Đề tài dùng vi điều khiển PIC16F877A và module l298n điều khiển động cơ một chiều bằng phương pháp PWM

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP -o0o - ĐỒ ÁN MÔN HỌC Đề tài: Dùng vi điều khiển PIC16F877A module L298N điều khiển động chiều phương pháp PWM GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU PHƯỚC SVTH: HỒ THANH TÂM LỚP: CĐ ĐKTĐ 19A MSSV: 0309191083 TP HCM, tháng năm 2021 NHẬN XÉT CỦA GV HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… LỜI CẢM ƠN Để hồn thành đồ án mơn học điện tử công suất, người thực đề tài xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: Ban giám hiệu trường cao đẳng kỹ thuật Cao Thắng tạo điều kiện sở vật chất với hệ thống thư viện đại, đa dạng loại sách, tài liệu thuận lợi cho việc tìm kiếm, nghiên cứu thông tin Xin cảm ơn giảng viên môn - Thầy Nguyễn Hữu Phước dẫn tận tình, chi tiết để người thực đề tài có đủ kiến thức vận dụng chúng vào báo cáo đồ án Do chưa có nhiều kinh nghiệm làm để tài hạn chế kiến thức, báo cáo chắn không tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận nhận xét, ý kiến đóng góp, phê bình từ phía Thầy để báo cáo hoàn thiện Lời cuối cùng, người thực đề tài xin kính chúc thầy nhiều sức khỏe, thành công hạnh phúc MỤC LỤC Trang CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Lý chọn đề tài: .6 1.2 Mục tiêu đề tài: .6 1.3 Nội dung đề tài: .6 1.4 Ý nghĩa đề tài: CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .7 2.1 Giới thiệu chức PWM PIC16F877A: 2.1.1 Khái niệm PWM: 2.1.2 Sử dụng pwm PIC: 2.1.3 Các hàm liên quan đến PWM: 2.2 Giới thiệu LCD 16x2: 2.2.1 Hình dáng kích thước: 2.2.2 Chức chân: 10 2.3 Module L298N: 11 2.3.1 Thông số kỹ thuật: 11 2.3.2 Chức chân: 12 2.4 Động chiều RC545SH 12VDC: 12 2.4.1 Định nghĩa ứng dụng động chiều: 12 2.4.2 Định nghĩa RPM: 12 2.4.3 Hình ảnh thơng số động chiều RC545SH 12VDC .13 2.5 IC ổn áp LM7805: 14 2.5.1 khái niệm 14 2.5.2 Thông số kỹ thuật: 15 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH 16 3.1 Thiết kế mạch: .16 3.1.1 Sơ đồ khối chức khối: 16 3.1.2 sơ đồ nguyên lý: .17 3.1.3 Lựa chọn linh kiện mạch: 17 3.2 Thi công mạch vẽ phần mềm Protues: 20 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 22 4.1 Kết luận: 22 4.2 Hướng phát triển: 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO .23 PHỤ LỤC I: VIẾT CHƯƠNG TRÌNH CHO PIC 16F877A 24 Lưu đồ thuật giải: 24 Chương trình: 25 MỤC HÌNH ẢNH Trang Hình Hình dáng loại LCD thơng dụng (Chương 2, hình số 3) 10 Hình 2 Sơ đồ chân LCD (Chương 2, hình số 4) 10 Hình Modul l298N chân(Chương 2, hình số 5) 12 Hình Động RC545SH 12V(Chương 2,hình số 6) 14 Hình IC LM7805 sơ đồ chân(Chương 2, hình số 7) 15 Hình khối nguồn dùng IC LM7805( Chương 2, hình số 8) 16Y Hình Sơ đồ nguyên lý (Chương 3, hình số 1) 17 Hình Điện trở kéo R1 (Chương 3,hình số 2) 18 Hình 3 Ảnh 3D mạch (Chương 3, hình số 4) .20 Hình Vẽ mạch in (Chương 3,hình số 5) 20 Hình Phần mạch sau làm hồn chỉnh (Chương 3, hình số 6) 21 Hình Phần mạch sau làm hồn chỉnh(Chương 3, hình số 7) 21 Chương 1: Tổng