Đo lường tự động điều khiển BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Đo điều khiển tốc độ động dùng vi điều khiển 8051 I.Giới thiệu chung: 1.Mở đầu: Ngày lĩnh vực khoa học kỹ thuật xuất khái niệm Kỹ thuật số vi xử lý điều khiển, với trợ giúp máy tính kỹ thuật vi xử lý điều khiển có phát triển ạnh mẽ đặc biệt phát triển nhanh chóng họ vi xử lý điều khiển với tính Để phục vụ tốt cho môn học “Đo lường điều khiển tự động” chúng em thực đề tài: Đo Điều khiển Tốc Độ Động Cơ với mục đích tích luỹ kiến thức đặc biệt kinh nghiệm trình lắp mạch thực tế song thời gian kiến thức có hạn, nên mạch thiết kế cịn nhiều thiếu sót Chúng em mong nhận góp ý thầy để nâng cao chất lượng thiết kế, chúng em xin chân thành cảm ơn ! Đề tài : Đo điều khiển tốc độ động chiều loại nhỏ Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm thực hiện: Gồm thành viên phân cơng cơng việc cụ thể Đo lường tự động điều khiển 4.Định hướng thiết kế: Thiết kế hệ vi xử lý bao gồm việc thiết kế tổ chức phần cứng viết phần mềm cho phần cứng mà ta thiết kế Việc xem xét tổ chức phần cứng chương trình phần mềm cho thiết kế vấn đề cần phải cân nhắc Vì tổ chức phần cứng phức tạp, có nhiều chức hỗ trợ cho yêu cầu thiết kế phần mềm giảm bớt dễ dàng thực lại đẩy cao giá thành chi phí cho phần cứng, chi phí bảo trì Ngược lại với phần cứng tối thiểu lại yêu cầu chương trình phần mềm phức tạp hơn, hồn thiện hơn; lại cho phép bảo trì hệ thống dễ dàng việc phát triển tính hệ thống từ đưa giá cạnh tranh Từ yêu cầu nhận định ta có định hướng sơ cho thiết kế sau: Chọn vi xử lý Từ yêu cầu dùng VXL bit ta dự kiến dùng chip vi điều khiển thuộc họ MCS-51 Intel, mà cụ thể dùng chip 8051 lý sau: + Thứ 8051 thuộc họ MCS-51, chip vi điều khiển Đặc điểm chip vi điều khiển nói chung tích hợp với đầy đủ chức hệ VXL nhỏ, thích hợp với thiết kế hướng điều khiển Tức bao gồm: mạch VXL, nhớ chương trình liệu, đếm, tạo xung, cổng vào/ra nối tiếp song song, mạch điều khiển ngắt… + Thứ hai là, vi điều khiển 8051 với họ vi điều khiển khác nói chung năm gần phát triển theo hướng sau: Giảm nhỏ dòng tiêu thụ Tăng tốc độ làm việc hay tần số xung nhịp CPU Giảm điệp áp nguồn ni Có thể mở rộng nhiều chức chip, mở rộng cho thiết kế lớn Những đặc điểm dẫn đến đạt hai tính quan trọng là: giảm công suất tiêu thụ cho phép điều khiển thời gian thực nên mặt ứng dụng thích hợp với thiết kế hướng điều khiển Đo lường tự động điều khiển + Thứ ba là, vi điều khiển thuộc họ MCS-51 hỗ trợ tập lệnh phong phú nên cho phép nhiều khả mềm dẻo vấn đề viết chương trình phần mềm điều khiển + Cuối là, chip thuộc họ MCS-51 sử dụng phổ biến coi chuẩn công nghiệp cho thiết kế khả dụng Mặt khác, qua việc khảo sát thị trường linh kiện việc có chip 8051 dễ dàng nên mở khả thiết kế thực tế Vì lý mà việc lựa chọn vi điều khiển 8051 giải pháp hoàn toàn phù hợp cho thiết kế Phương án thực : 4.1 Dùng cặp cảm biến thu phát đặt đối diện để xác định số vòng quay khoảng thời gian định Động có gắn