nghiên cứu sử dụng phần mềm proteus

GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK LỜI NÓI ĐẦU Mô mô hình hóa lĩnh vực phổ biến nay, đặc biệt quan trọng với việc điều khiển hệ thống kĩ thuật điểu khiển trình thu nhận thông tin từ hệ thống Nhận dạng hệ thống theo mô hình đưa định thích hợp để điều khiển hệ thống Ngày nhờ vào phát triển công nghệ thông tin máy tính điện tử mà phương pháp mô mô hình hóa ứng dụng vào nhiều ngành KH – KT khác Nhờ có phương pháp mô hình hóa mô người ta phân tích nghiên cứu hệ thống phức tạp, xác định đặc tính, hành vi hoạt động hệ thống Các kết mô dùng để thiết kế, chế tạo chế độ vận hành hệ thống Nhờ có phương pháp người ta đưa nhiều ý tưởng khác đưa phương án tối ưu Ngày có nhiều phần mềm mô phổ biến Matlab-Simulink, Proteus, PSIM, PSPICE, SIGMA vv Do có chút hiểu biết Matlab – Simulink nên em chọn đề tài Tìm hiểu phần mềm mô Matlab – Simulink Nhưng hiểu biết không sâu với thời gian tìm hiểu có hạn nên đồ án có sai sót mong thầy bạn góp ý Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực Nông Văn Trung SVTH: Nông Văn Trung GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK MỤC LỤC CHƯƠNG : LÍ THUYẾT MATLAB – SIMULINK Khái quát Mô hình hóa – Mô kĩ thuật cho phép xây dựng mô hình hệ vật lí thực thực nghiệm mô hình Nó có vai trò quan trọng cho phép quan sát trình, đáp ứng động hệ thống thiết kế trước thực nghiệm thiết bị thực, công cụ hữu hiệu với chi phí thấp cho nghiên cứu, dễ sử dụng, dễ thay đổi phương án Có nhiều phương pháp để mô mô hình hóa Phương pháp mô ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác Ngày người ta phát triển nhiều phần mềm chuyên ứng dụng rộng rãi MATLAB- SIMULINK dùng để mô hệ thống động học Phần mềm cung cấp cho kĩ sư, cán kĩ thuật công cụ tính toán mạnh, phương tiện mô phỏng, phân tích tổng hợp hệ thống động học MATLAB (Matrix Laboratory) môi trường tính toán ma trận mạnh Matlab tích hợp số Toolbox, đól thư viện hàm hỗ trợ cho Matlab giải ứng dụng riên biệt như: hệ thống điều khiển, xử lí tín hiệu, tối ưu hóa, nhận dạng, điều khiển bền vững vv SVTH: Nông Văn Trung GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK SIMULINK (trước gọi SIMULAB) môi trường mô dựa Matlab Toolbox hệ thống điềuk hiển (Control System) xử lí tín hiệu (Signal Processing) Vì Simulink coi phần mở rộng Matlab dùng để mô hệ thống động học Simulink cho phép lập trình dạng sơ đồ cấu trúc thuận tiện việc mô khảo sát hệ thống điều khiển tự động Sự hình thành phát triển Matlab viết tắt từ "MATrix LABoratory", Cleve Moler phát minh vào cuối thập niên 1970, sau chủ nhiệm khoa máy tính Đại học New Mexico MATLAB, nguyên sơ viết ngôn ngữ Fortran, 1980 phận dùng nội Đại học Stanford Năm 1983, Jack Little, người học MIT Stanford, viết lại MATLAB ngôn ngữ C xây dựng thêm thư viện phục vụ cho thiết kế hệ thống điều khiển, hệ thống hộp công cụ (tool box), mô Jack xây dựng MATLAB trở thành mô hình ngôn ngữ lập trình sở ma trận (matrix-based programming language) Steve Bangert người viết trình thông dịch cho MATLAB Công việc kéo dài gần 1½ năm Sau này, Jack Little