    HỆ THỐNG NHÚNG VÀ GIAO TIẾP MÁY TÍNH  !" #$%&''("&')& CHUYÊN ĐỀ: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ VÀ GIAO TIẾP M ÁY T ÍNH *+, /01.% *+23+4567 *8.+9:;<2: +=3:+>?+@A.% LỚP : Nhóm : Lê Đức Thuận Lê Văn Kiểm Lê Văn Hoá Đặng Vân Nam Phạm Xuân kỳ D07DTA1 *"&')) BCD Em xin chân thành cảm ơn Th.s Phạm Thế Duy & Th.s Tôn Thất Đạt đã tận tình hướng dẫn, hỗ trợ cho chúng em về ý tưởng, tài liệu trong suốt quá trình thực hiện đề tài.Ngày nay trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật luôn xuất hiện khái niệm Kỹ thuật số vi xử lý và điều khiển, với sự trợ giúp của máy tính kỹ thuật vi xử lý và điều khiển đã có sự pháttriển mạnh mẽ đặc biệt là sự phát triển nhanh chóng của các họ vi xử lý và điều khiển với những tính năng mới. Để phục vụ tốt cho môn học chúng em thực hiện đề tài: Đo và Điều khiển Tốc Độ Động Cơ với mục đích tích luỹ kiến thức đặc biệt là những kinh nghiệm trong quá trình lắp mạch thực tế song do thời gian và kiến thức có hạn, nên mạch thiết kế còn nhiều thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô để có thể nâng cao chất lượng của bài thiết kế, chúng em xin chân thành cảm ơn ! Tp. Hồ Chí Minh, 5 / 2011 Sinh viên: MỤC LỤC BCD . %CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ %VI ĐIỀU KHIỂN ATMEGA16 &*)@-@:+@A6?+6./ &*&96:EF?.+G.H 2.2.1 ALU 2.2.2 Thanh ghi trạng thái 2.2.3 Con trỏ ngăn xếp (SP 2.2.4 Quản lý ngắt. &*I96:EF?JK.+- 2.3.1 Bộ nhớ chương trình (Bộ nhớ Flash) 2.3.2 Bộ nhớ dữ liệu SRAM 2.3.2 Bộ nhớ dữ liệu SRAM. 2.3.3 Bộ nhớ dữ liệu EEPROM &*LM??N./OP<EQRST 2.4.1 Thanh ghi DDRx . 2.4.2 Thanh ghi PORTx . 2.4.3 Thanh ghi PINx &*UKVW.+:+X@* 2.5.1 Các thanh ghi 2.5.2 Đơn vị đếm 2.5.3 Đơn vị so sánh ngõ ra. 2.5.4 Mô tả các thanh ghi &*YH** 2.6.1 Tạo xung clock . 2.6.2 Định dạng khung truyền . 2.6.3 Khởi tạo USART 2.6.4 Truyền thông dữ liệu-bộ truyền USART 2.6.5 Nhận dữ liệu-bộ nhận USART . &*(KJ@4.VN@S5 2.7.1 ADMUX: Multiplexer select register 2.7.2 ADCSR-ADC control and status register 2.7.3 Thanh ghi dữ liệu ACDH và ADCL 2.7.4 Nguyên tắc hoạt động và lập trình điều khiển %GIAO TIẾP VI ĐIỀU KHIỂN VỚI MÁY TÍNH I*)+6Z.H&I& I*&N./ I*IE67[.:+8.//@\Q+Q@.F: % THIẾT KẾ PHẦN CỨNG CHO ĐỀ TÀI L*)]V^:+@4:_4:N./`6M:** L*&K:abc@.+_@A.ad0e./:E<./32?+ 4.2.1 Cảm biến nhiệt độ lm35 4.2.2 IC max 232. 4.2.3 Màn hình hiển thị( LCD 16x2). L*If.+:<M.:+@4:_4?+<?M?_+b@ 4.3.1 Khối xử lý trung tâm 4.3.2 Khối phím điều khiển 4.3.3 Khối hiển thị. 4.3.5 Khối mạch thu phát hồng ngoại. 4.3.6 khối mạch khuếch đại vi sai dòng điện. 4.3.7 khối mạch cảm biến điện áp 4.3.8 khối mạch công suất : LẬP TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN %ghi 1 Giới thiệu chung Điều khiển tốc độ là một yêu cầu cần thiết tất yếu của các máy sản xuất. Ta biết rằng hầu hết các máy sản xuất đòi hỏi có nhiều tốc độ, tùy theo từng công việc, điều kiện làm việc mà ta lựa chọn các tốc độ khác nhau để tối ưu hoá quá trình sản xuất. Muốn có Được các tốc độ khác nhau trên máy ta có thể thay đổi cấu trúc cơ học của máy như tỉ số truyền hoặc thay đổi tốc độ của