Đồ án thiết kế chế tạo cân điện tử tự động

Đồ án thiết kế chế tạo cân điện tửtự động(150kg) kèm mạch để các bạn có thể làm sản phẩm với các mức cân khác nhau mẫu này gồm cản bản word và các sơ đồ mạch cách đấu nối để có thể tạo sản phẩm cân với mức cân là 150kgmọi thắc mắc xin liên hệhttps:www.facebook.comprofile.php?id=100007800519311

MỤC LỤC MỤC LUC DANH SÁCH HÌNH VẼ DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT ĐỀ TÀI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN CÂN ĐIỆN TỬ 1.1 Giới thiệu hệ thống cân định lượng 1.1.1 Giới thiệu chung .9 1.1.2 Thị trường ứng dụng 1.2 Tổng quan cân cân điện tử 10 1.2.1 Khái niệm .10 1.2.2 Phân loại cân đối tượng sử dụng 11 1.2.3 Nguyên lý hoạt động cân điện tử 11 1.2.4 Ứng dụng cân điện tử thực tiễn 12 1.2.5 Khảo sát thị trường cân điện tử .14 1.3 Kết luận chương .16 CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM LẬP TRÌNH VÀ CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ .17 2.1 Mạch điều khiển Arduino .17 2.1.1 Sơ lược mạch điều khiển Arduino 17 2.1.2 Arduino Nano 19 2.1.3 Cơng cụ lập trình Arduino IDE .27 2.2 Lựa chọn thiết bị phần cứng 28 2.2.1 Load Cell .28 2.2.2 Một số Loadcell thực tế 34 2.2.3.Module Hx711 36 2.2.4 Nguồn điện lựa chọn nguồn điện 37 2.2.5 Giới thiệu LCD 16x2 39 2.2.6 Kết luận chương 45 CHƯƠNG LẬP TRÌNH VÀ THIẾT KẾ MƠ HÌNH CÂN ĐIỆN TỬ .46 3.1 Giới thiệu chương 46 3.2 lập trình chương trình Arduino IDE 46 3.2.1 Khởi tạo chương trình 46 3.2.2 Sơ đồ đấu nối dây 47 3.2.3 Sơ đồ thuật toán: 48 3.2.4 Chương trình điều khiển cân điện tử Arduino IDE 48 3.2.5 Thiết kế khí cho cân 52 KẾT LUẬN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1 Cân bàn điện tử sử dụng thực tế .10 Hình 1.2 Sơ đồ khối hệ thống cân sử dụng load cell .11 Hình 1.3 Một số loại cân điện tử thị trường 12 Hình1.4 : Cân bàn điện tử 13 Hình2.1: Tổng quan arduino Nano 21 Hình2.2: Các chân arduino Nano 21 Hình2.3:Các chân ICSP 26 Hình2.4: Cấu trúc load cell 28 Hình2.5: Cấu tạo Loadcell hình .28 Hình 2.6: Load cell thực tế 30 Hình 2.7 : Mạch cầu điện trở load cell 30 Hình 2.8: Cách thức hoạt động điểm đặt 31 Hình2.9: Một số loại load cell .35 Hình2.10: Sơ đồ đấu nối load cell 35 Hình: 2.11 load cell sử dụng sản phẩm .36 Hình2.12: Module Hx711 36 Hình2.13: Sơ đồ đấu nối giây tín hiệu load cell Hx711 Arduino Nano .37 Hình2.14: Nguồn adapter 5v với cổng mini USB 38 Hình2.15: Khối cấp nguồn cho arduino Led LCD 38 Hình:2.16 Pin 9v 39 Hình.2.17 Hình dáng loại LCD thơng dụng 39 Hình:2.18 Sơ đồ chân LCD .40 Hình:2.19 Sơ đồ khối HD44780 .42 Hình: 2.20 Mối liên hệ địa DDRAM vị trí hiển thị LCD .44 Hình :2.21 Mối liên hệ địa ROM liệu tạo mẫu kí tự .45 Hình:3.1 Giao diện chương trình Arduino IDE 46 Hình:3.2 Giao diện cơng cụ lập trình Arduino IDE tạo file 46 Hình:3.3 Lưu lại chương trình 47 Hình:3.4 Sơ đồ đấu nối dây mạch 47 Hình 3.5: Sơ đồ thuật toán .48 Hình:3.6 Loại thép sử dụng làm đế cân .53 Hình:3.7.Kkhung cân hàn thi cơng 53 Hình :3.8 Màn hình hiển thị cân điện tử .54 Hình:3.9 Cân hồn thiện 54 DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Một số loại cân điện tư thị trường 15 Bảng 2.1 Đặc điểm kỹ thuật Arduino Nano 20 Bảng 2.2 Chức chân 21 Bảng 2.3 Chân ICSP 24 Bảng 2.4 Data sheet arduino ICSP 26 Bảng 2.5 Chức số biểu tượng vùng lệnh Arduino IDE 27 Bảng 2.6 Màu chân load cell 35 Bảng 2.7 Chức cân LCD16x2 40 Bảng 2.8 Chức chân RS R/W theo mục đích sử dụng 43 TÓM TẮT ĐỀ TÀI Đồ án nghiên cứu, “Nghiên cứu thiết kế chế tạo cân điện tử-tự động ” Từ kiến thức học ứng dụng board mạch Arduino nguyên lý hoạt động linh kiện điện tử , qua giúp em nghiên cứu, thiết kế chế tạo cân điện tử Cân sử dụng cảm biến load cell để nhận tín hiệu để phân tích đưa kết cụ thể Để chuyển đổi tín hiệu tương tự hiển thị hình SUMMARY OF THEMES Project of researching, Research project, “Research designing and manufacturing electronic-automatic scales” From basic knowledge learned and applied to Arduino circuit board as well as operation principles of electronic components, thereby helping me to research, design and manufacture electronic scales load cell to receive signals to analyze and give specific results To convert the analog signal and display the display LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu đề tài với nỗ lực thân với giúp đỡ tận tình q thầy nhà trường bạn lớp chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu thiết kế chế tạo cân bàn điện tử-tự động ” với thời gian quy định Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô nhà trường, thầy cô viện Kĩ thuật công nghệ tận tình giúp đỡ chúng em suốt năm qua, thầy cô trang bị cho chúng em kiến thức quý báu để làm hành trang bước vào đời Và đặc biệt em xin gửi tới thầy môn Kĩ thuật điều khiển & tự động hóa lời cảm ơn chân thành nhất, thầy ngày đêm miệt mài nghiên cứu, lao động để truyền đạt cho chúng em kiến thức vô quý báu Các thầy tạo cho chúng em điều kiện tốt để chúng em học tập, sử dụng thiết bị mơn để hồn thành đồ án nhanh Em xin chân thành cảm ơn thầy Ts Đặng Thái Sơn tận tình bảo, giúp đỡ chúng em suốt q trình thực đồ án để chúng em hồn thành đồ án với quy định Xin cảm ơn tập thể bạn lớp K55 KTĐK&TDH đóng góp ý kiến quý báu cho đồ án Cuối em xin chân thành cảm ơn xin gửi tới quý thầy cô nhà trường, bạn bè người thân giúp đỡ em suốt thời gian qua lời chúc tốt đẹp nhất! Nghệ An, tháng năm 2019 Sinh viên thực Lê Đức Công MỞ ĐẦU Nước ta trình phát triển mạnh mẽ nhiều lĩnh vực kinh tế trị văn hóa xã hội, để trở thành nước cơng nghiệp hóa đại hóa xứng tầm khu vực giới tự động hóa đóng góp phần khơng nhỏ vào q trình phát triển Bở hệ thống tự động hóa có tính ứng dụng cao, mang lại lợi ích to lớn phát triển cơng nghiệp vi điện tử, kỹ thuật số hệ thống điện điều khiển tự động hoa Với kỹ thuật tiên tiến vi xử lý, mạch số ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển, hệ thong điều khiển khí thơ sơ, với tốc độ xử lý chậm chạm xác thay bới hệ thống diều khiển tự động với lệnh chương trình thiết lập từ trước Và để đạt mục đích khơng thể khơng nói tới đóng góp vơ to lớn nhà trường, thầy cô cán nhà trường Bởi nơi, người nuôi dưỡng chắp cánh cho kỹ sư kiến thức chuyên môn kiến thức văn hóa để làm hành trang vững vàng bước vào sống Và đặc biệt thầy môn Kĩ thuật điều khiển tự động hóa