Đang tải... (xem toàn văn)
Lập trình điều khiển động cơ bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng vi điều khiển 8051
Lập trình điều khiển động bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 Chương I GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Đề tài em “Lập trình điều khiển động bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng vi điều khiển 8051” với giao diện thân thiện với người Mục đích kết hợp kiến thức học tính toán thiết kế mạch, lập trình vi điều khiển giao diện phần mềm để thực giao tiếp vi điều khiển với PC nhằm điều khiển hoạt động thiết bị ngoại vi động bước cách linh hoạt Các mảng nội dung thuyết minh : - Động bước – hoạt động nguyên lí điều khiển - Giao tiếp vi điều khiển P89V51RB2 với máy tính thông qua cáp RS232 chân - Lập trình giao diện điều khiển Visual Basic 6.0 Trang Lập trình điều khiển động bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 I.1 Giới thiệu động bước : Theo “Động bước – kĩ thuật điều khiển ứng dụng” (Nguyễn Quang Hùng – Trần Ngọc Bình) động bước loại động không đồng dùng để biến đổi tín hiệu điều khiển dạng xung điện rời rạc thành chuyển động góc quay rotor Góc quay có giá trị định phụ thuộc vào xung điện áp cấp vào stator theo kiểu nào, định nghĩa góc bước rotor Thông thường góc bước nhỏ, có loại đạt đến 0,72 0, phổ biến loại có góc bước 1,8 Nhờ có điều khiển cấp xung vào đầu dây mà ta điều khiển chuyển động động cách xác, động bước sử dụng rộng rãi kĩ thuật điều khiển tự động, điều khiển xác chuyển động máy gia công CNC, đầu đọc CD-ROM, máy in Động bước em sử dụng có số hiệu 23LM-C004, động pha, đầu dây, dòng qui ước 1,2A áp cấp vào 6V, thuộc loại động biến từ trở Tra catalog series này, em xác định đầu dây theo màu sắc sau : Hình 1.1 Màu sắc đầu dây chuẩn theo Catalog Nếu catalog, dùng phương pháp đo điện trở kết hợp với kích dòng cho động để xác định đầu dây động bước vào cấu tạo cuộn dây bên động Đối với động bước dây chia làm nhóm, nhóm có dây có dây chung, gọi dây COM (common) mà điện trở đầu dây đầu dây lại thuộc nhóm nhau, dây khác nhóm hoàn toàn cách điện Dựa vào ta tìm dây COM dây thuộc nhóm với dây COM tương ứng động bước Vấn đề lại kích dòng để tìm thứ tự cuộn dây động sử dụng Chọn nhóm dây, loại trừ dây COM nhóm tìm phương pháp đo điện trở, đặt cho dây lại, dây A, dây B Nối dây COM chung với Trang Lập trình điều khiển động bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 đấu vào nguồn điện chiều cực dương (điện áp nguồn mức định mức động chút), kích cuộn lại vào cực âm nguồn, cuộn A cuộn B cuộn dây lại thuộc nhóm kia, tạo chuyển động quay liên tục thứ tự cuộn lại C, D có chuyển động quay ngược lại thứ tự cuộn lại D, C Việc diễn giải dài dòng song thực tế lại đơn giản, vào hình vẽ sau : Hình 1.2 Thứ tự đầu dây động bước Loại động bước em dùng có đầu dây có màu sắc ghi dấu ngoặc đơn hình 1.1 Theo đầu dây chung có màu trắng đen Đầu A, B, C, D theo thứ tự lục/trắng, lục, đỏ, đỏ/trắng Để tạo chuyển động quay động bước, mặt logic có cách : điều khiển bước, điều khiển nửa bước điều khiển vi bước Hai cách cần điều khiển theo thứ tự cấp xung cho cuộn dây, cách thứ ba liên quan đến thay đổi dòng điện để tạo dịch chuyển nhỏ gần vô cấp cho động cơ, phức tạp Trong đồ án em chọn hai cách đầu để thực điều khiển Đối với điều khiển bước nửa bước có nhiều cách cấp xung, mà tác dụng thay đổi momen quay động Có thể liệt kê tất phương án dùng để điều khiển cho đầu dây sau : - Quay bước : số đầu dây cấp xung điều khiển theo chiều định dịch bước Cụ thể : Thuận : Nghịch : Chế độ : cấp cho cuộn : Cuộn : 10001000100010001000 10001000100010001000 Cuộn : 01000100010001000100 00010001000100010001 Cuộn : 00100010001000100010 