phân loại sản phẩm sử dụng pic 16f877a

phân loại sản phẩm sử dụng pic 16f877a,phân loại sản phẩm sử dụng pic 16f877a,phân loại sản phẩm sử dụng pic 16f877a,phân loại sản phẩm sử dụng pic 16f877a,phân loại sản phẩm sử dụng pic 16f877a,phân loại sản phẩm sử dụng pic 16f877a,phân loại sản phẩm sử dụng pic 16f877a,phân loại sản phẩm sử dụng pic 16f877a,

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CNKT ĐIỆN TỬ - VIỄN THƠNG THIẾT KẾ MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO SỬ DỤNG VI ĐIỀU KIỂN PIC16F877A CBHD : Th.S Sinh viên : Hoàng Thị Kim Duyên Mã sinh viên : 2017604 Hà Nội - 2021 MỤC LỤC Contents DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU Chương - TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Lý chọn dề tài Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ ngành khoa học kỹ thuật, cơng nhệ kỹ thuật điện tử mà kỹ thuật điều khiển tự động đóng vai trị vơ quan trọng góp mặt lĩnh vực từ dân dụng công nghiệp… Do sinh viên chuyên ngành điên tử phải biết nắm bắt vận dụng cách hiệu kiến thức học để đáp ứng nhu cầu xã hội, nâng cao trình độ thân góp phần thúc đẩy phát triển nước nhà Trong trình tham quan thực tế thực tập tốt nghiệp thấy hệ thống máy móc thực tế xưởng sản xuất, cách thức vận hành khâu điều khiển tự động hóa bên cạnh có khơng hệ thống điều khiển theo kiểu thủ công, nghĩa khâu điều phải có nhiều công nhân đứng vận hành trực tiếp Điều thứ làm cho hiệu suất sản xuất không cao, q trình sản xuất khơng đảm bảo tính liên tục tính xác hệ thống mà phần nhiều lỗi người công nhân vận hành Thứ hai khơng đảm bảo an tồn lao động cho công nhân vận hành tiếp xúc trực tiếp với bảng điều khiển mà phát sinh cố chập điện nguyên nhân khơng biết trước Thứ ba khâu sản xuất phải có nhân cơng vận hành điều gây lãng phí nhân lực, từ chi phi sản xuất tăng cao Từ ưu khuyết điểm cho thấy vai trò quan trọng việc áp dụng kỹ thuật điều khiển tự động vào dây chuyền sản xuất Do đồ án tơi chọn đề tài “Thiết kế mơ hình phân loại sản phẩm theo chiều cao sử dụng vi điều khiển PIC16F877A” Trong mơ hình tồn hệ thống sản xuất (ở hệ thống băng chuyền) điều khiển cách tự động thông qua máy tính phịng điều khiển, điều giải bất lợi trình sản xuất thiết lập trước máy tính, sau người điều khiển cần lệnh khởi động hệ thống hoạt động hoàn toàn tự động theo thiết lập dây chuyền sản xuất hoạt động cách liên tục từ nâng cao hiệu suất sản xuất với người điều khiển Đồng thời người vận hành cách ly hồn tồn với thao tác khí nguy hiểm đề cập việc điều khiển trơ nên linh hoạt người vận hành theo dõi trạng thái hoạt động hệ thống qua giao diện trực quan hình máy tính giúp kiểm sốt q trình sản xuất 1.2 Ý nghĩa thực tế Mơ hình áp dụng cho dây chuyền sản xuất xí nghiệp vừa nhỏ với mức chi phí nhỏ 1.3 Giới hạn nghiên cứu • Vi điều khiển PIC16F877A • Động chiều • Dộng servo 1.4 Yêu cầu đặt • Gồm băng chuyền, băng chuyền có nhiệm vụ đưa sản phẩm thấp cao đi, dùng để đưa thùng vào • Có cảm biến để đếm sản phẩm cao, thấp,trung bình • Sử dụng động servo để gạt sản phẩm cao 1.5 Phương pháp nghiên cứu Tìm hiểu Vi điều khiển PIC16F877A Tìm hiểu LCD cách thức giao tiếp Tìm hiểu động chiều Tìm hiểu động servo Tìm hiểu trình biên dịch CCS, viết chương trình, biên dịch file hex nạp cho Vi điều khiển Thiết kế mơ hình hệ thống băng chuyền lắp đặt sensor vào vị trí mơ hình Thiết kế mạch in board điều khiển Mô hoạt động hệ thống máy tính sử dụng Proteus Hồn thiện mơ mơ hình thật 10 Chương 2: TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG 2.1 Vi điều khiển PIC16F877A 2.1.1 Giới thiệu chung PIC viết tắt từ Programmable Intelligent Computer (Máy tính khả trình thơng minh) hãng General Intrument đặt tên Vi điều khiển có tên mã PIC1650, hệ sau dòng sản phẩm Microchip có trụ sở Mỹ tiếp tục phát triển Các sản phẩm Mircochip đa dạng từ 10Cxxx,12Cxxx,… đến PIC16, PIC18, PIC24, PIC30, PIC33, PIC32MX… phân loại thành tầng thấp, trung, cao phù hợp với ứng dụng từ tới phức tạp người dùng 2.1.2 Phân loại PIC theo ký tự • Nhóm OTP (One Time Programable), với đặt trưng có ký tự “C” nằm sau mã dịng ví dụ PIC16C59,16C54 Đặc điểm loại nạp chương trình lần • Nhóm Flash, với đặt trưng có ký tự “F” nằm sau mã dịng ví dụ PIC16F88, PIC18F2550…Đặt điểm loại tái nạp lại nhiều lần nhớ chương trình Flash(F).Tùy theo dòng PIC mà số lần tái nạp lại khác Ví dụ với chip đời cũ PIC16F84 nạp lại 1.000 lần, với chip đời cao hiên đạt đến 10.000 lần tái nạp • Bên cạnh cịn có dòng PIC sử dụng điện áp thấp (2.0V đến 5.5V) với đặt trưng có ký tự “LF” ví dụ PIC16LF88…tiêu thụ lượng thấp PIC dòng “F” cịn tính giống với PIC tên khác 2.1.3 Phân loại PIC theo dòng PIC chia làm dòng : 39 DBx = 0 0 0 Lệnh Clear Display (x a hiển thị) ghi khoảng trống-blank (mã hiển kí tự 20H) vào tất nhớ DDRAM, sau đ trả đếm địa AC=0, trả lại kiểu thị gốc n bị thay đổi Nghĩa : Tắt hiển thị, trỏ dời g c trái (hàng đầu tiên), chế độ tăng AC Return home Mã lệnh : DBx = DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 1.52 DB2 DB1 DB0 DBx = 0 ms 0 0 * Lệnh Return home trả đếm địa AC 0, trả lại kiểu hiển thị gốc n bị thay đổi Nội dung DDRAM không thay đổi Entry set mode Mã lệnh : DBx = DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 DBx = us 0 0 [I/D] [S] I/D : Tăng (I/D=1) giảm (I/D=0) đếm địa hiển thị AC đơn vị có hành động ghi đọc vùng DDRAM Vị trí trỏ di chuyển theo tăng giảm S : Khi S=1 toàn nội dung hiển thị bị dịch sang phải (I/D=0) sang trái (I/D=1) c hành động ghi vùng DDRAM Khi S=0: không dịch nội dung hiển thị 40 Nội dung hiển thị không dịch đọc DDRAM đọc/ghi vùng CGRAM Display on/off control Mã lệnh : DBx = DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 