Mô hình băng tải đếm sản phẩm hiển thị bằng led 7 đoạn

1.1 Lý do chọn đề tài Để ứng dung trong các mạch chứ c năng, những ứng dung cơ bản không cần tốc đô ̣ xử lý nhanh các chíp vi điều khiển có đô ̣ rộng dữ liêu 8 bit vẫn còn được sử dung rộng rãi và được ứng dụng rất nhiều trong thực tế. Cụ thể trong nôi dụng đề tài nghiên cứu này ta sẽ dành thời gian nghiên cứu về ứ ng chíp vi xử lý 8 bit trong mô hình mạch đếm sản phẩm công nghiệp 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Chương trình được viết trên vi xử lý phục vu ̣ cho mạch đếm sản phẩm cơ bản nhất phải đáp ứng một số yêu cầu cơ bản sau.. Phát hiêṇ ra sự thay đổi mức logic được lấy từ tín hiệu ra từ cảm biến hồng ngoại. Kích cờ tràn trong bô ̣đếm couter 0 tạo 1 sự kiện ngắt couter để đếm và hiển thi ̣trên LED7 đoạn. Phát hiện ra các switch được ấn để tăng giảm hiển thi ̣số cài đăt. ̣ 1.3 Phạm vi nghiên cứu Mô hình băng tải đếm sản phẩm hiển thị bằng led 7 đoạn Sử dụng VĐK STM32F411 Discovery Hiển thị số lượng trên Led 7 đoạn. Khi số lượng đếm bằng số lượng quy định trước đó thì dừng động cơ và có đèn báo. Người dùng thiết lập số lượng qua nút nhấn 1.4 Kết quả đạt được Mạch đếm sản phẩm cho ta khả năng thiết lập số sản phẩm cần đếm cho trước sau khi đếm được bằng đó sản phẩm thì mạch đếm sẽ đếm lại từ đầu. Do đó Chương trình trên vi xử lý cũng phải phát hiên được thời điểm số đếm đươc̣ bằng số đếm được cài đặt trướ c sau đó sẽ tự động reset đếm lại từ đầu. 1.1 Lý do chọn đề tài Để ứng dung trong các mạch chứ c năng, những ứng dung cơ bản không cần tốc đô ̣ xử lý nhanh các chíp vi điều khiển có đô ̣ rộng dữ liêu 8 bit vẫn còn được sử dung rộng rãi và được ứng dụng rất nhiều trong thực tế. Cụ thể trong nôi dụng đề tài nghiên cứu này ta sẽ dành thời gian nghiên cứu về ứ ng chíp vi xử lý 8 bit trong mô hình mạch đếm sản phẩm công nghiệp 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Chương trình được viết trên vi xử lý phục vu ̣ cho mạch đếm sản phẩm cơ bản nhất phải đáp ứng một số yêu cầu cơ bản sau.. Phát hiêṇ ra sự thay đổi mức logic được lấy từ tín hiệu ra từ cảm biến hồng ngoại. Kích cờ tràn trong bô ̣đếm couter 0 tạo 1 sự kiện ngắt couter để đếm và hiển thi ̣trên LED7 đoạn. Phát hiện ra các switch được ấn để tăng giảm hiển thi ̣số cài đăt. ̣ 1.3 Phạm vi nghiên cứu Mô hình băng tải đếm sản phẩm hiển thị bằng led 7 đoạn Sử dụng VĐK STM32F411 Discovery Hiển thị số lượng trên Led 7 đoạn. Khi số lượng đếm bằng số lượng quy định trước đó thì dừng động cơ và có đèn báo. Người dùng thiết lập số lượng qua nút nhấn 1.4 Kết quả đạt được Mạch đếm sản phẩm cho ta khả năng thiết lập số sản phẩm cần đếm cho trước sau khi đếm được bằng đó sản phẩm thì mạch đếm sẽ đếm lại từ đầu. Do đó Chương trình trên vi xử lý cũng phải phát hiên được thời điểm số đếm đươc̣ bằng số đếm được cài đặt trướ c sau đó sẽ tự động reset đếm lại từ đầu.

ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CƠ ĐIỆN ĐIỆN TỬ - BÁO CÁO MÔN HỌC VI ĐIỀU KHIỂN Đề tài: MƠ HÌNH BĂNG TẢI ĐẾM SẢN PHẨM HIỂN THỊ BẰNG LED ĐOẠN GVHD: Th.S NGÔ KIM LONG MỤC LỤC CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Phạm vi nghiên cứu 1.4 Kết đạt CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Sơ đồ khối hệ thống 2.2 Phần cứng 2.2.1 Vi xử lí: STM43F411 Discovery Error! Bookmark not defined 2.2.2 LED đoạn Anode chung 0.5 Inch 74HC595 2.2.3 Cảm Biến Vật Cản Hồng Ngoại E3F-DS10C4 2.2.4 Động 2.2.5 Đèn 2.2.6 Băng tải 2.2.7 Nguồn tổ ong 2.2.8 Nút nhấn 2.3 Phần mềm hỗ trợ 10 2.3.1 STM32CubeMX 11 2.3.2 Keilc V5 11 CHƯƠNG THIẾT KẾ 110 3.1 Bài toán đặt 110 3.2 Giai toán 1Error! Bookmark not defined 3.2.1 Sơ đồ giải thuật 18 3.2.2 Các bước thực cấu hình code 18 3.2.3 Code chương trình CHƯƠNG KẾT LUẬN 220 4.1 Kết đạt 220 4.2 Hạn chế 220 4.3 Hướng phát triển TÀI LIỆU THAM KHẢOError! Bookmark not defined DANH MỤC BẢNG BIỂUError! Bookmark not defined 22 Chương Mở đầu DANH MỤC HÌNH ẢNHError! Bookmark not defined CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài Để ứng dung các mạch chứ c năng, những ứng dung không cần tốc đô ̣ xử lý nhanh các chíp vi điều khiển có đô ̣ rộng dữ liêu bit vẫn còn sử dung rộng rãi và ứng dụng rất nhiều thực tế Cụ thể nôi dụng đề tài nghiên cứu này ta sẽ dành thời gian nghiên cứu về ứ ng chíp vi xử lý bit mô hình mạch đếm sản phẩm công nghiệp 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Chương trình viết vi xử lý phục vu ̣ cho mạch đếm sản phẩm bản nhất phải đáp ứng số yêu cầu bản sau Phát hiêṇ sự thay đổi mức logic lấy từ tín hiệu từ cảm biến hồng ngoại Kích cờ tràn bô ̣đếm couter tạo sự kiện ngắt couter để đếm và hiển thi ̣trên LED7 đoạn Phát các switch ấn để tăng giảm hiển thi ̣số cài đăt ̣ 1.3 Phạm vi nghiên cứu - Mơ hình băng tải đếm sản phẩm hiển thị led đoạn - Sử dụng VĐK STM32F411 Discovery - Hiển thị số lượng Led đoạn - Khi số lượng đếm số lượng quy định trước dừng động có đèn báo - Người dùng thiết lập số lượng qua nút nhấn 1.4 Kết đạt Mạch đếm sản phẩm cho ta khả thiết lập số sản phẩm cần đếm cho trước sau đếm bằng đó sản phẩm thì mạch đếm sẽ đếm lại từ đầu Do đó Chương trình vi xử lý cũng phải phát hiên thời điểm số đếm đươc̣ bằng số đếm cài đặt trướ c sau đó sẽ tự động reset đếm lại từ đầu Trang Chương Cở sở lý thuyết CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Sơ đồ khối hệ thống Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống 2.2 Phần cứng 2.2.1 Vi xử lí: STM43F411 Discovery Kit STM32F411 Discovery (ARM Cortex M4 + DSP Core) phiên nâng cấp kit STM32F407 Discovery sử dụng phổ biến nghiên cứu dòng ARM STM32F4, kit có thiết kế phần cứng tương tự (gần tương đương) với STM32F407 thay đổi CPU từ dòng F407 thành F411 Thông số kỹ thuật STM32F411 Discovery: -Điện áp hoạt động: từ 3V -5V Trang Chương Cở sở lý thuyết - Bộ vi điều khiển STM32F411VET6 có nhớ Flash 512 KB, RAM 128 KB gói LQFP100 -ST-LINK / V2 tích hợp bo mạch với công tắc chế độ lựa chọn để sử dụng ST-LINK / V2 độc lập (với đầu nối SWD để lập trình gỡ lỗi) -Nguồn cung cấp