302629

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG -------------------o0o---------------- B I T P L NÀ Ậ Ớ Môn : VI XỬ LÝ Đề tài : ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG RÔBÔT BẰNG ĐỘNG CƠ BƯỚC Thầy hướng dẫn : Nguyễn Hoàng Dũng Nhóm sinh viên : 1. Hoàng ĐứcGiang Nguyên 2. Nguyễn Phi Tuấn 3. Phạm Quang Vinh 4. Vũ Thị Thanh Thảo 5.Nguyễn Thu Thủy HÀ NỘI , THÁNG 5-2006 LỜI NÓI ĐẦU Sau một thời gian học tập trên giảng đường của trường đại học bách khoa Hà Nội nói chung hay khoa điện tử viễn thông nói riêng ,chúng em đã tiếp thu được những kiến thức khoa học và công nghệ. Đặc biệt là môn vi xử lý do thầy Nguyễn Hoàng Dũng giảng dạy, chúng em đã có cơ hội chuyển kiến thức lý thuyết thành sản phẩm thực tế qua đề tài “ Điều khiển chuyển động rôbôt bằng động cơ bước”. Nhận được sự quan tâm và chỉ bảo của thầy chúng em đã hoàn thành được sản phẩm của mình. Qua đây chúng em có thêm được nhiều kiến thức thực tế giúp cho công việc sau này. Chúng em xin chân thành cảm ơn. Chương I: Mở đầu I. Đặt vấn đề II. Mục đích thiết kế -Phát huy thành quả ứng dụng của vi điều khiển tạo ra những sản phẩm tiên tiến có độ tích hợp cao về công nghệ. -Việc thực hiện đề tài này giúp em tiếp cận với thực tế, phát huy nhung kiến thức đã học trong môn vi xử lý. - Qua đây có thêm nhiều kinh nghiệm giúp ích sau khi ra trường có thể hòa nhập với công nghệ tiên tiến trên xa hội. III. Nội dung đề tài 1. Đề tài Điều khiển chuyển động của rôbồt bằng động cơ bước. 2.Chức năng của hệ thống - Chuyển động động cơ bước theo ý muốn của người lập trình . + Chuyển động thẳng: tiến, lùi. + Chuyển động quay trái, phải. + Điều khiển được tốc độ chuyển động của động cơ. + Điều khiển động cơ bước theo đường đi bất kì ( bằng cảm ứng quang). CHƯƠNG II THIẾT KẾ I.Nhiệm vụ thiết kế - Thiết kế điều khiển chuyển động rôbôt bằng động cơ bước. Vậy ta làm các bước sau: +Mạch điều khiển động cơ +Thiết kế mô hình động cơ +Viết chương trình điều khiển II.Sơ đồ khối của hệ thống Khối điều khiển Khối cơ học III.Thiết kế và phân tích nguyên lý từng khối 1.Khối điều khiển Để điều khiển chuyển động của động cơ theo ý muốn cần phải có trình dịch chính xác với chuyển động của động cơ, và một nguồn dòng phù hợp đảm bảo cho động cơ hoạt động. Có rất nhiều cách làm phục vụ mục đích này. Với việc điều khiển động cơ chỉ cần dòng qua cuộn dây cỡ 500 mA, có thể dùng dãy IC loại dãy Darlington côllêctơ hở : +ULN2003, ULN2803 +DS2003( national semiconductor 2003) ,MC1413(motorola). Tuy nhiên những cách làm trên chỉ sử dụng cho những động cơ nhỏ, trên thực tế chúng tôi dùng IC opto coupler và IC tip 122 có cấu tạo dùng mạch mắc theo kiểu Darlington . a.Một số đăc tính kĩ thuật của tip 122 BCE Với dòng vào cực bazơ có thể đạt khoảng 120 mA , dòng I c khoảng 5 đến 8 ampe. Mạch được mắc theo sơ đồ Nhưng trên thực tế ta măc tip 122 với opto coupler để dòng vào cực bazơ nhỏ hơn 120 mA thì ta sẽ mắc đầu vào với 1 điện trở R= 10k. b.1 số đặc tính kĩ thuật của opto coupler Khi điều khiển động cơ chuyển động trên mặt đất ta phải dùng một động cơ có công suất lớn với mức điện áp là 12V. Mặt khác tín hiệu ra là một là 5V, điều đó phải kích áp và dòng qua động cơ. Có rất nhiều cách khác nhau, và một trong những cách hay chính là dùng opto coupler như một khoá chuyển từ 5V sang 12V và đưa trực tiếp nguồn dòng từ nguồn sang động cơ.Với cấu tạo: Tuy nhiên cấu tạo của opto coupler(p51) trên thị trường Việt Nam chỉ có 4 chân 1, 2, 4, 5 mà không có các chân còn lại vì không cần thiết. IC ULN2003 cho dòng vào cuộn dây I<500 mA. b. Thiết kế mạch tạo chuyển động dùng ULN2003 : Nối hai IC ULN2003 với : + Đầu vào các chân từ 1-4 của 2 IC lần lượt với đầu ra tương ứng 4 bit thấp và cao của 89C51. + Đầu ra nối với các chân A, B, C, D của 2 động cơ bước. Sơ đồ nối chân cụ thể giống như hình vẽ tổng quan của mạch điều khiển động cơ sẽ nói tới sau. c. Giới thiệu sơ lược về IC 89C51 -IC điều khiển 89C51tương thích với họ MSC51 có đặc điểm sau : + 4K Bytes Flash rom + 128 Bytes Ram + 4 port 8 bit + 2 bộ định thời 16 bit + Có port nối tiếp + Có thể mở rộng bộ nhớ chương trình ngoài 64 K Byte + Bộ xử lý bit - Cấu trúc bên trong của 89C51: TXD * RXD * T 1 * T 2 * P 0 P 1 P 2 P 3 INT\ * 1 INT\ * 0 TIMER2 TIMER1 PORT nối tiếp EA\ RST PSEN ALE Các thanh ghi khác 128 byte Ram Rom 4K-8051 OK-8031 Timer1 Timer2 Điều khiển ngắt Điều khiển bus CPU Port nối tiếp Các port I\O Tạo dao động - Sơ đồ chân của 89C51 : 2.Khối cơ học a. Động cơ bước - Cấu trúc bên trong động cơ bước 18 19 12MHz 40 29 30 31 9 17 16 15 14 13 12 11 10 RD\ WR\ T1 T0 INT1 INT0 TXD RXD A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 28 27 26 25 24 23 22 21 8 7 6 5 4 3 2 1 32 33 34 35 36 37 38 39 Po.7 Po.6 Po.5 Po.4 Po.3 Po.2 Po.1 Po.0 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 PSEN\ ALE EA\ RET Vcc 20 Vss 30p 30p XTAL1 XTAL2 -Phương pháp điều khiển động cơ bước Các cuộn dây được cấp dòng theo vòng. Mỗi khi vòng dây được cấp thì động cơ được gọi là quay 1 bước Hoạt động của từng cuộn dây trong động cơ bước. A B C D A',B',C',D' A A' t B B' t C C' tD D' t