Điều khiển động cơ bước máy tính dùng VB

LỜI MỞ ĐẦUNgày nay khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển mạnh.Và đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống đặc biệt là trong công nghiệp mà điển hình là các thiết bị điều khiể

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển mạnh.Và đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống đặc biệt là trong công nghiệp mà điển hình là các thiết bị điều khiển bằng máy tính đã và đang làm cho các thiết bị công nghiệp ngày càng hiện đại và thông minh hơn.Một trong nhưng thành tựu

đó ta không thể không nhắc đến các bộ vi xử lý mà điển hình là các thế hệ máy tính ngày nay

Sự phát triển của “Kỹ thuật ghép nối máy tính” đã mở rộng đáng kể các lĩnh vực ứng dụng của máy tính, đặc biệt là trong đo lường và điều khiển Và đặc biệt để hiểu biết về ghép nối máy tính chúng ta cần có những kiến thức về điện - điện tử và các ngôn ngữ lập trình như Assembly,Pascal,C++,Visual basic Sau khi tìm hiểu môn học chúng em đã được làm đồ án về “Thiết kế mô hình cánh tay máy sử dung cổng song song(LPT)”, và để thực hiện đồ án này chúng em

đã tìm hiểu thật kỹ về ghép nối máy tính, sử dụng ngôn ngữ Visual basic để viết chương trình cho bài đồ án Trong quá trình thực hiện bài tập này chúng em đã được

sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo đặc biệt là thầy Vũ Trung Kiên Mặc dù đã tìm hiểu thật kỹ về ghép nối máy tính nhưng do thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu sót rất mong các thầy cô có ý kiến và góp ý cho chúng em để chúng em rút ra những kinh nghiệm cho lần sau và sau này ra trường đi làm

Chúng em xin chân thành cản ơn !

Hà Nội ngày 03 tháng 03 năm 2010

MỤC LỤC

Lời mở đầu 1

Mục lục 2

Phần I MáY TíNH Và KHỐI GHéP NỐI 3

1 Máy tính 3

1.1 Các dạng tin trao đổi của máy tính 3

1.2 Các phương thức trao đổi tin của máy tính 4

2 Khối ghép nối 4

2.1 Vai trò 4

2.2 Nhiệm vụ 4

2.3 Cấu trúc 5

Phần II Giới thiệu về cổng song song 5

Phần III ĐộNG CƠ BƯớC 9

phần iv: Mạch điều khiển 11

phần v: chương trình điều khiển 14

Tài liệu tham khảo 19

PHẦN I – MÁY TÍNH VÀ KHỐI GHÉP NỐI

1 Máy tính.

Như chúng ta biết cấu trúc máy tính có thể được phân chia thành ba khối chính:

 Khối xử lý trung tâm CPU làm nhiệm vụ thu nhập và xử lý mọi dữ liệu

 Khối nhớ (Memory) : Lưu trữ dữ liệu khác nhau đưa vào, lấy ra từ CPU

 Khối phối hợp vào ra (I/O) : Làm nhiệm vụ tưng thích giữa các thiết bị ngoài và đường đây (bus) trong máy tính

Trong các máy tính thế hệ hiện nay thường có một số thiết bị ngoài thông dụng như : Màn hình, bàn phím, chuột, máy in, loa, các ổ đĩa ngoài …ứng với các khối ghép nối đó máy tính đều có khối ghép nối tương ứng

Tuy nhiên, máy tính không chỉ dừng lại ở màn hình, máy in, loa …mà còn nhiều ứng dụng vô cùng rộng rãi trong nhiêu lĩnh vực, công việc này cần có khối ghép nối này, công việc kia cần có khối ghép nối kia Tất cả các khả năng

đó đều được các nhà sản xuất lưu tâm tới và họ để trống vô số các con đường có thể ghép nối với bus của máy tính như : RS232, LPT, khe cắm mở rộng, cổng USB Đây chính là những con đường cho những ai muốn nghiên cứu mở rộng thêm phạm vi ứng dụng của máy tính

1.1 Các dạng tin trao đổi của máy tính

Trong quá trình gửi tin từ thiết bị ngoài vào máy tính có hai loại như sau:

 Tin về trạng thái của thiết bị ngoài

 Tin mang dữ liệu cần trao đổi

 Trong quá trình ngược lại:

 Tin về địa chỉ ( chính xác hơn là địa chỉ của các thanh ghi đệm nằm trong khối ghép nối )

 Tin về dữ liệu trao đổi

 Tin mang lệnh điều khiển

1.2 Các phương thức trao đổi tin của máy tính :

 Phương pháp trao đổi đồng bộ : phương pháp này, máy tính sẽ tiến hành trao đổi tin ngay với thiết bị ngoài khi khởi động xong mà không cần biết trạng thái của đường dây cũng như thiết bị ngoài

 Phương pháp trao đổi không đồng bộ : phưong pháp này, trước khi trao đổi tin máy tính tiến hành đọc, kiểm tra trạng thái của thiết bị ngoài, nếu thiết bị ngoài đã sẵn sãng thì tiến hành trao đổi tin còn ngược lại thì sẽ chờ Nếu tin bị lỗi cũng yêu cầu truyền lại

 Phương pháp trao đổi theo ngắt chương trình : phương pháp này tận dụng

ưu điểm và khắc phục nhược điểm của hai phương pháp trên

2 Khối ghép nối.

2.1 Vai trò.

Trong quá trình trao đổi giữa máy thiết bị ngoài, khối ghép nối giữ vai trò trung chuyển tin Trung chuyển ở đây có nghĩa tích cực vì trong quá trình nhận tin từ thiết bị ngoài vào máy tính, khối ghép nối nhận tin từ thiết bị ngoài, xử lý

và gửi ra cho máy tính theo khuôn dạng tin thích hợp Ngược lại trong quá trình gửi tin từ máy ra thiết bị ngoài, khối ghép nối nhận tin từ máy tính, xử lý và giữ cho thiết bị ngoài theo dạng phù hợp với thiết bị ngoài tương ứng

2.2 Nhiệm vụ

Để đáp ứng được các vai trò trên đòi hỏi khối ghép nối phải thực hiện các nhiệm vụ sau :

• Phối hợp với mức và công suất của tín hiệu

• Phối hợp về dạng tin

• Phối hợp về tốc độ trao đổi tin

• Phối hợp về phương thức trao đổi tin

2.3 Cấu trúc

• Khối phối hợp đường dây

• Khối giải mã địa chỉ - lệnh

• Khối xử lý ngắt

PHẦN II - GIỚI THIỆU VỀ CỔNG SONG SONG

Khi một máy tính PC được xuất xưởng hay bầy bán ở cửa hàng thì các nhà sản xuất, người bán cũng như người mua đều ngầm hiểu đây chưa phải là một hệ thống hoàn chỉnh, càng không phải là một hệ thống khép kín Tuỳ theo nhu cầu

sử dụng mà người dùng có thể nâng cấp mở rộng cấu hình bằng ghép nối thêm các card mở rộng hoặc các thiết bị ngoại vi như môdem, máy in … Các nhà sản xuất máy tính đã dự trữ sẵn các rãnh cắm mở rộng trên bản mạch chính, các cổng ghép nối: song song(LPT) và nối tiếp(COM) Cổng song song được công

ty Centronics thiết kế nhằm mục đích kết nối máy tính PC với máy in Tên gọi của cổng song song bắt nguồn từ cách truyền dữ liệu của cổng này: các bit dữ liệu của cổng này được truyền song song hay nói cụ thể hơn là byte nối tiếp còn bit song song

Cấu trúc cổng song song rất đơn giản với tám đường dẫn dữ liệu, một đường mass chung, bốn đường dẫn điều

khiển để chuyển các dữ liệu điều khiển

tới máy in và và năm đường dẫn trạng

thái để truyền các thông tin về trạng thái

của máy in ngược trở lại máy tính Giao

diện song song sử dụng các mức logic

TTL, vì vậy sử dụng cổng song song

trong đo lường và điều khiển có phần đơn giản Nhưng khoảng cách cực đại giữa cổng song song máy tính PC và thiết bị ngoại vi bị hạn chế vì điện dung ký sinh và hiện tượng cảm ứng giữa các đường dẫn có thể làm biến dạng tín hiệu Khoảng cách tới hạn là 8m nhưng thông thường chỉ cỡ 1.5 – 2m Tốc độ truyền

dữ liệu của cổng song song phụ thuộc vào linh kiện phần cứng được sử dụng

Cấu trúc cổng song song

Cổng song song có hai loại : + Ổ cắm 36 chân

+ Ổ cắm 25 chân

Nhưng ngày nay loại 36 chân không được sử dụng nữa mà chủ yếu là loại

25 chân

Tên của tín hiệu Chân số

Strobe

D0

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

Acknowledge

Busy(báo bận)

