Điều khiển động cơ bước theo nhiệt độ

Điều khiển động cơ bước theo nhiệt độ

Báo cáo bài tập lớn môn Vi xử lý TRNG I HC BCH KHOA H NIKHOA IN T - VIN THễNG-------------------o0o-----------------BàI TậP LớNMôn: Vi xử lýĐề tài: Điều khiển động cơ bước theo nhiệt độGiáo viên hướng dẫn: Thầy Phạm Ngọc NamSinh viên thực tập: Nhóm 5_ĐT9K471.Nguyễn Sỹ Dũng (nt)2.Nguyễn Minh Đức 3.Nguyễn Tiến Dũng4.Trịnh Hoàng Long5.Đào Trần Hùng6.Nguyễn Tuấn AnhH Ni.11/20051 Báo cáo bài tập lớn môn Vi xử lý Lời mở đầu Trong cuộc sống hiện đại ngày nay các ứng dụng về điều khiển tự động đang trở thành gần gủi với hầu hết mọi ngời. Là một sinh viên khoa Điện tử viễn thông sau khi đã học xong môn Vi xử lý chúng em thiết nghĩ mình có thể làm một số ứng dụng nhỏ về áp dụng những kiến thức về Vi xử lý và các Vi điều khiên thông dụng. Đề tài của bọn em là dựa vào sự biến đổi của nhiệt độ để đa ra tín hiện điều khiển tốc độ của động cơ bớc thông qua một Vi điều khiển thông dụng.Chúng em xin chân thành cám ơn thầy Phạm Ngọc Nam đã hết lòng giúp đỡ bọn em trong việc hoàn thành đề tài này.2 Báo cáo bài tập lớn môn Vi xử lý Ch ơng I Mở đầuI. Đặt vấn đề Ngày nay với sự phát triển của công nghệ vi điện tử các hệ thống điều khiển dần dần đợc tự động hoà. Với những kỹ thuật tiên tiến nh vi xử lý, vi điều khiển đ ợc ứng dụng vào các lĩnh vực điều khiển thì các hệ thống điều khiển cơ khí thô sơ, với tốc độ xử lý chậm ít chính xác đợc thay thế bằng các hệ thống điều khiển tự động với các lệnh chơng trình đã đợc thiết lập trớc.Trong quá trình sản xuất ở các nhà máy, xí nghiệp,việc đo và khống chế nhiệt độ tự động là một yêu cầu hết sức cần thiết và quan trọng. Vì nếu nắm bắt đợc nhiệt độ làm việc của hệ thống, dây chuyền sản xuất ,giúp ta biết đ -ợc tình trạng làm việc của các yêu cầu và có những xử lý kịp thời để tránh h hỏng và giải quyết các xự cố xảy ra.Để đáp ứng đợc yêu cầu đo và không chế nhiệt độ tự động, thì có nhièu phơng pháp để thực hiện. Nghiên cứu khảo sát các vi xử lý và vi điều khiển, nhóm chúng em đã thấy rằng việc khống chế nhiệt độ bằng động cơ bớc có nhiều u điểm nh: dễ dàng điều khiển vận tốc động cơ để khống chế nhiệt độ nhờ vào quạt gió Do trong điều kiện hạn chế về kinh tế, thời gian và trình độ nên nhóm chúng em chỉ dừng lại ở việc mô phỏng điều chỉnh vận tốc động cơ tự động theo nhiệt độ môi trờng và phần nhiệt độ môi trờng này đợc hiện thị thông qua Led 7 thanh.3 Báo cáo bài tập lớn môn Vi xử lý II. Mục đích Thiết kế- Phát huy những thành quả ứng dụng của vi điều khiển và vi xử lý tạo ra những sản phẩm tiên tiến có độ tích hợp cao về công nghệ.- Việc thực hiện đề tài này giúp chúng em đợc tiếp cận với thực tế, phát huy những kiến thức đã đợc học trong môn Vi xử lý.