ĐỒ ÁN CƠ ĐIỆN TỬ HT ĐẾM SẢN PHẨM

ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG GVHD: CỘNG HỊA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – tự – hạnh phúc -*** - -*** - NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MƠN HỌC VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỒI NGOẠI VI Họ tên sinh viên: Lớp : Ngành : Tên đề tài: Thiết kế thi cơng mạch đếm sản phẩm hiển thị LCD dừng động băng chuyền Các số liệu ban đầu : -Đếm sản phẩm từ 0000 đến 9999 -Dùng nguồn điện 220v-50Hz Nội dung thuyết minh : - Giới thiệu đề tài, mục đích u cầu - Lựa chọn phƣơng án thiết kế - Tính tốn thiết kế phần cứng bao gồm mạch điều khiển, mạch cảm biến,phím ấn,hiển thị LCD,mạch điều khiển động cơDC - Lƣu đồ thuật tốn chƣơng trình điều khiển 4.Mơ lắp ráp mạch thực tế Ngày tháng năm 2012 Giáo viên hướng dẫn SVTH: Trang ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM GVHD: Chƣơng1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Ngày với phát triển khoa học kỹ thuật ,tự động hóa sản xuất u cầu cấp thiết để nâng cao suất ,giảm giá thành để tăng tính cạnh tranh nên việc ứng dụng kỹ thuật vi điều khiển ,vi xử lý vào sản xuất tất yếu Nếu nhìn vào quy trình s ản xuất từ khâu cấp liệu,sản xuất sản phẩm,đóng gói sản phẩm khâu ứng dụng vi điều khiển, chọn đề tài u cầu khó chọn đề tài cho tính ứng dụng thực tiễn lại vừa sức với kiến thức học.Cuối đề tài em chọn mạch đếm sản phẩm ứng dụng vi điều khiển 8051 Hình1.1.Ứng dụng đếm sản phẩm sản xuất Chƣơng2 MỤC ĐÍCH U CẦU CỦA ĐỀ TÀI 2.1.Mục đích - Hệ thống lại kiến thức học cho sinh viên mơn vi điều khiển cách thiết kế phần cứng, viết chƣơng trình … để hồn thành u cầu đặt thực tiễn 2.2.u cầu -Đặt đƣợc sản phẩm đếm ,đếm số sản phẩm di chuyển băng chuyền ,hiển thị xác số sản phẩm qua,có khả dừng băng chuyền -Trong đồ án thực đếm sản phẩm phƣơng pháp đếm xung, mạch đếm sản phẩm u cầu thực tế phải đếm sản phẩm xác, có khả chống nhiễu.Tùy theo đặc điểm sản phẩm nhƣ hình dáng ,kích thƣớc ,vật liệu mà có u cầu khác -Tuy nhiên phạm vi đồ án mơn học với mức độ kiến thức học đề tài dừng mức độ đếm sản phẩm tử 0000 đến 9999 ,hiển thị LCD có khả dừng băng chuyền SVTH: Trang ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM GVHD: Chƣơng3.LÊN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ 3.1.Chọn phƣơng án thiết kế Có nhiều phƣơng án đếm xung ứng dụng vi điều khiển ta sử dụng cổng làm đầu vào đếm xung, sử dụng ngắt, sử dụng định thời ta chọn phƣơng pháp ngắt 3.2.Thiết kế phần cứng -Để nhận biết đƣợc sản phẩm qua ta dùng cảm biến,có nhiều loại cảm biến dùng việc đếm sản phẩm nhƣ cảm biến điện dung,cảm biến cảm ứng từ,cảm biến quang Đê đơn giản q trình thiết kế ta chọn cảm biến hồng ngoại - Để hiển thị số sản phẩm qua ta dùng lcd 16x2 Sơ đồ khối mạch đếm sản phẩm Hình 3.1.Sơ đồ khối mạch đếm sản phẩm 3.3.Giới thiệu phần tử hệ thống a Giới thiệu tổng qt vi điều khiển 89C51 Bộ vi điều khiển viết tắt Micro-controller, mạch tích hợp chip lập trình được, dùng để điều khiển hoạt động hệ thống, theo chương trình điều khiển nạp sẵn bên chip SVTH: Trang ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM Hình 3.2.Sơ đồ chân GVHD: Hình 3.3.Chip AT89C51 IC vi điều khiển 89C51 