Giao tiếp bàn phím với mạch đếm sản phẩm

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG o0o LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: GIAO TIẾP BÀN PHÍM VỚI MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM Ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG Chuyên ngành: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG GVHD : CHU HỒNG HẢI SVTH : PHẠM VĂN BẮC NGUYỄN ĐỨC LUẬN TP.HCM tháng 09 năm 2013 LVTN: Giao tiếp bàn phím với mạch đếm sản phẩm GVHD: Th.S Chu Hồng Hải LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, khoa học kỹ thuật phát triển ngày mạnh mẽ, đời sống lĩnh vực nghiên cứu tiến khoa học Sự phát triển vượt bậc khoa học kỹ thuật đại phần lớn dựa vào tảng kỹ thuật – điện tử đặc biệt công nghiệp vi điều khiển vi xử lý Sự đời vi mạch với giá thành ngày giảm nhanh, khả lập trình ngày cao, mang lại thay đổi ngành kỹ thuật điện tử Tại Việt Nam , việc chương trình hóa hệ thống áp dụng ngày nhiều nhà máy công nghiệp hệ thống vi xử lý hay cịn gọi máy tính điện tử thiết bị xử lý thông tin, điều khiển thiết bị hay thiết bị công nghiệp tự động Hướng theo xu hướng nay, nhóm chúng em tiến hành tìm hiểu nghiên cứu úng dụng công nghệ điện tử vi xử lý vào thực tiễn, thiết kế thi cơng mơ hình mạch “ Giao tiếp bàn phím với mạch đếm sản phẩm “ Trong trình thực hiện, nhóm em tiến hành tìm hiểu lý thuyết dựa kiến thức thầy cô truyền đạt suốt trình học tập trường, từ hồn thành đề tài cách tốt Nội dung đề tài chúng em chia làm ba phần : Phần A : Lý thuyết Chương : tổng quan đề tài bao gồm vấn đề : mục đích đề tài, hướng thiết kế, hạn chế đặt thực đề tài Chương 2, 3, 4, : Giới thiệu sơ lược linh kiện sử dụng trình thực đề tài Phần B : Thi công thiết kế phần cứng, bao gồm chương nói thiết kế mạch , tính tốn tối ưu thơng số, hoạt động số khối Bên cạnh phần thuật tốn chương trình lập trình code cho vi điều khiển hoạt động Phần C : Tổng kết trình thực đề tài, vấn đề đạt được, hạn chế hướng phát triển đề tài, số hình ảnh thực tế mạch sản phẩm, tài liệu tham khảo Để hoàn thành đề tài, chúng em cố gắng kết hợp học suốt trình học trường, tìm hiểu thêm tài liệu bên hướng dẫn nhiệt tình thầy bạn bè Tuy nhiên, kiến thức hạn chế nhiều thiếu sót q trình thực , nghiên cứu trình bày nội dung; kính mong thầy bạn đóng góp ý kiến cho chúng em rút kinh nghiệm hoàn thiện SVTH: Phạm Văn Bắc - Nguyễn Đức Luận Trang LVTN: Giao tiếp bàn phím với mạch đếm sản phẩm GVHD: Th.S Chu Hồng Hải kiến thức , khả nghiên cứu để phục vụ cho q trình học tập cơng tác sau Em xin chân thành cảm ơn, SVTH : Phạm Văn Bắc MSSV : 0951040006 Nguyễn Đức Luận MSSV : 0951040039 SVTH: Phạm Văn Bắc - Nguyễn Đức Luận Trang LVTN: Giao tiếp bàn phím với mạch đếm sản phẩm GVHD: Th.S Chu Hồng Hải PHẦN A: LÝ THUYẾT CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM 1.1 Đặt Vấn Đề Ngày với phát triển ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử mà kỹ thuật số đóng vai trị quan trọng lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, cơng nghiệp tự động hóa, cung cấp thơng tin… Do phải nắm bắt vận dụng cách có hiệu nhằm góp phần vào phát triển khoa học kỹ thuật giới nói chung phát triển kỹ thuật điện tử nói riêng Xuất phát từ tìm hiểu thiết bị điều khiển nhà máy tham quan doanh nghiệp sản xuất, chúng em thấy nhiều khâu tự động hóa q trình sản xuất Một khâu đơn giản dây chuyền sản xuất tự động hóa số lượng sản phẩm làm đếm cách tự động Tuy nhiên doanh nghiệp vừa nhỏ việc tự động hóa hồn toàn chưa áp dụng khâu đếm sản phẩm, khâu phân loại sản phẩm sử dụng nhân cơng Từ điều thấy khả chúng em, chúng em muốn làm điều nhỏ để góp phần vào giúp người lao động bớt phần mệt nhọc chân tay mà cho phép tăng hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời đảm bảo độ xác cao Nên chúng em định thiết kế mạch đếm sản phẩm giao tiếp bàn phím gần gũi với thực tế thật có ý nghĩa chúng em làm phần nhỏ đóng góp cho xã hội Để làm mạch cần thiết kế khối : - Khối hiển thị (text LCD , LED đơn) - Khối điều khiển (chíp AVR hãng atmel) - Khối cảm biến (mắt thu hồng ngoại,….) - Khối bàn phím (phím ma trận keypad 4x4) SVTH: Phạm Văn Bắc - Nguyễn Đức Luận Trang LVTN: Giao tiếp bàn phím với mạch đếm sản phẩm - Khối tạo lực đẩy (motor) - Khối báo hiệu (tiếng còi) - Khối nguồn GVHD: Th.S Chu Hồng Hải Khối hiển thị: sử dụng led đoạn text LCD, so với led đoạn text LCD hiển thị nhiều ký tự Chúng em chọn text LCD có nhiều tính tốt led đoạn kết hợp dễ dàng với vi điều khiển Khối điều khiển: AVR chip vi điều khiển bits với cấu trúc tập lệnh đơn giản hóa-RISC(Reduced Instruction Set Computer), kiểu cấu trúc thể ưu xử lí So với chip vi điều khiển bits khác, AVR có nhiều đặc tính hẳn, tính ứng dụng (dễ sử dụng) đặc biệt chức Khối cảm biến: gồm phần phát phần thu Thông thường người ta sử dụng phần phát led hồng ngoại để phát ánh sáng hồng ngoại mục đích để chống nhiễu so với loại ánh sáng khác, phần thu transistor quang để thu ánh sáng hồng ngoại Khối bàn phím: Keypad "thiết bị nhập" chứa nút nhấn cho phép người dùng nhập chữ số, chữ ký hiệu vào điều khiển Keypad không chứa tất bảng mã ASCII keyboard keypad thường tìm thấy thiết bị chuyên dụng Khối tạo lực đẩy: dùng motor có cơng suất nhỏ tạo lực đẩy cho băng tải hoạt động Khối báo hiệu: phân loại sản phẩm tiếng còi Khối nguồn: cung cấp điện áp cho mạch hoạt động 1.2 Chọn Phương Án Thiết Kế Với mạch đếm sản phẩm dùng IC rời có: Các ưu điểm sau: - Cho phép tăng hiệu suất lao động - Đảm bảo độ xác SVTH: Phạm Văn Bắc - Nguyễn Đức Luận Trang LVTN: Giao tiếp bàn phím với mạch đếm sản phẩm GVHD: Th.S Chu Hồng Hải - Tần số đáp ứng mạch nhanh - Khoảng cách đặt phần phát phần thu xa cho phép đếm sản phẩm lớn - Tổn hao cơng suất bé, mạch sử dụng pin acquy - Khả đếm rộng - Giá thành hạ - Mạch đơn giản dễ thực Với việc sử dụng kỹ thuật số khó đáp ứng việc thay đổi số đếm Muốn thay đổi yêu cầu mạch buộc lịng phải thay đổi phần cứng Do lần phải lắp lại mạch dẫn đến tốn kinh tế mà nhiều u cầu khơng thực phương pháp Với phát triển mạnh nghành kỹ thuật số đặc biệt cho đời họ vi xử lí vi điều khiển đa chức việc dùng kỹ thuật vi xử lí, kỹ thuật vi điều khiển giải bế tắc kinh tế mà phương pháp dùng IC rời kết nối lại không thực Với mạch đếm sản phẩm dùng kỹ thuật vi xử lí: Ngồi ưu điểm liệt kê phương pháp dùng IC rời mạch đếm sản phẩm dùng kỹ thuật vi xử lí cịn có ưu điểm sau: - Mạch thay đổi số đếm cách linh hoạt việc thay đổi phần mềm, phần cứng khơng cần thay đổi mà mạch dùng IC rời thực mà thực cứng nhắc mà người cơng nhân khó tiếp cận, dễ nhầm - Số linh kiện sử dụng mạch - Mạch đơn giản so với mạch đếm sản phẩm dùng IC rời có phần cài đặt số đếm ban đầu - Mạch lưu lại số liệu ca sản xuất - Mạch điều khiển đếm nhiều dây chuyền sản xuất lúc phần mềm SVTH: Phạm Văn Bắc - Nguyễn Đức Luận Trang LVTN: Giao tiếp bàn phím với mạch đếm sản phẩm GVHD: Th.S Chu Hồng Hải - Mạch kết nối giao tiếp với máy tính thích hợp cho người quản lí phịng kỹ thuật nắm bắt tình hình sản xuất qua hình máy vi tính Nhưng thiết kế người ta thường chọn phương pháp tối ưu kinh tế chúng em chọn phương pháp đếm sản phẩm dùng kỹ thuật vi điều khiển Phương pháp đếm sản phẩm dùng vi điều khiển: Ngồi ưu điểm có hai phương pháp trên, phương pháp cịn có ưu điểm : - Trong mạch sử dụng nhớ chương trình có quy mơ nhỏ, tiện lợi mà vi xử lí khơng thực - Nó giao tiếp trực tiếp với máy tính mà vi xử lí giao tiếp với máy tính giao tiếp song song nên cần có linh kiện chuyển đổi liệu từ song song sang nối tiếp để giao tiếp với máy tính 1.3 Mục Đích Yêu Cầu Của Đề Tài Trong đồ án chúng em thực mạch đếm sản phẩm phương pháp đếm xung Như sản phẩm qua băng chuyền phải có thiết bị để cảm nhận sản phẩm, thiết bị gọi cảm biến, cảm biến màu nhận dạng phân loại sản phẩm Khi sản phẩm qua cảm biến nhận tạo xung điện đưa khối xử lí để tăng dần số đếm Tại thời điểm tức thời, để xác định số đếm cần phải có phận hiển thị Tuy nhiên khu vực sản xuất hay ca sản xuất lại yêu cầu với số đếm khác phải có linh hoạt việc chuyển đổi số đếm Bộ phận chuyển đổi trực quan bàn phím Khi cần thay đổi số đếm người sử dụng cần nhập số đếm ban đầu vào mạch tự động đếm Khi đếm đủ sản phẩm cịi báo hiệu, xuất hình LCD Từ suy mục đích yêu cầu đề tài: SVTH: Phạm Văn Bắc - Nguyễn Đức Luận Trang LVTN: Giao tiếp bàn phím với mạch đếm sản phẩm GVHD: Th.S Chu Hồng Hải - Số đếm phải xác, thay đổi việc cài đặt số đếm ban đầu cách linh hoạt - Bộ phận hiển thị phải rõ ràng - Mạch điện không phức tạp, bảo đảm an toàn, dễ sử dụng - Giá thành không mắc 1.4 Giới Hạn Của Đề Tài - Các sản phẩm đa dạng với nhiều chủng loại: đặc, rỗng, kích cỡ khác Nhưng với khả thiết bị lắp mạch đếm sản phẩm có khả che ánh sáng