chính động cơ truyền động. Ở đây chúng tôi chỉ khảo sát theo phương pháp thay đổi tốc độ động cơ truyền động.Tốc độ làm việc của động cơ do người điều khiển quy định được gọi là tốc độ đặt. Trong quá trình làm việc, tốc độ động cơ có thể bị thay đổi vì tốc độ của động cơ phụ thuộc rấ tnhiều vào các thông số nguồn, mạch và tải nên khi các thông số thay đổi thì tốc độ của động cơ sẽ bị thay đổi theo. Tình trạng đó gây ra sai số về tốc độ và có thể không cho phép.Để khắc phục người ta dùng những phương pháp ổn định tốc độ.Độ ổn định tốc độ còn ảnh hưởng quan trọng đến giải điều chỉnh (phạm vi điều chỉnh tốc độ) và khả năng quá tải của động cơ. Độ ổn định càng cao thì giải điều chỉnh càng có khả năng mở rộng và mô men quá tải càng lớn. Có rất nhiều phương pháp để điều chỉnh tốc độ động cơ như: - Điều chỉnh tham số. - Điều chỉnh điện áp nguồn. - Điều chỉnh cấu trúc sơ đồ. Ở đây chúng tôi chỉ đề cập đến các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ một chiều &M?j+,]./j+MjV@[6_+@k.VK./?]3K:?+@[6 &*)V@[6?+l.+:b?VKJm./?M?+V@[6?+l.+V@A.Mj Cách điều khiển này ta có thể thay đổi tốc độ động cơ DC khi thay đổi điện áp đặt vào hai đầu của động cơ thì tốc độ củng thay đổi theo. Ưu điểm của phương pháp này là mạch điện rất dễ thực hiện mạch điện đơn giản đạt hiệu quả cao khi cho động cơ hoạt động với công suât lớn. Nhược điểm của phương pháp này động cơ dễ mất mô men khi thay đổi tốc độ từ cao xuống thấp do đó đạt hiệu quả không cao khi cho động cơ chạy ở tốc độ thấp và có tải đi kèm. Hình 1.2.1 Điều khiển tốc độ động cơ bằng điện áp 5 2.2 Điều khiển tốc độ động cơ bằng xung pwm Đối với loại động cơ kích từ độc lập dùng nam châm vĩnh cữu, để thay đổi tốc độ, ta thay đổi điện áp cung cấp cho roto. Việc cấp áp 1 chiều thay đổi thường khó khăn, do vậy người ta dùng phương pháp điều xung (PWM). Ưu điểm của biện pháp này điều khiển tương đối chính xác tốc độ động cơ, thay đổi được tốc độ mà không làm giảm mô men của động cơ. Nhược điểm của phương pháp này là mạch điều khiển phức tạp xung điều khiển được số hóa, do đó mạch điều khiển loại này có giá thành cao hơn. Hình 1.2.2 Điều khiển động cơ bằng pwm 6 %ghn)Y 2.1 @-@:+@A6?+6./ ATmega16 là vi điều khiển 8 bit dựa trên kiến trúc RISC. Với khả năng thực hiện mỗi lệnh trong vòng một chu kỳ xung clock, ATmega16 có thể đạt được tốc độ 1MIPS trên mỗi MHz (1 triệu lệnh/s/MHz). Dưới đây là sơ đồ khối của ATmega16 7 Hình 2.2.1: Sơ đồ cấu trúc ATmega16 8 ATmega16 có các đặc điểm sau: 16KB bộ nhớ Flash với khả năng đọc trong khi ghi, 512 byte bộ nhớ EEPROM, 1KB bộ nhớ SRAM, 32 thanh ghi chức năng chung, 32 đường vào ra chung, 3 bộ định thời/bộ đếm, ngắt nội và ngắt ngoại, USART, giao tiếp nối tiếp 2 dây, 8 kênh ADC 10 bit, ATmega 16 hỗ trợ đầy đủ các chương trình và công cụ phát triển hệ thống như: trình dịch C, macro assemblers, chương trình mô phỏng/sửa lỗi, kit thử nghiêm, &*& 96:EF?.