TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP ==========o0o========== BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC ĐIỀU KHIỂN SẢN XUẤT TÍCH HỢP MÁY TÍNH Mã học phần 13312 Học kỳ 2 – Năm[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP ==========o0o========== BÀI TẬP LỚN MƠN HỌC ĐIỀU KHIỂN SẢN XUẤT TÍCH HỢP MÁY TÍNH Mã học phần: 13312 Học kỳ: – Năm học: 2023 – 2024 Ngành Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Chuyên ngành Điện tự động cơng nghiệp ĐỀ 15 Lớp : ĐTĐ61ĐH Nhóm: N03 Sinh viên : Nguyễn Tuấn Ngọc - 86204 Nguyễn Quang HuyĐinh Trọng ĐạtGiảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Tiến HẢI PHỊNG, 5/2023 LỜI NĨI ĐẦU Nhờ có thành công cải cách kinh tế, đất nước ta đà phát triển với tiến vượt bậc thành tựu to lớn mặt Ngành Điện nói chung chuyên ngành tự động hóa nói riêng với phương châm “Điện khí hóa phải trước bước” góp phần khơng nhỏ vào thành cơng đó, niềm tự hào cho sinh viên ngành Điện chúng em, đồng thời nhân tố thúc đẩy chúng em không ngừng học tập rèn luyện Trong học kỳ II, năm học 2020-202, em giao đề tài đồ án môn học “Thiết kế cung cấp điện cho xí nghiệp cơng nghiệp’’dưới hướng dẫn trực tiếp thầy TS Nguyễn Văn Tiến , giảng viên khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Sau thời gian làm đồ án hướng dẫn thầy TS Nguyễn Văn Tiến với cố gắng thân, đến đồ án hoàn thành với đầy đủ nội dung yêu cầu song khả cịn hạn chế, kiến thức chun mơn kinh nghiệm thực tế chưa đầy đủ, đồ án khơng thể tránh khỏi thiếu sót, khuyết điểm Vì em mong thầy bổ sung sửa chữa để đồ án em thêm hoàn thiện Cuối em xin gửi tới thầy TS Nguyễn Văn Tiến – người giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành đồ án lời cảm ơn chân thành nhất! HẢI PHÒNG, ngày 28 tháng năm 2023 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu thực đồ án, em hoàn thành tiến độ cho phép, hoàn thiện sơ đồ vẽ theo yêu cầu Với nhiều khó khăn ban đầu bắt tay vào hồn thiện đồ án với kiến thức ỏi kinh nghiệm thực tế khơng có nhiều nên việc hồn thiện đồ án gặp khơng khó khăn Với nỗ lực thân đặc biệt với hướng dẫn cô Phạm Thị Hồng Anh, hồn thành đồ án thời gian Trong q trình thực hiện, đồ án em khó tránh khỏi sai sót, khuyết điểm, nên em mong góp ý chỉnh sửa để em làm tốt đồ án khác thời gian tới Em xin chân thành cảm ơn! Chương 1: Tổng quan công nghệ 1.1 Giới thiệu giao tiếp máy tính Giao tiếp máy tính trình truyền thơng người máy tính Nó thực thơng qua phương tiện bàn phím, chuột, hình, loa microphone Hình 1.1: Cơ máy tính Giao tiếp máy tính bao gồm hai thành phần đầu vào (input) dầu (output) Đầu vào bao gồm tín hiệu, liêu lênh truyền từ người dùng tới máy tính Đầu bao gồm phản hồi, kêt thơng báo máy tính truyền lại cho người dùng Các phương tiện đầu vào phổ biến bao gồm bàn phím chuột, nhiên, người