thuộc họ MCS51 có đặt điểm sau : - kbyte ROM - 128 byte RAM - port I/0 bit - Hai đònh thời 16 bits - Giao tiếp nối tiếp - 64KB không gian nhớ chương trình - 64 KB không gian nhớ liệu - xử lí luận lí (thao tác bit đơn) - 210 bit đòa hóa - nhân / chia 4s * Chức chân - Port 0: port hai chức chân 32 đến 39 AT89C51: Chức IO (xuất / nhập): dùng cho thiết kế nhỏ (khơng dùng nhớ ngồi ) thiết kế lớn với nhớ ngồi, port đƣợc dồn kênh bus liệu (D0: D7) byte thấp bus địa (A0:A7) Khi dùng làm ngõ vào, Port phải đƣợc set mức logic trƣớc Chức địa / liệu đa hợp: dùng thiết kế lớn, đòi hỏi phải sử dụng nhớ ngồi Port vừa bus liệu (8 bit) vừa bus địa (8 bit thấp) Ngồi lập trình cho AT89C51, Port dùng để nhận mã lập trình xuất mà kiểm tra (q trình kiểm tra đòi hỏi phải có điện trở kéo lên) - Port1 (chân – 8): có chức I/O, khơng dùng cho mục đích khác (chỉ 8032/8052/8952 dùng thêm P1.0 P1.1 cho định thời thứ 3) Tại Port có điện trở kéo lên nên khơng cần thêm điện trở ngồi Port có khả kéo đƣợc ngõ TTL dùng làm bit địachỉ thấp q trình lập trình hay kiểm tra - Port (chân 21 – 28) port có chức năng: Chức IO (xuất / nhập) Chức địa chỉ: dùng làm bit địa cao cần nhớ ngồicó địa 16 bit Khi đó, Port khơng đƣợc dùng cho mục đích I/O SVTH: Trang ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM GVHD: Khi dùng làm ngõ vào, Port phải đƣợc set mức logic trƣớc Khi lập trình, Port dùng làm bit địa cao hay số tín hiệu điều khiển - Port (chân 10 – 17): port có chức năng: Chức I/O Chức khác: ta có bảng chức chân sau -PSEN (Program Store Enable): PSEN (chân 29) cho phép đọc nhớ chƣơng trình mở rộng đối vớicác ứng dụng sử dụng ROM ngồi, thƣờng đƣợc nối đến chân OC (Output Control) ROM để đọc byte mã lệnh PSEN mức logic thời gian AT89C51 lấy lệnh Trong q trình này, PSEN tích cực lần chu kỳ máy Mã lệnh chƣơng trình đƣợc đọc từ ROM thơng qua bus liệu(Port0) bus địa (Port0 + Port2) Khi 8951 thi hành chƣơng trình ROM nội, PSEN mứclogic -ALE/PROG (Address Latch Enable / Program): ALE/PROG (chân 30) cho phép tách đƣờng địa liệu Port truy xuất nhớ ngồi ALE thƣờng nối với chân Clock IC chốt (74373, 74573) Các xung tín hiệu ALE có tốc độ 1/6 lần tần số dao động chip đƣợc dùng làm tín hiệu clock cho phần khác hệ thống Xung cấm cách set bit SFR địa 8Eh lên1 Khi đó, ALE có tác dụng dùng lệnh MOVX hay MOVC Ngồi ra, chân n ày đƣợc dùng làm ngõ vào xung lập trình cho ROM nội - EA /VPP (External Access) EA (chân 31) dùng phép thực thi chƣơng trình từ ROM ngồi Khi nối chân 31 với Vcc, AT89C51 thực thi chƣơng trình từ ROM nội (tối đa 8KB), ngƣợc lại thực thi từ ROM ngồi (tối đa 64KB) Ngồi ra, chân EA đƣợc lấy làm chân cấp nguồn 12V lập trình cho ROM - RST (Reset): RST (chân 9) cho phép reset AT89C51 ngõ vào tín hiệu đƣa lên mức chu kỳ máy SVTH: Trang ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM GVHD: Hình 3.4.Mạch Reset -XTAL1,XTAL2: Ngõ vào ngõ dao động, sử dụng cần kết nối thêm thạch anh tụ nhƣ hình vẽ sơ đồ Tần số thạch anh thƣờng sử dụng cho AT89C51 12Mhz Chu kì máy (TM) = / (fOSC/12) = 12 / fOSC Nếu tần số thạch anh 12Mhz số chu kì máy 1us Hình 3.5.Mạch dao động thạch anh 12MHz b LCD 16x2 Hình 3.6.LCD LCD hiĨn thÞ ®-ỵc hµng mçi hµng hiĨn thÞ ®-ỵc 16 ký