Xây dựng mạch đếm sản phẩm sử dụng board Arduino, hiển thị trên màn hình LCD. Tập tin bao gồm file power point báo cáo , Phần codel lập trình ,Chính vì những lý do như vậy nên Arduino hiện đang dần phổ biến và được phát triển ngày càng mạnh mẽ trên toàn thế giới. Trên cơ sở kiến thức đã học trong môn học : Tin học đại cương, Điện tử tương tự và số… cùng với những hiểu biết về các thiết bị điện tử, Em đã quyết định thực hiện đề tài : Xây dựng mạch đếm sản phẩm trên băng tải sử dụng board Arduino, hiển thị trên màn hình LCD. Do kiến thức còn hạn hẹp nên chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, hạn chế vì thế Em rất mong có được sự góp ý và nhắc nhờ từ thầy giáo để có thể hoàn thiện đề tài của mình.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG THÁI NGUN KHOA CƠNG NGHỆ TỰ ĐỘNG HĨA BÁO CÁO THỰC TẬP CHUYÊN NGÀNH Tên đề tài XÂY DỰNG MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM TRÊN BĂNG TẢI Thái Nguyên – 2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG THÁI NGUYÊN KHOA CƠNG NGHỆ TỰ ĐỘNG HĨA XÂY DỰNG MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM TRÊN BĂNG TẢI BÁO CÁO THỰC TẬP CHUYÊN NGÀNH Sinh viên thực hiện: Lớp/Khóa: Sinh viên thực Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi họ tên) (Ký ghi họ tên) Thái Nguyên – 2019 LỜI MỞ ĐẦU Ngày khoa học công nghệ ngày phát triển, vi điều khiển AVR vi điều khiển PIC ngày thơng dụng hồn thiện hơn, nói xuất Arduino vào năm 2005 Italia mở hướng cho vi điều khiển Sự xuất Arduino hỗ trợ cho người nhiều lập trình thiết kế, người bắt đầu tìm tòi vi điều khiển mà khơng có q nhiều kiến thức, hiểu biết sâu sắc vật lý điện tử Phần cứng thiết bị đãđược tích hợp nhiều chức mã nguồn mở Ngôn ngữ lập trình Java lại vơ dễ sử dụng tương thích với ngơn ngữ C hệ thư viện phong phú chia sẻ miễn phí Chính lý nên Arduino dần phổ biến phát triển ngày mạnh mẽ toàn giới Trên sở kiến thức học môn học : Tin học đại cương, Điện tử tương tự số… với hiểu biết thiết bị điện tử, Em định thực đề tài : Xây dựng mạch đếm sản phẩm băng tải sử dụng board Arduino, hiển thị hình LCD Do kiến thức hạn hẹp nên chắn khơng tránh khỏi thiếu sót, hạn chế Em mong có góp ý nhắc nhờ từ thầy giáo để hồn thiện đề tài Em xin chân thành cảm ơn thầy giúp đỡ Em nhiều trình tìm hiểu, thiết kế hoàn thành đề MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH CHƯƠNG I : BĂNG TẢI VÀ SẢN PHẨM TRÊN DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT 1.1 Giới thiệu số dây chuyền sản xuất : Khái Niệm : Dây chuyền kết hợp hiệu người máy móc Nó hồn tồn thể linh hoạt thiết bị Nó kết hợp hệ thống giao thông, vật cố định lại, máy đặc biệt trực tuyến thiết bị kiểm tra để đáp ứng yêu cầu lắp ráp nhiều loại sản phẩm Dây chuyền lắp ráp thiếu sản xuất hàng loạt doanh nghiệp Lợi ích : Khi cơng cụ máy lắp ráp thành dây chuyền lắp ráp đầu tăng lên gấp vài lần so với công cụ máy phân tán hoạt động máy đơn lẻ, lực sản xuất tương đối ổn định