Đang tải... (xem toàn văn)
Đề tài Cân điện tử Cân trọng lượng là một nhu cầu cần thiết và không thể thiếu trong đời sống xã hội , từ người nông dân làm ra hạt thóc cho đến các khu chế xuất , các nhà máy xi măng sản xuất ra hàng trăm tấn sản phẩm trong 1 ngày. Xuất phát từ nhu cầu thực tế và ứng dụng công nghệ vi điều khiển các nhà khoa học đã nghiên cứu ra các loại cân điện tử hiện thị số có thể cân được trọng lượng từ mg cho đến hàng trăm tấn mà các loại cân cơ bình thường không thể thực hiện được. Trên thực tế các nhà máy sản xuất muốn biết khối lượng hàng hoá, sản phẩm hay nguyên vật liệu, và cả cho những lĩnh vực khác như bến cảng, trạm cân xe phát hiện quá tải của cảnh sát giao thông.đều được sử dụng cân điện tử . Trong thời đại ngày nay các hệ thống điều khiển tự động ngày càng có vai trò quan trọng trong việc phát triển, sự tiến bộ của kĩ thuật công nghệ và văn minh hiện đại. Xuất phát từ thực tế đó em đã được phân công thực hiện đề tài “ Cân điện tử “
LỜI MỞ ĐẦU Cân trọng lượng nhu cầu cần thiết thiếu đời sống xã hội , từ người nơng dân làm hạt thóc khu chế xuất , nhà máy xi măng sản xuất hàng trăm sản phẩm I ngày Xuất phát từ nhu cầu thực tế ứng dụng công nghệ vi điều khiển nhà khoa học nghiên cứu loại cân điện tử thị số cân trọng lượng từ mg hàng trăm mà loại cân bình thường khơng thể thực Trên thực tế nhà máy sản xuất muốn biết khối lượng hàng hoá, sản phẩm hay nguyên vật liệu, cho lĩnh vực khác bến cảng, trạm cân xe phát tải cảnh sát giao thông sử dụng cân điện tử Trong thời đại ngày hệ thống điều khiển tự động ngày có vai trị quan trọng việc phat triển, tiến kĩ thuật công nghệ văn minh đại Xuất phát từ thực tế em phân cơng thực dé tai “ Cân điện tử “ Đây loại đề tài mẻ chúng em nhờ giúp đỡ tận tình giáo NGUN THỊ HOÀ thầy giáo khoa Điện- Điện tử giúp chúng em hoàn thành đồ án với thời gian quy định Nam Định, ngày l8 tháng năm 2009 Em xin chân thành cảm ơn! ĐỒ ÁN MÔN HỌC: VI XỬ LÝ GVHD: Th.s NGUYỄN THỊ HÒA Phần I: GIỚI THIỆU TONG QUAN VE DE TAI I Ly chon dé tai: Ngày khoa học CN phát triển nhu cầu người ngày cao Việc nghiên cứu khoa học ngày đầu tư để đáp ứng nhu cầu đó, ngành cơng nghệ kỹ thuật điện tử có phát triển vượt bậc đưa khoa hoc vào kỷ nguyên Kỹ thuật vi xử lý vi điều khiển ứng dụng lớn khoa học kỹ thuật vào sống phục vụ trực tiếp cho người Ví dụ: Lập trình cho vi xử lý vi điều khiến điều khiển mạch đèn giao thông, hệ thống quản lý mạng, thiết bị điện tử dân dụng Ở nhóm ngành Điện tử dân dụng vi xử lý vi điều khiển thâm nhập nhiều vào lĩnh vực Cân điện tử ứng dụng điển hình vi xử lý vi điều khiển sống người: kinh doanh, chăm sóc sức khoẻ Ban đầu cân đơn giản cân học sau khoa học phát triển cân khơng chí dừng lại mà cải tiến thành cân đa dạng có thê cân khối lượng lớn hay cân cân vật nhỏ cân vàng với độ xác cao Với mong muốn góp phần nhỏ vào lĩnh vực em chọn dé tài cân điện tử làm đề tài nghiên cứu đồ án II Mục đích: Tìm hiểu ngun lý làm việc cân điện tử ứng dụng viết chương trình