trường ĐẠI HỌC VINH Khơng ngại khó khăn gian khổ ngày đêm miệt mài nghiên cứu, lao động để truyền đạt cho chúng em kiến thức quý báu Sau trình học tập nghiên cứu trường với cố gắng tìm tòi, học hỏi thân trí cán hướng dẫn chúng em nhận hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài“Nghiên cứu thiết kế chế tạo cân điện tử-tự động ” để phần đóng góp cơng sức nhỏ bé cuả vào cơng xây dựng đất nước, mang lại niềm vui cho em nhỏ, người già bị khuyết tật phải vất với đơi chân Và đồng thời để củng cố kiến thức học tập suốt thời gian qua Và dần làm quen với cơng việc tìm hiểu nghiên cứu khoa học Do lần đầu làm quen tìm hiểu thực đồ án nên khơng tránh khỏi thiếu sót, chúng em mong bảo thêm quý thầy cô để sản phẩm chúng em hoàn thiện hi vọng tương lai không xa sản phẩm chúng em sớm ứng dụng vào thực tế sống CHƯƠNG TỔNG QUAN CÂN ĐIỆN TỬ I.1 Giới thiệu hệ thống cân định lượng 1.1.1 Giới thiệu chung Xã hội ngày phát triển tốc độ công nghiệp hóa đại hóa nước ta bắt đầu phát triển mạnh Kéo theo đặt nhiều vấn đề giải khía cạnh xã hội đòi hỏi phát triển nguồn lực đất nước lớn năm qua đảng ta có sáng phát triển ngắn hạn dài hạn nhắm phát triển nguồn lực quốc gia Hiện nay, đát nước ta vào thời kỳ phát triển mạnh mẽ mặt để trình phát triển nhanh chóng cần đầu tư tập trung vào khoa học cơng nghệ đặc biệt mảng tự động hóa sản xuất Nhằm nâng cao suất lao động người giảm chi phí sản xuất Một phương án ứng dụng sử dụng bo mạch điều khiển giám sát hệ thống sử dụng cảm biến link kiện thu nhận tín hiêu từ bên ngồi Một ứng dụng vi điều khiển vào thực tế cân điện tử Cân điện tử sử dụng rộng rãi ngày có chức cho người biết trọng lượng vật từ thiết thực đời sống thực tiễn, lý mà em nhận đề tài tốt nghiệp liên quan đến cân điện tử Đề tài em mang tên “ Nghiên cứu thiết kế chế tạo cân điện tử” 1.1.2 Thị trường ứng dụng Do linh hoạt xử lý, tùy theo mục đích cụ thể mà chường trình viết cho xử lý khác Do đó, hệ thống cân ứng dụng nhiều lĩnh vực liên quan đến khối lượng ứng dụng để cân vật đồ vật người hàng hóa mà ứng dụng nhiều lĩnh vực khác sau: Trong hệ thống cân xe hàng điện tử cỡ lớn, ứng dụng hệ thống trộn phụ gia, sản xuất công nghiệp, nghiên cứu khoa học định lượng chất, sử dụng loại led hiển thị 16x2 sử dụng hình led đoạn hình LCD, gắn kết thêm bàn phím ma trận dùng để tính tốn giá thành sản phẩm … Một ứng dụng khác cân điện tử dùng hệ thống cân bưu điện sau kiện hàng cân xác định nơi cần giửi hệ thống in bưu phí lên nhãn dán vào kiện hàng để giửi Ngoài ứng dụng cân điện tử sử dụng hệ thống đóng gói sản phẩm, người dùng nhập vào giá trị cần đặt đạt đến giá trị cần đặt ngõ của xử lý điều khiển việc dừng việc bơm sản phẩm chuyển sang chế độ khác Điều quan trọng ứng dụng chương trình điều khiển viết cho xử lý cách giao tiếp với thiết bị bên ngồi Phần khác đối tượng cụ thể khác 1.2 Tổng quan cân điện tử 1.2.1 Khái niệm Cân điện tử vật dụng dung để cân hiển thị trọng lượng vật với giá trị thị số có lượng sai số nhỏ, thị trường có nhiều loại cân với kiểu dáng mức cân khác nhau, với mục đích sử dụng mà khích thước chủng loại khác để chế tạo loại khác phù hợp với mục đích sử