THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY MÁY 5 BẬC TỰ DO DÙNG VI XỬ LÝ 8085

Trong những năm gần đây theo sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đang diễn ra khá tốt đẹp. Trước tình hình đó đã có khá nhiều yêu cầu cấp bách và cũng là những thách thức được đặt ra cho giới trí thức.

Đồ án tốt nghiệp BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM ĐỘC LẬP- TỰ DO- HẠNH PHÚC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN BỘ MÔN ĐIỆN TỬ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên : LÊ TẤN MINH Lớp :95 KĐĐ Nghành : Kỹ thuật Điện –Điện Tử 1-Tên đề tài : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY MÁY 5 BẬC TỰ DO DÙNG VI XỬ LÝ 8085 2 – Các số liệu : ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 – Nội dung của phần thuyết minh tính tốn : ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 – Các bản vẽ : -------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 – Giáo viên hướng dẫn : NGUYỄN THANH BÌNH 6 – Ngày giao nhiệm vụ : 7 – Ngày hồn thành nhiệm vụ : Giáo viên hướng dẫn Thông qua bộ môn Ngày 28 tháng 2 năm 2000 Chủ nhiệm bộ môn Đồ án tốt nghiệp NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Giáo viên hướng dẫn Đồ án tốt nghiệp NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Giáo viên duyệt Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Trong những năm gần đây theo sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đang diễn ra khá tốt đẹp. Trước tình hình đó đã có khá nhiều yêu cầu cấp bách và cũng là những thách thức được đặt ra cho giới trí thức. Tay máy công nghiệp là một lĩnh vực mới mà ở Việt Nam đang nghiên cứu và từng bước chế tạo để ứng dụng vào quá trình sản xuất góp phần nâng cao năng xuất lao động. Kỹ thuật vi xử lí rất ưu việt đã trở nên rất cần thiết trong ngành điện tử, nó đã thay thế các thiết bị có cấu tạo phức tạp thành đơn giản. Ưùng dụng vi xử lí rất rộng rải từ máy móc quan trọng trong nền công nghiệp đến các thiết bị chuyên dùng. Với các ưu điểm về các chỉ tiêu kỹ thuật và tính linh hoạt của vi xử lí, việc nghiên cứu và ứng dụng vi xử lí rất cần thiết. Không nên dừng lại ở cách sử dụng, cách tốt nhất để hiểu rỏ thiết bị mới và đi sâu vào tìm hiểu bản chất hoạt động bên trong của thiết bị đó. Thực hiện đề tài : “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY MÁY NĂM BẬC TỰ DO” như là một cách để thể hiện một phần trong những kiến thức mà em đã đạt được sau năm năm học tập tại trường. Do có sự hạn chế về thời gian cũng như kiến thức và kinh nghệm nên không tránh khỏi những sai sót. Rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn sinh viên Khoa Điện về đề tài này. Thủ Đức Ngày 28 Tháng 02 Năm 2000 Sinh Viên Thực Hiện LÊ TẤN MINH Đồ án tốt nghiệp LỜI CẢM TẠ Tập đồ án được hồn thành như là một bước ngoặt báo hiệu kết thúc thời gian học tập tại trường ĐHSPKT. Nếu không có sự đóng góp về nhiều phía chắc chắn người thực hiện dề tài này khó mà đạt được nhũng kết quả sau 5 năm học đại học Đó là sự đóng góp tích cực về vật chất, sự ủng hộ động viện tinh