kết hợp với Moler Steve Bangert định đưa MATLAB thành dự án thương mại - công ty The MathWorks đời thời gian - năm 1984 Phiên MATLAB 1.0 dời năm 1984 viết C cho MS-DOS PC phát hành IEEE Conference on Design and Control (Hội nghị IEEE thiết kế điều khiển) Las Vegas, Nevada Ban đầu Matlab phát triển để hỗ trợ sinh viên sử dụng hai thư viện LINPACK EISPACK dùng cho đại số tuyến tính (viết Fortran) mà không cần biết lập trình Fortran Năm 1986, MATLAB đời hỗ trợ UNIX Năm 1987, MATLAB phát hành SVTH: Nông Văn Trung GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK Năm 1990 Simulink 1.0 phát hành gói chung với MATLAB Năm 1992 MATLAB thêm vào hỗ trợ 2-D 3-D đồ họa màu ma trận truy tìm Năm cho phát hành phiên MATLAB Student Edition (MATLAB ấn cho học sinh) Năm 1993 MATLAB cho MS Windows đời Đồng thời công ty có trang web www.mathworks.com Năm 1995 MATLAB cho Linux đời Trình dịch MATLAB có khả chuyển dịch từ ngôn ngữ MATLAB sang ngôn ngữ C phát hành dịp Năm 1996 MATLAB bao gồm thêm kiểu liệu, hình ảnh hóa, truy sửa lỗi (debugger), tạo dựng GUI Năm 2000 MATLAB cho đổi môi trường làm việc MATLAB, thay LINPACK EISPACK LAPACK BLAS.[1] Năm 2002 MATLAB 6.5 phát hành cải thiện tốc độ tính toán, sử dụng phương pháp dịch JIT (Just in Time) tái hỗ trợ MAC Năm 2004 MATLAB phát hành, có khả xác đơn kiểu nguyên, hỗ trợ hàm lồng nhau, công cụ vẽ điểm, có môi trường phân tích số liệu tương tác Đến tháng 12, 2008, phiên 7.7 phát hành với SP3 cải thiện Simulink với 75 sản phẩm khác Năm 2009 cho đời phiên 7.8 (R2009a) 7.9 (R2009b) Năm 2010 phiên 7.10 (R2010a) phát hành Matlab dùng rộng rãi giáo dục, phổ biến giải toán số trị (cả đại số tuyến tính lẫn giải tích) nhiều lĩnh vực kĩ thuật SVTH: Nông Văn Trung GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK CHƯƠNG 2: PHẠM VI ỨNG DỤNG Khả ứng dụng Các ứng dụng tiêu biểu MATLAB bao gồm: • • • • • • Hỗ trợ toán học tính toán Phát triển thuật toán Mô hình mô Phân tích, khảo sát hiển thị số liệu Đồ họa khoa học kỹ thuật Phát triển ứng dụng với giao diện đồ họa Đầu tiên MATLAB viết FORTRAN để cung cấp truy cập dễ dàng tới phần mềm ma trận phát triển dự án LINPACK EISPACK Sau viết ngôn ngữ C sở thư viện nêu phát triển thêm nhiều lĩnh vực tính toán khoa học ứng dụng kỹ thuật Phần mềm MATLAB trang bị thêm ToolBox – gói chương trình (thư viện) cho lĩnh vực ứng dụng đa dạng xử lý tín hiệu, nhận dạng hệ thống, xử lý ảnh, mạng nơ ron, logic mờ, tối ưu hóa, phương trình đạo hàm riêng Đây tập hợp mã nguồn viết MATLAB dựa theo thuật toán mới, hữu hiệu mà người dùng chỉnh sửa bổ sung thêm hàm Khả lập trình MATLAB linh hoạt, cụ thể việc tạo câu lệnh riêng hàm riêng người sử dụng Hệ thống MATLAB bao gồm phần sau: • Môi trường phát triển: Là tập hợp công cụ, phần lớn chúng giao diện đồ hoạ, giúp người dùng sử dụng câu lệnh hàm MATLAB • Thư viện hàm toán học: Là tập hợp hàm toán học bao gồm từ hàm sin, cosin, phép tính đại số phức đến hàm phức tạp tìm ma trận đảo, tìm ma trận riêng, hàm Bessel biến đổi Fourier nhanh (Fast Fourier Transform - FFT) • Ngôn ngữ lập trình: Là ngôn ngữ bậc cao liên quan