dụng Một hệ thống cân điện tử bao gồm phần sau: Hình 1.1 Cân bàn điện tử sử dụng thực tế - Phần đế cân 10  Các ghi : Chíp HD44780 có ghi bit quan trọng : Thanh ghi lệnh IR (Instructor Register) ghi liệu DR (Data Register) - Thanh ghi IR : Để điều khiển LCD, người dùng phải “ra lệnh” thông qua tám đường bus DB0-DB7 Mỗi lệnh nhà sản xuất LCD đánh địa rõ ràng Người dùng việc cung cấp địa lệnh cách nạp vào ghi IR Nghĩa là, ta nạp vào ghi IR chuỗi bit, chíp HD44780 tra bảng mã lệnh địa mà IR cung cấp thực lệnh VD : Lệnh “hiển thị hình” có địa lệnh 00001100 (DB7…DB0) Lệnh “hiển thị hình trỏ” có mã lệnh 00001110 - Thanh ghi DR : Thanh ghi DR dùng để chứa liệu bit để ghi vào vùng RAM DDRAM CGRAM (ở chế độ ghi) dùng để chứa liệu từ vùng RAM gởi cho MPU (ở chế độ đọc) Nghĩa là, MPU ghi thông tin vào DR, mạch nội bên chíp tự động ghi thơng tin vào DDRAM CGRAM Hoặc thông tin địa ghi vào IR, liệu địa vùng RAM nội HD44780 chuyển DR để truyền cho MPU => Bằng cách điều khiển chân RS R/W chuyển qua lại giữ ghi giao tiếp với MPU Bảng sau tóm tắt lại thiết lập hai chân RS R/W theo mục đích giao tiếp Bảng 2.8 Chức chân RS R/W theo mục đích sử dụng RS R/W 0 Ghi vào ghi IR để lệnh cho LCD Đọc cờ bận DB7 giá trị đếm địa DB0-DB6 Ghi vào ghi DR 1 Đọc liệu từ DR  Chức Cờ báo bận BF: (Busy Flag) Khi thực hoạt động bên chíp, mạch nội bên cần khoảng thời gian để hoàn tất Khi thực thi hoạt động bên chip thế, LCD bỏ qua giao tiếp với bên ngồi bật cờ BF (thơng qua chân DB7 có thiết lập RS=0, R/W=1) 43 lên để báo cho MPU biết “bận” Dĩ nhiên, xong việc, đặt cờ BF lại mức  Bộ đếm địa AC : (Address Counter) Như sơ đồ khối, ghi IR không trực tiếp kết nối với vùng RAM (DDRAM CGRAM) mà thông qua đếm địa AC Bộ đếm lại nối với vùng RAM theo kiểu rẽ nhánh Khi địa lệnh nạp vào ghi IR, thông tin nối trực tiếp cho vùng RAM việc chọn lựa vùng RAM tương tác bao hàm mã lệnh Sau ghi vào (đọc từ) RAM, đếm AC tự động tăng lên (giảm đi) đơn vị nội dung AC xuất cho MPU thơng qua DB0-DB6 có thiết lập RS=0 R/W=1 (xem bảng tóm tắt RS R/W)  Vùng RAM hiển thị DDRAM : (Display Data RAM) Đây vùng RAM dùng để hiển thị, nghĩa ứng với địa RAM kí tự hình bạn ghi vào vùng RAM mã bit, LCD hiển thị vị trí tương ứng hình kí tự có mã bit mà bạn cung cấp Hình sau trình bày rõ mối liên hệ : Hình: 2.20 Mối liên hệ địa DDRAM vị trí hiển thị LCD Vùng RAM có 80x8 bit nhớ, nghĩa chứa 80 kí tự mã bit Những vùng RAM lại khơng dùng cho hiển thị dùng vùng RAM đa mục đích Lưu ý để truy cập vào DDRAM, ta phải cung cấp địa cho AC theo mã HEX  Vùng ROM chứa kí tự CGROM: Character Generator ROM 44 Vùng ROM dùng để chứa mẫu kí tự loại 5x8 5x10 điểm ảnh/kí tự, định địa bit Tuy nhiên, có 208 mẫu kí tự 5x8 32 mẫu kí tự kiểu 5x10 (tổng cộng 240 thay 2^8 = 256 mẫu kí tự) Người dùng khơng thể thay đổi vùng ROM Hình :2.21 Mối liên hệ địa ROM liệu tạo mẫu kí tự Như vậy, để ghi vào vị trí thứ x hình kí tự y đó, người dùng phải ghi vào vùng DDRAM địa x (xem bảng mối liên hệ DDRAM vị trí hiển thị) chuỗi mã kí tự bit CGROM Chú ý bảng mã kí tự CGROM hình bên có mã ROM A00 2.2.6 Kết luận chương chương cho ta hiểu biết thêm thông tin số loại linh