Thiết Kế, Chế Tạo Mạch Hiển Thị Thang Máy

Do đó yêu cầu chung đốì với thang máy khi thiết kế, lắp đặt, vận hành và sửa chữa là phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu về kỹ thuật an toàn đã được qui định, phải đầy đủ các

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay cùng với sự phát triển của quá trình đô thị hóa, ở các đô thị mức độtập trung dân cư ngày càng lớn, các tòa nhà siêu thị, cao ốc mọc lên càng nhiều Vìvậy thang máy càng ngày được ưa chuộng tại Việt Nam, đó đã trở thành phương tiện

đi lại, vận chuyển chủ yếu trong các tòa điểm nhà cao tầng Thang máy ngày càngđược hoàn thiện về kết cấu cơ khí cũng như chương trình điều khiển Và đến nay hầunhư tất cả thang máy tự động mang tính thương mại Vào thời đại máy tính đã mang

vi điều khiển, có khả năng hoạt động, xử lý cũng như lưu trữ rất lớn, thang máy đượclâp trình đặc biệt, cực đại hóa năng suất và an toàn tuyệt đối Thang máy đã trở thànhtrung gian của kỹ thuật kiến trúc và mỹ thuật, nó tô điểm và trang hoàng lộng lẫy côngtrình xây dựng Những thiết kế sang trọng, hện đaị cùng các ứng dụng kĩ thuật tiêntiến sẽ luôn làm thỏa mãn và thăng hoa cảm xúc con người Nhưng hiểu và lập trìnhđiều khiển thang maý đối với sinh viên là một vấn đề đòi hỏi thực tế, sự tổng hợp kiếnthức trong quá trình học tập Cho nên qua quá trình học tập và tìm hiểu về đồ ánchuyên ngành 1 chúng em đã nghiên cứu và lựa chọn đề tài “ Thiết kế, chế tạo mạchhiển thị thang máy” do thầy GIANG HỒNG BẮC hướng dẫn Qua thời gian nghiêncứu và làm đồ án dựa vào kiến thức đã học, qua 1 số sách và tài liệu liên quan cùngvới sự giúp đỡ tận tình của thầy đồ án của chúng em đã hoàn thành Trong quá trinhthực hiện đề tài, mặc dù chúng em đã rât cố gắng nhưng khong tránh khỏi sai sót Vìvậy chúng em rất mong được sự đóng góp của các thầy cô và các bạn để đề tài đượcphát triển thêm

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY 2Cổng P3: xuất tín hiệu ra led và hiển thị báo chiều đi lên của thang máy với mã :

{0x18,0x18,0x18,0x18,0x18,0x7e,0x3c,0x18} 24TỔNG KẾT 28

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY

I KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THANG MÁY

II PHÂN LOẠI THANG MÁY

- Phân loại theo chức năng:

- Thang máy chuyên chở người

- Thang máy chuyên chở hàng nhưng có người đi kèm

- Thang máy chuyên chở người nhưng có hàng đi kèm

- Thang máy bệnh viện

- Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm

2.Phân loại theo hệ thông dẫn động:

- Thang máy dẫn động điện

- Thang máy là thiết bị vận tải chuyên dùng để chở người

và hàng theo phương thẳng đứng

- Thang máy được sử dụng rộng rãi trong các tòa nhà cao

tầng, bệnh viện, công sở

- Ngoài tính tiện nghi khi sử dụng, thang máy còn làm

tăng thêm tính mỹ quan cho công trình

- Thang máy là một thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an

toàn nghiêm ngặt, do nó có liên quan trực tiếp với tính

mạng và tài sản của người sử dụng Do đó yêu cầu chung

đốì với thang máy khi thiết kế, lắp đặt, vận hành và sửa

chữa là phải tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu

về kỹ thuật an toàn đã được qui định, phải đầy đủ các

thiết bị thang máy tải khách bảo vệ, thiết bị an toàn, đảm

bảo độ tin cậy như bộ bảo hiểm, công tắc hạn chế trên,

hạn chế dưới, điện chiếu sáng khi mất điện

Mô hình thang máy tải khách

- Thang máy thủy lực.

