có sơ đồ nguyên lý, sơ đồ khối và lưu đồ giải thuật, mạch in và code đầy đủ cho mạch ĐIỀU KHIỂN tốc độ ĐỘNG cơ DC dùng 89c51 ( có code và mô phỏng và mạch in ) ...............................................................................................................................................................
ĐỒ ÁN DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ DC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ ÁN Trang 3/26 CHƯƠNG ĐỘNG CƠ DC VÀ CÁC LINH KIỆN ĐIỀU KHIỂN 1.1 Giới thiệu Xã hội phát triển cao việc thay sức người máy móc thiết bị ngày cao để tăng suất lao động Trong việc vận chuyển, bốc dỡ hàng hoá hay thiết bị khác phục vụ sống người quan tâm Từ vấn đề cần phải tạo thiết bị đảm bảo nhiệm vụ nhằm giảm nhân công tăng suất Để giải vấn đề trước tiên cần tạo mô hình để điều khiển cần động DC quay thuận, quay nghịch dừng Việc điều khiển động DC có nhiều phương pháp số có điều khiển động DC vi điều khiển AT89C52 để lập trình dùng IC L298 để điều khiển 1.2 Tìm hiều động DC 1.2.1 Cấu tạo Hình 1.1 Động DC Stator động DC thường hay nhiều cặp nam châm vĩnh cữu hay nam châm điện, Rotor có cuộn dây quấn nối với nguồn chiều thành phần quan trọng khác động DC chỉnh lưu có nhiệm vụ đổi chiều dòng điện chuyển động quay Rotor liên tục Dùng vi điều khiển Điều khiển tốc độ động DC ĐỒ ÁN Trang 4/26 Hình 1.2 Chuyển động quay động 1.2.2 Nguyên lý hoạt động Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây quấn xung quanh lõi sắt non, cạnh phía bên cực dương bị tác động lực hướng lên, cạnh đối diện lại bị tác động lực hướng xuống theo nguyen lý bàn tay trái Flerming Các lực gây tác động quay lên cuộn dây làm cho Rotor quay Để làm cho Rotor quay liên tục chiều, góp điện làm chuyển mạch dòng điện sau vị trí ứng với ½ chu kỳ Chỉ có vấn đề mặt cuộn dây song song với đường sức từ trường Nghĩa lực quay động cuộn dây lệch 90o so với phương 1.2.3 ban đầu nó, roto quay theo quán tính Điều khiển động DC Khi cấp điện động DC quay, mức điện áp cấp cho động DC cao quay nhanh ngược lại Khi dùng đông DC cần ý điểm sau: - Đảo chiều điện áp cấp điện chiều quay động đổi chiều - Điện trở phần ứng nhỏ dòng chảy qua motor DC lớn, - lực quay mạnh Khi động DC quay, từ hai chổi quét điện phát nhiễu - ồn lớn nên phải dùng tụ cuộn dây để lọc nhiễu Không để động DC bị kẹt không quay, điều khiến cho dòng chạy qua động DC lớn dẫn đến cháy 1.3 Điều khiển IC L298D Dùng vi điều khiển Điều khiển tốc độ động DC ĐỒ ÁN Trang 5/26 Hình 1.3 IC L298D dùng điều khiển động IC L298D chip tích hợp mạch cầu H gói 15 chân Tất mạch kích, mạch cầu tích hợp sẵn Chức chân IC L298D: +4 chân INPUT: IN1, IN2, IN3, IN4 nói tới chân 5, 7, 10, 12 L298D Đây chân nhận tín hiệu diều khiển +4 chân OUTPUT: OUT1, OUT2, OUT3, OUT4 nối với chân 2, 3, 13, 14 L298D Các chân dược nối với động +Hai chân ENA ENB dùng để điều khiển mạch cầu H L298D Nếu mức logic cho phép mạch cầu H hoạt động, mức logic mach cầu H không hoạt động Hình 1.4 Chức chân IC L298D +Khi ENA = Động không quay với đầu vào +Khi ENA = IN1= 1, IN2 = động quay thuận IN1= 0, IN2 = động quay nghịch