báo cáo môn vi điều khiển thiết kế bộ điều khiển tốc độ động cơ 1 chiều

Thiết kế bộ điều khiển tốc độ động cơ 1 chiều: Yêu cầu: - Mạch điện tử được thiết kế trên máy bằng phần mềm chuyên dụng.. Trong thực tế các bộ Vi Điều Khiển được ứng dụng vào mọi lĩnh v

Trang 1

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

LỚP:CƠ ĐIỆN TỬ K9

BÁO CÁO

ĐỒ ÁN MÔN HỌC VI ĐIỀU KHIỂN

ĐỀ THI KẾT THÚC HỌC PHẦN

Đề Số :18

Môn Học: Vi Điều Khiển

Thời Gian Thực Hiện : từ ngày……….đến ngày ………

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: NGUYỄN ANH DŨNG

Số Lượng Sinh Viên : 03

STT Họ và Tên Sinh Viên Lớp / Khoa Ghi chú

1

VƯƠNG QUỐC MINH CƠ Điện Tử K9

2

TẠ VĂN SƠN CƠ Điện Tử K9

3

PHAN BÁ HINH CƠ Điện Tử K9

NỘI DUNG

1 Thiết kế bộ điều khiển tốc độ động cơ 1 chiều:

Yêu cầu:

- Mạch điện tử được thiết kế trên máy bằng phần mềm chuyên dụng

- Hệ thống có thể điều khiển được các động cơ có công suất <=60w,điện áp

<=24 VDC

Trang 2

- Thao tác điều khiển gồm đảo chiều; tăng giảm tốc độ bằng biến thiên điện

áp ( dùng DAC)

- Hệ thống có các nút đảo chiều tăng giảm tốc độ

2 Viết báo cáo về nội dung đồ án:

Yêu cầu:

- Số trang 10 đến 20 trang khổ A4

- Nội dung báo cáo gồm 3 phần:

+ Cơ sở lý thuyết : Trình bày các cơ sở lý thuyết lien quan tới đò án

+ Nội dung: trình bày trinh tự và nội dung thiết kế

+ Kết luận: đánh giá ưu nhược điểm,tính thưc tế của sản phẩm đã thiết kế và hướng cải tiến và phát triển

3.Phần thuyết minh:

- Đại diện nhóm lên vận hành và thuyết minh sản phẩm

- 02 giảng viên chuyên môn chất vấn và chẩm điểm từng sinh viên trong

nhóm;thời gian tối đa giành cho hỏi và trả lời cho 1 sv là 10 phút/1sinh viên

LỜI MỞ ĐẦU

TRong nến công nghiệp nói chung và ngành kỹ thuật Điện tử nói riêng hiện nay đang phát triển mạnh mẽ , kỹ thuật Vi Điều Khiển đã trở nên quen thuộc trong các nghành kỹ thuật và trong dân dụng Trong thực tế các bộ Vi Điều Khiển được ứng dụng vào mọi lĩnh vực của đời sống từ các thiết bị nhỏ như điện thoại di

động , máy nhắn tin, trò chơi điện tử , các thiết bị gia dụng như ( máy giặt, điều hoà , tủ lạnh…) đến những thiết bị có quy mô lớn như các bộ điều khiển tự động trong các nhà máy , xi nghiệp, hệ thống thông tin liên lạc… Vi điều khiển đã góp phần đưa con người đến đỉnh cao của nhân loại

Qua quá trình học lý thuyết cũng như đi thực hành chúng em được sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô Để nắm được kiến thức đã học và vận dụng thực tế chúng

em được các thầy giáo cho làm đồ án môn học nhằm nghiên cứu và học hỏi nhiều hơn nữa

Trang 3

Dưới đây chúng em xin giới thiệu một ứng dụng nhỏ của Vi Điều Khiển 8051

( cụ thể là vi điều khiển AT89S52) mà các thầy đã giao cho với đề tài: “ Thiết kế

bộ điều khiển tốc độ của động cơ điện một chiều.” Đây là một ứng dụng nhỏ

của Vi Điều Khiển nhưng được sử dụng rất nhiều trong chuyên nghành Điện _ Điện tử

Đồ án đã hoàn thành, song cũng không thể tránh nổi những sai sót và thiếu sót Chúng em rất mong được sự đóng góp ý kiến quý báu của các thầy cô cùng các bạn để đề tài lần sau được hoàn chỉnh hơn nữa

Chúng em xin chân thành cám ơn!