00100010001000100010 Cuộn : 00010001000100010001 01000100010001000100 Chế độ : cấp xung cho cuộn kế : Cuộn : 11001100110011001100 11001100110011001100 Cuộn : 01100110011001100110 10011001100110011001 Cuộn : 00110011001100110011 00110011001100110011 Trang Lập trình điều khiển động bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 Cuộn : 10011001100110011001 01100110011001100110 Chế độ : cấp xung cho cuộn kế : Cuộn : 11101110111011101110 11101110111011101110 Cuộn : 01110111011101110111 11011101110111011101 Cuộn : 10111011101110111011 10111011101110111011 Cuộn : 11011101110111011101 01110111011101110111 - Quay nửa bước : số đầu dây cấp xung điều khiển từ lẻ sang chẵn nhau, theo chiều định dịch bước Cụ thể : Thuận : Nghịch : Chế độ : cấp cho cuộn cuộn : Cuộn : 11000001110000011100 11000001110000011100 Cuộn : 01110000011100000111 00000111000001110000 Cuộn : 00011100001110000011 00011100001110000011 Cuộn : 00000111000001110000 01110000011100000111 Chế độ : cấp cho cuộn cuộn : Cuộn : 11100011111000111110 11100011111000111110 Cuộn : 11111000111110001111 10001111100011111000 Cuộn : 00111110001111100011 00111110001111100011 Cuộn : 10001111100011111000 11111000111110001111 I.2 Giới thiệu chuẩn giao tiếp truyền thông RS232 Trong làm việc với thiết bị truyền tin, ta thường gặp thuật ngữ DTE (Data Terminal Equipment – thiết bị đầu cuối liệu) PC, PLC, vi điều khiển … DCE (Data Communication Equipment – thiết bị truyền liệu) MODEM Để mở rộng cấu hình máy tính tạo truyền thông linh hoạt máy tính với nhau, máy tính thiết bị ngoại vi thiết bị ngoại vi với nhau, ta có phương thức sử dụng rãnh cắm mở rộng board mạch máy tính, chuẩn giao tiếp song song (thường cổng máy in hay cổng Centronics), chuẩn giao tiếp nối tiếp, chuẩn USB, cáp mạng … Chuẩn giao tiếp truyền thông RS232 thuộc loại chuẩn giao tiếp nối tiếp Ưu điểm chuẩn cáp nối có độ kháng nhiễu cao truyền thông khoảng cách lớn, giá thành rẻ so với cáp sóng song Tuy nhiên tốc độ truyền dẫn thấp cổng song song khoảng thời gian bit đơn định, mặt khác không tương thích với mức logic TTL mạch điện tử số bất Trang Lập trình điều khiển động bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 lợi, điều đề cập bên Không sử dụng cho yêu cầu mang tính thời gian thực Chuẩn RS232 có mức điện áp sau : - High : -3V ÷ -12V - Low : +3V ÷ 12V Trong điện áp sử dụng cho thiết bị logic mạch điều khiển số ngoại vi sử dụng mức High 5V mức Low 0V Do để truyền dẫn thông tin từ máy tính thiết bị điều khiển thông qua cáp truyền theo chuẩn RS232 cần phải có linh kiện chuyển đổi trung gian để tương thích mức tín hiệu Để đơn giản ta dùng chip Max232 phổ biến thị trường có tích hợp sẵn chức Các cổng máy tính tuân theo chuẩn RS232 gồm loại, loại 25 chân loại chân Song loại 25 chân cồng kềnh không sử dụng hết chức nên ta gặp cổng chân có sẵn Case máy tính Tên gọi chức chân sau : Hình 1.3 Hình 1.4 Hình dạng cổng DB9 máy tính Vị trí chân cổng DB9 máy tính Trang Lập trình điều khiển động bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 Bảng 1.1 Bảng liệt kê tên gọi chức chân DB9 Thứ tự Tên gọi Chức DCD (Data Carrier Detect) DCE phát sóng mang RxD (Received Data) Chân nhận liệu TxD (Transmitted Data) Chân truyền liệu DTR (Data Terminal Ready) DTE sẵn sàng làm việc GND (GRounD)Nối đất tín hiệu DSR (Data Set Ready) DCE sẵn sàng làm việc RTS (Request To Send) DTE yêu cầu gửi liệu CTS (Clear To Send) DCE sẵn sàng nhận liệu RI (Ring Indicator) Báo chuông I.3 Ngôn ngữ lập trình Visual Basic Là ngôn ngữ cấp cao 32 bit dùng để viết chương trình cấp cao chạy Windows, giao diện thân thiện với người dùng, có chứa chức thiết kế giao diện dễ dàng, hướng đối tượng đồng thời có điều khiển MSCOMM hỗ trợ sẵn