kiện sử dụng sản phẩm Biết rõ thông tin chức nhiệp vụ linh kiện sản phẩm từ thơng tin ứng dụng linh kiện vào việc phát triển sản phẩm khác 45 CHƯƠNG LẬP TRÌNH VÀ THIẾT KẾ MƠ HÌNH CÂN ĐIỆN TỬ 3.1 Giới thiệu chương Trong chương ta nhìn thấy lập trình cho hệ thống Cơng cụ lập trình Arduino IDE cách nhận tín hiệu xử lý tín hiệu đưa lệnh để hiển thị giá trị cần thiết hình hiển thị 3.2 Lập trình chương trình Arduino IDE Hình:3.1 Giao diện chương trình Arduino IDE 3.2.1 Khởi tạo chương trình 46 Hình:3.2 Giao diện cơng cụ lập trình Arduino IDE tạo file Hình:3.3 Lưu lại chương trình 3.2.2 Sơ đồ đấu nối dây 47 Hình:3.4 Sơ đồ đấu nối dây mạch 3.2.3 Sơ đồ thuật tốn 48 Hình 3.5: Sơ đồ thuật tốn 3.2.4 Chương trình điều khiển cân điện tử Arduino IDE #include "HX711.h" #include #include LiquidCrystal lcd(12, 11, 10, 9, 8, 7); HX711 scale(A1, A0); // HX711.DOUT- pin #A0 ;HX711.PD_SCK- pin #A1 #define loa float hieuchinh=0.81118; float zero; float heso_chia = 1; int man_hinh = 0; int t=100; fload a,b; void setup() 49 { lcd.begin(16, 2); scale.set_scale(22800.f); scale.tare(); attachInterrupt(0, ngat0, LOW); //chan 2, so luong attachInterrupt(1, ngat1, LOW); //chan , chinh can zero = EEPROM.read(1); lcd.setCursor(0, 0); // hien thi man hinh lcd.print("DO AN CAN DIEN TU"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(" LOADCELL "); delay(1500); // thoi gian hien thi lcd.clear(); // lam sach man hinh hien thi lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Designed by: "); delay(800); lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0);lcd.print(" L lcd.setCursor(0, 0);lcd.print(" LE ");delay(t); ");delay(t); lcd.setCursor(0, 0);lcd.print(" LE ");delay(t); lcd.setCursor(0, 0);lcd.print(" LE D ");delay(t); lcd.setCursor(0, 0);lcd.print(" LE DUC ");delay(t); lcd.setCursor(0, 0);lcd.print(" LE DUC ");delay(t); lcd.setCursor(0, 0);lcd.print(" LE DUC L ");delay(t); lcd.setCursor(0, 0);lcd.print(" LE DUC LE ");delay(t); lcd.setCursor(0, 0);lcd.print(" LE DUC CON ");delay(t); lcd.setCursor(0, 0);lcd.print(" LE DUC CONG ");delay(t); 50 lcd.setCursor(0, 1);lcd.print("D ");delay(t); lcd.setCursor(0, 1);lcd.print("DO ");delay(t); lcd.setCursor(0, 1);lcd.print("DO ");delay(t); lcd.setCursor(0, 1);lcd.print("DO A ");delay(t); lcd.setCursor(0, 1);lcd.print("DO AN ");delay(t); lcd.setCursor(0, 1);lcd.print("DO AN ");delay(t); lcd.setCursor(0, 1);lcd.print("DO AN T ");delay(t); lcd.setCursor(0, 1);lcd.print("DO AN TO ");delay(t); lcd.setCursor(0, 1);lcd.print("DO AN TOT ");delay(t); lcd.setCursor(0, 1);lcd.print("DO AN TOT ");delay(t); lcd.setCursor(0, 1);lcd.print("DO AN TOT N ");delay(t); lcd.setCursor(0, 1);lcd.print("DO AN TOT NG ");delay(t); lcd.setCursor(0, 1);lcd.print("DO AN TOT NGH lcd.setCursor(0, 1);lcd.print("DO AN TOT NGHI ");delay(t); ");delay(t); lcd.setCursor(0, 1);lcd.print("DO AN TOT NGHIEP ");delay(t); delay(1500); lcd.clear(); } void loop() { // chinh_can if(man_hinh ==0 ) // chuyen tin hieu hien thi ket qua LCD { lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(" CAN DIEN TU "); lcd.setCursor(13, 1); lcd.print("kg"); a=0; 51 for(int i =0;i