Báo cáo TN mạch đếm và phân loại sản phẩm

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2007-2010 GVHD: VÕ XUÂN NAM LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập trường cao đẳng kỹ thuật CAO THẮNG, chúng em xin cảm ơn tất thầy cô khoa Điện tử -Tin học truyền đạt cho chúng em kiến thức điện tử Chúng em xin chân thành cảm ơn tới thầy: VÕ XUÂN NAM, người hướng dẫn ,giúp đỡ tận tình tạo điều kiện để chúng em thực tốt đồ án tốt nghiệp Chúng em xin cảm ơn tới nhà biên soạn tài liệu điện tử tài liệu anh chị trước giúp chúng em hoàn thành đề tài Ngoài , nhóm hết lòng biết ơn bạn bè động viên ủng hộ giúp đỡ đóng góp ý kiến giúp chúng em hoàn thành tốt đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn ! TP.HCM, ngày 26tháng 07 năm 2010 Học sinh thực NGUYỄN HOÀN NGUYỄN NGỌC SƠN SVTH: NGUYỄN HOÀN- NGUYỄN NGỌC SƠN Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2007-2010 GVHD: VÕ XUÂN NAM NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… Tp.HCM, ngày …tháng 07 năm 2010 Giáo viên hướng dẫn: VÕ XUÂN NAM SVTH: NGUYỄN HOÀN- NGUYỄN NGỌC SƠN Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2007-2010 GVHD: VÕ XUÂN NAM NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… Tp.HCM, ngày ….tháng 07 năm 2010 Giáo viên phản biện NGUYỄN THỊ HỒNG ÁNH SVTH: NGUYỄN HOÀN- NGUYỄN NGỌC SƠN Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2007-2010 GVHD: VÕ XUÂN NAM MỤC LỤC Lời cảm ơn …………………………………………………………………… Nhận xét giáo viên hướng dẫn …………………………………………… Nhận xét giáo viên phản biện…………………………………………… Chương dẫn nhập……………………………………………………………….6 Chương 1: CẤU TRÚC BÊN TRONG CỦA VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F877A 1.1 Sơ lược Vi Điều Khiển PIC16F877A .7 1.2 Sơ lược chân PIC16F877A …………………………… 1.3 Một số đặc điểm đặc biệt CPU …………………………… 13 1.4 Tổ chức nhớ 19 1.5 Data EEPROM Flash program memory……………………… 30 1.6 I/O Port .31 1.7 Timer 39 1.7.1 Timer0 40 1.7.2 Timer1 41 1.7.3 Timer2 43 1.8 Module CCP 45 1.8.1 Capture .47 1.8.2 Compare 48 1.8.3 PWM 49 1.9 Module MSSP (Master synchronous serial Port) .51 1.10 Bộ biến đổi ADC 53 Chương 2: GIỚI THIỆU SỐ LINH KIỆN TRONG MẠCH 2.1 ĐIỆN TRỞ VÀ BIẾN TRỞ……………………………………… 59 2.1.1 đặc điểm chung……………………………………………… 59 2.1.2 Biến trở……………………………………………………….61 2.2 Tụ điện .62 2.2.1 Tụ hóa……………………………………………………… 62 2.2.2 Tụ có dùng mã……………………………………………… 62 2.3Diode 63 2.4 Trasistor 64 2.5 Led ……………………………………………………………… 65 2.6 IC giải mã… …………………………………………………… 69 2.7 Rơ le ……………………………………………………………….72 Chương : TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH 3.1 Sơ đồ khối …………………………………………………………74 3.2 Sơ đồ nguyên lý –mạch mô 75 3.3 nguyên lý hoạt động mạch ……………………… 76 3.4 Các khối 77 3.4.1 Khối trung tâm……………………………………………… 77 3.4.2 Khối hiển thị………………………………………………… 78 3.4.3 Khối cảm biến phân loại sản phẩm…………………………80 3.4.4 Khối nguồn…………………………………………………….81 SVTH: NGUYỄN HOÀN- NGUYỄN NGỌC SƠN Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2007-2010 GVHD: VÕ XUÂN NAM 3.4.5 Khối nút nhấn………………………………………………… 82 Chương : CHƯƠNG TRÌNH 4.1 Lưu đồ giải thuật 83 4.2 Chương trình .85 Chương : TỔNG KẾT SVTH: NGUYỄN HOÀN- NGUYỄN NGỌC SƠN Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2007-2010 GVHD: VÕ XUÂN NAM CHƯƠNG DẪN NHẬP Đặt vấn đề Trong xã hội ngày , kỹ thuật điện tử ứng dụng mạnh mẽ nhiều lĩnh vực, ngày trở nên phổ biến lĩnh vực “điều khiển tự động” Trong công trình nhà máy lớn thấy rõ vai trò quan trọng điều khiển tự động nhựng ứng dụng lĩnh vực dân dụng, cỗ máy thông minh phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt người tất máy điều khiển xử lý trung tâm Học trường chúng em làm quen với dòng vi điều khiển Pic hãng Microchip dòng vi điều khiển có tính mạnh mẽ có liên tục cải tiến làm quen với pic thời thấy quan trọng vi điều khiển dây chuyền sản xuát công nghiệp, chúng em định chọn đề tài: thi công thiết kế mạch đếm phân loại sản phẩm Mục đích thiết kế Việc thực đề tài giup chúng em tiếp cận với thực tế , phát huy kiến thức học môn vi xử lý Qua việc làm đề tài giúp cho chúng em thêm nhiều kinh nghiệm giúp ích sau trường để hòa nhập với công nghệ tiên tiến xã hội Giải vấn đề  Tìm hiểu nguyên lý hoạt động mạch liên quan tới đề tài  Trình bày ứng dụng vi điều khiển pic ngôn ngữ c vào điều khiển  Sử dụng ngôn ngữ ccs  Hiển thị số lượng loại sản phẩm led  Đếm phân loại sản phẩm thành loại sản phẩm cao ,trung bình , thấp SVTH: NGUYỄN HOÀN- NGUYỄN NGỌC SƠN Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2007-2010 GVHD: VÕ XUÂN NAM CHƯƠNG 1: CẤU TRÚC BÊN TRONG CỦA VI ĐIỀU KHIỂN PIC 1.1 Sơ lược Vi Điều Khiển PIC 16F877A PIC 16F877A dòng PIC phổ biến (đủ mạnh tính năng, nhớ đủ cho hầu hết ứng dụng thông thường).Cấu trúc tổng quát PIC 16F877A sau:  K Flash ROM  368 Bytes RAM  256 Bytes EEPROM  ports (A, B, C, D, E) vào với tín hiệu điều khiển độc lập  định thời bits (Timer Timer 2) Một định thời 16 bits (Timer1) hoạt động chế độ tiết kiệm lượng (Sleep Mode )với nguồn xung clock  CCP( Capture / Compare/ PWM)  biến đổi AD 10 bits, ngõ vào  so sánh tương tự (Compartor)  định thời giám sát (WatchDog Timer)  cổng song song bits với tín hiệu điều khiển  cổng nối tiếp  15 nguồn ngắt  Có chế độ tiết kiệm lượng  Nạp chương trình cổng nối tiếp ICSP  35 tập lệnh có độ dài 14 bits  Tần số hoạt động tối đa 20MHz SVTH: NGUYỄN HOÀN- NGUYỄN NGỌC SƠN Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2007-2010 1.2 GVHD: VÕ XUÂN NAM Sơ lược chân PIC 16F877A: Hình 1.1 hình dạng pic thực tế Hình 1.2 sơ đồ chân pic SVTH: NGUYỄN HOÀN- NGUYỄN NGỌC SƠN Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2007-2010 GVHD: VÕ XUÂN NAM Chức chân port A SVTH: NGUYỄN HOÀN- NGUYỄN NGỌC SƠN Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2007-2010 GVHD: VÕ XUÂN NAM Chức chân port B port C SVTH: NGUYỄN HOÀN- NGUYỄN NGỌC SƠN 10 Page 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2007-2010 GVHD: VÕ XUÂN NAM Chúng ta có cặp led đoạn dùng để hiển thị số sản phẩm cài đặt số lượng cần cài đặt cặp led nằm thùng để hiển thị số lượng sản phẩm thùng led đặt