Hệ thống gia công tự động bao gồm nhiều công cụ máy Việc sử dụng dây chuyền tự động cải thiện suất lao động, ổn định nâng cao chất lượng sản phẩm, cải thiện điều kiện lao động, giảm diện tích sản xuất, giảm chi phí sản xuất, rút ngắn chu kỳ sản xuất, đảm bảo cân sản xuất Dây chuyền sản xuất tự động tự động vận hành điều khiển theo quy trình hướng dẫn quy định mà khơng bị nhiễu Mục tiêu ổn định, xác nhanh chóng Có dây chuyền tự động sản xuất máy móc, đúc, rèn, dập, xử lý nhiệt, hàn, cắt lắp ráp khí, dòng tự động tích hợp đặc tính khác làm trống, chế biến, lắp ráp, kiểm tra đóng gói Một số ví dụ điển hình dây chuyền sản xuất Hình 1.1 Dây chuyền lắp ráp smatphone BKAV Hình 1.2 Dây chuyền lắp ráp thành phẩm smatphone V smat 1.2 Băng tải đếm sản phẩm - Băng tải đếm sản phẩm hoạt động vận chuyển băng tải băng thường Tuy nhiên, thiết kế lắp ráp theo cảm biến quang để đếm sản phẩm chạy qua nên băng tải đếm xác số sản phẩm vận chuyển cách dễ dàng, hồn tồn tự động với chi phí thấp nhiều lần so với việc sử dụng nhân công - Trên băng tải lắp cảm biến IR ( Hồng ngoại ) bao gồm led thu led phát, Khi sản phẩm tới vị trí IR, lúc tín hiệu từ nguồn thu cảm biến tăng lên => gửi giá trị cao boar điều khiển trung tâm - Khi điều khiển trung tâm nhận tín hiệu từ cảm biến xử lý tính tốn đưa hiển thị LCD - Hiển thị trực quan số lượng thao tác hình LCD Điểm bật băng tải đếm sản phẩm - Băng tải đếm sản phẩm có cấu tạo đơn giản, dễ dàng sử dụng hoạt động ổn định thời gian dài, giúp doanh nghiệp vừa dễ dàng kiểm soát số lượng sản phẩm, vừa tăng suất cơng việc so với hình thức sản xuất truyền thống - Băng tải đếm sản phẩm kết hợp với nhiều hệ thống băng tải khác để đẩy nhanh trình vận chuyển đếm sản phẩm nhanh chóng, xác - Có thể sử dụng không gian quy mô, dễ dàng di chuyển lắp đặt, bảo trì, vệ sinh dễ dàng nhanh chóng - Có chi phí đầu tư thấp, sản phẩm có tuổi thọ cao, việc đầu tư lần khả sử dụng nhiều năm - Sử dụng băng tải đếm sản phẩm, tiết kiệm thời gian, không gian đặc biệt cơng nhân ( Một băng tải làm khối lượng công việc 7-10 công nhân) thời gian ngắn 10 Mức cao - 5V: vật cản so sánh điện áp ngưỡng thơng qua chiết áp, theo điều kiện đáp ứng nhu cầu kỹ thuật thực tế Cổng kết nối : Bảng 2.2 Thông số chân kết nối sensor cảm biến hồng ngoại Ký hiệu pin Mô tả VCC Pin nguồn 3.3V/5V GND 0V OUT (digital) Ngõ số 19 2.3 LCD 1602 Hình 2.5 Hình ảnh LCD 16x2 LCD 16x2 loại LCD thị tất ký tự bảng mã ACSII ký tự đặc biệt người dùng tự tạo với khả thị dòng với dòng 16 ký tự, ký tự có độ phân giải 8x5 pixel sáng phát từ LED 20 Các chân kết nối - VSS: tương đương với GND - cực âm VDD: tương đương với VCC - cực dương (5V) Constrast Voltage (Vo): điều khiển độ sáng hình Register Select (RS): điều khiển địa ghi liệu Read/Write (RW): Bạn đọc (read mode) hay ghi (write mode) liệu phụ - thuộc vào việc gửi giá trị vào Enable pin: Cho phép ghi vào LCD D0 - D7: chân dư liệu, chân có giá trị HIGH LOW bạn chế độ đọc (read mode) nhận giá trị HIGH LOW chế độ ghi (write mode) - Backlight (Backlight Anode (+) Backlight Cathode (-)): Tắt bật đèn hình LCD 21 • 22 Hình 3.1 Sơ đồ khối tổng quan xây dựng mạch đếm sản phẩm Hiển Thị Giao tiếp với khối xử lý để lấy tín hiệu hiển thị cách trưc quan lên hình • Xử lý Khối Tính tốn bao gồm Vi xử lý Arduino có tác dụng , nhận thơng tin từ khối tín hiệu tính tốn theo trương trình biên soạn , đưa liệu hiển thị ngồi hình LCD Tín Hiệu • Khối bao gồm cảm biến hồng ngoại phát vật cản , gửi liệu xử lý để xác định tính tốn 3.1 Sơ đồ khối CHƯƠNG III : XÂY DỰNG HỆ THỐNG 3.2 Sơ đồ nguyên lý Dựa kiến thức học, kỹ thực tế sử dụng phần mềm vẽ mô mạch công cụ Proteus, tiến hành thực vẽ mô phần mềm proteus Chúng ta thực kết nối modul phần lý thuyết đưa Hình 3.2 Mạch vẽ chạy mô phần mềm 23 Bắt đầu Khởi tạo chế độ làm việc Đặt số sản phẩm cần thiết; Đếm =0 K Đọc đầu hồng ngoại K C Có sản phẩm? C Đếm = đếm +1 Giện LCD K Timer Hình 3.3 Sơ đồ thuật tốn lập trình hoạt động đếm mạch 24 Kết thúc 3.3 Lắp ráp mạch điện - Chuẩn bị đầy đủ linh kiên dây kết nối bao gồm : board Arduino Uno, Cảm biến hồng ngoại IR , Màn hình LCD 16*2 , Nguồn DC 9V , dây kết nối socket - Tiến hành lắp ráp kết nối LCD với vi xử lý , Vì LCD xử dụng tích hợp sẵn giao tiếp I2C kết nối chân theo thứ tự sau Bảng 3.1 Thứ tự kết nơi chân hình LCD với vi xử lý Arduino Module hình LCD (16x2) Arduino GND GND Vcc 5V SDA A4 SCL A5 Quá trình kết nối nên xử dụng dây kết nối nhiều màu để phân biệt cách thuận lợi nhanh tróng cho đầu kết nối, khơng phát sinh nhầm lẫn kết nối sai chân tín hiệu Trong trường hợp xử dụng dây màu đỏ để cấp nguồn + 5V từ chân 5V boar Arduino vào chân VCC hình LCD Tiếp theo xử dụng dây màu trắng để cấp nguồn GND từ chân GND boar Arduino vào chân GND LCD Còn chân SCL Và SDA sử dụng dây màu xanh mầu vàng để kết nối với chân A4 , A5 vi xử lý Arduino 25 - Kết nối cảm biến hồng ngoại, Đối với cảm biến hồng ngoài, tương tự cấp nguồn cho LCD phía trên, Tín hiệu từ chân OUT cám biến hồng ngoại đưa vào chân A0 boar Arduino 26 Bảng 3.2 Thứ tự kết nôi chân cảm biến hồng ngoại với vi xử lý Arduino Cảm biến IR Arduino GND GND Vcc 5V SDA A0 Sau hoàn thành tất kết nối bên trên, ý kiểm tra lại toàn chân cắm theo thứ tự màu sắc để chắn tiến hành kết nối sơ đồ nguyên lý nêu 27 Hình 3.4 Mạch thực tế sau hồn thành kết nối 28 3.4 Lập trình cho Arduino Phần mềm sử dụng: Arduino 1.8.8 - Arduino mơi trường phát triển tích hợp đa tảng, làm việc với điều khiển Arduino để viết, biên dịch tải code lên bo mạch Phần mềm cung cấp hỗ trợ cho loạt bo mạch Arduino Arduino Uno, Nano, Mega, Esplora, Ethernet, Fio, Pro hay Pro Mini LilyPad Arduino - Ngôn ngữ phổ quát cho Arduino C C++, phần mềm phù hợp cho lập trình viên quen thuộc với ngôn ngữ Các tính làm bật cú pháp, thụt đầu dòng tự động, làm cho trở thành thay đại cho IDE khác Giao diện phần mềm Hình 3.4 Mạch thực tế sau hoàn thành kết nối 29 - Sơ đồ nguyên lý