động cơ bước (motor bước) là một loại động cơ mà các bạn có thể quy định được tần số góc quay của nó. Nếu góc bước của nó càng nhỏ thì số bước trên mỗi vòng quay của động cơ càng lớn và độ chính xác của vị trí chúng ta thu được càng lớn.
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …… …… …… …… …… …… Ngày Tháng Năm 2022 Chữ kí của giáo viên hướng dẫn LỜI NÓI ĐẦU Với phát triển ngày mạnh mẽ rộng lớn khoa học kỹ thuật.Các công nghệ thuộc lĩnh vực khác nhờ đời để đáp ứng nhu cầu xã hội, số phải kể đến Kỹ Thuật Vi Điều Khiển.Hiện kỹ thuật vi điều khiển lĩnh vực mẻ đưa vào giảng dạy rộng rãi trường Đại Học Cao Đẳng nước Tại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên giảng dạy dẫn nhiệt tình thầy mang lại cho sinh viên nhiều hiểu biết Vi Điều Khiển ứng dụng Vi Điều Khiển đời sống Trên tinh thần học đôi với hành, học gắn liền với lao động, sản xuất đời sống, nhóm sinh viên chúng em tìm hiểu ứng dụng Vi Điều Khiển việc điều khiển động bước hiển thị LCD Với hướng dẫn dạy nhiệt tình cô, chúng em tiến hành thiết kế mạch “Thiết kế chế tạo mạch điều khiển động bước” dùng vi điều khiển Phần thiết kế bao gồm : sơ đồ mạch lắp ráp, thuật toán,và viết chương trình điều khiển cho vi xử lý Mặc dù chúng em cố gắng nhiều để hoàn thành đề tài này, xong giới hạn thời gian kiến thức nên nội dung cịn nhiều thiếu sót Rất mong đóng gáp ý kiến thầy để thuyết minh chúng em hồn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm sinh viên thực MỤC LỤC CHƯƠNG I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Mục Đích Ý Nghĩa Của Đề Tài 1.1.1 Mục đích đề tài 1.1.2 Ý nghĩa đề tài 1.2 Tổng quan động bước 1.2.1 Giới thiệu loại động bước lựa chọn 1.2.2 Các phương pháp điều khiển động bước CHƯƠNG II : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ VI ĐIỀU KHIỂN 89C51 10 2.1 Cấu trúc phần cứng MSC-51 10 2.2 Khảo sát sơ đồ chân tín hiệu 89C51 10 2.2.1 Sơ đồ chân 10 2.2.2 Chức chân tín hiệu .11 2.3 Chức ghi đặc biệt 89C51 12 2.3.1 Thanh ghi ACC 14 2.3.2 Thanh ghi B 14 2.3.3 Thanh ghi SP 14 2.3.4 Thanh ghi DPTR 14 2.3.5 Ports to 14 2.3.6 Thanh ghi SBUF 15 2.3.7 Các Thanh ghi Timer 15 2.3.8 Các ghi điều khiển .15 2.3.9 Thanh ghi PSW 15 2.3.10 Thanh ghi PCON ( Thanh ghi điều khiển nguồn ) 16 2.3.11 Thanh ghi IE (Thanh ghi cho phép ngắt) 17 2.3.12 Thanh ghi IP (Thanh ghi ưu tiên ngắt ) 17 2.3.13 Thanh ghi TCON (Thanh ghi điều khiển Timer/Counter) 18 2.3.14 Thanh ghi TMOD (Thanh ghi điều khiển kiểu Timer/Counter ) 18 2.3.15 Thanh ghi SCON 19 2.4.Cấu trúc tổ chức nhớ .20 2.4.1 Bộ nhớ chương trình nhớ liệu nội trú 20 2.4.2 Bộ nhớ liệu nội trú 21 2.4.3 Bộ nhớ chương trình nhớ liệu ngoại trú 23 2.4.4 Bộ nhớ chương trình ngoại trú 24 2.4.5 Bộ nhớ liệu ngoại trú 25 2.5 Khối tạo thời gian đếm (Timer/Counter) 26 2.5.1 Giới thiệu chung 26 2.5.2 Các chế độ Timer .27 2.5.2.1 Chế độ 27 2.5.2.2 Chế độ 28 2.5.2.3 Chế độ 29 2.5.2.4 Chế độ 29 2.6 Một số linh kiện mạch 30 2.6.1 Động bước 30 2.6.2 ULN2003 31 2.6.3 LCD .32 CHƯƠNG III : THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MẠCH 38 3.1 Sơ đồ khối 38 3.2 Chức khối 39 3.2.1 Khối nguồn: 39 3.2.2 Khối điều khiển: 39 3.2.3 Khối nút nhấn: .40 3.2.4 Khối hiển thị: 41 3.2.5 Khối công suất: 41 3.2.6 Động cơ: 42 3.