Báo cáo môn học thiết kế hệ thống điều khiển thang máy

nguyenvanbientbd47@gmail.com Báo cáo môn học Môn:Thiết kế mạch logic Đề tài: Thiết kế hệ thống điều khiển thang máy I II III IV Mục lục Giới thiệu Giới thiệu đề tài 2 Giới thiệu kỹ thuật số ý tởng Thực tế. a Hệ thống thang máy thực tế b Hoạt động ý tởng giới thiệu linh kiện sử dụng Cổng lôgic IC giải mã Đèn LED v Rơle điện áp 5 Vi điều khiển AT89C51 mô tả chi tiết nguyenvanbientbd47@gmail.com A Sơ đồ khối hệ thống B Thiết kế ý tởng Khối yêu cầu báo tầng Khối điều khiển Cabin cửa Khối thị yêu cầu Khối thị hoạt động Khối điều khiển trung tâm 10 a Lớp so sánh 10 b Hoạt động hệ thống Mode 10 c Lớp điều khiển thị yêu cầu 11 Yêu cầu khối .. 11 V thiết kế mạch nguyên lý 11 Mạch lập mã 11 Mạch hiển thị tầng 12 Các khối điều khiển hoạt động 12 Khối điều khiển trung tâm 12 VI chơng trình điều khiển 13 Đồ hình chơng trình 14 Chơng trình điều khiển. 15 Các phụ lục sau trang 15 nguyenvanbientbd47@gmail.com i Giới thiệu Giới thiệu đề tài Cùng với phát triển xã hội, nhà cao tầng ngày nhiều để phù hợp với yêu cầu sống Thang máy trở nên quan trọng tiện lợi nhiều so với cầu thang bộ.Thang máy giúp ngời tiết kiệm thời gian sức lực Hệ thống điều khiển thang máy phức tạp, kĩ thuật tơng tự Tuy nhiên, với phát triển kĩ thuật số giúp cho hệ thống điều khiển thang máy đợc đơn giản Trong thực tế, hệ thống điều khiển thang máy phức tạp cho nhiều kiểu nhà khác Nhng với môn học thiết kế mạch logic , mục đích tiếp cận với việc ứng dụng kỹ thuật số vào sống nên hệ thống đợc thiết kế đề tài hệ thống điều khiển thang máy tối đa chín tầng hoạt động theo chế độ taxi Giới thiệu kỹ thuật số Kỹ thuật số (Digital) kỹ thuật nghiên cứu ứng dụng tín hiệu điện Nhng khác với kỹ thuật tơng tự, nghĩa với tín hiệu vào có dạng biến đổi, kỹ thuật số tổ hợp mức tín hiệu để tạo thành mã Trong kỹ thuật số đại ngời ta dùng hệ số nhị phân Tuy bỏ qua kỹ thuật tơng tự nhng ta nhận thấy kỹ thuật số đem lại nhiều thành công lớn kỹ thuật, dân dụng, nhiều lĩnh vực bên nguyenvanbientbd47@gmail.com II ý tởng Thực tế a Hệ thống thang máy thực tế gồm Hệ thống điều khiển Cabin - Hệ thống cửa - Hệ thống yêu cầu - Hệ thống thị yêu cầu - Báo hiệu tải - Bộ điều khiển trung tâm - Hệ thống cấp thông tin lợng b Hoạt động Cabin chế độ chờ nghĩa là: - Khi Cabin chế độ không tải (Không chuyển động) Cabin chờ thị ngời sử dụng Khi có lệnh từ ngời sử dụng, hệ thống xử lý kiểm tra định hoạt động cho Cabin, hệ thống của, hệ thống thông báo hay hệ thống báo động - Khi Cabin hoạt động ngời sử dụng thị, điều khiển trung tâm nhận tín hiệu kiểm tra hoạt động thời hoạt động yêu cầu để đa quết định tiếp tục hoạt động hay ngừng hoạt động Cabin ý tởng Thiết kế Hệ thống điều khiển thang máy gồm: - Hệ thống điều khiển Cabin - Hệ thống cửa - Hệ thống yêu cầu ( chế độ hiển thị tầng ) - Hệ thống thị yêu cầu - Khối điều khiển trung tâm nguyenvanbientbd47@gmail.com - Hệ thống thị hoạt động ( tăng lên giảm ) Hoạt động : làm việc theo chế độ taxi Có nghĩa : Cabin lên xuống theo yêu cầu nhng không chấp nhận ngắt hoạt động hành Hệ thống nhận lệnh có thông báo Cabin không làm việc bỏ qua tất yêu cầu Cabin hoạt động Khi Cabin không hoạt động hệ thống chấp nhận yêu cầu Thông tin tầng hành thông tin tầng yêu cầu đến đợc lu lại so sánh Nếu số tầng hành lớn số tầng yêu cầu đến hệ thống tín hiệu cho Cabin xuống Nếu số tầng hành nhỏ số tầng yêu cầu đến hệ thống tín hiệu cho Cabin lên Nếu hai số hệ thống cho cửa mở, sau thời gian định trớc cho đóng lại chờ thị Và trình vận hành Cabin hệ thống lu lại hai số Cabin ngừng hoạt động hai số III Giới thiệu linh kiện sử dụng Cổng logic Trong thiết kế ta sử dụng cổng OR IC74LS32 DM74LS32 IC74LS32 : IC chứa cổng or có sơ đồ chân nh sau: VCC A4 A1 B1 B4 Y1 Y4 A2 A3 B2 B3 Y2 Y3 GND nguyenvanbientbd47@gmail.com IC giải mã Trong thiết kế đề tài ta dùng IC giải mã 74LS47 IC74LS47 IC giải mã cho đèn LED với đầu vào mã BCD đầu đầu đa vào chân LED VCC f g a b c d e 74LS47 B C D Đèn LED GND g f 5v a b e d Chân - + LED đơn A c LED Rơle hoạt động điện áp 5V Là loại Rơle dùng đóng ngắt mạch dòng 5V Khi có dòng 5V mạch từ đợc đóng lại Vì ta dùng loại Rơle để đóng mạch dung nguồn lớn 5V RY5W-K nguyenvanbientbd47@gmail.com Chân 1, : hai chân điều khiển, có hiệu điện 5v hai đầu chân mạch từ đợc đóng Chân 2, 3, : mạch từ đợc đóng hai chân 2, đợc nối, mạch từ mở 3, đợc nối Chân 5, 6, : mạch từ đợc đóng hai chân 5, đợc nối, mạch từ mở 5, đợc nối Vi điều khiển A89C51 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 XTAL2 XTAL1 GND 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 VCC P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA/VPP ALE PSEN P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 Đây IC vi điều khiển (Micro Controller) hoạt động theo chơng trình lập trình trớc IC có Port vào liệu digital (các tín hiệu điện 5v,0v) Chơng trình lập trình trớc đợc đa vào ROM IC Và ta lập trình cho ROM hoạt động nh mạch số học bình thờng với đầy đủ chức Chơng trình dành cho đề tài nằm phần cuối báo cáo nguyenvanbientbd47@gmail.com IV Mô tả chi tiết A Sơ đồ khối Hệ thống điều khiển thang máy Khối hiển thị tầng Khối bàn phím Khối điều khiển trung tâm Khối báo tầng Chỉ thị hoạt động Khối điều khiển Motor HìNH : SƠ Đồ KhốI Hệ THốNG ĐIềU KHIểN THANG MáY B Thiết kế ý tởng Khối yêu cầu báo tầng Hai khối có nguyên tắc hoạt động cấu tạo tơng tự Mã BCD lập đầu vào I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 A Bộ lập mã B C D Hình 2: Sơ đồ khối giải mã nguyenvanbientbd47@gmail.com Đây mạch logic gồm đầu vào tích cực mức cao va đầu dới dạng mã BCD gọi khối lập mã BCD Số V1 0 0 0 0 V2 0 0 0 Giá trị đầu vào V3 V4 V5 V6 V7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 V8 0 0 0 V9 0 0 0 0 Giá trị đầu D C B A 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 