quan CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Lý chọn đề tài: Ngày công nghệ khoa học kỹ thuật khơng ngừng phát triển Trong nghành kỹ thuật điện tử đạt nhiều thành tựu to lớn sống người Cùng với phát triển ngành cơng nghệ kỹ thuật điều khiển tự động hóa có bước phát triển vượt bậc Các vi mạch điện tử ngày chiếm vị trí quan trọng lĩnh vực kỹ thuật điện tử chúng có mặt nơi giới Với xuất chúng làm thay đổi nhiều thứ sống nhờ có vi mạch điện tử nên người tận dụng để điều khiển máy móc với khối lượng lớn mà người làm Với mong muốn tìm hiểu, ứng dụng kiến thức học vào phục vụ sản xuất phục vụ đời sống người nhiều Sau thời gian học tập tìm hiểu vi xử lý, người thực đề tài thấy vi xử lý thú vị chúng làm theo mà người mong muốn mức độ định Vì người thực đề tài định dùng kiến thức học vi xử lý PIC 16F877A để điều khiển động DC 1.2 Mục tiêu đề tài: Sau hồn thành xong sản phẩm điều khiển động đảo chiều tăng tốc giảm tốc động hiển thị thơng tin ngồi hình LCD như: chiều quay, tốc độ phần trăm 1.3 Nội dung đề tài: Tìm hiểu hoạt động PWM vi xử lý 16F877A cách kết nối LCD, Module L298N với PIC 16F877A để điều khiển động 1.4 Ý nghĩa đề tài: Thay đổi từ lao động tay sức người sang máy móc giúp tiết kiệm nguồn nhân lực sức lực người Trang Chương 2: Cơ sở lý thuyết CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu chức PWM PIC16F877A: 2.1.1 Khái niệm PWM: PWM có tên tiếng anh Pulse Width Modulation phương pháp điều chỉnh điện áp tải hay nói cách khác phương pháp điều chế dựa thay đổi độ rộng chuỗi xung vuông dẫn đến thay đổi điện áp Các PWM biến đổi có tần số khác độ rộng sườn dương hay sườn âm Các thông số quan trọng PWM bao gồm:  Chu kỳ điều rộng xung(period) ký hiệu T  Tần số điều rộng xung fpwm=1/Tpwm  Thời gian ON chu kỳ (pulse width) ký hiệu Ton  Thời gian OFF chu kỳ ký hiệu Toff  Chu kỳ nhiệm vụ (duty cycle) tính sau: ≤ duty cycle ≤ 100 % duty cycle= Ton 100 % Toff 2.1.2 Sử dụng pwm PIC: Khi hoạt động chế độ PWM tín hiệu sau điều chế đưa chân khối CCP Để sử dụng chức điều chế trước tiên ta cần tiến hành bước cài đặt sau:  B1: Thiết lập thời gian chu kì xung điều chế cho PWM (period) cách đưa giá trị thích hợp vào ghi PR2  B2: Thiết lập độ rộng xung cần điều chế (duty cycle) cách đưa giá trị vào ghi CCPRxL bit CCP1CON  B3: Điều khiển pin CCP output cách clear bit tương ứng ghi TRISC  B4: Thiết lập giá trị chia tần số prescaler Timer2 cho phép Timer2 hoạt động cách đưa giá trị thích hợp vào ghi T2CON  B5: Cho phép CCP hoạt động chế độ PWM Trang Chương 2: Cơ sở lý thuyết Hình 2.1 Sơ đồ khối CCP (Chương 2, hình số 1) Hình 2.2 Các tham số PWM (Chương 2, hình số 2) 2.1.3 Các hàm liên quan đến PWM: TÊN HÀM SETUP_CCPX(Y) CÚ PHÁP X là: Y là: 1: khối CCP1 CCP_PWM:b CHỨC NĂNG Thiết lập chức PWM cho khối CCP 2: khối CCP2 ật chế độ pwm CCP_OFF: tắt chế độ pwm SETUP_TIMER2() SETUP_TIMER2(X, period, postscale) Tần số xung: f= X: T2_DIV_BY_1, T2_DIV_BY_4, T2_DIV_BY_16 Trang fosc 4∗X∗(period +1) Fosc: tần số thạch anh X: giá trị chia tần timer (1,4,16) Chương 2: Cơ sở lý thuyết SET_PWMX_DU X là: Thiết lập duty cycle: TY(Y) 1: khối CCP1 Z= duty cycle 2: khối CCP2 Nếu khai báo Y 8bit Z=(Y/period+1)*100% Nếu khai báo Y 16bit Z= Y 100 % 4∗(period +1) 2.2 Giới thiệu LCD 16x2: 2.2.1 Hình dáng kích thước:        Có nhiều loại LCD với nhiều hình dáng kích thước khác nhau, hình loại LCD thơng dụng Hình Hình dáng loại LCD thơng dụng (Chương 2, hình số 3) Khi sản xuất LCD, nhà sản xuất tích hợp chíp điều khiển (HD44780) bên lớp vỏ đưa các chân giao tiếp cần thiết Các chân đánh số thứ tự đặt tên hình 2.2 : Hình Sơ đồ chân LCD (Chương 2, hình số 4) Chương 2: Cơ sở lý thuyết 2.2.2 Chức chân: Chân Ký Mô tả hiệu Vss Chân nối đất cho LCD, thiết kế mạch ta nối chân với VDD GND mạch điều khiển Chân cấp nguồn cho LCD, thiết kế mạch ta nối chân với VEE RS VCC=5V mạch điều khiển Điều chỉnh độ tương phản LCD Chân chọn ghi (Register select) Nối chân RS với logic “0” (GND) logic “1” (VCC) để chọn ghi Logic “0”: Bus DB0-DB7 nối với ghi lệnh IR LCD (ở chế độ “ghi” - write) nối với đếm địa LCD (ở chế độ “đọc” - read) Logic “1”: Bus DB0-DB7 nối với ghi liệu DR bên RW LCD Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write) Nối chân R/W với logic “0” để LCD hoạt động chế độ ghi, nối với logic “1” E để LCD chế độ đọc Chân cho phép (Enable) Sau tín hiệu đặt lên bus DB0-DB7, lệnh chấp nhận có xung cho phép chân E Ở chế độ ghi: Dữ liệu bus LCD chuyển vào(chấp nhận) ghi bên phát xung (high-to-low transition) tín hiệu chân E Ở chế độ đọc: Dữ liệu LCD xuất DB0-DB7 phát cạnh lên (low-to-high transition) chân E LCD giữ 7- bus đến chân E xuống mức thấp DB0 Tám đường bus liệu dùng để trao đổi thông tin với 14 DB7 MPU Có chế độ sử dụng đường bus :  Chế độ bit : Dữ liệu truyền đường, với bit MSB bit DB7  Chế độ bit : Dữ liệu truyền đường từ DB4 tới DB7, bit MSB DB7 Trang Chương 2: Cơ sở lý thuyết 15 A Nguồn dương cho đèn 16 K GND cho đèn 2.3 Module L298N: 2.3.1 Thông số kỹ thuật:  Driver: L298N tích hợp hai mạch cầu H  Điện áp điều khiển: +5 V ~ +12 V  Dòng tối đa cho cầu H là: 2A  Điện áp tín hiệu điều khiển: +5 V ~ +7 V  Cơng suất hao phí: 20W (khi nhiệt độ T = 75 ℃)  Nhiệt độ bảo quản: -25 ℃ ~ +130 ℃ Hình Modul l298N chân (Chương 2, hình số 5) Trang 11 Chương 2: Cơ sở lý thuyết 2.3.2 Chức chân:  5V Enable: sử dụng để cấp nguồn 5v cho vi điều khiển, arduno,…  Power GND: Cấp 0V  12V Power: nguồn cấp cho động  5v power: nguồn cấp IC L298  A,B Enable: Điều khiển mạch cầu H  Khi A,B Enable=0 động không quay với ngõ vào  Khi A,B Enable=1: IN1=1,IN2=0 động quay thuận IN1=0,IN2=1 động quay nghịch IN3=1,IN4=0 động quay thuận IN3=0,IN4=1 động quay nghịch IN1=IN2=1 động dừng quay IN3=IN4=1 động dừng quay 2.4 Động chiều RC545SH 12VDC: 2.4.1 Định nghĩa ứng dụng động chiều: Động chiều DC ( DC từ viết tắt "Direct Current Motors") Động điều khiển dịng có hướng xác định hay nói dễ hiểu loại động chạy nguồn điện áp DC- điện áp chiều(Khác với điện áp AC xoay chiều). Đầu dây đông thường gồm hai dây (dây nguồn- VCC dây tiếp đất- GND) DC motor  là động chiều với quay liên tục Khi bạn cung cấp lượng, động DC bắt đầu quay, chuyển điện thành Hầu hết động DC quay với cường độ RPM cao ( số vòng quay/ phút) Tốc độ không tải động DC khơng giảm tốc đạt từ 1000RPM tới 40.000RPM.  