Đang tải... (xem toàn văn)
Đo tốc độ động cơ dùng vi điều khiển PIC hiển thị lên LCD (có code và sơ đồ mạch) Đo tốc độ động cơ dùng vi điều khiển PIC hiển thị lên LCD (có code và sơ đồ mạch) Đo tốc độ động cơ dùng vi điều khiển PIC hiển thị lên LCD (có code và sơ đồ mạch) Đo tốc độ động cơ dùng vi điều khiển PIC hiển thị lên LCD (có code và sơ đồ mạch) Đo tốc độ động cơ dùng vi điều khiển PIC hiển thị lên LCD (có code và sơ đồ mạch)
ĐỒ ÁN Đo tốc độ động dùng vi điều khiển hiển thị lên LCD MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VI DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU VII DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VIII CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI 1.1.1 Phương pháp nghiên cứu 1.1.2 Thành nghiên cứu 1.1.3 Nguyên lý chung CHƯƠNG NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI 2.1 SƠ ĐỒ KHỐI 2.1.1 Sơ đồ khối mạch 2.1.2 Chức khối 2.2 TÌM HIỂU LINH KIỆN 2.2.1 Khối nguồn3 2.2.2 Khối vi xử lý ( PIC 16F877 ) 2.2.3 Khối hiển thị : LCD 16x2 2.2.4 Khối động 11 2.2.5 Khối cảm biến Encoder 13 CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH 3.1 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT 3.2 SƠ ĐỒ MẠCH LÝ THUYẾT 15 14 14 3.2.1 Sơ đồ mạch mô 15 3.2.2 Sơ đồ mạch in 16 CHƯƠNG KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THI CÔNG 17 4.1 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 17 4.2 THI CÔNG 17 CHƯƠNG KẾT LUẬN 19 5.1 ƯU ĐIỂM 19 5.2 KHUYẾT ĐIỂM 19 5.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO 20 PHỤ LỤC A ……………………………………………………………………………21 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1 : Sơ đồ khối [1] Hình 2.2.1a Nguồn cung cấp cho PIC [2] Hình 2.2.1b Nguồn cung cấp cho toàn mạch ( PIC + Động ) [3] Hình 2.2.1 Biến áp 220V~12V [4] Hình 2.2.1.2 : Chỉnh lưu cầu [5] .5 Hình 2.2.1.3 : IC ổn áp 5V [6] Hình 2.2.2a : Sơ đồ chân PIC 16F877 [7] Hình 2.2.2b : Cấu trúc tổng quát PIC 16F877 [8] .7 Hình 2.2.2 : LCD 16x2 [9] Hình 2.2.4 Động DC 6-12VDC [10] 11 Hình 2.2.4 Module Encoder [11] 13 Hình 3.1 : Sơ đồ mạch [12] 15 Hình 3.2 Sơ đồ mạch in [13] 16 Hình 4.1 : Kết mô [14] 17 Hình 4.2 : Mạch thực tế [15] 18 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.2.3 : Chức chân LCD……………………………………… DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DC : Direct Current AC: Alternating Current EMF : Electromotive force ĐỒ ÁN Trang 1/22 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu đề tài Mục đích đề tài sử dụng vi điều khiển 16f877 để đo số vòng quay động chạy encoder Việc đo tốc độ động giúp cho trình giám sát sản xuất nhah hơn, tốt hơn, cho sản phẩm ý, xác Nếu ta khơng đo tốc độ động khơng thể điều khiển tốc độ xác Với máy móc đại ngày nay, q trình sản xuất ln chạy với nhiều tốc độ khác nhau, tùy theo giai đoạn làm việc nó, mà ta cần phải biết tốc độ động để điều chỉnh cho phù hợp 1.1.1 Phương pháp nghiên cứu Tìm hiểu hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động : vi điều khiển PIC , Cảm biến Encoder , động DC , hình LCD , … Nghiên cứu tìm hiểu viết code chương trình chuyên dụng ( PIC C COMPILER , VAR , … ) Thiết kế lắp mạch hoàn chỉnh 1.1.2 Thành nghiên cứu Thiết kế