dùng dụng thiết bị đầu vào khác hình cảm ứng, bút cảm ứng, bàn phím ảo hình điều khiển giọng nói Các phươnng tiện đầu phổ biến bao gồm hình hiển thị, loa máy in Hiện nay, thiết bị đầu khác máy chiếu máy quét sử dụng để hỗ trợ viêc truyền tải thơng tin từ máy tính đến người dùng Các phương tiện giao tiếp người máy tính phát triển cải tiến liên tục năm qua Những tiến giúp cho viêc sử dụng máy tính trở nên dễ dàng tiện lợi cho người dùng 1.2 Giới thiệu chuẩn giao tiếp RS 232 Vấn đề giao tiếp PC vi điều khiển quan trọng ứng dụng điều khiển, đo lường Ghép nối qua cổng nối tiếp RS232 kỹ thuật sử dụng rộng rãi để ghép nối thiết bị ngoại vi với máy tính Nó chuẩn giao tiếp nối tiếp dùng định dạng không đồng bộ, kết nối nhiều thiết bị , chiều dài kết nối lớn cho phép để đảm bảo liệu 12.5 đến 25.4m, tốc độ 20kbit/s tốc độ 115kbit/s với số thiết bị đặc biệt Ý nghĩa chuẩn truyền thông nối tiếp nghĩa thời điểm có bit gửi dọc theo đường truyền Có hai phiên RS232 lưu hành thời gian tương đối dài RS232B RS232C Nhưng phiên RS232B cũ dùng RS232C dùng tồn thường gọi tên ngẵn gọn chuẩn RS232 Các máy tính thường có cổng nối chuẩn RS232C gọi cổng Com Chúng dùng ghép nối cho chuột, modem, thiết bị đo lường Trên main máy tính có loại chân lại 25 chân tùy vào đời máy main máy tính Việc thiết kế giao tiếp với cổng RS232 tương đối dễ dàng, đặc biệt chọn chế độ hoạt động không đồng tốc độ truyền liệu thấp Hình 1.2: Cáp nối tiếp RS232 Ưu điểm giao diện nối tiếp RS232 gì? Khả chống nhiễu cổng nối tiếp cao Thiết bị ngoại vi tháo lắp máy tính cấp điện Các mạch điện đơn giản nhận điện áp nguồn nuôi qua công nối tiếp Những đặc điểm cần lưu ý chuẩn RS232? Trong chuẩn RS232 có mức giới hạn (logic 1) +-12V Hiện cố định trở kháng tải phạm vi từ 3000 ôm - 7000 ôm Mức logic có điện áp nằm khoảng -3V đến -12V, mức logic từ +-3V đến 12V Tốc độ truyền nhận liệu cực đại 100kbps ( ngày lớn hơn) Các lối vào phải có điện dung nhỏ 2500pF Trở kháng tải phải lớn 3000 ôm phải nhỏ 7000 ôm Độ dài cáp nối máy tính thiết bị ngoại vi ghép nối qua cổng nối tiếp RS232 không vượt qua 15m Các giá trị tốc độ truyền liệu chuẩn hay dùng : 9600, 19200, 28800, 38400 56600,115200 bps RS232 sử dụng phương thức truyền thông không đối xứng, tức sử dụng tín hiệu điện áp chênh lệch dây dẫn đất Do từ đời mang vẻ lỗi thời chuẩn TTL, sử dụng mức điện áp tương thích TTL để mơ tả mức logic Ngoài mức điện áp tiêu chuẩn cố định giá trị trở kháng tải đấu vào bus phận trở kháng phát Mức điện áp tiêu chuẩn RS232C ( chuẩn thường dùng bây giờ) mô tả sau: + Mức logic : +3V , +12V + Mức logic : -12V, -3V Các mức điện áp phạm vi từ -3V đến 3V trạng thái chuyển tuyến Chính từ - 3V tới 3V phạm vi không định nghĩa, trường hợp thay đổi giá trị logic từ thấp lên cao từ cao xuống thấp, tín hiệu phải vượt qua quãng độ thơì gian ngắn hợp lý Điều dẫn đến việc phải hạn chế điện dung thiết bị tham gia đường truyền Tốc độ truyền dẫn tối đa phụ thuộc vào chiều dài dây dẫn Đa số hệ thống hỗ trợ với tốc độ 19,2 kBd Cổng RS232 PC Hầu hết máy tính cá nhân trang bị cổng Com hay cổng nối tiếp RS232 Số lượng cổng Com lên tới tùy loại main máy tính Khi cổng Com đánh dấu Com 1, Com 2, Com Trên có loại đầu nối sử dụng cho cổng nối tiếp RS232 loại chân (DB9) 25 chân (DB25) Tuy hai loại đầu nối có song song hai loại đầu nối phân biệt cổng đực (DB9) cổng (DB25) Ta xét sơ đồ chân cổng Com chân: Hình 1.3: Cấu tạo cổng nối tiếp Trên kí hiệu chân hình dạng cổng DB9 Chức chân sau: + chân : Data Carrier Detect (DCD) : Phát tín hiệu mang liệu + chân 2: Receive Data (RxD) : Nhận liệu + chân : Transmit Data (TxD) : Truyền liệu + chân : Data Termial Ready (DTR) : Đầu cuối liệu sẵn sàng kích hoạt phận muốn truyền liệu + chân : Singal Ground ( SG) : Mass tín hiệu + chân : Data Set Ready (DSR) : Dữ liệu sẵn sàng, kích hoạt truyền sẵn sàng nhận liệu + chân : Request to Send : yêu cầu gửi,bô truyền đặt đường lên mức hoạt động sẵn sàng truyền liệu + chân : Clear To Send (CTS) : Xóa để gửi ,bơ nhận đặt đường lên mức kích hoạt động để thơng báo cho truyền sẵn sàng nhận tín hiệu + chân : Ring Indicate (RI) : Báo chuông cho biết nhận nhận tín hiệu rung chng Còn DB25 hầu hết main khơng có cổng Nên tơi khơng đề cập đến Quá trình liệu: a) Quá trình truyền liệu Truyền liệu qua cổng nối tiếp RS232 thực không đồng Do nên thời điểm có bit truyền (1 kí tự) Bộ truyền gửi bit bắt đầu (bit start) để thông báo cho nhận biết kí tự gửi đến lần truyền bit tiếp the Bit bắt đầu mức Tiếp theo bit liệu (bits data) gửi dạng mã ASCII (có thể 5,6,7 hay bit liệu) Sau Parity bit ( Kiểm tra bit chẵn, lẻ hay không) cuối bit dừng - bit stop 1, 1,5 hay bit dừng b) Tốc độ Baud Đây tham số đặc trưng RS232 Tham số đặc trưng cho trình truyền liệu qua cổng nối tiếp RS232 tốc độ truyền nhận liệu hay gọi tốc độ bit Tốc độ bit định nghĩa số bit truyền thời gian giây hay số bit truyền thời gian giây Tốc độ bit phải thiết lập bên phát bên nhận phải có tốc độ ( Tốc độ vi điều khiển máy tính phải chung tốc độ truyền bit) Ngồi tốc độ bit cịn tham số để mơ tả tốc độ truyền tốc độ Baud Tốc độ Baud liên quan đến tốc độ mà phần tử mã hóa liệu sử dụng để diễn tả bit truyền cịn tơc độ bit phản ánh tốc độ thực tế mà bit truyền.Vì phần tử báo hiệu mã hóa bit nên hai tốc độ bit tốc độ baud phải đồng Một số tốc độ Baud thường dùng: 50, 75, 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 28800, 38400, 56000, 115200 … Trong thiết bị họ thường dùng tốc độ 19200 Khi sử dụng chuẩn nối tiếp RS232 yêu cầu sử dụng chuẩn thời gian chuyển mức logic không vượt 4% thời gian truyền bit Do vậy, tốc độ bit cao thời gian truyền bit nhỏ thời gian chuyển mức logic phải nhỏ Điều làm giới hạn tốc Baud khoảng cách truyền 10 c) Bit chẵn lẻ hay Parity bit Đây bit kiểm tra lỗi đường truyền Thực chất trình kiểm tra lỗi truyền liệu bổ xung thêm liệu truyền để tìm sửa số lỗi trình truyền Do chuẩn RS232 sử dụng kỹ thuật kiểm tra chẵn lẻ Một bit chẵn lẻ bổ sung vào liệu truyền để ch thấy số lượng bit "1" gửi khung truyền chẵn hay lẻ Một Parity bit tìm số lẻ lỗi chả hạn 1,3,,5,7,9 Nếu bit chẵn mắc lỗi Parity bit trùng giá trị với trường hợp khơng mắc lỗi khơng phát lỗi Do kỹ thuật mã hóa lỗi khơng sử dụng trường hợp có khả vài bit bị mắc lỗi 1.3 Giới thiệu module sở cổng nối tiếp với Max232 MAX232 MAX232 IC 16 chân có gói SOIC, PDIP SOP IC xây dựng để giao tiếp serial PC vi điều khiển chuyển đổi TTL / CMOS sang mức logic RS232 Như bạn biết vi điều khiển sử dụng logic bán dẫn TTL transistor từ đến 5V máy tính, RS232 hoạt động -24V + 24V, khơng thể giao tiếp trực tiếp vi điều khiển với máy tính phải yêu cầu thiết bị chuyển đổi TTL / CMOS sang mức logic RS232, đó, IC MAX232 xây dựng để giải vấn đề cách chuyển đổi TTL / CMOS sang RS232 Các tính thơng số kỹ thuật IC MAX232 Có thể hoạt động với nguồn điện Có gói khác IC chứa hai trình điều khiển hai thu gói Mức tiêu thụ dòng điện 8mA Dễ dàng cài đặt Giá rẻ đáng tin cậy để sử dụng Tốc độ hoạt động vi mạch lên đến 120kbit / giây Mức đầu vào ± 30V Hỗ trợ hai giao tiếp lúc thu kép & trình điều khiển kép Sơ đồ chân IC MAX232 11 Hình 1.4: Sơ đồ chân Max232 Các ứng dụng Giao tiếp vi điều khiển máy tính Thiết bị & thiết bị di động hoạt động pin Modem Cáp RS232 Cách chạy lâu dài an toàn mạch Để đảm bảo an tồn hiệu suất lâu dài, khơng cấp 5,5V DC cho IC, điện áp tối đa T1IN, T2IN không lớn 0,8V, điện áp đầu vào thu phải ± 30 lưu trữ vận hành IC nhiệt độ -65 độ C + 150 độ C 1.4 Bộ biến đổi ADC 0804 Vi mạch ADC 0804 biến đổi ADC tác động nhanh hãng NSC sản xuất, vi mạch dễ dàng giao tiếp với tất vi xử lý hoạt động độc lập 12 Module ADC bit kênh đơn Có sẵn đồng hồ chip, không cần tạo dao động bên (đồng hồ) Đầu digital khác từ đến 255 Khi Vref = 5V, 19,53mV giá trị analog có bit tăng lên phía digital (Kích thước bước) Có gói PDIP 20 chân, SOIC Hình 1.5: Mạch ADC0809 ADC0804 chuyển tín hiệu analog sang digital để chuyển đổi tín hiệu analog, sử dụng Gate, Flipflop, Shift Register, Tristate, Clock, latch Ladder Decoder, v.v Nhưng thành phần sử dụng ADC0804 để chuyển đổi tín hiệu SAR Latch SAR Latch chuyển đổi tín hiệu analog liên tục thành tín hiệu digital / tín hiệu rời rạc cách dò nhị phân sử dụng quantization/mapping level Các thành phần khác “ADC0804” tristate, 8-bit shifter, v.v sử dụng để cấp đầu tương ứng tín hiệu đầu vào Tri-state ghi bên sử dụng để lưu liệu có xung từ logic cao xuống logic thấp Thanh ghi dịch 8bit sử dụng để cấp đầu theo