DBx = [D] us 0 0 [C] [B] D: Hiển thị hình D=1 ngược lại Khi tắt hiển thị, nội dung DDRAM không thay đổi C: Hiển thị trỏ C=1 ngược lại Vị trí hình dạng trỏ, xem hình B: Nhấp nháy kí tự vị trí trỏ B=1 ngược lại Xem thêm hình kiểu nhấp nháy Chu kì nhấp nháy khoảng 409,6ms mạch dao động nội LCD 250kHz Cursor display shift or Mã lệnh : DBx = DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 DBx = [S/C] [R/L] * us 0 * Lệnh Cursor or display shift dịch chuyển trỏ hay liệu hiển thị sang trái mà không cần hành động ghi/đọc liệu Khi hiển thị kiểu dòng, trỏ nhảy xuống dòng dịch qua vị trí thứ 40 hàng Dữ liệu hàng đầu hàng dịch lúc 41 Function set Mã lệnh : DBx = DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 DBx = [N] [F] * us 0 [DL] * DL: Khi DL=1, LCD giao tiếp với MPU giao thức bit (từ bit DB7 đến DB0) Ngược lại, giao thức giao tiếp bit (từ bit DB7 đến bit DB0) Khi chọn giao thức bit, liệu truyền/nhận lần liên tiếp với bit cao gởi/nhận trước, bit thấp gởi/nhận sau N: Thiết lập số hàng hiển thị Khi N=0: hiển thị hàng, N=1: hiển thị hàng F: Thiết lập kiểu kí tự Khi F=0: kiểu kí tự 5x8 điểm ảnh, F=1: kiểu kí tự 5x10 điểm * Chú ý:  Chỉ thực thay đổi Function set đầu chương trình Và sau thực thi lần, lệnh thay đổi Function set không LCD chấp nhận ngoại trừ thiết lập chuyển đổi giao thức giao tiếp  Khơng thể hiển thị kiểu kí tự 5x10 điểm ảnh kiểu hiển thị hàng Set address CGRAM Mã lệnh : DBx = DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 us 42 DBx = [ACG] [ACG][ACG][ACG][ACG][ACG] Lệnh ghi vào AC địa CGRAM Kí hiệu [ACG] bit chuỗi liệu bit Ngay sau lệnh lệnh đọc/ghi liệu từ CGRAM địa định Set DDRAM Mã lệnh : DBx = DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 address DBx = us [AD] [AD] [AD] [AD] [AD] [AD] [AD] Lệnh ghi vào AC địa DDRAM, dùng cần thiết lập tọa độ hiển thị mong muốn Ngay sau lệnh lệnh đọc/ghi liệu từ DDRAM địa định Khi chế độ hiển thị hàng: địa c thể từ 00H đến 4FH Khi chế độ hiển thị hàng, địa từ 00h đến 27H cho hàng thứ nhất, từ 40h đến 67h cho hàng thứ Xem chi tiết hình Read BF and address Mã lệnh : DBx = DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 us DBx = [BF] [AC] [AC] [AC] [AC] [AC] [AC] [AC] R/W=1) (RS=0, 43 Như đề cập trước đây, cờ BF bật, LCD làm việc lệnh (nếu có) bị bỏ qua cờ BF chưa mức thấp Cho nên, lập trình điều khiển, bạn phải kiểm tra cờ BF trước ghi liệu vào LCD Khi đọc cờ BF, giá trị AC xuất bit [AC] N địa CG hay DDRAM tùy thuộc vào lệnh trước đọc Write data to CG or DDRAM Mã lệnh : DBx = DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 DBx = us [Write data] (RS=1, R/W=0) Khi thiết lập RS=1, R/W=0, liệu cần ghi đưa vào chân DBx từ mạch LCD chuyển vào LCD địa xác định từ lệnh ghi địa trước đ (lệnh ghi địa xác định vùng RAM cần ghi) Sau ghi, đếm địa AC tự động tăng/giảm tùy theo thiết lập Entry mode Lưu ý thời gian cập nhật AC khơng tính vào thời gian thực thi lệnh Read from CG data Mã lệnh : DBx = DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 us 44 DBx = [Read data] (RS=1, R/W=1) 2.5 Cảm biến tiệm cận Cảm biến tiệm cận dùng phát vật thể kim loại từ tính, kim loại khơng từ tính (như Nhơm, đồng ) sử dụng cảm biến loại điện cảm (Inductivity Proximity Sensor) phát vật phi kim sử dụng loại cảm biến tiệm cận kiểu điện dung (Capacitve Proximity Sensor) Hay dạng cảm biến quen thuộc có Smartphone, đến nhiều người chưa biết cảm biến tiệm cận gì? Có loại cảm biến tiệm cận nào? Nguyên lý hoạt động, cấu tạo ứng dụng sao, có vai trị thiết bị điện tử đại Cảm biến tiệm cận (còn gọi “Công tắc tiệm cận” đơn giản “PROX” tên tiếng anh Proximity Sensors) phản ứng có vật gần cảm biến Trong hầu hết trường hợp, khoảng cách vài mm Cảm 45 biến tiệm cận thường phát vị trí cuối chi tiết máy tín hiệu đầu cảm biến khởi động chức khác máy Đặc biệt cảm biến hoạt động tốt môi trường khắc nghiệt Cảm biến tiệm cận chuyển đổi tín hiệu chuyển động xuất vật thể thành tín hiệu điện Có hệ thống phát để thực công việc chuyển đổi này: hệ thống sử dụng dịng điện xốy phát vật thể kim loại nhờ tượng cảm ứng điện từ, hệ thống sử dụng thay đổi điện dung đến gần vật thể cần phát hiện, hệ thống sử dụng nam châm hệ thống chuyển mạch cộng từ Đặc điểm cảm biến tiệm cận Phát vật thể không cần tiếp xúc, không tác động lên vật, khoảng cách xa tới 30mm Hoạt động ổn định, chống rung động chống shock tốt Tốc độ đáp ứng nhanh, tuổi thọ cao so với công tắc giới hạn (limit switch) Đầu sensor nhỏ lắp nhiều nơi Có thể sử dụng môi trường khắc nghiệt Các loại cảm biến loại Phân loại cảm biến tiệm cận Có hai loại cảm biến tiệm cận kể đến Đó loại cảm ứng từ loại điện dung Cảm biến tiệm cận loại cảm ứng từ Cảm ứng từ loại có bảo vệ (Shielded): Từ trường tập trung trước mặt sensor nên bị nhiễu kim loại xung quanh, nhiên khoảng cách đo ngắn 46 Cảm ứng từ loại khơng có bảo vệ (Un-Shielded): Khơng có bảo vệ từ trường xung quanh mặt sensor nên khoảng cách đo dài hơn, nhiên dễ bị nhiễu kim loại xung quanh Cảm biến tiệm cận loại cảm ứng điện dung Cảm ứng phát theo nguyên tắc tĩnh điện (sự thay đổi điện dung vật cảm biến đầu sensor), phát tất vật thể Nguyên lý hoạt động cảm biến tiệm cận Cảm biến tiệm cận hoạt động theo nguyên lý trường điện từ phát xung quanh cảm biến với khoảng cách tối đa 30mm gặp vật thể phát tín hiệu truyền xử lý Nguyên lý hoạt động cảm biến tiệm cận cảm ứng từ Cảm biến từ tiệm cận bao gồm cuộn dây quanh lõi từ đầu cảm ứng Sóng cao tần qua lõi dây tạo trường điện từ dao động quanh Trường điện từ mạch bên kiểm soát Khi vật kim loại di chuyển phía trường này, tạo dịng điện (dịng điện xốy) vật Những dịng điện gây tác động máy biến