Thiết kế mạch điều khiển động cơ DC và hiển thị tốc độ ra màn hình LCD

Từ giữa những năm 80 đến nay công nghệ chế tạo linh kiện bán dẫn có những phát triễn vược bật để hỗ trợ cho sự phát triễn của công nghệ thông tin, và sự tự động hóa trong công nghiệp, … Với độ tích hợp ngày càng cao, công suất tiêu tán bé hơn, thông minh hơn nó đã làm thay đổi hẵn cấu trúc của nền công nghiệp hiện tại. Bước vào đầu thế kỷ 21 kỹ thuật điện tử_vi điều khiển sẽ là “Chiếc chìa khóa kỹ thuật“ cho các nước trên thế giới bước vào kỷ nguyên mới_ kỷ nguyên của công nghệ thông tin. Tuy chỉ mới thâm nhập vào nước ta nhưng công nghệ điện tử đã phát triễn rất nhanh và ngày càng giữ vai trò quan trọng trong nền công nghiệp nước nhà. Hiện nay, do nhu cầu tự động háo, hiện đại hóa của các nghành nghề từ nông nghiệp đến công nghiệp. Dựa vào đó chúng em chọn đề tài “thiết kế mạch điều khiển động cơ DC và hiển thị tốc độ ra màn hình LCD.” Do kiến thức còn hạn chế, với kinh nghiệm ít ỏi và thời gian có hạn, chắc chắn rằng tập đồ án này ít nhiều không thể tránh khỏi thiếu sót, kính mong quí thầy cô và bạn bè vui lòng bỏ qua và đóng góp ý kiến để tập đồ án ngày càng hoàn thiện hơn. NHÓM THỰC HIỆN ĐỒ ÁN Lời cảm ơn Để hoàn thành được đồ án này không thể thiếu được sự gúp đỡ nhiệt tình của các bạn và thầy cô giáo. Chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đên: Cô giáo Đặng Thị Hương Giang giáo viên trường ĐH KINH TẾ KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP. Cô đã hết lòng quan tâm, hướng dẫn tạo mọi điều kiện để chúng em hoàn thành tốt đồ án này. Thầy giáo Hà Thanh Sơn người trực tiếp hướng dẫn chúng em hoàn thành đồ án này. Chúng em cũng chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa điện điện tử đã chỉ dạy cho chúng em những kiến thức cần thiết cho đồ án, đồng thời nâng cao kiến thữ cho chúng em. Và cuối cùng xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các bạn bè đã chung tay giúp sức cho chúng tôi trong những ngày tháng làm đồ án. Xin chân thành cảm ơn ! Nhóm thực hiện đồ án. Mục Lục Phần A: giới thiệu Lời giới thiệu Lời cảm ơn Phần B: nội dung chính Tóm tắt nội dung đề tài CHƯƠNG I GIỚI THIỆU LINH KIỆN QUAN TRỌNG TRONG ĐỒ ÁN I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHÍP ATMEGA8.........................................7 II. TÌM HIỂU LCD 16x2................................................................................22 III. TÌM HIỂU IC 74LS151 (74HC151)……………………………………..27 IV. TÌM HIỂU ĐỘNG CƠ DC……………………………………………….29 CHƯƠNG II MẠCH NGHUYÊN LÝ VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC I. MẠCH ĐIỀU KHIỂN PHÍM BẤM ............................................................35 1. Sơ đồ nguyên lý 2. Nghuyên lý làm việc II. MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DC ........................................................36 1. Sơ đồ nguyên lý 2. Nguyên lý làm việc III. MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM..........................................................37 1. Sơ đồ nguyên lý 2. Nguyên lý làm việc CHƯƠNG III CODE ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ VÀ MÔ PHỎNG PROTEUS….38 1. Code điều khiển 2. Mạch mô phỏng CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN ………………………………………………………44 TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................44 TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỀ TÀI mạch điều khiển động cơ DC và hiển thị tốc độ ra màn hình LCD. Làm việc dựa trên việc điều khiển của khối chung tâm chính, mà ở đây là IC Atmega8 có chức năng điều khiển tốc độ của động cơ thông qua việc điều chỉnh 16 phím bấm( bao gông các phím số từ 0 đến 9 và các nút chức năng khác)được ghép gián tiếp với IC Atmega8 thông qua IC 74ls151 là IC dồn kênh 8 ngõ vào dữ liệu. khi muốn điều chỉnh độ rộng xung cấp cho động cơ thì ta dùng phím bấm ở đây dữ liệu tối đa là 255. Nếu vượt quá 255 hệ thống sẽ thông báo lỗi. độ rộng xung cấp cho động cơ được hiển thị thông qua màn hình LCD. Màn hình cho biết tốc độ của động cơ khi ta nhập 1 giá trị số liệu trong khoảng từ 0 đến 255. Từ đó ta biết được hướng điều chỉnh đọng cơ cho phù hợp với công việc yêu cầu.

