(Đồ án hcmute) thiết kế và chế tạo nôi thông minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO NÔI THÔNG MINH GVHD: ThS TƯỞNG PHƯỚC THỌ SVTH: PHẠM QUỐC THÀNH MSSV: 12146171 NGUYỄN HỮU THIỆN MSSV: 12146181 S KL 0 1 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2016 an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO NÔI THÔNG MINH Giảng viên hƣớng dẫn: ThS TƢỞNG PHƢỚC THỌ Sinh viên thực hiện: PHẠM QUỐC THÀNH MSSV: 12146171 Sinh viên thực hiện: NGUYỄN HỮU THIỆN MSSV: 12146181 Lớp: 121462C Khố: 2012 -2016 Tp Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 07 năm 2016 an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO NÔI THÔNG MINH Giảng viên hƣớng dẫn: Sinh viên thực hiện: MSSV: Sinh viên thực hiện: MSSV: ThS TƢỞNG PHƢỚC THỌ PHẠM QUỐC THÀNH 12146171 NGUYỄN HỮU THIỆN 12146181 Lớp: Khố: 121462C 2012 – 2016 Tp Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 07 năm 2016 an TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hƣớng dẫn: ThS.Tƣởng Phƣớc Thọ Sinh viên thực hiện: Phạm Quốc Thành MSSV: 12146171 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Thiện MSSV: 12146181 Tên đề tài: Thiết kế chế tạo nôi thông minh Các số liệu, tài liệu ban đầu: Nội dung đồ án: Thiết kế chế tạo nôi thông minh với chức chính: ru ngủ tự động, tự chơi với trẻ, điều khiển quạt theo nhiệt độ, hệ thống phát nhạc, chức thông báo dùng module SIM-900A Các sản phẩm dự kiến: Nôi thông minh Ngày giao đồ án: Ngày nộp đồ án: 28/07/2016 TRƢỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)  Đƣợc phép bảo vệ ………………………………………… (GVHD ký, ghi rõ họ tên) i an LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: Nôi Thông Minh - GVHD: ThS.Tƣởng Phƣớc Thọ - Họ tên sinh viên: Phạm Quốc Thành MSSV: 12146171 Lớp: 121462C Địa sinh viên: 268/17, Lê Văn Việt, Quận 9, TP.HCM Sốđiện thoại liên lạc: 0163.652.9808 Email:quocthanhpham94@gmail.com - Họ tên sinh viên: Nguyễn Hữu Thiện MSSV: 12146181 Lớp: 121462C Địa sinh viên: Đƣờng số 3, Phƣờng Trƣờng Thọ, Quận Thủ Đức Số điện thoại liên lạc: 0166.354.7922 Email: huuthien692@gmail.com - Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): 28/07/2016 - Lời cam kết: “Chúng tơi xin cam đoan khố luận tốt nghiệp (ĐATN) cơng trình tơi nghiên cứu thực Chúng không chép từ viết công bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Nếu có vi phạm nào, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm” TP Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 07 năm 2016 Ký tên ii an LỜI CẢM ƠN  Đầu tiên chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới Nhà trƣờng, khoa Cơ khí chế tạo máy, Bộ môn Cơ điện tử, thầy cô tận tình giảng dạy, truyền đạt cho chúng em kiến thức sở, chuyên môn suốt năm học vừa qua Chúng em xin chân thành cảm ơn ThS.Tƣởng Phƣớc Thọ, thầy trực tiếp hƣớng dẫn, bảo tận tình, định hƣớng, góp ý dẫn tài liệu thực đồ án Sự hƣớng dẫn thầy yếu tố quan trọng để chúng em hoàn thành đồ án Chúng em xin chân thành cảm ơn góp ý quý báu ThS.Phan Thị Thu Thủy để nhóm hồn thiện đồ án Cuối chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, ngƣời ln sát cánh, ni dƣỡng chăm sóc chúng em tạo điều kiện