thế, lượng cuộn phát giảm dao động giảm xuống; độ mạnh từ trường giảm Nguyên lý hoạt động cảm biến tiệm cận cảm ứng từ Mạch giám sát phát mức dao động giảm sau thay đổi đầu vật phát Vì nguyên tắc vận hành sử dụng trường điện từ nên cảm biến tiệm cận vượt trội cảm biến quang điện khả chống chịu với mơi trường Ví dụ: dầu bụi thường khơng làm ảnh hưởng đến vận hành cảm biến 47 Đầu Cảm biến Cảm ứng Ngày nay, hầu hết cảm biến cảm ứng có đặc điểm đầu tranzito có logic NPN PNP Những loại gọi kiểu DC-3 dây Trong số trường hợp cài đặt, người ta sử dụng cảm biến tiệm cận có kết nối (âm dương) Chúng gọi kiểu DC-2 dây (xem sơ đồ bên dưới) Tín hiệu cảm biến từ Chế độ hoạt động Thường Mở/Thường Đóng Cảm biến tiệm cận chia theo chế độ hoạt động thường mở (NO) thường đóng (NC) mơ tả tình trạng có tín hiệu đầu cảm biến sau có khơng phát vật Thường mở: Tín hiệu điện áp cao phát vật; tín hiệu điện áp thấp khơng có vật Thường đóng: Tín hiệu cao khơng có vật; tín hiệu thấp phát vật Ví dụ minh họa bên trái trình bày cảm biến tiệm cận DC-2 dây có đầu thường mở (NO) Đầu hoạt động vật di chuyển gần cảm biến Cảm biến từ đầu 48 Di chuyển chuột (=vật) bạn qua cảm biến để làm bóng đèn sáng, xem ví dụ minh họa tương tự với đầu thường đóng (NC) Bóng đèn tắt vật (chuột) di chuyển đến gần cảm biến Cảm biến tiệm cận có hai đầu NO NC gọi kiểu đối lập Lưu ý: Kiểu NO/NC dùng cho cảm biến điện cảm cảm biến điện dung Hình trình bày cảm biến điện dung Cảm biến Cảm ứng Được bảo vệ / Flush / Shielded Cảm biến từ có bảo vệ đầu dò Cảm biến tiệm cận bảo vệ có cấu tạo gồm chắn quanh lõi từ Tấm có tác dụng dẫn trường điện từ đến trước phần đầu Cảm biến tiệm cận bảo vệ lắp chìm mặt bề mặt kim loại, không gian chật hẹp Điều có lợi bảo vệ cảm biến mặt học Tuy nhiên, phạm vi phát bị hạn chế, lắp cảm biến dễ dàng với kim loại xung quanh mà không gây ảnh hưởng Cảm biến Cảm ứng Không bảo vệ / Non-Flush / UnShielded Cảm biến không bảo vệ, khơng có lớp bảo vệ quanh lõi từ Sự khác biệt cảm biến bảo vệ khơng bảo vệ quan sát cách dễ dàng Cảm biền từ loại khơng có đầu dò Thiết kế cho khoảng cách phát lớn cảm biến tiệm cận bảo vệ Cảm biến khơng bảo vệ có khoảng cách phát gần gấp đơi so với loại bảo vệ có kích thước đường kính Khơng thể lắp Cảm biến tiệm cận khơng bảo vệ chìm mặt với bề mặt kim loại Do đó, khả bảo vệ mặt học thấp Vì từ trường 49 mở rộng tới cạnh cảm biến, nên bị ảnh hưởng kim loại khu vực Cảm biến tiệm cận không bảo vệ nhạy cảm với giao thoa hỗ tương 50 Chương 3: Thiết kế hệ thống 3.1 THIẾT KẾ MẠCH PHẦN CỨNG: Mạch thiết kế gồm có khối sau: khối nguồn, khối bàn phím, khối hiển thị, khối mạch công suất, khối điều khiển 3.1.1 Khối nguồn: Mạch lấy nguồn xoay chiều qua adapter AC/DC 220VAC/12VDC, ổn áp nhờ IC 7805.Sơ đồ nguyên lí mạch: U2 +12V +5V 7805 JACK VI VO R26 1k GND C4 C5 100uF 100nF J1 C6 C7 D8 100uF 100nF LED J2 TERMINAL2 Hình 29: Khối mạch ổn áp Chức phần tử mạch: - IC 7805: chức ổn áp điện áp 5V Hình 30: IC7805 - C4 tụ hóa (có phân cực) ổn áp ngõ vào, điện dung tụ lớn điện áp vào IC 7805 phẳng - C5 C7 tụ giấy (không phân cực) hai tụ lọc nhiễu tầng số cao ngõ vào ngõ - C6 tụ hóa có tác dụng dập dao động tự kích sử dụng IC ổn áp dòng 78xx - 3.1.2Khối mạch hiển thị: 51 - Mạch hiển thị bao gồm hình LCD giao tiếp với PIC qua Port D với giao thức bit, ngồi cịn có biến trở để điều chỉnh độ sáng LCD - Ngoài ra, cịn có khối hiển thị gồm led đơn hạn dịng điện trở 220Ω, có tác dụng để text chương trình,các khối khác dùng để báo hiệu đảo chiều chế độ có cài đặt thời gian - LCD1 A K 15 16 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 10 11 12 13 14 RS RW E 48% RV1 VSS VDD VEE RT1602C D4 D5 D6 D7 D0 D1 D2 10k Hình 32: Khối mạch LCD LED đơn 3.2 Giới thiệu chương trình viết code biên dịch: Trong đồ án nhóm chúng em sử dụng chương trình viết code CCS, chương trình cho phép lập trình ngơn ngữ C cho vi điều khiển PIC Microchip Chương trình có câu lệnh đơn giản, dễ hiểu, hổ trợ biên dịch với chức hiển thị lỗi cảnh báo chương trình khơng khả dụng Ngồi cịn biên dịch từ code C file.hex code Assemble Cấu trúc chương trình CCS: - Đầu tiên thị tiền xử lý : ( # ) có nhiệm vụ báo cho CCS cần sử dụng chương trình C dùng vi xử lí , có dùng giao tiếp PC không , ADC không , DELAY không , có sử dụng ngắt hay khơng… 52 - Các khai báo biến - Các hàm - Các hàm phục vụ ngắt theo sau thị tiền xử lý cho biết dùng ngắt - Chương trình Ví dụ cấu trúc chương trình CCS: // khai báo tiền xử lí #include #device PIC16F877 *=16 ADC=10 #use delay (clock=20000000) …… // khai báo them có // khai báo biến Int a,b; Int16 x,y; ……… // chương trình Return(biến);} // hàm ngắt #INT_TIMER1 Void xu_ly_ngăt() {…… ………} // -chương trình -Void main() {……… ……… } III/ Lưu đồ giải thuật: Lưu đồ giải thuật gồm: lưu đồ chương trình chính, chương trình qt, chương trình ngắt timer1  Chương trình vịng lập vơ hạn có chương trình như: Đọc cảm biến nhận từ cảm biến tiệm cận, sử lý cảm biến bắt 53  Chương trình ngắt timer có tác dụng cập nhật giá trị tốc độ cho servo cho servo hoạt động, ... tên mã PIC1 650, hệ sau dòng sản phẩm Microchip có trụ sở Mỹ tiếp tục phát triển Các sản phẩm Mircochip đa dạng từ 10Cxxx,12Cxxx,… đến PIC1 6, PIC1 8, PIC2 4, PIC3 0, PIC3 3, PIC3 2MX… phân loại thành... đưa sản phẩm thấp cao đi, dùng để đưa thùng vào • Có cảm biến để đếm sản phẩm cao, thấp,trung bình • Sử dụng động servo để gạt sản phẩm cao 1.5 Phương pháp nghiên cứu Tìm hiểu Vi điều khiển PIC1 6F877A... tự động vào dây chuyền sản xuất Do đồ án tơi chọn đề tài “Thiết kế mơ hình phân loại sản phẩm theo chiều cao sử dụng vi điều khiển PIC1 6F877A” Trong mơ hình toàn hệ thống sản xuất (ở hệ thống băng