Khối Reset - Phương pháp nghiên cứu - Thiết kế mô- 123docz.net

6. Phương pháp nghiên cứu

3.2.2. Khối Reset

Khối Reset được nối với chân số 9 của vi điều khiển, thiết lập trạng thái ban đầu cho hệ thống (Reset hệ thống). Ngõ vào Reset tác động ở mức cao trong khoảng thời gian hai chu kỳ xung máy, sau đó xuống mức thấp để 8051 bắt đầu làm việc. Reset có thể kích bằng tay sử dụng phím nhấn thường hở S (Hình 3. 5). 9 RST 8051 + C4 10uF S +V 5 1 k R1 Hình 3.5:Mạch Reset 3.2.3. Khối tạo dao động

Mạch dao động bên trong chip 8051 được ghép với thạch anh bên ngoài

nhờ hai chân 18 và 19 của nó (Hình 3. 6).

XTAL2 19 XTAL1 18 8051 C2 33pF 12HZ C3 33pF Hình 3.6 : Mạch tạo dao động.

3.2.4. Khối mạch điều khiển nam châm điện

1 k R7 RLY212V +V 12 D1 T5 C2335 +V 5 RLY1 5V 1k R6

Hình 3.7: Mạch điều khiển nam châm điện

Mạch điều khiển nam châm điện sử dụng Tranzitor nghịch T5 – C2335, Role thường mở 5V, loại 2 tiếp điểm, điện trở R6= 1K định thiên cho cực B của Tranzitor và được nối ra port điều khiển P0. 3. Nam châm điện chính là cuộn dây của Role 2. Led D1 hiển thị trạng thái mạch. R7= 1K điện trở phân áp.

Khi ngõ điều khiển P0.3 được treo ở logic 1 (mức 5V), Tranzitor T5 mở, cuộn dây Role 1 trở thành nam châm điện hút tiếp điểm động. Tiếp điểm của Role 1 ở trạng thái thường mở sẽ được đóng và mạch Role 2 kín, cuộn dây của Role 2 trở thành nam châm điện (hút). Khi ngõ này được treo ở mức 0 (mức 0V), Tranzitor T5 khóa, mạch hở, không hình thành nam châm điện (nhả).

31 1 k R4 1k R5 M1 RLY3 5V +V 5 T6 C2335 D5 +V 12

Hình 3. 8: Mạch điều khiển động cơ sử dụng Role

Khi ngõ điều khiển P0. 0 được treo ở logic 1 (mức 5V), Tranzitor T6 mở , cuộn dây Role 1 trở thành nam châm điện hút tiếp điểm động. Tiếp điểm của Role 1 ở trạng thái thường mở sẽ được đóng và mạch cho động cơ kín,động cơ M1 hoạt động. Khi ngõ này được treo ở mức 0 (mức 0V),

Tranzitor T6 khóa, mạch hở, động cơ M1 ngừng hoạt động. 3.2.6. Khối mạch điều khiển động cơ sử dụng mạch cầu H

Mạch cầu H là một mạch điện giúp đảo chiều dòng điện. Nó được gọi là mạch cầu H vì mạch này có hình chữ cái H.Thành phần chính của mạch cầu H chính là các “khóa”, việc chọn linh kiện để làm các khóa này phụ thuộc vào mục đích sử dụng mạch cầu, loại đối tượng cần điều khiển, công suất tiêu thụ của đối tượng và cả hiểu biết, điều kiện của người thiết kế. Nhìn chung, các khóa của mạch cầu H thường được chế tạo bằng Role (relay), BJT (Bipolar Junction Transistor) hay MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor). Phần thiết kế mạch cầu H vì vậy sẽ tập trung vào 3 loại linh kiện này. Trong thiết kế này, các khóa của mạch cầu H sử dụng npn BJT – C2335.

BJT là viết tắt của từ Bipolar Junction Transistor là một linh kiện bán dẫn (semiconductor device) có 3 cực tương ứng với 3 lớp bán dẫn trong cấu tạo.

Tuy là được tạo nên từ các bán dẫn tạp chất nhưng nồng độ tạp chất của các lớp trong npn BJT rất khác nhau. Lớp E rất “giàu” hạt dẫn, kế đến là lớp C và lớp B thì lại rất ít hạt dẫn và rất mỏng.Khi điện áp cực B lớn hơn điện áp cực E, tiếp xúc p-n giữa B và E được phân cực thuận. Dòng electron từ E (vốn có rất nhiều do cách pha tạp chất) ào ạt “chảy” về B, trong khi lớp B (bán dẫn loại p) vốn rất mỏng và nghèo hạt dẫn (lỗ trống), nên phần lớn electron từ E sẽ “tràn” qua cực C và đi về nguồn. Chiều của dòng điện sẽ ngược lại chiều của dòng electron (vì theo định nghĩa chiều dòng điện ngược chiều electron). Diễn giải đơn giản, dòng diện từ cực B đã gây ra dòng điện từ cực C về E.