tốt cho chúng em học tập để có kết tốt nhƣ ngày hôm Mặc dù cố gắng nỗ lực nhiều, song đồ án chắn tránh khỏi thiếu sót Kính mong nhận đƣợc thơng cảm dẫn tận tình q thầy cô Chúng em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực iii an TÓM TẮT ĐỒ ÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO NÔI THÔNG MINH Trong đồ án này, nhóm thiết kế chế tạo nơi thơng minh nhằm mục đích giúp đỡ bố mẹ cơng việc chăm sóc em bé, giúp cho em bé có giấc ngủ ngon phát triển tồn diện Bố mẹ n tâm làm số cơng việc khác Về phần khí, nhóm thiết kế theo xu hƣớng đại, tạo không gian thoải mái đƣa nơi theo hai chiều khác Hệ thống điều khiển cho nôi thông minh sử dụng vi điều khiển PIC 16F887 để điều khiển toàn chức Tạo tƣơng tác cao với em bé thông qua cảm biến gắn nôi Sau thời gian nghiên cứu chế tạo, nhóm chế tạo thành công nôi thông minh với chức cần thiết phù hợp với trẻ Tóm tắt chƣơng đề tài: Chƣơng 1: Tổng quan đề tài Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết Chƣơng 3: Thiết kế tính tốn khí Chƣơng 4: Hệ thống điện điều khiển Chƣơng 5: Kết đạt đƣợc hƣớng phát triển Sinh viên thực iv an ABSTRACT DESIGNED AND MANUFACTURING SMART BASSINET In this project, my team designed and manufacturing smart bassinet To help the parents who care baby, to help the baby have a good sleepy and comprehensive development Parents can be assured of another job About the mechanics, my team signed with a modern trend and creating comfortable spaces.It shaked two different directions To control smart bassinet, my group used PIC 16F887 microcontroller to control entire function It create highly interactive with the baby After a period of research and manufacturing, the team has successfully made the smart bassinet with the new appropriatefunction Summary of the chapters: Chapter 1: Overview and implement smart smart topic Chapter 2: Theoretical basis Chapter 3: Designing and mechanical calculations Chapter 4: Electrical and Control Systems Chapter 5: Results achieved and development direction v an MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỜI CAM KẾT .ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT ĐỒ ÁN iv THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO NÔI THÔNG MINH iv ABSTRACT v MỤC LỤC vi DANH MỤC BẢNG BIỂU x DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ xi CHƢƠNG TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.4 Phạm vi nghiên cứu 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.6 Các phƣơng pháp nghiên cứu cụ thể 1.7 Kết cấu luận văn CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Phần khí 2.1.1 Cơ sở lý thuyết cấu cam 2.1.2 Dao động tắt dần 2.1.3.Tính cơng suất động 2.2 Lý thuyết điều khiển 2.2.1 Tổng quan họ vi điều khiển PIC 2.2.2 IC số 74HC595 số linh kiện bán dẫn 10 vi an 2.2.2.1 IC mở rộng port 74HC595 10 2.2.2.2 Linh kiện bán dẫn 12 2.2.3 Điều khiển cộng DC 13 2.2.4 Lập trình C 13 CHƢƠNG 15 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ 15 3.1 Yêu cầu kỹ thuật khí nơi thơng minh 16 3.2 Tổng quan thiết kế phần khí 17 3.2.1 Cơ cấu khí 17 3.2.1.1 Cơ cấu truyền động cho nơi 17 3.2.1.2 Cơ cấu thay đổi chế