- Qua đây có thêm nhiều kinh nghiệm giúp ích sau khi ra trờng có thể tham gia ngay vào các hoạt động sản xuất trong xã hội.III . Giới thiệu về nội dung đề tài1. Đề tài Điều khiển tốc độ động cơ theo sự biến đổi của nhiệt độ môi trờng2. Chức năng của hệ thống - Đo, xử lý và hiện thị nhiệt độ của môi trờng thông qua hệ thống LED7 thanh. - Điều khiển tốc độ động cơ bớc theo nhiệt độ của môi trờng. Khi nhiệt độ tăng thì vận tốc động cơ (cánh quạt ) tăng và khi nhiệt độ giảm tốc độ giảm. Động cơ có khả năng đảo chiều quay để phục vụ nhiều mục đích khác nhau. Ch ơng II Thiết kế4 Báo cáo bài tập lớn môn Vi xử lý i. Nhiệm vụ thiết kế - Thiết mạch đo nhiệt độ và điều khiển động cơ bớc theo nhiệt độ sử dụng máy tính .Vậy ta cần trình tự thiết kế nh sau :+ Mạch cảm biến+ Bộ chuyển đổi số tơng tự+ Mạch Vi điều khiển+ Bộ giải mã địa chỉ và hiện thị nhiệt độ thông qua LED7+ Thiết kế khối công suất cho động cơ+ Viết chơng trình điều khiển I. Sơ đồ khối hệ thống xNhit mụi trngSensor ADCVi iu khinKhi Cụng sutng c BcHin th5 Báo cáo bài tập lớn môn Vi xử lý (1) Bộ cảm biến ghi lại sự thay đổi nhiệt độ của nguồn nhiệt và chuyển về đại lợng điện.(2) Bộ biến đổi ADC chuyển tín hiệu Analog thành tín hiệu Digital đa vào Mạch ghép nối .(3) Khối Vi điều khiển có nhiệm vụ nhận tín hiệu số từ khối ADC và đa vào xử lý cho ra tín hiệu hiện thị và xuất xung điều khiển ra khối công suất.(4) Mạch công suất có tác dụng điều khiển động cơ(5) Động cơ bớc (6) Khối hiện thị hiển thị nhiệt độ môi trờng hiện thờiII. Thiết kế và phân tích nguyên lý của từng khối 1.Bộ cảm biến Để đo đợc nhiệt độ cần có một đầu đo thích hợp. Đầu dò là một cảm biến nhiệt độ có nhiệm vụ chuyển từ nhiệt độ môi trờng qua tín hiệu điện. Có rất nhiều loại cảm biến khác nhau nhng đối với hệ thống này ta sử dụng IC cảm biến. Các IC cảm biến có độ chính xác cao, dễ tìm và giá thành rẻ. Một trong số đó là LM35, là loại thông dụng trên thị trờng hiện nay đồng thời nó có những đặc tính làm việc phù hợp với thiết kế chi tiết của mạch.a. Một số đặc tính kỹ thuật của LM35- LM35 có độ biến thiên theo nhiệt độ 10mV /1oC- Độ chính xác cao, tính nay cảm biến nhiệt độ nhạy, ở nhiệt độ 25oC nó có sai số không quá 1%. Với tầm đo từ -55oC đến 150oC, tín hiệu ra tuyến tính với những thay đổi kỹ thuật của tín hiệu vào.- Thông số kỹ thuật+ Tiêu tán công suất thấp+ Dòng làm việc 138àA 141àA6 Báo cáo bài tập lớn môn Vi xử lý + Khoảng điện áp làm việc là 4-30V+ sai số dòng tĩnh 3àA+ Sự thay đổi dòng theo nhiêt độ là 0,7àA/0C- Đặc tính điện- Theo thông số nhà sản xuất LM35, quan hệ giữa nhiệt độ và ngõ ra điện áp ra nh sau :Vout = 250mV tại 250C 1500mV tại 1500C 55mV tại -550Cb. Thiết kế mạch cảm biến dùng LM335 :c. Tính toán và lựa chọn linh kiệnTa chọn R sao cho R= Vs/50uA2. Mạch ADC a. Giới thiệu về ADC 08047 TXD* RXD* P0 P1 P2 P3 INT\*1INT\*0 TIMER2TIMER1PORT ni tip EA\ RST PSEN ALE Rom4K-8051OK-8031 CPU Caực port I\O Báo cáo bài tập lớn môn Vi xử lý V X LV X LH i ệ u c á c đ ầ u v à o- Một số đặc tính kỹ thuật của ADC 0804 + Không yêu cầu một giao diện logic nào để ghép nối với VXL + Thời gian chuyển đổi nhỏ hơn 100às + Có bộ dao động nội- Nguyên lý hoạt động của ADC 0804:ADC bắt đầu hoạt động khi chân CS và WR đồng thời ở mức thấp (tích cực ).Chân INTR đợc reset để ở mức cao ( không tích cực ) Tín hiệu analog ỏ các chân VIN+ và