Đồ án KT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI NGOẠI VI GVHD: Lê Xứng ĐỒ ÁN KT VI ĐIỀU KHIỂN & GHÉP NỐI NGOẠI VI Đề tài: Thiết kế mạch đếm sản phẩm trong một dây chuyền sản xuất Nhóm thực hiện gồm: Nguyễn Quốc Vũ 06CDT2 Huỳnh Nhật Minh 06CDT2 Trần Phước Thọ 06CDT1 Lớp : 06CDT2 Trang 1 Đồ án KT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI NGOẠI VI GVHD: Lê Xứng MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Trang 3 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 4 1.1 Ứng dụng đề tài 4 1.2 Mô tả hệ thống 4 1.3 Mô hình hệ thống 4 1.4 Phân công nhiệm vụ 5 CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU TỔNG THỂ NGUYÊN LÝ VÀ CHỨC NĂNG CÁC KHỐI TRONG MẠCH 6 2.1 Sơ đồ khối và chức năng hoạt động của từng khối 6 2.2 Sơ đồ nguyên lý và phương thức hoạt dộng từng khối 7 2.3 Bản vẽ Layout các mạch 15 CHƯƠNG 3 LẬP TRÌNH CHO HỆ THỐNG 18 3.1 Lưu đồ thuật toán 18 3.2 Chương trình Assembly 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO Lớp : 06CDT2 Trang 2 Đồ án KT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI NGOẠI VI GVHD: Lê Xứng LỜI MỞ ĐẦU Ngành cơ điện tử Việt Nam ngày nay đang phát triển rất nhanh và hòa cùng với xu thế phát triển của ngành cơ điện tử trên thế giới. Càng ngày các sản phẩm cơ điện tử xuất hiện càng nhiều trong cuộc sống của con người, trong sản xuất hay trên thị trường nhằm giúp cho con người cải thiện chất lượng cuộc sống, giúp các nhà máy hay xí nghiệp nâng cao năng suất lao động.Trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước ngày nay, vấn đề cần thiết là phải áp dụng một cách có chọn lọc các nguồn lực gồm nhân lực cũng như thiết bị sản xuất. Đặc biệt quan tâm đến vấn đề cơ giới hóa, tự động hóa sản xuất. Áp dụng các dây chuyền sản xuất hiện đại nhằm nâng cao hơn nữa năng suất làm việc của công nhân. Trên tinh thần đó nhóm chúng em chọn đề tài đồ án là THIẾT KẾ HỆ THỐNG BĂNG TẢI DẪN ĐỘNG VÀ ĐẾM SẢN PHẨM. Với đề tài này, chúng em mong là sẽ kết hợp được những kiến thức mà thầy cô đã dạy từ các môn học liên quan đến các học phần cơ khí, điện, điện tử và điều khiển lập trình, mà trọng tâm ở đây là việc lập trình Vi điều khiển, để hiện thực hóa một mô hình để có thể áp dụng trong công nghiệp ở nước ta. Nhằm góp phần nâng cao năng suất ở các nhà máy trong nước, đồng thời sẽ giảm được nhiều chi phí tốn kém khi phải nhập khẩu các hệ thống tương tự. Trong quá trình thực hiện đề tài, nhóm chúng em đã thiết kế và tính toán sao cho quá trình làm việc của mô hình là tốt nhất, ổn định nhất, công năng nhiều nhất. Tuy nhiên, nhóm cũng đã gặp nhiều khó khăn do vấn đề thời gian và kinh nghiệm của nhóm cũng hạn chế nên mô hình vẫn gặp những vấn đề chưa thể khắc phục. Kính mong quý thầy cô cùng các bạn đóng góp những ý kiến để những đồ án sau này của nhóm sẽ hoàn thành tốt hơn nữa . Chân thành cảm ơn thầy Lê Xứng đã tận tình hướng dẫn cũng như các thầy cô ở khoa Điện tử viễn thông cũng như khoa Cơ khí đã giúp đỡ chúng em trong quá trình làm đồ án. Đà Nẵng, ngày 15 tháng 06 năm 2010 Nhóm SV thực hiện : Nguyễn Quốc Vũ Huỳnh Nhật Minh Trần Phước Thọ Lớp : 06CDT2 Trang 3 Đồ án KT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI NGOẠI VI GVHD: Lê Xứng CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1/ Ứng dụng của đề tài Hệ thống này có thể được sử dụng trong các nhà máy sản xuất tự động hoặc bán tự