độ lắc 20 3.2.2 Các chi tiết phần khí 21 3.2.3 Chi tiết lắp ghép khí 24 3.2.3.1 Lắp ghép giá treo 24 3.2.3.2 Lắp ghép cấu cam động 25 3.2.3.3 Lắp ghép thân nôi giá treo 26 3.2.3.4 Lắp khung nôi thân nôi 26 3.3 Tính tốn phần khí 27 3.3.1 Biên độ dao động 27 3.3.2 Tính tốn ứng lực, chuyển vị nơi 28 3.3.3 Tính tốn chọn động 34 3.3.3.1 Động quay máy quạt 34 3.3.3.2 Động quay đồ chơi 36 3.3.3.3 Động đƣa nôi 36 3.3.4 Chọn ổ bi 39 CHƢƠNG 43 HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ ĐIỀU KHIỂN 43 4.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN - ĐIỀU KHIỂN 43 vii an TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt  [1] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển – Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí Tập1  [2] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển – Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí Tập2  [3] Giáo trình “VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F887 VÀ NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH HITECH C”– Nguyễn Trƣờng Thịnh, Nguyễn Tấn Nó Nguồn khác  [4] http://www2.hcmuaf.edu.vn/data/tqtruong/NLM_Chuong%208_Co%20cau%20c am.pdf  [5] http://yahoo.edu.vn/vat-ly-co-hoc/nao-la-dao-dong-tat-dan-dao-dong- cuong-buccong-huong-co.html  [6] http://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=Lm2596%20datasheet  [7] http://www.studentcompanion.co.za/interfacing-gsm-gprs-modem-with-picmicrocontroller-mikroc 83 an PHỤ LỤC Hƣớng dẫn sử dụng sản phẩm nôi thông minh cho trẻ em 84 an Nút nhấn, ký hiệu Nội dung Nút nhấn bật/tắt nguồn hệ thống, có led thơng báo Nút nhấn khởi động dừng động đƣa nơi, có led thơng báo Nút nhấn bật tắt quạt với cấp độ chậm – trung bình – nhanh lần lƣợt, có led thơng báo Nút nhấn bật tắt đồ chơi, có led thơng báo 85 an Nút nhấn phát nhạc có led thông báo Nút nhấn cho phép nôi khởi động ngừng chế độ tự động, chế độ có chức tự ru trẻ ngủ giám sát trẻ cảm biến gắn bên nôi Các thiết bị đƣợc điều khiển tự động tác động tay nút nhấn Chế độ tự động thứ hai, bật thiết bị đồ chơi, phát nhạc để thu hút ý trẻ Động đƣa nôi đƣợc điều khiển cảm biến chuyển động âm thanh, nhiên bật tắt thiết bị tay tùy ý ngƣời dùng ngoại trừ quạt Nút nhấn cho phép việc thiết lập thông số nôi nhƣ: mốc nhiệt độ để bật quạt, thời gian ru, bật tắt âm nhấn phím Các thơng số đƣợc hiển thị hình trình cài đặt Màn hình hiển thị nhiệt độ thơng số q trình cài đặt cho nơi 86 an Các phím chức điều khiển trình phát nhạc nôi Sử dụng nguồn 24V cho sản phẩm nôi thông minh Không đặt vật nặng vào nôi sử dụng nôi không đối tƣợng Tránh gây ẩm ƣớt cho hộp điều khiển Code lập trình const unsigned char led7seg[] = {0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8, 0x80, 0x90} ; // ma led // khai bao bien cho toan he thong unsigned char average_temp, i , bien , nhiet , muc_nhietdo=30 , set_speaker=1, set_timer_motor=1 ; unsigned char power = 0, play = 0, set = 0, sleep = 0, motor = 0, fan = 0, toy = 0, music = 0, speaker = 0; unsigned int adcvalue , voltage , nhayled ; unsigned char bipbip , nhantin , xung_nhantin ; unsigned int update_temp , giay_demdc , phut_demdc ; unsigned