có kích thước từ 10cm3 đến 30cm3 - Đếm số sản phẩm thùng phạm vi thay đổi từ → 10 Còn số thùng sản phẩm phạm vi thay đổi từ 1→99 - Lưu số sản phẩm, số hộp sau ca sản xuất cho phép xem số sản phẩm số hộp ca sản xuất Từ mục đích yêu cầu đề tài chúng em đưa sơ đồ khối tổng quát mạch điện sau: SVTH: Phạm Văn Bắc - Nguyễn Đức Luận Trang LVTN: Giao tiếp bàn phím với mạch đếm sản phẩm GVHD: Th.S Chu Hồng Hải Sơ đồ khối: Khối hiển thị Khối cảm biến Khối điều khiển Khối báo hiệu Khối động Khối bàn phím Khối nguồ n Hình : Sơ đồ khối mạch SVTH: Phạm Văn Bắc - Nguyễn Đức Luận Trang LVTN: Giao tiếp bàn phím với mạch đếm sản phẩm GVHD: Th.S Chu Hồng Hải CHƯƠNG 2: KHỐI CẢM BIẾN 2.1 Sơ Lược Về Mạch Cảm Biến Để cảm nhận lần sản phẩm qua cảm biến phải có phần phát phần thu Phần phát phát ánh sáng hồng ngoại phần thu hấp thụ ánh sáng hồng ngoại ánh sáng hồng ngoại có đặc điểm bị nhiễu so với loại ánh sáng khác Hai phận phát thu hoạt động với tần số Khi có sản phẩm qua phần phát phần thu, ánh sáng hồng ngoại bị che phận thu hoạt động với tần số khác tần số phát tạo xung tác động tới phận xử lí Vậy phận phát phận thu phải có nguồn tạo dao động Bộ phận dao động tác động tới cơng tắc đóng ngắt nguồn phát nguồn thu ánh sáng Có nhiều linh kiện phát thu ánh sáng hồng ngoại chúng em chọn cảm biến quang điện thu phát (hình chữ U) 2.2 Các Linh Kiện Trong Mạch Cảm Biến 2.2.1 Cấu Tạo Nguyên Lý Hoạt Động Của Led Hồng Ngoại Led cấu tạo từ GaAs với vùng cấm có độ rộng 1.43eV tương ứng xạ 900nm Ngoài pha tạp Si với nguyên vật liệu GaAlAs, độ rộng vùng cấm thay đổi Với cách này, người ta tạo dải sóng 800 - 900nm tạo điều hưởng cho led hồng ngoại phát bước sóng thích hợp cho điểm cực đại độ nhạy thu Hoạt động: mối nối p - n phân cực thuận dịng điện qua mối nối lớn dẫn điện hạt tải đa số, cịn mối nối phân cực nghịch có dịng rỉ di chuyển hạt tải thiểu số Nhưng chiếu sáng vào mối nối, dòng điện nghịch tăng lên gần tỷ lệ với quang thơng lúc dịng thuận khơng tăng Đặc tuyến volt – ampere led hồng ngoại sau: SVTH: Phạm Văn Bắc - Nguyễn Đức Luận Trang LVTN: Giao tiếp bàn phím với mạch đếm sản phẩm GVHD: Th.S Chu Hồng Hải CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 3.1 Giải Thuật Chương Trình Chính ESC Bắt đầu Nạp giá trị đầu #00H vào ô nhớ Hiển thị LCD Cho phép băng chuyền hoạt động Hiển thị LCD Hiển thị LCD Sd,#0 Qt phím void phim() Có phím nhấn khơng Nhập giá trị cài đặt Qt phím Phân loại đếm sản phẩm Tăng sd Giá trị sd giá trị cài đặt không Hiển thị LCD Ngắt mạch relay băng chuyền ngưng hđ SVTH: Phạm Văn Bắc - Nguyễn Đức Luận Trang 73 LVTN: Giao tiếp bàn phím với mạch đếm sản phẩm GVHD: Th.S Chu Hồng Hải #include #asm equ lcd_port=0x12 ;PORTD #endasm dd #include #include #include #define cb1 PINB.1 // khai bao nut nhan #define cb2 PINB.2 //stop #define dc PORTC.2 //khai bao chan dk DC #define loa PORTC.3 int cd1 = 10, cd2 = 12, sd = 