thiết kế và xây dựng mô hình dây chuyền đếm sản phẩm

Trang 1

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, cuộc sống củacon người đã có những thay đổi ngày càng tốt hơn, với những trang thiết bị hiện đạiphục vụ công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước Đặc biệt góp phần vào

sự phát triển đó thì ngành kĩ thuật điện tử đã góp phần không nhỏ trong sự nghiệpxây dựng và phát triển đất nước Trong đó môn kỹ thuật vi điều khiển được pháttriển mạnh dựa trên những tiến bộ của công nghệ tích hợp các linh kiện bán dẫn và

hệ lập trình có bộ nhớ kết hợp với máy tính điện tử Từ những thời gian đầu pháttriển đã cho thấy sự ưu việt của nó và cho tới ngày nay tính ưu việt đó ngày càngđược khẳng định thêm Những thành tựu của nó đã có thể biến được những cáitưởng chừng như không thể thành những cái có thể, góp phần nâng cao đời sốngvật chất và tinh thần cho con người

Để góp phần làm sáng tỏ hiệu quả của những ứng dụng trong thực tế củamôn vi điều khiển chúng em sau một thời gian học tập được các thầy, cô giáo trongkhoa giảng dạy về các kiến thức chuyên nghành, đồng thời được sự giúp đỡ nhiệt

tình của thầy Vũ Đình Đạt chúng em đã thiết kế và xây dựng mô hình “Dây

Trang 2

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

Hưng Yên, Ngày… tháng năm 2012 Giáo viên hướng dẫn GVHD : Vũ Đình Đạt Trang 2

Trang 3

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

………

Hưng Yên, Ngày… tháng năm 2012 Giáo viên phản biện GVHD : Vũ Đình Đạt Trang 3

Trang 4

MỤC LỤC

PHẦN I : MỞ ĐẦU……… 5

I Tìm hiểu chung về đề tài 5

II Chọn phương án thiết kế 5

III Mục đích yêu cầu của đề tài 7

IV Xây dựng sơ đồ tổng quát 7

PHẦN II : THIẾT KẾ……… 8

Chương I: Lý thuyết thiết kế……… 8

I. Tìm hiểu về IC 7805, IC 7824……… 9

II. Tìm hiểu về PC817……… 10

III. Cảm biến 12

IV. Khối xử lý và hiển thị 13

Chương II: Thiết kế mạch và chương trình điều khiển. 21 I Nguyên lý làm việc 21

1. Sơ đồ nguyên lý……… 21

2. Nguyên lý làm việc……… 21

II Mạch điều khiển hoạt động 29

1.Chương trình điều khiển 29

2 Chạy thử và hiệu chỉnh mô hình……… 35

Chương III : Hướng phát triển đề tài 36

PHẦN III: TỔNG KẾT ……… 37

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 38

PHẦN I : MỞ ĐẦU I Tìm hiểu chung về đề tài Dây chuyền băng tải có đếm sản phẩm thường được dùng trong các cơ sở sản xuất lớn thường phải vận chuyển nhiều đối tượng sản phẩm trong không gian sản xuất(không gian sản xuất có thể vừa hoặc lớn)để giảm thiểu sức lao dộng của công nhân trong quá trình vận chuyển các sản phẩm đến các nơi khác nhau để hoàn thiện các phần(chuyên môn hóa) người ta đã nghĩ đến việc thiết lập một hệ thống vận chuyển các sản phẩm đó bằng máy từ đó các dây chuyền băng tải có đếm sản phẩm ra đời GVHD : Vũ Đình Đạt Trang 4

Trang 5

Tùy thuộc vào tính chất công việc của các cơ sở sản xuất mà người ta thiết kế cácdây chuyền khác nhau với công suất và đực thù riêng(ví dụ dây chuyền sản xuấtlắp ráp xe máy,dây chuyền cà phê dây chuyền vận chuyển xi măng… )

II Chọn phương án thiết kế

Các ưu điểm sau:

- Cho phép tăng hiệu suất lao động

- Đảm bảo độ chính xác cao

- Tần số đáp ưng của mạch nhanh,cho phép đếm vói tần số cao

- Khoảng cách đặt phần phát và phần thu xa nhau cho phép đếm những sản phẩnlớn

- Tổn hao công suất bé, mạch có thể sử dụng pin

- Khả năng đếm rộng, giá thành hạ, mạch đơn giản dễ thực hiện

Với việc sử dụng kĩ thuật số khó có thể đáp ứng được việc thay đổi số đếm.Muốn thay đổi một yêu cầu nào đó của mạch thì buộc phải thay đổi phần cứng Do