giao tiếp với máy tính thành thạo HI Đối tượng nghiên cứu: IC chuyển đổi tín hiệu tương tự — số, khuếch đại thuật toán OP, Họ vi điều khiển §9C51, số cảm biến trọng lượng Loadcell thiết bị hiển thị Sinh viên: Hoàng Thị Thu Hà Lóp: ĐL - ĐĐT2 ĐỒ ÁN MƠN HỌC: VI XỬ LÝ GVHD: Th.s NGUYỄN THỊ HÒA IV Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống cấu trúc vi điều khiến §9C51 tập lệnh nó, cau tạo nguyên lý hoạt động Load cell, Phần II: NỘI DUNG Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYÉT Ban đầu cân đôi bàn tay người dựa vào cảm giác để phân biệt vật Sau cân phát triển lên nhờ nguyên tắc thăng vật, bên đặt vật lay lam vat chuẩn bên đặt vật cần cân để so sánh lây khối lượng vật cần cân Và khoa học công nghệ phát triển sâu vào sống đem lại nhiều thành lớn việc phát triển cân dụng cụ đo lường bước sang trang Cân điện tử đời thay hồn tồn cân học thơ sơ trước với tính sử dụng rộng rãi sơng người, cân vật nhỏ bé tới tận hàng mg, cân vật có khối lượng lớn hang tan, trăm mà trước cân đo xác Trọng lượng đại diện cho lực hút trái đất với thể người với vật tồn xung quanh Trọng lượng sở cho phát triển ngành đo lường giới, theo SI đơn vị trọng lượng hay khối lượng la: Gam, Kg, pound, Hiện cân điện tử sử dụng rộng rãi đời sống biết cân điện tử hoạt động dựa nguyên tắc nào? Chủ yếu loại cân sử dụng dựa sức căng lò xo ta đặt cật cần cân lên bàn cân lị xo bị nén xuống lấy thay đổi chiều dài hay sức căng lị xo đưa vào khuếch đại tín hiệu tương tự đưa đến chuyên đổi tín hiệu đề ghép vói khối vi điều khiển trung tâm đề xử lý lấy kết cuối Vậy sức căng gì? Tính nào? Sinh viên: Hồng Thị Thu Hà Lóp: ĐL - ĐĐT2 ĐỒ ÁN MƠN HỌC: VI XỬ LÝ GVHD: Th.s NGUYỄN THỊ HÒA Sửực caờng e ủửúc xaực ủõnh bng sửù thay ủoồi chiều daứi AL cuya ủaứn hoài L so vụựi moot ủụn vũ chieàu daứi : =AL/L Do taực ủoọng cuỷa lửùc vaứo L, laứm xuaỏt hieọn sửực caờng, tửụng ửựng cuừng laứm thay ủoồi giaự trũ ủieon truy tieon cuya Caym bieỏn sửực caờng hoaùt ủoọng dửùa trẽn nguyecõn taộc nẳy, bieỏn ủoồi giaự tri ¢ qhoy Quan sửu thy FIA trụỷ ủieon cuỷa y rỊ | L iad cho pheựp tung wrung giaự trũ ủieon AY om L | T | L+AL pt AX Xo At & ‡ —> t fe t & t+At =", tg = AL = Lo x AX € eS xX Xp AY = 8yy = yy! yy Để nhận biết thay đổi nhỏ lò xo người ta sử dụng cảm biến sức căng Thơng thường có loại cảm biến sức căng là: e Loái gaộn trửùc tieỏp trẽn cần ủaứn hồi cuya bog to Itc, uy vii tro cần ủo sửực caờng Khi lửùc taực ủoọng laứm caờng hoaớc cong cần ủaứn hồi , cuừng trửùc tieỏp laứm caờng caÿm bieỏn Caÿm bieỏn gaộn trửùc tieỏp thửuứng ủửuùc sửỷ dúng ủeŠ ủo sửực caờng tái nhửừng vũ trớ danh ủũnh trẽn bề maởùt ca yeỏu toỏ ủaứn hồi Sinh viên: Hồng Thị Thu Hà Lóp: ĐL - ĐĐT2 ĐỒ ÁN MƠN HỌC: VI XỬ LÝ e Loái GVHD: Th.s NGUYỄN THỊ HỊA giaựn tip ủửúc liẽn keỏt cụ hóc vụựi yeỏu toỏ ủaứn hồi, thửyứng sửỷ ủeŠ ủo nhửừng ủoọ leọch toồng coọng cuỷa yeỏu toỏ ủaứn hồi Thiwa soo caym bieon sửực caờng G ủửúc quy ủũnh laứ tyy soo cuya sửù bieỏn ủoồi ủụn vũ cuýa ủieon trụỷ so vụựi sửực caờng : G=(AR/R)/(AL/L), tow: AR = sirt thay ủoồi cuýa ủieon trụỷ (O) R = ủieon trụỷ cuya caym bieon suuc caong (Q) AL = str thay ủoồi chieau datti (m) L = Chieau datri cuya caym bieon (m) Vuựi caực caÿm bieỏn thong dúng, caực ủái lửụùng trẽn coự giaự trũ nhử sau : -G=(2-4), - Chiều daứi hieou dúng L = (0.5 - 4) cm - R = (50-5000) Q Khi taue dutng moot ltric f len tiedt dieon cadt ngang A , wung suaot f/A (N/m”) éU wat hoai , tyy sod cuya tung S = suadt S tredn struc caờng ¢ latr hắng soo vatr wiryiic goui laứ modun đaứn hồi: E=S/e=constant coỏi vuựi ủaứn hồi coự chiều dẳy laứ h vaứ chiều roong lat b , cou cm bieỏn sửực caờng gaộn trửùc tieỏp trẽn bề maởt uỷ vũ trớ caựch ủieềm lửùc taực ủoọng laứ L, ệựng suaỏt ủửúc xaực ủõnh theo biu thửực : S=6f.L/b.h’ Tửứ caực biedu thiruc tre6n, suy : AR/R = (6G.L /b.h” E).f Tint biedu thửực roừ raứng coự moỏi quan heo tuyeỏn tớnh giửừa lửùc taực ủoọng vaứ sửuù thay ủoồi giaự tri ủieon trụỷ ủụn vũ cuÿa caỷm bieỏn Baống pheựp ủo AR ta coự theồ xaực ủũnh too lụựn lửùc taực eoự chớnh laứ nguyẽn taộc hoaùt ủoọng cuỷa caÿm bIeỏn sửực caờng Caỷm bieỏn sửực caờng cho pheựp sửỷ duùng wed ủo lửùc taực ủoọng troùng lửụùng cuỷa vaot caực baứi toaựn cãn Sinh viên: Hồng Thị Thu Hà Lóp: ĐL - ĐĐT2 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: VI XỬ LÝ Sinh viên: Hồng Thị Thu Hà GVHD: Th.s NGUYỄN THỊ HỊA Lóp: ĐL - ĐĐT2 ĐỒ ÁN MƠN HỌC: VI XỬ LÝ GVHD: Th.s NGUYỄN THỊ HÒA Chương 2: SƠ ĐỊ KHĨI 2.1 Sơ đồ khối cân điện tử: Phém bam : Cam Khối Khố bién chuyển iKD déiton —N | tớn hiệu lượng hiệu tương Khôi Khé trung hiển tom vs xử lýL) j i tu’ — số Khối nguồn Hình 2.1: Sơ đồ khối cân điện tử 2.2 Nhiệm vụ khối: 2.2.1 Khối cắm biến trọng lượng: Cảm biến trọng lượng (Load Cell) thửuứng sửý dúng caỷm bieỏn sửực caờng maộc theo sụ ủồ cầu Trong ủoự sửỷ duùng hai caÿm bieỏn sửực caờng R¡ vaứ Rạ gaộn uý maỏt treõn Hai caÿm bieỏn sửực caờng khaực R¿, R¿ gaộn uý maởt dửuựi Sinh viên: Hồng Thị Thu Hà Khi khõng coự lửùc taực ủoọng vaứo cm Lóp: ĐL - ĐĐT2 ĐỒ ÁN MƠN HỌC: VI XỬ LÝ GVHD: Th.s NGUYỄN THỊ HÒA bieỏn caực caÿm bieỏn sửực caờng R¡-; uý traùng thaựi vụựi sửực caờng caõn baống vaứ ủieon theỏ baống Khi coự lửùc taực ủoọng, laứm uoỏn cong ủaứn hồi, dn ủeỏn vieọc taờng sửực caờng caực cm bieỏn Rị ; VvaỨ giaÿm sửực caờng caực caÿm bieỏn R; Keỏt quay, tieon truy Ri taờng vaứ R;x giaÿm, dn ủcỏn leọch cầu vaứ uỷ loỏi xuaỏt hieọn tieon theo tyỷ leo vuựi lửùc taực ủoọng eieon theỏ naứy seừ ủửụùc khueỏch ủái tuựi giaự trũ cần thieỏt đưa vào khối KD tin hiéu tương tự số 2.2.2 Khối khuếch đại tín hiệu: Có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu tương tự có độ lớn phù hợp với đầu vào biến đôi tương tự — SỐ 2.2.3 Khối chuyến dối tín hiệu tương tự— số (ADC): Có nhiệm vụ chuyến đổi tín hiệu tương tự có độ lớn phù hợp mạch khuếch đại tín hiệu đưa tới, lấy tín hiệu đầu tín hiệu số dé đưa vào khối xử lý trung tâm Mạch biến đổi ADC gồm phận trung tâm mạch so sánh Điện tương tự chưa biết V(a) áp vào ngã vào mạch so sánh, ngã vào nối với điện tham chiếu thay đổi theo thời gian Vr() Khi chuyên đối điện tham chiếu tăng theo thời gian gần với điện tương tự Lúc mạch tạo mã SỐ Ta CĨ giá trị ứng với điện vào chưa biết Thông thường thường sử dụng IC chuyền đối 0809 2.2.4 Khối xứ lý trung tâm: Trung tâm xử lý tín hiệu số, xử lí tín hiệu từ ADC chuyên đến ứng với chương trình viết bên vi điều khiển Thơng thường sử dụng 8051 Sinh viên: Hồng Thị Thu Hà Lóp: ĐL - ĐĐT2 ĐỒ ÁN MƠN HỌC: VI XỬ LÝ GVHD: Th.s NGUYỄN THỊ HÒA 2.2.5 Khối hiển thị: Hiển thị tín hiệu đầu cho ta biết trọng lượng vật cần cân, thường người ta hay sử dụng LCD, Led 2.2.6 Khối nguồn: Cung cấp nguồi ni cho tồn máy, thường sử dụng biến đôi nguồn từ nguồn xoay chiều thành nguồn chiều Bao gồm nguồn 5V,12,V 2.2.7 Hé thong phim bam: Hệ thống phím bấm để giao tiếp với xử lý trung tâm bên ngồi Thơng thường cân có phim bam nhw: Call, on/off, print dé giao tiếp với bén ngoai Call: gọi so sánh cần đưa giá trị khác vào để cân ON/OFF: bat đầu kết thúc trình cân Print: in kết q Sinh viên: Hồng Thị Thu Hà Lóp: ĐL - ĐĐT2 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: VI XỬ LÝ GVHD: Th.s NGUYỄN THỊ HÒA Chương GIỚI THIỆU VÀ LỰA CHỌN LINH KIỆN 3.1 Tổng quan họ 8051 Trong mục xem xét số thành viên khác họ vi điều khiển 8051 đặc điểm bên chúng Đồng thời ta điểm qua số nhà sản xuất khác sản phẩm họ có thị trường 3.1.1 Tóm tắt lịch sứ cúa 8051 Vào năm 1981 Hãng Intel giới thiệu số vi điều khiển gọi 8051 Bộ vi điều khiển có 128 byte RAM, 4K byte ROM chíp, hai định thời, công nối tiếp công (đều rong bit) vao tất đặt chíp Lúc coi “hệ thống chíp” 8051 xử ly bit có nghĩa CPU làm việc với bit liệu thời điểm Dữ liệu lớn bit chia thành liệu bit xử lý 8051 có tat cổng vào - I/O cơng rộng § bit (xem hình 1.2) Mặc dù 8051 có ROM chíp cực đại 64 K byte, nhà sản xuất lúc cho xuất xưởng với 4K byte ROM chíp Điều bàn tiết sau 8051 da trở nên phổ biến sau Intel cho phép nhà sản xuất khác sản xuất bán bắt kỳ dạng biến 8051 mà họ thích với điều kiện họ phái để mã lại tương thích với 8051 Điều dẫn đến đời nhiều phiên 8051 với tốc độ khác dung lượng ROM khác bán nửa nhà sản xuất có nhiều biến thể khác 8051 ROM chip Điều quan trọng tốc độ dung lương nhớ trén chíp, tat chúng tương thích với 8051 ban đầu lệnh Điều có nghĩa ta viết chương trình cho phiên Sinh viên: Hoàng Thị Thu Hà Lop: DL - DDT2 ... Với mong muốn góp phần nhỏ vào lĩnh vực em chọn dé tài cân điện tử làm đề tài nghiên cứu đồ án II Mục đích: Tìm hiểu ngun lý làm việc cân điện tử ứng dụng viết chương trình giao tiếp với máy tính... Kg, pound, Hiện cân điện tử sử dụng rộng rãi đời sống biết cân điện tử hoạt động dựa nguyên tắc nào? Chủ yếu loại cân sử dụng dựa sức căng lò xo ta đặt cật cần cân lên bàn cân lị xo bị nén xuống... chăm sóc sức khoẻ Ban đầu cân đơn giản cân học sau khoa học phát triển cân khơng chí dừng lại mà cải tiến thành cân đa dạng có thê cân khối lượng lớn hay cân cân vật nhỏ cân vàng với độ xác cao