int demdc , on_off_dc ; unsigned char on_cb_amthanh = 0; unsigned char flag , chophep ; unsigned int xuly_amthanh , reset_cbamthanh; unsigned char xuly1 , xuly2 ; // void dongco(void) // chuong trinh dieu khien dong co { if(motor==1) { PWM1_Set_Duty(on_off_dc); 87 an if(motor == 1&&chophep == 0) { on_off_dc=255; flag=0;} if(PORTA.F4==0) { on_off_dc=0; chophep=1;} if(phut_demdc==set_timer_motor) { if(sleep==0) { chophep=0;} demdc=0; giay_demdc=0; phut_demdc=0; flag=1; } if(motor==0) { if(flag==1) { on_off_dc=0; } } } } void dkfan(void) // chuong trinh dieu khien quat { switch(fan) { case : PWM2_Set_Duty(170); break; case 2: PWM2_Set_Duty(200); break; case 3: PWM2_Set_Duty(220); break; default: PWM2_Set_Duty(0); break; } } void auto_fan() // dieu khien quat theo nhiet { if((nhietdo-muc_nhietdo)==1) { fan=1; } else if((nhietdo-muc_nhietdo)==2) { fan=2; } else if((nhietdo-muc_nhietdo)>2) { fan=3; } else if((nhietdo=800) { average_temp = average_temp+ voltage ; i++; if(i>=5) { nhietdo=average_temp/5; i=0; average_temp = 0; } update_temp = 0; } } void hienthi(unsigned char number) // hien thi led { PORTC.F4 = 0; PORTC.F5 = 1; PORTD = led7seg[number/10] ; delay_ms(2); PORTC.F5 = 0; PORTC.F4 = 1; PORTD = led7seg[number%10] ; delay_ms(2); } void hc595(void) // khoi thong bao dung led don va loa { if(power > 0) { PORTE.F0 = 1; } else PORTE.F0 = 0; PORTE.F2 = 0; PORTE.F2 =1; if(sleep > 0) { PORTE.F0 = 1; } else PORTE.F0 = 0; 89 an PORTE.F2 = 0; PORTE.F2 =1; if(play > 0) { PORTE.F0 = 1; } else PORTE.F0 = 0; PORTE.F2 = 0; PORTE.F2 =1; if(music > 0) { PORTE.F0 = 1; } else PORTE.F0 = 0; PORTE.F2 = 0; PORTE.F2 =1; if(toy > 0) { PORTE.F0=1; } else PORTE.F0 = 0; PORTE.F2 = 0; PORTE.F2 =1; if(fan > 0) { PORTE.F0 = 1; } else PORTE.F0 = 0; PORTE.F2 = 0; PORTE.F2 =1; if(motor>0) { PORTE.F0 = 1; } else PORTE.F0 = 0; PORTE.F2 = 0; PORTE.F2 =1; if(speaker == 1) { PORTE.F0=1; } else PORTE.F0=0; PORTE.F2 = 0; PORTE.F2 =1; PORTE.F1=0; PORTE.F1=1; // xung ghi du lieu vao ic 74hc595 // xung xuat du lieu } void main() { // chuong trinh chinh ANSEL=0X08; // bat chuc nang analog chan RA3 ANSELH=0X00; TRISD=0x00; PORTD=0XFF; // ngo muc cao PORTD TRISC=0x00; PORTC=0X00 ; // ngo muc thap PORTC TRISB=0xff ; PORTB=0Xff ; // ngo vao muc cao PORTB TRISE=0x00; PORTE=0X00 ; // ngo muc thap PORTE 90 an TRISA=0x1B; PORTA=0X00 ; PWM1_Init(10000); // khoi tao module pwm PWM1_Start(); PWM2_Init(10000); // khoi tao module pwm PWM2_Start(); PORTC.F3=0; PORTC.F0=1; OPTION_REG.NOT_RBPU=0; // dien tro PORTB IOCB=0XFF; INTCON.RBIE=1; INTCON.RBIF=0; // ngat ngoai PORTB INTCON.GIE=1; // khoi tao timer OPTION_REG.T0CS= 0; //dem xung noi OPTION_REG.PSA= 0; // bo chia truoc cho timer OPTION_REG.PS2= 1; OPTION_REG.PS1= 0; OPTION_REG.PS0= 0; TMR0=100; // nap gia tri truoc cho timer INTCON.TMR0IF=0; INTCON.TMR0IE=1; INTCON.GIE=1; while(1) // vong lap vo han { bien=PORTB; power=0; play=0; set=0; sleep=0; motor=0; fan=0; toy=0; music=0; //speaker=0; PORTC.F2=0; PWM2_Set_Duty(0); // tat quat PORTC.F6=0; // tat choi PORTA.F5=0; // tat phat nhac PORTC.F4=0; // tat led PORTC.F5=0; PORTD=0XFF; nhantin=0; xuly1=0; xuly2=0; reset_cbamthanh=0; xuly_amthanh=0; PORTC.F7=0; xung_nhantin=0; hc595(); while(power==1) // khoi dong he thong { lm35();hienthi(nhietdo); hc595() ; dongco() ; dkfan() ; dktoy() ; dkmusic() ; 91 an while(set==1&&power==1) { hienthi(muc_nhietdo); hc595() ;} while(set==2&&power==1) { hienthi(set_timer_motor); hc595() ;} while(set==3&&power==1) { hienthi(set_speaker); hc595() ;} if(sleep==1) // che ru ngu sleep { motor=1; if(PORTA.F0==1&&flag==1) // cb chuyen dong { on_off_dc=255; demdc=0; chophep=0; } if(PORTA.F1==0) // xu ly cb am { nhantin=1; toy=1; } if(PORTA.F1==0&&xuly1==1) { PORTC.F7=1; xuly2=1; } auto_fan(); } else if(sleep==0) { nhantin=0; xuly1=0 ; xuly2=0; reset_cbamthanh=0; xuly_amthanh=0 ; xung_nhantin=0; } if(play==1) { motor=1; auto_fan() ; } // che choi voi tre play } } } void interrupt(void) // chuong trinh ngat { if(INTCON.TMR0IF==1) //ngat timer { if(speaker==1) { 92 an bipbip++; if(bipbip==100) { speaker=0; bipbip=0; } } if(power==1) { TMR0=100; update_temp++; // update nhiet if(set>0) { switch(nhayled++) { case 350: TRISD=0XFF;break; case 700: TRISD=0X00;nhayled=0;break; } } if(chophep==1) { demdc++; if(demdc==1000) { giay_demdc++; demdc=0; if(giay_demdc==60) { phut_demdc++; giay_demdc=0;} } } if(nhantin==1) { xuly_amthanh++; if(xuly_amthanh>=30000) { xuly1=1;} } if(xuly1==1) { reset_cbamthanh++; if(reset_cbamthanh>=40000) { xuly1=0; reset_cbamthanh=0; xuly_amthanh=0; } if(xuly2==1) { xung_nhantin++; if(xung_nhantin>=100) 93 an { PORTC.F7=0; xung_nhantin=0; xuly2=0; xuly1=0; xuly_amthanh=0; reset_cbamthanh=0; } } } INTCON.TMR0IF=0; } if(INTCON.RBIF==1) { if (Button(&PORTB, 0, 10, 0)) // power button { speaker=set_speaker; power++; if(power>1) { power=0; } } if ((Button(&PORTB, 1, 15, 0))&&(sleep==0)&&(power==1)) // play button { speaker=set_speaker; if(set==0) { play++; music=1; toy=1; if(play>1) { play=0; fan=0; music=0; toy=0; demdc=0; motor=0; demdc=0; giay_demdc=0; } } else { if(set==1&&muc_nhietdo0) { muc_nhietdo ;} if(set==2&&set_timer_motor>0) { set_timer_motor ;} if(set==3&&set_speaker>0) { set_speaker ; } } } if ((Button(&PORTB, 4, 15, 0))&&(power==1)&&set==0) // motor button { speaker=set_speaker; motor++; if(motor>1) { motor=0; } } if (Button(&PORTB, 5, 15, 0)&&(power==1)&&set==0) // fan button { speaker=set_speaker; fan++; if(fan>3) { fan=0;} } if (Button(&PORTB, 6, 20, 0)&&(power==1)&&set==0) // toy button { speaker=set_speaker; toy++; if(toy>1) { toy=0; } } if (Button(&PORTB, 7, 15, 0)&&(power==1)&&set==0) // music button 95 an { speaker=set_speaker; music++; if(music>1) { music=0;} } } INTCON.RBIF=0; bien=PORTB; } 96 an an ... chân thành cảm ơn! Sinh viên thực iii an TÓM TẮT ĐỒ ÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO NÔI THÔNG MINH Trong đồ án này, nhóm thiết kế chế tạo nơi thơng minh nhằm mục đích giúp đỡ bố mẹ cơng việc chăm sóc...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO NÔI THÔNG MINH Giảng viên hƣớng... Nguyễn Hữu Thiện MSSV: 12146181 Tên đề tài: Thiết kế chế tạo nôi thông minh Các số liệu, tài liệu ban đầu: Nội dung đồ án: Thiết kế chế tạo nơi thơng minh với chức chính: ru ngủ tự động, tự chơi