- Thang máy khí nén

3.Phân loại theo hệ thông điều khiển:

- Điều khiển bằng rờle

- Điều khiển bằng PLC

- Điều khiển bằng máy tính

-4.Phân loại theo trọng tải:

- Thang máy loại nhỏ Q < 160 kg

- Thang máy trung bình Q = 500 4200 kg

- Thang máy loại lớn Q > 2000 kg

5.Phân loại theo độ dịch chuyển:

- Thang máy chạy chậm V = 0, 5 m/s

- Thang máy tốc độ trung bình V = (0, 5 4 0, 7) m/s

- Thang máy cao tốc V = (2, 5 4 5) m/s

III CẤU TAO CHUNG

- Cấu tạo: Thang máy có nhiều loại khác nhau, nhưng nhìn chung gồm có các bộ phận chính như sau:

- Cabin (3) trong đó có chứa người hoặc hàng hóa Cabin chuyển động trên cáp dẫn hướng thẳng đứng (5) nhờ có các bộ guốc trượt (9) lắp vào cabin Cáp nâng (10) trên đó có treo cabin dược treo vào tang hoặc vắt qua puli dẫn cáp của bộ tời nâng (1) Trọng lượng thang máy và trọng lượng vật nâng được cân bằng bởi đốì trọng (7) treo trên các dây cáp đi ra từ puli dẫn cáp hoặc từ tầng

- Buồng thang: Là khoang chở hàng hoá hoặc hành khách Buồng thang luônđược treo theo phương thẳng đứng bởi hệ thống cáp và thanh trượt dẫn hướng.Với thang máy trở hàng thì yêu cầu về nội thất bên trong buồng thang khôngcao Nhưng đối với thang máy trở người thì yếu tố này là khá quan trọng, nóbao gồm hệ thống chiếu sáng, quạt thông gió, chuông báo và điện thoại liên lạcvới bên ngoài khi có sự cố Bên trong buồng thang có hệ thống nút điều khiển

để đóng mở cửa buồng thang và chọn tầng Phía trên đỉnh buồng thang có gắnđộng cơ đóng mở cửa Buồng thang được trang bị hệ thống phanh bảo hiểmdạng cơ khí, hệ thống phanh này sẽ tác động khi tốc độ di chuyển của buồngthang lớn hơn tốc độ định mức 20 - 40% và giữ cố định buồng thang ở một vịtrí Để hệ thống có thể xác định vị trí buồng thang phải có các cảm biến xác

định vị trí được gắn cố định trên thanh dẫn hướng Cửa buồng thang có cáccảm biến quang để xác định chuyển động ra, vào buồng thang.

- Động cơ (tời nâng): Động cơ dùng trong thang máy thường là loại động cơ mộtchiều hoặc động cơ không đồng bộ Với thang máy không đòi hỏi tốc độ caothì động cơ thường có bộ phận giảm tốc đi kèm Công suất động cơ được lựachọn tuỳ theo tải trọng của thang máy và thường trong khoảng từ 5,5 đến35kW với (thang máy chở người) với các thang máy chở hàng thì công suấtđộng cơ truyền động có thể lên tới hàng trăm kW Việc lựa chọn loại động cơphụ thuộc vào đặc điểm của từng loại thang máy dẫn đến việc chọn hệ truyềnđộng nào

- Hệ thống đối trọng: Hệ thống đối trọng giúp tiết kiệm công suất động cơ

+ Trọng lượng của đối trọng được tính như sau:

Gdt = Gcabin + ( 40 ÷ 45 )% GT

+ Trong đó:

- Gdt là trọng lượng của đối trọng.

- GT Là trọng lượng tải mà cabin mang theo.

- Hệ thống puli, tang quấn cáp: Hệ thống puli và dây cáp truyền chuyển độngquay của động cơ thành chuyển động thẳng của cabin (buồng thang) Puli chủđộng được gắn trực tiếp vào trục động cơ hoặc qua bộ giảm tốc, puli bị độngđược gắn ở hố giếng Hệ thống cáp vừa phải đảm bảo độ bền vừa phải có độmềm cần thiết nên nó thường dùng từ 4 đến 6 sợi nhỏ thay vì dùng một sợi to