bảng: thông qua bus USB từ điện áp nguồn V bên -L3GD20: Cảm biến chuyển động ST MEMS Con quay hồi chuyển đầu kỹ thuật số trục -LSM303DLHC: Gói hệ thống ST MEMS có cảm biến gia tốc tuyến tính kỹ thuật số 3D cảm biến từ tính kỹ thuật số 3D Hai nút nhấn (người dùng đặt lại) -USB OTG với đầu nối micro-AB Hình 2.2.1 STM43F411 Discovery 2.2.2 LED đoạn Anode chung 0.5 Inch 74HC595 Mạch hiển thị led đoạn 0.5 inch 74HC595 thiết kế giúp bạn dễ dàng điều khiển hiển thị thông tin lên led đoạn với chân giao tiếp thông qua IC ghi dịch 74HC595, ngồi mạch cịn có khả mở rộng thêm led qua cổng đầu nối tiếp, mạch có thư viện kèm dễ sử dụng phù hợp cho ứng dụng: đếm, đồng hồ, Loại dương chung (Common Anode): cực dương (anode) tất LED nối với cực âm (cathode) đứng riêng lẻ Với yêu cầu đề tài chọn Led đoạn để hiển thị sản phẩm đếm Thông số kĩ thuật Led đoạn 0.5 Inch 74HC595: Trang Chương Cở sở lý thuyết Nguồn sử dụng: ~ 6VDC Dòng điện sử dụng: 50mA IC Driver: 74HC595 chân giao tiếp: SCLK, RCLK, DIO Hiển thị led đoạn cỡ 0.5'' Kích thước: 25 x 38mm Hình 2.2.2.1 Led Inch 74HC595 đoạn 0.5 Hình 2.2.2.2 Sơ đồ cấu tạo led đoạn 2.2.3 Cảm Biến Vật Cản Hồng Ngoại E3F-DS10C4 Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS10C4 Adjustable IR Infrared Proximity Sensor loại chất lượng tốt với độ bền độ ổn định cao, cảm biến sử dụng ánh sáng hồng ngoại để xác định vật cản phía trước cảm biến, cảm biến phát tia hồng ngoại với dải tần số chuyên biệt cho khả chống nhiễu tốt kể điều khiện ánh sáng trời Trang Chương Cở sở lý thuyết Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS10C4 Adjustable IR Infrared Proximity Sensor chỉnh khoảng cách mong muốn thông qua biến trở cảm biến, cảm biến có ngõ cấu trúc Transistor NPN (sinking sensors) nối điện trở nội 10k lên VCC nên sử dụng mà không cần trở kéo lên VCC Thông số kĩ thuật cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS10C4: Model: E3F-DS10C4 Số dây tín hiệu: dây (2 dây cấp nguồn DC dây tín hiệu).  Chân tín hiệu ngõ ra: dạng Transistor NPN kéo nội trở 10k lên VCC, có vật cản mức thấp (Low-GND), khơng có vật cản sẽ xuất mức cao (HighVCC) Nguồn điện cung cấp: ~ 36VDC Dòng tiêu thụ: 20~35mA Khoảng cách điều chỉnh cảm biến: 2~10cm Khoảng cách phát vật cản: 0~10cm Góc khuếch tán (góc chiếu): 3~5 độ Có thể điều chỉnh khoảng cách nhận cảm biến biến trở tinh chỉnh Dịng kích ngõ ra: 300mA Có led hiển thị ngõ màu đỏ Chất liệu sản phẩm: vỏ ngồi nhựa ABS, phía đổ keo chống nước, chống va đập Kích thước: 18 x 68mm Hình 2.2.3.1 Cảm Biến Vật Cản Hồng Ngoại E3F-DS10C4 Trang Chương Cở sở lý thuyết Hình 2.2.3.2 Sơ đồ cấu tạo cảm biến 2.2.4 Động Thông số kĩ thuật động - Điện áp hoạt động:3V~ 9V DC (Hoạt động tốt từ - 8V) - Mômen xoắn cực đại: 800gf cm 1:48 (3V) - Tốc độ khơng tải: 125 Vịng/ Phút (3V) - (Với bánh 66mm: 26m/1p) - 208 Vòng/ Phút (5V) - (Với bánh 66mm: 44m/1p) Hình 2.2.4 Động 2.2.5 Đèn Thông số kỹ thuật: Điện áp sử dụng: 3.3~5VDC Đèn led 5mm màu đỏ Tích hợp biến trở chỉnh cường độ sáng Trang Chương Cở sở lý thuyết Hình 2.2.5 Đèn 2.2.6 Băng tải 2.2.7 Nguồn tổ ong Thông số kỹ thuật: Điện áp đầu vào: 180V-240V