Thiết kế và xây dựng hệ thống điều khiển động cơ theo nhiệt độ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001:2008 THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ THEO NHIỆT ĐỘ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CƠNG NGHIỆP HẢI PHỊNG - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001:2008 THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ THEO NHIỆT ĐỘ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CƠNG NGHIỆP Sinh viên: Kiều Cơng Hịa Người hướng dẫn: Ths Nguyễn Đồn Phong HẢI PHỊNG - 2019 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 : Kiều Cơng Hịa – MSV : 1312102019 Lớp : ĐC1201- Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp Tên đề tài : Thiết kế xây dựng hệ thống điều khiển động theo nhiệt độ 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 : Nguyễn Đoàn Phong Thạc sĩ Trường Đại học dân lập Hải Phịng 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 2019 Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày tháng .năm 2019 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 Kiều Cơng Hịa Th.S Nguyễn Đồn Phong Hải Phòng, ngày tháng năm 2019 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 2019 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 2019 Người chấm phản biện (Ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC PHẦN TỬ 1.1 TỔNG QUAN VỀ PIC16F877A 1.1.1 Chức sơ đồ chân vi điều khiển PIC16F877A 1.1.2 Một vài thông số vi điều khiển PIC16877A 1.1.3 Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A 1.1.4 Tổ chức nhớ .5 1.1.5 Các cổng xuất nhập PIC16F877A 1.1.6 Timer0 11 1.1.7 Timer1 13 1.1.8 Timer2 15 1.2 THIẾT BỊ LCD 16 1.2.1 Hình dáng kích thước 17 1.2.2 Các chân chức 18 1.2.3 Sơ đồ khối HD44780 19 1.2.4 Tập lệnh LCD 22 1.2.5 Đặc tính chân giao tiếp 27 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DC THEO NHIỆT ĐỘ 28 2.1 SƠ ĐỒ KHỐI 28 2.2 THIẾT KẾ CÁC KHỐI .28 2.2.1 Mạch đo nhiệt độ 28 2.2.2 Khối xử lý 30 2.2.3 Khối ADC (tích hợp PIC16F877A) .31 2.2.4 Khối khuếch đại hiệu chỉnh 32 2.2.5 Khối công suất 33 2.2.6 Khối hiển thị 38 2.2.7 Motor DC 38 2.2.8 Sơ đồ mạch nguyên lý hệ thống 43 CHƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 45 3.1 LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN 45 3.2 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 46 KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 LỜI MỞ ĐẦU Ngày với ứng dụng khoa học kĩ thuật tiên tiến, giới ngày thay đổi, văn minh đại Trong phát triển kĩ thuật tự động hóa đóng góp vai trị quan trọng, tạo hàng loạt thiết bị với đặc điểm bật như: xác, an tồn, tốc độ nhanh, gọn nhẹ Ý tưởng đề tài xuất phát từ toán thực tế thiết kế hệ thống đo nhiệt độ phịng, từ dựa vào nhiệt độ đặt để điều khiển động phù hợp với thay đổi nhiệt độ Đề tài “Thiết kế xây dựng hệ thống điều khiển động theo nhiệt độ”, Thạc sĩ Nguyễn Đoàn Phong hướng dẫn Là kết hợp nhiều mạch điện tử sử dụng phần tử vi điều khiển chương trình giảng dạy, tổng hợp kiến thức môn sở ngành kĩ thực hành môn Vi điều khiển Đề tài em gồm chương: Chương Tổng quan phần tử Chương Thiết kế hệ thống điều khiển động DC theo nhiệt độ Chương Chương trình điều khiển C1 U1 13 33pF 14 X1 C2 33pF CRYSTAL Ua OSC1/CLKIN RB0/INT OSC2/CLKOUT RB1 RB2 