riêng rẽ dùng để hiển thị số lượng sản phẩm cài đặt Hoạt động Ban đầu ta cho cặp led hiển thị mức 00 (tức chưa có sản phẩm cài đặt sản phảm cần nhập) ta cài đặt thông số cho cặp led (tức có sản phẩm cài đặt sản phẩm nhập) cài đặt thông số cho thùng sản phẩm lớn ,sản phẩm trung bình sản phẩm nhỏ Nhấn nút start động kéo băng chuyền hoạt động cho sản phẩm di chuyển băng tải cảm biến phát có sản phẩm cao trung qua phần thu hồng ngoại bị che làm cho cực E transitor áp tạo dòng kích vào chân port A lúc xét chân port E lên mức cao đẩy động hất phân loại sản phẩm vào thùng đồng thời giảm số lượng sản phẩm thùng xuống đơn vị,còn sản phẩm thấp chạy cuối băng chuyền giảm sản lượng sản phẩm xuống đơn vị Sản phẩm giảm tới số lượng sản phẩm thùng đầy (tức số lượng sản phẩm thùng mức 00 hay giảm tới 00 động băng tải dừng lại Để động hoạt động tiếp ta phải cho thùng qua cảm biến thùng để cài đặt thông số cho thùng Để băng chuyền hoạt động tiếp ta phải nhấn nút on nhấn nut off động băng tải dừng tức khởi động lại nguồn SVTH: NGUYỄN HOÀN- NGUYỄN NGỌC SƠN 76 Page 76 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2007-2010 GVHD: VÕ XUÂN NAM 3.4 CÁC KHỐI CỦA MẠCH 3.4.1 Khối điều khiển trung tâm ( khối vi điều khiển) nguon R1 10k C2 104 HONG NGOAI 2 10 DONG CO C7 14 B C9 U 34 A 33p Y? 32 M C L R /V p p /T H V R B /IN T RB1 RB2 R B /P G M RB4 RB5 R B /P G C R B /P R D R R R R R R A /A N A /A N A /A N A /A N A /TO C K I/C O U T A /A N /S S /C O U T R C /T O S O /T C K I R C /T O S I/C C P R E /A N /R D R C /C C P R E /A N /W R R C /S C K /S C L R E /A N /C S R C /S D I/S D A R C /S D O R C /T X/C K R C /R X /D T O S C /C L K O U T O S C /C L K IN VSS 13 33p VSS VSS 11 U 33 re s e t R S /P R S01P R S /P R S /P R S04P R S /P R S /P R S /P VSS SP SP SP SP SP SP SP SP 33 34 35 36 37 38 39 40 15 16 17 18 23 24 25 26 19 20 21 22 27 28 29 30 B A N P H IM PORT C H IE N T H I 12 31 PIC16F877A P IC F 7 A Sơ đồ mạch xử lý trung tâm Ta sử dụng vi điều khiển PIC 16f877 a làm xử lý trung tâm.,chương trình nạp thông qua cổng chuẩn ICSP qua năm chân MCLR VCC GND PGD PGC bên cạnh ta sử dụng thạch anh 4mhz tạo dao động hai tụ 33pf để lọc nhiễu sử dụng nút reset để trở trạng thái ban đầu 3.4.2 Khối hiển thị SVTH: NGUYỄN HOÀN- NGUYỄN NGỌC SƠN 77 Page 77 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2007-2010 GVHD: VÕ XUÂN NAM Q7 LT RBI B I/R B O 3 k C B A F G D E 101112131415 1011121314 1011121314 101112131415 LED 7D O AN 15 C B A F G D E R 330 U 28 10 1011121314 LED 7D O AN 101112131415 C B A F G D E C 1815 U 27 10 15 LED 7D O AN CON8 C B A F G D E U 26 10 VCC 10 Q8 R 330 C 1815 VCC1 13 12 11 10 15 14 74247 A B C D E F G VCC 2 VCC1 D D D D VCC2 U 25 U 33 VC C1 PORT D R2 330 VC C2 Q6 R1 330 VCC1 C 1815 Q5 LED 7D O AN 1011121314 101112131415 Q3 C 1815 Q1 C 1815 Q2 C 1815 Q4 10 C B A F G D E U 32 R 330 VC C2 C B A F G D E R7 330 VCC1 10 U 31 VCC2 C B A F G D E R6 330 VCC 10 U 30 VCC C B A F G D E R R VCC1 10 VCC2 U 29 VC C1 C 1815 POR T C C ON8 LED 7D O AN LED 7D O AN LE D 7D O A N LED 