ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIAO TIẾP VÀ ĐIỀU KHIỂN TAY MÁY BỐN BẬC TỰ DO NỘI DUNG ĐỒ ÁN MỤC LỤC Chương 1 Nhiệm vụ và yêu cầu 7 I Nhiệm vụ 7 II Yêu cầu 7 Chương 2 Giới thiệu tổng quan 8 I Đặc vấn đề 8 II Sơ lược[.]
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIAO TIẾP VÀ ĐIỀU KHIỂN TAY MÁY BỐN BẬC TỰ DO NỘI DUNG ĐỒ ÁN MỤC LỤC Chương 1: Nhiệm vụ yêu cầu I Nhiệm vụ II Yêu cầu Chương : Giới thiệu tổng quan I Đặc vấn đề II Sơ lược robot công nghip III Mục tiêu đề tài 23 Chương : Vi điều khiển P89V51 philips 24 I Giới thiệu tổng quát 24 II Các chức P89V51 26 III Sơ đồ khối P89V51 26 IV Mô tả chức 27 V Mã lệnh P89V51 Philips 33 Chương : Vi điều khiển AVR ATmega8515 40 I Tổng quát AVR ATmega8515 40 II Cấu trúc AVR 44 III Tập lệnh 61 Chương : So snh chức P89V51 v MCS-51 80 Chức 80 Cấu trc phần cứng 80 Tổ chức nhớ 81 Chương : Hoạt động định thời AVR 82 I Timer/counter bit 82 II Timer/counter 16 bit 86 Chương 7: Hoạt động của port nối tiếp 91 I Bộ tạo xung clock 91 II Định dạng khung 93 III Khởi tạo USART 94 IV Truyền liệu 94 V Thu liệu 95 VI Thu liệu khơng đồng 96 VII Chế độ truyền thơng đa xử lý 96 VIII Truy xuất ghi UBRRH/ UCSRC 97 Chương 8 : Hoạt động ngắt 98 I Mở đầu 98 II Hoạt động ngắt AVR 98 III Các ghi điều khiển ngắt 101 Chương 9: Chương trình Studio 103 I Giới thiệu 103 II Chương trình 104 Chương 10: Các loại động cơ 107 I Các loại động dng cho Robot 107 II Động bước 107 III Động DC 111 IV Động Servo S3003 113 Chương 11: Hiển thị dng LCD 116 I Giới thiệu 116 II Tổng quan LCD 116 III Cấu tạo 117 IV Lệnh điều khiển v hiển thị cho LCD 119 V Chế độ hoạt động LCD 120 VI Khởi tạo LCD 121 VII Bảng m LCD 123 VIII Hình dạng thực LCD 123 Chương12: Thiết kế board điều khiển 125 I Sơ đồ khối 125 II Khối nguồn 125 III Khối vi xử lý, truyền thông cảm biến 127 Chương 13 : Lưu đồ giải thuật điều khiển 130 Lưu đồ chương trình 130 Lưu đồ khởi tạo LCD 131 Lưu đồ ghi liệu vo LCD 132 Lưu đồ hiển thị LCD 133 Lưu đồ thu cất liệu 134 Lưu đồ so sánh tìm vị trí động 135 Lưu đồ chương trình co xuất xung 136 Chương kết luận: 137 I Ứng dụng 137 II Thuận lợi –khó khăn 137 III Ưu khuyết điểm 137 IV Nhận xét 138 V Hướng phát triển 138 Ti liệu tham khảo 139 Phụ lục 140 Phụ lục A 140 Phụ lục B 149 Phụ lục C 151 Phụ lục D 153 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, khoa học kỹ thuật tiến bước thần kì đạt thành tựu rực rỡ Nhiều cơng trình nghiên cứu khoa học đã đời nhiều lĩnh vực: viễn thơng, điện tử, tự động hóa… đó, vi xử lý đóng vai trị chủ chốt Các cơng trình nghiên cứu địi hỏi người thực phải có lòng đam mê, sáng tạo ý tưởng lạ ứng dụng vào thực tế để phục vụ người Vi xử lý đã trở nên quen thuộc ngành công nghiệp và dân dụng. Từ dây chuyền sản xuất lớn thiết bị gia dụng, thấy diện vi điều khiển. Các vi điều khiển có khả xử lí nhiều hoạt động phức tạp mà cần vi chip nhỏ, nó thay thiết bị điều khiển lớn phức tạp mạch điện gọn nhẹ, dễ dàng thao tác sử dụng Với vi xử lý, con người có thể tạo nhiều thiết bị hữu ích, với chương trình được viết theo ý muốn người sử dụng. Từ chương trình này, thiết bị điều khiển hoạt động cách tự động không cần điều khiển trực tiếp người Khơng có thế, thiết bị hoạt động theo nhiều hướng khác nhau, tùy thuộc vào chương trình sử dụng cách dễ dàng Đề tài “GIAO TIẾP VÀ ĐIỀU KHIỂN TAY MÁY BẬC TỰ DO” ứng dụng vi xử lý để điều khiển động servo Dù nhóm cố gắng vận dụng những kiến thức học tìm thêm kiến thức AVR Atmega8515 và P89V51 Philips Nhưng thời gian kiến thức hạn chế nên đề tài chưa phát triển tối ưu q trình thực cịn khơng tránh khỏi thiếu xót, mong q thầy thơng cảm, đóng góp ý kiến để đề tài hồn chỉnh CHƯƠNG NHIỆM VỤ_YÊU CẦU I. Nhiệm vụ: Phòng Cơ Điện Tử trường lắp đặt mơ hình dây chuyền sản xuất (Xylanh tác động đơn có lị xo) tự động được chuyển giao hãng FESTO Đức Đây là mơ hình lắp ráp xylanh điều khiển một cách tự động từ khâu đầu tiên là cung cấp phôi khâu cuối là xếp sản phẩm và lưu kho Mỗi trạm của hệ thống có nhiệm vụ riêng, hoạt động độc lập kết hợp chặt chẽ với tạo thành hệ thống hoàn chỉnh và logic Dây chuyền sản xuất này có thể nói hồn chỉnh và tối ưu nó hồn chỉnh bạn ở khóa trước đã thiết kế, chế tạo mơ hình hệ thống lưu kho tự động đã đóng góp thêm một phần vào cơng việc giảng dạy của trường Tuy nhiên trên dây chuyền vẫn số vị trí cịn thiếu cơ cấu cần thiết nên thực tay Nếu có thêm một hệ thống mơ hình thay tay người và đặt bất cứ nơi dây chuyền Mặt dù dây chuyền có tay máy Nhật sản xuất đặt vị trí cố định ở trạm có nhiệm vụ lắp ráp sản phẩm, tuy nhiên tay máy đặt cố định và kích thước lớn nên khơng thể di chuyển hoặc lắp đặt những vị trí có khơng gian hẹp dây chuyền Để dây chuyền có thể hoạt động hiệu quả hơn, tối ưu Hoặc ta nâng cao tính tối ưu dây chuyền bằng việc ứng dụng tay máy để thiết kế thêm mơ hình đóng gói sản phẩm bên cạnh mơ hình lưu kho Do cần phải có tay máy thích hợp các vị trí Đồng thời tay máy thiết kế, chế tạo và lắp ráp những thiết bị, máy móc trường để làm mơ hình phục vụ cho việc giảng dạy Để bổ sung cho hệ thống MPS chúng em được thầy Hoàng Hữu Phương hướng dẫn làm đồ án tốt nghiệp với đề tài “giao tiếp điều khiển tay máy bốn bậc tự do” đáp ứng những yêu cầu cung cấp phôi, lấy phôi không đạt yêu cầu, xếp sản phẩm vào kho… II. Yêu cầu: Yêu cầu cần thiết tay máy này là phải nhỏ gọn, khơng phức tạp để đặt nhiều vị trí dây chuyền Các vật liệu, linh kiện lắp tay máy phải có giá rẻ, dễ tìm, bền và sử dụng lâu dài Tay máy có thể giao tiếp với thiết bị khác dây chuyền, có thể điều khiển tự động bằng cách lập trình, điều khiển tay đặc biệt là hoạt động độc lập đồng bộ với thiết bị khác dây chuyền CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN I. Đặt vấn đề: Ngày nay, ứng dụng của vi điều khiển đã sâu vào đời sống sinh hoạt và sản xuất của người Thực tế hầu hết thiết bị điện dân dụng có góp mặt của VI ĐIỀU KHIỂN và VI XỬ LÝ Ứng dụng vi điều khiển thiết kế hệ thống làm giảm chi phí thiết kế hạ giá thành sản phẩm đồng thời nâng cao tính ổn định của thiết bị hệ thống Trên thị trường có nhiều họ vi điều khiển như: 8051 của Atmel, 68HC11 Motorola, Z80 Eilog, PIC Microchip, H8 Hitachi… AVR Atmel AVR họ vi điều khiển khá mẽ thị trường cũng đối với người sử dụng Đây họ vi điều khiển chế tạo theo kiến trúc RISC có cấu trúc phức tạp Ngồi các tính vi điều khiển khác, AVR cịn tích hợp nhiều tính tiện lợi cho người thiết kế lập trình Sự đời AVR bắt nguồn từ yêu cầu thực tế hầu hết khi cần lập trình cho vi điều khiển, chúng ta thường dùng ngôn ngữ bậc cao HLL (Hight lever language) để lập trình với loại chip xử lý bit Trong ngơn ngữ C ngôn ngữ phổ biến nhất, tuy nhiên biên dịch kích thước đoạn mã tăng nhiều so với ngô ngữ Assembly Hãng Atmel nhận thấy phải phát triển một cấu trúc đặc biệt cho ngôn ngữ C để giảm thiểu sự chênh lệch kích thước mã nói Và kết họ vi điều khiển AVR đời với việc làm giảm kích thước đoạn mã biên dịch và thêm vào đó thực hiện lệnh chu kỳ máy với 32 ghi tích lũy đạt tốc độ nhanh họ vi điều khiển khác từ đến 12 lần Vì nghiên cứu AVR đề tài lý thú và giúp cho sinh viên biết thêm một họ vi điều khiển thuộc loại mạnh II. Sơ lược về Robot công nghiệp: Ngày đất nước chúng ta bước vào thời đại công nghiệp hóa đại hóa, sản xuất ngày mang tính tự động cao nên vấn đề đặt phải có cơng cụ hỗ trợ đắc lực cho người Tay robot thiết bị phổ biến trong dây chuyền sản xuất tự động Đặc biệt dây chuyền lắp ráp tự động cần có độ xác xuất làm việc cao Điều khiển cánh tay robot đề tài có nhiều ứng dụng trong thực tế là lĩnh vực công nghiệp với dây chuyền sản xuất tự động không cần bàn tay người, chủ yếu cơng nghiệp hố chất Người máy (robot) coi máy móc có khả hoạt động như người, trước hết chúng thay người làm công việc nặng nhọc môi trường độc hại Người máy là sản phẩm cao cấp kỹ thuật thế giới kỷ 20 sở kết hợp thành tựu kỹ thuật điều khiển số (NC), kỹ thuật điều khiển vô cấp, kỹ thuật điện toán, kỹ thuật vi điện tử, đặc biệt kỹ thuật vi xử lý hệ điều khiển lập trình linh hoạt Người máy cơng nghiệp viết tắt IR, đưa thị trường vào năm 1961 Đó là robot UNIMAT USA Cho đến nay, giới có khoảng 200 cơng ty chế tạo với khoảng 300 mẫu IR khác Tính đến năm 1990 giới đã có khoảng chừng 300.000 IR sử dụng mà nhiều nhất ở Nhật, Hoa Kỳ Đức Giá bán IR 50.000 đến 250.000 USD Người máy công nghiệp và công nghệ cao cấp là khái niệm của sản xuất đại Hiệu kinh tế việc sử dụng người máy công nghiệp mang lại khẳng định ở nước công nghiệp phát triển, mà giá trị sức lao động cao, ví dụ năm 1990 chi phí sản xuất tính cho lao động 20 USD dùng IR USD Hình 2.1: Ứng dụng robot sản xuất 1. Phân loại người máy công nghiệp: Người máy công nghiệp được phân loại theo sở kỹ thuật khác Sau là số cách phân loại người máy công nghiệp a Phân loại người máy công nghiệp theo số bậc tự do: Xuất phát từ hai hình thức chuyển động khơng gian ba chiều X, Y, Z chuyển động theo trục X, Y, Z được ký hiệu là T (viết tắt theo thuật ngữ translation) Chuyển động quay quanh trục X, Y, Z kí hiệu là R (viết tắt theo thuật ngữ rotation) mà người máy công nghiệp sẽ hoạt động, tuỳ theo tổ hợp chuyển động T R trường hợp hoạt động tương ứng với hình khối khơng gian khác nhật − TTT ứng với trường hợp hoạt động là khối lập phương chữ − RTT ứng với trường hợp hoạt động khối viên trụ ... người máy công nghiệp theo phương pháp điều khiển: Người máy công nghiệp điều khiển theo hai nguyên lí bản: − Điều khiển điểm − Điều khiển quỹ đạo liên tục c Phân loại người máy công nghiệp. .. kiện lắp tay máy phải có giá rẻ, dễ tìm, bền ? ?và sử dụng lâu dài Tay máy có thể giao tiếp với thiết bị khác dây chuyền, có thể điều ? ?khiển? ? ? ?tự động bằng cách lập trình, điều khiển tay đặc... Đề tài ? ?GIAO TIẾP VÀ ĐIỀU KHIỂN TAY MÁY BẬC TỰ DO? ?? ứng dụng vi xử lý để điều khiển động servo Dù nhóm cố gắng vận dụng những kiến thức học tìm thêm kiến thức AVR Atmega8515 ? ?và P89V51 Philips