động, nhằm giám sát được số sản phẩm sản xuất được, từ đó biết được năng suất làm việc trong một giai đoạn nào đó. Hệ thống cũng nhằm giảm bớt số lượng nhân công làm công việc xếp sản phẩm vào thùng, từ đó chi phí thuê nhân công cũng giảm bớt. 1.2/ Mô tả hệ thống Hệ thống gồm một dây chuyền gồm có 2 băng tải, một băng tải phân phối sản phẩm và một băng tải phân phối thùng chứa. Sản phẩm chạy trên băng tải đến đoạn cuối của băng tải thì được chuyển vào thùng (sau đó đi đến nơi khác để đóng gói hay làm các nhiệm vụ khác tùy thuộc vào từng mô hình sản xuất ). Số sản phẩm và số thùng được đóng gói được đếm và hiển thị lên Led 7 đoạn. Người điều khiển sẽ điều khiển hệ thống thông qua tổ hợp các phím nhấn, qua đó có thể đóng, mở hệ thống ;điều chỉnh số sản phẩm trong mỗi thùng là 3, 5, hay 10… sản phẩm. 1.3/ Mô hình hệ thống Lớp : 06CDT2 Trang 4 Đồ án KT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI NGOẠI VI GVHD: Lê Xứng san pham thung hang cam bien Led hien thi dieu khien bang nut bam Bang chuyen 1 Bang chuyen 2 1.4/ Phân công nhiệm vụ Nguyễn Quốc Vũ : Khối mạch công suất, khối bàn phím Trần Phước Thọ : Khối cảm biến, khối điều khiển trung tâm Huỳnh Nhật Minh : Khối hiển thị, khối điều khiển trung tâm Lớp : 06CDT2 Trang 5 KHỐI CÔNG SUẤT Đồ án KT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI NGOẠI VI GVHD: Lê Xứng CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU TỔNG THỂ NGUYÊN LÝ VÀ CHỨC NĂNG CÁC KHỐI TRONG MẠCH 2.1/ Sơ đồ khối và chức năng hoạt động của từng khối 2.1.1/ Sơ đồ khối 2.1.2/ Chức năng của từng khối Lớp : 06CDT2 Trang 6 KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM KHỐI CẢM BIẾN KHỐI BÀN PHÍM KHỐI HIỂN THỊ Đồ án KT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI NGOẠI VI GVHD: Lê Xứng 2.1.2.1/ Khối xử lý trung tâm Dùng trong xử lý các tín hiệu vào (Ở đây nhận tín hiệu từ cảm biến, ma trận bàn phím) để xuất tín hiệu ra phù hợp (hiển thị ra led, điều khiển động cơ băng chuyền sản phẩm và động cơ băng chuyền thùng). Vai trò trung tâm do chip Atmel 89C51 đảm nhiệm, cấu tạo và sơ đồ được trình bày ở phần dưới. 2.1.2.2/ Khối hiển thị Hiển thị : dùng 4 led 7 đoạn, trong đó 2 led để hiện số thùng và 2 led để hiện số sản phẩm. Khi người sử dụng cài đặt số sản phẩm trong 1 thùng và số thùng trong 1 ca thì khối hiển thị sẽ hiển thị các số liệu được nhập vào; hiển thị số sản phẩm và thùng mà cảm biến đếm được. Đồng thời trong quá trình hoạt động, khi số sản phẩm và số thùng tăng lên tương ứng thì cũng được hiển thị ra led để người công nhân có thể nhận biết mà dễ dàng điều chỉnh. 2.1.2.3/ Khối cảm biến Để cảm nhận số lượng sản phẩm đi qua thì cảm biến phải có phần phát và phần thu. Ở đây ta dùng cảm biến hồng ngoại (2 led: một phát và một thu) ,với khoảng cách tối đa là 20cm. Sau mỗi lần có sản phẩm đi qua thì bộ đếm của chip vi điều khiển 8051 sẽ đếm lên 1, đồng thời vi điều khiển sẽ điều khiển hiển thị ra led. 2.1.2.4/ Khối bàn phím Là một ma trận phím gồm 4 hàng và 4 cột (16 phím) . Gồm khối các phím số từ 0 đến 9 dùng để cài đặt số lượng thùng và số lượng sản phẩm và Khối các phím dùng trong điều khiển ( đánh số từ A đến F) như cài đặt sản phẩm, khởi động băng chuyền, dừng băng chuyền… 2.1.2.5/ Khối công suất Hoạt động nhờ có 2 động cơ DC 12V được điều khiển bởi vi điều khiển. Khi bit nối với động cơ được tích cực (mức 0) thì