đĩa quay có khe thủng đĩa ,mỗI khe quay qua cặp cảm biến hồng ngoạt thu phát tạo đột biến xung vòng quay 4.2 Sử dụng cảm biến phát đồng thời thu tín hiệu phản xạ ngược trở cách vạch số điểm trục động 4.3 Họ vi điều khiển AT89C51 có 32 đường xuất nhập liệu : P0 ,P1 , P2, P3 mỗI Port bit phương án đặt sử dụng toàn bit P*.0 - P*.7 để xuất LED CA sử dụng mỗI Port 4bit sau giảI mã 74LS47.Như phảI sử dụng LCD để hiển thị tốc độ động 4.4 Sử dụng hình LCD để hiển thị Các bước thực : Sau nhận đồ án nhóm em đưa số bước sau để thực công việc: 1.Nhập số vào LCD theo trình tự hàng trăm hàng chục hàng đơn vị Đo tốc độ động loại nhỏ (loại chiều xoay chiều),có gắn cánh quạt (số lượng cánh xác định ) Thực việc đo tốc độ thơng qua số vịng quay cánh quạt cách sử dụng mạch sensor thu phát hồng ngoại 3.Việc hiển thị thực thông qua LCD (đo tốc độ khoảng thời gian phù hợp).Có khoảng thời gian để quan sát giá trị tốc độ 4.Việc đo động ta điều chỉnh cho tốc độ động ổn định ngưỡng định Nghĩa tốc độ động ln có sai số giới hạn chúng em điều chỉnh cho sai số động khoảng 2% Đo lường tự động điều khiển 6.Mô a.Phần code // Mo PhongDlg.cpp : implementation file // #include "stdafx.h" #include "Mo Phong.h" #include "Mo PhongDlg.h" #include"math.h" #include "stdlib.h" #ifdef _DEBUG #define new DEBUG_NEW #undef THIS_FILE static char THIS_FILE[] = FILE ; #endif ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // CAboutDlg dialog used for App About class CAboutDlg : public CDialog { public: CAboutDlg(); // Dialog Data //{{AFX_DATA(CAboutDlg) enum { IDD = IDD_ABOUTBOX }; //}}AFX_DATA // ClassWizard generated virtual function overrides //{{AFX_VIRTUAL(CAboutDlg) protected: virtual void DoDataExchange(CDataExchange* pDX); // DDX/DDV support //}}AFX_VIRTUAL // Implementation protected: //{{AFX_MSG(CAboutDlg) Đo lường tự động điều khiển //}}AFX_MSG DECLARE_MESSAGE_MAP() }; CAboutDlg::CAboutDlg() : CDialog(CAboutDlg::IDD) { //{{AFX_DATA_INIT(CAboutDlg) //}}AFX_DATA_INIT } void CAboutDlg::DoDataExchange(CDataExchange* pDX) { CDialog::DoDataExchange(pDX); //{{AFX_DATA_MAP(CAboutDlg) //}}AFX_DATA_MAP } BEGIN_MESSAGE_MAP(CAboutDlg, CDialog) //{{AFX_MSG_MAP(CAboutDlg) // No message handlers //}}AFX_MSG_MAP END_MESSAGE_MAP() ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // CMoPhongDlg dialog CMoPhongDlg::CMoPhongDlg(CWnd* pParent /*=NULL*/) : CDialog(CMoPhongDlg::IDD, pParent) { //{{AFX_DATA_INIT(CMoPhongDlg) // NOTE: the ClassWizard will add member initialization here //}}AFX_DATA_INIT // Note that LoadIcon does not require a subsequent DestroyIcon in Win32 m_hIcon = AfxGetApp()->LoadIcon(IDR_MAINFRAME); } void CMoPhongDlg::DoDataExchange(CDataExchange* pDX) { CDialog::DoDataExchange(pDX); Đo lường tự động điều khiển //{{AFX_DATA_MAP(CMoPhongDlg) DDX_Control(pDX, IDC_LED1, m_led1); DDX_Control(pDX, IDC_LED10, m_led10); DDX_Control(pDX, IDC_LED2, m_led2); DDX_Control(pDX, IDC_LED3, m_led3); DDX_Control(pDX, IDC_LED4, m_led4); DDX_Control(pDX, IDC_LED5, m_led5); DDX_Control(pDX, IDC_LED6, m_led6); DDX_Control(pDX, IDC_LED7, m_led7); DDX_Control(pDX, IDC_LED8, m_led8); DDX_Control(pDX, IDC_LED9, m_led9); //}}AFX_DATA_MAP } BEGIN_MESSAGE_MAP(CMoPhongDlg, CDialog) //{{AFX_MSG_MAP(CMoPhongDlg) ON_WM_SYSCOMMAND() ON_WM_PAINT() ON_WM_QUERYDRAGICON() ON_BN_CLICKED(IDC_HANGCHUC, OnHangchuc) ON_BN_CLICKED(IDC_HANGDONVI, OnHangdonvi) ON_BN_CLICKED(IDC_HANGNGHIN, OnHangnghin) ON_BN_CLICKED(IDC_HANGTRAM, OnHangtram) ON_BN_CLICKED(IDC_HANGVAN, OnHangvan) ON_BN_CLICKED(IDC_PAUSE, OnPause) ON_BN_CLICKED(IDC_RESET, OnReset) ON_BN_CLICKED(IDC_REVERSE, OnReverse) ON_WM_TIMER() ON_BN_CLICKED(IDC_START, OnStart) ON_WM_DESTROY() ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON1, OnButton1) //}}AFX_MSG_MAP END_MESSAGE_MAP() ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // CMoPhongDlg message handlers BOOL CMoPhongDlg::OnInitDialog() { Đo lường tự động điều khiển CDialog::OnInitDialog(); // Add "About " menu item to system menu // IDM_ABOUTBOX must be in the system command range ASSERT((IDM_ABOUTBOX & 0xFFF0) == IDM_ABOUTBOX); ASSERT(IDM_ABOUTBOX < 0xF000); CMenu* pSysMenu = GetSystemMenu(FALSE); if (pSysMenu != NULL) { CString strAboutMenu; strAboutMenu.LoadString(IDS_ABOUTBOX); if (!strAboutMenu.IsEmpty()) { pSysMenu->AppendMenu(MF_SEPARATOR); pSysMenu->AppendMenu(MF_STRING, IDM_ABOUTBOX, strAboutMenu); } } // Set the icon for this dialog The framework does this automatically // when the application's main window is not a dialog SetIcon(m_hIcon, TRUE); // Set big icon SetIcon(m_hIcon, FALSE); // Set small icon // TODO: Add extra initialization here m_1=0; m_2=m_3=m_4=m_5=m_6=m_7=m_8=m_9=m_10=0; m_led1.SetWindowText("0"); m_led2.SetWindowText("0"); m_led3.SetWindowText("0"); m_led4.SetWindowText("0"); m_led5.SetWindowText("0"); m_led6.SetWindowText("0"); m_led7.SetWindowText("0"); m_led8.SetWindowText("0"); m_led9.SetWindowText("0"); m_led10.SetWindowText("0"); m_degree=0; Đo lường tự động điều khiển // temp=TRUE; t=0; m_vong=0; return TRUE; // return TRUE unless you set the focus to a control } void CMoPhongDlg::OnSysCommand(UINT nID, LPARAM lParam) { if ((nID & 0xFFF0) == IDM_ABOUTBOX) { CAboutDlg dlgAbout; dlgAbout.DoModal(); } else { CDialog::OnSysCommand(nID, lParam); } } // If you add a minimize button to your dialog, you will need the code below // to draw the icon For MFC applications using the document/view model, // this is automatically done for you by the framework void CMoPhongDlg::OnPaint() { if (IsIconic()) { CPaintDC dc(this); // device context for painting SendMessage(WM_ICONERASEBKGND, (WPARAM) dc.GetSafeHdc(), 0); // Center icon in client rectangle int cxIcon = GetSystemMetrics(SM_CXICON); int cyIcon = GetSystemMetrics(SM_CYICON); CRect rect; GetClientRect(&rect); int x = (rect.Width() - cxIcon + 1) / 2; int y = (rect.Height() - cyIcon + 1) / 2; Đo lường tự động điều khiển // Draw the icon