đến ma trận mảng Trong MATLAB có đầy đủ đặc trưng ngôn ngữ lập trình bao gồm lệnh rẽ nhánh, hàm, cấu trúc liệu, nhập/xuất liệu, đặc tính liên quan đến lập trình hướng đối tượng (object- oriented programming) SVTH: Nông Văn Trung GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK • Đồ hoạ: Là tập hợp công cụ để biểu diễn ma trận vector đồ hoạ Bên cạnh công cụ mức thấp để thể liệu dạng chiều chiều, xử lý hình ảnh tĩnh, ảnh động có công cụ mức cao dùng để tạo biểu diễn đồ hoạ theo ý đồ người sử dụng tạo giao diện đồ hoạ người sử dụng Ưu điểm Cho phép người dùng thiết kế phần mềm thông qua câu lệnh, dễ dàng môđun hoá dạng kịch hàm để sử dụng, phát triển qua trình thiết kế toán thiết kế khác Tốc độ xử lý nhanh DSP tính linh hoạt hỗ trợ đầy đủ phần mềm phát triển, dùng để khởi tạo đề án, viết chương trình nguồn, gỡ rối tối ưu hoá chương trình SVTH: Nông Văn Trung GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK CHƯƠNG : GIỚI THIỆU PHẦN MỀM Giới thiệu chung Sau cài đặt phần mềm, để bắt đầu làm quen sử dụng phần mềm ta khởi động chương trình Chương trình sau khởi động có giao diện sau: SVTH: Nông Văn Trung GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK 1.1 Thứ tự xếp đặt hình (Screen layout) Trên tiêu đề mang tên phần mềm Bên phải có biểu tượng để thu nhỏ, phóng to tắt chương trình Tiếp đến trình đơn ( The Menu Bars)chứa trình đơn tương tự phần mềm ứng dụng khác Windows Các mục trình đơn có chức hỗ trợ việc thiết kế mô mạch điện Tiếp theo công cụ ( The Toolbars) Để thay lần tác động phải vào menu tương ứng phần mềm đưa nút công cụ đặt công cụ cho phép người dùng thao tác nhanh Thứ tự công cụ xếp sau: Các công cụ lệnh (Command Toolbars ): Được xếp sau: Thanh chứa lệnh File/Print: Thanh lệnh hỗ trợ hiển thị ( Display Commands): SVTH: Nông Văn Trung GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK Thanh chứa lệnh hỗ trợ soạn thảo (Editing Commands): Thanh công cụ chọn lựa chế độ ( Mode Selector Toolbar):Vị trí đặt bên phía tay trái hình hiển thị dùng để chọn lựa chế độ lúc thiết kế, chúng tác động ngẫu nhiên kích chuột vào Thanh chọn chế độ (Main Mode): Thanh chứa thiết bị dụng cụ (Gadgets): SVTH: Nông Văn Trung GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK Thanh hỗ trợ vẽ hình đồ họa không gian chiều (2D Graphic): Thanh công cụ hỗ trợ định hướng đối tượng (Orientation Toolbar): Trên chứa nút có chức làm xoay lật ngược (rotation and reflection) đối tượng lựa chọn: Cửa số tổng quan (The overview Window): Đây cửa sổ hiển thị nguyên vẹn vùng nội dung thiết kế khung lưới thay đổi tọa độ khung lưới cách click chuột trái lên vị trí khung Cửa sổ chọn thư viện (The Object Selector): Sau vào thư viện linh kiện tìm lấy linh kiện theo yêu cầu mạch kinh kiện chọn hiển thị cửa sổ ( ví dụ mạch cần IC74LS373, tụ điện CAP, thạch anh SVTH: Nông Văn Trung 10 GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK Design Explorer Đây công cụ giúp ta có nhìn toàn cảnh thiết kế Chứa danh sách gồm tên, kiểu, thông số, circuit/package SVTH: Nông Văn Trung 25 GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK Hiển thị nhữ thiếu sót mạch Từ xác định linh kiện thiếu sót để bổ sung Các công cụ + Ground ký hiệu sơ đồ Power Cung cấp lượng cho mạch, tùy theo cách đặt tên cho nguồn mà có nguồn âm hay dương,ký hiệu: SVTH: Nông Văn Trung 26 GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK +Nếu đặt + thi ta có nguồn dương ngược lại Ngoài có Terminal default để làm cực giao tiếp Lable Để vẽ gọn gàng, ta dùng Lable để đặt cho wire Cách làm sau: Trên Wire, Right Click chọn Place wire lable Text Scrip Chức dùng để đặt text lên vẽ Để sử dụng chức ta làm sau: + Click icon + Sau click vùng cần đặt text + Một cửa sổ SVTH: Nông Văn Trung 27 GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK Subcircuit Đây phương pháp tạo Subcircuit, Subcircuit thiết kế Child sheet, mastersheet chứa subcircit Chọn Icon , ta có dụng cụ để thiết kế Subcircuitnhư sau: Multisheet Đây chức cho phép mở rộng thiết kế nhiều sheet mà vản vẽ thiết kế chật Để thêm newsheet ta chọn menu Design/New sheet SVTH: Nông Văn Trung 28 GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK Voltage Probe Để đo dòng điện ta dùng Vôn kế, Cách làm sau: Chọn công cụ Virtual Instrusment Mode, ta có loại dụng cụ sau: Chọn công cụ DC volt Current Probe Để đo cường độ dòng điện chọn công cụ DC Ammeter có ký hiệu sau: SVTH: Nông Văn Trung 29 GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK AC Voltage Probe Chọn công cụ AC Volmeter AC Current Probe cách sử dụng tương tự loại Vẽ loại đồ thị 3.1 Tín hiệu Analog Để vẽ dạng sóng tín hiệu ta chọn công cụ Graph Ta có danh sách công cụ sau: SVTH: Nông Văn Trung 30 GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK Chọn dạng đồ thị analog, vẽ lên hình chữ nhật 3.2 Vẽ dạng sóng tín hiệu Digital Chọn công cụ Digital thao tác SVTH: Nông Văn Trung 31 GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK Tương tự ta có kết sau: SVTH: Nông Văn Trung 32 GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK CHƯƠNG : VÍ DỤ MINH HỌA 1.Mô đèn led đơn nhấp nháy Để kiểm tra code hay sai ta nạp code vào PIC16f877A Bước 1: chọn file code cần nạp cho 16f877A SVTH: Nông Văn Trung 33 GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK Bước 2: Bấm OK Bước 3: Bấm nút Play để kiểm tra Kết sau mô Đồng hồ led chạy với thời gian thực Kết mô phỏng: 2.Dùng counter đếm từ đến 99 SVTH: Nông Văn Trung 34 GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK 3.Đo độ ẩm nhiệt độ sử dụng DHT11 4.Giao tiếp với LCD SVTH: Nông Văn Trung 35 GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK 5.Đo nhiệt độ dùng LM35 Code mô phỏng: #include SVTH: Nông Văn Trung 36 GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK #include #include #include #include #include #define LCD_ENABLE_PIN PIN_B2 #define LCD_RS_PIN PIN_B0 #define LCD_RW_PIN PIN_B1 #define LCD_DATA4 PIN_B4 #define LCD_DATA5 PIN_B5 #define LCD_DATA6 PIN_B6 #define LCD_DATA7 PIN_B7 #include // su dung thu vien lcd.c void main() { float temp; unsigned int16 adc_value; lcd_init(); setup_adc(adc_clock_internal);// dung xung clocck dem setup_adc_ports(AN0); // set cho