Một chú ý khi thiết kế khóa điện tử dùng BJT là “tải” phải được đặt phía trên BJT tức là nên dùng mạch E chung.

P0.1 P0.2 330 R2 330 R3 T2 C2335 T4 C2335 T1 C2335 +V 12 +V 12 M2 T3 C2335

Hình 3.9: Mạch điều khiển động cơ sử dụng mạch cầu H.

Khi ngõ điều khiển P0.1 được treo ở logic 1 (mức 5V), ngõ điều khiển P0. 2 được treo ở logic 0 (mức 0V), Tranzitor T1 và T3 mở, T2 và T4 khóa, động cơ M2 quay ngược, tay với quay sang trái.

Khi ngõ điều khiển P0.1 được treo ở logic 0 (mức 0V), ngõ điều khiển P0. 2 được treo ở logic 1 (mức 5V), Tranzitor T2 và T4 mở, T1 và T3 khóa, động cơ M2 quay thuận,tay với quay sang phải.

3.2.7.Mạch điện tổng thể

P0.2 P0.1

Mach câu H

Mach tao dao dông

Mach nguôn Mach Reset

9 8051 220v 12v +5V 7085 20 18 19 Mach DK dông co P0.0

Mach DK nam châm

RLY1 5V +V 5 T5 C2335 D1 +V12 RLY212V +V12 D5 T6 C2335 +V 5 RLY3 5V M1 OUT GND VIN + C1 1000uF IC 10k +V 5 S +C4 10uF C2 33pF 12HZ C3 33pF T3 C2335 M2 +V 12 +V 12 T1 C2335 T4 C2335 T2 C2335 1 k R7 1k R5 1k R4 1 k R1 1k R6 330R3 330 R2 Hình 3. 10: Mạch điện tổng thể.

Khi cung cấp một điện áp xoay chiều 220 V cho máy biến áp sẽ nhận được điện áp xoay chiều 12 V. Qua điôt cầu điện áp xoay chiều này được chỉnh lưu thành điện áp một chiều.Điện áp một chiều 12 V được lấy ra làm nguồn.

Qua IC ổn áp 7805, cho điện áp ra + 5V cung cấp nguồn nuôi cho vi điều khiển.

Tụ C1= 1000F, có tác dụng lọc nguồn, san bằng độ gợn sóng.

Đầu ra + 5 V được lấy ra làm nguồn, được nối với chân 40 của vi điều khiển.

Điện trở thanh 10K (điện trở kéo) được nối với các chân từ chân 32 – 40 của vi điều khiển (8 chân nối điện trở cho các chân của port 0, 1 chân nối với + nguồn 5V – chân 40 của vi điều khiển).

Chân RESET, chân số 9 được nối với mạch Reset để thiết lập trạng thái ban đầu cho hệ thống.

Mạch tạo dao động nối với chân 18 và 19 của vi điều khiển.

Mạch điều khiển nam châm nối với chân P0. 3 – chân 36 của vi điều khiển.

Mạch điều khiển động cơ sử dụng Role nối với chân P0. 0 – chân 39 của vi điều khiển.

Mạch điều khiển động cơ sử dụng mạch cấu H nối với chân P0. 1 – chân 38 của vi điều khiển.

Hoạt động của mạch được lập trình, điều khiển hoạt động thông qua vi điều khiển.

3.3. Lập trình

Khởi tạo chương trình

ORG 00H

;#include <sfr51.inc>

MOV TMOD: Khởi động cho Timer hoạt động và được ghi giờ bằng dao động trên chip.

Thanh ghi mode gồm 2 nhóm 4 bit là: 4 bit thấp đặt mode hoạt động cho Timer 0 và 4 bit cao đặt mode hoạt động cho Timer 1.

0 0 0 0 1 1 1 1

MOV TMOD,#01H: Đặt mode hoạt động cho Timer 0.

0 0 0 0 0 0 0 1

MOV R0,#5: Nạp vào thanh ghi R0, 5 lần.

MOV P0,#00H:Nạp vào thanh ghi P0 dữ liệu ở địa chỉ 00H. ;---

Nếu P1.0 ở mức 0 nhảy đến nhãn “Taibangchuyen” Start: JNB P1.0, Taibangchuyen

Sau đó đặt P0.0 lên mức 1: SETB P0.0.Động cơ băng tải hoạt động. Đặt thời gian cho động cơ hoạt động- LCALL DELAY

Động cơ băng tải dừng hoạt động- đặt P0.0 ở mức 0: CLR P0.0. Nếu P0.0 mức 0: thực hiện nhãn: Vevitribandau.

đặt P0.1 ở mức 0- CLR P0.1 (0V).

đặt P0.2 lên mức 1- SETB P0.2 (5V). Động cơ quay theo chiều ngược. Đặt thời gian cho động cơ hoạt động- LCALL DELAY .

Đặt P1.0 ở mức 0- CLR P1.0 và thông báo tay quay đang ở vị trí phải. Đặt P1.0 ở mức 1- SETB P1.0 và thông báo tay quay đang ở vị trí trái.