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch: 42 3.4 Lưu đồ thuật toán: .44 CHƯƠNG I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Mục Đích Ý Nghĩa Của Đề Tài 1.1.1 Mục đích đề tài - Tìm hiểu nguyên lý chức tác dụng vi điểu khiển họ 8051 - Tìm hiểu chức tác dụng thiết bị điện tử - Tìm hiểu chức tác dụng động bước - Hoàn thành sản phẩm mạch điều khiển động bước hiển thị tốc độ LCD - Rèn luyện cho sinh viên tính tự học,đi đơi với thực hành làm việc theo nhóm 1.1.2 Ý nghĩa đề tài - Hiện nước ta trình cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước, việc ứng dụng thành tựu khoa học kĩ thuật giới vào trình sản xuất đời sống thực cần thiết Vì việc nghiên cứu động bước hiển thị LCD đề tài trọng đầu tư phát triển nước ta Do hạn chế mặt kĩ thuật nên trình độ nên việc nghiên cứu cịn gặp số trở ngại để ứng dụng vào đời sống thực tiễn -Việc ứng dụng rộng rãi động bước hiển thị LCD góp phần mang lại lợi ích to lớn nâng cao suất lao động, nâng cao chất lượng sống, thúc đẩy nhanh trình phát triển quốc gia.Nhận thấy lợi ích ứng dụng to lớn động bước hiển thị LCD nên nhóm chúng em lựa chọn đề tài để nghiên cứu nhằm tạo hội tìm hiểu kĩ động bước để có tảng kiến thức đáp ứng cho việc nghiên cứu làm việc sau 1.2 Tổng quan động bước Động bước loại động điện có nguyên lý ứng dụng khác biệt với đa số động điện thông thường Chúng thực chất động đồng dùng để biến đổi tín hiệu điều khiển dạng xung điện rời rạc thành chuyển động góc quay chuyển động roto có khả cố định roto vị trí cần thiết 1.2.1 Giới thiệu loại động bước lựa chọn Động bước chia làm hai loại, nam châm vĩnh cửu biến từ trở (cũng có loại động hỗn hợp nữa, khơng khác biệt với động nam châm vĩnh cửu) Nếu nhãn động ta phân biệt hai loại động cảm giác mà không cần cấp điện cho chúng Động nam châm vĩnh cửu dường có nấc ta dùng tay xoay nhẹ rotor , động biến từ trở dường xoay tự (mặc dù cảm thấy có nấc nhẹ giảm từ tính rotor) Ta phân biệt hai loại động ohm kế Động biến từ trở thường có mấu, với dây chung, đó, động nam châm vĩnh cửu thường có hai mấu phân biệt, có khơng có nút trung tâm Nút trung tâm dùng động nam châm vĩnh cửu đơn cực Động bước phong phú góc quay Các động quay 90 độ bước, động nam châm vĩnh cửu xử lý cao thường quay 1.8 độ đến 0.72 độ bước Với điều khiển, hầu hết loại động nam châm vĩnh cửu hỗn hợp chạy chế độ nửa bước, vài điều khiển điều khiển phân bước nhỏ hay gọi vi bước Đối với động nam châm vĩnh cửu động biến từ trở, mấu động kích, rotor (ở khơng tải) nhảy đến góc cố định sau giữ nguyên góc moment xoắn vượt qua giá trị moment xoắn giữ torque) động (hold Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo động bước đơn cực Động bước đơn cực, nam châm vĩnh cửu động hỗn hợp, với 5, dây thường quấn sơ đồ hình 2.1, với đầu nối trung tâm cuộn Khi dùng, đầu nối trung tâm thường nối vào cực dương nguồn cấp, hai đầu lại mấu nối đất để đảo chiều từ trường tạo cuộn Sự khác hai loại động nam châm vĩnh cửu đơn cực động hỗn hợp đơn cực khơng thể nói rõ nội dung tóm tắt tài liệu Từ đây, khảo sát động đơn cực, khảo sát động nam châm vĩnh cửu, việc điều khiển động hỗn hợp đơn cực hoàn toàn tương tự Mấu nằm cực stator, mấu nằm hai cực bên phải bên trái động Rotor nam châm vĩnh cửu với cực, Nam Bắc,xếp xen kẽ vịng trịn Để xử lý góc bước mức độ cao hơn, rotor phải có nhiều cực đối xứng Động 30 độ bước thiết kế động nam châm vĩnh cửu thơng dụng nhất, động có bước 15 độ 7.5 độ lớn Người ta tạo động nam châm vĩnh cửu với bước 1.8 độ với động hỗn hợp bước nhỏ đạt 3.6 độ đến 1.8 độ, tốt nữa, đạt đến 0.72 độ Như hình, dòng điện qua từ đầu trung tâm mấu đến đầu a tạo cực Bắc stator cực