cho việc truyền tín hiệu qua cổng COM Ngôn ngữ giới thiệu kĩ thiết kế phần mềm I.4 Giới thiệu chip P89V51RB2 Thuộc họ vi điều khiển MCU51 Philips, với đặc trưng đáng quan tâm : - 16KB ROM - 128 byte RAM - port xuất nhập bit - timer - Mạch giao tiếp nối tiếp - Bộ xử lí bit - Có khả điều xung - Chức định thời chó canh (Watch Dog Timer) Trang Lập trình điều khiển động bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 I.5 Nội dung đồ án Thực việc giao tiếp truyền thông PC chip vi điều khiển P89V51RD2 qua chuẩn truyền thông RS232 với IC chuyên dụng để tương thích điện áp sử dụng nhằm điều khiển động bước dây pha Các bước tiến hành : - Thiết kế mạch điều khiển động cơ, mạch công suất, mạch giao tiếp - Thiết kế giao diện phần mềm máy tính VB6.0 với MSCOMM để điều khiển cổng COM máy - Thực giao tiếp PC vi điều khiển đường nạp chip - Chọn chế độ, chiều quay máy tính xuất chuyển động quay động theo ý muốn - Sau động dừng, hiển thị thông báo hình máy tính Trang Lập trình điều khiển động bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 Chương THIẾT KẾ PHẦN CỨNG Phần cứng thiết kế theo module riêng biệt để dễ kiểm tra, bảo trì, nâng cấp phần, phù hợp chức chuyên biệt hóa sản phẩm module : module giao tiếp, module điều khiển module công suất Phần nghiên cứu cấu tạo chức linh kiện có module, công chung module tính toán thiết kế sản phẩm hoàn chỉnh sở module rời rạc Trang 10 Lập trình điều khiển động bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 PC MẠCH NGUỒN KHỐI ĐIỀUKHIỂN CHÍNH MẠCH GIAO TIẾP MẠCH CÔNG SUẤT THIẾT BỊ NGOẠI VI Hình 2.1 Sơ đồ khối chức Giải thích khối chức : - Phần mạch giao tiếp : gồm linh kiện cổng COM DB9 với IC MAX232 để thực chuyển đổi tương thích điện áp cổng COM máy tính điện áp tín hiệu mạch điều khiển Làm nhiệm vụ giao tiếp máy tính vi điều khiển - Phần mạch điều khiển : gồm IC P89V51RB2 với linh kiện phụ khác tạo dao động thạch anh tần số 11.0592MHz, nút Reset tụ, trở để thực chức điều khiển - Phần mạch nguồn : gồm cấp điện áp : nguồn cho vi điều khiển dùng mức 5V nguồn cho thiết bị ngoại vi mức 9V, để an toàn dùng hai nguồn riêng cách li chúng Nguồn cho vi điều khiển cần có mạch riêng để đưa từ mức 12V 5V - Phần mạch công suất : trực tiếp điều khiển cuộn dây động cơ, gồm transistor, linh kiện cách li quang OPTO PC817, mạch đẩy kéo Darlington gồm cặp BJT bổ phụ 2SD468 2SB562, transistor trường chịu dòng ngược cao FET IRF540 Trong thi công mạch, em tách riêng phần mạch để dễ kiểm tra bảo đảm an toàn Trang 11 Lập trình điều khiển động bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 II.1 Phần mạch giao tiếp VC C _AR R O W C5 Vcc R1 GND C3 12 1n C2 1n 11 10 12 TxD R xD C 1+ VCC C1 16 U1 1n 1n C 1- V- C 2+ T1O U T C 2T IN T IN R 1O U T R 2O U T M A X232 T2O U T GND HEADER R xD TxD GND Vcc 1k JP1 2 C4 R IN R IN 14 1n 13 GND P1 C O N N E C TO R D B 15 LED GND V+ D1 GND Hình 2.2 Module giao tiếp Vi mạch MAX232 với sơ đồ kết nối chân với DB9 vi điều khiển giống datasheet kèm Led điểm R8 để kiểm tra điện áp cấp vào cho MAX232 II.2 Phần mạch điều khiển : Thành phần chip P89V51RB2 Philips Với mục đích mở rộng thêm chức sau này, nên cổng P0, P1, P2 đưa đến Jumper 10 chân, chân dành cho đường tín hiệu từ cổng, chân nguồn chân nối đất Bộ tạo dao động chip vi điều khiển thạch anh tần số 11,0592MHz Trang 12 Lập trình điều khiển động bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 d : số bit liệu s : số bit stop Các thông số lấy tương ứng với cổng RS232 người dùng Như hình bên thông số cổng COM máy tính em Như khai báo thuộc tính Settings : MSCOMM1.Settings = “9600,N,8,1” Hình 3.1 Cách xác định thuộc tính cổng COM máy tính Kiểm tra thuộc tính điều khiển MSCOMM : Trang 19 Lập trình điều khiển động bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 Hình 3.2 Thuộc tính cổng COM MSCOMM hỗ trợ sẵn - CommPort : Cú pháp : MSCOMMx.Commport = y Với y số thứ tự cổng COM ta sử dụng Như hình trên, cổng COM ta có số thứ tự Như khai báo Commport : MSCOMM1.CommPort = - PortOpen : Cú pháp : MSCOMMx.PortOpen = Boolean Với Boolean True (buộc mở Port) False (buộc đóng Port) thuộc tính nêu bắt buộc khai báo muốn sử dụng cổng COM cho ứng dụng - Các thuộc tính nhận liệu : Input : nhận chuỗi kí tự xóa khỏi đệm InBufferCount : số kí tự có đệm nhận InBufferSize : đặt xác định kích thước đệm nhận, tính Byte - Các thuộc tính xuất liệu : tương tự nhập liệu, bao gồm thuộc tính Output, OutBufferCount, OutBufferSize - CDTimeout, DSRTimeOut, CTSHolding, DSRHolding, CDHolding : đồ án giao tiếp với thiết bị trung gian Modem nên thuộc tính ta không quan tâm đến Trang 20 Lập trình điều khiển động bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 - DTREnable : thông báo tồn DTE, nhận kiểu Boolean - RTSEnable : xóa tín hiệu RTS để yêu cầu truyền liệu đến DTE - NullDiscard : cho phép nhận kí tự rỗng hay không - RThreshold, SThreshold : số byte đệm nhận, đệm phát làm phát sinh kiện OnComm - HandShaking : chọn giao thức bắt tay truyền liệu Đối với đồ án em không sử dụng giao thức nên không cần nghiên cứu sâu - CommEvent : trả lại lỗi truyền thông hay kiện xảy cổng nối tiếp * Sự kiện OnComm : kiện xảy có thay đổi giá trị thuộc tính CommEvent Trang 21 Lập trình điều khiển động bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 III.1.4 Thiết kế giao diện Hình 3.3 Giao diện phần mềm Giải thích giao diện : - Trước vào giao diện chính, người dùng xem qua hướng dẫn menu Hướng dẫn để thực thao tác kết nối phần cứng bước tiến hành thao tác phần mềm - Trong giao diện người dùng chọn theo thứ tự bước Nút Cancel dùng để tắt giao diện Nút Stop làm việc hai chế độ, chế độ kiểm tra cổng làm việc nút OK dùng để chấp nhận chuỗi kí tự gửi từ khung kí tự nhận, chế độ quay động dùng để dừng động Khi khởi động giao diện, frame Kiểm tra frame Chế độ quay không hiển thị, người dùng chọn hai chế độ Kiểm tra cổng Ngoại vi frame tương ứng cho phép nhìn thấy + Bước : chứa thao tác để chọn cổng tốc độ baud tuân theo thuộc tính máy tính người dùng Trang 22 Lập trình điều khiển động bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 + Bước : chứa tùy chọn : * Ngoại vi : để chọn chế độ điều khiển trực tiếp thiết bị ngoại vi từ máy tính Nếu chọn tùy chọn chế độ frame Chế độ quay cho phép chọn, chọn tùy chọn Kiểm tra cổng * Kiểm tra cổng : để test cổng DB9 Có thể test riêng cổng máy tính cách nối chân thứ (RxD) thứ (TxD) cổng với nhau, kết nối máy tính với sơ đồ kết nối chân sau : Hình 3.2 Ghép nối truyền thông chuẩn giao tiếp nối tiếp Khi frame Kiểm tra hiển thị lên, cho phép gõ vào khung Kí tự phát, nhấn OK Enter dãy kí tự xuất khung Kí tự nhận Trường hợp cổng bị hư hỏng, kết nối dây không khung Kí tự nhận không hiển thị Sau kiểm tra xong, ta muốn thực chọn chế độ điều khiển cho thiết bị ngoại vi, cần chọn lại tùy chọn Ngoại vi trên, frame Kiểm tra bị ẩn Việc làm ẩn hiển thị frame frame có tác dụng làm giao diện rõ ràng thẩm mĩ hơn, không ảnh hưởng đến thuật toán chương trình - menu Giới thiệu phần phụ theo, giới thiệu đề tài, tác giả lời cảm ơn III.1.5 Lập trình Visual Basic Lập trình theo lưu đồ thuật toán sau : Trang 23 Lập trình điều khiển động bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 ` START - Chọn cổng COM - Chọn tốc độ baud Chế độ test cổng Đ Hiển thị gửi nhận chuỗi kí tự hình Đ Chọn chế độ quay gửi cổng COM S Chế độ quay động Dừng động Đ S Hiển thị thông báo dừng hình máy tính END Hình 3.4 Lưu đồ thuật toán việc gửi xử lí liệu từ PC VB6.0 III.2 Thiết kế phần mềm chip P89V51RB2 III.2.1 Điều khiển thu phát liệu Đối với chip vi điều khiển nay, việc thu phát liệu thực nhờ chip UART tích hợp bên qua hai đường truyền thông nối tiếp TxD RxD vi điều khiển Thường hai đường nằm trùng với chân làm nhiệm vụ xuất/nhập liệu thông thường, sử dụng trường hợp truyền nhận nối tiếp Trang 24 Lập trình điều khiển động bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 set chế độ thích hợp phần mềm Việc thu phát liệu vi điều khiển theo phương thức : a) Thăm dò : việc thu liệu, vi điều khiển không làm cả, chờ việc liệu gửi đến đệm thu, thực thi nhiệm vụ tương ứng với liệu – lệnh điều khiển gửi đến vi điều khiển từ DTE phát Đối với việc phát liệu, vi điều khiển chờ liệu đưa vào đệm phát phát tín hiệu sẵn sàng cho việc gửi liệu Sau thực thi chương trình tương ứng, vi điều khiển lại quay chờ liệu đưa vào đệm để chuyển đến chương trình Việc thực đơn giản lại thời gian việc chờ đợi liệu Đối với phương thức này, 8051, người ta sử dụng ghi SCON chuyên dụng cho việc truyền thông nối tiếp vi điều khiển Cấu tạo sau : Các bit chức ghi SCON : Trong : Bit 7, : bit chọn chế độ cho bảng sau : Chế độ : port nối tiếp làm việc chế độ ghi dịch bit Dữ liệu nối tiếp thu phát thông qua chân RxD, chân TxD xuất xung clock dịch bit Tốc độ baud cố định = 1/12 tần số dao động nội chip Chế độ 1, 2, : port nối tiếp làm việc chế độ UART mô tả chân RxD TxD theo chức Thu/ Phát tên Chữ “x” tên chân để nhấn mạnh thiết bị đầu cuối kết nối theo kiểu nối tiếp làm việc bắt tay, nghĩa đồng thời phát thu đường liệu riêng biệt Bit : cho phép truyền thông đa xử lí làm việc chế độ Do đồ án không yêu cầu truyền thông theo kiểu này, ta không nghiên cứu sâu vào Trang 25 Lập trình điều khiển động bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 Bit : cho phép thu Thường set lên từ đầu phép thu liệu cấp nguồn kết nối với máy tính Bit 3, : sử dụng chế độ 3, bit thứ truyền nhận chế độ tùy thuộc vào việc nhận hay phát tín hiệu vi điều khiển Bit : cờ ngắt phát Được set kết thúc việc thu kí tự, xóa phần mềm Bit : cờ ngắt thu Thường set đầu chương trình để báo đệm rỗng, cho phép nhận tín hiệu cấp nguồn kết nối với máy tính Được xóa phần mềm b) Ngắt nối tiếp : Phương thức khắc phục nhược điểm phương thức thăm dò nêu trên, loại bỏ thời gian vô ích việc chờ liệu đưa đến đệm thu/phát Trong chương trình ta thực thi, ngắt thu/phát liệu đưa đến đệm trạng thái sẵn sàng cho việc thực thi chương trình ngắt nối tiếp xảy ra, chương trình nhảy đến chương trình ngắt tương ứng để thực hiện, xong lại quay điểm bị ngắt thực thi tiếp Trong 8051 có ghi điều khiển ngắt IE, điều khiển ngắt tương ứng, ngắt định thời, ngắt ngoài, ngắt nối tiếp Riêng số loại chip Philips P89V51RB2, P89V51RD2 … chip AT89Sxx, AT89C52 Atmel có thêm ngắt định thời thứ Trong phạm vi nghiên cứu đồ án em đưa thuộc tính ngắt port nối tiếp Để khai báo việc sử dụng ngắt nối tiếp, ta set bit EA bit thứ ghi IE phép ngắt, bit ES bit thứ ghi IE cho phép ngắt nối tiếp Khi xảy ngắt (thu phát) cờ ngắt RI TI set lên, chương trình nhảy đến ngắt thích hợp thực thi Vì cờ nhớ không tự xóa nên người lập trình phải xóa thuật toán vi điều khiển để chương trình thực ngắt Đối với hai phương thức nói trên, để thực cần phải tạo tốc độ baud thích hợp để việc truyền thông nối tiếp xảy Tốc độ baud tạo tốc độ tràn định thời chip vi điều khiển, định thời sử dụng nhiệm vụ Tốc độ baud = tốc độ tràn định thời / 32 Vậy ta cần tốc độ baud 9600 tốc độ tràn định thời 307,2KHz Tần số thạch anh 11,0592MHz, định thời tạo tốc độ baud cấp xung clock 0,9216 MHz = 921,6KHz, việc tràn cần phải xảy sau 921,6/307,2 = xung Do định thời đếm lên nên