0,maphim=16; int t,loi; void reg_status() { DDRA=0xff; PORTA=0xf0; DDRA=0x0f; } SVTH: Phạm Văn Bắc - Nguyễn Đức Luận Trang 74 LVTN: Giao tiếp bàn phím với mạch đếm sản phẩm GVHD: Th.S Chu Hồng Hải void row1() { DDRA=0xff; PORTA=0b11101111; DDRA=0xf0; if (PINA.0==0) { while (PINA.0==0) {} maphim=1; } if (PINA.1==0) { while (PINA.1==0) {} maphim=2; } if (PINA.2==0) { while (PINA.2==0) {} maphim=3; } if (PINA.3==0) { while (PINA.3==0) {} maphim=12; } if (PINA.0==0) { while (PINA.0==0) {} maphim=1; } reg_status(); } void row2() { DDRA=0xff; PORTA=0b11011111; DDRA=0xf0; if (PINA.0==0) { while (PINA.0==0) {} maphim=4;} if (PINA.1==0) { while (PINA.1==0) {} maphim=5; } SVTH: Phạm Văn Bắc - Nguyễn Đức Luận Trang 75 LVTN: Giao tiếp bàn phím với mạch đếm sản phẩm GVHD: Th.S Chu Hồng Hải if (PINA.2==0) { while (PINA.2==0) {} maphim=6; } if (PINA.3==0) { while (PINA.3==0) {} maphim=13; } if (PINA.0==0) { while (PINA.0==0) {} maphim=4;} reg_status(); } void row3() { DDRA=0xff; PORTA=0b10111111; DDRA=0xf0; if (PINA.0==0) { while (PINA.0==0) {} maphim=7;} if (PINA.1==0) { while (PINA.1==0) {} maphim=8; } if (PINA.2==0) { while (PINA.2==0) {} maphim=9; } if (PINA.3==0) { while (PINA.3==0) {} maphim=14; } if (PINA.0==0) { while (PINA.0==0) {} maphim=7;} reg_status(); } void row4() { SVTH: Phạm Văn Bắc - Nguyễn Đức Luận Trang 76 LVTN: Giao tiếp bàn phím với mạch đếm sản phẩm GVHD: Th.S Chu Hồng Hải DDRA=0xff; PORTA=0b01111111; DDRA=0xf0; if (PINA.0==0) { while (PINA.0==0) {}maphim=10; } if (PINA.1==0) { while (PINA.1==0) {} maphim=0; } if (PINA.2==0) { while (PINA.2==0) {} maphim=11; } if (PINA.3==0) { while (PINA.3==0) {} maphim=15; } if (PINA.0==0) { while (PINA.0==0) {} maphim=10;} reg_status(); } void phim() { maphim = 16; if (PINA.4==0) row1(); if (PINA.5==0) row2(); if (PINA.6==0) row3(); if (PINA.7==0) row4(); } void chay1() SVTH: Phạm Văn Bắc - Nguyễn Đức Luận Trang 77 LVTN: Giao tiếp bàn phím với mạch đếm sản phẩm GVHD: Th.S Chu Hồng Hải { sd = 0; dc = 0; while(1) { lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf("Chay che do1: "); lcd_putchar(sd/10+0x30); lcd_putchar(sd%10+0x30); phim(); if(maphim==15) break; if(cb2==1) { loi=1; while(cb2==1) if(cb1==1) { while(cb1==1) {} if(sd0) sd ; lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf("Chay che do2: "); lcd_putchar(sd/10+0x30); lcd_putchar(sd%10+0x30); loi=0; } if(loi==1) { loa=0; delay_ms(500); loa=1; } } } } void chinh() { int ln; ch1: ln=1; while(1) { lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("Chinh cai dat lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf(" "); Che 1: "); lcd_putchar(cd1/10+0x30); lcd_putchar(cd1%10+0x30); phim(); if(maphim==12) return; if(maphim==13) goto ch1; SVTH: Phạm Văn Bắc - Nguyễn Đức Luận Trang 79 LVTN: Giao tiếp bàn phím với mạch đếm sản phẩm GVHD: Th.S Chu Hồng Hải if(maphim==14) goto ch2; if(maphim