Ứng dụng động DC đa dạng hầu hết lĩnh vực đời sống Trong tivi, đài FM, ổ đĩa DC, máy in- photo, máy công nghiệp v v 2.4.2 Định nghĩa RPM: Trang Chương 2: Cơ sở lý thuyết Revolutions Per Minute (RPM) có nghĩa số vịng quay phút, PRM đơn vị tính chuyển động trịn tốc độ di chuyển vật khoảng thời gian phút Trong thơng số quạt RPM dùng để đo số vòng quay động quạt vịng phút Nếu RPM lớn động hoạt động nhiều, ngược lại RPM nhỏ tốc độ vịng quay động Tuy nhiên RPM lớn thường dẫn đến tình trạng gây tiếng ồn hơn, RPM nhỏ quạt hoạt động êm Mỗi loại quạt với chủng loại, kích thước, động khác có số vịng quay/ phút khác Tùy vào nhu cầu sử dụng, yêu cầu kỹ thuật mà bạn chọn loại có RPM phù hợp 2.4.3 Hình ảnh thơng số động chiều RC545SH 12VDC Hình Động RC545SH 12V(Chương 2,hình số 6) Các Thông số kỹ thuật:  Điện áp: 12VDC  Dịng khơng tải: 1.8A (12V)  Tốc độ khơng tải: 23000 rpm (12VDC)  Đường kính trục: 3.17 mm  Chiều dài trục: 15mm  Kích thước: 77 * 36mm  Cân nặng: 160g Trang Chương 2: Cơ sở lý thuyết 2.5 IC ổn áp LM7805: 2.5.1 khái niệm: LM7805 hay 7805 IC điều chỉnh điện áp dương đầu 5V Nó IC dịng ổn áp dương LM78xx, sản xuất gói TO-220 gói khác IC sử dụng rộng rãi thiết bị thương mại giáo dục Nó sử dụng nhiều ngành điện tử giá rẻ, dễ sử dụng không cần nhiều linh kiê ̣n bên ngoài IC có nhiều tính tích hợp lý tưởng để sử dụng nhiều ứng dụng điện tử dòng điện đầu 1.5A, chức bảo vệ tải, bảo vệ nhiệt, dòng điện tĩnh thấp Hình IC LM7805 sơ đồ chân (Chương 2, hình số 7) Chân thứ để cấp điện áp DC đầu vào, chân thứ chân để đấu với mass (chân GND), chân thứ chân ngõ điện áp ổn áp, trường hợp nói IC 7805 nên điện áp ngõ 5V (với điều kiện điện áp đầu vào lớn 5V) Điện áp hoạt động IC khuyến cáo nên khoảng 1A để IC hoạt động lâu dài Trang Chương 2: Cơ sở lý thuyết 2.5.2 Thông số kỹ thuật:  Dòng điện đầu 1,5 Ampe  Chức tắt ngắn mạch tức  Chức tắt quá nhiệt tức  Đáng tin cậy để sử dụng thiết bị thương mại  Đầu 5V xác cố định  Điện áp đầu vào tối đa 35V DC Hình Khối nguồn dùng IC LM7805 (Chương 2, hình số 8) Trang Chương 3: Thiết kế thi công mạch CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH 3.1 Thiết kế mạch: 3.1.1 Sơ đồ khối chức khối: Sơ đồ khối: Trang ... người thực đề tài thấy vi xử lý thú vị chúng làm theo mà người mong muốn mức độ định Vì người thực đề tài định dùng kiến thức học vi xử lý PIC 16F877A để điều khiển động DC 1.2 Mục tiêu đề tài: Sau... thành xong sản phẩm điều khiển động đảo chiều tăng tốc giảm tốc động hiển thị thơng tin ngồi hình LCD như: chiều quay, tốc độ phần trăm 1.3 Nội dung đề tài: Tìm hiểu hoạt động PWM vi xử lý 16F877A... II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu chức PWM PIC16F877A: 2.1.1 Khái niệm PWM: PWM có tên tiếng anh Pulse Width Modulation phương pháp điều chỉnh điện áp tải hay nói cách khác phương pháp điều