ĐIỀU KHIỂN tốc độ ĐỘNG cơ BẰNG sử DỤNG PIC QUA nút NHẤN (có code và layout)

ĐIỀU KHIỂN tốc độ ĐỘNG cơ BẰNG sử DỤNG PIC QUA nút NHẤN (có code và layout) ĐIỀU KHIỂN tốc độ ĐỘNG cơ BẰNG sử DỤNG PIC QUA nút NHẤN (có code và layout) ĐIỀU KHIỂN tốc độ ĐỘNG cơ BẰNG sử DỤNG PIC QUA nút NHẤN (có code và layout) ĐIỀU KHIỂN tốc độ ĐỘNG cơ BẰNG sử DỤNG PIC QUA nút NHẤN (có code và layout) ĐIỀU KHIỂN tốc độ ĐỘNG cơ BẰNG sử DỤNG PIC QUA nút NHẤN (có code và layout)

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG SỬ DỤNG PIC QUA NÚT NHẤN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VII DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU VIII DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT IX CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI 1.2 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ .2 CHƯƠNG CÁC LINH KIỆN CƠ BẢN ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG MẠCH .3 2.1 CÁC LINH KIỆN ĐƯỢC DỬ DỤNG TRONG MẠCH 2.2 TÌM HIỂU LINH KIỆN TRONG MẠCH 2.2.1 IC 74LS04 2.2.2 IC 74LS08 2.2.3 Động DC 2.2.4 PIC 16F877A 2.2.5 IC L298N CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠCH 3.1 SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT 3.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 3.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 3.3.1 Sơ đồ khối nguồn 3.3.2 Sơ đồ khối vi xử lý điều khiển 3.3.3 Sơ đồ khối động 3.4 SƠ ĐỒ MẠCH IN 3.4.1 Mạch nguồn DC 3.4.2 Mạch điều khiển CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC HIỆN 4.1 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 4.1.1 Mạch nguồn 5v DC 4.1.2 Mạch điều khiển 4.2 KẾT QUẢ THỰC TẾ .5 CHƯƠNG KẾT LUẬN 5.1 KẾT LUẬN 5.2 ỨNG DỤNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.2.1 Ứng dụng 5.2.2 Hướng phát triển .6 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC A DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ HÌNH 2-1: PIC 16F877A HÌNH 2-2: IC 74LS04 HÌNH 2-3: IC 74LS08 HÌNH 2.4 CẤU TẠO MOTOR HÌNH 2-5: SƠ ĐỒ CHÂN CỦA L298N HÌNH 3-1: SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT HÌNH 3-2: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT HÌNH 3-3: SƠ ĐỒ KHỐI NGUỒN 10 HÌNH 3-4: SƠ ĐỒ KHỐI ĐỘNG CƠ 11 HÌNH 3-5: SƠ ĐỒ KHỐI VI XỬ LÝ VÀ ĐIỀU KHIỂN 12 HÌNH 3-6: SƠ ĐỒ MẠCH IN KHỐI ĐIỀU KHIỂN 13 HÌNH 3-7: SƠ ĐỒ MẠCH IN KHỐI NGUỒN 14 HÌNH 4-1: KẾT QUẢ MƠ PHỎNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 15 HÌNH 4-2: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG MẠCH NGUỒN .15 HÌNH 4-3: KẾT QUẢ THỰC TẾ 16 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU BẢNG 2-1 : CHỨC NĂNG CÁC CHÂN CỦA L298N BẢNG 2-2 CÁC LOẠI IC 78XX DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT IC Integrated Circuit PIC Programmable Interface Controller ĐỒ ÁN Trang 1/23 CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 MỤC ĐÍCH ĐỊNH HƯỚNG CỦA ĐỀ TÀI o Ngày với phát triển Khoa học – Kỹ thuật, phát triển kỹ thuật Điện-Điện Tử, cơng nghệ máy tính tạo nhiều loại thiết bị với đặc điểm bậc mức độ xác cao, điều khiển từ xa, tốc độ nhanh, gọn nhẹ, chi phí thấp hiệu Với yêu cầu trên, đồ án giới thiệu trình bày hệ thống hồn chỉnh tiền đề để mở khả phát triển hệ thống tốt ứng dụng vào mục đích khác sống hệ thống nhà thông minh 1.2 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ GIẢI PHÁP CHỌN o Hiện việc sử dụng mạch thiết kế kêt hợp với vi xử lý hệ thống điều khiển tự động ngày phổ biến, mặc khác kỹ thuật vi xử lý lĩnh vực phát triển mạch có ứng dụng nhiều lĩnh vực đời sống Vì vi xử lý PIC 16F877A chọn sử dụng đề tài Phương án đặc điểm mạch gọn nhẹ, không phức tạp, cách bố trí linh kiện dễ dàng, lập trình chỉnh sửa dễ dàng CHƯƠNG CÁC LINH KIỆN CƠ BẢN ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG MẠCH 1.3 Các linh kiện sử dụng mạch Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ DC Sử Dụng PIC Qua Nút Nhấn ĐỒ ÁN Trang 2/23 PIC 16F877A IC 74LS04 IC 74LS 08 IC 7812 Module L298N Động DC 1.4 Tìm hiểu linh kiện mạch 1.1.1 Pic 16F877A Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ DC Sử Dụng PIC Qua Nút Nhấn IC 7805 ĐỒ ÁN Trang 3/23 Hình 2-1: PIC 16F877A Cấu trúc tổng quát PIC16F877A sau: o 8K Flash Rom o 368 byte Ram o 256 bytes EFPROM o port vào với tín hiệu điều khiển đọc lập o định thời timer0 timer bit o định thời timer 16 bit hoạt động chế độ tiết kiệm lượng với nguồn xung clock ngồi o capture/compare/PWM o biến đổi Analog -> Digital 10 bit, ngõ vào o so sánh tương tự o định thời giám sát o cổng song song bit với tín hiệu điều khiển o cổng nối tiếp o 15 nguồn ngắt 1.1.2 IC 74LS04 Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ DC Sử Dụng PIC Qua Nút Nhấn ĐỒ ÁN Trang 4/23 Hình 2-2: IC 74LS04 Cấu trúc tổng quát IC74LS04 sau: o Gồm có 14 chân o Chân chân GND o Chân 14 chân nguồn VDD o Chân 1,3,5,9,11,13 chân ngõ vào cổng not o Chân 2,4,6,8,10,12 chân ngõ cổng not 1.1.3 IC 74LS08 Hình 2-3: IC 74LS08 Cấu trúc tổng quát IC74LS08 sau: o Gồm có 14 chân o Chân chân GND Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ DC Sử Dụng PIC Qua Nút Nhấn ĐỒ ÁN Trang 5/23 o Chân 14 chân nguồn VDD o Chân 1,2,4,5,9,10,12,13 chân ngõ vào cổng and o Chân 3,6,8,11 chân ngõ cổng and 1.1.4 Động DC Hình 2.4 Cấu tạo motor o Động điện chiều máy ddienj chuyển đổi lượng điện chiều sang lượng Máy ddienj chuyển đổi từ lượng sang lượng điện máy phát điện o Gồm có phần stator(phần cảm), rotor (phần ứng) phần chỉnh lưu (chổi than cổ góp) + Stator động điện chiều thường hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm điện + Rotor có cuộn dây quần nối thành cuộn nối với nguồn điện + Bộ phận chỉnh lưu, có nhiệm vụ đổi chiều dòng điện chuyển động quay rotor liên tục Thông thường phận gồm có cổ góp chổi than tiếp xúc với cổ góp 1.1.5 Module L298N o L298N drive chip tích hợp sẵn mạch cầu H bên với chuẩn điều khiển TTL, khơng có diode nội bảo vệ Mosfet Chịu tải tối đa cầu 2A, điện áp 40VDC Logic ngõ vào lên tới 1.5V (khả khử nhiễu cao) Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ DC Sử Dụng PIC Qua Nút Nhấn ĐỒ ÁN Trang 8/23 Hình 3-1: Sơ đồ khối tổng quát - Khối nguồn có chức chuyển đổi từ nguồn điện xoay chiều 220 V thành nguồn chiều 5V để cung cấp cho khối điều khiển khối động - Khối điều khiển có chứa nhận lệnh điều khiển sau xử lý cung cấp tín hiệu cho khối động thực - Khối động có chức thực tín hiệu nhận từ khối điều khiển nhận nguồn từ khối nguồn 1.6 Nguyên lý hoạt động mạch Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ DC Sử Dụng PIC Qua Nút Nhấn ĐỒ ÁN Trang 9/23 Hình 3-2: Lưu đồ giải thuật 1.7 Sơ đồ nguyên lý mạch o Nguyên lý hoạt động + Mạch hoạt động dựa nguyên lý tạo xung PWM, xung tạo từ chân CPP1 (chân 17) chân CPP1 (chân 16) lập trình sẵn reong PIC + Khi nhấn nút LÊN xuất tín hiệu từ chân 37 đến chân ENA L298 cho phép động quay theo chiều thuận Khi nhấn nút XUỐNG xuất tín hiệu từ chân 38 đến chân ENA L298 cho phép động quay theo chiều ngược Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ DC Sử Dụng PIC Qua Nút Nhấn ĐỒ ÁN Trang 10/23 + Khi nhấn nút TRÁI xuất tín hiệu từ chân 39 đến chân ENA L298 cho phép động quay theo chiều trái hoạt động chiều phải dừng lại Khi nhấn nút PHẢI xuất tín hiệu từ chân 40 đến chân ENA L298 cho phép động quay theo chiều phải hoạt động đọng qua theo chiều trái dừng lại 1.1.8 Sơ đồ khối nguồn 5V DC Hình 3-3: Sơ đồ khối nguồn o Khối nguồn mạch có cấu tạo sau: + Một cầu diode nhận điện 12VAC trực tiếp từ adocter sau chuyển đổi từ nguồn 220VAC sau cung cấp cho IC 7805 để tạo nguồn 5VDC cung cấp cho mạch vi xử lý điều khiển + Một nhánh lại cung cấp cho IC7812 để tạo nguồn 12VDC cung cấp cho khối động 1.1.9 Sơ đồ khối động Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ DC Sử Dụng PIC Qua Nút Nhấn ĐỒ ÁN Trang 11/23 Hình 3-4: Sơ đồ khối động o Khối động gồm có vi điều khiển L298N motor o L298N có chân nhận tín hiệu từ vi điều khiển IN1, IN2, IN3, IN4 Sau truyền tín hiệu cho động DC từ chân ngõ UOT1, OUT2, OUT3, OUT4 Tương ứng với chân thực tế hình 3-4 motor thực chạy theo tín hiệu nhận từ ngõ khối điều khiển o Xung PWM đưa vào L298N thông qua IN1,IN2,IN3,IN4 tương ứng với tốc độ vào chân khối động o Các chân tín hiệu LÊN, XUỐNG, TRÁI, PHẢI dùng phép động hoạt động theo chiều mà mong muốn với mức mức cho phép mức mức ngừng hoạt động 1.1.10 Sơ đồ khối vi xử lý điều khiển mạch Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ DC Sử Dụng PIC Qua Nút Nhấn ĐỒ ÁN Trang 12/23 Hình 3-5: Sơ đồ khối vi xử lý điều khiển o Trong khối điều khiển sử dụng nút bấm để điều khiển động Các nút bấm treo áp điện trở bang RP2 có trị số 10K o Các tín hiệu từ nút nhấn truyền đến chân vi xử lý PIC theo trình tự hình 3-5 Sau nhận tín hiệu thi khối vi xử lý xử ls sau tạo tín hiệu xung ngo PWM để cung cấp cho IC74LS04 IC74LS08 để IC hoạt động truyền tín hiệu ngõ tới IC L298N để IC truyền tín hiệu cho motor bắt đầu chạy theo tín hiệu điều khiển từ nút nhấn mà yêu cầu 1.8 Sơ đồ mạch in 1.1.11 Mạch điều khiển Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ DC Sử Dụng PIC Qua Nút Nhấn ĐỒ ÁN Trang 13/23 Hình 3-6: Sơ đồ mạch in khối điều khiển 1.1.12 Mạch nguồn DC Hình 3-7: Sơ đồ mạch in khối nguồn Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ DC Sử Dụng PIC Qua Nút Nhấn ĐỒ ÁN Trang 14/23 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC HIỆN 1.9 Kết mô hoạt động mạch 1.1.13 Kết mô mạch điều khiển phần mềm protues Hình 4-1: Kết mô mạch điều khiển 1.1.14 Kết mô mạch nguồn VDC Hình 4-2: Kết mơ mạch nguồn 1.10 Kết mô thực tế Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ DC Sử Dụng PIC Qua Nút Nhấn ĐỒ ÁN Trang 15/23 Hình 4-3: Kết thực tế Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ DC Sử Dụng PIC Qua Nút Nhấn ĐỒ ÁN Trang 16/23 CHƯƠNG 1.11 KẾT LUẬN Kết luận nhận xét 1.1.15 Kết luận Đây đề tài nghiêm cứu, thiết kế thi công mạch điều khiển động sử dụng GSM, đề tài giới thiệu số mạch điện ứng dụng liên quan đến vi xử lý mạch nguồn 5V DC, tạo xung vuông PWM Sơ đồ mạch tính tốn lựa chọn linh kiện để tạo thành hệ thống tương đối hồn chỉnh, dơn giản có đọ xác tương đối 1.1.16 Nhận xét  Ưu điểm: o Mạch thiết kế nút bấm, điều khiển tốc đọ dễ dàng o Điều khiển thông nút bấm thuận tiện o Cấu tạo hoạt động đơn giản o Có thể mở rộng phát triển dễ dàng oLinh kiện sử dụng quen thuộc  Nhược điểm: o Sai số tốc độ đo sai số tính tốn chưa hồn chỉnh o Đoạn code chưa giải triệt để ứng dụng điều khiển động hạn chế kiến thức lập trình 1.12 Hướng phát triển ứng dụng 1.1.17 Hướng phát triển o Có thể sử dụng hệ thống nhà thơng minh o Cải thiện tốc độ phương pháp PID o Có thể thay đổi phần cứng đê giao tiếp với máy tính để quan sát giám sát trình điều khiển 1.1.18 Ứng dụng Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ DC Sử Dụng PIC Qua Nút Nhấn ĐỒ ÁN Trang 17/23 o Điều khiển robot, hệ thống tưới cây, điều khiển băng chuyền nhà máy xí nghiệp Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ DC Sử Dụng PIC Qua Nút Nhấn ĐỒ ÁN Trang 18/23 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Nguyễn Tấn Phước, Giáo trình (Linh kiện điện tử) [2] Tác dụng họ 78xx, http://www.linhkiendientu.co/2012/05/tac-dung-cua-ic- ho-78xx-7805-7806-7808.html [3] Tìm hiểu chức nguyên lý 74ls04,74ls08, http://www.dientuchiase.com/2012/11/tim-hieu-ve-ic-ho-74xx.html Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ DC Sử Dụng PIC Qua Nút Nhấn ĐỒ ÁN Trang 19/23 PHỤ LỤC A #include #fuses NOLVP,NOWDT,PUT,XT #use delay(clock=4000000) unsigned int8 tocdo='1'; void _PWM(char name); void main(void) { setup_ccp1(CCP_PWM); setup_ccp2(CCP_PWM); setup_timer_2(T2_DIV_BY_1,255,1); set_PWM1_duty(0); set_PWM2_duty(0); while(true) { if(input(PIN_B1)==0) { while(input(PIN_B1)==0); set_PWM1_duty(0);set_PWM2_duty(0); } if(input(PIN_B2)==0) { while(input(PIN_B2)==0); tocdo=tocdo+1; if(tocdo=='6'){tocdo='5';} _PWM(tocdo); } if(input(PIN_B3)==0) Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ DC Sử Dụng PIC Qua Nút Nhấn ĐỒ ÁN Trang 20/23 { while(input(PIN_B3)==0); tocdo=tocdo-1; if(tocdo=='0'){tocdo='1';} _PWM(tocdo); } if(input(PIN_B4)==0) { while(input(PIN_B4)==0); OUTPUT_LOW(PIN_C0); _PWM(tocdo); } if(input(PIN_B5)==0) { while(input(PIN_B5)==0); OUTPUT_HIGH(PIN_C0); _PWM(tocdo); } if(input(PIN_B6)==0) { while(input(PIN_B6)==0); set_PWM1_duty(0);set_PWM2_duty(100); } if(input(PIN_B7)==0) { while(input(PIN_B7)==0); set_PWM1_duty(100);set_PWM2_duty(0); Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ DC Sử Dụng PIC Qua Nút Nhấn ĐỒ ÁN Trang 21/23 } } } void _PWM(char name) { switch(name) { case'1': { set_PWM1_duty(50);set_PWM2_duty(50); break; } case'2': { set_PWM1_duty(100);set_PWM2_duty(100); break; } case'3': { set_PWM1_duty(150);set_PWM2_duty(150); break; } case'4': { set_PWM1_duty(200);set_PWM2_duty(200); break; } case'5': Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ DC Sử Dụng PIC Qua Nút Nhấn ĐỒ ÁN Trang 22/23 { set_PWM1_duty(255);set_PWM2_duty(255); break; } default: { break; } } } Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ DC Sử Dụng PIC Qua Nút Nhấn ... nguồn 1.10 Kết mô thực tế Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ DC Sử Dụng PIC Qua Nút Nhấn ĐỒ ÁN Trang 15/23 Hình 4-3: Kết thực tế Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ DC Sử Dụng PIC Qua Nút Nhấn ĐỒ ÁN Trang 16/23 CHƯƠNG... Độ Động Cơ DC Sử Dụng PIC Qua Nút Nhấn ĐỒ ÁN Trang 17/23 o Điều khiển robot, hệ thống tưới cây, điều khiển băng chuyền nhà máy xí nghiệp Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ DC Sử Dụng PIC Qua Nút Nhấn ĐỒ... case'5': Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ DC Sử Dụng PIC Qua Nút Nhấn ĐỒ ÁN Trang 22/23 { set_PWM1_duty(255);set_PWM2_duty(255); break; } default: { break; } } } Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ DC Sử Dụng PIC Qua