dc.DrawIcon(x, y, m_hIcon); } else { CClientDC pDC(this); OnDraw(&pDC); CDialog::OnPaint(); } } // The system calls this to obtain the cursor to display while the user drags // the minimized window HCURSOR CMoPhongDlg::OnQueryDragIcon() { return (HCURSOR) m_hIcon; } void CMoPhongDlg::OnHangchuc() { if(m_4==9) m_4=0; else m_4++; CString s; s.Format("%d",m_4); m_led4.SetWindowText(s); m_vong=m_1*10000+m_2*1000+m_3*100+m_4*10+m_5; } void CMoPhongDlg::OnHangdonvi() { if(m_5==9) m_5=0; else m_5++; CString s; s.Format("%d",m_5); m_led5.SetWindowText(s); m_vong=m_1*10000+m_2*1000+m_3*100+m_4*10+m_5; Đo lường tự động điều khiển } void CMoPhongDlg::OnHangnghin() { if(m_2==9) m_2=0; else m_2++; CString s; s.Format("%d",m_2); m_led2.SetWindowText(s); m_vong=m_1*10000+m_2*1000+m_3*100+m_4*10+m_5; } void CMoPhongDlg::OnHangtram() { if(m_3==9) m_3=0; else m_3++; CString s; s.Format("%d",m_3); m_led3.SetWindowText(s); m_vong=m_1*10000+m_2*1000+m_3*100+m_4*10+m_5; } void CMoPhongDlg::OnHangvan() { if(m_1==9) m_1=0; else m_1++; CString s; s.Format("%d",m_1); m_led1.SetWindowText(s); m_vong=m_1*10000+m_2*1000+m_3*100+m_4*10+m_5; } void CMoPhongDlg::OnPause() 10 Đo lường tự động điều khiển +SBUF (Serial Buffer): Bộ đệm truyền nhận liệu qua cổng nối tiếp +IE (Interrupt Enable): Cho phép ngắt cấm ngắt +IP (Interrupt Priority): Thiết lập mức ưu tiên cho ngắt +PSW (Program Status Word ): Thanh ghi từ trạng thái chương trình lưu trữ số bit quan trọng đặt xoá lệnh 8051: cờ nhớ, cờ nhớ phụ, cờ tràn cờ chẵn lẻ Ngoài ra, bit RS0 RS1 PSW cho phép chọn băng ghi để làm việc nhớ RAM +ACC (Accumulator): Thanh ghi tích luỹ, ghi sử dụng nhiều vi điều khiển 8051 Thanh ghi có ký hiệu A +B (B Register): Thanh ghi B sử dụng thực phép tốn nhân, chia dùng ghi phụ hay ghi lưu trữ số liệu tạm thời Các ghi chức đặc biệt nhận trạng thái cố định vi điều khiển Reset (tuỳ thuộc vào ghi) Sau bảng trạng thái ghi sau Reset: Bảng 2.2: Trạng thái reset ghi Register Reset to Register Reset to Register Reset to A 00H P2 FFH SCON 00H B 00H P3 FFH TCON 00H DPTR 00H PCON .B TMOD 00H IE 00000B 0000B TH0 00H IP .00000B PSW 00H TH1 00H P0 FFH SP 07H TL0 00H P1 FFH SBUF H TH1 00H 2.Khối hiển thị 31 Đo lường tự động điều khiển g g Nối N ghép LC với vi xử lý 8051: LCD gồ có hai hàng hàng đơn vị, hà chục, CD ồm g àng hà trăm Hàng đầu giá trị n àng nhập vào đ động chạy, hàn thứ hai giá trị để ng i mà m thực chấ động chạy đư hiển th LCD ất ược hị D Hoạ động LCD: ạt a Trong nhữ năm gầ đây, mà hình tinh thể lỏng LCD (Liqu Crystal ững ần àn h uid Display) ngày đ n sử dụ rộng rã dần thay đèn LED ụng ãi n (7 nhiều tha v anh) Đó ng guyên nhân sau: n -Màn hình LCD có g thành h h giá hạ -Khả hiển thị số, ký tự đồ hoạ tố nhiều so với đè LED (đèn g ốt èn LED hiển thị đượ số m số ký tự h ợc ự) -Sử dụng thêm b điều kh làm tươ LCD g phóng CPU t hiển giải khỏi cơng việc Cịn đối vớ đèn LED ln cần CPU (hoặ ới D n ặc ch đó) để trì vieec h thị liệu y hiển ữ -Dễ dàng lập trình