Báo cáo đồ án thực tập tốt nghiệp Nội dung: Thiết kế mạch điều khiển động cơ DC và hiển thị tốc độ ra màn hình LCD. Giáo viên hướng dẫn: Đặng Thị Hương Giang Hà Thanh Sơn Nhóm sinh viên thực hiện: nhóm tối 3, 5,7. ca 5h30-8h 1051070056 Ngô Thị Mai 22/06/1992 1051070048 Nguyễn Hoàng Long 22/02/1992 1051070060 Nguyễn Thị Oanh 24/11/1992 1051070069 Nguyễn Hồng Quân 18/09/1992 1051070063 Đàm Văn Phương 28/01/1992 1051070081 Nguyễn Thị Sản 01/02/1992 1051070093 Nguyễn Thị Thao 15/01/1991 1051070003 Nguyễn Việt Điển 01/04/1991 1051070104 Nguyễn Minh Tú 11/10/1991 1051070109 Đỗ Văn Tuấn 28/09/1991 1051070099 Nguyễn Thanh Tùng 07/07/1991 1051070100 Cao Thế Tùng 07/05/1992 1051070101 Vũ Thanh Tùng 19/01/1992 1051070113 Nguyễn Thị Thanh Tuyền 28/11/1992 1051070118 Dương Thị Xiêm 16/08/1992 1051070090 Dương Quyết Thắng 23/01/1992 Phần A giới thiệu Báo cáo đồ án thực tập tốt nghiệp. Lời giới thiệu. Từ giữa những năm 80 đến nay công nghệ chế tạo linh kiện bán dẫn có những phát triễn vược bật để hỗ trợ cho sự phát triễn của công nghệ thông tin, và sự tự động hóa trong công nghiệp, … Với độ tích hợp ngày càng cao, công suất tiêu tán bé hơn, thông minh hơn nó đã làm thay đổi hẵn cấu trúc của nền công nghiệp hiện tại. Bước vào đầu thế kỷ 21 kỹ thuật điện tử_vi điều khiển sẽ là “Chiếc chìa khóa kỹ thuật“ cho các nước trên thế giới bước vào kỷ nguyên mới_ kỷ nguyên của công nghệ thông tin. Tuy chỉ mới thâm nhập vào nước ta nhưng công nghệ điện tử đã phát triễn rất nhanh và ngày càng giữ vai trò quan trọng trong nền công nghiệp nước nhà. Hiện nay, do nhu cầu tự động háo, hiện đại hóa của các nghành nghề từ nông nghiệp đến công nghiệp. Dựa vào đó chúng em chọn đề tài “thiết kế mạch điều khiển động cơ DC và hiển thị tốc độ ra màn hình LCD.” Do kiến thức còn hạn chế, với kinh nghiệm ít ỏi và thời gian có hạn, chắc chắn rằng tập đồ án này ít nhiều không thể tránh khỏi thiếu sót, kính mong quí thầy cô và bạn bè vui lòng bỏ qua và đóng góp ý kiến để tập đồ án ngày càng hoàn thiện hơn. NHÓM THỰC HIỆN ĐỒ ÁN Lời cảm ơn 2 | P a g e Báo cáo đồ án thực tập tốt nghiệp. Để hoàn thành được đồ án này không thể thiếu được sự gúp đỡ nhiệt tình của các bạn và thầy cô giáo. Chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đên: Cô giáo Đặng Thị Hương Giang giáo viên trường ĐH KINH TẾ KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP. Cô đã hết lòng quan tâm, hướng dẫn tạo mọi điều kiện để chúng em hoàn thành tốt đồ án này. Thầy giáo Hà Thanh Sơn người trực tiếp hướng dẫn chúng em hoàn thành đồ án này. Chúng em cũng chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa điện điện tử đã chỉ dạy cho chúng em những kiến thức cần thiết cho đồ án, đồng thời nâng cao kiến thữ cho chúng em. Và cuối cùng xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các bạn bè đã chung tay giúp sức cho chúng tôi trong những ngày tháng làm đồ án. Xin chân thành cảm ơn ! Nhóm thực hiện đồ án. Mục Lục 3 | P a g e Báo cáo đồ án thực tập tốt nghiệp. Phần A: giới thiệu Lời giới thiệu Lời cảm ơn Phần B: nội dung chính Tóm tắt nội dung đề tài CHƯƠNG I GIỚI THIỆU LINH KIỆN QUAN TRỌNG TRONG ĐỒ ÁN I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHÍP ATMEGA8 7 II. TÌM HIỂU LCD 16x2 22 III. TÌM HIỂU IC 74LS151 (74HC151)…………………………………… 27 IV. TÌM HIỂU ĐỘNG CƠ DC……………………………………………….29 CHƯƠNG II MẠCH NGHUYÊN LÝ VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC I. MẠCH ĐIỀU KHIỂN PHÍM BẤM 35 1. Sơ đồ nguyên lý 2. Nghuyên lý làm việc II. MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DC 36 1. Sơ đồ nguyên lý 2. Nguyên lý làm việc III. MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM 37 1. Sơ đồ nguyên lý 2. Nguyên lý làm việc CHƯƠNG III CODE ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ VÀ MÔ PHỎNG PROTEUS….38 1. Code điều khiển 2. Mạch mô phỏng CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN ………………………………………………………44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỀ TÀI 4 | P a g e Báo cáo đồ án thực tập tốt nghiệp. mạch điều khiển động cơ DC và hiển thị tốc độ ra màn hình LCD. Làm việc dựa trên việc điều khiển của khối chung tâm chính, mà ở đây là IC Atmega8 có chức năng điều khiển tốc độ của động cơ thông qua việc điều chỉnh 16 phím bấm( bao gông các phím số từ 0 đến 9 và các nút chức năng khác)được ghép gián tiếp với IC Atmega8 thông qua IC 74ls151 là IC dồn kênh 8 ngõ vào dữ liệu. khi muốn điều chỉnh độ rộng xung cấp cho động cơ thì ta dùng phím bấm ở đây dữ liệu tối đa là 255. Nếu vượt quá 255 hệ thống sẽ thông báo lỗi. độ rộng xung cấp cho động cơ được hiển thị thông qua màn hình LCD. Màn hình cho biết tốc độ của động cơ khi ta nhập 1 giá trị số liệu trong khoảng từ 0 đến 255. Từ đó ta biết được hướng điều chỉnh đọng cơ cho phù hợp với công việc yêu cầu. Phần B 5 | P a g e Báo cáo đồ án thực tập tốt nghiệp. nội dung chính CHƯƠNG I 6 | P a g e Báo cáo đồ án thực tập tốt nghiệp. I. GIỚI THIỆU LINH KIỆN QUAN TRỌNG TRONG ĐỒ ÁN GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHÍP ATMEGA8 Tổng quan về VĐK Atmega8: - Tốc độ tối đa: 16MHz. - Dung lượng bộ nhớ chương trình: 8 KB. - Bộ nhớ EEPROM: 512 Byte. - Dung lượng bộ nhớ RAM: 1 KB. Bộ nhớ chương trình có khả năng ghi 10.000 lần, bộ nhớ EEPROM có thể ghi 100.000 lần.Hỗ trợ bootloader, có khả năng tự ghi vào bộ nhớ chương trình, cập nhật chương trình cho chip mà không cần mạch nạp. - Timer 8 bit: 2. - Timer 16 bit: 1. - ADC: 6 kênh, 10 bit. - Giao tiếp: TWI (I2C), UART, SPI Điện áp hoạt động: Atmega8L: 2.7V – 5.5V. Atmega8: 4.5V – 5.5V. … Sơ đồ chân: 7 | P a g e Báo cáo đồ án thực tập tốt nghiệp. AVR có cấu trúc Harvard, trong đó đường truyền cho bộ nhớ dữ liệu (data memory bus) và đường truyền cho bộ nhớ chương trình (program memory bus) được tách riêng. Data memory bus chỉ có 8 bit và được kết nối với hầu hết các thiết bị ngoại vi, với register file. Trong khi đó program memory bus có độ rộng 16 bits và chỉ phục vụ cho instruction registers. Hình 1 mô tả cấu trúc bộ nhớ của AVR. Bộ nhớ chương trình (Program memory): Là bộ nhớ Flash lập trình được, trong các chip AVR cũ (như AT90S1200 hay AT90S2313…) bộ nhớ chương trình chỉ gồm 1 phần là Application Flash Section nhưng trong các chip AVR mới chúng ta có thêm phần Boot Flash setion. Boot section sẽ được khảo sát trong các phần sau, trong bài này khi nói về bộ nhớ chương trình, chúng ta tự hiểu là Application section. Thực chất, application section bao gồm 2 phần: phần chứa các instruction 8 | P a g e Báo cáo đồ án thực tập tốt nghiệp. (mã lệnh cho hoạt động của chip) và phần chứa các vector ngắt (interrupt vectors). Các vector ngắt nằm ở phần đầu của application section (từ địa chỉ 0x0000) và dài đến bao nhiêu tùy thuộc vào loại chip. Phần chứa instruction nằm liền sau đó, chương trình viết cho chip phải được load vào phần này. Vì chức năng chính của bộ nhớ chương trình là chứa instruction, chúng ta không có nhiều cơ hội tác động lên bộ nhớ này khi lập trình cho chip, vì thế đối với người lập trình AVR, bộ nhớ này “không quá quan trọng”. Tất cả các thanh ghi quan trọng cần khảo sát nằm trong bộ nhớ dữ liệu của chip. Hình 1. Tổ chức bộ nhớ của AVR. Bộ nhớ dữ liệu (data memory): Đây là phần chứa các thanh ghi quan trọng nhất của chip, việc lập trình cho chip phần lớn là 9 | P a g e Báo cáo đồ án thực tập tốt nghiệp. truy cập bộ nhớ này. Bộ nhớ dữ liệu trên các chip AVR có độ lớn khác nhau tùy theo mỗi chip, tuy nhiên về cơ bản phần bộ nhớ này được chia thành 5 phần: Phần 1: là phần đầu tiên trong bộ nhớ dữ liệu, như mô tả trong hình 1, phần này bao gồm 32 thanh ghi có tên gọi là register file (RF), hay General Purpose Rgegister – GPR, hoặc đơn giản là các Thanh ghi. Tất cả các thanh ghi này đều là các thanh ghi 8 bits như trong hình 2. Hình 2. Thanh ghi 8 bits. Tất cả các chip trong họ AVR đều bao gồm 32 thanh ghi Register File có địa chỉ tuyệt đối từ 0x0000 đến 0x001F. Mỗi thanh ghi có thể chứa giá trị dương từ 0 đến 255 hoặc các giá trị có dấu từ -128 đến 127 hoặc mã ASCII của một ký tự nào đó… Các thanh ghi này được đặt tên theo thứ tự là R0 đến R31. Chúng được chia thành 2 phần, phần 1 bao gồm các thanh ghi từ R0 đến R15 và phần 2 là các thanh ghi R16 đến R31. Các thanh ghi này có các đặc điểm sau: • Được truy cập trực tiếp trong các instruction. • Các toán tử, phép toán thực hiện trên các thanh ghi này chỉ cần 1 chu kỳ xung clock. • Register File được kết nối trực tiếp với bộ xử lí trung tâm – CPU của chip. • Chúng là nguồn chứa các số hạng trong các phép toán và cũng là đích chứa kết quả trả lại của phép toán. 10 | P a g e [...]... động, chỉnh để thay đổi giá trị biến trở để đạt được độtương phản cần thiết, sau đó giữ mức biến trở này Các chân điều khiển RS, R/W, EN và các đường dữ liệu được nối trực tiếp với vi điều khiển Tùy theo chế độ hoạt động 4 bit hay 8 bit mà các chân từ D0 đến D3 có thể bỏ qua hoặc nối với vi điều khiển 25 | P a g e Báo cáo đồ án thực tập tốt nghiệp 2 Điều khiển hiển thị Text LCD 2.1 Các chân điều khiển. .. 74ls151 Vi điều khiển nhận sườn dương của tín hiệu ở phím bấm Báo cáo đồ án thực tập tốt nghiệp II MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DC 1 Sơ đồ nguyên lý 2 36 | P a g e Nguyên lý làm việc Mạch có tác dụng cung cấp nguồn và điều khiểu mô tơ DC thông qua 1 rơ le Các ốp tô có chức năng đưa tín hiệu điều khiển của IC atmega8 đến để điều khiển tốc đọ của mô tơ đồng thời cách ly phần tải với phần điều khiển khi gặp... hoặc động cơ điện Máy điện một chiều cho phép điều chỉnh tốc độ trơn trong khoảng rộng và momen mở máy lớn vì vậy nó được sử dụng rộng rãi làm động cơ kéo, khi cần điều chỉnh chính xác tốc độ động cơ trong khoảng rộng, máy điện một chiều còn được sử dụng rộng rãi làm nguồn nạp ácquy, hàn điện, nguồn cung cấp điện… 2 Phân loại động cơ điện một chiều (đây là cách phân loại theo cách kích từ) Động cơ điện... đồ án thực tập tốt nghiệp CHƯƠNG II MẠCH NGHUYÊN LÝ VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC I MẠCH ĐIỀU KHIỂN PHÍM BẤM 1 Sơ đồ nguyên lý 2 35 | P a g e Nghuyên lý làm việc 16 Phím bấm được nối vào các đầu vào của 2 IC 74ls151 có chức năng dồn kênh khi vi điều khiển điều khiển xuất các giá trị ra 3 chân A,B,C và chân E của 74ls151 ở mức thấp thì vi điều khiển sẽ nhận giữ liệu nhập vào từ bàn phím Các điện trở treo có... nghiệp Graphic LCD có thể hiển thị hình ảnh) Mỗi ô của Text LCD bao gồm các “chấm” tinh thể lỏng, việc kết hợp “ẩn” và “hiện” các chấm này sẽ tạo thành một ký tự cần hiển thị Trong các Text LCD, các mẫu ký tự được định nghĩa sẵn Kích thước của Text LCD được định nghĩa bằng số ký tự có thể hiển thị trên 1 dòng và tổng số dòng mà LCD có Ví dụ LCD 16x2 là loại có 2 dòng và mỗi dòngcó thể hiển thị tối... cho LCD, vì thế nếu muốn gởi 1 mã lệnh đến LCD thì chân RS phải được reset về 0 Ngược lại, khi muốn ghi mãASCII của ký tự cần hiển thị lên LCD thì chúng ta sẽ set RS=1 để chọn thanh ghi DR Hoạt động của chân RS được mô tả trong hình 5 Hình 5 Hoạt động của chân RS R/W (chân số 4): Chân lựa chọn giữa việc đọc và ghi Nếu R/W=0 thì dữ liệu sẽ được ghi từ bộ điều khiển ngoài (vi điều khiển AVR chẳng hạn) vào... được đẩy vào stack, SP sẽ giảm giá trị vì thế khởi động SP ở vị trí cuối cùng của SRAM sẽ tránh được việc mất dữ liệu do ghi đè Bạn có thể khởi động stack với 1 địa chỉ khác, tuy nhiên vì lý do an toàn, nên khởi động stack ở RAMEND Hai instruction dùng cho truy cập stack là PUSH và POP, trong đó PUSH dùng đẩy dữ liệu vào stack và POP dùng lấy dữ liệu ra khỏi stack Dữ liệu được đẩy vào và lấy ra khỏi... nối tới hai lá góp của cổ góp điện Trong chế độ máy phát, cần cấp điện một chiều cho cuộn kích từ và nối rotor với động cơ sơ cấp khác để quay rotor (máy lai động cơ) .Khi rotor quay trong từ trường phần cảm, trong cuộn dây sẽ xuất hiện thế điện động, được cổ góp và chổi than nắn thành sđđ một chiều Trong chế độ động cơ, cần cấp điện một chiều cho cuộn kích từ và cuộn dây phần ứng.Dòng điện chạy trong... số LCD 2 chân LED nền được đánh số 15 và 16 nhưng trong một số trường hợp 2 chân này được ghi là A (Anode) và K (Cathode) Hình dưới mô tả cách kết nối LCD với nguồn và mạch điều khiển 24 | P a g e Báo cáo đồ án thực tập tốt nghiệp Chân 1 và chân 2 là các chân nguồn, được nối với GND và nguồn 5V Chân 3 là chân chỉnh độ tương phản (contrast), chân này cần được nối với 1 biến trở chia áp như trong hình. .. cần một thay đổi nhỏ trong chương trình wait _LCD (sẽ trình bày chi tiết sau) và kết nối chân R/W của LCD xuống GND EN (chân số 5): Chân cho phép LCD hoạt động (Enable), chân này cần được kết nối với bộ điều khiển để cho phép thao tác LCD Để đọc và ghi data từ LCD chúng ta cần tạo một “xung cạnh xuống” trên chân EN, nói theo cách khác, muốn ghi dữ liệu vào LCD trước hết cần đảm bảo rằng chân EN=0, tiếp