chương trình Cài đặt ngõ vào nhận tín hiệu từ IR Arduino Khởi tạo kết nối LCD Arduino Trương trình tính tốn Đưa kết hiển thi LCD Hình 3.5 Xây dựng sơ đồ tổng quan hoạt động chương trình 30 3.5 Kết thử nghiệm - Mạch hoạt động theo nội dung lập trình, senser cảm biến hồng ngoại bị che lấp vật cản, cảm biến gửi tín hiệu mức cao boar arduino, nhận biết mắt thường cảm biến có đèn tín hiệu sáng tắt theo vật cản tác động Lúc hình số liệu hiển thị dòng số tương ứng với số lần tác động lên cảm biến Kết luận : Đã hoàn thành thiết kế mạch đếm sản phẩm dây truyền Hình 3.6 Mạch thực tế hoạt động theo thiết kế 31 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Hướng phát triển đề tài Có thể phát phần lập trình phần cứng mạch lên để ứng dụng mức cao có tinh chất dễ vào đời sống hàng ngày như: - Hệ thống kiểm soát số lượng sản phẩm tải Hệ thống nhận diện phân loại thống kê sản phẩm Tích hợp phím bấm cài đặt để tùy chỉnh cài đặt giá trị bắt đầu đếm Mở rộng kết nối, đưa liệu lên mạng LAN, cập nhập data theo thời gian thực Chế tạo bảng hiển thị sản lượng áp dụng xưởng sản xuất Kết luận Sản phẩm hoàn thành: - Chạy chức đặt ban đầu - Hệ thống ổn định Đối với sinh viên: - Làm quen , hiểu dõ vi điều khiển lập trình vi điều khiển - Áp dụng kỹ , kiến thức môn học chuyên ngành hệ đào tạo - Tăng thêm kinh nghiệm sử dụng phần mềm Proteus, Arduino Với tìm hiểu thực được, Em cảm thấy phấn chấn đề tài lần mở đường cho nghiên cứu áp dụng thực tiễn ngành điện - điện tử em Xin chân thành cảm ơn đồng hành hỗ trợ tâm huyết thân thiện thầy giảng viên hướng dẫn trực tiếp tồn thể thầy khoa Tự động hóa Tuy nhiên, báo cáo sơ sài chắn nhiều thiếu xót, mong q thầy bạn đọc góp ý chỉnh sửa để báo cáo thiết thực Cuối cùng, xin cảm ơn quý thầy cô bạn đọc báo cáo 32 Tài liệu tham khảo Phạm Quang Huy, Nguyễn Trọng Hiếu, Vi điều khiển ứng dụng Arduino, NXB BÁCH KHOA HÀ NỘI, 2016 https://www.arduino.cc/ http://arduino.vn/ http://google.com/ Phụ lục Mã nguồn trương trình: #include #include LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); #define ir A0// khai báo chân Ao nhận IR tín hiệu vào void setup() { pinMode(A0,INPUT); lcd.init(); //Khởi động hình Bắt đầu cho phép Arduino sử dụng hình lcd.backlight(); //Bật đèn lcd.clear(); lcd.print("BO DEM SAN PHAM TREN DAY CHUYEN"); lcd.setCursor(16,1); lcd.print("0865383907"); 33 ... chế độ rộng xung (PWM), hỗ trợ bootloader -Năng lượng Arduino UNO cấp nguồn 5V thơng qua cổng USB cấp nguồn với điện áp khuyên dùng 7-1 2V DC giới hạn 6-2 0V Thường cấp nguồn pin vng 9V hợp lí khơng... tự có độ phân giải 8x5 pixel sáng phát từ LED 20 Các chân kết nối - VSS: tương đương với GND - cực âm VDD: tương đương với VCC - cực dương (5V) Constrast Voltage (Vo): điều khiển độ sáng hình... phụ - thuộc vào việc gửi giá trị vào Enable pin: Cho phép ghi vào LCD D0 - D7: chân dư liệu, chân có giá trị HIGH LOW bạn chế độ đọc (read mode) nhận giá trị HIGH LOW chế độ ghi (write mode) -