VIN- đợc đa vào lấy mẫu và mã hoá trong 8 xung clock nội của 0804. Sau dó chân INTR đợc chuyển xuống mức thấp (tích cực) báo hiệu cho vi điều khiển quá trình chuyển đổi ADC đã hoàn tất. Vi điều khiển đa tín hiệu mức thấp vào chân RD của 0804 để lấy dữ liện ra . (Chân RD và CS có thể đợc nối đất). Quá trình chuyển đổi tiếp theo lại bắt đầu khi CS và WR nhận đợc tín hiệu ở mức thấp ( từ vi điều khiển )b. Sơ đồ lắp mạch ADC8 TXD* RXD* P0 P1 P2 P3 INT\*1INT\*0 TIMER2TIMER1PORT ni tip EA\ RST PSEN ALE Rom4K-8051OK-8031 CPU Caực port I\O B¸o c¸o bµi tËp lín m«n Vi xư lý + 5 V212 081 041 99761 1 .1 8Fp051K014080CDAV R E F / 2V i n -V i n +R DW RI N T R8 9 C 5 1 3. M¹ch Vi ®iỊu khiĨna. Giíi thiƯu s¬ lỵc vỊ 89C51IC vi ®iỊu khiĨn 89C51 t¬ng thÝch víi hä MSC51 cã c¸c ®Ỉc ®iĨm sau : + 4Kbyte FLASH ROM + 128 Bytes RAM + 4 Port 8bit + Hai bé ®Þnh thêi 16 bit + Cã mét port nèi tiÕp + Cã thĨ më réng ®Ĩ 64KB bé nhí ch¬ng tr×nh ngoµi. + Bé xư lý bit- CÊu tróc bªn trong cđa 89C519 TXD* RXD* T1*T2* P0 P1 P2 P3 INT\*1INT\*0 TIMER2TIMER1PORT nối tiếp EA\ RST PSEN ALE Các thanh ghi khác128 byte Ram Rom4K-8051OK-8031Timer1Timer2Điều khiển ngắtĐiều khiển bus CPUPort nối tiếp Các port I\OTạo dao động Báo cáo bài tập lớn môn Vi xử lý Sơ đồ chân của 89C51Mạch vi điều khiển có tác dụng nhận tín hiệu từ bộ biến đổi ADC và xử lý đa ra tín hiệu hiển thị nhiệt độ để truyền vào bộ giải mã địa chỉ 7447Chân 9 (RST) là mạch RESET 10181912MHz4029303191716151413121110RD\WR\T1T0INT1INT0TXDRXDA15A14A13A12A11A10A9A82827262524232221876543213233343536373839Po.7Po.6Po.5Po.4Po.3Po.2Po.1Po.0AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0PSEN\ALEEA\RETVcc20Vss30p30pXTAL1XTAL2 [...]... đo nhiệt độ và điều khiển động cơ bớc theo nhiệt độ sử dụng máy tính .Vậy ta cần trình tự thiết kế nh sau : + Mạch cảm biến + Bộ chuyển đổi số tơng tự + Mạch Vi điều khiển + Bộ giải mà địa chỉ và hiện thị nhiệt độ thông qua LED7 + Thiết kế khối công suất cho động cơ + Viết chơng trình ®iỊu khiĨn I. S¬ ®å khèi hƯ thèng x Nhiệt độ môi trường Sensor ADC Vi Điều khiển Khối Công suất Động cơ Bước Hiển... nhiều u điểm nh: dễ dàng điều khiển vận tốc động cơ để khống chế nhiệt độ nhờ vào quạt gió Do trong điều kiện hạn chế về kinh tế, thời gian và trình độ nên nhóm chúng em chỉ dừng lại ở việc mô phỏng điều chỉnh vận tốc động cơ tự động theo nhiệt độ môi trờng và phần nhiệt độ môi trờng này đợc hiện thị thông qua Led 7 thanh. 3 Báo cáo bài tập lớn Đo l ờng điều khiển tự động IV. Lập trình 1.Lu... thống điều khiển dần dần đợc tự động hoà. Với những kỹ thuật tiên tiến nh vi xử lý, vi điều khiển đ ợc ứng dụng vào các lĩnh vực điều khiển thì các hệ thống điều khiển cơ khí thô sơ, với tốc độ xử lý chậm ít chính xác đợc thay thế bằng các hệ thống điều khiển tự động với các lệnh chơng trình đà đợc thiết lập trớc. Trong quá trình sản xuất ở các nhà máy, xí nghiệp,việc đo và khống chế nhiệt độ tự động. .. Begin T.Lập mode cho 89C51 Cho động cơ khởi động Đếm xung đồng hồ ADC biến đổi xong Cho động cơ nhảy 1 bước Đọc nhiệt độ Đủ xung cho động cơ nhảy tiếp? Báo cáo bài tập lớn môn Vi xử lý (1) Bộ cảm biến ghi lại sự thay đổi nhiệt độ của nguồn nhiệt và chuyển về đại lợng điện. (2) Bộ biến đổi ADC chuyển tín hiệu Analog thành tín hiệu Digital đa vào Mạch ghép nối . (3) Khối Vi điều khiĨn cã nhiƯm vơ nhËn... cho ra tín hiệu hiện thị và xuất xung điều khiển ra khối công suất. (4) Mạch công suất có tác dụng điều khiển động cơ (5) Động cơ bớc (6) Khối hiện thị hiển thị nhiệt độ môi trờng hiện thời II. Thiết kế và phân tích nguyên lý của từng khối 1.Bộ cảm biến Để đo đợc nhiệt độ cần có một đầu đo thích hợp. Đầu dò là một cảm biến nhiệt độ có nhiệm vụ chuyển từ nhiệt độ môi trờng qua tín hiệu điện. Có... LớN Môn: Vi xử lý Đề tài: Điều khiển động cơ bước theo nhiệt độ Giáo viên hướng dẫn: Thầy Phạm Ngọc Nam Sinh viên thực tập: Nhóm 5_ĐT9K47 1.Nguyễn Sỹ Dũng (nt) 2.Nguyễn Minh Đức 3.Nguyễn Tiến Dũng 4.Trịnh Hoàng Long 5.Đào Trần Hïng 6.NguyÔn TuÊn Anh Hà Nội.11/2005 1 Báo cáo bài tập lớn môn Vi xử lý Lời mở đầu Trong cuộc sống hiện đại ngày nay các ứng dụng về điều khiển tự động đang trở thành gần... đợc nhiệt độ làm việc của hệ thống, dây chuyền sản xuất ,giúp ta biết đ - ợc tình trạng làm việc của các yêu cầu và có những xử lý kịp thời để tránh h hỏng và giải quyết các xự cố xảy ra. Để đáp ứng đợc yêu cầu đo và không chế nhiệt độ tự động, thì có nhièu phơng pháp để thực hiện. Nghiên cứu khảo sát các vi xử lý và vi ®iỊu khiĨn, nhãm chóng em ®· thÊy r»ng viƯc khống chế nhiệt độ bằng động cơ bớc... xử lý và các Vi điều khiên thông dụng. Đề tài của bọn em là dựa vào sự biến đổi của nhiệt độ để ®a ra tÝn hiƯn ®iỊu khiĨn tèc ®é cđa ®éng cơ bớc thông qua một Vi điều khiển thông dụng. Chúng em xin chân thành cám ơn thầy Phạm Ngọc Nam đà hết lòng giúp đỡ bọn em trong việc hoàn thành đề tài này. 2 Báo cáo bài tập lớn môn Vi xử lý Hình : Hoạt động của từng cuộn dây trong động cơ bớc Bộ khuếch đại... IC cảm biến. Các IC cảm biến có độ chính xác cao, dễ tìm và giá thành rẻ. Một trong số đó là LM35, là loại thông dụng trên thị trờng hiện nay đồng thời nó có những đặc tính làm việc phù hợp với thiết kế chi tiết của mạch. a. Một số đặc tính kỹ thuật của LM35 - LM35 có độ biến thiên theo nhiệt độ 10mV /1 o C - Độ chính xác cao, tính nay cảm biến nhiệt độ nhạy, ở nhiệt độ 25 o C nó có sai số không quá... ”0010””0100” > 1000 0001 . ABCD thực hiện lệnh dịch 4 lần động cơ quay 1vòng. Giả sử ta có vận tốc tại thời điểm T 0 = 25 o C là 300 vòng /phút n 0 = 3,3vòng/s ABCD quay 3,3x4lần =13,2lần trên một dây Với xung nhịp 2kHz thì cứ 2kHz/13,2 =151 = xung thì ABCD quay một vòng. Ta có công thức chuyển đổi vận tốc động cơ và nhiệt độ .n k T = ∆ 14 A A' t B B' t C C' t D D' t 12V QC QB QA QD A B C D Step . thị nhiệt độ của môi trờng thông qua hệ thống LED7 thanh. - Điều khiển tốc độ động cơ bớc theo nhiệt độ của môi trờng. Khi nhiệt độ tăng thì vận tốc động. dây điều khiển động cơ còn có tác dụng ngăn điện áp ngợc làm hỏng các mạch vi điều khiển. 6. Động cơ bớc a)Cấu trúc động cơ bớc b) Phơng pháp điều khiển