Chuyên ngành: Kỹ thuật Công nghệ ĐiệnĐiện tửViễn thông Điện tử Sơ lược: Phần I: Cơ sở lý thuyết về giao tiếp Giao tiếp với máy tính Giới thiệu về chuẩn RS232 Phần II: Các khái niệm về máy điều khiển theo chương trình số Đại cương về điều khiển theo chương trình số Truyền động bằng động cơ bước Phần III: Phần mềm Ứng dụng phần mềm PALEl để k
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : NGUYỄN THỊ CHÍNH CHƯƠNG MỞ ĐẦU I _ KHÁI QUÁT VẤN ĐỀ Hệ thống điều khiển máy khoan máy tính điện tử tập hợp thiết bò phụ kiện liên quan Để nắm hết nguyên lý hoạt động cấu tạo chúng rõ ràng vệc không đơn giản Thậm chí tên gọi số phận hệ thống gây phiền hà cho người sử dụng Trước tiến vũ bảo ngành công nghiệp ngày nhu cầu ứng dụng máy tính vào lónh vực, hệ thống điều khiển tự động ngày phát triển cách hoàn hảo có độ xác cao Hoạt động hệ thống điều khiển máy khoan máy tính thực giống loại giao tiếp khác Dữ liệu chứa nhớ máy tính, sau xuất qua cổng giao tiếp nối tiếp đưa đến máy khoan để điều khiển động đònh vò vò trí cần khoan, hết vò trí đến vò trí khác đến mà máy tính gởi lệnh dừng động không hoạt động Khi hệ thống khoan mạch in hoàn thành II_ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Do thời gian nghiên cứu thực đề tài giới hạn vòng tuần, với vốn kiến thức việc tìm hiểu hệ thống điều khiển cấu cấu tạo, phận chi tiết hệ thống điều khiển hạn chế, luận văn thực phạm vi ứng dụng phần mềm Pal-El để khoan mạch in bao gồm phần sau: Phần I : Cơ sở lý thuyết giao tiếp Giao tiếp với máy tính Giới thiệu chuẩn RS-232 Phần II : Các khái niệm máy điều khiển theo chương trình số Đại cương điều khiển theo chương trình số Truyền động động bước Phần III : Phần mềm Ứng dụng phần mềm PAL-El để khoan mạch in http://www.ebook.edu.vn LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : NGUYỄN THỊ CHÍNH III _ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Dựa tài liệu thiết bò điều khiển, đặt biệt máy khoan có sẵn, phần mền điều khiển dòch từ tài liệu PAL_EP … để viết chương trình ứng dụng thực tế đơn giản nhằm góp phần phong phú thêm cho việc hiểu biết lónh vực đồng thời mở rộng đònh hướng cho đề tài sau http://www.ebook.edu.vn LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : NGUYỄN THỊ CHÍNH CHƯƠNG I GIAO TIẾP MÁY TÍNH I _ CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ MÁY TÍNH Trải qua thời gian dài từ phát minh máy tính nay, máy tính không ngừng nâng cao phát triển qua nhiều hệ Tuy nhiên hầu hết máy tính phổ biến có nguồn gốc xuất phát từ họ PC (Personal Computer) Đầu tiên kiểu máy PCXT hãng IBM chế tạo với xử lý (CPU) 8088 hãng Intel Đây hệ thống xử lý liệu 16 bit dùng bus liệu bit Tiếp theo máy AT đời với xử lý 80286 có tính hẳn chip 8088 máy PC XT Nó có khả tạo nhớ ảo, đa nhiệm vụ, tốc độ nhanh, độ tin cậy cao dùng bus liệu 16 bit Đa nhiệm (Multitasking) khả thực lúc nhiều nhiệm vụ: - Vừa in tài liệu - Vừa tính toán phép tính Công việc thực nhờ hoán chuyển nhanh theo theo dõi CPU đến chương trình mà