Khi động cơ dừng lại, tức là khi P0.1,P0.2 ở mức 0: CLR P0.1, CLR P0.2. P0.3 được đặt ở mức 1 (5V): SETB P0.3 để nam châm điện hút vật.

Khi tay quay đang ở vị trí phải: CLR P0.1, SETB P0.2 và thực hiện nhả vật - CLR P0.3.

Khi tay quay đang ở vị trí trái : SETB P0.1,CLR P0.2 và thực hiện hút vật- SETB P0.3.

Hệ dừng lại khi các port về mức 0: CLR P0.0, CLR P0.1, CLR P0.2, CLR P0.3.

Kết thúc chương trình con quay về chương trình chính: RET. DELAY: MOV R7,#200: Nạp vào thanh ghi R7, 200 lần

MOV TH0,#HIGH(-50000): Nạp vào thanh ghi TH0, thời gian trễ 50 000 s. MOV TL0,#LOW(-50000): ): Nạp vào thanh ghi TL0, thời gian trễ 50 000

s.

Như vậy thời gian trễ là 1 000000s = 1s Chương trình ASM :

ORG 00H

#include <sfr51.inc> MOV TMOD,#01H MOV R0,#5

36 MOV P0,#00H --- Start: JNB P1.0, Taibangchuyen Vevitribandau: CLR P0.1 SETB P0.2 LCALL DELAY

CLR P1.0 ;bao dang o vi tri phai Taibangchuyen: SETB P0.0 LCALL DELAY CLR P0.0 Tayquaytrai: SETB P0.1 CLR P0.2 LCALL DELAY

SETB P1.0; bao dang o vi tri trai Dunglai: CLR P0.1 CLR P0.2 Hutvat: SETB P0.3 Tayquayphai: CLR P0.1 SETB P0.2 LCALL DELAY

CLR P1.0 ;bao dang o vi tri phai Nhavat: CLR P0.3

DJNZ R0,Taibangchuyen; lap lai 5 lan LCALL Stop ;--- Stop: CLR P0.0 CLR P0.1 CLR P0.2 CLR P0.3

37 RET

;--- DELAY: MOV R7,#200

NAPLAI: MOV TH0,#HIGH(-50000) MOV TL0,#LOW(-50000) SETB TR0 CHO: JNB TF0,CHO CLR TF0 CLR TR0 DJNZ R7,NAPLAI RET ;--- END KẾT LUẬN

Sau quá trình tìm hiểu và nghiên cứu thiết kế mô hình tôi có thể rút ra được một số kết luận như sau:

-Thiết kế và chế tạo được các cơ cấu cơ khí cho ro bot như: Động cơ phát động cho băng tải, băng tải, các chậu đựng vật trên băng tải, động cơ điều khiển tay quay, tay quay gắn nam châm điện hút và nhả vật. Các cơ cấu hoạt động tốt, đạt được những yêu cầu đề ra.

-Thiết kế và lắp được các mạch điện cho robot như: mạch nguồn, mạch reset, mạch điều khiển nam châm điện sử dụng Role, mạch điều khiển động cơ một chiều sử dụng Role, mạch điều khiển động cơ một chiều sử dụng mạch cầu H, mạch vi điều khiển… Các mạch điện hoạt động tốt theo yêu cầu đặt ra.

- Lập trình điều khiển cho robot trên Reads 51,và nạp chương trình điều khiển này cho robot qua KIT51Lq. Robot hoạt động theo đúng chương trình đặt ra.

Sau quá trình nghiên cứu thiết kế khóa luận của tôi đã hoàn thành.Tuy nhiên do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp, xây dựng của quýthầy cô và các bạn để khóa luận được cải tiến hơn!

Hà Nội, tháng 05 năm 2013

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. PGS. TS. Phạm Đắp, PGS. TS. Phạm Xuân Thùy, Điều khiển tự động trong các lĩnh vực cơ khí.

2. Vũ Quang Hồi, Kĩ thuật điều khiển động cơ điện.

3. Phạm Quang Huy, Lê Ngọc Bích, Điều khiển lập trình với PLC RSLOGIX.

4. Phạm Công Ngô, Lí thuyết điều khiển tự động, NXB KH & KT, Hà Nội. 5. Tiến sĩ Nguyễn Viết Nguyên, Linh kiện điện tử và ứng dụng.

6. Tống Văn On,Hoàng Đức Hải, Họ vi điều khiển 8051, NXB Lao động. 7. Nguyễn Tần Phước, Giáo trình điện tử kĩ thuật – linh kiện điện tử, NXB TP. HCM.

8. Đỗ Xuân Thụ, Đặng Văn Chuýt, Nguyễn Viết Nguyên, Kĩ thuật điện tử, NXB GD 2005.

9. TS. Nguyễn Mạnh Tiến, Điều khiển Robot Công nghiệp, NXB KH & KT. 10. Tailieu.vn.