Trong công nghệ điện tử vi xử lý, vi điều khiển là một thành phần quan trọng không thể thiếu nó mang nhiều tính ưu việt: có thể thay thế một mạch điện phức tạp bằng một vi mạch nhỏ gọn với chi phí thấp hơn, nhưng ứng dụng lại đa dạng và linh hoạt hơn, tiết kiệm năng lượng hơn, tốc độ xử lý nhanh hơn,...
Trang 1ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN
KHOA CƠ KHÍ
- -BÁO CÁO TIỂU LUẬN MÔN HỌC: HỆ THỐNG NHÚNG
ĐỀ TÀI: Giám sát chiều quay của động cơ trên LCD
Ý KIẾN CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
THÁI NGUYÊN – 2021
Trang 2DANH MỤC
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU YÊU CẦU – GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
1.1 Giới thiệu
Với sự ra đời của các chip Vi điều khiển đã làm cho công việc thiết kế các ứng dụng
số trở nhỏ gọn và mềm dẻo hơn Chúng có thể được ứng dụng trong nhiều sản phẩm khác nhau.Trong đề tài “Giám sát chiều quay của động cơ trên LCD” Trong đề tài
“Hiển thị thời gian thực lên Led Matrix” để ứng dụng các tính năng sẵn có của Vi điều khiển PIC16F877A vào công việc thiết kế phần mềm và phần cứng để giao tiếp với module điều khiển động cơ L298
Sử dụng LCD để hiển thị thông tin về thời gian thực(giờ,phút,giây) nhằm giúp ta quản lý về thời gian để biết thời gian quay thuận và thời gian quay nghịch và lúc nào đang dừng
Với chức năng như một chiếc đồng hồ điện tử được sử dụng các linh kiện điện tử: + PIC16F877A: Vi điều khiển
+ L298: Module điều khiển động cơ
+ LCD: Màn hiển thị
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ
2.1 Giới thiệu
Trong công nghệ điện tử vi xử lý, vi điều khiển là một thành phần quan trọng không thể thiếu nó mang nhiều tính ưu việt: có thể thay thế một mạch điện phức tạp bằng một vi mạch nhỏ gọn với chi phí thấp hơn, nhưng ứng dụng lại đa dạng và linh hoạt hơn, tiết kiệm năng lượng hơn, tốc độ xử lý nhanh hơn,
2.2 Thiết kế sơ đồ khối
Chức năng của từng khối trong sơ đồ:
Trang 3Hình 2 1 Sơ đồ khối của hệ thống
+PIC16F877A: Vi điều khiển
+L298: Module điều khiển động cơ
+ LCD: Màn hiển thị
2.2.1 Thiêt kế sơ đồ nguyên lý
a,PIC16F877A
Một loại vi điều khiển được sử dụng hầu hết trong các dự án và ứng dụng nhúng
Nó có năm cổng bắt đầu từ cổng A đến cổng E Nó có ba bộ định thời trong đó có 2
bộ định tời 8 bit và 1 bộ định thời 16 bit Hỗ trợ nhiều giao thức giao tiếp như giao thức nối tiếp, giao thức song song, giao thức I2C PIC16F877A hộ trợ cả ngắt chân phần cứng và ngắt bộ định thời
Là loại có 40 chân, với 5 cổng vào ra là Port A (RA0 ÷ RA5), Port B (RB0 ÷ RB7), Port C (RC0 ÷ RC7), Port D (RD0 ÷ RD7), Port E (RE0 ÷ RE2) Có 3 bộ định thời gian là timer 0, timer 1, timer 2
Thông số kỹ thuật cơ bản của PIC16F877A:
− CPU: PIC 8 bit
− Cấu trúc: 8
− Kích thước bộ nhớ: 14 (Kbytes)
− RAM: 368 (bytes)
− Tốc độ CPU tối đa: 20 (Hz)
− Nhiệt độ hoạt động tối thiểu: - 40oC
− Nhiệt độ hoạt động tối đa: 125oC
Trang 4− Điện áp hoạt động tối thiểu: 2 (V)
− Điện áp hoạt động tối đa: 5,5 (V)
Hình 2 2 Sơ đồ chân đấu nối PIC16F877A
− Các cổng vào ra của PIC:
+ Port A: có 6 bit (tương ứng cới 6 chân RA0 ÷ RA5) các chân của cổng A có tích hợp một số chức năng ngoại vi, nếu một thiết bị ngoại vi được enable thì cổng này sẽ không hoạt động như một cổng vào ra Bình thương Port A sẽ là cổng vào ra 2 chiều Thanh ghi xác định chiều tương ứng của các chân Port A
là đầu vào ngược lại sẽ là đầu ra
+ Port B: rông 8 bit (tương ứng với 8 chân RB0 ÷ RB7), là một cổng vào ra 2 chiều Thanh ghi quy định chiều của cổng B là thanh ghi tris B Thiết lập các bit ở thanh ghi Tris B bằng 1 sẽ làm cho cổng B là cổng vào ngược lại sẽ là cổng ra
+ Port C: rộng 8 bit (tương ứng với 8 chân RC0 ÷ RC7), bình thường nó là một cổng vào ra 2 chiều, thanh ghi quy định chiều của cổng là thanh ghi Tris C Các chân RC3, RC4 dùng để kết nối chuyền nhận thông tin với các thiết bị ngoại vi
Trang 5+ Port D: rộng 8 bit (tương ứng với 8 chân RD0 ÷ RD7), nó có thể cổng vào hoặc công ra, Port D có thể được cấu hình như một cổng vi xử lý rông 8 bit (cổng slave song song) bằng cách thiết lập bit điều khiển PSPSTATUS (Tris E.4), ở chế độ này thì đầu vào là tín hiệu TTL
+ Port E: rộng 3 bit (tương úng với 3 chân RE0 ÷ RE2), được cấu hình là đầu ra hoặc đầu vào, Port E có thể là đầu vào điều khiển I/O khi bit PSPSTATUS (Tris E.4) được thiết lập
− Tổ chức bộ nhớ có 3 khối bộ nhớ trong PIC16F877A:
+ Bộ nhớ chương trình, bộ nhớ dữ liệu và khối bộ nhớ EEPROM, bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu có đường bus riêng vì vậy có thể truy cập vào từng bộ nhớ một cách riêng rẽ
+ Bộ đếm chương trình có 13 bit vì vậy không gian địa chỉ sẽ là 8k word x 8bit Truy cập ngoài vùng không gian sẽ gây lỗi
+ Bộ nhớ dữ liệu được chia thành 4 bank (Bank0 ÷ Bank3), trong các bank chứa các thanh ghi thường và các thanh ghi chức năng đặc biệt Bank được lựa chọn dựa vào bit RP1 và RP0 (bit thứ 6 và bit thứ 5) của thanh ghi trạng thái status
Trang 6Hình 2 3 Sơ đồ khối PIC16F877A
Trang 7Ngày nay, thiết bị hiển thị LCD 1602(Liquid Crystal Display) được sử dụng trong rất nhiều các ứng dụng của VĐK LCD 1602 có rất nhiều ưu điểm so với các dạng hiển thị khác như: khả năng hiển thị kí tự đa dạng (chữ, số, kí tự đồ họa); dễ dàng đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau, tiêu tốn rất ít tài nguyên hệ thống, giá thành rẻ,…
Thông số kĩ thuật của sản phẩm LCD 1602:
- Điện áp MAX : 7V
- Điện áp MIN : - 0,3V
- Hoạt động ổn định : 2.7-5.5V
- Điện áp ra mức cao : > 2.4
- Điện áp ra mức thấp : <0.4V
- Dòng điện cấp nguồn : 350uA - 600uA
- Nhiệt độ hoạt động : - 30 - 75 độ C
Hình 2 4 Màn Hình LCD
Chức năng của từng chân LCD 1602:
- Chân số 1 - VSS : chân nối đất cho LCD được nối với GND của mạch điều khiển
- Chân số 2 - VDD : chân cấp nguồn cho LCD, được nối với VCC=5V của mạch điều khiển
- Chân số 3 - VE : điều chỉnh độ tương phản của LCD
- Chân số 4 - RS : chân chọn thanh ghi, được nối với logic "0" hoặc logic "1":
Trang 8+ Logic “0”: Bus DB0 - DB7 sẽ nối với thanh ghi lệnh IR của LCD (ở chế độ
“ghi” - write) hoặc nối với bộ đếm địa chỉ của LCD (ở chế độ “đọc” - read)
+ Logic “1”: Bus DB0 - DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR bên trong LCD
- Chân số 5 - R/W : chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write), được nối với logic “0”
để ghi hoặc nối với logic “1” đọc
- Chân số 6 - E : chân cho phép (Enable) Sau khi các tín hiệu được đặt lên bus DB0-DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có 1 xung cho phép của chân này như sau:
+ Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus sẽ được LCD chuyển vào thanh ghi bên trong khi phát hiện một xung (high-to-low transition) của tín hiệu chân E
+ Ở chế độ đọc: Dữ liệu sẽ được LCD xuất ra DB0-DB7 khi phát hiện cạnh lên (low-to-high transition) ở chân E và được LCD giữ ở bus đến khi nào chân E xuống mức thấp
- Chân số 7 đến 14 - D0 đến D7: 8 đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU Có 2 chế độ sử dụng 8 đường bus này là: Chế độ 8 bit (dữ liệu được truyền trên cả 8 đường, với bit MSB là bit DB7) và Chế độ 4 bit (dữ liệu được truyền trên 4 đường từ DB4 tới DB7, bit MSB là DB7)
- Chân số 15 - A : nguồn dương cho đèn nền
- Chân số 16 - K : nguồn âm cho đèn nền
Trên đây là một số thông tin về thông số kĩ thuật của LCD 1602 mà bạn có thể tìm hiểu Hãy tham khảo ngay để có thể sử dụng thiết bị linh kiện này một cách đúng đắn nhất nhé
c,L298
• 12V power, 5V power: bên trong mạch cầu H có sử dụng IC L298N điều hướng dòng điện, hoạt động với điện áp 5V, khi nối nguồn 12V mạch sẽ hoạt động với nguồn 12V, tuy nhiên mạch sẽ điều hướng dòng điện
o Dòng 12V đẩy vào động cơ để hoạt động
o Hạ dòng điện xuống thành 5V và cấp nguồn cho IC
• Như vậy khi cấp nguồn 9V: động cơ hoạt động với dòng 9V và
IC của mạch sẽ hoạt động với dòng điện 5V Việc thiết kế có
Trang 9nhằm điều hướng thành 2 dòng điện khác nhau giúp IC hoạt động ổn định và tách nguồn riêng biệt với động cơ
Hình 2 5 Sơ đồ đấu chân
• Power GND chân này là GND của nguồn cấp cho Động cơ
• 2 Jump A enable và B enable, nếu bạn dùng Board để điều khiển động cơ bước thì giữa nguyên Nếu điều khiển động cơ bình thường thì nối với chân PWM để điều khiển tốc độ
• Gồm có 4 chân Input IN1, IN2, IN3, IN4 Chức năng các chân này tôi sẽ giải thích ở bước sau
• Output A: nối với động cơ giảm tốc V1 bạn chú ý chân +, - Nếu bạn nối ngược thì động cơ sẽ chạy ngược
Trang 10Hình 2 6 Bo mạch cầu l298
d,Sơ đồ nguyên lý mạch
Hình 2 7 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch trên Proteus
2.2.2 Lưu đồ và chương trình
a,chương trình
Trang 13CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ Kết luận mạch hoạt động
Sau khi thực hiện mô phỏng và lập trình dựa vào lưu đồ và yêu cầu của bài toán, chúng em đã thấy mạch hoạt động ổn định, không lỗi, không nhiễu, có khả năng ứng dụng cao vào thực tế
Hướng phát triển đề tài
Đề tài hệ thống đếm sản phầm này là một đề tài vô cùng ý nghĩa, có tính ứng dụng cao trong thực tiến, trong tương lai nếu có điều kiện chúng em sẽ đưa sản phẩm lên thiết kế thực tế, và đưa ra thị trường kinh doanh nếu có thể