cịn lại stator cực Nam Nếu điện mấu bị ngắt kích mấu 2, rotor quay 30 độ, hay bước Để quay động cách liên tục, cần áp điện vào hai mấu đông theo dãy Mấu 1a 1000100010001000100010001 Mấu 1a 1100110011001100110011001 Mấu 1b 0010001000100010001000100 Mấu 1b 0011001100110011001100110 Mấu 2a 0100010001000100010001000 Mấu 2a 0110011001100110011001100 Mấu 2b 0001000100010001000100010 Mấu 2b 1001100110011001100110011 thời gian ‐‐> thời gian ‐‐> Nhớ hai nửa mấu không kích lúc Cả hai dãy nêu quay động nam châm vĩnh cửu bước thời điểm Dãy bên trái cấp điện cho mấu thời điểm, mơ tả hình trên; vậy, dùng lượng Dãy bên phải đòi hỏi cấp điện cho hai mấu lúc nói chung tạo moment xoắy lớn dãy bên trái 1.4 lần phải cấp điện gấp lần Phần Điều khiển mức trung bình tài liệu cung cấp chi tiết phương pháp tạo dãy tín hiệu điều khiển vậy, cịn phần Các mạch điều khiển nói mạch đóng ngắt mạch điện cần thiết để điều khiển mấu động từ dãy điều khiển Vị trí bước tạo hai chuỗi khơng giống nhau; kết quả, kết hợp chuỗi cho phép điều khiển nửa bước, với việc dừng động cách vị trí nêu hai dãy Chuỗi kết hợp sau: Mấu 1a 11000001110000011100000111 Mấu 1b 00011100000111000001110000 Mấu 2a 01110000011100000111000001 Mấu 2b 00000111000001110000011100 Thời gian ‐‐> Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo động bước hai cực Động nam châm vĩnh cửu hỗn hợp hai cực có cấu trúc khí giống y động đơn cực, hai mấu động nối đơn giản hơn, khơng có đầu trung tâm Vì vậy, thân động đơn giản hơn, mạch điều khiển để đảo cực cặp cực động phức tạp Minh hoạ hình 2.2 cách nối động cơ, phần rotor giống y hình 2.1 Hoạt động : Động bước không quay theo chế thông thường , chúng quay theo bước nên có độ xác cao mặt điều khiển học chúng làm việc nhờ chuyển mạch điênh tử đưa tín hiệu điều khiển vào stato theo thư tự mộ tần số định Tổng số góc quay roto tương ứng với số lần chuyển mạch, chiều quay tốc độ quay roto phụ thuộc thứ tự chuyển đổi tần số chuyển đổi Ứng dụng : Trong điều khiển chuyển động kỹ thuật số , động bước cấu chấp hành đặc biệt hữu hiệu thực trung thành lệnh đưa dạng số Động bước ứng dụng nhiều ngành : Tự động hóa , chúng ứng dụng thiết bị cần điều khiển xác Ví dụ điều khiển robot, điều khiển tiêu cự hệ quang học, điều khiển định vị, bám mục tiêu khí tài quan sát , điều khiển lập trình thiết bị gia công cắt gọt, điều khiển cấu lái phương chiều máy bay… Trong cơng nghệ máy tính động bước sử dụng cho loại ổ đĩa cứng, đĩa mềm ,máy in… 1.2.2 Các phương pháp điều khiển động bước Tùy thuộc vào momen yêu cầu trục động tốc độ quay mà ta áp dụng phương pháp điều khiển khác cho động bước: -Trong vùng tốc độ thấp cần sử dụng phương pháp điều khiển điện áp trực tiếp -Trong vùng tốc độ cao sử dụng điện trở nối thêm vào cuộn dây động -Khi số thời gian động giảm dòng điện tăng nhanh làm đặc tính động cứng phương pháp điều khiển băm xung thường sử dụng nhằm nâng cao hiệu suất tăng , tăng độ cứng cho đặc tính động bước CHƯƠNG II : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ VI ĐIỀU KHIỂN 89C51 2.1 Cấu trúc phần cứng MSC-51 Đặc điểm chung họ vi điều khiển 8051: - 4Kbyte ROM (được lập trình nhà sản xuất có 8951) - 128 byte RAM - port I10 bit - Hai định thời 16bit - Giao tiếp nối tiếp - 64KB khơng gian nhớ chương trình mở rộng - 64KB không gian nhớ liệu mở rộng - xử lý luận lý (thao tác bit đơn) - 210bit địa hoá - Bộ nhân / chia 4µs 2.2 Khảo sát sơ đồ chân tín hiệu 89C51 2.2.1 Sơ đồ chân 10