nắm quyền điều khiển Việc thực bên CPU cộng với vài giúp đỡ hệ điều hành.Bộ nhớ ảo (Virtull Memory) cho phép máy tính làm việc với nhớ dường lớn nhiều so với nhớ vật lý có: Công việc thực nhờ phần mềm thiết kế phần cứng tinh xảo Ngày máy AT 386, 486, Pentium dùng chip CPU 80386, 80486, P5 kết trình độ kỹ thuật công nghệ đại Chương trình nhớ lớn tổ tiên : 8088 hay 80286 với nhiều chức mới, thêm tốc độ vi xử lý không ngừng nâng cao độ rộng data bus mở rộng lên 32bit 64 bit với Pentium II _ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN VÀO RA: Vào điều khiển chương trình: Thiết bò ngoai vi điều ghép với Bus hệ thống vi xử lý thông qua phần thích ứng công nghệ chế tạo logic Thích ứng công nghệ chế tạo điều chỉnh mức công nghệ sản xuất thiết bò ngoại vi công nghệ http://www.ebook.edu.vn LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : NGUYỄN THỊ CHÍNH sản xuất mạch hệ vi xử lý Thích ứng Logic nhiệm vụ tạo tín hiệu điều khiển ngoại vi tín hiệu bus hệ thống Trong hệ vi xử lý vùng nhớ dùng làm nơi chứa đòa cổng vào CPU xuất nhập liệu từ cổng vào lệnh xuất nhập In/Out Lúc cổng vào xem ghi ngoài, chúng viết vào đọc ô nhớ Ram qua hai lệnh Để phân biệt hướng xuất nhập liệu từ cổng vào CPU phát tín hiệu điều khiển đọc viết Để phân biệt vùng nhớ với thiết bò vào CPU phát tín hiệu điều khiển IO/M Khi có lệnh lệnh In/Out có tác dụng Ngoài lệnh qui chiếu nhớ, khả trao đổi liệu thiết bò ngoại vi hệ vi xử lý Lúc vào gán đòa ô nhớ nhớ Các ghi liên quan tới cổng vào xem ngăn nhớ Khi vi xử lý gọi đòa xung điều khiển đọc hay viết nhớ không cần xác đònh nơi gởi nhớ hay thiết bò vào Nó hỏi nơi gởi liệu vào khoảng thời gian cho phép Bộ logic bên giải mã đòa kết hợp với xung MR, MW, để chọn thiết bò mà không phân biệt ngăn nhớ hay thiết bò vào Vào điều khiển ngắt: Với phương pháp điều khiển vào chương trình, CPU phải liên tục kiểm tra trạng thái thiết bò ngoại vi đến sẵn sàng, lãng phí thời gian CPU chương trình dài phức tạp Khi vi xử lý có nhiều thiết bò ngoại vi CPU không đáp ứng yêu cầu chúng Có thể đáp ứng yêu cầu ngoại vi nhanh chóng không theo trình tự đònh trước nhờ cấu ngắt CPU Nhờ tính chất đáp ứng tức thời vi xử lý có yêu cầu ngắt từ thiết bò ngoại vi ngắt thường dùng trường hợp yêu cầu đap ứng nhanh, thời gian trả lời ngắn, thực thời điểm Khi CPU phải chuyển đến chương trình con, yêu cầu ngắt cuối lệnh chương trình Các chương trình phục vụ ngắt lưu trữ nội dung ghi khôi phục lại thực xong chương trình phục vụ ngắt trước trở lại chương trình Giao tiếp với maý tính trao đổi kiện máy tính với hay nhiều thiết bò ngoại vi Theo tiêu chuẩn sản xuất, máy tính giao tiếp với người sử dụng hai thiết bò: http://www.ebook.edu.vn LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : NGUYỄN THỊ CHÍNH - Bàn phím để nhập liệu - Màn hình để hiển thò Ngoài nhà sản xuất cho ta nhiều cách giao tiếp khác thông qua port ngõ giao tiếp: - Giao tiếp qua port com (nối tiếp) - Giao tiếp qua port Parallel(song song) Tùy theo trường