mạch đo tốc độ động hoàn chỉnh hiển thị lên hình LCD 1.1.3 Nguyên lý chung Sử dụng cảm biến Encoder để đo tín hiệu xung phát sau Encoder chuyển tín hiệu xung thu vi điều khiển Vi điều khiển xử lý tín hiệu xuất hình hiển thị LCD ĐỒ ÁN Trang 2/22 CHƯƠNG NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI 2.1 Sơ đồ khối 2.1.1 Sơ đồ khối mạch Khối Động Khối cảm biến Encoder Khối nguồn Khối vi xử lý 16F877 Khối hiển thị (LCD) Hình 2.1 : Sơ đồ khối [1] Giải thích : Khi khối nguồn cấp điện vào cho Khối vi xử lý Khối động Khối vi xử lý cấp nguồn cho khối cảm biến Encoder khối hiển thị ( LCD ), Khi khối cảm biến Encoder bắt đầu đo tốc độ quay động chuyển thành xung chuyển khối vi xử lý , khối vi xử lý tính tốn gửi liệu tính tốn lên đến khối hiển thị ( LCD ) 2.1.2 Chức khối o Khối Nguồn : Cung cấp nguồn 5V-12V cho mạch o Khối động : Động DC 6V-12V để đo o Khối cảm biến Encoder : quy đổi tốc độ quay thành tín hiệu xung / vòng quay ĐỒ ÁN Trang 3/22 o Khối vi xử lý : tính tốn tín hiệu xung nhận thành liệu Vòng/phút truyền lên khối hiển thị o Khối hiển thị : dùng LCD 16x2 để thị số vòng động 2.2 Tìm hiểu linh kiện 2.2.1 Khối nguồn Hình 2.2.1a Nguồn cung cấp cho PIC [2] Hình 2.2.1b Nguồn cung cấp cho toàn mạch ( PIC + Động ) [3] ĐỒ ÁN Trang 4/22 2.2.1.1 Biến áp : Hình 2.2.1 Biến áp 220V~12V [4] Biến áp thiết bị để biến đổi điện áp xoay chiều 220V xuống điệp áp mong muốn, cấu tạo bao gồm cuộn sơ cấp (đưa điện áp vào) hay nhiều cuộn thứ cấp (lấy điện áp sử dụng) quấn lõi từ thép lõi feri Cung cấp nhiều mức điện áp ra: 6V 9V 12V 15V 18V 24V Thông số kỹ thuật : Đầu vào: AC110-220V Đầu Ra: 6V 9V 12V 15V 18V 24V Dòng đầu ra: 5A Kích Thước: (Dài)78x(Rộng)40x(Cao)65MM Khối lượng: 1.2 Kg ĐỒ ÁN Trang 7/22 Cấu trúc tổng quát PIC 16F877: Hình 2.2.2b : Cấu trúc tổng quát PIC 16F877 [8] Chức chân PIC : chân Vcc/Vdd : 4~5.5 chân GND chân VPP 2.2.2.1 Port A ghi TRIS A Port A gồm chân từ RA0 đến RA5 Việc ghi giá trị vào ghi TRIS A quy định chân port A Nếu : ngõ output , : ngõ Input Riêng chân RA4 : tích hợp thêm chân chức chân cung cấp xung clock cho TIMER ( RA4/TOCKI) ĐỒ ÁN Trang 8/22 Các chân lại PortA đa hợp với chân ngõ vào Analog ADC chân ngõ vào điện áp so sánh so sánh Camparator 2.2.2.2 Port B ghi TRIS B Port B gồm chân từ RB7-RB0 Các giá trị TRIS B qui định port B chân đa hợp với chức In-Circuit Debugger Low Voltage Programming function: RB3/PGM, RB6/PGC RB7/PGDRB3/PGM chân RB7-RB4 làm tác nhân ngắt trạng thái chân thay đổi (Nếu port B output chức ngắt không hoạt động ) Mỗi chân port B treo lên Vdd t xoá bit RBPU Tính khơng có port B input 2.2.2.3 Port C ghi TRIS C Port C gồm chân từ RC7-RC0 Các giá trị TRIS C qui định port C Các chân port C đa hợp với chức ngoại vi Chú ý : Vài chức ngoại vi sẽ ghi giá trị vào ghi TRISS C mặc địng output , mộ số chức ngoại vi khác mặc định Input 2.2.2.4 Port D ghi TRIS D Port D gồm chân từ RD7-RD0 Việc ghi giá trị vào ghi TRIS D quy định chân port D Nếu : ngõ output , : ngõ Input Ngoài chức port xuất/nhập , port D cấu port vi xử lý 8bit ( parallel slave port ) cách set bit PSPMODE (TRISE) 2.2.2.5 Port E ghi TRIS E Port E gồm chân từ RE2-RE0 Các chân đa hợp với chân ngõ vào Analog ĐỒ ÁN Trang 9/22 2.2.3 Khối hiển thị : LCD 16x2 Hình 2.2.2 : LCD 16x2 [9] LCD dùng để giao tiếp với Vi điều khiển thị chế độ bit Chức chân LCD : Bảng 2.2.3 : Chức chân LCD STT Ký hiệu Vss VDD VEE RS Chức Chân chân nối đất cho LCD Cung cấp nguồn cho LCD hoạt động Chân dùng để điều chỉnh độ tương phản LCD Chân chọn ghi(Register select).Nối chân với mức “0” mức “1” để chọn ghi -Mức “1” :thanh ghi liệu DR bên LCD kết nối với Bus DB0-DB7 -Mức “0”: ghi lệnh IR LCD với đếm R/W địa kết nối với Bus DB0-DB7 Chân chọn mode LCD đọc chân nối với mức E “1” nối chân với mức “0” để LCD ghi Chân cho phép(enable).Sau tín hiệu đặt lên bus DB0-DB7 lệnh chấp nhận có xung cho ĐỒ ÁN Trang 10/22 phép chân E -Ở chế độ ghi:Dữ liệu bus chuyển vào ghi bên LCD phát xung cho phép chân E -Ở chế độ đọc: Dữ liệu LCD xuất DB0-DB7 phát cạnh lên chân E giữ bus chân E xuống mức thấp DB0-DB7 dùng để trao đổi thông tin với MPU đường bus Có chế độ sử dụng: -Chế độ bit: đường bus dùng để truyền liệu với bit MSB bit DB7 -Chế độ bit: đường bus dùng để truyền liệu từ DB4 đến DB7, với MSB DB7 2.2.4 Khối động Hình 2.2.4 Động DC 6-12VDC [10] Thơng số động : ĐỒ ÁN Trang 11/22 -Điện áp định mức : 12VDC -Dòng định mức : 3A Nguyên lý hoạt động : Bao gồm Stator Rotor Stator động điện chiều thường hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm điện, rotor có cuộn dây quấn nối với nguồn điện chiều, phần quan trọng khác động điện chiều phận chỉnh lưu, có nhiệm vụ đổi chiều dòng điện chuyển động quay rotor liên tục Pha 1: Từ trường rotor cực với stator, đẩy tạo chuyển động quay rotor động điện Pha 2: Rotor tiếp tục quay Pha 3: Bộ phận chỉnh điện đổi cực cho từ trường stator rotor dấu, trở lại pha ĐỒ ÁN Trang 12/22 Khi động điện vận hành bình thường, rotor quay phát điện áp gọi sức phản điện động counter-EMF (CEMF) sức điện động đối kháng, đối kháng lại điện áp bên ngồi đặt vào động điện Sức điện động tương tự sức điện động phát động sử dụng máy phát điện 2.2.5 Khối cảm biến Encoder Hình 2.2.4 Module Encoder [11] Thơng số kỹ thuật : Điện áp sử dụng : 3.3~5VDC Dòng sử dụng : 15mA Mức tín hiệu xuất Digital : TTL Ngõ : Analog Digital Nguyên lý hoạt động encoder : Bao gồm mắt phát mắt thu hồng ngoại đặt cách nhanh qua khe hở , ánh sáng từ mắt phát tới mắt thu ( xun qua lỗ dĩa encoder ) có tính ĐỒ ÁN Trang 13/22 hiệu mức cao ( 5v) phát khỏi chân out , bị che chân out phát tín hiệu mức thấp CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH 3.1 Lưu đồ giải thuật Bắt đầu Nút nhấn Stop Start Đếm số xung Encoder Hiển thị Kết thúc ĐỒ ÁN Trang 14/22 3.2 Sơ đồ mạch lý thuyết 3.2.1 Sơ đồ mạch mơ Hình 3.1 : Sơ đồ mạch [12] Giải thích sơ đồ : Kênh A ( B ) encoder nối vào chân RB0 PIC nối lên nguồn chân data cảu LCD lần lược nối vào chân RB4-RB7 Chân ghi RS chân E LCD nối với chân RB1 , RB2 , chân RW nối đất Nút nhấn Start/Stop nối vào chân RD0 ĐỒ ÁN Trang 15/22 3.2.2 Sơ đồ mạch in Hình 3.2 Sơ đồ mạch in [13] ĐỒ ÁN Trang 16/22 CHƯƠNG KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THI CƠNG 4.1 Kết mơ Encoder hoạt động lấy liệu gửi PIC PIC tính tốn số liệu xuất kết hiển thị lên LCD Hình 4.1 : Kết mơ [14] 4.2 Thi công Encoder lấy số liệu cần thiết