Hà Nội ngày :18/11/2009

A Cơ Sở Lý Thuyết

I Giới thiệu tổng quan về họ vi điều khiển 8051

Họ vi điều khiển 8051 là một trong những họ vi điều khiển thông dụng nhất Đây

là họ vi điều khiển được sản xuất theo công nghệ CMOS Có tốc độ cao và công suất thấp, bộ nhớ Flash có thể lập trình được

1 Sơ đồ khối của AT89S52

2 Những đặc trưng của AT89S52

Trang 4

 4 Kbyte bộ nhớ Flash có thể lập trình lặp vơi 1000 chu kỳ đọc xoá

 Hoạt động tĩnh đầy đủ : Từ 0 HZ đến 24 MHZ

 Khoá bộ nhớ chương trình ba cấp

 128x8 bit RAM nội

 32 đường xuất nhập lập trình được

 Hai timer / counter khoong bit

 Một port nối tiếp sang công có thể lập trình được

 Mạch đồng hồ và bộ dao động trên chíp

3 Sơ đồ chân và chức năng của AT89S52

Như vậy theo sơ đồ trên AT89S52 có 40 chân mỗi chân có chức năng như các đường I/O (xuất nhập ) , trong đó 24 chân có công dụng kép,mỗi đường có thể hoạt động như một đường I/O hoặc như đường điều khiển hoặc như thành phần của bus điều khiển và bus dữ liệu

3.1 Port 0 ( P0.0- P0.7)

Port 0 gồm 8 chân, ngoài các chức năng xuất nhập, Port 0 còn là bus đa hợp

dữ liệu và địa chỉ(AD0-AD7), chức năng này sẽ được sử dụng khi 8051 giao tiếp với các thiết bị ngoài có kiến trúc bus như các vi mạch nhớ, mạch nhớ PIO…

Trang 5

3.2 Port 1 ( P1.0- P1.7)

Port 1 có chức năng xuất nhập theo bit và byte Ngoài ra, ba chân P1.5, P1.6, P1.7 được dùng để nạp ROM theo chuẩn ISP, hai chân P1.0, và P1.1 được dùng cho bộ Timer 2

Trang 6

3.3 Port 2 (P2.0-P2.7)

Là một port có công dụng kép, là đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus dịa chỉ đối vớo các thiết bị đồng bộ nhớ mở rộng

3.4 Port 3 (P3.0- P3.7)

Mỗi chân trên Port 3 ngoai chuc năng xuất nhập còn có chuc năng riêng,

cụ thể như sau :

Bit Tên Chức năng

P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho port nối tiếp

P3.1 TXD Dữ liệu truyền cho port nối tiếp

P3.2 INT0 Ngắt bên ngoài 0

P3.3 INT1 Ngắt bên ngoài 1

P3.4 T0 Ngõ vào của Timer/counter 0

P3.5 T1 Ngõ vào của Timer/ counter 1

P3.6 /WR Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài

P3.7 /RD Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài

3.5 Chân /PSEN ( Program store Enable)

/PSEN là chân điều khiển đọc chương trình ở bộ nhớ ngoài, nó được nối với chân /OE để cho phép đọc các byte mã lệnh trên ROM ngoài /PSEN sẽ ở mức thấp trong thời gian đọc mã lệnh Mã lẹnh được đọc từ bộ nhớ ngoài qua bus dữ liệu (Port 0) thanh ghi lệnh để được giải mã Khi thực hiện chương trình trong ROM nội thì /PSEN ở mức cao

3.6 Chân ALE (Address Latch Enable)

Trang 7

ALE là tín hiệu điều chỉnh chốt địa chỉ có tần số bằng 1/6 tần số dao động của

vi điều khiển tín hiệu ALE được dùng để cho phép vi mạch chốt bên ngoài như

74373, 74573 chốt byte địa chỉ thấp ra khỏi bus đa hợp địa chỉ / dữ liệu (Port 0)

3.7 Chân /EA (External Access)

Tín hiệu /EA cho phép chọn bộ nhớ chương trình là bộ nhớ trong hay ngoài vi điều khiển Nếu EA ở mức cao (nối với Vcc), thì vi điều khiển thi hành chương trình trong ROM nội Nếu /EA ở mức thấp (nối với GND), thì vi điều khiển thi hành chương trình từ bộ nhớ ngoài

3.8 RST (Reset)

Ngõ vào RST trên chân 9 la f ngõ Reset của 8051 Khi tín hiệu này được đưa lên mức cao , các thanh ghi trong bộ vi điều khiển được tải những giá trị thích hợp

để khởi động hệ thống

3.9 XTAL1, XTAL2

AT89S52 có một bộ dao động trên chíp, nó thường được nối với với bộ dao động bằng thạch anh có tần số lớn nhất là 33MHZ, thông thường là 12MHZ

Hình trên là cách nối bộ dao động thạch anh

3.10 Vcc, GND

AT89s52 dùng nguồn điện áp một chiều có dải điện áp từ 4v đến 5,5v được cấp qua chân 20 và 40

II DAC 0808

Mô tả chung

 Mô tả chung

Trang 8

DAC0808 là một bộ chuyển đổi 8 bit số sang tương tự đầu ra có đặc tính thời gian đúng bằng kích thước của tín hiệu vào trong khoảng 150ns với công suất tiêu thụ là 33mW khi điện áp cung cấp là ± 5V Không cần phải điều chỉnh dòng điện IREF cho tất cả các ứng dụng, từ đó đầu ra hiện tại là ±1LBS của 255(IREF / 256) Nguồn cung cấp của DAC0808 độc lập với “bit code” và đưa ra những đặc điểm nổi bật của thiết bị phụ thộc vào mức điện áp vào

DAC0808 giao tiếp trực tiếp với TTL, DTL hay CMOS ở mức logic, và dùng thay thế cho MC1580/MC1408

Mô tả chungSơ đồ khối và sơ đồ ghép nối

Cấu tạo của DAC0808

 Cấu tạo của DAC0808

Sơ đồ thu gọn

Cấu tạo của DAC0808

Trang 9

Cấu tạo chân

Trong đó:

Nguồn cung cấp

VCC = + 18 VDC

VEE = -18 VDC

Đầu vào số

V5-V12: -10VDC đến +18VDC

Đầu ra khuếch đại

V0: -11VDC đến +18VDC

Dòng hiệu chỉnh

Trang 10

I14 : 5mA

Đầu vào khuếch đại hiệu chỉnh

V14 V15 : VCC, VEE

Năng lượng tiêu thụ: 1000mW

Độ cảm ứng ESD: TB

Dải nhiệt độ chịu đựng: -65

Cấu tạo của DAC0808 oCđến +150oC

Đóng gói – 2 hàng chân (Plastic) 260°C

Đóng gói – 2 hàng chân (Ceramic) 300°C

Vapor Phase (60 seconds) 215°C

Tia hồng ngoại (15 seconds) 220°C

Dải hoạt động:

Dải nhiệt độ TMIN ≤ TA ≤ TMAX

DAC0808 0oC ≤TA ≤+75°C

Những đặc trưng điện:

VCC = 5V, VEE = −15 VDC, VRFF/R14 = 2 mA

( tất cả các đầu vào số ở mức logic cao)

Mô tả chungỨng dụng thông thường

Trang 11

Bộ chuyển đổi số - tương tự (đầu ra +10V)

Mô tả chungMạch kiểm tra

Trang 12

III Động cơ điện một chiều

Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm điện, rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều, 1 phần quan trọng khác của động cơ điện 1 chiều là bộ phận chỉnh lưu, nó

có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của rotor là liên tục Thông thường bộ phận này gồm có một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp

Trang 13

Nếu trục của một động cơ điện một chiều được kéo bằng 1 lực ngoài, động cơ

sẽ hoạt động như một máy phát điện một chiều, và tạo ra một sức điện động cảm ứng Electromotive force (EMF) Khi vận hành bình thường, rotor khi quay sẽ phát

ra một điện áp gọi là sức phản điện động counter-EMF (CEMF) hoặc sức điện độngđối kháng, vì nó đối kháng lại điện áp bên ngoài đặt vào động cơ Sức điện động này tương tự như sức điện động phát ra khi động cơ được sử dụng như một máy phát điện (như lúc ta nối một điện trở tải vào đầu ra của động cơ, và kéo trục động cơ bằng một ngẫu lực bên ngoài) Như vậy điện áp đặt trên động cơ bao gồm

2 thành phần: sức phản điện động, và điện áp giáng tạo ra do điện trở nội của các cuộn dây phần ứng

Cơ chế sinh lực quay của động cơ điện một chiều

Khi có một dòng điện chảy qua cuộn dây quấn xung quanh một lõi sắt non, cạnh

phía bên cực dương sẽ bị tác động bởi một lực hướng lên, trong khi cạnh đối diện lại bị tác động bằng một lực hướng xuống theo nguyên lý bàn tay trái của Fleming Các lực này gây tác động quay lên cuộn dây, và làm cho rotor quay Để làm cho rô

to quay liên tục và đúng chiều, một bộ cổ góp điện sẽ làm chuyển mạch dòng điện sau mỗi vị trí ứng với 1/2 chu kỳ Chỉ có vấn đề là khi mặt của cuộn dây song song với các đường sức từ trường Nghĩa là lực quay của động cơ bằng 0 khi cuộn dây lệch 90o so với phương ban đầu của nó, khi đó Rô to sẽ quay theo quán tính Trong các máy điện một chiều lớn, người ta có nhiều cuộn dây nối ra nhiều phiến góp khác nhau trên cổ góp Nhờ vậy dòng điện và lực quay được liên tục và hầu như không bị thay đổi theo các vị trí khác nhau của Rô to

Trang 14

VI IC 7805

B Bản thiết kế đề tài đo tốc độ động cơ 1 chiều sử dụng biến thiên điện áp DAC

I.Sơ đồ khối của mạch

II Sơ đồ nguyên lý

1 Khối khuếc đại - chuyển đổi

Hình 2: sơ đồ nguyên lý khối khuếch đại-chuyển đổi

Khối khuếch đại-chuyển đổi

Khối điều khiển

Motor 1 chiều

Trang 15

DAC 0808 có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu tương tự từ vi điều khiển sang tín hiệu số.Đầu ra của DAC 0808 là dòng từ chân 4 cho vào chân 2 của IC 741 IC 741 có nhiệm vụ khuếch đại dòng điện thành điện áp ra ở chân 6.Nó được cho vào rơ le để điều khiển motor

3.Khối điều khiển

Hình 3:Sơ đồ khối điều khiển

AT89S52 điều khiển(bằng cách sử dụng các nút công tắc đã thiết kế) 2 cuộn hút của rơle hút, nhả theo ý mình làm cho motor quay nhanh, chậm, đảo chiều theo ý muốn Ở đây tao không vẽ motor mà đấu rời khỏi bo mạch, nhằm chống nhiễu cho AT89S52 Nó được biểu diễn bằng cổng CON2

4.Motor DC

Trang 16

5.Sơ đồ toàn khối

Hình 4: Sơ đồ toàn khối

III.Sơ đồ mach in

Trang 17

Hình 6: Sơ đồ mạch in

IV Cấu trúc lập trình

#include <REGX52.H>

#include <math.h>

sbit tang_toc =P1^2;

sbit giam_toc =P1^3;

sbit dao_chieu =P1^4;

sbit role=P1^0;

int toc_do=255,dc=0;

void key(void)

{

if(dao_chieu==0)

{

while(dao_chieu==0){;}

dc++;

if(dc==2) dc=0;

}

Trang 18

{

while(tang_toc==0){;}

toc_do+=15;

if(toc_do>255) toc_do=255;

}

if(giam_toc==0)

{

while(giam_toc==0){;}

toc_do-=15;

if(toc_do<15) toc_do=0;

}

void main()

{

while(1)

{

while(dc==0)//quay thuan {

key();

role=1;

P2=toc_do;

}

while(dc==1)//quay nguoc {

key();

role=0;

P2=toc_do;

}

V Tài liệu tham khảo

1.vi điều khiển NXB GIÁO DỤC

(cấu trúc -lập trình và ứng dụng)

2.vi điều khiển TỐNG VĂN ÔN

Định dạng
Số trang	18
Dung lượng	1,66 MB