đó mỗi lần phải lắp lại mạch dẫn đến tốn kém vế kinh tế mà nhiều khi yêu câu đókhông thực hiện được bằng phương pháp này

Với sự phát triển mạnh của ngành kĩ thuật số đặc biệt là cho ra đời các họ vi xử lí

và vi điều khiển rất đa chức năng do đó việc dùng kĩ thuật vi xử lí, kỹ thuật vi điềukhiển đã giải quyết những bế tắc và kinh tế hơn mà phương pháp dung IC rời kếtnối lại không thực hiện được

Trang 6

được ma nếu có thể thực hiện được thì cũng cứng nhắc mà ngươi công nhân cũngkhó tiếp cận, dễ nhầm.

• Số linh kiện sử dụng trong mach ít hơn, mạch đơn giản hơn so với mạchdùng IC rời

• Mạch cũng có thể kết nối giao tiếp được với máy tính thích hợp cho ngườiquản lí tại phòng kỹ thuật nắm bắt được tình hình sản xuất qua màn hình máy tính

Ngoài những ưu điểm của hai phương pháp trên, phương pháp này còn co những

ưu điểm sau:

• Trong mạch có thể sử dụng ngay bộ nhớ trong đối với những chương trình cóquy mô nhỏ, rất tiện lợi mà vi xử lí kông thực hiện được

• Nó có thể giao tiếp nối tiếp trực tiếp với máy tính mà vi xử lí cũng giao tiếpđược với máy tính nhưng là giao tiếp song song nên cần có linh kiện chuyển đổi

dữ liệu từ song song sang nối tiếp để giao tiếp với máy tính

III Mục đich yêu cầu của đề tài:

Trong đồ án này chúng em thực hiện mạch đếm sản phầm mà có thể tùy chọn sốsản phẩm bằng việc chọn số sản phẩm với nút menu Như vậy mỗi sản phẩm đi quatrên băng chuyền phải có một thiết bị để cảm nhận sản phẩm, thiết bị này gọi làcảm biến.Khi một sản phẩm đi qua cảm biến sẽ nhận và tạo một xung điện đưa vềkhối xử lí để tăng dần số đếm Tại một thời điểm tức thời, để xác định được số đếmphải có bộ phận hiển thị

Mục đích yêu cầu của đề tài:

• Số đếm phải chính xác

• Bộ phận hiển thị phải rõ ràng

GVHD : Vũ Đình Đạt Trang 6

Trang 7

• Mạch điện không quá phức tạp, bảo đảm sự an toàn, dễ sử dụng.

• Giá thành không quá cao

IV Xây dựng sơ đồ khối tổng quát:

Trang 8

PHẦN II: THIẾT KẾ

CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT THIẾT KẾ

I IC 7805, IC 7824

1.1.Hình dạng và cấu tạo.

Với những mạch điện không đòi hỏi độ ổn định của điện áp quá cao, sử dụng

IC ổn áp thường được người thiết kế sử dụng vì mạch điện khá đơn giản Các loại

ổn áp thường được sử dụng là IC 78xx, với xx là điện áp cần ổn áp

Việc dùng các loại IC ổn áp 78xx tương tự nhau

Hình 1.1 - IC ổn áp 7805

Sơ đồ phía dưới IC 7805có 3 chân (IC 7824 tương tự)

• Chân số 1 là chân IN (hình vẽ trên)

• Chân số 2 là chân GND (hình vẽ trên)

• Chân số 3 là chân OUT (hình vẽ trên)

1.2 Một số thông số kĩ thuật

- Dòng cực đại có thể duy trì 1A

- Dòng đỉnh 2.2A

- Công suất tiêu tán cực đại nếu không dùng tản nhiệt: 2W

- Công suất tiêu tán nếu dùng tản nhiệt đủ lớn: 15W

+ ) Nếu vượt quá ngưỡng 4 ý trên 7824 sẽ bị cháy.

+) Thực tế ta nên chỉ dùng công suất tiêu tán =1/2 giá trị trên Các giá trị cũng

Trang 9

không nên dùng gần giá trị max của các thông số trên Tốt nhất nên dùng ≤ 2/3 max Hơn nữa các thống số trên áp dụng cho điều kiện chuẩn nhiệt độ 25 độ C

+) Ta nên hạn chế áp lối vào 7824 để giảm công suất tiêu tán trên tản nhiệt.