trình tự để thiết bị khác đọc dạng 8bit Cấu hình chân: 1-CS: Là chân Chip select sử dụng để chọn thiết bị Khi sử dụng nhiều ADC chân sử dụng để chọn thiết bị thực Kích hoạt mức logic thấp 13 2-RD: Là chân đọc tín hiệu Chân RD sử dụng muốn nhận giá trị đầu từ ghi bên Xung thay đổi logic từ cao xuống thấp kích hoạt chức chân 3-WR: Là chân đầu vào Write sử dụng để bắt đầu chuyển đổi tín hiệu cấp xung thay đổi từ cao xuống thấp 4-CLK IN: Là chân đầu vào sử dụng để nhận xung clock bên ngồi 5-INTR: Là chân ngắt báo q trình chuyển đổi tín hiệu hồn tất Nó mức logic thấp q trình chuyển đổi hồn tất 6-Vin (+): Là chân đầu vào analog cho tín hiệu đảo Hầu hết thiết bị cấp tín hiệu analog dạng không đảo nên sử dụng chân làm đầu vào analog 7-Vin (-): Là chân đầu vào analog cho tín hiệu đảo Do chất tín hiệu hầu hết dạng không đảo, nên mắc chân vào mass 8-AGND : Chân mass cho đầu vào analog 9-View : Được sử dụng để cấp điện áp tham chiếu cho phép đọc đầy đủ thang đo giá trị dòng điện 10-DGND : Chân mắc vào mass linh kiện nhận đầu digital 11-DB0 – DB7: Là đầu digital dạng 8-bit 12-CLK R: Chân dùng để định thời RC sử dụng xung nhịp bên 13-VCC: Chân cấp nguồn Không lớn +6,5 V Chủ yếu sử dụng nguồn +5.0 V 14 Hình 1.6: Sơ đồ chân ADC0804 Sơ đồ logic kết nối ADC0804: Hình 1.7: Sơ đồ logic kết nối ADC0804 15 CHƯƠNG XÂY DỰNG VÀ MÔ PHỎNG ĐỀ TÀI 3.1 Giới thiệu phần mềm 3.1.1 Phần mềm Proteus Proteus sử dụng để mô phỏng, thiết kế vẽ mạch điện tử Nó phát minh Labcenter Electronics Bằng cách sử dụng proteus, bạn thiết kế mạch hai chiều Với việc sử dụng phần mềm kỹ thuật này, bạn xây dựng mơ mạch điện điện tử khác máy tính cá nhân máy tính xách tay Có nhiều ưu điểm mô mạch proteus trước thực chúng thực tế Thiết kế mạch proteus tốn thời gian so với việc xây dựng mạch thực tế Khả xảy lỗi mô phần mềm chẳng hạn kết nối lỏng lẻo, nhiều thời gian để tìm vấn đề kết nối mạch thực tế Mơ mạch cung cấp tính mà số linh kiện mạch khơng thực tế bạn xây dựng mạch proteus Khơng có khả đốt cháy làm hỏng linh kiện điện tử proteus Các công cụ điện tử đắt tiền dễ dàng mắc vào proteus máy sóng Sử dụng proteus, bạn tìm thấy yếu tố khác mạch dòng điện, giá trị điện áp linh kiện điện trở lúc nào, điều khó mạch thực tế 16 Hình 3.1: Cơ phần mềm Proteus 3.1.2 17 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu thực đồ án, em hoàn thành tiến độ cho phép, hoàn thiện sơ đồ vẽ theo yêu cầu Với nhiều khó khăn ban đầu bắt tay vào hoàn thiện đồ án với kiến thức ỏi kinh nghiệm thực tế khơng có nhiều nên việc hồn thiện đồ án gặp khơng khó khăn Với nỗ lực thân đặc biệt với hướng dẫn Phạm Thị Hồng Anh, hồn thành đồ án thời gian Trong trình thực hiện, đồ án em khó tránh khỏi sai sót, khuyết điểm, nên em mong góp ý chỉnh sửa để em làm tốt đồ án khác thời gian tới Em xin chân thành cảm ơn! 18