Thiết kế mạch điều khiển mô hình cánh tay máy 5 bậc tự do dùng vi xử lý 8085

Dựa vào yêu cầu về phần điều khiển của cánh tay máy làm cơ sở cho việc xác định cấu trúc mạch. Do đó vấn đề đầu tiên là phải nghiên cứu kỹ cấu tạo của tay máy,tiếp theo phải tìm hiểu rõ yêu cầu để điều khiển cánh tay máy .Việc nghiên cứu này sẽ cho cái nhìn về cấu trúc mạch điều khiển. Cân nhắc giữa cấu hình và yêu cầu điều khiển sẽ chọn cấu trúc mạch hợp lí. Sơ đồ khối của mạch điều khiển được trình bày ở hình 4.1 Sơ đồ khối của mạch điều khiển 4. 2 ĐỊNH NGHĨA CÁC CHÂN VI XỬ LÍ Vi xử lí (microproccesser) là một thiết bị bán dẫn chứa các mạch logic điện tử đuộc chế tạo theo công nghệ LSI hoặc VLSI.

Đồ án tốt nghiệp BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM ĐỘC LẬP- TỰ DO- HẠNH PHÚC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN BỘ MÔN ĐIỆN TỬ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên : LÊ TẤN MINH Lớp :95 KĐĐ Nghành : Kỹ thuật Điện –Điện Tử 1-Tên đề tài : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY MÁY 5 BẬC TỰ DO DÙNG VI XỬ LÝ 8085 2 – Các số liệu : -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 – Nội dung của phần thuyết minh tính toán : -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 – Các bản vẽ : ------------------------------------------------------------------------------------------------ -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 – Giáo viên hướng dẫn : NGUYỄN THANH BÌNH 6 – Ngày giao nhiệm vụ : 7 – Ngày hoàn thành nhiệm vụ : Giáo viên hướng dẫn Thông qua bộ môn Ngày 28 tháng 2 năm 2000 Chủ nhiệm bộ môn Đồ án tốt nghiệp NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Giáo viên hướng dẫn Đồ án tốt nghiệp NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Giáo viên duyệt Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Trong những năm gần đây theo sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đang diễn ra khá tốt đẹp. Trước tình hình đó đã có khá nhiều yêu cầu cấp bách và cũng là những thách thức được đặt ra cho giới trí thức. Tay máy công nghiệp là một lónh vực mới mà ở Việt Nam đang nghiên cứu và từng bước chế tạo để ứng dụng vào quá trình sản xuất góp phần nâng cao năng xuất lao động. Kỹ thuật vi xử lí rất ưu việt đã trở nên rất cần thiết trong ngành điện tử, nó đã thay thế các thiết bò có cấu tạo phức tạp thành đơn giản. ng dụng vi xử lí rất rộng rải từ máy móc quan trọng trong nền công nghiệp đến các thiết bò chuyên dùng. Với các ưu điểm về các chỉ tiêu kỹ thuật và tính linh hoạt của vi xử lí, việc nghiên cứu và ứng dụng vi xử lí rất cần thiết. Không nên dừng lại ở cách sử dụng, cách tốt nhất để hiểu rỏ thiết bò mới và đi sâu vào tìm hiểu bản chất hoạt động bên trong của thiết bò đó. Thực hiện đề tài : “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY MÁY NĂM BẬC TỰ DO” như là một cách để thể hiện một phần trong những kiến thức mà em đã đạt được sau năm năm học tập tại trường. Do có sự hạn chế về thời gian cũng như kiến thức và kinh nghệm nên không tránh khỏi những sai sót. Rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn sinh viên Khoa Điện về đề tài này. Thủ Đức Ngày 28 Tháng 02 Năm 2000 Sinh Viên Thực