chan an0 doc delay_ms(10); TRISB = 0; // dau du lieu while(1) { set_adc_channel(0); // kenh ano delay_ms(100); SVTH: Nông Văn Trung 37 GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK adc_value = read_adc(); delay_us(10); temp=(float)(adc_value*0.49); delay_us(10); lcd_gotoxy(1,1); printf(lcd_putc,"dienap =%3f(V)",temp); //hien thi gia tri dien ap len lcd delay_ms(200); } } SVTH: Nông Văn Trung 38 GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK TÀI LIỆU THAM KHẢO https://vi.wikipedia.org/wiki/MATLAB http://monhoc.vn/tai-lieu/matlab-va-cach-su-dung-844/ SVTH: Nông Văn Trung 39 [...]... kiện nào ra vùng làm việc thì ta click chuột vào linh kiện đó để lựa chọn Bảng điều khiển mô phỏng (The Animation Control Panel) 1.2 Các thao tác cơ bản hay sử dụng - Nháy chuột phải để chọn đối tượng ( đây là điểm khác cơ bản nhất so với các phần mềm khác) - Nháy chuột phải liên tiếp hai lần để xóa đối tượng - Lăn con lăn trên chuột để phóng to hay thu nhỏ vùng làm việc - Nhấn phím P để vào thư viện... này dùng để đặt text lên bản vẽ Để sử dụng chức năng này ta làm như sau: + Click icon + Sau đó click trên vùng cần đặt text + Một cửa sổ mới hiện ra SVTH: Nông Văn Trung 27 GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK Subcircuit Đây là phương pháp tạo Subcircuit, Subcircuit được thiết kế trên một Child sheet, mastersheet chứa subcircit Chọn Icon , ta sẽ có các dụng cụ để thiết kế Subcircuitnhư sau:... Cách làm như sau: Chọn công cụ Virtual Instrusment Mode, ta có các loại dụng cụ như sau: Chọn công cụ DC volt Current Probe Để đo cường độ dòng điện chọn công cụ DC Ammeter có ký hiệu như sau: SVTH: Nông Văn Trung 29 GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK AC Voltage Probe Chọn công cụ AC Volmeter AC Current Probe cách sử dụng tương tự như các loại trên 3 Vẽ các loại đồ thị 3.1 Tín hiệu Analog... hai đường chỉ dài khắp màn hình - Ấn tôt hợp phím Ctrl+Z để quay lại thao tác trước đó Một số tùy chọn của chương trình Set BOM Scrip Công cụ này dùng để xuất danh sách các loại- sô lượng linh kiện đã sử dụng trong mạch Để thay đổi, chọn System/Set BOM Scrip Chúng ta có add,edit,delete lại linh kiện mà ta muốn SVTH: Nông Văn Trung 12 GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK Với công cụ này, sau... option Thay đổi nhiệt độ môi trường, sai số Để lưu các thiết lập, chọn Save Preferrence SVTH: Nông Văn Trung 15 GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK Ngoài ta còn có thể thay đổi giao diện sử dụng như màu sắc của bản vẽ, graph 1.3 Cách lấy kinh kiện Để lấy linh kiện, nhìn vào phía trái của chương trình và thực hiện như sau: + Bấm vào biểu tượng Comppnent Mode , + Sau đó bấn vào chữ P hoặc... mô phỏng Đồng hồ led 7 thanh chạy đúng với thời gian thực Kết quả mô phỏng: 2.Dùng counter đếm từ 0 đến 99 SVTH: Nông Văn Trung 34 GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK 3.Đo độ ẩm và nhiệt độ sử dụng DHT11 4.Giao tiếp với LCD SVTH: Nông Văn Trung 35 GVHD: Lê Quốc Dũng TÌM HIỂU VỀ MATLAB-SIMULINK 5.Đo nhiệt độ dùng LM35 Code mô phỏng: #include SVTH: Nông Văn Trung 36