Bảng chân lý giải mã Đầu ta chấp nhận mã từ 0000 1001 Nh ta không chấp nhận giá trị V=1 cung lúc nh tạo mã khác Sự khác khối yêu cầu khối báo tầng: - Trong khối yêu cầu: Đầu vào giải mã (9 chân) khối đợc nối với bàn phím chín nút Bàn phím đợc thiết kế cho phím đợc nhấn giá trị đầu vào giải mã có tên ứng với giá trị phím mức H(=1) Tất đầu lại = 0, phím đợc nhấn tất đầu = L(=0) - Trong khối báo tầng: đầu vào mạch giải mã đợc nối với đầu vào chuyển mạch dùng theo nguyên tắc học (Khi cabin tới tầng đầu vào tầng đợc ứng với mức logic tất đầu lại 0) - Trong thực tế ngời ta dùng chuyển mạch từ Trong đề tài ta dùng chuyển mạch khí (tiếp xúc kim loại) Khối điều khiển cabin mở cửa nguyenvanbientbd47@gmail.com Dùng hai tín hiệu để điều khiển chiều quay motor chiều 16 vôn điện áp Một tín hiệu điền khiển quay thuận, tín hiệu điều khiển quay ngợc Hai tín hiệu không đồng thời mức cao Ta dùng rơle 5V đóng mạch tối đa 30V Một rơle nhận tín hiệu để điều khiển quay thuận, rơle nhận tín hiệu để điều khiển quay ngợc Tín hiệu điều khiển hai motor lấy trực tiếp từ vi xử lý sử dụng bit Port Vi xử lý Ta lập trình vi xử lý để hai motor không hoạt động lúc Khi cabin chuyển động cửa không mở ngợc lại Khối thị yêu cầu : gồm LED Mục đích : Thông báo cho ngời sử dụng biết cabin tầng yêu cầu đến tầng Trong trờng hợp cabin đứng yên, LED hiển thị số thứ tự tầng Ta đa mã từ khối điều khiển trung tâm qua giải mã tới LED Khối thị hoạt động Gồm LED thị trạng thái hoạt động cabin Trong thời điểm đèn sáng Đèn : Thông báo cabin lên Đèn : Thông báo cabin xuống Đèn : Thông báo cửa cabin mở Đèn : Thông báo cabin nghỉ LED đợc điều khiển bit port từ khối điều khiển trung tâm Bảng trạng thái hoạt động Trạng thái hoạt động Cacbin lên Cabin xuống Cabin nghỉ Mở cửa Đèn báo lên Đèn báo xuống Đèn báo nghỉ Đèn báo mở 0 0 0 0 0 0 10 nguyenvanbientbd47@gmail.com Khối điều khiển trung tâm Mã BCD từ: Lớp so sánh bít bàn phím A cabin B Hiển thị: Tầng hành Lớp hiển thị Tầng yêu cầu Lớp nhận lệnh thi hành điều khiển thị Lớp hiển thị hoạt động Mô tả hoạt động khối điều khiển trung tâm a Lớp so sánh Là so sánh bit (8 đầu vào) A B có đầu A > B đầu = , đầu 2,3 = -> Mode A = B đầu = , đầu 1,3 = -> Mode A < B đầu = , đầu 2,1 = -> Mode 3 đầu điều khiển hoạt động khối khí nh sau: b Hoạt động hệ thống mode - Mode1 : Thang máy lên tới co báo hiệu tầng qua trùng tầng cần đến - Mode2 : Thang máy xuống tới co báo hiệu tầng qua trùng tầng cần đến - Mode3 : Cửa mở Điều khiển hoạt động lớp điều khiển thị hoạt động 11 nguyenvanbientbd47@gmail.com c Lớp điều khiển thị yêu cầu Nhận trực tiếp mã từ bàn phím cabin để đa LED Yêu cầu khối Phải lu đợc trạng thái cũ trớc trạng thái đợc xác lập : Với IC số học bình thờng (Automat có nhớ không nhớ) ta sử dụng việc lu trạng thái Flip-Flop Với kỹ thuật Vi xử lý ta dùng ghi v thiết kế mạch nguyên lý Mạch lâp mã Từ phân tích phần IV/1 