tù (LCD cã 16 ch©n) nh- ®-ỵc minh ho¹ trªn h×nh SVTH: Trang ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM GVHD: Th«ng sè cđa LCD : +KÝch th-íc hiĨn thÞ : 16 ký tù x dßng +Mµu hiĨn thÞ: ®en/tr¾ng +ChÕ ®é giao tiÕp : bÝt vµ bÝt +Cì ch÷ hiĨn thÞ : 5x7 hc 5x10 *Giới thiệu sơ đồ chân LCD16x2 LCD cã tỉng sè 16 ch©n chia lµm nhãm: Nhãm 1: (5 ch©n) CÊp ngn VDD, VSS : cÊp 5V, 0V,2 chân cấp nguồn cho led VEE: thay ®ỉi ®iƯn ¸p ®Ĩ thay ®ỉi ®é t-¬ng ph¶n Nhãm 2: (8 ch©n) Vµo th«ng tin víi V§K : Tõ ch©n D0-D7 Nhãm : (3 ch©n) §iỊu khiĨn viƯc vµo th«ng tin : E,RS,R/W E :(bËt /t¾t ) (cho phÐp/ kh«ng cho phÐp trao ®ỉi th«ng tin víi V§K ) RS :(lo¹i th«ng tin trao ®ỉi)Th«ng tin trao ®ỉi lµ lƯnh ®iỊu khiĨn hay µ d÷ liƯu ®Ĩ hiĨn thÞ R/W : (h-íng trun cđa th«ng tin) ®äc tr¹ng th¸i tõ LCD hay th«ng tin V§K gưi vµo LCD ®Ĩ hiĨn thÞ SVTH: Trang ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM GVHD: Hình 3.7.Kết nối LCD vi điều khiển NÕu R/W = 1, RS = D7 = (cê bËn 1) th× LCD bËn bëi c¸c c«ng viƯc bªn vμ sÏ kh«ng nhËn bÊt kú th«ng tin míi nμo Khi D7 = th× LCD s½n sang nhËn th«ng tin míi Lƣu ý chóng ta nªn kiĨm tra cê bËn trƣớc ghi bÊt kú d÷ liƯu lªn LCD * Tập lệnh LCD SVTH: Trang ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM GVHD: Chƣơng4.THIẾT KẾ PHẦN CỨNG CHI TIẾT 4.1.Mạch cảm biến SVTH: Trang ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM GVHD: Hình 4.1.Mạch cảm biến a.Ngun lý hoạt động - Điện trở R10 ,R13 dùng để hạn dòng cho led,biến trở VR51 R11 phâ n áp cho chân đầu vào LM358.R12 phân áp cho transitor A1015 LM 358 có nhiệm vụ so sánh tín hiệu đầu vào - Khi chƣa có sản phẩm qua led thu có tín hiệu điện trở giảm xuống  >tăng nên Q2 khơng dẫn áp đầu ngắt ≈5V.Khi có sản phẩm qua bị che nên điện trở Led thu tăng áp chân tăng  giảm nên Q2 dẫn áp đầu Ngat0 [...]... SẢN PHẨM GVHD: b.Chƣơng trình con - Chƣơng trình khởi động LCD: SVTH: -Chƣơng trình con ghi chuỗi: Trang 21 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM GVHD: -Chƣơng trình con Đặt sản phẩm: -Chƣơng trình con ghi l ệnh: SVTH: -Chƣơng trình con Ghi dữ liệu Trang 22 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM -Chƣơng trình ngắt ngoài INT1 SVTH: GVHD: -Chƣơng trình con tạo trễ Trang 23 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐẾM SẢN... MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM GVHD: Chƣơng 5.THIẾT KẾ CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 5.1-Lƣu đồ thuật toán: a.Chƣơng trình chính: BEGIN Xác lập các tham số ban đầu -Khai báo Stack,xóa các thanh ghi - Định nghĩa các cổng vào ra -Khai báo chế độ ngắt,định thời Khởi động LCD Ghi chuỗi Đặt sản phẩm Start=1? S Đ -Chạy động cơ băng chuyền -Cho phép ngắt Hiển thị số sản phẩm đếm END SVTH: Trang 20 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐẾM SẢN...ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM GVHD: 4.2.Mạch hiển thị: Hình 4.2.Mạch hiển thị LCD Hình4.3.Kết nối LCD với nguồn - Điện trở nối với led màn hình có thể chọn Dòng trung bình qua led: R= SVTH: = =20mA, =(1,5 ÷ 2)V = 175 Ω Chọn R = 220 Ω Trang 11 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM GVHD: 4.3.-Mạch nguồn Hình 4.4.Mạch nguồn 5VDC -Diode làm nhiệm vụ chống mắc ngƣợc nguồn -Tụ C8 làm phẳng điện. .. 