BÀI TẬP LỚN MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ……………………………………….2 1.1. Tổng quan về động cơ bước…………………………………………………2 1.2. Tổng quan về cổng LPT…………………………………………………… 4 1.2.1. Tên gọi………………………………………………………………………….4 1.2.2. Mức điện áp cổng…………………………………………………………… 5 1.2.3. Khoảng cách ghép nối……………………………………………………… 5 1.2.4. Tốc độ truyền dữ liệu…………………………………………………………5 1.3. Các thanh ghi cổng song song………………………………………………6 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ MẠCH ĐỘNG LỰC ĐIỀU KHIỂN CAMERA…………………………………………………………………….8 2.1. Sơ đồ mạch điều khiển……………………………………………………… 8 2.2. Các phần tử trong sơ đồ…………………………………………………… 10 2.3. Nguyên lý hoạt động………………………………………………………… 13 CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH LẬP TRÌNH TẠO GIAO DIỆN…………… 14 3.1. Giao diện……………………………………………………………………… 14 3.2. Chương trình Visual Basic……………………………………………………14 3.3. Kết quả………………………………………………………………………… 35 Phạm vi ứng dụng của Modul………………………………………………………36 1 1 BÀI TẬP LỚN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ 1.1.Tổng quan về động cơ bước. Động cơ bước được chia làm hai loại, nam châm vĩnh cửu và biến từ trở (cũng có loại động cơ hỗn hợp nữa, nhưng nó không khác biệt gì với động cơ nam châm vĩnh cửu). Nếu mất đi nhãn trên động cơ, các bạn vẫn có thể phân biệt hai loại động cơ này bằng cảm giác mà không cần cấp điện cho chúng. Động cơ nam châm vĩnh cửu dường như có các nấc khi bạn dùng tay xoay nhẹ rotor của chúng, trong khi động cơ biến từ trở thì dường như xoay tự do (mặc dù cảm thấy chúng cũng có những nấc nhẹ bởi sự giảm từ tính trong rotor). Bạn cũng có thể phân biệt hai loại động cơ này bằng ohm kế. Động cơ biến từ trở thường có 3 mấu, với một dây về chung, trong khi đó, động cơ nam châm vĩnh cửu thường có hai mấu phân biệt, có hoặc không có nút trung tâm. Nút trung tâm được dùng trong động cơ nam châm vĩnh cửu đơn cực. Động cơ bước phong phú về góc quay. Các động cơ kém nhất quay 90 độ mỗi bước, trong khi đó các động cơ nam châm vĩnh cửu xử lý cao thường quay 1.8 độ đến 0.72 độ mỗi bước. Với một bộ điều khiển, hầu hết các loại động cơ nam châm vĩnh cửu và hỗn hợp đều có thể chạy ở chế độ nửa bước, và một vài bộ điều khiển có thể điều khiển các phân bước nhỏ hơn hay còn gọi là vi bước. Đối với cả động cơ nam châm vĩnh cửu hoặc động cơ biến từ trở, nếu chỉ một mấu của động cơ được kích, rotor (ở không tải) sẽ nhảy đến một góc cố định và sau đó giữ nguyên ở góc đó cho đến khi moment xoắn vượt qua giá trị moment xoắn giữ (hold torque) của động cơ.  Động cơ đơn cực 2 2 BÀI TẬP LỚN Hình 1.1:Nguyên lý của động cơ bước đơn cực 2 pha. Động cơ bước đơn cực, cả nam châm vĩnh cửu và động cơ hỗn hợp, với 5, 6 hoặc 8 dây ra thường được quấn như sơ đồ Hình 1.1, với một đầu nối trung tâm trên các cuộn. Khi dùng, các đầu nối trung tâm thường được nối vào cực dương nguồn cấp, và hai đầu còn lại của mỗi mấu lần lượt nối đất để đảo chiều từ trường tạo bởi cuộn đó. Mấu 1 nằm ở cực trên và dưới của stator, còn mấu 2 nằm ở hai cực bên phải và bên trái động cơ. Rotor là một nam châm vĩnh cửu với 6 cực, 3 Nam và 3 Bắc, xếp xen kẽ trên vòng tròn. Để xử lý góc bước ở mức độ cao hơn, rotor phải có nhiều cực đối xứng hơn. Động cơ 30 độ mỗi bước trong hình là một trong những thiết kế động cơ nam châm vĩnh cửu thông dụng nhất, mặc dù động cơ có bước 15 độ và 7.5 độ là khá lớn. Người ta cũng đã tạo ra được động cơ nam châm vĩnh cửu với mỗi bước là 1.8 độ và với động cơ hỗn hợp mỗi bước nhỏ nhất có thể đạt được là 3.6 độ đến 1.8 độ, còn tốt hơn nữa, có thể đạt đến 0.72 độ. Như trong hình, dòng điện đi qua từ đầu trung tâm của mấu 1 đến đầu a tạo ra cực Bắc trong stator trong khi đó cực còn lại của stator là cực Nam. Nếu điện ở mấu 1 bị ngắt và kích mấu 2, rotor sẽ quay 30 độ, hay 1 bước. Để quay động cơ một cách liên tục, chúng ta chỉ cần áp điện vào hai mấu của đông cơ theo dãy. 3 3 BÀI TẬP LỚN Mấu 1a 1000100010001000100010001 Mấu 1b 0010001000100010001000100 Mấu 2a 0100010001000100010001000 Mấu 2b 0001000100010001000100010 thời gian ‐‐> Mấu 1a 1100110011001100110011001 Mấu 1b 0011001100110011001100110 Mấu 2a 0110011001100110011001100 Mấu 2b 1001100110011001100110011 thời gian ‐‐> Hai nửa của một mấu không bao giờ được kích cùng một lúc. Cả hai dãy nêu trên sẽ quay một động cơ nam châm vĩnh cửu một bước ở mỗi thời điểm. Dãy bên trái chỉ cấp điện cho một mấu tại một thời điểm, như mô tả trong hình trên; vì vậy, nó dùng ít năng lượng hơn. Dãy bên phải đòi hỏi cấp điện cho cả hai mấu một lúc và nói chung sẽ tạo ra một moment xoắy lớn hơn dãy bên trái 1.4 lần trong khi phải cấp điện gấp 2 lần. => Yêu cầu: Để một camera quay theo góc xác định từ trước thì ta phải điều khiển góc quay của động cơ bước có 1 truc roto nằm ngang và trục roto còn lại sẽ nằm dọc .Do mô hình đề tài gồm 10 camera nên ta sẽ điều khiển 10 động cơ bước . 1.2. Tổng quan về LPT. 1.2.1. Tên gọi. Cổng song song: Dữ liệu được truyền qua cổng này theo cách song song, cụ thể dữ liệu được truyền 8 bit đồng thời hay còn gọi byte nối tiếp bit song song. Cổng máy in: Lí do là hầu hết các máy in đều được nối với máy tính qua cổng này. Cổng Centronic: Đây là tên của một công ty đã thiết kế ra cổng này. Centronic là tên một công ty chuyên sản xuất máy in kiểu ma trận đứng hàng đầu thế giới. Chính công ty này đã nghĩ ra kiểu thiết kế cổng ghép nối máy in với máy tính. 1.2.2. Mức điện áp cổng. 4 4 BÀI TẬP LỚN Đều sử dụng mức điện áp tương thích TTL(Transiztor - Transiztor - Logic) 0v → +5v trong đó: 0v là mức logic LOW. 2v → +5v là mức logic HIGH. Vì vậy khi ghép nối với cổng này ta chỉ ghép nối những thiết bị ngoại vi có mức điện Áp tương thích TTL. Nếu thiết bị ngoại vi không có mức điện áp tương thích TTL thì ta phải áp dụng biện pháp ghép mức hoặc ghép cách ly qua bộ ghép nối quang. 1.2.3.Khoảng cách ghép nối. Khoảng cách cực đại giữa thiết bị ngoại vi và máy tính ghép qua cổng song song thường bị hạn chế. Lý do là hiện tượng cảm ứng giữa các đường dẫn và điện dung kí sinh hình thành giữa các đường dẫn có thể làm biến dạng tín hiệu. Khoảng cách giới hạn cực đại là 8m. Thông thường chỉ 1,5 đến 2m vì lí do an toàn dữ liệu. Nếu sử dụng khoảng cách ghép nối trên 3m thì các đường dây tín hiệu và đường dây nối đất phải được soắn với nhau thành từng cặp để giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu. Biện pháp khác sử dụng cáp dẹt, trên đó mỗi đường dữ liệu được đặt giữa hai đường dây nối đất 1.2.4.Tốc độ truyền dữ liệu. Tốc độ truyền dữ liệu qua cổng song song phụ thuộc vào phần cứng được sử dụng. Trên lý thuyết tốc độ có thể đạt đến 1Mb/s nhưng với khoảng cách truyền hạn chế trong phạm vi 1m. Với nhiều mục đích sử dụng thì khoảng cách này hoàn toàn thỏa đáng, tuy vậy cũng có những ứng dụng đòi hỏi phải truyền trên khoảng cách xa hơn. Trong trường hợp đó ta phải nghĩ ngay đến khả năng ghép nối khác (như ghép nối qua cổng RS232). 1.3.Các thanh ghi ở cổng song song. 5 5 BÀI TẬP LỚN Để có thể ghép nối các thiết bị ngoại vi, các mạch điện ứng dụng trong đo lường và điềukhiển với cổng song song ta phải tìm hiểu cách trao đỏi với các thanh ghi thông qua cách sắp xếp và địa chỉ các thanh ghi. Các đường dẫn của cổng song song được nối với ba thanh ghi 8 bit khác nhau: THANH GHI DỮ LIỆU ĐỊA CHỈ ( 278H, 378H, 2BCH, 3BC H ) THANH GHI TRẠNG THÁI ĐỊA CHỈ ( 279H, 379H, 2BDH, 3BD H ) THANH GHI ĐIỀU KHIỂN ĐỊA CHỈ ( 27AH, 37AH, 2BEH, 3BE H ) Như sơ đồ trên đã trình bày 8 đường dữ liệu dẫn tới thanh ghi dữ liệu còn 4 đường dẫn điều khiển Strobe, Auto Linefeed, Reset, Select Input dẫn tới thanh ghi điều khiển. Năm đường dẫn trạng thái Acknowledge, Busy, Paper 6 6 BÀI TẬP LỚN Empty, Select, Error tới thanh ghi trạng thái. Thanh ghi dữ liệu hay 8 đường dẫn dữ liệu không phải là đường dẫn 2 hướng trong tất cả các loại máy tính nên dữ liệu chỉ có thể được xuất ra qua các đường dẫn này cụ thể từ D0 đến D7. Thanh ghi điều khiển hai hướng, hay nói chính xác hơn: Bốn bit có giá trị thấp được sắp xếp ở các chân 1, 14, 16, 17. Thanh ghi trạng thái chỉ có thể được đọc và vì vậy được gọi là một hướng. 7 7 BÀI TẬP LỚN CHƯƠNG 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ MẠCH ĐỘNG LỰC ĐIỀU KHIỂN CAMERA 2.1.Sơ đồ mạch điều khiển M M O 1 M O T O R S T E P Q 1 4 A 1 0 1 5 Q 1 I R F 8 4 0 D 6 Q 1 5 A 1 0 1 5 Q 2 I R F 8 4 0 D 5 Q 3 I R F 8 4 0 Q 4 I R F 8 4 0 D 7 U 1 - 1 T L P 5 2 1 - 4 U 1 - 4 T L P 5 2 1 - 4 V C C U 1 - 2 T L P 5 2 1 - 4 U 1 - 3 T L P 5 2 1 - 4 V C C V C C V C C P O R T A 0 P O R T A 1 P O R T B 0 P O R T B 1 Q 5 C 1 8 1 5 Q 7 C 1 8 1 5 Q 9 C 1 8 1 5 Q 1 1 C 1 8 1 5 P O R T A 0 U 1 L M 7 8 0 5 C / T O I N 1 O U T 3 P O R T A 1 P O R T B 0 C 1 2 2 0 u F P O R T B 1 C 2 2 2 0 u F C 4 1 0 3 D 0 D 1 C 5 1 0 3 D 2 D 3 R 1 1 k R 2 1 k D 4 D 5 R 3 1 k R 4 1 k D 6 D 7 V C C V C C _ P O W - + D 1 1 A V C C _ P O W V C C _ P O W V C C _ P O W V C C _ P O W V C C _ P O W J 1 H E A D E R 2 1 2 V C C R 5 1 . 1 k J 2 H E A D E R 2 1 2 R 6 1 . 1 k R 7 1 . 1 k V C C _ P O W R 8 1 . 1 k P 1 C O N N E C T O R D B 2 5 1 3 2 5 1 2 2 4 1 1 2 3 1 0 2 2 9 2 1 8 2 0 7 1 9 6 1 8 5 1 7 4 1 6 3 1 5 2 1 4 1 D 0 D 1 D 2 D 4 U 2 7 4 H C 2 4 5 A 0 2 A 1 3 A 2 4 A 3 5 A 4 6 A 5 7 A 6 8 A 7 9 O E 1 9 D I R 1 B 0 1 8 B 1 1 7 B 2 1 6 B 3 1 5 B 4 1 4 B 5 1 3 B 6 1 2 B 7 1 1 Q 1 2 A 1 0 1 5 D 3 Q 1 3 A 1 0 1 5 ` Mạch điều khiển 1 camera 8 8 BÀI TẬP LỚN 9 9 BÀI TẬP LỚN Mạch điều khiển 10 camera 2.2. Các phần tử trong sơ đồ:  IC 74HC245: U 2 7 4 H C 2 4 5 A 0 2 A 1 3 A 2 4 A 3 5 A 4 6 A 5 7 A 6 8 A 7 9 O E 1 9 D I R 1 B 0 1 8 B 1 1 7 B 2 1 6 B 3 1 5 B 4 1 4 B 5 1 3 B 6 1 2 B 7 1 1 Hình 2.1: Nguyên lý và hình ảnh 74HC245 Hình trên cho thấy, ic logic 74HC245 có 8 tầng khuếch đại song hướng. IC làm việc với chân cuối của hàng dưới, chân 10, cho nối masse và chân cuối của hàng trên, chân 20, cho nối nguồn 5V. Các tầng khuếch đại với A0 - B0, A1- B1, A2 - B2, A3 - B3, A4 - B4, A5 - B5, A6 - B6, A7 - B7. Chân 19 /OE dùng kích mở hoạt động của ic khi nó ở mức volt thấp, hay cho nối masse, khi chân này treo ở mức áp cao, các ngả xuất nhập sẽ cho ở trạng thái thứ ba, nghĩa là trạng thái có trở kháng vô cùng lớn, xem như hở mạch. Chân số 1 chọn hướng đi cho tín hiệu. Khi chân DIR ở mức áp cao, thì tín hiệu vào bên A ra bên B và khi chân DIR ở mức áp thấp thì tín hiệu vào bên B và ra bên A. Tóm lại, người ta dùng ic 74HC245 để khuếch đại tăng cường cho các cổng của LPT  Khối cách ly quang: cách ly mạch lực động cơ và mạch điều khiển từ cổng LPT, đảm bảo an toàn cho cổng máy in. 10 10 [...]... USB thông dụng Trước khi hoạt động, camera cần được cài sẵn driver của nhà sản xuất - Để truyền động cho động cơ, ta sử dụng động cơ bước Theo đó, đế của Camera được gắn trực tiếp lên trục động cơ đặt thẳng đứng Khi trục động cơ quay, camera quay trong mặt phẳng ngang vuông góc với trục động cơ - Mạch điều khiển động cơ bước lấy xung từ cống LPT của máy tính qua cách ly quang và IC đệm công suất để... bước lấy xung từ cống LPT của máy tính qua cách ly quang và IC đệm công suất để cấp xung cho các cuộn dây của động cơ 13 13 BÀI TẬP LỚN CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH LẬP TRÌNH TẠO GIAO DIỆN 3.1 Thiết kế phần mềm điều khiển động cơ bước bằng Visual Basic  Giao diện chương trình: 3.2 Chương trình điều khiển: Dim i As Integer Dim j As Byte Dim b(4) As Byte Dim c(4) As Byte Dim kt As Byte 14 14 BÀI TẬP LỚN Dim... timer2 s(0) = Shape11.BackStyle 'Luu gia tri enable cua den quay thuan s(1) = Shape12.BackStyle 'Luu gia tri enable cua den quay nguoc s(2) = Shape13.BackStyle 'Luu gia tri enable den stop Timer1.Enabled = False 'Dung quay dong co Timer2.Enabled = False Shape11.BackStyle = 0 31 'Tat den bao quay thuan 31 BÀI TẬP LỚN Shape12.BackStyle = 0 'Tat den bao quay nguoc Shape13.BackStyle = 1 'Bat den bao stop kt... Private Sub cmdreset_Click() Timer1.Enabled = False 'Dung quay dong co Timer2.Enabled = False cmdthuan.Enabled = True cmdnguoc.Enabled = True lblvong.Caption = 0 txtgiatri.Text = "Nhap goc quay" Shape11.BackStyle = 0 'Tat den bao quay thuan Shape12.BackStyle = 0 'Tat den bao quay nguoc Shape13.BackStyle = 1 'Bat den bao stop End Sub ... "&Start" Else Timer1.Enabled = t(0) 'Load gia tri enable cua timer1 Timer2.Enabled = t(1) 'Load gia tri enable cua timer2 Shape11.BackStyle = s(0) 'Load gia tri enable cua den quay thuan Shape12.BackStyle = s(1) 'Load gia tri enable cua den quay nguoc Shape13.BackStyle = s(2) 'Load gia tri enable den stop cmdstop.Caption = "&Stop" kt = 0 End If End Sub -Private Sub... "Nhap goc quay" Shape11.BackStyle = 0 Shape12.BackStyle = 0 Shape13.BackStyle = 1 Else If j < 3 Then Outportb &H378, b(j) j=j+1 Else Outportb &H378, b(3) j=0 End If lblvong.Caption = i * 1.8 i=i-1 End If End Sub -Private Sub Timer2_Timer() If i . lên trục động cơ đặt thẳng đứng. Khi trục động cơ quay, camera quay trong mặt phẳng ngang vuông góc với trục động cơ. - Mạch điều khiển động cơ bước lấy. của động cơ.  Động cơ đơn cực 2 2 BÀI TẬP LỚN Hình 1.1:Nguyên lý của động cơ bước đơn cực 2 pha. Động cơ bước đơn cực, cả nam châm vĩnh cửu và động cơ