+G.H CPU của AVR có chức năng bảo đảm sự hoạt động chính xác của các chương trình. Do đó nó phải có khả năng truy cập bộ nhớ, thực hiện các quá trình tính toán, điều khiển các thiết bị ngoại vi và quản lý ngắt. Hình 2.2.2: Cấu trúc tổng quát AVR sử dụng cấu trúc Harvard, tách riêng bộ nhớ và các bus cho chương trình và dữ liệu. Các lệnh được thực hiện chỉ trong một chu kỳ xung clock. Bộ nhớ chương trình được lưu trong bộ nhớ Flash. 9 &*&*) B ALU làm việc trực tiếp với các thanh ghi chức năng chung. Các phép toán được thực hiện trong một chu kỳ xung clock. Hoạt động của ALU được chia làm 3 loại: đại số, logic và theo bit. &*&*& +Q.+/+@:E2./:+M@ Đây là thanh ghi trạng thái có 8 bit lưu trữ trạng thái của ALU sau các phép tính số học và logic Hình 2.2.3 : Thanh ghi trạng thái SREG C: Carry Flag ;cờ nhớ (Nếu phép toán có nhớ cờ sẽ được thiết lập) Z: Zero Flag ;Cờ zero (Nếu kết quả phép toán bằng 0) N: Negative Flag (Nếu kết quả của phép toán là âm) V: Two’s complement overflow indicator (Cờ này được thiết lập khi tràn số bù 2) V, For signed tests (S=N XOR V) S: N H: Half Carry Flag T: Transfer bit used by BLD and BST instructions(Được sử dụng làm nơi chung gian trong các lệnh BLD,BST). I: Global Interrupt Enable/Disable Flag (Đây là bit cho phép toàn cục ngắt. Nếu bit này ở trạng thái logic 0 thì không có một ngắt nào được phục vụ.) &*&*I <.:Eo./p.q4jRT Là một thanh ghi 16 bit nhưng cũng có thể được xem như hai thanh ghi chức năng đặc biệt 8 bit. Có địa chỉ trong các thanh ghi chức năng đặc biệt là $3E (Trong bộ nhớ RAM là $5E). Có nhiệm vụ trỏ tới vùng nhớ trong RAM chứa ngăn xếp. 10 [...]... (Programmable Logic Device) Cho phép nối m ng Có thể tháo lắp thi t bị trong lúc m y t nh đang l m việc Có thể cung cấp nguồn cho các m ch điện đơn giản Các thi t bị ghép nối chia thành 2 loại: DTE (Data Terminal Equipment) và DCE (Data Communication Equipment) DCE là các thi t bị trung gian như MODEM còn DTE là các thi t bị tiếp nhận hay truyền dữ liệu như m y t nh, PLC, vi điều khiển, … Việc trao đổi t n... các thao t c đọc/ghi t ng byte m t 2.4 Các cổng vào ra (I/O) Vi điều khiểnATmega16có 32 đường vào ra chia l m bốn nh m 8 bit m t Các đường vào ra này có r t nhiều t nh năng và có thể lập trình được Ở đây ta sẽ x t chúng là các cổng vào ra số Nếu x t trên m t này thì các cổng vào ra này là cổng vào ra hai chiều có thể định hướng theo t ng bit Và chứa cả điện trở pull-up (có thể lập trình được) M c dù m i... bit dữ liệu Có hoặc không có bit chẵn lẻ 1 hoặc 2 bit stop M t khung truyền b t đầu với m t bit start, theo sau đó là bit có trọng số thấp nh t (LSB) của dữ liệu (có thể lên t i 9 bit), k t thúc bằng bit có trọng số lớn nh t (MSB) và bit stop     20 Hình 2.17: Định dạng khung truyền St: bit start (m c thấp) (n): bit dữ liệu (0 đến 8) P: bit chẵn lẻ Sp: bit stop (m c cao) IDLE: không có dữ liệu truyền... chương trình (con trỏ PC) vào ngăn xếp sau đó trỏ t i vector phuc vụ ng t và thức hiện chương trình phục vụ ng t đó chơ t i khi gặp lệnh RETI (return from interrup) thì CPU lại lấy PC t ngăn xếp ra và tiếp t c thực hiện chương trình m trước khi có ng t nó đang thực hiện Trong trường hợp m có nhiều ng t yêu cầu cùng m t lúc thì CPU sẽ lưu các cờ báo ng