RA0/AN0 RB3/PGM RA1/AN1 RA2/AN2/VREF-/CVREF 10 RB4 RB5 RA3/AN3/VREF+ RB6/PGC RA4/T0CKI/C1OUT RB7/PGD RA5/AN4/SS/C2OUT RC0/T1OSO/T1CKI RE0/AN5/RD RC1/T1OSI/CCP2 RE1/AN6/WR RC2/CCP1 RE2/AN7/CS RC3/SCK/SCL RC4/SDI/SDA MCLR/Vpp/THV RC5/SDO RC6/TX/CK VDD=VCC VSS=GND RC7/RX/DT RD0/PSP0 RD1/PSP1 RD2/PSP2 RD3/PSP3 RD4/PSP4 RD5/PSP5 RD6/PSP6 RD7/PSP7 PIC16F877A 33 C4 34 C3 35 36 37 U4:A 38 39 DIS 16 74HC04 74HC08 PWM U3:B 23 24 DIS 26 EN 19 Mode 20 Up 21 Down 22 On_Off 10 74HC08 EN IN1 VSS IN2 VS OUT1 OUT2 EN1 25 30 PWM 18 29 16 28 U2 15 27 100nF 40 17 100nF U3:A 15 EN2 IN3 IN4 OUT3 GND GND OUT4 11 14 L293D CHƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 3.1 LƯU ĐỒ THUẬT TỐN Bắt Đầu Khởi tạoADC Khởi tạo Timer1 Khởi tạo LCD Đọc nhiệt độ từ LM335: Tdoc Đ/chỉnh Tdat? False True Điều chỉnh Tdat False True Tdoc>Tdat Động dừng Điều khiển tốc độ động theo độ lệch Tdoc-Tdat Tính tốn hiển thị Tiếp tục? True False Kết thúc Hình 3.1: Lưu đồ thuật toán 45 - Bước 1: + Khởi tạo ADC + Khởi tạo Timer1 + Khởi tạo LCD - Bước 2: Đọc nhiệt độ từ LM335: Tdoc - Bước 3: Điều chỉnh Tdat + Nếu không cần điều chỉnh Tdat, bỏ qua bước đến bước + Nếu cần điều chỉnh Tdat, đến bước - Bước 4: Điều chỉnh Tdat - Bước 5: So sánh Tdoc > Tdat: + False: dừng động cơ, đến bước + True: Điều khiển tốc độ theo độ lệch nhiệt độ Tdoc-Tdat, đến bước - Bước 6: Tính tốn hiển thị nhiệt đo được, độ rộng xung PWM - Bước 7: Tiếp tục chương trình + Nếu sai, kết thúc chương trình + Đúng quay lại bước thực lặp chương trình, thực vịng lặp while1 3.2 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN Dưới chương trình điều khiển động theo nhiệt độ: #include #include #device *=16 ADC=8 #include #FUSES NOWDT #FUSES HS //No Watch Dog Timer //High speed Osc (> 4mhz for PCM/PCH) (>10mhz for PCD) #FUSES NOPUT //No Power Up Timer 46 #FUSES NOPROTECT //Code not protected from reading #FUSES NODEBUG //No Debug mode for ICD #FUSES NOBROWNOUT //No brownout reset #FUSES NOLVP //No low voltage prgming, B3(PIC16) or B5(PIC18) used for I/O #FUSES NOCPD //No EE protection #FUSES NOWRT //Program memory not write protected #FUSES RESERVED //Used to set the reserved FUSE bits #use delay(clock=20000000) int8 Duty,Mode,Tdat; // Khai bao cac bien dung ct int16 Read_T, dT; int1 On_Off,KeyPress,ReadTStatus; int8 Count=0; /***************************************************/ void ReadKB() // Ham phat hien phim bam { KeyPress=0; if(INPUT(PIN_D0)==0) // Neu phim duoc an (phim chon mode) { delay_ms(150); // Ham delay chong rung phim while(INPUT(PIN_D0)==0); // Cho den nut duoc tha Mode++; // Tang mode len de chuyen sang mode ke tiep if(Mode==4) Mode=0; // Lap lai mode da chuyen qua het cac mode KeyPress=1; 47 } else { if(INPUT(PIN_D1)==0) // Neu phim duoc an (phim tang) { delay_ms(150); // Chong rung phim (cho phim duoc an luc) if(INPUT(PIN_D1)==0) if(Mode==1) { if(Tdat0) Tdat ; KeyPress=1; } } else if(INPUT(PIN_D3)==0) // Neu phim duoc an (phim Start) { delay_ms(150); if(INPUT(PIN_D3)==0); // Cho den nut duoc tha if(Mode==3) {// thi nut co chuc nang bat/tat On_Off=~On_Off; if(On_Off==1) Duty=100; if(On_Off==0) Duty=0; KeyPress=1; } 48 } } } /************************************************/ void Check() // Ham kiem tra nguong { if (Read_T