IN1 = IN2 động dừng quay Dùng vi điều khiển Điều khiển tốc độ động DC ĐỒ ÁN Trang 6/26 +Tương tự ENB với IN3, IN4 Hình 1.5 Các chân logic IC L298D 1.4 Phương pháp điều xung PWM PWM (Pulse Width Modulation) phương pháp điều chỉnh điện áp tải, hay nói cách khác, phương pháp điều chế dựa thay đổi độ rộng chuỗi xung vuông, dẫn đến thay đổi điện áp Các PWM biến đổi có tần số khác độ rộng sườn dương hay sườn âm Sử dụng PWM điều khiển độ nhanh chậm động hay cao nữa, dùng để điều khiển ổn định tốc độ động Để tạo xung PWM nao có cách thông dụng dùng phần cứng phần mềm (nhưng sử dụng phần mềm để điều xung) Dùng vi điều khiển Điều khiển tốc độ động DC ĐỒ ÁN Trang 7/26 Hình 1.6 Đồ thị dạng xung điều chế PWM Ud = 2.4 (V) (với D = 20%) Ud = 4.8 (V) (với D = 40%) Ud = 10.8 (V) (với D = 90%) Ta có công thức: Ud = Umax.(t1/T) (V) hay Ud = Umax.D Với t1 :thời gian xung sườn dương T :thời gian sườn âm sườn dương Umax : điện áp nguồn cung cấp cho tải D (duty cycle) : = t1/T , hệ số điều chỉnh tính % 1.5 Vi điều khiển AT89C52 1.5.1 Giới thiệu sơ lược AT89C52 AT89S52 họ IC vi điều khiển hãng Atmel sản xuất Các sản phẩm AT89S52 thích hợp cho ứng dụng điều khiển Việc xử lý byte toán số học cấu trúc liệu nhỏ thực nhiều chế độ truy xuất liệu nhanh RAM nội Tập lệnh cung cấp bảng tiện dụng lệnh số học bit gồm lệnh nhân lệnh chia Nó cung cấp hổ trợ mở rộng chip dùng cho biến bit kiểu liệu riêng biệt cho phép quản lý kiểm tra bit trực tiếp hệ thống điều khiển Các đặc điểm chip AT89S52 tóm tắt sau: - KByte nhớ lập trình nhanh, có khả tới 1000 chu - kỳ ghi/xoá Tần số hoạt động từ: 0Hz đến 24 MHz Dùng vi điều khiển Điều khiển tốc độ động DC ĐỒ ÁN Trang 8/26 mức khóa nhớ lập trình Timer/counter 16 Bit 128 Byte RAM nội Port xuất /nhập I/O bit Giao tiếp nối tiếp 64 KB vùng nhớ mã 64 KB vùng nhớ liệu ngoại µs cho hoạt động nhân chia 1.5.2 Chức chân dùng đề tài Hình 1.7 Các chân AT89C52 - A Port Port 2(P2.0 – P2.7) có số chân từ 21 -28 Có chức xuất nhập liệu sử dụng không sử dụng nhớ Ở chế độ mặc định (khi reset) chân port cấu hình port xuất liệu muốn chân port nhập liệu cần phải lập trình lại, cách ghi lại mức logic cao đến tất bit port trước bắt đầu nhập liệu từ port B Port Dùng vi điều khiển Điều khiển tốc độ động DC ĐỒ ÁN Trang 9/26 Port (P3.0-P3.7) có số chân từ 10-17.Có chức xuất nhập liệu,không sử dụng nhớ chức đặc biệt Ở chế độ mặc định (khi reset) chân port cấu hình port xuất liệu Muốn chân port làm nhập liệu cần phải lập trình lại, cách ghi lại mức logic cao (mức 1) đến tất bit port trước bắt đầu nhập liệu từ port Khi lập trình cho ROM chip port đóng vai trò ngõ vào địa byte thấp C Chân EA EA (External Access): truy xuất ngoài,chân số 31 Có chức tín hiệu cho phép truy xuất (sử dụng) nhớ chương trình (ROM) ngoài, tín hiệu nhập tích cực mức thấp EA= 0: sử dụng chương trình ROM EA=1: sử dụng chương trình ROM Khi lập trình cho ROM chip chân EA đóng vai trò ngõ vào điện áp lập trình (Vpp=12V -15V) D Chân XTAL1, XTAL2 XTAL tinh thể thạch anh,chân 18-19 Chức năng: dùng để nối thạch anh mạch dao động tạo xung clock bên ngoài,cung cấp tín hiệu xung clock