t đó lại và thực hiện lần lư t các ng t theo m c... trung t m T n hiệu đưa ra t khối này là t n hiệu t ơng t , đến VDK nó được bộ chuyển đổi ADC t ch hợp sẳn trong Atmega16 chuyển sang t n hiệu số Khối giao tiếp m y t nh Giao tiếp m y t nh qua chuẩn RS232 sử dụng IC MAX232 Chân T1 IN được nối t i chân TxD trên chip AVR và chân R1OUT được nối t i chân RxD của chíp AVR Các chân này l m chức năng truyền/nhận dữ liệu Khối ph m điều khiển Thi t lập, thay... thành thì kênh vào m i được thay đổi 2.7.2 ADCSR-ADC control and status register 23 Đây là thanh ghi điều khiển và lưu trạng thái của ADC Hình 2.30: Thanh ghi điều khiển và trạng thái ADC Bit 7-ADEN:ADC enable Đây là bit điều khiển ho t động của ADC.Khi bit này được set 1 thì ADC có thể ho t động và ngược lại.Nếu như ta ngừng ho t động của ADC trong khi nó đang chuyển đổi thì nó sẽ k t thúc quá trình... ưu tiên Trong khi đang thực hiện ng t m xu t hiện ng t m i thì sẽ xảy ra hai trường hợp Trường hớp ng t này có m c ưu tiên cao hơn thì nó sẽ được phục vụ Trường hợp nó có m c ưu tiên thấp hơn thì nó sẽ bị bỏ qua Bộ nhớ ngăn xếp là vùng b t kì trong SRAM t địa chỉ 0x60 trở lên Để truy nhập vào SRAM thông thường thì ta dùng con trỏ X,Y,Z và để truy nhập vào SRAM theo kiểu ngăn xếp thì ta dùng con trỏ... Hướng truyền DCE → DTE 2 3 4 RxD TxD DTR DCE → DTE DTE →DCE DTE →DCE 5 6 GND DSR DCE → DTE 7 RTS DTE →DCE 8 CTS DCE →DTE 9 RI RI DCE →DTE 3.3 Truyền thông giữa hai n t - Các sơ đồ khi k t nối dùng cổng nối tiếp: 29 M t Data carier detect: DCE ph t hiện sóng mang Received data: dữ liệu nhận Transmitted data: dữ liệu truyền Data terminal ready: DTE sẵn sàng l m việc Ground: nối đ t (0V) Data set ready:... :K t nối trong truyền thông nối tiếp dùng t n hiệu b t tay - Khi DTE1 cần truyền dữ liệu thì cho DTR t ch cực , t c động lên DSR của DTE2 cho bi t sẵn sàng nhận dữ liệu và cho bi t đã nhận được sóng mang của MODEM (ảo) Sau đó, DTE1 t ch cực chân RTS để t c động đến chân CTS của DTE2 cho bi t DTE1 có thể nhận dữ liệu Khi thực hiện k t nối giữa DTE và DCE, do t c độ truyền khác nhau nên phải thực hiện điều. .. truyền (m c cao trong su t thời gian idle) 2.6.3 Khởi t o USART Quá trình khởi t o USART bao g m việc thi t lập t c độ baud, thi t lập định dạng khung và kích ho t bộ truyền và bộ nhận 2.6.4 Truyền thông dữ liệu-bộ truyền USART Bộ truyền USART được kích ho t bằng cách thi t lập bit TXEN trong thanh ghi UCSRB Khi bộ truyền được kích ho t, chân TxD ho t động như ngõ ra của bộ truyền nối tiếp T c độ baud, .     HỆ THỐNG NHÚNG VÀ GIAO TIẾP M Y T NH  !" #$%&''("&')& CHUYÊN ĐỀ: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ VÀ GIAO TIẾP M ÁY T ÍNH *+,. Ph m Thế Duy & Th.s T n Th t Đ t đã t n t nh hướng dẫn, hỗ trợ cho chúng em về ý t ởng, t i liệu trong su t quá trình thực hiện đề t i.Ngày nay trong m i lĩnh vực khoa học kỹ thu t luôn xu t. ni m Kỹ thu t số vi xử lý và điều khiển, với sự trợ giúp của m y t nh kỹ thu t vi xử lý và điều khiển đã có sự pháttriển m nh m đặc bi t là sự ph t triển nhanh chóng của các họ vi xử lý và điều