thần về phía gia đình – đã hình thành một chỗ dựa vững chắc. Em sẽ mãi mãi ghi nhớ. Được học môn vi xử lý và các môn khác cùng với sự trực tiếp hướng dẫn nhiệt tình của thầy Nguyễn Thanh Bình giúp em thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn. Trong số kiến thức mà em đạt được có sự đóng góp của nhiều thầy cô, cùng với sự giúp đỡ, những lời động viên đúng lúc trong khi học và trong thời gian thực hiện đề tài của các bạn sinh viên Khóa 95 KĐĐ, có lẽ em không thể nào quên. Thủ Đức Ngày 28 Tháng 02 Năm 2000 Sinh Viên Thực Hiện LÊ TẤN MINH Đồ án tốt nghiệp Chương 1 Đồ án tốt nghiệp 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Sự phát triển của khoa học kỹ thuật ngày càng nhanh góp phần nâng cao năng suất lao động. Đặt biệt sự ra đời và phát triển của công nghệ chế tạo Robot nhằm tạo ra sự tự động hóa trong quá trình sản xuất giảm đi sức lao động bằng chân tay của người lao động Đối với các nưước ngồi thì Robot đã được nghiên cứu và chế tạo để ứng dụng vào sản suất đả có từ trước. Riêng ở nước ta lĩnh vực này còn khá mới mẽ. Tuy có sự đầu tư để nghiên cứu nhưng còn hạn chế ,có thể dùng mô hình cánh tay máy để phục vụ trực tiếp cho công việc giảng dạy tại trường nhằm giúp cho sinh viên hiểu rỏ hơn về lý thuyết, tạo điều kiện cho việc dạy và học được sinh động hơn . Bức xúc trước nhu cầu tìm hiểu về tay máy công nghiệp từ chính bản thân và của những người yêu thích về lĩnh vực này, nhóm đã bắt tay vào việc thực hiện nghiên cứu đề tài: “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY MÁY NĂM BẬC TỰ DO”. 1.2 TẦM QUAN TRỌNG CỦA VẤN ĐỀ Ở Việt Nam nói chung công nghệ chế tạo tay máy còn chậm phát triển, chúng ta vẩn chưa có nhà máy nào có khả năng chế tạo các bộ phận cấu thành của tay máy đạt tiêu chuẩn quốc tế. Tận dụng những vật liệu có sẳn để gia công các chi tiết cơ khí cũng như linh kiện , thiết bị điện có sẳn do nước ngòai sản suất để thiết kế thành những sản phẩm cụ thể trước hết là ứng dụng làm phương tiện giảng dạy trong trường học và từ đó phát triển cao hơn để ứng dụng vào trong sản suất đã và đang là hướng đi đúng đắng của các kỹ sư ở Việt Nam . Đề tài : “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY MÁY NĂM BẬC TỰ DO” không nằm ngồi nhận định trên. Điều quan trọng hơn hết là các vấn đề liên quan đến cấu tạo, nguyên lý hoạt động của tay máy và phần lý thuyết về các hoạt động xảy ra bên trong vi xử lí sẽ được giới thiệu trong đề tài này. Nó sẽ là nguồn thông tin hửu ích cho những ai muốn tìm hiểu về lĩnh vực này. 1.3 GIỚI HẠN VẤN ĐỀ Tay máy rất đa dạng về nguồn gốc và chủng loại đây là lần đầu thực hiện nghiên cứu đề tài: “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY MÁY NĂM BẬC TỰ DO” trong điều kiện: • Thời gian thực hiện đề tài chỉ trong 6 tuần • Kinh nghiệm thực tế chưa có nhiều • Tài liệu về vi xử lí và tay máy còn hiếm Vì vậy nhóm đã thực hiện nghiên cứu đề tài với những đặc điểm chính sau đây: • Lập trình bằng KIT vi xử lí 8085 • Thiết kế mạch điều khiển cánh tay máy • Xây dựng những chương trình tiêu biểu 1.4 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Thực hiện đề tài “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY MÁY NĂM BẬC TỰ DO” là một công việc để người thực hiện đề tài nghiên cứu kỹ khái niệm mô hình, nguyên lý làm việc cũng như tập lệnh của vi xử lí. Sản phẩm của đề tài trước hết có thể được ứng dụng vào phương tiện giảng dạy tại trường; và nếu được phát triển rộng, đi sâu hơn thì có thể ứng dụng vào trong thực tế sản xuất công nghiệp,và đặc biệt cung cấp một cái nhìn tổng quát về vi xử lí và tay máy công nghiệp. Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 2 Đồ án tốt nghiệp 2.1 DÀN Ý NGHIÊN CỨU • Giới thiệu tổng quát về tay máy • Thiết kế mạch điều khiển cánh tay máy • Xây dựng phần mềm • Thi công • Hướng dẫn thao tác 2.2 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Chủ yếu là mô hình cánh tay máy được gia công 2.3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU  Phương Pháp Tham khảo tài liệu: chủ yếu là các tài liệu về kỹ thuật số, kỹ thuật vi xử lí, điện tử cơ bản Thực nghiệm: viết chương trình thử nghiệm trên KIT vi xử lý 8085  Phương Tiện • Ngòai KIT vi xử lí 8085 và mô hìmh cánh tay máy, nhóm còn thực hiện dề tài còn thiết kế thêm các mạch phụ để thử nghiệm các chương trình liên quan đến 8255 và 8279 2.4 THỜI GIAN NGHIÊN CỨU Nhóm thực nghiên cứu đề tài từ ngày đăng ký đề tài, công việc được phân bố cho 6 tuần làm việc như sau: Tuần 1 : Lập đề cương tổng quát Tuần 2 : Thu thập tài liệu Tuần 3 : Lập đề cương chi tiết Tuần 4,5 : Khai triển đề cương và đánh máy Tuần 6 : Sửa chữa và in ấn Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 3 [...]... trình kế tiếp Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 4 Đồ án tốt nghiệp 4.1 XÁC CẤU TRÚC MẠCH ĐIỀU KHIỂN Dựa vào u cầu về phần điều khiển của cánh tay máy làm cơ sở cho vi c xác định cấu trúc mạch Do đó vấn đề đầu tiên là phải nghiên cứu kỹ cấu tạo của tay máy, tiếp theo phải tìm hiểu rõ u cầu để điều khiển cánh tay máy Vi c nghiên cứu này sẽ cho cái nhìn về cấu trúc mạch điều khiển Cân nhắc giữa cấu hình và u cầu điều. .. thay đổi trình tự thi hành chương trình vi xử lí là một thiết bị logic lập trính đuợc, được thiết kế bằng các thanh ghi, các flip_flop và các phần tử định thời Vi xử lí có một tập lệnh được thiết kế bên trong,đễ xử lí dữ liệu và truyền thơng với các thiết bị ngoại vi Có nhiều loại vi xử lí và cũng có nhiều hãng chế tạo vi xử lí (Intel, Zilog, Motorola) 80 85 là một bộ vi xử lí 8 bit do Intel sản xuất... điện áp đặt vào động cơ và có thể điều chỉnh vơ cấp Kết cấu bộ truyền động cơ khí đơn giản thơng qua bộ bánh răng giảm tốc 3 cấp, cấp thứ 3 là bộ trục vít- bánh vít do đó khả năng tự hãm rất tốt khi làm vi c Để xử lý cơng vi c hãm chính xác và khử qn tính, tay máy được trang bị hệ thống điều khiển bằng bộ vi xử lý, nó có chức năng điều khiển theo chương trình mềm do người chế tạo lập sẵn các chế độ... ứng được Hình 3.3 : Sơ đồ mơ hình ROBOT L2001 • 1 2 3 4 Ghi chú : Bàn kẹp Khớp cổ tay Khớp khuỷu tay Khớp cánh tay 5 Khớp thân 6 Cổng kết nối với thiết bị điều khiển 7 Đèn hiển thị 8 Cơng tắc logic Lưu đồ mơ tả hoạt động của ROBOT L2001 Kẹp chi tiết (2s) 2s Nâng 2 khớp : cánh tay- khuỷu tay Xoay đế về vị trí đầu, xoay nghịch cổ, hạ khuỷu và thời tay Quay đến vị trí làm vi c đồng cánh xoay cổ tay theo... TRAP 5 36 HLDA CLK(OUT) RESET IN 6 35 READY RST7 .5 7 34 IO /M RST6 .5 8 33 S1 RST5 .5 INTR 9 32 RD 10 31 WR INTA 11 30 ALE AD0 12 29 S0 AD1 13 28 A 15 AD2 14 27 A14 AD3 15 26 A13 AD4 16 25 A12 AD5 17 24 AD6 18 23 A11 A10 AD7 19 20 22 21 RESET(OUT) Vss 80 85 A9 A8 Hình 4.2 : sơ đồ chân và các tín hiệu của 80 85 Tuyến địa chỉ 80 85 có 8 đường tín hiệu, A 15_ A8 80 85 Pinout tín hiệu một chiều, được sử dụng như tuyến... dụng các mạch ba trạng thái (Tri_State) Sẽ giải quyết được vấn đề này 4.6 GIẢI MÃ ĐỊA CHỈ Trong một hệ thống vi xử lý, ngồi các phần tử nhớ (ROM, RAM), vi xử lý còn phải thơng tin với các I/O ngoại vi (8 255 , 8279 ) Để vi xử lý hiểu rằng, nó đang hay cần thơng tin với bộ nhớ nào (ROM hay RAM), hoặc với I/O nào 8 255 và với phần tử nào trong một thiết bị ( ơ nhớ nào, thanh ghi nào; trạng thái, điều khiển. .. chịu lực Hệ thống điều khiển - thường là loại đơn giản làm vi c có chu kỳ vận hành theo ngun lý của hệ thống điều khiển hở hoặc kín Hình 3.2 : Mơ hình hệ thống chấp hành tay máy cơng nghiệp Đồ án tốt nghiệp Phân loại tay máy theo cấu trúc sơ đồ động Thơng thường cấu trúc chấp hành của tay máy cơng nghiệp được mơ hình hóa trong dạng chuổi động với các khâu và khớp như trong ngun lý máy với các giả thuyết... vào của cánh tay (chuyển động của khớp khuỷu tay) 4 Chuyển động lật lên xuống của bàn tay so với cổ tay; 5 Chuyển động quay ngược hay thuận chiều kim đồng hồ của bàn tay so với cổ tay So với chuyển động của tay người (khơng tính đến chuyển động của các ngón tay) có 10 bậc tự do (10 khả năng chuyển động độc lập) tay máy trên là loại có đủ khả năng nắm bắt một vật bất kỳ trong khơng gian Tay máy cơng... năng cấp dòng 15mA và rút dòng 24mA 4 .5 ĐỆM TUYẾN DỮ LIỆU Hình 4 .5 cũng trình bày 74LS2 45, một mạch đệm hai chiều để làm tăng khả năng lái của tuyến dữ liệu 74LS2 45 có thể rút dòng 24mA và cấp dòng 15mA 74LS2 45 có 8 đường dữ liêu hai chiều: hướng của dòng dữ liệu được xác định bởi chân điều khiển hướng (DIR) Tuyến đòa chỉ cao củ a vi xử lí 80 85 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A 15 2 4 6 8 11 13 15 17 1A1 1A2... tuyến dữ liệu Hình 4 .5 chứng tỏ rằng mạch đệm ln được cho phép nhờ nối đất tín hiệu G Hướng của dòng dữ liệu được xác định bằng cách nối tín hiệu RD từ vi xử lí đến tín hiệu DIR Khi vi xử lí ghi (WR) vào một ngoại vi, RD lên cao vì dòng dữ liệu từ vi xử lí đến các ngoại vi khi vi xử lí đang đọc (RD) từ một ngoai vi, RD xuống thấp và dòng dữ liệu hướng đến vi xử lí, tuyến địa chỉ thấp khơng cần thiết phải . đư c t nh t n trư c trong ch ng tr nh nh m b o đ m t nh ch nh x c cho c c u khi c qu n t nh ng v i c c gi i h n h nh tr nh c a t ng ch ng tr nh. . t ch nh b n th n và c a nh ng ngư i y u th ch về l nh v c n y, nh m đã b t tay vào vi c th c hi n nghi n c u đề t i: THI T K M CH I U KHI N M H NH