hợp ứng dụng cụ thể mà chọn cách giao tiếp thích hợp III _ PHƯƠNG PHÁP GIAO TIẾP Giao tiếp với máy tính thông qua slot card: Bên máy tính, khe cắm dùng cho card vào - ra, card hình, rãnh cắm để trống Để giao tiếp với máy tính, ta thiết kế card mở rộng để gắn vào khe cắm mở rộng Ở máy tính PC/XT rãnh cắm có loại với độ rộng bit tuân theo tiêu chuẩn ISA (Industry Standard Architecture) Rãnh cắm theo tiêu chuẩn IS có 62 đường tín hiệu, qua đường tín hiệu máy tính giao tiếp dễ dàng với thiết bò bên thông qua card mở rộng Trên rãnh cắm mở rộng, 20 đường đòa chỉ, đường liệu, có số đường điều khiển như: RESET , IOR , IOW, AEN, CLK, Do card giao tiếp với máy tính qua slot card đơn giản, số bit tăng dễ dàng, giảm nhiều linh kiện, tốc độ truyền liệu nhanh (truyền song song) Tuy nhiên, khe cắm nằm bên máy tính nên muốn gắn card giao tiếp vào phải mở nắp ra, điều gây bất tiện cho người sử dụng Giao tiếp qua Serial Port (Port COM) : IBM PC cung cấp cổng nối tiếp: COM1 COM2 Các cổng giao tiêu chuẩn RS232 Chúng nối với Modem để dùng cho mạng điện thoại, hay nối trực tiếp với máy tính khác Dữ liệu truyền qua cổng theo cách nối tiếp, nghóa liệu gởi nối tiếp đường dây Do liệu truyền bit nên tốc độ truyền chậm, tốc độ truyền 300, 600, 1200, 2400, 4800bps, 9600bps, chiều dài liệu 5, 6, bit kết hợp với bit Start, Stop, Parity tạo thành khung (frame) Ngoài cổng có điều khiển thu (Receive), phát (Trans), kiểm tra http://www.ebook.edu.vn LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : NGUYỄN THỊ CHÍNH Cách giao tiếp cho phép khoảng cách truyền liệu xa, nhiên tốc độ truyền chậm tốc độ tối đa 20kbps Giao tiếp qua cổng PRINT (Cổng máy in): IBM PC cho phép sử dụng đến cổng song song có tên LP1, LP2 LP3 Kiểu giao tiếp song song dùng để truyền liệu máy tính máy in Khác với cách giao tiếp qua Port Com, cách giao tiếp liệu truyền song song lúc bit Vì đạt tốc độ cao Connector Port có 25 chân bao gồm chân liệu đường tín hiệu bắt tay (Handshaking ) Tất đường Data tín hiệu điều khiển mức logic hoàn toàn tương thích với mức TTL Hơn nữa, người lập trình điều khiển cho phép không cho phép tín hiệu tạo Interrupt từ ngõ vào nên việc giao tiếp đơn giản dễ dàng Tuy nhiên,"giao tiếp với mức logic TTL nên khoảng cách truyền bò hạn chế so với cách truyền qua Port Com, đồng thời cáp truyền phức tạp Đó nhược điểm cách giao tiếp http://www.ebook.edu.vn LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : NGUYỄN THỊ CHÍNH CHƯƠNG II GIỚI THIỆU CHUẨN RS-232C Vào năm 1960, với phát triển mạnh thiết bò đầu cuối máy tính chia sẻ thời gian, Modem tung ngày nhiều nhằm đảm bảo cho thiết bò đầu cuối dùng đường điện thoại để thông tin máy tính với khoảng cách xa Modem thiêt bò dùng để gửi số liệu nối tiếp thường gọi thiết bò thông tin số liệu DCE (Datommunication Equipment) Các thiết bò đầu cuối máy tính gửi hay nhận số liệu gọi thiết bò đầu số liệu DTE (Data Terminal Equipment) Nhằm đáp ứng với nhu cầu tín hiệu chuẩn bắt tay (handshake standards) DTE