cá ký tự đồ hoạ l ác Mô tả chân củ LCD: LCD giới thiệu có 14 chân Chức n y cá chân đư trình bày ác ược bảng sau: g Chân Ký hiệu I/O ý O Mô tả VSS V - Đất VCC V - Dương n nguồn +5V V VEE V - Nguồn đ khiển tương phả điều ản RS R I RS = c chọn ghi lệnh h RS = c chọn ghi liệ h ệu R/W R I R/W = đọc liệ ệu R/W = ghi E I/O Cho phé O ép DB0 I/O Bus l bits D O liệu DB1 I/O Bus l bits D O liệu DB2 I/O Bus l bits D O liệu 32 Đo lường tự động điều khiển 10 11 12 13 14 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 I/O I/O I/O I/O I/O Bus liệu bits Bus liệu bits Bus liệu bits Bus liệu bits Bus liệu bits RS (Register Select) - chọn ghi: Có hai ghi quan trọng bên LCD Chân RS dùng để chọn ghi Nếu RS = ghi mã lệnh chọn, cho phép người dùng gửi lệnh chẳng hạn xố hình, đưa trỏ đầu dòng v.v…Nếu RS = ghi liệu chọn cho phép người dùng gửi liệu cần hiển thị lên LCD R/W (Read/Write) – chân đọc/ghi: Chân vào đọc/ghi cho phép người dùng đọc/ghi thông tin từ/lên LCD R/W = đọc, R/W = ghi E (Enable) – chân cho phép: Chân E LCD sử dụng để chốt thơng tin có chân liệu Khi liệu cấp đến chân liệu xung mức Cao-xuống-thấp áp đến chân E để LCD chốt liệu chân liệu Xung phải rộng tối thiểu 450ns 6.D0 – D7: Đây la chân liệu bits, dùng để gửi thông tin lên LCD đọc nội dung ghi LCD Để hiển thị chữ số, mã ASCII chữ từ A đến Z, a đến z, số tự – gửi đến chân RS = Cũng có mã lệnh gửi đến LCD để xố hình đưa trỏ đầu dòng nhấp nháy trỏ Cũng sử dụng RS = để kiểm tra bit cờ bận xem LCD sẵn sàng nhận thông tin chưa Khi R/W = RS = cờ bận D7 thực chức sau: Nếu D7 = (cờ bận 1) có nghĩa LCD bận công việc bên khơng nhận thơng tin nào, cịn D7 = LCD sẵn sàng nhận thơng tin Trong trường hợp cần kiểm tra cờ bận trước ghi liệu lên LCD -LCD ghép nối với cổng p1.0… p1.7 cổng p1 cổng liệu dùng để chuyễndữ liệuvà chênh lệch giá trị , 3chân EN ,RW,RS nối với chân vi xử lý có nhiệm vụ nói ,chân thứ 15,16 lắp cho đèn LCD (ở ta không dùng ) 33 Đo lường tự động điều khiển Phần đo động (khối sensor) Về phần gồm có phận sau: + Bộ thu phát hồng ngoại làm nhiệm vụ thu nhận tốc độ động Diode thu phát quang để đếm số vòng quay động qua đĩa chắn quang gắn vào trục motơ + Bộ so sánh ngưỡng LM324 làm nhiệm vụ chuyển tín hiệu từ thu phát hồng ngoại thành tín hiệu TTL tương ứng đưa vào chân P1.0 vi điều khiển.LM 324 có nhiệm vụ khuyếch đại thuật tốn 74HC14 trigosmith hoạt động theo sườn tránh hoạt động dao động đường truyền JP1s 2 - U3 TLP621 74HC14 r3s LM324 p33.4 Grd D3s CON3 LED 34 11 J2s U2AsA R4s + Cs1 10k C U1AsA Rs1 5V 14 R2s Đo lường tự động điều khiển Nguyên lý hoạt động mạch: Việc đo tốc độ động dựa vào trình đếm xung vi xử lí thơng qua xung sensor thu phát ( ứng với vòng quay động sensor phát xung đưa đếm vi xử lí) Thơng qua chương trình lập trình sẵn vi xử lí ,mạch đếm tính tốn số liệu đo cho hiển thị kết Với khả lập trình vi xử lí cho phép tự động chọn thang đo ( thay đổi khoảng thời gian phép đo từ thay đổi thang đo theo giây hay phút ) Ngồi , vi xử lí cịn cho phép phát triển thêm tính mạch điều khiển tốc độ động cần thiết , lưu giữ kết phép đo trước mở rộng khả ứng dụng nhiều lĩnh vực mạch ( đo tần số , đo chu kì ) Nhờ sử dụng xung động thạch anh có độ xác ổn định cao nên vi xử lí cho phép loại bỏ sai số hệ thống “ chậm ” thời điểm “mở” “đóng” xung tín hiệu vào mạch tính tốn 4.Phần động lực mạch cầu H có nhiệm vụ điều khiển tốc độ động cơ, thay đổi điện áp đầu vào dẫn đến thay đổi thay đổi tốc độ động Nguyên lý hoạt động mạch cầu H: 0V R_IRF4 Rh4 tD3 10K tD4 R_IRF2 10K IRF540 Rh3 2 IRF540 M+ MRh2 2 tD2 IRF9540 IRF9540 R_IRF3 1 R_IRF1 10K 10K Rh1 24V 35 Đo lường tự động điều khiển Mạch cầu H mơ tả hình Động nối với cực âm dương nguồn Chú ý MOSFET bên động bật lên thời điểm khơng ngắn mạch cháy Để động chạy theo chiều thuận, Q4 bật, Q1 có tín hiệu điều chế độ rộng xung PWM Dòng điện hình Q4 giữ cho tín hiệu PWM đi, dịng điện tiếp tục chảy quanh vòng cuối quan ốt bên Q3 36 Đo lường tự động điều khiển Để động chạy theo chiều ngược, Q3 bật lên, Q2 có tín hiệu PWM: Q3 giữ cho tín hiệu PWM đi, dịng điện tiếp tục chảy vòng cuối điốt Q4: Để phục hồi, ví dụ động quay theo chiều nghịch, động (bây hoạt động máy phát) cho dòng điện chảy qua phần ứng, qua điốt Q2, qua nguồn (và nạp cho nó) quay lại qua điốt Q3: 37 Đo lường tự động điều khiển 5.Phần nhập giá trị tốc độ ban đầu : R1 RESISTOR SIP R10 R11 R12 R13 R14 R R15 R R16 R R17 R R R R R P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 Khối tương đối đơn giản gồm có nút bấm hàng đơn vị hàng chục hàng trăm hàng nghìn hàng vạn ,nút reset ,pause , đảo chiều nút start.nó nối thông qua điện trở R1 vào cac chân p0.0 đến p0.7 ta nhập số vào nút bấm liệu 6.Khối động : H Hoạt động động xác định có thay đổI tín hiệu xung nhận có chùm sáng từ cảm biến phát quang chiếu qua khe đạt cánh động xuống cảm biến thu quang Tín hiệu thu từ cảm biến hồng ngoạI có tính chất tuần hồn động hoạt động theo chu kì Chính , ta xác định số vòng quay 1s 38 Đo lường tự động điều khiển Tín hiệu thu đựơc từ cảm biến chưa ổn định nhiều nguyên nhân khác Tín hiệu đưa vào IC khuếch đạI thuật toán để xử lý Giá trị điện áp tín hiệu khuếch đạI lên khoảng 12V tạI tín hiệu đưa vào chân p3.0 chờ xử lý Vi xử lý AT89c51 lập trình vớI đầu vào p3.0 Port vào + Port : hàng đơn vị + Port 1: hàng chục + Port 2: hàng trăm Đặc điểm bật họ vi xử lý 8051 khả xử lý liệu theo bít Vì bít lập trình sau xuất trực tiếp chân cua LCD mà không cần thông phải qua giải mã 74ls47 Chu kỳ lấy mẫu s tốc độ động xác định : Tốc độ động =( tổng số xung /1 s)/6 7.Khối nguồn SW1 D2 U2 LM7805 1 VO 5V R6 RESISTOR DIODE VI GND J5 HEADER SW KEY -DPDT C38 CAP NP C3 CAP D1 LED Grd Nguồn điện thiết kế riêng sử dụng IC 7805 cho phép cung cấp điện áp ổn định V với điện áp vào thay đổi từ –12 V Mạch nguồn thiết kế nhằm giảm thiểu sai số không ổn định điện áp cung cấp cho mạch đếm hạn chế tăng điện áp đột ngột gây hỏng linh kiện, cụ thể tụ C3 C38 có nhiệm vụ ổn áp tránh dao động dịng điện, tượng sụt áp, ngồi diện trở R6 led có nhiệm vụ bảo vệ nguồn III, Phần mềm thực thuật toán: Lưu đồ thuật toán 39 Đo lường tự động điều khiển Begin Nhập tốc độ, đưa LCD Thay đổi giá trị hay khơng Tính độ rộng xung Đưa động Lấy tín hiệu từ sensor, đưa LCD Giảm độ rộng xung Lớn sai số cho phép Tăng độ rộng xung Nhỏ sai số cho phép 40 Đo lường tự động điều khiển Mã nguồn chương trình: IV Thiết kế mạch Sơ đồ mạch in 41 Đo lường tự động điều khiển V Đánh giá sai số mạch điện: a)Sai số hệ thống: a1 Sai số linh kiện Mạch điện có sử dụng số linh kiện điện tử , linh kiện điều kiện thường có sai số VD : vi xử lí 89c51 câu lệnh yêu cầu thời gian trễ định để thực thời gian lại phụ thuộc vào xung dao động thạch anh ( có sai số q trình sản xuất ) điều gây ảnh hưởng đến thời gian đếm xung khơng cịn xác với hàm Delay : định thời làm việc với tần số 1/12 tần số thạch anh tức 12/12= 0.1 Mhz Kết nhịp xung đồng hồ có chu kỳ T = 1/f = Ms đếm tiến hành đếm tăng sau chu kỳ T với dộ trễ tính = số đếm * Ms Ngồi tín hiệu qua khuếch đại qua cổng NOT có trễ thời gian đóng mở linh kiện dẫn đến đồng thời gian gây chuyển trạng thái tín hiệu cách ngẫu nhiên gây sai lệch phép đếm xung (còn gọi sai số +1) a2 Sai số nguồn tín hiệu Nguồn tín hiệu tạo từ mạch sensor thu phát hồng ngoại Mức điện áp có tín hiệu ( qua khuếch đại) 3,5 - V cịn khơng có tín hiệu 0- 2,5 V Tuy nhiên q trình thu phát tín hiệu động quay với tốc độ cao dẫn đến chuyển mức không kịp đáp ứng tạo nên dãy xung ứng với mức “1” “0” mức điện áp không nằm mức Đây nguyên nhân gây sai số mạch điện a3 Sai số cách xử lí kết đo 42 Đo lường tự động điều khiển Trong q trình đo chưa tính thơng số kí sinh mạch Trong chương trình chưa xem xét đến độ trễ câu lệnh, chưa tìm cách xử lí độ nhiễu tín hiệu Mạch tạo nguồn tín hiệu sensor , mức tín hiệu chuẩn khoảng cách 5cm ,độ ổn định chưa cao cịn chịu ảnh hưởng nguồn sáng bên ngồi ( ánh sáng tự nhiên , ánh sáng đèn ) Trong tập ánh sáng phịng có ảnh hưởng lớn đến sai số phép đo can nhiễu đến thu nhận sensor Tuy nhiên điều hạn chế mạch khống chế độ nhạy sensor b Sai số ngẫu nhiên Trong qua trình đo động có độ rung định ( tuỳ thuộc vào mức điện áp cung cấp) dẫn đến sai khác việc thu xử lí tín hiệu sensor Điều kiện bên ngồi có ảnh hưởng đến mạch : độ sáng , độ ẩm Nguồn điện cung cấp cho mạch không ổn định dẫn đến điều kiện làm việc thiết bị khơng cịn xác Bên cạnh q trình đo cịn có sai số chủ quan người đo : không giữ khoảng cách sensor thu phát , không cẩn thận qua trình đo Một số kết đo Với nguồn cung cấp cho động : 12V lần : nhập giá trị đầu vào : 5999 vòng /1ph giá trị đo : 5975vòng /1 ph lần : : 3500 vòng / 1ph 3494vòng /1ph lần : 2000 vòng / 1ph 1980 vòng/1ph Sai số tương đối : 0.5% VI Kết Luận Nhận xét mạch: a Ưu điểm: Mạch đơn giản, dễ lắp đặt sửa chữa,chi phí thấp - Mạch cho phép đo tốc độ nhiều loại động cơ,với khoảng giới hạn lớn - Mạch có độ xác tương đối, có khả phát triển thêm chức ( kết nối máy tính, ) Có khả ứng dụng thực tế: Như việc hiển thị tốc độ số loại máy ,điều khiển tốc độ máy móc theo ý muốn người sử dụng Mạch chạy tương đối ổn định ,dùngphối hợp trở kháng mạch cầu H 43 Đo lường tự động điều khiển Mạch sử dụng đot phát quang dựa tái hợp điện tử lỗ trống lớp tiếp xúc PN b Khuyết điểm: - Mạch sai số linh kiện: - Chịu ảnh hưởng nhiễu ánh sáng đến khối thu phát sensor - Sensor cho phép đo khoảng cách tương đối ngắn Phương án cải tiến - Cải thiện khả khối thu phát: nâng cao khả chống nhiễu khả thu phát sensor (tăng khuyếch đại, sử dụng sensor thu phát trực tiếp) - Thêm số tính : + Sử dụng phương pháp điều khiển tốc độ phương pháp thay đổi độ rộng xung PWM + Thêm khả lưu giữ giá trị đa đo cần xuất hiển thị nút bấm VII.Xu hướng phát triển đề tài -Sản phẩm phát triển thêm chức đo khác đo nhiệt độ, độ ẩm ,áp suất điều khiển, khống chế Hơn chức liên quan đến bổ trợ kiểm soát lẫn theo yêu cầu người sử dụng -Sản phẩm phát triển thành máy đo loại động lớn ,đồng thời có hưóng xử lý khác cho loại tốc độ ,từng thời gian khác ta phát triển thành máy đo cài thực chưong trình nhập vào máy, quy trình cơng nghiệp LỜI KẾT Qua thời gian 10 tuần làm tập lớn môt khoảng thơig gian ngắn giúp chúng em hiểu thêm việc thiết kế hệ thống công nghiệp có sử dụng vi điều khiển đặc biệt vi điều khiển 8051 Trong công nghiệp việc đưa vi điều khiển vào để tạo thiết bị thơng minh cần thiết Từ hệ thống tao gon nhẹ giải nhiệm vụ nhanh hơn, dễ dàng Trong thiết kế hệ thống đáp ứng yêu cầu tốn đặt ra, vận dụng tốt tính ưu việt vi điều khiển 8051 kết nối thiết bị sử dụng cách hợp lý 44 Đo lường tự động điều khiển Nhờ việc làm tập lớn ma chung em có hiểu phần lý thuyêt học Chúng em hoàn thành việc thiết kế đo điều khiển động chiều loại nhỏ Nhưng thời gian có hạn kiến thức thực tế chưa có nên việc tìm hiểu vận dụng cịn nhiều hạn chế, chúng em mong góp ý thầy để mạch thiết kế hoàn thiện Chung em cám ơn giúp đỡ nhiệt tình bạn lớp dặc biệt thầy Tuân –thầy giáo dạy môn Đo lường điều khiển tự động -đã truyền đạt kiến thức gằn gũi tạo điều kiẹn cho chung em hoàn thành đựoc tập VIII Tài liệu tham khảo - Kỹ thuật mạch điện tử Phạm Minh Hà - Kỹ thuật số Nguyễn Thúy Vân - Kỹ thuật đo lường điện tử Vũ Quý Điềm 4- Cấu trúc lập trình vi điều khiển 8051…………Nguyễn Tăng Cường Phan Quốc Thắng 5- Lập trình họ vi điều khiển 8051………………… Tống Văn On 45 ... khối 15 Đo lường tự động điều khiển Khối nhập liệu Khối nguồn Khối xử lý trung tâm Khối khuếch đại Khối hiển thị (LCD) Khối mạch động lực Khối thu phát Động 16 Đo lường tự động điều khiển Sơ... để cất giữ chương trình điều khiển hoạt động vi điều khiển *Bộ nhớ số liệu: 22 Đo lường tự động điều khiển Bộ nhớ số liệu thường nhớ RAM (Ramdom Acces Memory), nhớ số liệu dùng để cất giữ thông... vi xử lý Điều khiển tốc độ động cơ: Giới thiệu: Mục đích điều khiển tốc độ động đưa tín hiệu biểu diễn tốc độ yêu cầu, điều khiển động theo tốc độ Bộ điều khiển có khơng thật đo tốc độ động Nếu