cho chip hoạt động Với XTAL1 ngõ vào mạch tạo xung clock chip XTAL2 ngõ mạch xung clock chip E Chân Reset RST (reset) thiết lập lại,chân Chức năng:là tín hiệu cho phép thiết lập lại trạng thái ban đầu cho hệ thống,là tín hiệu nhập, tích cực mức cao RST =0: hoạt động bình thường RST =1: thiết lập lại trạng thái ban đầu F Chân Vcc, GND Vcc,GND: nguồn cấp điện, chân số 40 20 Chức năng: cung cấp nguồn điện cho chip hoạt động Vcc = +5V GDN =0V Dùng vi điều khiển Điều khiển tốc độ động DC ĐỒ ÁN Trang 10/26 CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 2.1 Các linh kiện sử dụng AT89C52: Vi điều khiển mạch Hình 2.1.1: IC 89C52 IC L298: Điều khiển động Dùng vi điều khiển Điều khiển tốc độ động DC ĐỒ ÁN Trang 13/26 Hình 2.1.10: Điện trở 220 Ohm Tụ hóa 100uf: Hình 2.1.11: Tụ hóa 100uf Tụ hóa 33uf: Hình 2.1.12: Tụ hóa 33uf Domino chân: Hình 2.1.13: Domino Nguồn 220 VAC / 12 VDC: Hình 2.1.14: Nguồn Động DC: Dùng vi điều khiển Điều khiển tốc độ động DC ĐỒ ÁN Trang 14/26 Hình 2.1.15: Động DC 2.2 Sơ đồ giải thuật Dùng vi điều khiển Điều khiển tốc độ động DC ĐỒ ÁN Trang 15/26 Hình 2.2 Sơ đồ giải thuât 2.3 Sơ đồ khối Hình 2.3 Sơ đồ khối 2.4 Sơ đồ nguyên lý mạch Dùng vi điều khiển Điều khiển tốc độ động DC ĐỒ ÁN Trang 16/26 2.4.1 Sơ đồ toàn mạch Hình 2.4.1 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 2.4.2 Sơ đồ khối nguồn Hình 2.4.2 Sơ đồ nguyên lý khối nguồn Nguồn 12 VDC: Cấp cho khối tải Nguồn VDC: Cấp cho khối tải, khối vi điều khiển Dùng vi điều khiển Điều khiển tốc độ động DC ĐỒ ÁN Trang 17/26 2.4.3 Sơ đồ khối điều khiển Hình 2.4.3 Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển Mạch tích cực mức Thạch anh 12MHZ dùng để tạo xung clk cho mạch, chu kỳ máy chiếm 1us Nút nhấn reset khôi phục lại trạng thái ban đầu cho mạch 2.4.4 Sơ đồ khối tải Hình 2.4.4 Sơ đồ khối tải 2.4.5 Sơ đồ mạch in Dùng vi điều khiển Điều khiển tốc độ động DC ĐỒ ÁN Trang 18/26 Hình 2.4.5 Sơ đồ mạch in CHƯƠNG KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Dùng vi điều khiển Điều khiển tốc độ động DC ĐỒ ÁN Trang 19/26 Ngày lĩnh vực khoa học kỹ thuật kỹ thuật vi xử lý điều khiển ngày phát triển nhằm phuc vụ đời sống người nên vi xử lý ngày đươc làm Chính từ nhu cầu em nghiên cứu thiết kế mạch “Điều khiển động DC vi điều khiển” 3.1 Mô hình mô Hình 3.1 Mô hình Mô 3.2 Kết mô Khi cấp nguồn cho mạch led nguồn sang báo hiệu mạch hoạt động, nhấn nút điều khiển mạch chay yêu cầu đề CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Dùng vi điều khiển Điều khiển tốc độ động DC ĐỒ ÁN Trang 20/26 4.1 Kết luận Song song trình nghiên cứu thực đề tài với hướng dẫn nhiệt tình từ giáo viên hướng dẫn đồ án hoàn tất thời gian dự kiến Trong trình thực đồ án nhiều sai sót mong ý kiến đóng góp từ thầy cô với lời khuyên để nghiên cứu hoàn thiện Một lần xin chân thành cảm ơn 4.2 Hướng phát triển Có thể ứng dụng thêm vào mạch khác điều khiển đo tốc độ động cơ, mach điều khiển robot,… TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách: [1] Tống Văn On, ”Vi xử lý 8051” [2] DH Tôn Đức Thắng, ”slide giảng môn vi xử lý” Trang web tham khảo: [1] Phạm