Thiết kế hệ thống dãn khoảng cách sản phẩm bằng vi điều khiển 8051

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001:2015 THIẾT KẾ HỆ THỐNG DÃN KHOẢNG CÁCH SẢN PHẨM BẰNG VI ĐIỀU KHIỂN 8051 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CƠNG NGHIỆP HẢI PHỊNG - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001:2015 THIẾT KẾ HỆ THỐNG DÃN KHOẢNG CÁCH SẢN PHẨM BẰNG VI ĐIỀU KHIỂN 8051 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP Sinh viên: Nguyễn Văn Cường Người hướng dẫn: TS Nguyễn Trọng Thắng HẢI PHỊNG - 2018 Cộng hồ xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc o0o BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên : NGUYỄN VĂN CƯỜNG – MSV : 1412102019 Lớp : ĐC1801- Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp Tên đề tài : Thiết kế hệ thống dãn khoảng cách sản phẩm vi điều khiển 8051 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp ( lý luận, thực tiễn, số liệu cần tính tốn vẽ) Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính tốn Địa điểm thực tập tốt nghiệp : CÁC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Người hướng dẫn thứ nhất: Họ tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hướng dẫn : Trường Đại học dân lập Hải Phòng Tồn đề tài Người hướng dẫn thứ hai: Họ tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hướng dẫn : Đề tài tốt nghiệp giao ngày tháng năm 2018 Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày tháng .năm 2018 Đã nhận nhiệm vụ Đ.T.T.N Sinh viên Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N Cán hướng dẫn Đ.T.T.N Nguyễn Văn Cường T.S Nguyễn Trọng Thắng Hải Phòng, ngày tháng năm 2018 HIỆU TRƯỞNG GS.TS.NGƯT TRẦN HỮU NGHỊ PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1.Tinh thần thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp Đánh giá chất lượng Đ.T.T.N ( so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T.T.N, mặt lý luận thực tiễn, tính tốn giá trị sử dụng, chất lượng vẽ ) Cho điểm cán hướng dẫn ( Điểm ghi số chữ) Ngày……tháng…….năm 2018 Cán hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI CHẤM PHẢN BIỆN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Đánh giá chất lượng đề tài tốt nghiệp mặt thu thập phân tích số liệu ban đầu, sở lý luận chọn phương án tối ưu, cách tính tốn chất lượng thuyết minh vẽ, giá trị lý luận thực tiễn đề tài Cho điểm cán chấm phản biện ( Điểm ghi số chữ) Ngày……tháng…….năm 2018 Người chấm phản biện (Ký ghi rõ họ tên) LỜI MỞ ĐẦU Ngày với cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước ,nhiều nghành cơng nghiệp phục vụ q trình cơng nghiệp phát triển đất nước Như khai thác khoáng sản vận chuyển vật liệu bến cảng nhà máy Băng tải dùng để vận chuyển vật liệu rời, nhờ ưu điểm có khả vận chuyển hàng hóa xa, làm việc êm, suất cao tiêu hao lượng khơng lớn Chính nhờ ưu điểm mà băng tải ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực sản xuất khai thác hầm mỏ, chế biến thực phẩm, vân chuyển hàng hóa, ứng dụng bến cảng Nhận thấy tầm quan trọng băng tải nghành công nghiệp hệ thống cần