Hướng dẫn quy định làm báo cáo đồ án tốt nghiệp ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Đề tài “Thiết kế mô hình đếm sản phẩm theo chiều cao” Giảng viên hướng[.]
ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Đề tài: “Thiết kế mơ hình đếm sản phẩm theo chiều cao” Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực Lớp Nhóm Hệ : Hoàng Thế Phương : Nguyễn Trường Giang Đỗ Minh Đoàn Trương Quang Huy : 71DCCN21 : 10 : Chính quy Hà Nội Đồ Án Vi Điều Khiển MỞ ĐẦU Ngày nay, khái niệm kỹ thuật số trở thành quen thuộc với nhiều người, phát triển kỹ thuật số ảnh hưởng lớn đến ngành kinh tồn cầu Có người nêu lên ý tưởng gọi kinh tế thời đại “nền kinh tế kỹ thuật số”, “số hóa” gần vượt khỏi ranh giới thuật ngữ kỹ thuật Nhờ có ưu điểm xử lý số độ tin cậy truyền dẫn, tính đa thích nghi kinh tế nhiều phần mềm khác nhau, tính lợi ích điều khiển khai thác mạng Số hóa xu hướng phát triển tất yếu nhiều lĩnh vực kỹ thuật kinh tế khác Không lĩnh vực thông tin liên lạc tin học Ngày nay, kỹ thuật số thâm nhập mạnh mẽ vào Kỹ thuật điện tử, Điều khiển tự động, phát truyền hình, y tế, nơng nghiệp dụng cụ sinh hoạt gia đình Cơng nghệ kỹ thuật số có nhiều ứng dụng rộng rãi thực tế, với nhiều ứng dụng tiện ích sử dụng kĩ thuật, đời sống, công nghiệp nhà máy xí nghiệp sản xuất tiện nghi nhà Một ứng dụng tiện ích kỹ thuật số chức đếm với mạch đếm đếm sản phẩm, đếm số người vào phòng, thang máy hay đếm xe vào cổng ứng dụng thực tế Và đồ án chúng em nghiên cứu mạch đếm số lượng sản phẩm Bài báo cáo tìm kiếm từ nhiều nguồn khác nhau: thầy hướng dẫn, qua sách báo, internet Và kiến thức cịn hạn hẹp, nên q trình thực đồ án chúng em khơng thể tránh khỏi sai sót mong quý thầy cô chấm thi bỏ qua có hướng giúp đỡ để bọn em hồn chỉnh kiến thức SVTH: Nguyễn Trường Giang Đỗ Minh Đoàn Trương Quang Huy LỚP : 71DCCN21 Đồ Án Vi Điều Khiển LỜI CẢM ƠN Nhóm thực đồ án cảm ơn thầy Hồng Thế Phương tận tình hướng dẫn tạo điều khiện thuận lợi cho nhóm chúng em hồn thành tốt đề tài Nhóm thực đồ án xin chân thành cảm ơn quý thầy cô môn Cơ điện tử bạn sinh viên lớp 71DCCN21 đóng góp ý kiến kinh nghiệm trình thực đề tài Tuy nhiên trình thực trình độ hiểu biết chúng em hạn chế, nên cịn xảy nhiều sai sót mong thầy bạn góp ý bổ sung để chúng em hiểu biết trình học tập SVTH: Nguyễn Trường Giang Đỗ Minh Đoàn Trương Quang Huy LỚP : 71DCCN21 Đồ Án Vi Điều Khiển MỤC LỤC MỞ ĐẦU LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI .6 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1.2 CHỨC NĂNG SẢN PHẨM 1.3 GIẢI PHÁP THỰC HIỆN .6 1.4 TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN ATMEGA16 2.1.1 Cấu trúc vi điều khiển Atmega16 2.1.2 Sơ đồ chân Atmega16 13 2.2 GIỚI THIỆU VỀ LED1602 15 2.3 GIỚI THIỆU VỀ TRANSISTOR 20 2.3.1 TIP 122 20 2.3.2 Transistor a1015 20 2.4 GIỚI THIỆU VỀ TỤ 21 