Tần số hoạt động: 47 ~ 63HZ Cơng suất: 60W Điện áp đầu ra: 12V Dịng điện tối đa: 10A Điện áp điều chỉnh: ± 10% Hiệu suất ≥ 85% Điều chỉnh điện áp (Đầy tải) ≤ 0.3% Bảo vệ tải 105% —- 150% công suất định mức, phục hồi tự động Chức bảo vệ ngắn mạch tự động Bảo vệ áp 105% —- 150% điện áp định mức Nhiệt độ làm việc: -20 ℃ ~ 60 ℃ Nhiệt độ bảo quản -40 ℃ ~ 85 ℃ Kích thước: 110 * 78 * H36 (mm) Trang Chương Cở sở lý thuyết Hình 2.2.7 Nguồn tổ ong 2.2.8 Nút nhấn Thông số kỹ thuật: Lỗ lắp ốc: 10mm Phi nút bấm: 8mm Số chân: chân Công suất làm việc: 125VAC 2A Tuổi thọ: 20.0000 Lần Trọng lượng: 2g Hình 2.2.8 Nút nhấn 2.3Phần mềm hỗ trợ lập trình 2.3.1 STM32CubeMX: STM32CubeMX cơng cụ hỗ trợ cấu hình tạo code cho MCU STM32 Tất cơng việc cấu hình, nâng cấp thực qua giao diện đồ họa Việc giúp cho việc lập trình STM32 dễ dàng hơn, rút ngắn thời gian nghiên cứu phát triển Trang Chương Cở sở lý thuyết Hình 2.3.1: Phần mềm Stm32CubeMx 2.3.2 Keilc V5 Hiện có nhiều trình biên dịch ngơn ngữ C cho 8051 Mikro C, IAR, SDCC, Reads 51 … µVision mơi trường phát triển tích hợp (IDE: Integrated Devel- opment Environment, trình soạn thảo ngơn ngữ C, trình biên dịch debug) công ty Keil Software, thường gọi Keil C  Keil C môi trường phát triển mạnh sử dụng rộng rãi Nó hỗ trợ ta viết chương trình cho chip vi điều khiển lõi 8051 ARM tất hãng giới  Hình 2.3.2: Phần mềm KeilC Version5 Trang Chương Phát biểu vấn đề CHƯƠNG THIẾT KẾ 3.1 THIẾT KẾ 3.1.1 Bài tốn đặt Mơ hình băng tải đếm sản phẩm hiển thị led đoạn số lượng đếm số lượng quy định trước dừng động có đèn báo Người dùng thiết lập số lượng qua nút nhấn Như vậy, vi điều khiển STM32 nhận tín hiệu (Digital) từ nút nhấn gửi về, xử lí, hiển thị trạng thái lên LED đoạn.Khi nhấn Start động chạy cảm biến xuất tín hiệu cho vi điều khiển Ta tiến hành nhập số lượng mong muốn nút nhấn ( giới hạn 99 sản phẩm), vi điều khiển xuất tín hiệu cho động dừng đạt đủ số lượng cài đặt trước Port PIN Cấu hình GPIOB PIN 0,1,3 INPUT GPIOD PIN0,1,13,14,15 OUTPUT GPIOA PIN INPUT GPIOD PIN INPUT Bảng 3.1.1 Cấu hình cho vi điều khiển Sơ đồ nối chân toán PD2: Cảm biến – Input PD0: DC – Output PD1: Đèn – Output PD13,14,15: LED đoạn -Output PA0: Start – output PB0: UP – Input PB1: DOWN- Input PB3: Mode- Input 3.1.2 Sơ đồ kết nối Trang 10 Chương Phát biểu vấn đề Hình 3.1.2: Sơ đồ kết nối 3.2.1 Giai toán 3.2.1.1 Sơ đồ giải thuật Trang 11 Chương Phát biểu vấn đề Hình 3.2.1.1: Sơ đồ giải thuật Trang 12 Chương Phát biểu vấn đề Hình 3.2.1.2 Sơ đồ giải thuật chi tiết 3.2.2 Các bước để thực cấu hình code 3.2.2.1 Thực cấu hình Trang 13 Chương Phát biểu vấn đề Hình 3.2.2.1 Cài đặt nối chân Hình 3.2.2.2 Cài đặt tần số Hình 3.2.2.3 Lưu cài đặt version 3.2.3 Code chương trình Trang 14 Chương Phát biểu vấn đề #include "main.h" uint16_t pinled[]={GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_13,GPIO_PI N_14,GPIO_PIN_15}; uint8_t caidat=0, gtcaidat=0, counter=0,dv,ch; uint8_t maled[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90}; void SystemClock_Config(void); static void MX_GPIO_Init(void); void hienthiled(uint8_t maled) { for(uint8_t i=0;i