7D O AN Sơ đồ mạch hiển thị led a Nguyên lý hoạt động Nguyên port C bọn em làm chân cấp nguồn cho led đoạn loại anode sáng hiển thị ,sử dụng transistor c1815 kích dòng cho led đoạn sáng Port D chúng em cho kết nối với ic giải mã 74 247 ic có ngõ tích cực mức thấp điều khiển dàn led sáng để hiển thị led đoạn Để hiển thị số theo mong muốn ta phải tích cực led đoạn mức cao đưa liệu thông qua ic 74ls 247 Mạch sử dụng led đoạn dạng anode chung nên phải tích cục chân led mức thấp ,ta muốn chân sáng ta cho tích cực mức thấp việc chọn led thông qua transistor loại npn c 1815hoạt động khóa điện tử Khi cực B transistor mức cao C 1815 dẫn lúc áp cực e C 1815 bàng áp nguồn 5v làm led sáng ngược lại cực B transitor mức thấp làm cho C1815 dẫn áp cho cực E C 1815 nên led không sáng b.Tính toán mạch SVTH: NGUYỄN HOÀN- NGUYỄN NGỌC SƠN 78 Page 78 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2007-2010 GVHD: VÕ XUÂN NAM transitor dẩn bão hòa nên V = 0.2 (V) V >=0.8 (V) CES BES Dòng qua led 10 m A, V = (V) LED Nguồn 5v VC C 330 điện thực 330Ω Chọn trở tế LED R B Q N PN C BE Để Led sáng dòng qua 10mA, led sáng dòng cung cấp cho 80mA, dòng Ic cho BJT Vậy : K: :5, chọn k=2; Ic = 80mA; β=100 Ib=1.4mA Điện trở phân cực: Chọn R thực tế 3.3kΩ 3.4.3 Khối cảm biến hồng ngoại phân loại sản phẩm SVTH: NGUYỄN HOÀN- NGUYỄN NGỌC SƠN 79 Page 79 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2007-2010 GVHD: VÕ XUÂN NAM R 100 100 R 5V Q C 828 R 100 Q C 828 D LED PH AT D LED TH U R 82K 100 R Q C 1815 H ON G N G OAI R 100 HO NG NG O AI Sơ đồ mạch cảm biến Khi sản phẩm qua ,sản phẩm che sóng hồng ngoại phía phát làm cho phần thu không nhận sóng hồng ngoại tạo nên dòng kích cho chân tín hiệu RA0,RA1,RA2,RA3,RA5,RA6 cùa PIC 16F877A Phần phát : Gồm transitor C828 dạng npn mắc kiểu dalington nhằm tăng cường dòng cho led phát , làm cho led phát sóng mạnh giúp tăng cường khoảng cách khối phát khối thu Phần thu: Gồm transitor C 1815 dạng npn led hồng ngoại tác dụng khóa ,khi led thu nhận sóng hồng ngoại dẫn làm cho transitor dẫn làm cho cực e có áp (áp cực e mức logic 1) Khi sản phẩm che sóng hồng ngoại led thu tắt dẫn đến transitor không dẫn áp cực e (áp cực e mức logic 0) Khi sản phẩm qua hẳn led thu nhận sóng hồng ngoại transitor lại dẫn lại có áp cực E transitor Vậy sản phẩm qua băng chuyền tạo xung cực E transitor SVTH: NGUYỄN HOÀN- NGUYỄN NGỌC SƠN 80 Page 80 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2007-2010 GVHD: VÕ XUÂN NAM 3.4.4 Khối nguồn U2 7805 - GND C7 104 1 V IN B R ID G E C2 0 /5 V C6 104 7812 5V LED U2 R1 10K D7 J2 GND + C3 0 /5 V C5 104 VOUT VOUT C4 0 /5 C8 104 2 220V AC D6 J3 0 /5 V C1 J1 V IN 12V 0 Sơ đồ mạch nguồn Đầu tiên từ nguồn 220 V AC(dòng xoay chiều ) qua máy biến áp hạ xuống 12v dòng xoay chiều , dòng điện chạy qua cầu diode tạo thành dòng dc (dòng chiều ),do chỉnh lưu diode tín hiệu gợn sóng,để lọc bớt tín hiệu ta phải mắc thêm tụ lọc 4700 uf sau dó qua tụ 104 để ổn dòng tín hiệu nhấp nháy phần sau qua ic ổn áp nguồn dương tạo điện áp v cung cấp toàn cho toàn mạch nguồn 12V DC điều khiển động băng chuyền Để mạch hoạt động tốt ta phải mắc song song tụ 1000uf để giữ áp cho mạch gắn led để phát sáng kiểm tra mạch nguồn kco1 điện trở hạn dòng Tùy ic ổn áp có mạch mà ta điện áp ta mong muốn để sử dụng Trong mạch dùng ic ổn áp 7805 tạo nguồn V cung cấp cho toàn mạch ic ổn áp 7812 tạo nguồn 12 V kích động băng chuyền hoạt động 3.4.5 Bàn phím hex Bàn phím gồm 16 nút nhấn kết nối với khối trung tâm qua port B vi điều khiển PIC 16f877A Bàn phím gồm hàng cột ,10 nút đầu dùng để hiển thị số từ 0=>9 có phím on off để chạy chương trình nút clear dùng để reset lại trạng thái ban đầu nút dùng để hiển thị số sản phẩm dài ,trung bình nhỏ Ban đầu ta chọn hàng kiểm tra cột nút nhấn liệu hay nhiệm vụ nút thực thi SVTH: NGUYỄN HOÀN- NGUYỄN NGỌC SƠN 81 Page 81 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2007-2010 + V K P O R T B B B B B B B B B + V K + V K GVHD: VÕ XUÂN NAM + V K S P D a i S P T r u n g b in h E n te r S P N g a n S to p C le a r Sơ đồ bàn phím CHƯƠNG : CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH 4.1 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT 4.1.1 Lưu đồ giải thuật phần phân loại sản phẩm Start SVTH: NGUYỄN HOÀN- NGUYỄN NGỌC SƠN 82 Page 82 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2007-2010 GVHD: VÕ XUÂN NAM Đếm sản phẩm cao Kt cảm biến cao Kt cảm biến trung bình Gạt sản phẩm cao Hiển thị số lượng sản phẩm cao Đếm sản phẩm trung bình Hiển thị số lượng sản phẩm trung bình Gạt sản phẩm Kt cảm biến thấp Đếm sản phẩm thấp Hiển thị số lượng sản phẩm thấp End 4.1.2 Lưu đồ giải thuật phần hiển thị ngắt Start Ngắt SVTH: NGUYỄN HOÀN- NGUYỄN NGỌC SƠN Ngắt Quét phím 83 Page 83 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2007-2010 GVHD: VÕ XUÂN NAM Nhập số? Hiển thị hàng đơn vị Chọn loại sản phẩm? Hiển thị hàng chục Hiển thị số lượng sản phẩm cài đặt End End 4.2 CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH #include #fuses xt,nolvp,protect,put #use delay(clock=4000000) #byte porta=0x05 #bit A0=porta.0 #bit A1=porta.1 #bit A2=porta.2 #bit A3=porta.3 #bit A4=porta.4 SVTH: NGUYỄN HOÀN- NGUYỄN NGỌC SƠN 84 Page 84 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2007-2010 GVHD: VÕ XUÂN NAM #bit A5=porta.5 #byte portc=0x05 #byte porte=0x09 #byte portb=0x06 #bit B4=portb.4 #bit B5=portb.5 #bit B6=portb.6 #bit B7=portb.7 #byte portd=0x08 #use fast_io(a) #use fast_io(b) #use fast_io(c) #use fast_io(d) #use fast_io(e) void ngat(); int8 x,y,z,kt,tam; int8 j,data,data1,data2,data3; int8 ch,dv,ch1,ch2,ch3,dv1,dv2,dv3; int8 const a[4]={0b11111110,0b11111101,0b11111011,0b11110111}; ///KHAI BAO MANG QUET PHIM: LAN LUOT SET CHAN RA0 DEN RA3 VE MUC int8 const kytu[10]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}; ///KHAI BAO MANG QUET LED GOM 10 PHAN TU #INT_RB ///CHUONG TRINH NGAT void ngat() { {if (a[j]==a[0]) ///QUET COT THU NHAT CHO RA0 VE MUC KIEM TRA CAC CHAN CON LAI CHAN NAO VE THI PHIM DO DUOC NHAN; {if(B4==0) {p1:if(B4==1) { if(data>0&&data