- Để an toàn, cabin được lắp trong

giếng thang(6) Phần trên của giếng

thang thường được lắp buồng máy

(11) Trong buồng thang có lắ bộ từi

và khí cụ điều khiển chính( tủ phân

phối, bộ hạn chế tốc độ…) Phần

dưới của giếng thang (hố giếng

thang) có bố trí các bọ giảm chấn

cabin và giảm chấn đối trọng(8) Ở

phần trên cùng và dưới cùng của

giếng thang có lắp các bộ chế hành

trình làm việc của giếng thang

-Để tránh trường hợp thang bị rơi khi cáp bị đứt, do gặp sự cô" mất điện hoặc do cơcâu nâng bị hỏng, trên cabin có lắp bộ bảo hiểm (governor) Trong trường hợp này,thiết bị kẹp của nó sẽ kẹp vào các dẫn hướng và giữ chặt cabin Bộ hãm bảo hiểmthường được dẫn động từ một cáp phụ (4), cáp này vắt qua puli của bộ hạn chê" tốc

độ kiểu li tâm (2) Khi tốc độ buồn thang cao hơn tốc độ giới hạn cho phép thì bộ

hạn chế tốc độ sẽ phanh puli và làm dừng cáp.

IV HỆ THỐNG MẠCH ĐIỆN TRONG THANG MÁY

- Bộ điều khiển trung tâm là PLC với các cổng vào được kết nối với các cảmbiến và tín hiệu của vi điều khiển Thực hiện xử lý tín hiệu và xuất tín hiệu

ra cho toàn hệ thống thang máy

- Hệ thống các cảm biến: là các cảm biến phát hiện vị trí thang ở tầng, và cửacabin Ngoài ra còn có cảm biến sự cố báo động

- Các nút bấm ở ngoài cửa thang và trong cabin dùng để gọi tầng và gọithang, cấp tín hiệu cho mạch hiển thị

- Hệ thống rơle, phanh trợ, phanh: nhận tín hiệu đầu ra từ PLC đã được sử lý

Hộ trợ việc dừng thang và chạy thang

- Bộ biến tần: điều chỉnh tốc độ động cơ và được cài đặt theo mức tươngướng với tín hiệu ra của PLC

- Động cơ nâng hạ và mở cửa: kéo cabin lên xuống theo yêu cầu và đóng,

mở cabin khi nhận được tín hiệu từ bộ điều khiển trung tâm

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU LINH KIỆN TRONG MẠCH

Hình P.1 Sơ đồ khối của AT89C52

- AT89C52 cung cấp những đặc tính chuẩn như: 8 KByte bộ nhớ chỉ đọc cóthể xóa và lập trình nhanh (EPROM), 128 Byte RAM, 32 đường I/O, 3TIMER/COUNTER 16 Bit, 5 vectơ ngắt có cấu trúc 2 mức ngắt, một Port

nối tiếp bán song công, 1 mạch dao động tạo xung Clock và bộ dao độngON-CHIP.

 Các đặc điểm của chip AT89C52 được tóm tắt như sau:

- 8 KByte bộ nhớ có thể lập trình nhanh, có khả năng tới 1000 chu kỳ ghi/xoá.-Tần số hoạt động từ: 0Hz đến 24 MHz

-3 mức khóa bộ nhớ lập trình

-3 bộ Timer/counter 16 Bit

-128 Byte RAM nội

-4 Port xuất /nhập I/O 8 bit

-Giao tiếp nối tiếp

Hình P.2 Sơ đồ chân AT89C52

- Mặc dù các thành viên của họ 8051(ví dụ 8751, 89S52, 89C51, DS5000) đều cócác kiểu đóng vỏ khác nhau, chẳng hạn như hai hàng chân DIP (Dual In-LinePakage), dạng vỏ dẹt vuông QPF (Quad Flat Pakage) và dạng chip không có chân

đỡ LCC (Leadless Chip Carrier) thì chúng đều có 40 chân cho các chức năng khácnhau như vào ra I/O, đọc RD, ghi WR, địa chỉ, dữ liệu và ngắt Cần phải lưu ýmột số hãng cung cấp một phiên bản 8051 có 20 chân với số cổng vào ra ít hơn

cho các ứng dụng yêu cầu thấp hơn Tuy nhiên vì hầu hết các nhà phát triển sửdụng chíp đóng vỏ 40 chân với hai hàng chân DIP nên ta chỉ tập trung mô tả phiênbản này.