Tấn Đạt, “hướng dẫn lập trình PWM điều khiển động cơ” https://www.youtube.com/watch? v=EmhHsOF4tik&index=23&list=PLflIPOFhIvBkL2biB_4IZFDU4DrOpAez https://www.youtube.com/watch?v=vznnLwiMwMk [2] http://www.alldatasheet.com/ Dùng vi điều khiển Điều khiển tốc độ động DC ĐỒ ÁN Trang 21/26 [3] http://tbe.vn/chia-se-kien-thuc/7056-phuong-phap-dieu-xung-pwm-lagi.html [4] http://mcu.banlinhkien.vn/threads/dieu-khien-dong-co-dc-voi-modulel298-v1.171/ PHỤ LỤC ; PHAN KHAI BAO CAC BIT NGO VAO PWM BIT DIR BIT P3.2 ON BIT P2.0 LEFT BIT P2.1 RIGH BIT P2.2 UP P2.3 BIT P3.5 DOWN BIT P2.4 ; -PHAN KHAI BAO BIEN LED PWM_VALUE EQU 31H Dùng vi điều khiển Điều khiển tốc độ động DC ĐỒ ÁN Trang 22/26 TOCDO EQU 30H ; KHAI BAO CAC VECTOR NGAT ORG 0000H jmp begin ORG 00BH JMP NGAT_T0 ORG 013H JMP NGAT_INT1 ORG 01BH JMP NGAT_T1 org 0030h begin: SETB TCON.2 MOV TMOD,#11H MOV TH0,#HIGH(-100) MOV TL0,#LOW(-100) CLR TF0 clr TR0 MOV TH1,#HIGH(-50000) MOV TL1,#LOW(-50000) Dùng vi điều khiển Điều khiển tốc độ động DC ĐỒ ÁN Trang 23/26 CLR TF1 clr TR1 MOV IE,#8EH clr c mov 30h,#0 mov PWM_VALUE,#50 main: clr PWM jnb ON,_RUN sjmp main ;==================== _RUN: mov r4,#0 mov r5,#0 JNB ON,$ setb tr0 setb tr1 mov r3,#30 RUN: cjne r3,#30,ht mov r3,#0 Dùng vi điều khiển Điều khiển tốc độ động DC ĐỒ ÁN Trang 24/26 ht: inc r3 JNB LEFT,TRAI JNB RIGH,PHAI JNB ON,THOATRUN JNB UP,TANG JNB DOWN,GIAM JMP RUN THOATRUN: clr tr0 clr tr1 JNB ON,$ JMP MAIN TRAI: JNB LEFT,$ CLR DIR JMP RUN PHAI: JNB RIGH,$ SETB DIR JMP RUN TANG: JNB UP,$ INC PWM_VALUE INC PWM_VALUE Dùng vi điều khiển Điều khiển tốc độ động DC ĐỒ ÁN Trang 25/26 lcall delay1 JMP RUN GIAM: JNB DOWN,$ DEC PWM_VALUE DEC PWM_VALUE lcall delay1 JMP RUN ;xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx tkt: ret DELAY: MOV 7FH,#50 DJNZ 7FH,$ RET DeLay1: MOV R1,#02H REP2: MOV R6,#0FFH RET Dùng vi điều khiển Điều khiển tốc độ động DC ĐỒ ÁN Trang 26/26 NGAT_T0: PUSH ACC MOV 70H,C clr tr0 MOV TH0,#HIGH(-200) MOV TL0,#LOW(-200) setb tr0 MOV A,PWM_VALUE CJNE A,#0,EN_PWM JMP EXIT_ISR EN_PWM: INC R7 MOV A,R7 CJNE A,PWM_VALUE,OFF_PULSE CLR PWM ;TAT THIET BI OFF_PULSE: CJNE A,#100,EXIT_ISR SETB PWM MOV R7,#0 EXIT_ISR: MOV C,70H POP ACC RETI Dùng vi điều khiển Điều khiển tốc độ động DC ĐỒ ÁN Trang 27/26 NGAT_INT1: INC R5 RETI NGAT_T1: clr tr1 MOV TH1,#HIGH(-50000) MOV TL1,#LOW(-50000) setb inc tr1 r4 tt: RETI ORG 900H db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h END 4.66% Dùng vi điều khiển Điều khiển tốc độ động DC ... đầu vào +Khi ENA = IN1 = 1, IN2 = động quay thuận IN1 = 0, IN2 = động quay nghịch IN1 = IN2 động dừng quay Dùng vi điều khiển Điều khiển tốc độ động DC ĐỒ ÁN Trang 6/26 +Tương tự ENB với IN3 ,... tạo mô hình để điều khiển cần động DC quay thuận, quay nghịch dừng Việc điều khiển động DC có nhiều phương pháp số có điều khiển động DC vi điều khiển AT89C52 để lập trình dùng IC L298 để điều khiển. .. Domino Nguồn 220 VAC / 12 VDC: Hình 2.1.14: Nguồn Động DC: Dùng vi điều khiển Điều khiển tốc độ động DC ĐỒ ÁN Trang 14/26 Hình 2.1.15: Động DC 2.2 Sơ đồ giải thuật Dùng vi điều khiển Điều khiển