DCE, hiệp hội kỹ thuật điện tử EIA đưa chuẩn RS-232C Chuẩn mô tả chức 25 chân tín hiệu bắt tay cho việc chuyển liệu nối tiếp Nó mô tả mức điện áp, trở kháng, tốc độ truyền cực đại điện dung cực đại cho đường tín hiệu RS-232 ấn đònh 25 chân tín hiệu, quy đònh đầu nối DTE phải male (đực) đầu nối DCE phải female (cái) Một loại đầu nối đặc biệt không cho, thường dùng nhiều đầu nối mele DB-25P (hình 2-1) Ngoài ra, nhiều hệ thống dùng loại chân loại DE-9P mele (hình 2-2) Hình 2-1 Hình 2-2 Được EIA đưa vào năm 1969 để truyền liệu nối tiếp tín hiệu điều khiển Modem thiết bò đầu cuối (hoặc máy tính) với tốc độ truyền tối đa 20kbps cự ly khoảng 15m dạng giao tiếp loại TTL + kích đường dây không cân http://www.ebook.edu.vn LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : NGUYỄN THỊ CHÍNH Việc mô tả chuẩn chia làm ba phần: Các đặc điểm kỹ thuật điện, mô tả đường liệu điều khiển sử dụng kết nối chân I _ ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT VỀ ĐIỆN CỦA RS232C IN NUMBERS FOR PINS PIN NUMBERS FOR 25 PINS 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 COMMON NAME TxD RxD RTS CTS DSR GND CD RS232C NAME AA BA BB CA CB CC AB CF SCF SCB SBA ĐB SBB DTR SCA CD CG CE CH/CI DA Hình 2-3 Qui đònh chân RS232C http://www.ebook.edu.vn SIGNAL DIRECTION ON DCE IN OUT IN OUT OUT OUT OUT OUT IN OUT OUT OUT IN IN OUT OUT IN/OUT IN - LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : NGUYỄN THỊ CHÍNH Mức điện áp logic RS-232C khoảng điện áp +15V –15V Các đường liệu sử dụng mức logic âm: logic có điện –5V –15V, logic có điện +5V +15V nhiên đường điền khiển (ngoại trừ đường TDATA RDATA) sử dụng logic dương: gía trò TRUE = +5V đến +15V FALSE =-5V đến –15 Ở chuẩn giao tiếp này, ngõ kích phát ngõ vào thu có mức nhiễu giới hạn 2V Do ngưỡng lớn ngõ vào ±3V trái lại mức ± 5V ngưỡng nhỏ với ngõ Ngõ kích phát không tải có điện áp ± 25V ¾ Các đặc điểm điện khác bao gồm ♦ RL (điện trở tải) nhìn từ kích phát có giá trò từ ÷ 7kΩ ♦ CL (điện dung tải) nhìn từ kích phát không vượt 2500pF ♦ Để ngăn cản dao động mức, tốc độ thay đổi (Slew rate ) điện áp không vượt qúa 30V/μs Đối với đường điều khiển, thời gian chuyển tín hiệu (từ TRUE sang FALSE, từ FALSE sang TRUE ) không vượt qúa 1ms Đối với đường liệu, thời gian chuyển (từ sang từ sang 1) phải không vượt qúa 4% thời gian bit 1ms II _ CÁC ĐƯỜNG DỮ LIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN CỦA RS232 - TxD: Dữ liệu truyền từ Modem mạng điện thoại - RxD: Dữ liệu thu Modem mạng điện thoại ¾ Các đường báo thiết bò sẵn sàng: - DSR : Để báo Modem sẵn sàng - DTR : Để báo thiết bò đầu cuối sẵn sàng - Các đường bắt tay bán song công - RTS : Để báo thiết bò đầu cuối yêu cầu phát liệu - CTS : Modem đáp ứng nhu cầu cần gửi liệu thiết bò đầu cuối cho thiết bò đầu cuối sử dụng kênh truyền liệu Các đường trạng thái sóng mang tín hiệu điện thoại: http://www.ebook.edu.vn LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : NGUYỄN THỊ CHÍNH - CD : Modem báo cho thiết bò