- Chân của port này có nhiều chức năng, có công dụng chuyển đổi có liên hệ đến

các đặc phiên bản này

 Chức năng của các chân 89C52

-Port 0: từ chân 32 đến chân 39 (P0.0 _P0.7) Port 0 có 2 chức năng, trong các

thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường IO,đối với thiết kế lớn có bộ nhớ mở rộng nó được kết hợp giữa bus địa chỉ và bus

dữ liệu

-Port 1: từ chân 1 đến chân 9 (P1.0 _ P1.7) Port 1 là port IO dùng cho giao tiếp

với thiết bị bên ngoài nếu cần

Tính đặc biệt của AT89C52 như ở bảng sau:

Bảng P.1 Các tính năng đặc biệt của 89C52(P3.X)

Bit Tên Chức năng chuyển đổiP3.0

P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7

RXDTXDINT0INT1T0T1WRRD

Ngõ vào dữ liệu nối tiếp

Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp

Ngõ vào ngắt cứng thứ 0

Ngõ vào ngắt cứng thứ 1

Ngõ vào TIMER/ COUNTER thứ 0

Ngõ vào của TIMER/ COUNTER thứ 1

Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài

Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài

- PSEN (Program store enable)

+ PSEN là tín hiệu ngõ ra có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương trình mở rộng

và thường được nối đến chân OE của Eprom cho phép đọc các byte mã lệnh

+ PSEN ở mức thấp trong thời gian 89C52 lấy lệnh Các mã lệnh của chươngtrình được đọc từ Eprom qua bus dữ liệu, được chốt vào thanh ghi lệnh bên

trong 89C52 để giải mã lệnh Khi 89C52 thi hành chương trình trong ROM nội,PSEN ở mức cao.

- ALE (Address Latch Enable)

+ Khi 89C52 truy xuất bộ nhớ bên ngoài, Port 0 có chức năng là bus địa chỉ và

dữ liệu do đó phải tách các đường dữ liệu và địa chỉ Tín hiệu ra ALE ở chânthứ 30 dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và dữ liệukhi kết nối chúng với IC chốt

+ Tín hiệu ở chân ALE là một xung trong khoảng thời gian port 0 đóng vai trò làđịa chỉ thấp nên chốt địa chỉ hoàn toàn tự động

- EA (External Access):

+ Tín hiệu vào EA (chân 31) thường được mắc lên mức 1 hoặc mức 0 Nếu ởmức 1, 89C52 thi hành chương trình từ ROM nội Nếu ở mức 0, 89C52 thihành chương trình từ bộ nhớ mở rộng Chân EA được lấy làm chân cấp nguồn21V khi lập trình cho Eprom trong 89C52

- RST (Reset):

+ Khi ngõ vào tín hiệu này đưa lên mức cao ít

nhất 2 chu kỳ máy, các thanh ghi bên trong

được nạp những giá trị thích hợp để khởi

động hệ thống Khi cấp điện mạch phải tự

cần nối thêm thạch anh và các tụ Tần số

thạch anh tùy thuộc vào mục đích của

người sử dụng, giá trị tụ thường được

chọn là 33p

3 Tổ chức bộ nhớ bên trong 89C52

 RAM bên trong AT89C52 được phân chia như sau:

- Các bank thanh ghi có địa chỉ từ 00H đến 1FH

- RAM địa chỉ hóa từng bit có địa chỉ từ 20H đến 2FH

- RAM đa dụng từ 30H đến 7FH.

- Các thanh ghi chức năng đặc biệt từ 80H đến FFH

Bảng P.1 Bản đồ bộ nhớ Data bên trong Chip 89C52

 RAM có thể định địa chỉ bit

- Vùng địa chỉ từ 20h -2Fh gồm 16 byte có thể thực hiện như vùng RAM đa Dạng (truy xuât mỗi lần 8 bit) hay thực hiện truy xuất mỗi lần 1 bit bằng các lệnh xử

lý bit

 Các bank thanh ghi

- Vùng địa chỉ 00h – 1Fh được chia thành 4 bank thanh ghi: bank 0 từ 00h – 07h,bank 1 từ 08h – 0Fh, bank 2 từ 10h – 17h và bank 3 từ 18h – 1Fh Các bankthanh ghi này được đại diện bằng các thanh ghi từ R0 đến R7 Sau khi khởiđộng thì hệ thống bank 0 được chọn sử dụng