bảng chân lý ta có: A = V1+V3+V5+V7+V9 B = V2+V3+V6+V7 C = V4+V5+V6+V7 D =V8+V9 Vì ta đa mạch sau: v1 v2 v3 v4 v5 v6 v7 v8 v9 12 13 11 A 9 10 B C D 10 12 13 11 12 11 13 Mạch lập mã BCD đầu vào 12 nguyenvanbientbd47@gmail.com Mạch hiển thị tầng Mạch hiển thị tầng hành nh tầng cần đến tơng đơng, khác đầu vào mạch hiển thi tầng yêu cầu đến nhận tín hiệu từ bit cao Port mạch hiển thi tầng hành nhận tín hiệu từ bit lại Bit Port vcc Port D0 D1 D2 D3 LT RBI A B C D E F G BI/RBO 13 12 11 10 15 14 a b c d e f g 74LS47 Mch gii mó BCD -> LED Các khối điều khiển hoạt động Nh nói phần ta dùng hai tín hiệu để điều khiển hoạt động motor (Motor Cabin nh Motor cửa) Mạch điều khiển đợc thiết kế nh sau: 16vDC Thuận Rơle Motor Ngược Rơle 16vD Mạch điều khiển Motor Khối điều khiển trung tâm (Xem sơ đồ toàn hệ thống phụ lục) 13 nguyenvanbientbd47@gmail.com VI Chơng trình điều khiển Đồ hình chơng trình Start Báo trạng thái nghỉ Kiểm tra phím bấm Sai Có bấm Mã phím vào A Mã Cabin vào B Cho hiển thị sai A=B Mở cửa Cho hin thị Đóng cửa End Sai A[...]... Các khối điều khiển hoạt động Nh đã nói phần trên ta dùng hai tín hiệu để điều khiển hoạt động của các motor (Motor Cabin cũng nh Motor cửa) Mạch điều khiển đợc thiết kế nh sau: 16vDC Thuận Rơle Motor Ngược Rơle 16vD Mạch điều khiển Motor 4 Khối điều khiển trung tâm (Xem sơ đồ toàn hệ thống trong phụ lục) 13 nguyenvanbientbd47@gmail.com VI Chơng trình điều khiển 1 Đồ hình chơng trình Start Báo trạng... -> Mode 3 3 đầu ra này sẽ điều khiển hoạt động khối cơ khí nh sau: b Hoạt động hệ thống trong các mode - Mode1 : Thang máy lên tới khi co báo hiệu tầng đang qua trùng tầng cần đến - Mode2 : Thang máy xuống tới khi co báo hiệu tầng đang qua trùng tầng cần đến - Mode3 : Cửa mở Điều khiển hoạt động lớp điều khiển chỉ thị hoạt động 11 nguyenvanbientbd47@gmail.com c Lớp điều khiển thị yêu cầu Nhận trực...nguyenvanbientbd47@gmail.com 5 Khối điều khiển trung tâm Mã BCD từ: Lớp so sánh 4 bít bàn phím A cabin B Hiển thị: Tầng hiện hành Lớp hiển thị Tầng yêu cầu Lớp nhận lệnh và thi hành điều khiển chỉ thị Lớp hiển thị hoạt động Mô tả hoạt động của khối điều khiển trung tâm a Lớp so sánh Là một bộ so sánh 4 bit (8 đầu vào) A và B có 3 đầu ra A > B ... Mã Cabin vào B Cho ra hin thị Cho ra hin thị 14 Lưu đồ khối của chương trình điều khiển nguyenvanbientbd47@gmail.com 2 Chơng trình điều khiển Dòng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 $DEBUG $NOPAGING $NOSYMBOLS ; FILE : THANGMAY SCR ;********************************************************** ; CHUONG TRINH CHO DIEU KHIEN THANG MAY ;********************************************************** MAIN : CALL... ;********************************************************** ; Trình con điều khiển lên xuống khi nhận kết quả không bằng trong ;phép so sánh mã bàn phím và mã Cabin ; ********************************************************** Up_down : jc down ; cờ nhớ bằng 1 down Sjmp up ; bằng 0 up ;********************************************************** ; Trình con điều khiển xuống khi nhận kết quả kém trong phép so sánh ; mã bàn phím... ta đã có mã bàn phím trong A mã Cabin trong B ;********************************************************** ;********************************************************** ;action : Trình con điều khiển hoạt động cho toàn hệ thống ;chức năng : so sánh hai giá trị trong hai thanh ghi A và B để đa ra ;hoạt động ;********************************************************** action : mov r6 , a ; a mãbànphímvào R6... và cabin để đa ra LED 7 thanh 6 Yêu cầu mỗi khối Phải lu đợc trạng thái cũ trớc khi trạng thái mới đợc xác lập : Với các IC số học bình thờng (Automat có nhớ và không nhớ) ta sử dụng việc lu trạng thái bằng các Flip-Flop Với kỹ thuật Vi xử lý ta dùng các thanh ghi v thiết kế mạch nguyên lý 1 Mạch lâp mã Từ phân tích trong phần IV/1 và bảng chân lý ta có: A = V1+V3+V5+V7+V9 B = V2+V3+V6+V7 C = V4+V5+V6+V7... phím vào a swap a ; quay a orl a , r6 ; Hợp hai mã mov p1 , A ; a hai mã ra hiển thị sjmp action ; quay về action ; ********************************************************** ; Trình con điều khiển xuống khi nhận kết quả kém trong phép so sánh 17 nguyenvanbientbd47@gmail.com 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 ; mã bàn phím và mã Cabin ;********************************************************** up... phím jc back2 ; cờ C=0 nhẩy djnz r3 , back3 ; r3 khác 0 nhẩy pop acc ; lấy ra khỏi stack ret ; kết thúc get_key : mov a , P0 ; đa p0 vào a anl a , #f0h ; lấy phần cao swap a ; quay a cjne a, #00h , done ; nếu A khác 0 done clr c ; xóa cờ nhớ sjmp exit ; thoát done : setb c ; đọc đợc phím với C=1 exit : ret ; kết thúc trình con ;********************************************************** ; nh vậy ta đã... cjne a , b , up_down ; so sánh mã cabin và sjmp mocua ; bàn phím, bằng nhau thì ljmp esc ; mở cửa, khác lên xuống ;********************************************************** ; Trình con mở của khi nhận kết quả bằng trong phép so sánh mã bàn 16 nguyenvanbientbd47@gmail.com 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 ;phím và mã Cabin ; ********************************************************** ... nhiều để phù hợp với yêu cầu sống Thang máy trở nên quan trọng tiện lợi nhiều so với cầu thang bộ .Thang máy giúp ngời tiết kiệm thời gian sức lực Hệ thống điều khiển thang máy phức tạp, kĩ thuật tơng... 14 15 $DEBUG $NOPAGING $NOSYMBOLS ; FILE : THANGMAY SCR ;********************************************************** ; CHUONG TRINH CHO DIEU KHIEN THANG MAY ;**********************************************************... thống điều khiển thang máy Khối hiển thị tầng Khối bàn phím Khối điều khiển trung tâm Khối báo tầng Chỉ thị hoạt động Khối điều khiển Motor HìNH : SƠ Đồ KhốI Hệ THốNG ĐIềU KHIểN THANG MáY B Thiết