giá trị nạp lại cho định thời phải -3 hay 0FDh Để có đồng hóa việc gửi tín hiệu từ máy tính nhận tín hiệu đưa vào chip cần phải tuân theo loại liệu đưa từ máy tính, ví dụ liệu gửi đến dạng số nhị phân liệu xử lí chip phải dạng số nhị phân, dạng kí tự liệu xử lí chip phải dạng kí tự Trang 26 Lập trình điều khiển động bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 Lưu ý : chương trình thuộc nội dung đồ án, liệu xuất cổng COM dạng kí tự liệu nhận vào chip dạng kí tự, nên để đồng hóa việc thu phát liệu dễ dàng việc lập trình, em sử dụng kí tự theo thứ tự tùy chọn giao diện thiết kế để gửi nhận tín hiệu VB lẫn chip, : “1” : Chế độ - quay thuận bước “2” : Chế độ - quay nghịch bước “3” : Chế độ - quay thuận nửa bước “4” : Chế độ - quay nghịch nửa bước Để thực việc thu phát tín hiệu giao tiếp vi điều khiển, em sử dụng ngắt nối tiếp vi điều khiển P89V51RB2 Chương trình xử lí liệu từ máy tính cụ thể hóa lưu đồ thuật toán sau : MAIN Các khai báo Khởi tạo Chờ ngắt Chế độ ? S Đ QUAY THUẬN CẢ BƯỚC Chế độ ? Đ QUAY NGHỊCH CẢ BƯỚC Hình 3.5 S Chế độ ? Đ QUAY THUẬN NỬA BƯỚC S Chế độ ? S Đ QUAY NGHỊCH NỬA BƯỚC Lưu đồ thuật toán xử lí liệu P89V51RB2 Trang 27 Lập trình điều khiển động bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 III.2.2 Điều khiển động bước Để điều khiển động cơ, em đưa chế độ cấp tín hiệu điều khiển cho đầu dây theo kiểu đơn cực phụ thuộc vào đầu dây cấp tín hiệu Đối với động bước có đầu dây số lượng đầu cấp tín hiệu cho lần dịch bước tối đa Việc ứng dụng thực tế cần điều khiển nhiều thiết bị khác gây nên lãng phí chân, nhiên ứng dụng nhỏ thuộc nội dung đồ án đơn giản cho việc điều khiển không bị giới hạn số lượng chân nên em chọn cách điều khiển đơn cực để tạo chuyển động quay động bước Lưu đồ thuật toán chế độ quay : QUAY THUẬN CẢ BƯỚC QUAY NGHỊCH CẢ BƯỚC R6 = 25 R6 = 25 R4 = R4 = A = 01111111B A = 11101111B DELAY DELAY P2 A P2 A DELAY DELAY Quay phải A Quay trái A Giảm R4 Giảm R4 S R4 = S Đ Đ Giảm R6 Giảm R6 R6 = ? S R6 = ? Đ RETI S R4 = Đ RETI Trang 28 Lập trình điều khiển động bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 QUAY THUẬN NỬA BƯỚC QUAY NGHỊCH NỬA BƯỚC R6 = 25 R6 = 25 DELAY DELAY P2=01111111B P2=11101111B DELAY DELAY P2=00111111B P2=11001111B DELAY DELAY P2=11011111B P2=10111111B DELAY DELAY P2=10011111B P2=10011111B DELAY DELAY P2=11011111B P2=10111111B DELAY DELAY P2=11001111B P2=00111111B DELAY DELAY P2=11101111B P2=01111111B DELAY DELAY P2=01101111B P2=01101111B Giảm R6 Giảm R6 R6 = ? Đ RETI Hình 3.6 S R6 = ? S Đ RETI Lưu đồ thuật toán thu nhận liệu điều khiển động bước Trang 29 Lập trình điều khiển động bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 Chương IV MỞ RỘNG ĐỒ ÁN Phần nêu lên ưu nhược điểm bước xây dựng phần cứng, phần mềm đồ án, ứng dụng thực tiễn sản phẩm mở rộng đồ án cho ứng dụng nâng cao để hoàn chỉnh chức sản phẩm có tính ứng dụng thực tiễn cao Trang 30 Lập trình điều khiển động bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 IV.1 Ưu điểm đồ án - Về thiết kế phần mềm : Đơn giản, dễ sử dụng Đã thực ý đồ ban đầu giao tiếp PC – vi điều khiển – ngoại vi Có khả mở rộng ứng dụng khác cách dễ dàng - Về thiết kế phần cứng : Phần mạch thiết kế riêng module nên tiện cho việc kiểm tra, thay mở rộng chức khác hiển thị led, hiển thị LCD, nhận tín hiệu từ cảm biến điều khiển nhiều động DC động bước khác Từng module nhỏ gọn phù hợp với yêu cầu chuyên môn hóa, nhờ dễ dàng nâng cấp theo yêu cầu người dùng IV.2 Nhược điểm đồ án - Về thiết kế phần mềm : Chuyển đổi tốc độ chưa mịn trình phục vụ ngắt nối tiếp thực ngắt thực chương trình ngắt nối tiếp trước - Về thiết kế phần cứng : Chưa thực nhúng ứng dụng mặt phần cứng Như nói, mạch điều khiển đưa với mục đích mở rộng chức để điều khiển nhiều thiết bị ngoại vi khác, nhiên đồng thời với ưu điểm việc tách rời thành phần khiến mạch cồng kềnh IV.3 Ứng dụng thực tiễn Nhờ thay đổi linh hoạt chuyển động động từ máy tính nên người dùng dễ dàng điều khiển hoạt động theo quĩ đạo định thay đổi với chu trình vận tốc phù hợp với yêu cầu Đây sở để xây dựng nên máy vẽ điện tử, điều khiển hoạt động robot công nghiệp hay dây chuyền sản xuất theo chu trình định sẵn hay tùy biến người dùng Các chức mở rộng làm cho hoạt động lao động sản xuất người cải tiến nhiều thời gian kinh phí, nâng cao suất lao động, đem lại hiệu cao, giảm giá thành sản phẩm IV.4 Mở rộng chức Do trình độ thời gian có hạn nên đồ án em giới hạn việc điều khiển chế độ, chiều quay động chế độ : bước nửa bước, thông qua cổng COM Từ kiến thức có trình nghiên cứu tài liệu để thực đồ án này, nâng cao thêm để ứng dụng gần gũi với thực tế sau : - Điều khiển động chế độ vi bước - Điều khiển thông qua cổng USB - Chuyển đổi chế độ quay trình động quay, thay đổi tốc độ quay Trang 31 Lập trình điều khiển động bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 - Ứng dụng cho việc điều khiển dây chuyền sản xuất, chẳng hạn dây chuyền cấp phôi tự động, dây chuyền lắp ráp thiết bị sử dụng nhà máy … - Điều khiển xác tọa độ dựa chuyển động động bước Có thể ứng dụng máy vẽ, điện tâm đồ, điện não đồ chuyển động trục máy CNC Nhờ có giao diện với máy tính nên việc điều khiển trở nên trực quan - Mở rộng giao tiếp truyền thông đa xử lí để giao tiếp máy tính mạng cục nhà máy, sở sản xuất nhằm tối ưu hóa thời gian khắc phục trở ngại không gian - Kết hợp mô phần mềm với điều khiển thực tế để tối ưu trình thiết kế robot, giúp rút ngắn đường lí thuyết thực nghiệm Trang 32 Lập trình điều khiển động bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 TÀI LIỆU THAM KHẢO : Ninh Đức Hùng Tự học thiết kế hệ thống vi điều khiển với họ 8051 10 tiếng NXB văn hóa thông tin Hà Nội, 2007 Nguyễn Mạnh Giang Cấu trúc – Lập trình – Ghép nối ứng dụng vi điều khiển, tập NXB Giáo dục Hà Nội, 2007 Tống Văn On, Hoàng Đức Hải Họ vi điều khiển 8051 NXB lao động – xã hội TP HCM, 2001 Nguyễn Quang Hùng, Trần Ngọc Bình Động bước – Kĩ thuật điều khiển ứng dụng NXB KHKT Hà Nội, 2003 Douglas W.Jones (Đoàn Hiệp dịch) Điều khiển động bước Tài liệu mạng Hoàng Minh Sơn Mạng truyền thông công nghiệp NXB KHKT Hà Nội, 2007 Phạm Huỳnh Kim Khánh Tài liệu lập trình hệ thống Ebook Hồ Thanh Tâm, Lê Văn Bạn Lập trình giao tiếp máy tính Visual Basic Ebook Ngô Diên Tập Đo lường điều khiển máy tính NXB Khoa học kĩ thuật Hà Nội, 2004 Nguyễn Văn Minh Trí, Lâm Tăng Đức Ghép nối điều khiển thiết bị ngoại vi Ebook Trang 33 [...]... qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 Chương III THIẾT KẾ PHẦN MỀM Phần mềm được thiết kế gồm 2 phần : - Phần thiết kế giao diện giao tiếp với chip ngoại vi (P89V51RB2) trên máy tính ; - Phần lập trình trên vi điều khiển để giao tiếp với máy tính và điều khiển động cơ bước Trang 17 Lập trình điều khiển động cơ bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 III.1 Thiết kế giao diện phần mềm trên máy tính III.1.1... CẢ BƯỚC Chế độ 2 ? Đ QUAY NGHỊCH CẢ BƯỚC Hình 3.5 S Chế độ 3 ? Đ QUAY THUẬN NỬA BƯỚC S Chế độ 4 ? S Đ QUAY NGHỊCH NỬA BƯỚC Lưu đồ thuật toán xử lí dữ liệu trên P89V51RB2 Trang 27 Lập trình điều khiển động cơ bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 III.2.2 Điều khiển động cơ bước Để điều khiển động cơ, ... chế độ quay ngay trong quá trình động cơ quay, thay đổi tốc độ quay Trang 31 Lập trình điều khiển động cơ bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 - Ứng dụng cho vi c điều khiển tuần tự trong một dây chuyền sản xuất, chẳng