có cải tiến thiết kế mới, lĩnh vực trang bị điện truyền động điện đóng góp vai trò nâng cao suất chất lượng sản phẩm Vì hệ thống truyền động điện luôn quan tâm nghiên cứu để nâng cao nâng cao suất chất lượng để đáp ứng yêu cầu đại hóa cao Đề tài của em chủ yếu sâu nghiên cứu trang bị điện tự động hóa điều khiển hệ thống băng tải Đề tài em trình bày gồm chương : Chương 1: Tổng quan công nghệ băng tải Chương 2: Các thiết bị sử dụng hệ thống Chương 3: Thiết kế phần cứng phần mềm Trong trình nhận đề tài với nỗ lực thân giúp đỡ tận tình Tiến sĩ Nguyễn Trọng Thắng em hoàn tất xong đồ án này.Tuy nhiên thời gian có hạn kinh nghiệm thân nên đồ án khơng tránh sai sót ,em mong đóng góp ý kiến bảo thầy cô bạn Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Điên trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng tạo điều kiện giúp đỡ tận tình để em hồn thành đồ án Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn Tiến sỹ Nguyễn Trọng Thắng giảng viên hướng dẫn tân tình hướng dẫn bảo em suốt trình học trường thời gian làm đồ án vừa qua Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên thực Nguyễn Văn Cường CHƯƠNG1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BĂNG TẢI 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CƠNG NGHỆ BĂNG TẢI Băng tải (hay gọi băng chuyền ) thiết bị vận chuyển liên tục ,có khoảng cách vận chuyển lớn Được sử dụng rơng rãi cơng trường xây dựng ,xí nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng vật liệu chế tạo…Bao gồm băng tải PVC ,băng tải cao xu , băng tải xich inox ,băng tải xích nhựa ,băng tải lăn tự ,băng tải lăn có truyền động ,băng tải đứng ,băng tải nghiêng ,băng tải từ ,Gầu tải ,Vít tải Các loại băng tải sử dung để vận chuyển vật liệu rời ,vụn cát sỏi ,đá,xi măng ,sản phẩm nghành công nghiệp chè ,cà phê ,hóa chất ,dầy da ,thực phẩm …và hàng đơn hang bao , hàng hộp , hòm ,bưu kiện … 1.2 CÁC LOẠI BĂNG TẢI HIỆN ĐÃ VÀ ĐANG ĐƯỢC ỨNG DỤNG HIÊN NAY Công ty cổ phần công nghệ mỏ luyện kim Việt Nam đại diện dộc quyền cho hãng CHINA ZHONGBO GONGKUANG MACHINERY CO.,LTD Trung Quốc ,chuyên cung cấp mặt hàng băng tải ,con lăn ,rulo… Băng tải Công ty bao gồm vải (CC), nylon (NN) (chia thành loại NN100, NN150 loại, NN200 loại, NN300 loại), polyester (EP) (chia thành loại EP100, EP 150, EP 200, EP300), băng tải góc, băng tải dây đai baffle, vòng đai, (do việc vận chuyển vật liệu khác góc truyền kích cỡ khác nhau, hình dạng u cầu chiều cao mơ hình khác thường sử dụng lồi mơ hình băng tải Băng tải hình xương cá, băng tải kiểu hình chữ U, vv, theo yêu cầu người sử  Lệnh nhảy bit carry = Cú pháp: JC rel Ý nghĩa: Nếu bit carry C = vi điều khiển nhảy đến thực chương trình địa rel  Lệnh nhảy bit carry = Cú pháp: JNC rel Ý nghĩa: bit carry C = vi điều khiển nhảy đến thực chương trình địa rel  Lệnh nhảy bit = Cú pháp: JB bit, rel Ý nghĩa: Nếu nội dung bit có địa bit xác định vi điều khiển nhảy đến thực chương trình địa rel  Lệnh nhảy bit = Cú pháp: JNB bit, rel Ý nghĩa: Nếu nội dung bit có địa bit xác định vi điều khiển nhảy đến thực chương trình địa rel  Lệnh nhảy bit = xóa bit Cú pháp: JBC bit, rel Ý nghĩa: bit xác định bit xóa vi điều khiển nhảy đến thực chương trình địa rel 43.Lệnh so sánh nhảy không  So sánh ghi A với ô nhớ nhảy không Cú pháp: CJNE A, direct, rel (compare jump if not equal) Ý nghĩa: Nếu nội dung A khác nội dung nhớ có địa direct lệnh nhảy đến thực lệnh địa rel  So sánh ghi A với liệu tức nhảy khơng Cú pháp: CJNE A, #data, rel Ý nghĩa: Nếu nội dung A khác nội dung data 8bit lệnh nhảy đến thực lệnh địa rel  So sánh ghi Rn với liệu tức nhảy khơng Cú pháp: CJNE Rn, #data, rel Ý nghĩa: Nếu nội dung Rn khác nội dung data 8bit lệnh nhảy đến thực lệnh địa rel  So sánh nhớ có địa Ri với liệu tức nhảy khơng Cú pháp: CJNE @Ri, #data, rel Ý nghĩa: Nếu nội dung nhớ có địa lưu ghi Ri khác data bit lệnh nhảy đến thực lệnh địa rel 44.Lệnh giảm ghi nhảy Cú pháp: DJNZ Rn, rel (decrement and jump if not zero) Ý nghĩa: Nội dung ghi Rn giảm kết ghi Rn sau giảm khác vi điều khiển thực chương trình địa rel, kết vi điều khiển tiếp tục thực lệnh kế 45.Lệnh giảm ô nhớ trực tiếp nhảy Cú pháp: DJNZ direct, rel Ý nghĩa: Nếu nội dung ô nhớ có địa direct giảm kết sau giảm khác vi điều khiển thực chương trình địa rel, ngược lại kết vi điều khiển tiếp tục thực lệnh kế 46.Lệnh Nop Cú pháp: NOP Ý nghĩa: Khi gặp lệnh vi điều khiển khơng làm gì, mục đích lệnh làm tăng khoảng thời gian trễ 3.5 CÁC VẤN ĐỀ VỀ TIMER 8051 có tất timer: timer0(13 bit); timer1(16 bit); timer2( bit)  Timer0 - Chế độ chế độ timer 13 bit để tưng thích với xử lý trước 8051 8048 - Với thiết kế người ta dùng chế độ hoạt động - Byte cao timer (THx) nối tiết với bit thất byte thấp timer (TLx) để tạo thành timer 13 bit - bit cao TLx không sử dụng  Timer1: - Chế độ chế độ timer 16 bit giống chế độ ngoại trừ lúc timer hoat động timer 16 bit đầy đủ - Tràn xảy có chuyển tiết từ FFFFH sang 0000H số đếm đặt cờ báo tràn timer lên Timer tiết tục đếm tiếp - Cờ báo tràn TFx TCON mà người ta đọc học ghi phần mềm  Time2: - Chế độ chế độ tự động nạp giá trị đầu Bit thấp timer TLx àm việc timer bit byte cao timer THx giữ giá trị cần nạp lại - Khi đếm tràn từ FFH sang 00H khong nhữn cờ timer đạt lên mà giá trị THx nạp vào TLx, việc đếm tiếp tục từ giá trị đến chuyển tiếp FFH sang 00H kế, tiếp tục - Chế độ tiện lợi tràn timer xảy vào khoảng thời gian có chu kì TMOD THx khởi tạo trị 3.6 MOTOR DRIVER L293D L293D IC dung để điều khiển lúc động nhỏ Trong đề tài mình,em dung để điều khiển động Dòng giới hạn L293 600mA Sơ đồ chân l293 3.6.1 Sơ đồ hoạt động L293D Bảng điều khiển chân chức L293D ENABLE DIRA DIRB Function High High low Quay phải High low high Quay trái High Low/high Low/high Dừng nhanh Low Dừng chậm Trong đồ án, em sử dụng chân Port C để điều khiển chân DIR1A, DIR1B EN1 làm quay động M1.kết thu tốt III Các IC khác IC74LS138 Em sử dụng IC để chọn led hiển thị Đây IC có chức phân kênh, từ tín hiệu mã hóa đầu vào chọn kênh đầu khác ( chân chọn tích cực mức ) Sơ đồ chân : Sơ đồ nguyên lý chân A, B, C mã hóa để chọn kênh đầu Các chân G2A, G2B (tích cực thấp ) G1 (tích cực cao) chân cho phép Y0:Y7 ngõ Bảng chân trị IC74LS47 : có chức chuyển từ BCD sang mã để hiển thi led đoạn Sơ đồ kết nối Các chân A0:A3 để đưa tín hiệu mã BCD Các chân a,b,c,d,e,f tín hiệu output mã led đoạn (tích cựa mức thấp) Bảng chân trị Đối tượng điều khiển : động DC Đây động em sử dụng đề tài : Hình : Motor chiều 24VDC Motor có hộp giảm tốc, để xác định tơc độ vị trí động em dùng Encoder độc lập gắn vào trục băng tải cần điều khiển Các thông số động encoder nêu chương 3.7 MẠCH NGUỒN 5V CHUẨN CUNG CẤP CHO VI ĐIỀU KHIỂN VÀ NGUỒN 24 V CUNG CẤP CHO ĐÔNG CƠ 3.7.1 Sơ đồ nguyên lý J9 OUT_24 24V Q2 Q2SA1302 Q3 Q2SA1302 D9 D10 D13 D1N4007 D1N4007 J8 OUT_12 12V D1 - F1 + U3 LM7824 R7 FUSE 4.7-2W 24VAC/5A C10 VOUT 4.7-2W C9 OUT_5 U5 LM7805 VIN VOUT VOUT 2 5V C11 2200uF/35V 8200uF/50V 2200uF/35V Q1 Q2SA1015 0 R5 0 0 100K OUT_24 D3 0.1uF C8 2200uF/35V R4 560 R3 2.2K C12 3 D12 D1N4007 D8 D1N4007 J7 VIN U4 LM7812 R6 VIN GND GND BRIDGE J6 GND D1N4007 OUT_12 R9 2.2K OUT_5 R10 1k R11 470 LED D14 LED D15 LED D16 LED 3.7.2 Giải thích ngun lý hoạt đơng Từ trái sang : - Dùng biến áp để chuyển từ nguồn 220VAC cung cấp vào module mạch nguồn - Cầu diode D1 BRIDGE dung để nắn dòng xoay chiều thành chiều Khối mạch nguồn gồm kinh kiên D14007 D8, D14007 D12, Q1 C1815, R3 2.2K, R5 100K,Led D3 dùng để báo hiệu có nguồn cung cấp đầu vào - Các tụ mạch có tác dụng lọc nhiễu nguồn vào, lọc nhiễu nguồn đầu Làm cho nguồn tương đối ổn định, không bi ảnh hưởng nhiều tải (tải nhỏ) - Transitor cơng suất Q2SA1302 dùng để kéo dòng cho nguồn 24V 12V trành tượng sụt áp tải dòng yếu - Các IC 7824,7812,7815 IC ổn áp, ổn áp 24V, 12V 5V đầu - Led D14, D15, D16 để hiển thị có áp đầu 3.8 HOẠT ĐỘNG RESET Khi reset tín hiệu reset phải mức cao chu kỳ máy, ghi bên nạp giá trị thích hợp để khởi động hệ thống Vi điều khiển 8051 có chân reset chân số Đây chân mà đưa lên mức (5V) VĐK rơi vào trạng thái reset, để VĐK hoạt động, chân cần nối qua trở 4.7k – 10k xuống mass để bình thường, trạng thái chân (RESET) mức 0, trạng thái chip hoạt động Khi cần nút nhấn để reset mạch, nên mắc nút nhấn nối chân nguồn dương.Khi nhấn phím xuống, chân cham đất bị clear 0, vi điều khiển reset trở lại trạng thái ban đầu 3.9 KHỐI MẠCH QUÉT PHÍM 3.9.1 Sơ đồ nguyên lý 3.9.2 Giải thích kết nối Sử dụng PORTD vi điều khiển để thực quét phím Các chân 6,5,4 kết nối thành cột (colums) Các chân 3,2,1,0 kết nối thành hàng (row), chân bỏ trống Thiết lập chân rows chân input, chân cols chân output Kéo điện trở lên nguồn rows để xác định mức logic bên đưa vào vi điều khiển 3.9.3 Giải thuật qt phím B1: Kiểm tra có kẹt phím khơng Nếu khơng bị kẹt phím qua bước B2 :Tiến hành quét phím, xem thử phím nhấn,lấy mã phím lưu biến key B3 :Mỗi giá trị biến key đại diện cho phím bàn phím Ứng với biến key, ta đặt phím hiển thị led mong muốn B4 :Tra bảng để đổi giá trị biến key sang mã BCD chuẩn bị đua vào 7447 để đổi dạng mã led đoạn B5 : Lặp lại bước để nhấn phím 3.10 GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DC 3.10.1 Sơ đồ nguyên lý Nối chân L293D vào dây nguồn động Sử dụng bit P3.3 P3.4 PORTC vi điều khiển nối vào chân L293D để điều khiển chiều quay Bit P3.2 bit cho phép động hoạt động Chân P1.1 định chế độ input để nhận xung từ encoder chuyển 3.10.2 Giải thuật điều khiển B1: Đặt bit P3.3 P3.4 0,1 ngược lại để xác định chiều quay động Bật bit P3.2 lên cho phép động quay B2: Dùng Timer1 định thời gian 1ms, Timer0 chế độ đếm xung từ encoder Cứ sau 1ms (thời gian lấy mẫu) ngắt Timer1 xảy ra, chương trình phục vụ ngắt timer1, tiến hành đọc xung encoder chứa ghi TMR0 timer0 B3 : Từ số xung Timer0 1ms, ta tinh tốc độ động B4 :Thực phép trừ tốc độ đặt tốc độ đo Nếu hiệu số lớn (khơng có nhớ) cho động cở tiếp tục chạy, hiệu số nhỏ (cờ nhớ lên ) tiến hành tắt động cách cho bit EN=0 B5 : Cứ sau 1s tộc độ động led đoạn lần B6 : Lặp lại liên tục q trình trên,ta có tốc độ đo dao động xung quanh tốc độ đặt  Lưu đồ thuật toán begi n P3.3=0 ,P3.4=1( ngược lại) (1) P3.2=1 đ/c chạy đặt T1 chu kỳ 1ms T0 đếm xung hết 1ms Đọc số xung T0 để đo tốc độ Tốc độ đo - Tốc đọ đặt>0 S encoder =1 Đ encoder =0 hiển thị leg (1) S sto p end KẾT LUẬN Sau tháng làm tốt nghiệp hướng dẫn tận tình T.S Nguyễn Trọng Thắng thầy cô giáo tổ môn cộng với nỗ lực thân ,em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài : “Thiết kế hệ thống băng tải dãn cách sản phẩm điểu khiển vi điều khiển 8051” Về em hệ thống hóa thiết bị vận tải liên tục ,tìm hiểu số ứng dụng chúng cơng nghiệp ,tìm hiểu mạch điện số hệ thống băng tải nhà máy xi măng ,thiết kế mạch điện hệ thống băng tải điều chỉnh khoảng cách sản phẩm Do thời gian làm đồ án kiến thức thân hạn chế đồ án nhiều thiếu sót ,mới dừng lại mức độ tổng quát thiết kế tổng quát mạch phần cứng Để đề tài hoàn thiên chi tiết phần cứng phần điều khiển em mong muốn khoa điện công nghiệp tạo điều kiện cho sinh viên khóa sau hồn thiện đề tài để ứng dụng vào thực tế đóng góp cho nghành công nghiệp nước nhà Em xin chân thành cảm ơn ! Hải Phòng,ngày……,tháng … năm…… Sinh viên thực Nguyễn Văn Cường TÀI LIỆU THAM KHẢO Hồ Trung MỸ Vi xử lý Nhà xuất đại học Quốc Gia Microchip Datasheet 8051 Trương Sa Sanh ( chủ biên ) Kỹ thuật điện đại cương Nhà xuất đại học Quốc Gia Nguyễn Thị Phương Hà Lý thuyết điều khiển tự động Nhà xuất đại học Quốc Gia Các tài liệu từ internet, từ diễn đàn www.picvietnam.com đồ án anh chị khóa V ... THIÊU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN 8051 3.1.1 Khái quát vi điều khiển 8051 Sơ đồ chân nghiên lý chân 8051 3.1.1.1 Sơ đồ chân Hình 3.1 Sơ đồ chân vi điều khiển 8051 3.1.1.2 Mô tả chức chân vi điều khiển 8051. .. LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001:2015 THIẾT KẾ HỆ THỐNG DÃN KHOẢNG CÁCH SẢN PHẨM BẰNG VI ĐIỀU KHIỂN 8051 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP Sinh vi n: Nguyễn Văn Cường Người... 1412102019 Lớp : ĐC1801- Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp Tên đề tài : Thiết kế hệ thống dãn khoảng cách sản phẩm vi điều khiển 8051 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm vụ đề tài tốt