Paper empty(hết giấy)

Select(lựa chọn)

Auto linefeed(tự động nạp dòng)

Error(mắc lỗi)

Reset(đặt lại)

Select input(lựa chọn lối vào)

Ground(nối đất, 0V)

51 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18-2

Qua cách mô tả chức năng của từng tín hiệu riêng lẻ ta có thể nhận thấy là các đường dẫn tín hiệu có thể chia thành ba nhóm :

Các đường dẫn tín

hiệu, xuất ra từ máy tính PC và

điều khiển máy in, được gọi là

các đường dẫn điều khiển dẫn tới

bốn ô nhớ trên thanh ghi điều

khiển

Các đường dẫn tín hiệu,

đưa các thông báo ngược lại từ

máy in về máy tính, được gọi là

các đường dẫn trạng thái nối tới

năm ô nhớ trên thanh ghi trạng

thái

Đường dẫn dữ liệu truyền các bit riêng lẻ của các ký tự cần truyền được nối với thanh ghi dữ liệu

Thanh ghi dữ liệu đựơc chỉ rõ là hai hướng dữ liệu có thể xuất ra các đường dẫn D0 đến D7 hoặc đọc vào Thanh ghi điều khiển cũng là hai hướng, hay nói chính xác hơn: bốn bit có giá trị thấp hơn được sắp xếp ở các chân 1, 14,

16, 17 (bit ngắt bao giờ cũng cung cấp giá trị được đưa vào sau cùng và ba bit có giá trị cao nhất ở hầu hết các giao diện đều chứa số 1) Thanh ghi trạng thái chỉ

có thể được đọc và vì vậy gọi là một hướng

Trong hệ điều hành dos dự tính bốn cổng song song và đặt tên là: LPT1, LPT2, LPT3, LPT4 Tuy nhiên hầu hết các máy tính PC đều chỉ có nhiều nhất là hai cổng song song và ngày nay với lý do giảm giá thành, cổng song song chỉ còn lại là một Về mặt phần cứng các nhà thiết kế đã dự tính bốn nhóm, mỗi nhóm ba địa chỉ, để trao đổi với từng ô nhớ trên ba thanh ghi của mỗi giao diện

Bảng sau địa chỉ các thanh ghi:

Cổng song

song(LPT)

Địa chỉ thanh ghi

dữ liệu

Địa chỉ thanh ghi trạng thái

Địa chỉ thanh ghi điều khiển

Với các địa chỉ của cổng song song như trên ta có thể trao đổi băng phần mền với các thanh ghi riêng lẻ trên các chân của cổng song song lên mức High hoặc Low

Phần III: ĐỘNG CƠ BƯỚC

Động cơ bước là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng khác

biệt với đa số các động cơ điện thông thường Chúng thực chất là một động cơ đồng bộ dụng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng cấp xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của rôt

có khả năng cố định roto vào các vị trí cần thiết

Về cấu tạo, động cơ bước có thể được coi là tổng hợp của hai loại động cơ: Động cơ một chiều không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ

Hoạt động: Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, chúng quay theo từng bước nên độ chính xác rất cao về mặt điều khiển học Chúng làm việc nhờ các bộ chuyển mạch điện tử đưa các tín hiệu điều khiển vào stato theo thứ tự và một tần số nhất định Tổng số góc quay của roto tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của roto phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi

Điều khiển motor bước.

Có 2 phương pháp điều khiển motor bước

+ Điều khiển 1 pha:

Ở phương pháp này các bước của motor sẽ là từ 0o,1.8o,3.6o, 258.2o Motor sẽ quay 200 bước/vòng Các bước của motor được thiết lập theo bảng I + Điều khiển 2 pha:

Ở phương pháp này các bước của motor sẽ là từ 0.9o2.7o4.5o 359.1o Motor sẽ quay 200 bước/vòng Các bước của motor được thiết lập theo bảng II + Điều khiển hỗn hợp một pha và hai pha:

Ở phương pháp này các bước của motor sẽ là từ 0o0.9o1.8o2.7o 359.1o Motor sẽ quay 400 bước/vòng Các bước của motor được thiết lập theo bảng III

Bảng III

Phần IV: MẠCH ĐIỀU KHIỂN

Mạch nguyên lý:

Mạch gồm 2 khối : Khối nguồn và khối điều khiển

- Khối nguồn: Gồm 2 IC 7812 và 7805 lần lượt cấp nguồn 1 chiều 12V và 5V

- Khối điều khiển gồm :

+ IC 74HC04 là IC logic đảo trạng thái các chân 1, 14, 17 của cổng LPT + IC ULN2803: Là IC đệm dòng để điều khiển 2 động cơ bước

Sơ đồ mạch in

Phần V: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN

Giao diện chương trình

Nội dung chương trình

Khai Báo Biến

Private Declare Sub Out32 Lib "inpout32.dll" (ByVal Portaddress As Integer, ByVal value As Integer)

Private Declare Function Inp32 Lib "inpout32.dll" (ByVal Portaddress As Integer) As Integer Private Declare Sub Sleep Lib "kernel32" (ByVal dwMilliseconds As Long)

Dim trai As Boolean

Dim phai As Boolean

Dim leen As Boolean

Dim xuong As Boolean

Dim giay As Integer

Dim a

Dim b

Dim c

Dim i

Dim j

Dim k

Dim m

Dim n

Dim x

Dim y

Dim tg

Phím Trái :

Private Sub Command1_Click()

trai = True

phai = False

End Sub

Phím Phải

Private Sub Command2_Click()

phai = True

trai = False

End Sub

Phím lên

Private Sub Command3_Click()

leen = True

xuong = False

End Sub

Phím Xuống

Private Sub Command4_Click()

leen = False

xuong = True

End Sub

Phím Tự Động

Private Sub Command5_Click()

giay = Second(Time)

Timer6.Enabled = True

End Sub

Phím Tạm Dừng

Private Sub Command6_Click()

leen = False

xuong = False

trai = False

phai = False

Timer6.Enabled = False

End Sub

Phím Thoát

Private Sub Command7_Click()

Dialog.Show

End Sub

Timer1 : Điểu khiển sang trái

Private Sub Timer1_Timer()

i = i + 1

If i = 8 Then i = 4

If trai = True Then

Out32 &H378, 255 - 2 ^ i

End If

End Sub

Timer2 : Điểu khiển sang phải

Private Sub Timer2_Timer()

j = 8 - k

k = k + 1

If k = 5 Then k = 0

If phai = True Then

Out32 &H378, 255 - 2 ^ j

End If

End Sub

Timer3: Điểu khiển đi lên

Private Sub Timer3_Timer()

a = a + 1

If a = 4 Then a = 0

If leen = True Then

Out32 &H37A, 255 - 2 ^ a

End If

End Sub

Timer4: Điều khiển đi xuống

Private Sub Timer4_Timer()

b = 8 - c

c = c + 1

If c = 9 Then c = 5

If xuong = True Then

Out32 &H37A, 255 - 2 ^ b

End If

End Sub

Timer5: Tạo chữ chạy phần tiêu đề

Private Sub Timer5_Timer()

Dim chu As String

chu = Label1.Caption

Label1.Caption = Right(chu, Len(chu) - 1) + Left(chu, 1)

End Sub

Timer6: Điều khiển phần tự động

Private Sub Timer6_Timer()

Tg = Second(Time) –giay

If tg<0 then

Tg=60+tg

End if

Select Case (tg)

Case 0

xuong = False

leen = True

Case 3

phai = False

trai = True

Case 6

leen = False

xuong = True

Case 9

trai = False

phai = True

Case Is > 12

Call Command6_Click

End Select

End Sub

Tài liệu tham khảo:

 Giáo Trình Ghép nối máy tính – ĐH Công Nghiệp Hà Nội

 Tự học Visual basic 6.0 - Nhà xuất bản lao động.

 Ebook: Lập trình giao tiếp với máy tính – Hồ Thanh Tâm, Lê Văn Bạn

 Ebook: Mẹo vặt trong VB – VDC Media 2001

 Và các nguồn trên mạng Internet khác