Thiết kế và xây dựng hệ thống điều khiển động cơ theo nhiệt độ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001:2008 THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ THEO NHIỆT ĐỘ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP HẢI PHÒNG - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001:2008 THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ THEO NHIỆT ĐỘ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP Sinh viên: Kiều Công Hòa Ngƣời hƣớng dẫn: Ths Nguyễn Đoàn Phong HẢI PHÒNG - 2017 Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc o0o BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên : Kiều Công Hòa – MSV : 1312102017 Lớp : ĐC1201- Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp Tên đề tài : Thiết kế xây dựng hệ thống điều khiển động theo nhiệt độ NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp ( lý luận, thực tiễn, số liệu cần tính toán vẽ) Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính toán Địa điểm thực tập tốt nghiệp : CÁC CÁN BỘ HƢỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Ngƣời hƣớng dẫn thứ nhất: Nguyễn Đoàn Phong Thạc sĩ Trƣờng Đại học dân lập Hải Phòng Toàn đề tài Họ tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hƣớng dẫn : Ngƣời hƣớng dẫn thứ hai: Họ tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hƣớng dẫn : Đề tài tốt nghiệp đƣợc giao ngày tháng năm 2017 Yêu cầu phải hoàn thành xong trƣớc ngày tháng .năm 2017 Đã nhận nhiệm vụ Đ.T.T.N Sinh viên Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N Cán hƣớng dẫn Đ.T.T.N Kiều Công Hòa Th.S Nguyễn Đoàn Phong Hải Phòng, ngày tháng năm 2017 HIỆU TRƢỞNG GS.TS.NGƢT TRẦN HỮU NGHỊ PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN 1.Tinh thần thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp Đánh giá chất lƣợng Đ.T.T.N ( so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T.T.N, mặt lý luận thực tiễn, tính toán giá trị sử dụng, chất lƣợng vẽ ) Cho điểm cán hƣớng dẫn ( Điểm ghi số chữ) Ngày……tháng…….năm 2017 Cán hƣớng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƢỜI CHẤM PHẢN BIỆN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Đánh giá chất lƣợng đề tài tốt nghiệp mặt thu thập phân tích số liệu ban đầu, sở lý luận chọn phƣơng án tối ƣu, cách tính toán chất lƣợng thuyết minh vẽ, giá trị lý luận thực tiễn đề tài Cho điểm cán chấm phản biện ( Điểm ghi số chữ) Ngày……tháng…….năm 2017 Ngƣời chấm phản biện (Ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC PHẦN TỬ 1.1 TỔNG QUAN VỀ PIC16F877A 1.1.1 Chức sơ đồ chân vi điều khiển PIC16F877A 1.1.2 Một vài thông số vi điều khiển PIC16877A 1.1.3 Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A 1.1.4 Tổ chức nhớ 1.1.5 Các cổng xuất nhập PIC16F877A 1.1.6 Timer0 11 1.1.7 Timer1 13 1.1.8 Timer2 15 1.2 THIẾT BỊ LCD 16 1.2.1 Hình dáng kích thƣớc 17 1.2.2 Các chân chức 18 1.2.3 Sơ đồ khối HD44780 19 1.2.4 Tập lệnh LCD 22 1.2.5 Đặc tính chân giao tiếp 27 CHƢƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DC THEO NHIỆT ĐỘ 28 2.1 SƠ ĐỒ KHỐI 28 2.2 THIẾT KẾ CÁC KHỐI 28 2.2.1 Mạch đo nhiệt độ 28 2.2.2 Khối xử lý 30 2.2.3 Khối ADC (tích hợp PIC16F877A) 31 2.2.4 Khối khuếch đại hiệu chỉnh 32 2.2.5 Khối công suất 33 2.2.6 Khối hiển thị 38 2.2.7 Motor DC 38 2.2.8 Sơ đồ mạch nguyên lý hệ thống 43 CHƢƠNG CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 45 3.1 LƢU ĐỒ THUẬT TOÁN 45 3.2 CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 46 KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 LỜI MỞ ĐẦU Ngày với ứng dụng khoa học kĩ thuật tiên tiến, giới ngày thay đổi, văn minh đại Trong phát triển kĩ thuật tự động hóa đóng góp vai trò quan trọng, tạo hàng loạt thiết bị với đặc điểm bật nhƣ: xác, an toàn, tốc độ nhanh, gọn nhẹ Ý tƣởng đề tài xuất phát từ toán thực tế thiết kế hệ thống đo nhiệt độ phòng, từ dựa vào nhiệt độ đặt để điều khiển động phù hợp với thay đổi nhiệt độ Đề tài “Thiết kế xây dựng hệ thống điều khiển động theo nhiệt độ”, Thạc sĩ Nguyễn Đoàn Phong hƣớng dẫn Là kết hợp nhiều mạch điện tử nhƣ sử dụng phần tử vi điều khiển chƣơng trình giảng dạy, tổng hợp kiến thức môn sở ngành kĩ thực hành môn Vi điều khiển Đề tài em gồm chƣơng: Chƣơng Tổng quan phần tử Chƣơng Thiết kế hệ thống điều khiển động DC theo nhiệt độ Chƣơng Chƣơng trình điều khiển Hình 2.15: Sơ đồ mạch nguyên lý hệ thống 44 61.0 33pF C2 33pF C1 LM335 SENSOR 6K CRYSTAL X1 14.53K R4 10K R2 Ua 10 13 14 50K R7 Vc+ TL082 PIC16F877A 19 20 21 22 27 28 29 30 15 16 17 18 23 24 25 26 33 34 35 36 37 38 39 40 U12:B RB0/INT RB1 RB2 RA0/AN0 RB3/PGM RA1/AN1 RB4 RA2/AN2/VREF-/CVREF RB5 RA3/AN3/VREF+ RB6/PGC RA4/T0CKI/C1OUT RB7/PGD RA5/AN4/SS/C2OUT RC0/T1OSO/T1CKI RE0/AN5/RD RC1/T1OSI/CCP2 RE1/AN6/WR RC2/CCP1 RE2/AN7/CS RC3/SCK/SCL RC4/SDI/SDA MCLR/Vpp/THV RC5/SDO RC6/TX/CK RC7/RX/DT VDD=VCC VSS=GND RD0/PSP0 RD1/PSP1 RD2/PSP2 RD3/PSP3 RD4/PSP4 RD5/PSP5 RD6/PSP6 RD7/PSP7 OSC1/CLKIN OSC2/CLKOUT U1 KHOI DIEU KHIEN 8.3K 5.47K 10K R6 R8 V+ TL082 U11:A Vc- R5 V- R1 10K R3 Mode Up Down On_Off DIS EN PWM Volts +88.8 Ua LM016L LCD1 VSS VDD VEE E+ KHOI HIEN THI RS RW E KHOI CAM BIEN D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 10 11 12 13 14 PWM DIS EN 74HC04 U4:A 74HC08 U3:B 74HC08 U3:A KHOI CONG SUAT - DONG CO Mode Up Down On_Off 1.2k R22 1.2k R24 1.2k R23 1.2k R25 10 15 100nF C4 KHOI PHIM BAM L293D 11 14 U2 100nF VS OUT1 OUT2 EN2 IN3 OUT3 IN4 GND GND OUT4 IN1 IN2 EN1 VSS 16 C3 On/Off Down Up Select Mode CHƢƠNG CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 3.1 LƢU ĐỒ THUẬT TOÁN Bắt Đầu Khởi tạoADC Khởi tạo Timer1 Khởi tạo LCD Đọc nhiệt độ từ LM335: Tdoc Đ/chỉnh Tdat? False True Điều chỉnh Tdat False True Tdoc>Tdat Điều khiển tốc độ động theo độ lệch Tdoc-Tdat Động dừng Tính toán hiển thị True Tiếp tục? False Kết thúc Hình 3.1: Lƣu đồ thuật toán 45 - Bƣớc 1: + Khởi tạo ADC + Khởi tạo Timer1 + Khởi tạo LCD - Bƣớc 2: Đọc nhiệt độ từ LM335: Tdoc - Bƣớc 3: Điều chỉnh Tdat + Nếu không cần điều chỉnh Tdat, bỏ qua bƣớc đến bƣớc + Nếu cần điều chỉnh Tdat, đến bƣớc - Bƣớc 4: Điều chỉnh Tdat - Bƣớc 5: So sánh Tdoc > Tdat: + False: dừng động cơ, đến bƣớc + True: Điều khiển tốc độ theo độ lệch nhiệt độ Tdoc-Tdat, đến bƣớc - Bƣớc 6: Tính toán hiển thị nhiệt đo đƣợc, độ rộng xung PWM - Bƣớc 7: Tiếp tục chƣơng trình + Nếu sai, kết thúc chƣơng trình + Đúng quay lại bƣớc thực lặp chƣơng trình, thực vòng lặp while1 3.2 CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN Dƣới chƣơng trình điều khiển động theo nhiệt độ: #include #include #device *=16 ADC=8 #include #FUSES NOWDT #FUSES HS //No Watch Dog Timer //High speed Osc (> 4mhz for PCM/PCH) (>10mhz for PCD) #FUSES NOPUT //No Power Up Timer 46 #FUSES NOPROTECT //Code not protected from reading #FUSES NODEBUG //No Debug mode for ICD #FUSES NOBROWNOUT //No brownout reset #FUSES NOLVP //No low voltage prgming, B3(PIC16) or B5(PIC18) used for I/O #FUSES NOCPD //No EE protection #FUSES NOWRT //Program memory not write protected #FUSES RESERVED //Used to set the reserved FUSE bits #use delay(clock=20000000) int8 Duty,Mode,Tdat; // Khai bao cac bien dung ct int16 Read_T, dT; int1 On_Off,KeyPress,ReadTStatus; int8 Count=0; /***************************************************/ void ReadKB() // Ham phat hien phim bam { KeyPress=0; if(INPUT(PIN_D0)==0) // Neu phim duoc an (phim chon mode) { delay_ms(150); // Ham delay chong rung phim while(INPUT(PIN_D0)==0); // Cho den nut duoc tha Mode++; // Tang mode len de chuyen sang mode ke tiep if(Mode==4) Mode=0; // Lap lai mode da chuyen qua het cac mode KeyPress=1; 47 } else { if(INPUT(PIN_D1)==0) // Neu phim duoc an (phim tang) { delay_ms(150); // Chong rung phim (cho phim duoc an luc) if(INPUT(PIN_D1)==0) if(Mode==1) { if(Tdat0) Tdat ; KeyPress=1; } } else if(INPUT(PIN_D3)==0) // Neu phim duoc an (phim Start) { delay_ms(150); if(INPUT(PIN_D3)==0); // Cho den nut duoc tha if(Mode==3) { // thi nut co chuc nang bat/tat On_Off=~On_Off; if(On_Off==1) Duty=100; if(On_Off==0) Duty=0; KeyPress=1; } 48 } } } /************************************************/ void Check() // Ham kiem tra nguong { if (Read_T mot ngat tuong ung voi 0.1s ) ENABLE_INTERRUPTS(INT_TIMER1); // Cho phep ngat timer1 ENABLE_INTERRUPTS(GLOBAL); // Cho phep ngat toan cuc setup_ccp2(CCP_PWM); output_bit(PIN_C6,0); output_bit(PIN_C7,1); Read_T = READ_ADC(); // Doc gia tri nhiet dau tien Read_T = (int16)(Read_T*100.0/255); while(1) // Vong lap vo han { SelectMode(); { if((ReadTStatus==1)&&(Mode==0)) // Neu nhiet duoc doc thi hien thi LCD neu dang // o mode hien thi va tien hanh kiem tra nguong { HienNhietDo(); Check(); // Kiem tra nguong } //! if(Read_T