đầu cuối biết nhận sóng mang hợp lệ từ mạng điện thoại - RI : Các Modem tự động trả lời báo phát chuông từ mạng điện thoạïi đòa tới cổng nối tiếp gọi đòa (Basic Address) Các đòa ghi đặt tới việc cộng thêm số ghi gặp UART vào đòa - Mức tín hiệu chân RxD tùy thuộc vào đường dẫn TxD thông thường nằm khoảng –12 đến +12 Các bit liệu gửi đảo ngược lại Mức điện áp mức High nằm –3V –12V mức Low nằm +3V +12V Trên hình 2-4 mô tả dòng liệu điển hình byte liệu cổng nối tiếp RS-232C - Ở trạng thái tónh đường dẫn có điện áp –12V Một bit khởi động (Starbit) mở đầu việc truyền liệu Tiếp bit liệu riêng lẻ đến, bit giá trò thấp gửi trước tiên Còn số bit thay đổi Ở cuối dòng liệu có bit dừng (Stopbit) để đặt trở lại trạng thái ngõ (-12V) Starbit LOW Stopbit +12V D0 D1 -12V 1 10 4μS D3 D4 D5 D6 D7 HIGHT T =1/fBaud 1.04ms Hình 2-4: Dòng liệu cổng RS 232 với tốc độ Đòa cổng nối tiếp máy tính PC tóm tắt bảng đòa sau: COM (cổng nối tiếp thứ nhất) Đòa = 3F8(Hex) COM (cổng nối tiếp thứ hai) Đòa = 2F8(Hex) http://www.ebook.edu.vn LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỄN THỊ CHÍNH 40 Serial times missing error (times out in receive) Quá trình truyền liệu bò ngắt ấn phím, dùng chức tự kiểm tra (mở/ tắt card giao tiếp) 41 Elevation must be > 0,001 Khoảng di chuyển phải lớn 0,001 42 File not found Không tìm thấy file 43 Letter or ‘-‘ expected Nhãn phải bắt đầu ký tự dấu gạch ngang 44 Replace text exceed 250 char Đònh nghóa dài 250 ký tự 45 Line exceed 250 char after replace of definition Dòng có chứa đònh nghóa dài 250 ký tự, nên đưa đònh nghóa riêng dòng 46 Illegal defintion occurred Đònh nghóa trùng lặp ¾ Ví dụ: “#Define stop noch nicht stop;” stop xuất lần 47 ‘ “ ‘ or ‘ sai 49 ‘>’ expected Phải chấm dứt dấu > ¾ Ví dụ : #include [...]... NGUYỄN THỊ CHÍNH CHƯƠNG II TRUYỀN ĐỘNG BẰNG ĐỘNG CƠ BƯỚC I _ CẤU TẠO VÀ PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ BƯỚC Động cơ bước được phân thành ba loại chủ yếu sau : 1 Động cơ nam châm vónh cửu : Hay còn gọi là động cơ bước kiểu tác dụng và thường được chế tạo có cực móng Động cơ này có góc bước thay đổi từ 60÷ 450 trong chế độ điều khiển bước đủ, mômen hãm từ 0,5 ÷ 25 Ncm, tần số khởi động lớn nhất là 0,5 và tần số làm... được sử dụng nhiều hơn cả Vì loại động cơ này kết hợp các ưu điểm của hai loại động cơ trên đó là: Động cơ nam châm vónh Cửu với dạng cực móng, và động cơ có từ trở thay đổi c/vòng Cấu tạo của động cơ bước thay đổi hổn hợp là sự kết hợp giữa động cơ bước nam châm vónh cữu và động cơ bước có từ trở thay đổi Phần Stato được cấu tạo hoàn toàn giống Stator của động cơ bước có từ trở thay đổi Trên các cực... CỦA ĐỘNG CƠ BƯỚC Động cơ bước thực chất là động cơ đồng bộ hoạt động dưới tác dụng của các xung rời rạc và kế tiếp nhau Khi một xung dòng điện hoặc điện áp đặt vào cuộn dây phần ứng của động cơ bước, thì roto (phần cảm) của động cơ sẽ quay đi một góc nhất đònh, và được gọi là bước của động cơ, khi các xung dòng điện đặt vào cuộn dây phần ứng liên tục thì roto sẽ quay liên tục Vò trí của trục động cơ bước. .. nữa bước Tùy theo yêu cầu về độ chính xác và kết cấu của động cơ, mà bước của động cơ thay đổi trong giới hạn từ 1800 - 0,180 Trong đó: động cơ bước nam châm vónh cửu dạng cực móng và có từ trở thay đổi từ 60 - 450, động cơ bước có từ trở thay đổi có góc bước nằm trong giới hạn từ: 1,80- 300, và động cơ bước hỗn hợp có góc bước thay đổi trong khoảng 0,360 - 150 Các giá trò góc của các loại động cơ kể... :Cấu tạo động cơ bước có từ trở thay đổi 1) Stato được chế tạo thành dạng răng; 2) Cuộn dây pha; 3) Roto có từ trữ thay đổi được chế tạo thành dạng răng 3 Động cơ bước hổn hợp : Hay còn gọi là động cơ bước cảm ứng, có góc bước thay đổi trong khoảng 0,36 - 150 trong chế độ bước đủ, mômen hãm từ 3 - 1000 Ncm, tần số khởi động lớn nhất là 40 khz Trong các loại động cơ bước kể trên thì động cơ bước hổn hợp... điều khiển bước đủ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : NGUYỄN THỊ CHÍNH ♦ Góc bước của động cơ là tỷ số giữa bước răng βr và số pha m của động cơ khi cuộn dây được điều khiển lưỡng cực : βr αs = m ♦ Động cơ hổn hợp có tần số bước và độ phân giải cao, có mômen quay và mômen hãm lớn ♦ Trong chế tạo động cơ bước ngoài ba loại chính kể trên, để có góc bước thay rất nhỏ người ta còn chế tạo động cơ bước từ trở... trò bước 360 Rs = φs - Nếu tần số xung là f thì tốc độ Roto là: φs 69 f 60 f ψ= = = (vòng / phút) Rs Np.Nr 6 - Số răng Roto cho một pha: Nr X= Np + 1 3 Động cơ hổn hợp: Động cơ hổn hợp là sự kết hợp nguyên tắt làm việc của động cơ có bước nam châm vónh cửu và động cơ bước có từ trở thay đổi nhằm có được đặt tính tốt nhất của hai loại kể trên là momen lớn và số bước lớn 1 2 Hình 2-10: sơ đồ động cơ bước. .. là các pha Động cơ bước có thể có nhiều pha: 2, 3, 4, 5 pha, nó được cấp điện cuộn này sang cuộn khác với việc đảo chiều dòng điện sau mỗi bước quay Chiều các động cơ phụ thuộc vào thứ tự cung cấp điện cho các cuộn dây và hướng của từ trường 2 Động cơ bước từ trở thay đổi: Nguyên lý làm việc của động cơ bước từ trở thay đổi dựa trên cơ sở đònh luật cảm ứng điện từ, tức là dựa trên sự tác động giữa một... khiển nửa bước dễ dàng đáp ứng hơn, nhưng bộ chuyển phát xung điều khiển phức tạp hơn nhiều so với phương pháp điều khiển bước đủ IV _ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ BƯỚC 1 Động cơ nam châm vónh cửu: Nguyên lý làm việc của động cơ này là dựa vào tác động của một trường điện từ trên một mômen điện từ, từc là tác động giữa một trường điện từ và một hoặc nhiều nam châm vónh cửu Roto của động cơ tạo thành... thể mở máy mà không làm cho Roto mất đồng bộ (bỏ bước) Tuỳ theo kết cấu của từng loại động cơ, mà tần số động cơ có thể tiếp nhận được từ 10 đến 10.000 Khz ♦ Bước của động cơ (giá trò của góc giữa hai vò trí ổn đònh kề nhau của Roto) càng nhỏ thì độ chính xác trong điều khiển càng cao Bước của động cơ phụ thuộc vào số cuộn dây phần ứng, số cực của Stato, số răng của Roto và phương pháp điều khiển bước