Hiện LÊ TẤN MINH Đồ án tốt nghiệp LỜI CẢM TẠ Tập đồ án được hoàn thành như là một bước ngoặt báo hiệu kết thúc thời gian học tập tại trường ĐHSPKT. Nếu không có sự đóng góp về nhiều phía chắc chắn người thực hiện dề tài này khó mà đạt được nhũng kết quả sau 5 năm học đại học Đó là sự đóng góp tích cực về vật chất, sự ủng hộ động viện tinh thần về phía gia đình – đã hình thành một chỗ dựa vững chắc. Em sẽ mãi mãi ghi nhớ. Được học môn vi xử lý và các môn khác cùng với sự trực tiếp hướng dẫn nhiệt tình của thầy Nguyễn Thanh Bình giúp em thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn. Trong số kiến thức mà em đạt được có sự đóng góp của nhiều thầy cô, cùng với sự giúp đỡ, những lời động viên đúng lúc trong khi học và trong thời gian thực hiện đề tài của các bạn sinh viên Khóa 95 KĐĐ, có lẽ em không thể nào quên. Thủ Đức Ngày 28 Tháng 02 Năm 2000 Sinh Viên Thực Hiện LÊ TẤN MINH Ñoà aùn toát nghieäp Chöông 1 Đồ án tốt nghiệp 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Sự phát triển của khoa học kỹ thuật ngày càng nhanh góp phần nâng cao năng suất lao động. Đặt biệt sự ra đời và phát triển của công nghệ chế tạo Robot nhằm tạo ra sự tự động hóa trong quá trình sản xuất giảm đi sức lao động bằng chân tay của người lao động Đối với các nưước ngoài thì Robot đã được nghiên cứu và chế tạo để ứng dụng vào sản suất đả có từ trước. Riêng ở nước ta lónh vực này còn khá mới mẽ. Tuy có sự đầu tư để nghiên cứu nhưng còn hạn chế ,có thể dùng mô hình cánh tay máy để phục vụ trực tiếp cho công việc giảng dạy tại trường nhằm giúp cho sinh viên hiểu rỏ hơn về lý thuyết, tạo điều kiện cho việc dạy và học được sinh động hơn . Bức xúc trước nhu cầu tìm hiểu về tay máy công nghiệp từ chính bản thân và của những người yêu thích về lónh vực này, nhóm đã bắt tay vào việc thực hiện nghiên cứu đề tài: “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY MÁY NĂM BẬC TỰ DO”. 1.2 TẦM QUAN TRỌNG CỦA VẤN ĐỀ Ở Việt Nam nói chung công nghệ chế tạo tay máy còn chậm phát triển, chúng ta vẩn chưa có nhà máy nào có khả năng chế tạo các bộ phận cấu thành của tay máy đạt tiêu chuẩn quốc tế. Tận dụng những vật liệu có sẳn để gia công các chi tiết cơ khí cũng như linh kiện , thiết bò điện có sẳn do nước ngòai sản suất để thiết kế thành những sản phẩm cụ thể trước hết là ứng dụng làm phương tiện giảng dạy trong trường học và từ đó phát triển cao hơn để ứng dụng vào trong sản suất đã và đang là hướng đi đúng đắng của các kỹ sư ở Việt Nam . Đề tài : “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY MÁY NĂM BẬC TỰ DO” không nằm ngoài nhận đònh trên. Điều quan trọng hơn hết là các vấn đề liên quan đến cấu tạo, nguyên lý hoạt động của tay máy và phần lý thuyết về các hoạt động xảy ra bên trong vi xử lí sẽ được giới thiệu trong đề tài này. Nó sẽ là nguồn thông tin hửu ích cho những ai muốn tìm hiểu về lónh vực này. 1.3 GIỚI HẠN VẤN ĐỀ Tay máy rất đa dạng về nguồn gốc và chủng loại đây là lần đầu thực hiện nghiên cứu đề tài: “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY MÁY NĂM BẬC TỰ DO” trong điều kiện: • Thời gian thực hiện đề tài chỉ trong 6 tuần • Kinh nghiệm thực tế chưa có nhiều • Tài liệu về vi xử lí và tay máy còn hiếm Vì vậy nhóm đã thực hiện nghiên cứu đề tài với những đặc điểm chính sau đây: • Lập trình bằng KIT vi xử lí 8085 • Thiết kế mạch điều khiển cánh tay máy • Xây dựng những chương trình tiêu biểu 1.4 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Thực hiện đề tài “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY MÁY NĂM BẬC TỰ DO” là một công việc để người thực hiện đề tài nghiên cứu kỹ khái niệm mô hình, nguyên lý làm việc cũng như tập lệnh của vi xử lí. Sản phẩm của đề tài trước hết có thể được ứng dụng vào phương tiện giảng dạy tại trường; và nếu được phát triển rộng, đi sâu hơn thì có thể ứng dụng vào trong thực tế Đồ án tốt nghiệp sản xuất công nghiệp,và đặc biệt cung cấp một cái nhìn tổng quát về vi xử lí và tay máy công nghiệp. Ñoà aùn toát nghieäp CHÖÔNG 2 Đồ án tốt nghiệp 2.1 DÀN Ý NGHIÊN CỨU • Giới thiệu tổng quát về tay máy • Thiết kế mạch điều khiển cánh tay máy • Xây dựng phần mềm • Thi công • Hướng dẫn thao tác 2.2 ĐỐI TƯNG NGHIÊN CỨU Chủ yếu là mô hình cánh tay máy được gia công 2.3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU  Phương Pháp Tham khảo tài liệu: chủ yếu là các tài liệu về kỹ thuật số, kỹ thuật vi xử lí, điện tử cơ bản Thực nghiệm: viết chương trình thử nghiệm trên KIT vi xử lý 8085  Phương Tiện • Ngòai KIT vi xử lí 8085 và mô hìmh cánh tay máy, nhóm còn thực hiện dề tài còn thiết kế thêm các mạch phụ để thử nghiệm các chương trình liên quan đến 8255 và 8279 2.4 THỜI GIAN NGHIÊN CỨU Nhóm thực nghiên cứu đề tài từ ngày đăng ký đề tài, công việc được phân bố cho 6 tuần làm việc như sau: Tuần 1 : Lập đề cương tổng quát Tuần 2 : Thu thập tài liệu Tuần 3 : Lập đề cương chi tiết Tuần 4,5 : Khai triển đề cương và đánh máy Tuần 6 : Sửa chữa và in ấn [...]... hành trình kế tiếp Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 4 Đồ án tốt nghiệp 4.1 XÁC CẤU TRÚC MẠCH ĐIỀU KHIỂN Dựa vào yêu cầu về phần điều khiển của cánh tay máy làm cơ sở cho vi c xác đònh cấu trúc mạch Do đó vấn đề đầu tiên là phải nghiên cứu kỹ cấu tạo của tay máy, tiếp theo phải tìm hiểu rõ yêu cầu để điều khiển cánh tay máy Vi c nghiên cứu này sẽ cho cái nhìn về cấu trúc mạch điều khiển Cân nhắc giữa cấu hình và... của tay máy tay máy phụ thuộc vào điện áp đặt vào động cơ và có thể điều chỉnh vô cấp Kết cấu bộ truyền động cơ khí đơn giản thông qua bộ bánh răng giảm tốc 3 cấp, cấp thứ 3 là bộ trục vít- bánh vít do đó khả năng tự hãm rất tốt khi làm vi c Để xử lý công vi c hãm chính xác và khử quán tính, tay máy được trang bò hệ thống điều khiển bằng bộ vi xử lý, nó có chức năng điều khiển theo chương trình mềm do. .. làm thay đổi trình tự thi hành chương trình vi xử lí là một thiết bò logic lập trính đïc, được thiết kế bằng các thanh ghi, các flip_flop và các phần tử đònh thời Vi xử lí có một tập lệnh được thiết kế bên trong,đễ xử lí dữ liệu và truyền thông với các thiết bò ngoại vi Có nhiều loại vi xử lí và cũng có nhiều hãng chế tạo vi xử lí (Intel, Zilog, Motorola) 80 85 là một bộ vi xử lí 8 bit do Intel sản xuất... ứng được Hình 3.3 : Sơ đồ mô hình ROBOT L2001 • Ghi chú : Đồ án tốt nghiệp 1 2 3 4 Bàn kẹp Khớp cổ tay Khớp khuỷu tay Khớp cánh tay 5 Khớp thân 6 Cổng kết nối với thiết bò điều khiển 7 Đèn hiển thò 8 Công tắc logic Lưu đồ mô tả hoạt động của ROBOT L2001 Kẹp chi tiết (2s) 2s Nâng 2 khớp : cánh tay- khuỷu tay 1.5s Quay đến vò trí làm vi c đồng thời xoay cổ tay theo chiều kim đồng hồ Hạ cánh tay 1 s Mở... điều khiển Cân nhắc giữa cấu hình và yêu cầu điều khiển sẽ chọn cấu trúc mạch hợp lí Sơ đồ khối của mạch điều khiển được trình bày ở hình 4.1 Đồ án tốt nghiệp Sơ đồ khối của mạch điều khiển Đồ án tốt nghiệp 4 2 ĐỊNH NGHĨA CÁC CHÂN VI XỬ LÍ Vi xử lí (microproccesser) là một thiết bò bán dẫn chứa các mạch logic điện tử đuộc chế tạo theo công nghệ LSI hoặc VLSI Vi xử lí có khả năng thực hiện các chức năng... 5 36 HLDA CLK(OUT) RESET IN 6 35 READY RST7 .5 7 34 IO /M RST6 .5 8 33 S1 RST5 .5 INTR 9 32 RD 10 31 WR INTA 11 30 ALE AD0 12 29 S0 AD1 13 28 A 15 AD2 14 27 A14 AD3 15 26 A13 AD4 16 25 A12 AD5 17 24 AD6 18 23 A11 A10 AD7 19 20 22 21 RESET(OUT) Vss 80 85 A9 A8 80 85 Pinout Hình 4.2 : sơ đồ chân và các tín hiệu của 80 85 Tuyến đòa chỉ 80 85 có 8 đường tín hiệu, A 15_ A8 là các tín hiệu một chiều, được sử dụng... thống vi xử lí ,các ngoại vi được kết nối ở dạng song song giữa tuyến đòa chỉ tuyến dữ liệu và tuyến điều khiển Vi xử lí chỉ thông tin với một trong các thiết bò tại mọt thời điểm, khi đó phải cách li tất cả các thiết bò còn lại Vi c sử dụng các mạch ba trạng thái (Tri_State) Sẽ giải quyết được vấn đề này 4.6 GIẢI MÃ ĐỊA CHỈ Trong một hệ thống vi xử lý, ngoài các phần tử nhớ (ROM, RAM), vi xử lý còn... hiệu RD từ vi xử lí đến tín hiệu DIR Khi vi xử lí ghi (WR) vào một ngoại vi, RD lên cao vì dòng dữ liệu từ vi xử lí đến các ngoại vi khi vi xử lí đang đọc (RD) từ một ngoai vi, RD xuống thấp và dòng dữ liệu hướng đến vi xử lí, tuyến đòa chỉ thấp không cần thiết phải được đệm trong hệ thống này (nếu đệm càng tốt) vì trong bản thân mạch chốt (74LS373), dữ liệu đòa chỉ đã được đệm rồi Tuyến điều khiển, nếu... với 8085A 10MHZ : đối với 8085A-2 12MHZ : đối với 8085A-1 tần số đưa vaò từ X1,X2 được chia 2 bên trong vi xử lí ∗ CLK (out) - Clock Output : ngõ ra xung đồng hồ Cung cấp các tín hòêu xung đồng hồ cho các thành phần khác thuộc hệ thống Nó có cùng tần tần số với xung đồng hồ bên trong vi xử lí Do đó : fCLK fx1x2 =  2 Đồ án tốt nghiệp Bảng 4.1: trạng thái chu kì máy và các tín hiệu điều khiển 80 85. .. A14 A 15 Tuyến đòa chỉ cao củ a hệ thống (đã được đệm ) 1G 2G 74LS244 Tuyến dữ lie äu đã giả i đa hợp tư ø 80 85 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 RD 2 3 4 5 6 7 8 9 19 1 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 18 17 16 15 14 13 12 11 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Tuyến dữ lie äu củ a hệ thống (đã được đệm ) G DIR 74LS2 45 Hình 4 .5 : Sơ đo mạch đệm tuyến đòa chỉ cao và tuyến dữ liệu Hình 4 .5 chứng tỏ rằng mạch . MINH Lớp : 95 KĐĐ Nghành : Kỹ thuật Điện –Điện Tử 1-Tên đề tài : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY MÁY 5 BẬC TỰ DO DÙNG VI XỬ LÝ 80 85 2 – Các số. vi xử lí 80 85 • Thiết kế mạch điều khiển cánh tay máy • Xây dựng những chương trình tiêu biểu 1.4 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Thực hiện đề tài “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU