhiệt độ cài đặt ➢ Khối hiển thị: thị nhiệt độ đo ➢ Khối chấp hành: chuyển đổi tín hiệu PWM từ vi điều khiển thành điện áp điều khiển tốc độ động động dc dùng để tản nhiệt ➢ Khối cảnh báo : phát tín hiệu cảnh báo nhiệt độ vượt mức qui định 1.2 Sơ đồ mạch nguyên lý hoạt động chung 1.2.1 Sơ đồ mạch nguyên lý ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ĐẶNG PHƯỚC VINH 1.2.2 Nguyên lý tổng quát: Khối cảm biến( IC LM35) đo nhiệt độ mơi trường chuyển thành tín hiệu điện áp, đưa vào vi điều khiển Vi điều khiển dùng ADC để chuyển đổi thành tín hiệu số tính tốn nhiệt độ đo được, sau thị lên Led đoạn, đồng thời so sánh với giá trị nhiệt độ cài đặt trước phím nhấn khối điều chỉnh, đưa giá trị sai lệch, tính tốn giá trị độ rộng xung tương ứng đưa đến khối chấp hành(ĐỘNG CƠ) Tín hiệu PWM kích mở BJT , xung PWM lọc tụ C cấp cho động Nếu nhiệt độ vượt giá trị cho phép, phát ín hiệu đến khối cảnh báo(CỊI) để báo hiệu 1.3 Tìm hiểu PIC 16F877A chức 1.3.1 Giới thiệu chung PIC 16F877A dòng vi điều khiển 8bit hãng Microchip, hỗ trợ đầy đủ chức năng, phương thức giao tiếp ❖ Sơ đồ chân : Hình 1.3 sơ đồ chân PIC 16F877A ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ĐẶNG PHƯỚC VINH ❖ Chức Hình 1.4 : Các chức PIC 16F877A ❖ Reset dao động : - PIC 16F877A nhận tín hiệu reset mức - Thạnh anh : 20Mhz Hình 1.5:Reset dao động cho PIC 16F877A ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ĐẶNG PHƯỚC VINH 1.3.2 PWM chức PWM PIC 16F877A a Phương pháp PWM điều khiển tốc độ động PWM phương pháp sử dụng phổ biến để điều khiển tốc độ động tiết kiệm lượng hiệu suất cao, không tổn hao lượng nhiều ❖ Nguyên lý phương pháp PWM PWM thực chất phương pháp điều khiển độ rộng xung có tần số định, sau qua lọc, lấy điện áp trung bình đặt vào đầu động Tốc độ động tỉ lệ thuận với điện áp trung bình đặt vào đó, tỉ lệ thuận với độ rộng xung cung cấp Điện áp trung bình tính theo cơng thức: Vtb a duty _ cycle Vin Vin T period (1.1) Trong : • Vtb điện áp trung bình đặt lấy • a = Duty Cycle : khoảng thời gian có xung mức • T = Period : Chu kì xung T = 𝑓 (f : tần số xung) Như : Bằng cách thay đổi độ rộng cung a = Duty Cycle , ta điều chỉnh lượng điện áp đặt vào đầu động điều khiển tốc độ ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ĐẶNG PHƯỚC VINH Trong vi điều khiển PIC 16F877A có hổ trợ module CCP cho phép tạo xung PWM thay đổi giá trị Duty Cycle thay đổi giá trị ghi vào ghi chức b Module PWM PIC 16F877A Vi điều khiển PIC 16F877A có module CCP : CCP1 CCP2 Cả module có nguyên lý hoạt động gần (trừ số điểm khác biệt) Module CCP bao gồm ghi 16 bit, hoạt động chế độ: Capture, Compare PWM (Pulse Width Moduration) Trong đề này, đề cập đến chức PWM module CCP1 PIC 16F877A dùng để điều khiển tốc độ động PIC 16F877A cung cấp chức PWM với độ phân giải 10bit, xung tạo chân RC2/CCP1 ❖ Các ghi liên quan : • Thanh ghi CCP1CON: Thanh ghi điều khiển, bao gồm bit điều khiển, chọn chế độ … Hình 1.6: Thanh ghi CCP1CON [1] Bit 7-6: Không sử dụng (=0) Bit 4-5 : Là bit LSbs giá trị Duty cycle Bit 3-2-1-0 : Các bit chọn chế độ Compare/ Capture/ PWM • Thanh ghi TMR1L: Thanh ghi giá trị TIMER1, chứa giá trị xác lập cho Duty Cycle ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ĐẶNG PHƯỚC VINH • Thanh ghi PR2 : giá trị Timer2 tăng từ 00h đến giá trị ghi PR2, Timer reset 00h Hình 1.8: Lưu đồ hoạt dộng PWM [1] ❖ Nguyên lý hoạt động : Tần số(chu kỳ) Period thời gian có xung tính tốn dựa giá trị giá trị ghi vào ghi CCPR1L, 2bit CCP1X, CCP1Y, ghi PR2 Hình 1.9: chu trình hoạt dộng [1] ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN GVHD: ĐẶNG PHƯỚC VINH CHƯƠNG 2: LƯU ĐỒ THUẬT TỐN VÀ CHƯƠNG TRÌNH 2.1 Lưu đồ thuật toán Main Cai dat NEXT? Ð next ++; Ðo nhiet S 0< t°-t°set 10 S num1++; num1 ; S t°< t°cài num1=10? S num1