hạn như dây chuyền cấp phôi tự động, dây chuyền lắp ráp các thiết bị sử dụng trong các nhà máy … - Điều khiển chính xác tọa độ dựa trên các chuyển động của động cơ bước Có... 18 Lập trình điều khiển động cơ bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 d : số bit dữ liệu s : số bit stop Các thông số được lấy tương ứng với cổng RS232 của người dùng Như hình bên dưới là thông số cổng COM trên máy tính của em Như vậy khai báo thuộc tính Settings sẽ là : MSCOMM1.Settings = “9600,N,8,1” Hình 3.1 Cách xác định thuộc tính cổng COM trên máy tính Kiểm tra thuộc tính này trên điều. .. frame Chế độ quay sẽ không hiển thị, chỉ khi người dùng chọn 1 trong hai chế độ Kiểm tra cổng hoặc Ngoại vi thì frame tương ứng mới cho phép nhìn thấy + Bước 1 : chứa các thao tác để chọn cổng và tốc độ baud tuân theo thuộc tính của nó trên máy tính của người dùng Trang 22 Lập trình điều khiển động cơ bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 + Bước 2 : chứa 2 tùy chọn : * Ngoại vi : là để chọn... để tối ưu quá trình thiết kế robot, giúp rút ngắn con đường giữa lí thuyết và thực nghiệm Trang 32 Lập trình điều khiển động cơ bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 TÀI LIỆU THAM KHẢO : Ninh Đức Hùng Tự học thiết kế hệ thống vi điều khiển với họ 8051 trong 10 tiếng NXB văn hóa thông tin Hà Nội, 2007 Nguyễn Mạnh Giang Cấu trúc – Lập trình – Ghép nối và ứng dụng vi điều khiển, tập 2 NXB... điều khiển động cơ bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 Với các đặc điểm của động cơ như trên, vi c kích dòng cho động cơ trực tiếp từ vi điều khiển là không thể thực hiện được Có các cách giải quyết vấn đề này như sau : - Sử dụng IC họ ULN, UCN như ULN2003, ULN2803, UCN5803, UCN5804 … để tăng dòng 1 ưu điểm nữa của các IC này là có diode bảo vệ bên trong chống lại dòng ngược từ động cơ xuất... khiển hiện nay, vi c thu phát dữ liệu có thể thực hiện được nhờ một chip UART tích hợp bên trong qua hai đường truyền thông nối tiếp là TxD và RxD trên vi điều khiển Thường hai đường này nằm trùng với 2 chân làm nhiệm vụ xuất/nhập dữ liệu thông thường, chỉ được sử dụng trong trường hợp truyền nhận nối tiếp Trang 24 Lập trình điều khiển động cơ bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 khi được... liệu điều khiển động cơ bước Trang 29 Lập trình điều khiển động cơ bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 Chương IV MỞ RỘNG ĐỒ ÁN Phần này nêu lên các ưu nhược điểm trong các bước xây dựng phần cứng, phần mềm của đồ án, những ứng dụng thực tiễn của sản phẩm và mở rộng đồ án cho các ứng dụng nâng cao hơn để hoàn chỉnh chức năng của một sản phẩm có tính ứng dụng thực tiễn cao Trang 30 Lập trình. .. cách điều khiển đơn cực để tạo chuyển động quay của động cơ bước Lưu đồ thuật toán của các chế độ quay : QUAY THUẬN CẢ BƯỚC QUAY NGHỊCH CẢ BƯỚC R6 = 25 R6 = 25 R4 = 4 R4 = 4 A = 01111111B A = 11101111B DELAY DELAY P2 A P2 A DELAY DELAY Quay phải A Quay trái A Giảm R4 Giảm R4 S R4 = 0 S Đ Đ Giảm R6 Giảm R6 R6 = 0 ? S R6 = 0 ? Đ RETI S R4 = 0 Đ RETI Trang 28 Lập trình điều khiển động cơ bước từ máy tính ... (P89V51RB2) máy tính ; - Phần lập trình vi điều khiển để giao tiếp với máy tính điều khiển động bước Trang 17 Lập trình điều khiển động bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 III.1 Thiết... - Điều khiển động chế độ vi bước - Điều khiển thông qua cổng USB - Chuyển đổi chế độ quay trình động quay, thay đổi tốc độ quay Trang 31 Lập trình điều khiển động bước từ máy tính qua cổng nối. .. so sánh> Trang 27 Lập trình điều khiển động bước từ máy tính qua cổng nối tiếp dùng VĐK 8051 III.2.2 Điều khiển động bước Để điều khiển động cơ, em đưa chế độ cấp tín hiệu điều khiển cho đầu dây