2.4.1 Tụ hóa 2200μf 25v 21 2.4.2 Tụ hóa 2200μf 16v 21 2.4.3 Tụ gốm 104 22 2.4.4 Tụ 20p 50v 22 2.5 IC ỔN ÁP 7805 23 2.6 MOTOR 12V .23 2.7 MODULE HỒNG NGOẠI 24 2.8 CỊI CHÍP .25 2.9 NÚT BẤM 25 2.10 LED 25 2.11 GIỚI THIỆU VỀ BIỂN TRỞ VI CHỈNH 26 2.12 MOTOR SG90 27 2.13 GIỚI THIỆU VỀ ĐIỆN TRỞ 28 CHƯƠNG THIẾT KẾ, CHẾ TẠO SẢN PHẨM 29 3.1 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 29 SVTH: Nguyễn Trường Giang Đỗ Minh Đoàn Trương Quang Huy LỚP : 71DCCN21 Đồ Án Vi Điều Khiển 3.1.1 Sơ đồ modun thiết kế mạch 29 3.1.2 Khối xử lý trung tâm 29 3.1.3 Khối nguồn 30 3.1.4 Khối cảnh báo .31 3.1.5 Khối nút nhấn .31 3.1.6 Mạch in 32 3.1.7 Thi công mạch 32 3.2 THIẾT KẾ PHẦN MỀM .33 3.2.1 Lưu đồ thuật toán 33 3.2.2 Sử dụng CodeVisionAVR để viết chương trình cho vi điều khiển 33 3.2.3 Chương Trình .33 KẾT LUẬN 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 SVTH: Nguyễn Trường Giang Đỗ Minh Đoàn Trương Quang Huy LỚP : 71DCCN21 Đồ Án Vi Điều Khiển DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH Hình 2.1: Sơ đồ khối cấu trúc bên Atmega16 11 Hình 2.2: Sơ đồ chân Atmega16 13 Hình 2.3 Hình thực tế LCD1602 .15 Hình 2.4 Hình thực tế TIP 122 20 Hình2.5 Hình minh họa Transistor a1015 21 Hình 2.6 Hình thực tế tụ hóa 2200μf 25v .21 Hình 2.7 Hình thực tế tụ hóa 2200μf 16v .22 Hình 2.8 Hình thực tế tụ 104 22 Hình 2.9 Tụ 20p 50v 23 Hình 2.10 Hình minh họa IC7805 23 Hình 2.11 Hình thực tế Motor 12v 24 Hình2.12 Hình thực tế Module hồng ngoại 24 Hình 2.13 Hình thực tế cịi chíp 25 Hình 2.14 Hình thực tế nút bấm .25 Hình 2.15 Đèn led với màu đỏ, xanh lục, xanh lam 26 Hình 2.16 Hình thực tế Biến trở vi chỉnh 27 Hình 2.17: Loại micro servo Tower Pro 9g phổ biến .28 Hình 2.18: Bên micro servo 28 Hình 2.19 Hình thực tế điện trở 28 Hình 3.1 Sơ đồ modun 29 Hình 3.2 Khối xử lý .30 Hình 3.3 Khối nguồn 30 Hình 3.4 Khối cịi 31 Hình 3.5 Nút nhấn 31 Hình 3.6 Hình ảnh mạch in 32 Hình 3.7 Ảnh mặt top mạch thực tế .32 Hình 3.8 Ảnh mặt bot mạch thực tế .32 Hình 3.9 Lưu đồ thuật toán .33 SVTH: Nguyễn Trường Giang Đỗ Minh Đoàn Trương Quang Huy LỚP : 71DCCN21 Đồ Án Vi Điều Khiển CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong thực tế, có nhiều dây chuyền phân loại sản phẩm sử dụng đặc tính khác sản phẩm như: phân loại sản phẩm dựa kích thước, phân loại sản phẩm dựa vật liệu, phân loại sản phẩm dựa theo trọng lượng,…Hiện nay, thị trường có nhiều loại cảm biến cảm biến vật liệu, cảm biến quang, cảm biến điện dung,… dùng nhiều nhà máy, xí nghiệp Đối với doanh nghiệp vừa nhỏ việc tự động hóa hoàn toàn chưa áp dụng khâu đếm sản phẩm mà cịn 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 gần gũi với thực tế thật có ý nghĩa chúng em làm phần nhỏ đóng góp cho xã hội 1.2 CHỨC NĂNG SẢN PHẨM - Đếm số lượng sản phẩm, chia làm loại cao thấp khác - Hiển thị số lượng sản phẩm đếm lên LCD - Cảnh báo qua còi số lượng sản phẩm cao giá trị cài đặt 1.3 GIẢI PHÁP THỰC HIỆN * Với mạch đếm sản phẩm dùng IC rời có: Các ưu điểm sau: - Cho phép tăng hiệu suất lao động - Đảm bảo độ xác cao - Tần số đáp ứng mạch nhanh, cho phép đếm với tần số cao - Khoảng cách đặt phần phát phần thu xa cho phép đếm sản phẩm lớn - Tổn hao công suất bé, mạch sử dụng pin accu - 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 SVTH: Nguyễn Trường Giang Đỗ Minh Đoàn Trương Quang Huy LỚP : 71DCCN21 Đồ Án Vi Điều Khiển Do lần phải lắp lại mạch dẫn đến tốn kinh tế mà nhiều u cầu khơng thực phương pháp Với phát triển mạnh ngành 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 - 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 * 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 khơng thể thực mà thực cứng nhắc mà người cơng nhân khó tiếp cận, dễ nhầm - Số linh kiện sử dụng mạch SVTH: Nguyễn Trường Giang Đỗ Minh Đoàn Trương Quang Huy LỚP : 71DCCN21 Đồ Án Vi Điều Khiển - 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 - 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 1.4 TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 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 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 số sản phẩm đếm đạt tới giới hạn cho phép mạch tự động dừng đếm lại từ đầu, vượt số lượng quy định mà không dừng quay lại đếm từ đầu cịi báo SVTH: Nguyễn Trường Giang Đỗ Minh Đoàn Trương Quang Huy LỚP : 71DCCN21 Đồ Án Vi Điều Khiển CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN ATMEGA16 Vi điều khiển Atmega16 thuộc họ AVR, họ vi điều khiển hãng Atmel sản xuất Đây họ vi điều khiển bit, xử lý nhanh tiêu thụ lượng (< 1.1mA 3v-1Mhz ) Ngồi cịn tích hợp thêm mạch ADC, ngõ điều rộng xung, giao tiếp I2C, nhớ EEPROM, USART, WATCHDOG, dao động nội lập trình hệ thống ISP Thêm vào AVR hỗ trợ mạnh mẽ phần mềm lập trình CodeVisionAVR, Bascom, AVR Studio… làm giảm độ phức tạp thân thiện với ngôn ngữ người Do AVR ngày ứng dụng rộng rãi đời sống giáo dục đào tạo 2.1.1 Cấu trúc vi điều khiển Atmega16 Hiệu cao, tiêu thụ lượng Kiến trúc RISC: + 131 lệnh – hầu hết lệnh thực thi chu kỳ máy + 32 ghi bit đa + Tốc độ thực lên tới 16 triệu lệnh giây (tần số 16MHz) Các nhớ chương trình nhớ liệu: 32KB nhớ Flash có khả tự lập trình hệ thống Có thể thực 10.000 lần ghi xóa + Vùng mã Boot tùy chọn với bit khóa độc lập + Lập trình hệ thống chương trình on-chip boot + Thao tác đọc ghi nghỉ + 1024 Byte EEPROM KB SRAM nội định thời/bộ đếm bit với chia tần số độc lập chế độ so sánh Một định thời/bộ đếm 16 bit với chia tần số, chế độ so sánh chế độ bắt mẫu (Capture) Bộ đếm thời gian thực với dao động độc lập Bốn kênh PWM Bộ ADC kênh 10 bit Bộ truyền liệu đồng bộ/bất đồng USART SVTH: Nguyễn Trường Giang Đỗ Minh Đoàn Trương Quang Huy LỚP : 71DCCN21