- Do có 4 bank thanh ghi nên tại một thời điểm chỉ có một bank thanh ghi đượctruy xuất bởi các thanh ghi R0 đến R7 Viêc thay đổi bank thanh ghi được thựchiện thông qua thanh ghi từ trạng thái chương trình (PSW)

 Các thanh ghi có chức năng đặc biệt

- Các thanh ghi trong 89C52 được định dạng như một phần của RAM trên chip

vì vậy mỗi thanh ghi sẽ có một địa chỉ (ngoại trừ thanh ghi bộ đếm chươngtrình và thanh ghi lệnh vì các thanh ghi này hiếm khi bị tác động trực tiếp).Cũng như R0 đến R7, 89C52 có 21 thanh ghi có chức năng đặc biệt (SFR:Special Function Register) ở vùng trên của RAM nội từ địa chỉ 80H đến 0FFH

II ULN2803

1 Thông số của ULN2803

- Ta có thể tăng điện áp ngõ ra bằng cách thêm các điện trở treo ở ngõ ra với điện trở treo ở ngỡ ra với điện áp kéo lên cao

Điện áp cung cung cấp

5-12V

2 Sơ đồ chân ULN2803

3 Chức năng

- Đệm được 8 đường riêng biệt (nối trực tiếp được với 8 chân của 89C52 và 8 chân kia nối với các cột của led matrix)

- Dòng ra tới 500 mA

- Chức năng của ULN2803 giống như bộ hút dòng

- Đê tính dòng điện cột thì bạn phải xem là quang báo của bạn rộng bao nhiêu, trên một cột có bao nhiêu Led

- VD: Của bạn đang có 8 Led trên một cột như vậy dòng tối đa của môt cột là

8 20 160 × = mA Bộ đệm dòng của cột phải ≥ 160mA Bộ này còn có thể gọi là bộ hút dòng

III LED ma trận.

1 Giới thiệu LED ma trận.

- Trước khi đi vào nguyên lý hoạt động của mạch ta tìm hiêu qua về bảng ma trận LED được sử dụng trong đề tài

- Bàng hiên thị ma trận LED (dot-matrix display) có rất nhiều loại và đủ kích cỡ

to nhỏ khác nhau, mỗi bảng gồm có rất nhiều LED đơn được ghép lại với nhau trong một khối Trong khối đó các LED đơn được sắp sếp theo các hàng và các cột, tại mồi giao điểm của hàng với cột là một LED đơn, và người ta thường phân biệt các loại bảng LED theo số hàng và cột Một bảng LED 5x7 tức là có

5 cột dọc và 7 hàng ngang, tông cộng sẽ có 5x7=35 LED đơn được ghép lại Cũng như vậy một bảng 8x8 là có 8 hàng và 8 cột, do 64 LED đơn ghép lại Vànhiều loại cỡ to hơn như 16x16 hay 32x32

- Trên thị trường ta thường thấy các bảng LED cỡ lớn, dài hàng mét với đủ kích

cỡ Các bảng LED đó là do hàng nghìn LED đon ghép lại Khi thiết kế nhũng bảng LED to như vậy ta cần chú ý đến sự đồng đều về độ sáng của các LED đê việc hiển thị được đồng đều Bên cạnh đó vấn đề cấp nguồn cho mạch cũng cầnđược chú ý và thiết kế cho phù hợp Trong đề tài này em sử dụng hai bảng LED 8x8 cho việc hiển thị

- Bảng ma trận LED có hai loại, loại có các cột là các chân Anode, còn hàng là các chân Cathode và loại kia thì ngược lại các cột là Cathode, hàng là Anode Khi sử dụng LED ta cần chú ý điều này đê điều khiên cho đúng Khi đóng vỏ,

sự phân bổ chân các hàng và cột là không theo thứ tự (do tính phức tạp trong ghép nối), do đó ta cần tìm hiểu kỹ đê mắc mạch cho đúng

- Kích cỡ của led matrix 8x8: