Thiết kế mô hình đo vận tốc trung bình của một chuyển động tịnh tiến

Với việc áp dụng khoa học tiên tiến ta có thể phát minh và chế tạo ra rất nhiều sản phẩm có khả năng xác định chính xác tốc độ chuyển động của một chuyển động nào đó.. Các bộ ứng dụng nà

Trường đại học công nghiệp hà nội

Khoa cơ khí

Đồ án môn học vi điều khiển

Đề tài : Thiết kế mô hình đo vận tốc trung bình của một chuyển động tịnh tiến

GVHD :Nguyễn Anh Dũng

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Xuân Đoàn

Nguyễn Mạnh Tuấn

Vũ Hồng Sơn

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay khi nhu cầu về chuyển động đuợc quan tâm thì viêc đo vận tốc của một vật là rất cần thiết vì nó liên quan trực tiếp tới việc phát triển của xã hội.Vì vậy viêc nghiên cứu và chế tạo ra những sản phẩm có chức năng đo vận tốc

la rất cần thiết

Với việc áp dụng khoa học tiên tiến ta có thể phát minh

và chế tạo ra rất nhiều sản phẩm có khả năng xác định

chính xác tốc độ chuyển động của một chuyển động nào đó

Các bộ ứng dụng này có thể xác định được tốc độ của một vât chuyển động từ rất xa.Ví dụ như việc nó có thể xác định được vận tốc của một phương tiện đang tham ra giao thông…

Tư việc nhận ra nhu cầu cần thiết này nên nhóm chúng

em quyết định chọn đề tài cho nhóm mình là:

Thiết kế mô hình đo vận tốc trung bình của một vật

chuyển động tịnh tiến

Đây la một đề tài khá hay và có tính ứng dụng cao.khi

đề tài được mở rộng nó sẽ có rất nhiều ứng dụng cần thiết trong sản xuất công nghiệp , giao thông ,quôc phòng mà nước ta còn chưa được phát triển

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Anh Dũng đã tận tình hướng dẫn trong quá trình thực hiện đề tài.Chúng em mong được sự góp ý thêm để đề tài được hoàn thiện hơn

PHẦN I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Dựa trên nguyên tắc xác định vân tốc của một chuyển

động.ta có thể thực hiện việc xác định vận tốc bằng một

mô hình co xư dụng các led thu và phát hồng ngoại đưa tín hiệu vào môt bộ vi điều khiển 89s52 xử lý và đưa kết quả

ra bộ hiển thị LCD

Để đo vận tốc của một vật chuyển động tịnh tiến ta thưc hiên theo thiết kế sau:

Dùng hai led thu hồng ngoại và hai led phát hồng

ngoại Khi led thu nhận đươc tia hồng ngoại của led phát thì điện trở giữa hai cực của led rất nhỏ Điện áp đặt vào chân IT0 rất nhỏ ~o tức điện áp ở mưc thấp

Khi có vật chạy qua giữa led thu và led phát hồng ngoại

sẽ cản trở tia hồng ngoại đến led thu ,điện trở hai cực của led thu sẽ tăng lên rất lớn khi đó điện áp tại chân IT0 (IT1) rất lớn ~ Vcc tức điện áp ở chân này rất cao ,xuất hiện sự thay đổi điện áp sườn.Lúc đó sẽ có tín hiệu vào IC Chương trình đã được nap sẵn trong IC sẽ thực hiện tính toán và đưa ra kết quả hiển thị trên LCD

Bộ vi điều khiển AT89S52 gồm các khối chức năng chính sau:

-CPU bao gồm: + thanh ghi tích luỹ A

+thanh ghi tích luỹ phụ B, dung cho phép nhân và ghép chia

+đơn vị logic học

+thanh ghi từ trạng thái chương trình

+ bốn băng thanh ghi

+con chr ngăn xếp

-Bộ nhớ chương trình gồm 8kbyte flahs

-Bộ nhớ dữ liệu gồm 256 byte

-Bộ UART có chức năng truyền nhận nối tiếp

-3 bộ Timer/Counter 16 byte thực hiện các chức năng định thời và đếm sự kiện

-WDM được dùng để phục hồi lại hoạt đọng của CPU khi

nó bị treo bởi nguyên nhân nào đó

-Khối điều khiển ngắt với 2 nguồn ngắt ngoài va 4 nguồn ngắt trong

-Bộ lập trình cho phép người sử dụng có thể nạp các

chương trình cho chip mà không cần các bộ nạp chuyên dụng

-Bộ chia tần số với hệ số chia la 12

-4 cổng xuất nhập với 32 chân

Ngắt ngoài của IC 89S52 dung cho mach trên la:

Các ngắt ngoài xảy ra khi có một múc thấp hoặc cạnh

xuống trên chân /INT0 hoặc INT1 của bộ vi điều khiển

Các cờ tạo ngắt này là các bit IEO và IE1 trong TCON khi quyền điều khiển đã chuyển đến Ỉ, cờ tạo ra ngắt chỉ được xoá nếu ngắt được tích cực bằng cạnh xuống, nếu ngắt được tích cực theo mức,thì nguồn yêu cầu ngắt bên ngoái sẽ điều khiẻn mức của cờ thay cho phần cứng

Cách thức tích cực ngắt được đặt bởi các bit ITx trong thanh ghi SCON, nếu Itx=0 ngắt được tích cực bằng mức thấp , nếu Itx=1 ngắt được tích cực bằng cạnh xuống nếu ngắt ngoài được tác động bằng cạnh xuống thì nguồn bên ngoái phải giữ chân /INTx ở mức cao tối thiểu trong một chu ky máy và giữ nó ở mức thấp trong một chu ky máy để đảm bảo cho CPU phát hiện được cạnh xuống nếu ngắt ngoài được tác động theo mức thì nguồn bên ngoài phải giữ tin hiệu yêu cầu tác động trên chân/ /INTx cho đến khi ngắt

được đáp ứng và không tác động nữa khi ISR đã được hoàn tất , nều không một ngắt khác sẽ được thực hiện lăp lại

LCD được sử dụng để hiển thị kết quả là LCD 2 dòng ,kích thước 5x7 điểm ảnh.Đầu tiên IC sẽ đưa tín hiệu để hiển thị dòng chữ “DO AN MON VDK” và “DO TOC DO CUA VAT”.Sau đó IC sẽ chờ tín hiệu ở hai chân ngắt

ngoài IT0 và IT1 ,khi vật chạy qua khoảng giữa hai led phát và led thu hồng ngoại thi sẽ có sự thay đổi sườn ở chân ngắt ngoài IT0 hoặc IT1 Khi đó IC sẽ nhận sự thay đổi và chạy chương trình bên trong sau đó kết quả tính toán

sẽ được đưa ra màn hình LCD

PHẦN II : NỘI DUNG

I :Khối điều khiển trung tâm sử dụng vi điều khiển

89s52:

- 89S52 là IC vi điều khiển (Microcontroller) do hãng Atmel sản xuất IC này có đặc điểm như sau:

* CPU ( Centralprocessing unit) bao gồm:

- Thanh ghi tích luỹ A

- Thanh ghi tích lũy B, dung cho phép nhân và phép chia

- Đơn vị logic học

- Thanh ghi từ trạng thái chương trình

- Bốn băng thanh ghi

- Con trỏ ngăn xếp

* Bộ nhớ chương trình (bộ nhớ ROM) gồm 8kbyte Flash

* Bộ nhớ dữ liệu (bộ nhớ Ram ) gồm 256 byte

* Bộ UART có chức năng truyền nhận nối tiếp ,có thể giao tiếp với công nối tiếp của máy tính thông qua bọ UART

* 3 bộ Timer/Counter 16 bit thực hiện các chức năng định thời và đếm sự kiện

* WDM dùng để phục hồi lại hoạt động của CPU khi nó

bị treo bởi 1 nguyên nhân nào đó

* Khối điều khiển ngắt với 2 nguồn ngắt ngoài và 4 nguồn ngắt trong

* Bộ lập trình cho phép người sử dụng có thể nạp các chương trình cho chip mà không cần các bộ nạp chuyên dụng

* Bộ chia tần với hệ số chia tần là 12

4 cổng xuất nhập với 32 chân

II : Sơ đồ nguyên lý

III : Sơ đồ mạch in

III : Linh kiện sử dụng trong mạch

- 1 IC 89s52 là khối điều khiển trung tâm nhận tín hiệu

từ led thu hồng ngoại , sử lý sau đó đưa tín hiệu ra LCD

- 1 LCD hiển thị thông tin từ IC

- 2 led phát hồng ngoại phát tia hồng ngoại đến led thu

- 2 led nhận hồng hồng ngoại nhận tia hồng ngoại từ led phát

- 1 thạch anh 12Mhz tao xung dao động cho IC

- Trở

- Nút reset

IV : Chương trình

// Khai bao thu vien

#include <REGX51.H>

#include<stdio.h>

// Khai bao bien an

sbit rs=P2^5;

sbit rw=P2^6;

sbit e=P2^7;

unsigned int count,dem,vtoc;

// CAc chuong trinh con

void tre(unsigned long int t) // Chuong trinh tao tre

{

unsigned long int i;

for (i=0;i<=t;i++);

}

void lcd_lenh(unsigned char a) // chuong trinh dua lenh ra LCD

{

rs=0; // cho phep ghi lenh

rw=0; // cho phep ghi vao LCD

P0=a;

e=1;

tre(3);

e=0;

}

void lcd_kitu(char a) // Chuong trinh dua ky tu ra man hinh {

rs=1; // cho phep ghi du lieu

rw=0; // cho phep ghi vao LCD

P0=a;

e=1;

tre(5);

e=0;

}

void lcd_chuoi(unsigned char *b) // chuong trinh dua chuoi

ky tu ra man hinh

{

while(*b)

{

lcd_kitu(*b);

tre(1);

b++;

}

}

void lcd_khoitao() // cac lenh khoi tao cho lcd

{

tre(5);

lcd_lenh(0x03); // dua hien thi va con tro ve dau dong tre(5);

lcd_lenh(0x3c); // che do lam viec 8 bit, 2 dong , co chu 5x7

tre(5);

lcd_lenh(0x06); // tat dich chuyen hien thi, hien thi tang dan

tre(5);

lcd_lenh(0x0c); // bat hien thi , tat co tro gach chan, tat con tro khoi

}

/// Cac chuong trinh ngat

void ngat0() interrupt 0 //ngat ngoai 0

{

count=count+1;

if(count==3)

count=1;

}

void ngat1() interrupt 2 // ngat ngoai 1

{

count=count+1;

if(count==3)

count=1;

}

// Chuong trimh chinh

void main()

{ int e,f,g,h,k;

EA=1; // cho phep ngat

EX0=EX1=1; // cho phep ngat ngoai 0 va 1

IT0=IT1=1; // cho phep ngat do suon

TMOD=0x01; // lua chon timer 0 mode1

lcd_khoitao(); // goi chuong trinh khoi tao ra lcd_chuoi(" DO AN MON VDK"); // ghi chu DO

AN MON VDV ra

tre(30000); // Cho cho chu nay dung yen de nhin lcd_lenh(0x01); // lenh xoa man hinh

lcd_lenh(0x80); // lenh dua hien thi ve dau dong thu 1

lcd_chuoi(" DO VAN TOC VAT");

tre(30000); // Cho cho chu nay dung yen de nhin lcd_lenh(0x01); // lenh xoa man hinh

lcd_lenh(0x80); // lenh dua hien thi ve dau dong thu 1

lcd_chuoi(" cho vat qua");

count=dem=0;

while(1)

{

while(count<1) // trong khi bien count nho hon 1 thi hien dong cu “cho vat qua”

{ lcd_lenh(0x01);

lcd_lenh(0x80);

lcd_chuoi(" cho vat qua");

tre(10000);

lcd_lenh(0x01);

tre(10000);

}

while(count==1) /*trong khi bien count=1 ( vat chay qua lan 1) thi thoi gian chay dua vao bien “dem”*/

{

TH0=TL0=-1000;

TR0=1;

while(!TF0);

TR0=0;

TF0=0;

dem=dem+1;

}

while(count>1) /*neu bien count>1 (vat da chay wa lan 2) thi tinh toan => van toc, v=s/t */

{

lcd_lenh(0x01); // xoa man hinh sau moi lan cay de sach man hinh

vtoc=4500/dem;

// khoang cach giua 2 diem la 4.5 cm.kq tinh dc =

(vantocthuc)*1000

e=vtoc/10000;

f=(vtoc%10000)/1000;

g=((vtoc%10000)%1000)/100;

h=(((vtoc%10000)%1000)%100)/10; k=(((vtoc

%10000)%1000)%100)%10

lcd_lenh(0xc0);tre(50);

lcd_chuoi( " v/toc="); // in chu " v/toc="

lcd_kitu('0'+e); // in hang truc cua gia tri van toc

lcd_kitu('0'+f); // in hang dvi cua van toc

lcd_kitu(',');

lcd_kitu('0'+g); // in hang tap phan

lcd_kitu('0'+h); // in hang tap phan

lcd_kitu('0'+k); ; // in hang tap phan

lcd_chuoi("m/s");

tre(10000);

lcd_lenh(0x01);

}

}

}

PHẦN III : KẾT LUẬN

- Ưu điểm : Với mô hình này có thể đo đươc vận tốc của một vật chuyển động chính xác và đưa ra kết quả rất nhanh chóng ma không cần qua tính toán gì khác

- Nhược điểm : mô hình trên chỉ có thể đo được vận tôc chuyển động của một vật có kich thước nhỏ và chuyển động không quá nhanh.Chưa có tính ứng dụng cao vào thực tế

- Hướng phát triển của đề tài :

Với đề tài này có thể phát triển thành nhiều ứng dụng trong thực tế hiện nay Với việc xác định vận tốc

chuyển động thông qua một hệ thống tự đông là rất cần thiết.Mô hình này nếu được phát triển sẽ đươc áp dụng rất nhiều trong thưc tế ta có thể xác định được một cách chính xác tốc độ của môt chuyên đông nào

đó ma chẳng hạn ta không thể đến gần nó…và nó

cũng có thể được ứng dụng trong giao thông để xác định vận tốc của một phương tiên khi tham gia giao thông…

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Anh Dũng đã trực tiếp hướng dẫn chúng em trong quá trình thực hiện đề tài nay