4.6.Mạch điều khiển động cơ -Để điều khiển động cơ DC ta có thể dùng Relay,dùng các IC nhƣ L298,L297 với động cơ dòng lớn,mạch cầu H.Vì dùng động cơ nhỏ nên ta chọn mạch cầu H SVTH: Trang 17 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM GVHD: Hình 4.14.Mạch cầu H - Thay vì mất 4 chân để điều khiển 4 transitor ta dùng thêm 1IC đảo 74LS04 để giảm số chân xuống còn 2 chân.Chỉ đóng mở động cơ nên ta chỉ sử dụng 1... +5VQ5DCQ7GND động cơ làm việc +/ Khi muốn dừng động cơ ta đƣa mức 0(≈0V) làm cho Q7 và Q5 phân cực ngƣợc và ngƣng dẫn  Động cơ dừng Phân cực thuận ở đây đối với 2 loại transitor này là ≥(0.45÷0.75)V thì chúng sẽ làm việc theo trong Datasheet SVTH: Trang 18 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM GVHD: Hình 4.15.Datasheet A1013 4.7.Layout toàn bộ mạch khi hoàn thành Hình 4.16.Mạch in SVTH: Trang 19 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU... VI ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM GVHD: ;*******************ĐẶT SẢN PHẨM**************************** DAT_SP: JB B_NGAN,NEXT INC R3 CJNE R3,#10,NEXT MOV R3,#0 NEXT: JB B_TRAM,NEXT1 INC R2 CJNE R2,#10,NEXT1 MOV R2,#0 NEXT1: JB B_CHUC,NEXT2 INC R1 CJNE R1,#10,NEXT2 MOV R1,#0 NEXT2: JB B_DONVI,EXIT INC R0 CJNE R0,#10,EXIT MOV R0,#0 EXIT: SVTH: RET Trang 30 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM GVHD: ;********************CHƢƠNG... ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM GVHD: Hình 4.10.Giãn đồ xung khi chống rung Khoảng thời gian giữa 2 lần đọc là khoảng 10ms, ta sẽ dùng chƣơng trình tạo trễ 4.5.Mạch điều khiển Hình 4.11.Mạch điều khiển AT89C51  Tính toán mạch Reset Tính điện trở mạch Reset hệ thống: Hình 4.12.Mạch Reset SVTH: Trang 15 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM GVHD: Ngõ vào Reset (RST) – Mức cao trên chân này trong... khiển -Cách 1: Dùng điện trở kéo lên Đây là cách tốt nhất nên dùng, bằng mộtđiện trở 10K kéo lên (pull-upresistor) khi công tắcđóng, chân đ ƣ ợc nối mass (mức 0); khi công tắc hở, chânđ ƣợc kéo lên nguồn 5V( mức 1) Tho ả m ã n đ iều kiện sinh dòng của chân vi điều khiển I=0.5mA, rất tiết kiệm năng lƣợng R= SVTH: =10KΩ Trang 13 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM GVHD: -Cách2 : Dùng mộtđiện trở kéo xuống... Trang 28 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM GVHD: LCALL GHI_LENH MOV MOVC A,CHUC A,@A+DPTR LCALL GHI_DULIEU MOV A,#0CBH LCALL GHI_LENH MOV MOVC A,DONVI A,@A+DPTR LCALL GHI_DULIEU LJMP LOOP9 ;************XỬ LÝ SỐ ĐẾM ĐỂ HIỂN THỊ******************* XU_LY: MOV MOV DIV A,R5 B,#10 AB MOV NGAN,A MOV A,B MOV TRAM,A MOV A,R4 MOV B,#10 DIV AB MOV CHUC,A MOV A,B MOV DONVI,A RET SVTH: Trang 29 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU... tụ điện để hạn chế việc thay đổi điện áp đột ngột, sơ đồ nguyên lý nhƣ sau: Hình 4.9.Mạch nút ấn chống rung phím - Về giải pháp phần mềm : Ta sẽ định kì đọc tín hiệu từ nút nhấn, cho đến khi nào chúng trùng nhau n lần thì mới xử lý Hình dƣới đây minh hoạ trong trƣờng hợp 2 lần là 0 thì mới xác nhận là phím đƣợc nhấn và mới xử lý tác vụ mà ta mong muốn SVTH: Trang 14 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM