BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH CUNG CẤP THỨC ĂN TỰ ĐỘNG CHO HEO Họ tên sinh viên: PHAN NGUYỄN BÍCH TRÂM Ngành: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Niên khóa: 2008–2012 Tháng 6/2012 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH CUNG CẤP THỨC ĂN TỰ ĐỘNG CHO HEO Tác giả PHAN NGUYỄN BÍCH TRÂM Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp kỹ sư ngành: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Văn Cơng Chính Tháng năm 2012 LỜI CẢM TẠ Đầu tiên xin gửi lời cảm ơn đến ba mẹ, chị em gia đình động viên, an ủi suốt thời gian vừa qua Sau đó, em xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy trường đại học Nơng Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, đặc biệt tồn thể thầy khoa Cơ khí – Cơng nghệ tận tình dạy dỗ truyền đạt kiến thức cho em suốt thời gian em học trường Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy ThS Lê Văn Bạn, trưởng môn ngành Điều Khiển Tự Động, trực tiếp giúp đỡ, hướng dẫn em suốt trình học thực đề tài Em xin cảm ơn thầy ThS Nguyễn Văn Cơng Chính tận tình hướng dẫn em hoàn thành đề tài Em xin cảm ơn xưởng khí Hai Nghiệp xã Thới Lai, huyện Bình Đại, tỉnh Bến Tre tạo điều kiện cho em gia cơng mơ hình Cuối cùng, xin cảm ơn tập thể lớp DH08TD nói riêng bạn nói chung động viên, giúp đỡ suốt thời gian vừa qua Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2012 Sinh viên thực Phan Nguyễn Bích Trâm ii TĨM TẮT 1.Tên đề tài: “THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH CUNG CẤP THỨC ĂN TỰ ĐỘNG CHO HEO” 2.Thời gian địa điểm: - Thời gian: từ ngày 22 tháng 03 đến ngày 15 tháng 06 năm 2012 - Địa điểm: o Xưởng thực tập Tự Động, khoa Cơ khí – Cơng nghệ, trường Đại học Nơng Lâm Thành phố Hồ Chí Minh o Xưởng khí Hai Nghiệp xã Thới Lai, huyện Bình Đại, tỉnh Bến Tre 3.Mục đích đề tài: - Thể phương án giao tiếp người vi điều khiển thông qua thiết bị kết nối ngoại vi keypad 4x4 lcd 16x2 - Ứng dụng vi điều khiển vào ứng dụng thực tế - Nghiên cứu, thiết kế chế tạo mơ hình cung cấp thức ăn tự động cho heo Đối tượng thiết bị nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu: mơ hình cung cấp thức ăn tự động cho heo - Thiết bị nghiên cứu: o Các loại động cơ: động bước nam châm vĩnh cửu đơn cực pha dây có hộp giảm tốc, động DC 12V có hộp giảm tốc o Thiết bị giao tiếp ngoại vi: lcd 16x2, keypad 4x4 o Các máy gia cơng khí: máy tiện, máy hàn, máy khoan, máy cắt… Kết quả: - Giao tiếp người sử dụng vi điều khiển - Thiết kế, chế tạo lắp ráp mơ hình - Thiết kế mạch chương trình điều khiển mơ hình - Mơ hình vận hành MỤC LỤC iii Trang Trang tựa i Lời cảm ơn ii Tóm tắt iii Mục lục iv Danh sách hình vii Chương MỞ ĐẨU .1  1.1.Dẫn nhập 1  1.2.Mục tiêu đề tài 2  Chương TỔNG QUAN .3  2.1.Các phương pháp cung cấp thức ăn chăn nuôi heo 3  2.2.Các yêu cầu chuồng trại chăn nuôi heo .4  2.2.1.Tường .4  2.2.2.Nền .4  2.2.3.Hành lang 4  2.2.4.Đường dẫn nước thải 4  2.2.5.Lỗ thoát nước 4  2.2.6.Cửa chuồng .5  2.2.7.Máng ăn 5  2.2.8.Máng uống 10  2.2.9.Xử lý bể nước hố ủ phân 10  2.3.Một số phương pháp định lượng theo khối lượng 11  2.3.1.Định lượng vít xoắn .11  2.3.2.Định lượng theo thể tích .11  2.3.3.Định lượng phương pháp cân 12  2.3.4.Định lượng cánh quay chữ thập 12  2.4.Vi điều khiển PIC 16F887 .13  2.4.1.Giới thiệu chung vi điều khiển PIC 13  2.4.2.Vi điều khiển Pic 16F887 .15  2.5.Ngôn ngữ lập trình Mikro C 21  iv 2.6.Động bước 22  2.6.1.Giới thiệu chung 22  2.6.2.Nguyên lý hoạt động phương pháp điều khiển động bước nam châm vĩnh cửu đơn cực pha: 24  2.6.3.Sơ đồ kết nối lcd 16x2, keypad 4x4 với 16F887: 27  Chương NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28  1.3.Địa điểm thực 28  1.4.Phương tiện thực 28  1.5.Phương pháp nghiên cứu 28  1.5.1.Phương pháp nghiên cứu lý thuyết .28  1.5.2.Phương pháp thực 29  Chương THỰC HIỆN ĐỀ TÀI .30  4.1.Thiết kế mơ hình khí 30  4.1.1.Sơ đồ cấu tạo chung 30  4.1.2.Nguyên lý hoạt động mô hình 31  4.1.3.Thiết kế mơ hình 31  4.2.Thiết kế mạch điều khiển 38  4.2.1.Mạch điều khiển 38  4.2.2.Mạch điều khiển động bước 39  4.2.3.Mạch điều khiển động DC .42  4.3.Lưu đồ giải thuật 42  4.3.1.Quy ước tên gọi 42  4.3.2.Lưu đồ giải thuật 43  4.4 Chương trình điều khiển 56  4.5 Kết nối chạy thử .57  4.5.1 Mạch điện 57  4.5.2 Cơ khí 58  4.6.Khảo nghiệm 61  4.6.1.Mục đích khảo nghiệm 61  4.6.2.Phương pháp bố trí khảo nghiệm 61  4.6.3 Thảo luận: 62  v Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .63  5.1.Kết luận 63  5.2.Đề nghị 63  Tài liệu tham khảo Phụ lục DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang vi Hình 2.1 Máng ăn tự động Hình 2.2 Định lượng tự động Hình 2.3 Động phân phối Hình 2.4 Xích vận chuyển Hình 2.5 Tháp chứa thức ăn Hình 2.6 Sơ đồ cung cấp thức ăn lỏng Hình 2.7 Bộ phận trộn thức ăn lỏng Hình 2.8 Turbin khuấy thức ăn .8 Hình 2.9 Cân định lượng thức ăn Hình 2.10 Van phân phối đến chuồng Hình 2.11 Máy tính điều khiển .9 Hình 2.12 Định lượng vít xoắn 11 Hình 2.13 Định lượng theo thể tích 11 Hình 2.14 Định lượng phương pháp cân 12 Hình 2.15 Định lượng cánh chữ thập 12 Hình 2.16 Kiến trúc Harvard kiến trúc Von – Neuman 13 Hình 2.17 Các dạng sơ đồ chân 15 Hình 2.18 Sơ đồ khối 16F887 .16 Hình 2.19 Động biến từ trở 23 Hình 2.20 Động nam châm vĩnh cửu đơn cực 23 Hình 2.21 Động nam châm vĩnh cửu lưỡng cực 23 Hình 2.22 Động nhiều pha .24 Hình 2.23 Động nam châm vĩnh cửu đơn cực 24 Hinh 2.24 Nguyên lý điều khiển động bước 25 Hình 2.25 Điều khiển bước đủ pha kích 25 Hình 2.26 Điều khiển bước đủ hai pha kích 26 Hình 2.27 Điều khiển nửa bước 26 Hình 2.28 Sơ đồ kết nối có sẵng hãng Mikroelektronika .27 Hình 4.1 Sơ đồ cấu tạo chung mơ hình 28 Hình 4.2 Phễu chứa .30 Hình 4.3 Phễu chứa thiết kế 3D 30 vii Hình 4.4 Ống dẫn 31 Hình 4.5 Ống dẫn thiết kế 3D .31 Hình 4.6 Con chạy 31 Hình 4.7 Con chạy thiết kế 3D 32 Hình 4.8 Các ráp đế đỡ .32 Hình 4.9 Đế đỡ thiết kế 3D 33 Hình 4.10 Cánh chữ thập định lượng 33 Hình 4.11 Ống chứa cánh chữ thập .33 Hình 4.12 Nắp đậy hai đầu ống chứa cánh định lượng .33 Hình 4.13 Cụm định lượng thiết kế 3D 34 Hình 4.14 Sơ đồ pha 35 Hình 4.15 Động DC có hộp giảm tốc .35 Hình 4.16 Mơ hình lắp ráp 3D 36 Hình 4.17 Mạch điều khiển 37 Hình 4.18 Mạch nguồn ổn áp 37 Hình 4.19 Các header nhận xuất tín hiệu 38 Hình 4.20 Mạch công suất điều khiển động bước 39 Hình 4.21 Mạch cầu H điều khiển động DC 40 Hình 4.22 Kiểm tra liệu ban đầu 41 Hình 4.23 Nhập thông tin số heo chuồng 42 Hình 4.24 Lưu thơng tin vào ô nhớ thứ .43 Hình 4.25 u cầu lưu thơng tin số heo chuồng 43 Hình 4.26 Nhập thơng tin phần chuồng 44 Hình 4.27 Lưu thơng tin vào ô nhớ thứ hai 45 Hình 4.28 u cầu lưu thơng tin phần chuồng 45 Hình 4.29 Nhập thơng tin số heo chuồng 46 Hình 4.30 Lưu thông tin vào ô nhớ thứ ba 47 Hình 4.31 Yêu cầu lưu thông tin số heo chuồng 47 Hình 4.32 Nhập thơng tin phần chuồng 48 Hình 4.33 Lưu thông tin vào ô nhớ thứ tư 49 Hình 4.34 Yêu cầu lưu thông tin phần chuồng 49 viii Hình 4.35 Yêu cầu nhấn start để chạy mơ hình 50 Hình 4.36 Đọc thơng tin lưu tính tốn .51 Hình 4.37.Cung cấp thức ăn cho chuồng 52 Hình 4.38 Cung cấp thức ăn cho chuồng chạy lại chương trình 53 Hinh 4.39 Chương trình MikroC 56 Hình 4.40 Chương trình mơ Protuse 56 Hình 4.41 Mạch điều khiển 57 Hình 4.42 Mạch công suất động bước .57 Hình 4.43 Mạch cầu H điều khiển động DC 58 Hình 4.44 Động DC kéo chạy 58 Hình 4.45 Cụm định lượng 59 Hình 4.46 Bộ điều khiển .59 Hình 4.47.Mơ hình 60 Hình 4.48 Một vài hình ảnh hiển thị Lcd chạy mơ hình 60 ix Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu , tơi thiết kế chế tạo mơ hình cung cấp thức ăn tự động cho heo với giao diện giao tiếp LCD 16x2 keypad 4x4 - Phần khí: chế tạo mơ hình nhỏ, gọn, rẻ tiền, dễ chế tạo lắp ráp - Phần điện tử: mạch điều khiển đơn giản, dễ hiểu, hoạt động tương đối ổn định - Chương trình: đáp ứng yêu cầu đặt dựa sở tính tốn, đọc, xử lý xuất tín hiệu thơng qua LCD 16x2 giới hạn liệu nhập liệu hiển thị - Mô hình: nhận thơng tin cung cấp thức ăn đến chuồng có yêu cầu 5.2 Đề nghị Do giới hạn đề tài thời gian thực nên đề tài dừng lại mức chế tạo mô hình thể ý tưởng Đề tài nghiên cứu, phát triển ứng dụng vào thực tế, tơi có vài đề nghị sau: - Có thể thay vi điều khiển PIC 16F887 thành vi điều khiển PIC họ 18F để tăng nhớ liệu, tăng khả xử lý hiển thị giá trị từ keypad lên LCD - Giá trị hiển thị linh hoạt ta thay LCD 16x2 LCD Graphic - Nếu ứng dụng thực tế, để tăng hiệu ta thay chạy dãy đồng tiền hình 2.4 Ngồi kéo xích theo vòng tròn 63 khép kín để thời điểm vần chuyển thức ăn cho hai dãy chuồng - Có thể thay định lượng cánh chữ thập định lượng vít xoắn để khác phục nhược điểm định lượng cánh chữ thập 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tham khảo dây chuyền cung cấp thức ăn khô: http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=vi&langpair=en|vi&rurl=tran slate.google.com.vn&twu=1&u=http://www.alibaba.com/productgs/571239663/New_type_dry_material_automatic_pig.html&usg=ALkJrhitDXtObYG evNSwwlEGKtEAAmg9KQ Tham khảo dây chuyền cung cấp thức ăn lỏng: http://cdn.bigdutchman.de/bd/fileadmin/products/Schwein-pig/en/HydroAir_e.pdf Phạm Minh Hà, 1997 Kỹ thuật mạch điện tử Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật Tham khảo kỹ thuật nuôi heo: http://nhanong.net PHỤ LỤC  Chương trình điều khiển cho vi điều khiển PIC 16F887: sbit LCD_RS at RB1_bit; sbit LCD_EN at RB2_bit; sbit LCD_D4 at RB3_bit; sbit LCD_D5 at RB4_bit; sbit LCD_D6 at RB5_bit; sbit LCD_D7 at RB6_bit; sbit LCD_RS_Direction at TRISB1_bit; sbit LCD_EN_Direction at TRISB2_bit; sbit LCD_D4_Direction at TRISB3_bit; sbit LCD_D5_Direction at TRISB4_bit; sbit LCD_D6_Direction at TRISB5_bit; sbit LCD_D7_Direction at TRISB6_bit; char keypadport at portd; char kp,txt[5]; char so1,so2,so3,so4; char i,j,m,n; float tong1; unsigned tong; void nhan_phim() { { kp = Keypad_Key_Click(); delay_ms(100); } while(!kp); switch(kp) { case 1: kp = 0; break; case 2: kp = 1; break; case 3: kp = 2; break; case 4: kp = 3; break; case 5: kp = 4; break; case 6: kp = 5; break; case 7: kp = 6; break; case 8: kp = 7; break; case 9: kp = 8; break; case 10: kp = 9; break; case 11: kp = 10; break; case 12: kp = 11; break; case 13: kp = 12; break; case 14: kp = 13; break; case 15: kp = 14; break; case 16: kp = 15; break; } } void SOHEO() { Lcd_out(2,1,"So heo:"); nhan_phim(); so1=kp; bytetostr(so1,txt); Lcd_out(2,9,txt); nhan_phim(); so2=kp; } void LUU_HAY_KHONG() { Lcd_cmd(_lcd_clear); Lcd_out(1,1,"Luu hay khong"); nhan_phim(); so3=kp; } void NHAC_NHO() { Lcd_cmd(_lcd_clear); Lcd_out(1,1,"Nhan Enter"); Lcd_out(2,4,"de luu"); nhan_phim(); so4=kp; } void KHAUPHAN() { Lcd_cmd(_lcd_clear); Lcd_out(1,1,"Khau fan g/con"); Lcd_out(2,6,"x100g"); nhan_phim(); so1=kp; bytetostr(so1,txt); Lcd_out(2,1,txt); nhan_phim(); so2=kp; } void eeprom() { so1=eeprom_read(0x00); delay_ms(20); so2=eeprom_read(0x01); delay_ms(20); so3=eeprom_read(0x02); delay_ms(20); so4=eeprom_read(0x03); delay_ms(20); } void main() { ansel=0; anselh=0; c1on_bit=0; c2on_bit=0; trisa=0; porta=255; trise=0; porte=7; trisc=255; portc=255; lcd_init(); lcd_cmd(_lcd_cursor_off); keypad_init(); while(1) { eeprom(); if(so1==0&&so2==0) { goto SOHEO1; } if(so3==0&&so4==0) { goto SOHEO1; } lcd_cmd(_lcd_clear); lcd_out(1,1,"Start: nhan 13"); lcd_out(2,1,"Set: phim bat ky"); nhan_phim(); if(kp==13) { goto TINH; } SOHEO1: Lcd_cmd(_lcd_clear); Lcd_out(1,4,"CHUONG 1"); SOHEO(); if(so2==11) { goto SOHEO1; } if(so2==15) { for(i=0;i