động cơ sẽ được kích hoạt. Băng chuyền được động cơ dẫn động sẽ tự động chuyển sản phẩm hay thùng đến nơi cần thiết. Để cách ly phần điều khiển và phần công suất (chống nhiễu ) thì trong mạch có sử dụng các opto như ở phần nguyên lý được trình bày ở dưới đây. 2.2/ Sơ đồ nguyên lý và phương thức hoạt động của từng khối Lớp : 06CDT2 Trang 7 Đồ án KT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI NGOẠI VI GVHD: Lê Xứng 2.2.1/ Khối trung tâm Sử dụng bộ vi điều khiển AT89C51 Đây là nơi lưu giữ chương trình điều khiển chính và dữ liệu cho các mạch giãi mã hàng và cột. AT89C51 là một hệ vi tính 8 bit đơn chip CMOS có hiệu suất cao, công suất nguồn tiêu thụ thấp và có 4Kbyte bộ nhớ ROM Flash xóa được và lập trình được. Chip nà được sản xuất dựa vào công nghệ bộ nhớ không mất nội dung có độ tích hợp cao. AT89C51 có các đặc trưng chuẩn sau: 4Kbyte Flash, 128 byte RAM, 32 đường xuất nhập, hai bộ đình thời và đếm 16 bit, một cấu trúc ngắt hai mức ưu tiên và 5 nguyên nhân ngắt, một port nối tiếp song công, mạch tạo dao động và tạo xung Clock trên Chip. Chế độ nghỉ dừng CPU trong khi vẫn cho phép RAM, các bộ đình thời và đếm, Port nối tiếp và hệ thống ngắt hoạt động. - Mô tả các chân của IC89C51 • Vcc: Chân cung cấp điện • GND: chân nối đất • Port 0: là port xuất nhập 8 but 2 chiều cực D hở. Port 0 còn được cấu hình làm bus địa chỉ (byte thấp) và làm bus dữ liệu đa hợp trong khi truy xuất bộ nhwos dữ liệu ngoài và bộ nhớ chương tình ngoài. Port 0 cũng nhận các byte mã trong khi lập trình cho Flash và xuất các byte mã trong khi kiểm tra chương trình. • Port 1: là port xuất nhập 8 but hai chiều có các điện trở kéo lên bên tỏng. Khi các logic 1 được ghi lên các chân của port 1, các chân này được kéo lên mức Lớp : 06CDT2 Trang 8 Đồ án KT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI NGOẠI VI GVHD: Lê Xứng cao bởi các điện trở kéo lên bên tỏng và có thể được sử dụng như là các nghõ vào. Khi làm nhiệm vụ là các port nhập, các chân của port 1 đagn được kéo xuống mức thấp do tác động bên ngoài sẽ cấp dòng do có các điện trở kéo lên bên trong • Port 2: là port xuất nhập 8 but hai chiều có các điện trở kéo lên bên trong. Khi các logic 1 được ghi lên các chân của port 2, các chân này được sử dụng như là các ngõ vào. Khi làm nhiệm vụ port nhập, các chân của port 2 đang được kéo xuống mức thấp do tác động bên ngoài sẽ cấp dòng do có các điện tở kéo lên bên tỏng. Port 2 tạo ra byte cao của bus địa chỉ trong thời gian tìm nạp lệnh từ bộ nhớ chương trình ngoài, và tỏng thời gian truy xuất bộ nhở dữ liệu ngoài sử dụng các địa chỉ 16 but. • Port 3: là port xuất nhập 8 bit hai chiều có các điện trở kéo lên bên trong. Khi các logic 1 được ghi lên các chân của port 3, các chân này được kéo lên mức cao bởi các điện trở kéo lên bên trong và có thể được sử dụng như là các ngõ vào. Khi làm nhiệm vụ port nhập, các chân của port 3 đang được kéo xuống mức thấp do tác động bên ngoài sẽ cấp dòng do có các điện trở kéo lên bên trong. Port 3 còn được sử dụng làm các chức năng khác của AT89C51. Chân Chức năng P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 Ngõ vào Port nối tiếp Ngõ ra Port nối tiếp Ngõ vào ngắt ngoài 0 Ngõ vào ngắt ngoài 1 Ngõ và bên ngoài của bộ định thời 1 Ngõ vào bên ngoài của bộ định thời 0 Điều khiển ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài • RST: ngõ vào Reset. Mức cao trên chân này trong 2 chu kỳ máy trong khi bộ dao động đang hoạt động sẽ Reset AT89C51. Lớp : 06CDT2 Trang 9 Đồ án KT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI NGOẠI VI GVHD: Lê Xứng • Mạch Reset tự động khi khởi động máy • (Với bài này thực hiện Reset bằng cách nối chân 9 của 8951 với nguồn 5V) • ALE: là một xung ngõ ra cho phép chốt địa chỉ ALE (Address Latch Enable) cho phép chốt byte thấp của địa chỉ trong thời gian truy xuất bộ nhớ ngoài. Hcaan này cũng được dùng làm ngõ vào xung lập trình ( ) trong thời gian lập trình cho Flash. • Khi hoạt động bình thường, xung của ngõ ra ALE luôn có tần số bằng 1/6 tần số của mạch dao động trên chip, có thể được sử dụng cho các mục đích định thời từ bên ngoài và tạo xugn Clock. Tuy nhiên cần luwu ý là một xung ALE sẽ bị bỏ qua trong mỗi chu kỳ truy xuất của bộ nhwos dữ liệu ngoài. • Khi cần, hoạt động cho phép chốt byte thấp của địa chỉ sẽ được vô hiệu hóa bằng cách set but 0 của thanh ghi chức năng đặc biệt có địa chỉ byte là 8Eh. Khi bit này được set, ALE chỉ tích cực trong thời gian thực thi lệnh MOVX hoặc MOVC. Ngược lại chân này sẽ được kéo lên mức cao. Việc set but không cho phép hoạt động chốt byte thấp của địa chỉ sẽ không có tác dụng nếu bộ vi điều khiển đang ở chế đọ thực thi chương trình ngoài. • XTAL1: ngõ vào đến mạch khuếch đại đảo của mạch dao động và ngõ và đến mạch tạo xung Clock bên trong chip. • XTAL2: ngõ ra từ mạch khuếch đại đảo của mạch dao động. Để tạo mạch dao động cho vi điều khiển 8951 hoạt động, chọn mạch tạo dao động như hình vẽ dưới, với các giá trị của linh kiện: C1 = C2 = 30pF Thạch anh dao động có tần số 12MHz. Lớp : 06CDT2 Trang 10 [...]... 22 Đồ án KT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI NGOẠI VI GVHD: Lê Xứng 3.1.5/ Chương trình con quét phím: Lớp : 06CDT2 Trang 23 Đồ án KT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI NGOẠI VI GVHD: Lê Xứng 3.1.6/Chương trình con hiển thị: Lớp : 06CDT2 Trang 24 Đồ án KT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI NGOẠI VI GVHD: Lê Xứng 3.1.7/ Chương trình con biến đổi số thùng, số sản phẩm ra phần chục và phần đơn vị: Lớp : 06CDT2 Trang 25 Đồ án. .. lại giá trị cho số thúng và số sản phẩm • Phím A: nhập số sản phẩm, khi vào cài đặt ta nhấn phím này để cài đặt số sản phẩm trong một thùng • Phím B: nhập số thùng, khi vào cài đặt ta nhấn phím này để cài đặt số thùng • Phím C: Phím nhập, ta nhấn phím này khi hoàn thành quá trình cài đặt • Phím D: Phím cài đặt, ta nhấn phím này khi muốn cài đặt lại số thùng và số sản phẩm khác • Phím E: phím start,... tâm Lớp : 06CDT2 Trang 16 Đồ án KT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI NGOẠI VI GVHD: Lê Xứng 2.3.2/ Mạch hiển thị 2.3.3/ Mạch cảm biến Lớp : 06CDT2 Trang 17 Đồ án KT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI NGOẠI VI GVHD: Lê Xứng 2.3.4/ Mạch bàn phím 2.3.5/ Mạch công suất Lớp : 06CDT2 Trang 18 Đồ án KT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI NGOẠI VI GVHD: Lê Xứng LẬP TRÌNH CHO HỆ THỐNG CHƯƠNG 3 3.1/ Lưu đồ thuật toán 3.1.1/ Chương trình... 4,7KΩ 2.2.3/ Khối cảm biến: Lớp : 06CDT2 Trang 12 Đồ án KT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI NGOẠI VI GVHD: Lê Xứng - Nguyên lý làm việc: LM324 hoạt động như 1 con Op-am, dùng để so sánh mức điện áp Khi không có sản phầm đi qua, led thu nhận được ánh sáng nên dẫn, lúc đó điện áp trên chân 2 của LM324 thấp hơn ở chân 3 nên tín hiệu đưa ra chân 1 ở mức cao Khi có sản phẩm đi qua, led thu không dẫn, điện áp ở chân... 06CDT2 Y Trang 20 Đồ án KT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI NGOẠI VI GVHD: Lê Xứng Y Dừng ĐC sp TANG So_sp lên 1 BĐổi thùng Mov So_sp,#0H BĐổi sp Mov A,R2 N A = So_th ? Y Kđộng ĐC thùng N Có tín hiệu CB thùng ? Y Dừng ĐC thùng RET Lớp : 06CDT2 Trang 21 Đồ án KT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI NGOẠI VI GVHD: Lê Xứng 3.1.3/ Chương trình cài đặt từ bàn phím: 3.1.4/ Chương trình con cài đặt số sản phẩm, số thùng: Lớp.. .Đồ án KT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI NGOẠI VI GVHD: Lê Xứng Sơ đồ chân của IC AT89C51: 2.2.2/ Khối hiển thị Lớp : 06CDT2 Trang 11 Đồ án KT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI NGOẠI VI GVHD: Lê Xứng Bộ phận hiển thị gồm 4 led 7 đoạn được nối Anot chung, ta dùng phương pháp quét... = (5 – 2 )/10 = 0,3kΩ Chọn R20 = R21 = R22 = 330Ω Chọn dòng đi qua R23, R24 là 0,3mA Lớp : 06CDT2 Trang 13 Đồ án KT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI NGOẠI VI GVHD: Lê Xứng R23 + R24 = 5/0,3 = 16,7kΩ Chọn R23 = 6,8KΩ và biến trở tinh chỉnh R24 = 10KΩ Mạch cảm biến số thùng giống như mạch cảm biến sản phẩm nên ở đây ta chỉ tính 1 lần 2.2.4/ Khối bàn phím J1 1 0 2 4 3 1 C0 1 2 4 3 1 C1 2 2 4 3 1 C2 3 2 4 3 C3... ;*******NGAT_TIME0:HIEN THI ******************** NGAT_T0: MOV TH0, #HIGH(-8000) MOV TL0, #LOW(-8000) LCALL HIEN_THI Lớp : 06CDT2 Trang 33 Đồ án KT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI NGOẠI VI GVHD: Lê Xứng SETB TR0 RETI KETTHUC: MOV P0,#0FFH MOV P1,#0FFH MOV P2,#0FFH END Lớp : 06CDT2 Trang 34 Đồ án KT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI NGOẠI VI GVHD: Lê Xứng NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………… ………………………………………………………………... đồ thuật toán 3.1.1/ Chương trình chính: BEGIN THIẾT LẬP NGẮT T0 (HIỂN THỊ) Có phím nào đc nhấn không ? MẶC ĐỊNH : THÙNG 10 SPHẨM 5 N Y Có nhấn phím START ? Y Gọi CT con CHAY_CT N Có nhấn phím RESET ? Y Gọi CT con CHAY_CT N Có nhấn phím STOP ? N Y Lớp : 06CDT2 END Trang 19 Đồ án KT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI NGOẠI VI GVHD: Lê Xứng 3.1.2/ CT CON CHAY_CT CT CON CHAY_CT Mov R1,So_sp Mov R2,So_th So_sp =... 06CDT2 Trang 15 Đồ án KT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI NGOẠI VI GVHD: Lê Xứng VCEO ≥ VCC 5 ( V ) Vậy ta chọn Q3 và Q4 là : TIP42C (PNP) Ptt ( W ) 65 VCEO ( V ) 100 VCBO ( V ) 100 IC ( A ) 6 VCesat ( V ) 0.2 * Tính chọn R9 và R11 : Ta có : VCC = VBE2 + VCE1sat + VR9 → VR9 = VCC – ( VCE1sat + VBE2 ) = 5 - (0.2 + 0.8) = 4 (V ) → R9 = VR9 / IC2 = 4 / (100 * 10-3 ) = 40 (Ω) Công suất tiêu tán trên hai điện . Đồ án KT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI NGOẠI VI GVHD: Lê Xứng ĐỒ ÁN KT VI ĐIỀU KHIỂN & GHÉP NỐI NGOẠI VI Đề tài: Thiết kế mạch đếm sản phẩm trong một dây chuyền sản xuất Nhóm thực. số sản phẩm. Khi người sử dụng cài đặt số sản phẩm trong 1 thùng và số thùng trong 1 ca thì khối hiển thị sẽ hiển thị các số liệu được nhập vào; hiển thị số sản phẩm và thùng mà cảm biến đếm. cài đặt số lượng thùng và số lượng sản phẩm và Khối các phím dùng trong điều khiển ( đánh số từ A đến F) như cài đặt sản phẩm, khởi động băng chuyền, dừng băng chuyền 2.1.2.5/ Khối công suất Hoạt