thị kết mong muốn ( sai số vòng ) Động DC chạy với điện áp phù hợp ( 6~12VDC ) Mạch chạy không bị vấn đề ĐỒ ÁN Trang 17/22 Hình 4.2 : Mạch thực tế [15] ĐỒ ÁN Trang 18/22 CHƯƠNG KẾT LUẬN 5.1 Ưu điểm Đo tốc độ động Hiển thị xác thơng số không bị lỗi Mạch đơn giản dễ chế tạo, tốn chi phí 5.2 Khuyết điểm Không đo chiều quay động sử dụng kênh 5.3 Hướng phát triển Có thể tích hợp với mạch điều khiển tốc độ động để giám sát , quản lý động ĐỒ ÁN Trang 19/22 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Thông tin linh kiện trang web Hshop.vn Cơ vi điều khiển PIC http://www.picvietnam.com Đo tốc độ động hiển thị LCD http://www.picvietnam.com ĐỒ ÁN Trang 20/22 PHỤ LỤC A Code chương trình #include #include #FUSES NOWDT, HS, NOPUT, NOPROTECT, NODEBUG, NOBROWNOUT, NOLVP, NOCPD, NOWRT #USE DELAY(CLOCK=20000000) #include // file giao tiep LCD //khai bao ngo vao #define xung RB0 #define K1 RD0 #define DC RC2 //khai bao cac ham so nguyen int32 soxung=0; int8 count=0; #INT_EXT // ngat ngoai tu encoder void ext_isr() { soxung++;//dem xung tang dan theo bien thoi gian } #INT_TIMER1 // ngat timer de doc toc void interrupt_timer1() { count++;//dem tang dan set_timer1(15535); if(count==30) { //thoi gian doc toc la 10*20=200ms LCD_putcmd(0x8a); LCD_putchar((soxung%10000)/1000+0x30);//nghin LCD_putchar((soxung%1000)/100+0x30);//tram LCD_putchar((soxung%100)/10+0x30);//chuc LCD_putchar(soxung%10+0x30);//don vi count=0; soxung=0; } } void main() { trisa=0x00; trisb=0x01; trisd=0xFF; trisc=0x00; LCD_init(); // ĐỒ ÁN Trang 21/22 LCD_putcmd(0x80); Printf(LCD_putchar,"DO TOC DO DC 12V"); LCD_putcmd(0xC0); Printf(LCD_putchar," HIEN THI LCD"); delay_ms(800); setup_timer_1(t1_internal);//khoi tao che hoat dong timer1 SET_TIMER1(15536); //T_dinhthoi = (65536-15536)/(20.000/4) = 10000us = 10ms enable_interrupts(int_ext); //su dung ngat cho bo xung ext_int_edge(0,h_to_l); disable_interrupts(int_timer1); enable_interrupts(global);//ngat toan cuc DUNG://che dung dong co disable_interrupts(int_timer1);//tat che ngat ngoai cua timer1 ( ngung lay xung tu bo encoder ) DC = 0; //dung dong co LCD_putcmd(0x80); LCD_putchar("DO TOC DO D.CO "); LCD_putcmd(0xC0); LCD_putchar("DC DANG DUNG "); while(true) { IF(K1==0) {WHILE(K1==0){}GOTO CHAY;} } CHAY://che chay dong co enable_interrupts(int_timer1);//bat che ngat ngoai cua timer1 ( lay xung tu bo encoder ) DC=1;//dong co chay LCD_putcmd(0x80); LCD_putchar("Toc la: V"); LCD_putcmd(0xC0); LCD_putchar("DC DANG CHAY "); while(true) { IF(K1==0) {WHILE(K1==0){}GOTO DUNG;} } } ... mạch điều khiển tốc độ động để giám sát , quản lý động ĐỒ ÁN Trang 19/22 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Vi t: Thông tin linh kiện trang web Hshop.vn Cơ vi điều khiển PIC http://www.picvietnam.com Đo tốc. .. mạch đo tốc độ động hồn chỉnh hiển thị lên hình LCD 1.1.3 Nguyên lý chung Sử dụng cảm biến Encoder để đo tín hiệu xung phát sau Encoder chuyển tín hiệu xung thu vi điều khiển Vi điều khiển xử... dụng vi điều khiển 16f877 để đo số vòng quay động chạy encoder Vi c đo tốc độ động giúp cho trình giám sát sản xuất nhah hơn, tốt hơn, cho sản phẩm ý, xác Nếu ta khơng đo tốc độ động khơng thể điều