IC 7824 còn phụ thuộc vào áp rơi trên nó

*Một số điểm lưu ý khác:

+) Thực tế áp lối ra có thể đạt giá trị nào đó trong khoảng 11.8-12.2 V Nên nếu đo

được áp là 11.85V thì ta không vội kết luận là IC bị hỏng

+) Độ trôi nhiệt của 7824 xấp xỉ: 1mv/1 độ C Nó có hệ số trôi nhiệt âm, nên nhiệt

độ tăng, điện áp ra sẽ giảm

VD: Nếu ở 25 độ C, điện áp lối ra là 11.98V, thì rất có thể tại 65 độ, ta đo được thế lỗi ra cỡ: 11.94 độ C

+) IC 7824 có bảo vệ chập tải

II PC 817

Opto hay còn gọi là cách ly quang là linh kiện điện tử có cấu tạo gồm 1 led

và 1 photo diode hay 1 photo transistor Được dùng để cách ly giữa các khối chênh lệch nhau về điện hay công suất như khối có công suất nhỏ với khối điện áp lớn Hoặc có thể dung để chống nhiễu cho các mạch cầu H, ngõ ra PLC, chống nhiễu cho các thiết bị đo lường

Về nguyên lý hoạt động của nó thì như sau:

+ Khi có dòng nhỏ đi qua 2 đầu của led có trong opto làm cho led phátsáng Khi led phát sáng làm thong 2 cực của photo diode (hoặc photo transistor)

mở cho dòng điện chạy qua

Thông số kĩ thuật:

Trang 10

Một số hình ảnh cho PC 817:

Trang 11

Mạch điện dùng PC 817:

III Cảm biến:

Trang 12

a) Giới thiệu sơ lược về mạch cảm biến:

Để cảm nhận mỗi lần sản phẩm đi qua thì cảm biến phải có phần phát và phầnthu Phần phát phát ra ánh sáng hồng ngoại và phần thu hấp thụ ánh sáng hồngngoại vì ánh sáng hồng ngoại có đặc điểm là ít bị nhiễu so với các loại ánh sángkhác Hai bộ phận phát và thu hoạt động với cùng tần số Khi có sản phẩm đi quagiữa phần và phần thu ánh sáng hồng ngoại bị che bộ phận thu sẽ hoạt động với tần

số khác với tần số phát như thế sẽ tạo một xung tác động tới bộ phận xử lí Vậy bộphận phát và bộ phận thu phải có nguồn tạo dao động Bộ phận dao động tác độngtới công tắc đóng ngắt của nguồn phát và nguồn thu ánh sáng Có nhiều linh kiệnphát và thu ánh sáng hồng ngoại nhưng chúng em chọn led thu, phát hồng ngoại

b) Cấu tạo, nguyên lí hoạt động của led hồng ngoại:

- Led được cấu tạo từ GaAs với vùng cấm có độ rộng là 1,43V tương ứng bức

xạ 900nm Ngoài ra khi pha tạp Si với nguyên vật liệu GaAlAs độ rộng vùng cấm

có thể thay đổi Với cách này, người ta có thể tạo ra dải sóng giữa 800- 900nm và

do đó tạo ra được sự điều hưởng sao cho led hồng ngoại phát ra bước sóng thíchhợp nhất cho điểm cực đại của độ nhạy các bộ thu

- Hoạt động: Khi mối nối p – n được phân cực thuận thì dòng điện qua mối nốilớn hơn vì sự dẫn điện là do hạt tải đa số, còn khi mối nối được phân cự nghịch thìchỉ có dong rỉ do sự di chuyển của hạt tải thiểu số Nhưng khi chiếu sáng vào mốinối, dòng điện nghịch tăng lên gần như tỷ lệ với quang thông trong lúc dòng thuậnkhông tăng Đặc tuyến volt – ampe của led hồng ngoại như sau:

IV Khối xử lí và hiển thị :

1 khối xử lý:

Trang 13

Gồm có IC89C51 và mạch dao động của nó.

* Giới thiệu bộ vi điều khiển AT89C51

IC vi điều khiển AT89C51 có các đặc điểm sau:

• 4k byte ROM

• 128 byte RAM cư trú bên trong và có thể mở rộng bộ nhơ ra ngoài

• 2 bộ định thời 16 bit (Timer 0 và Timer1)

• Mạch giao tiếp nối tiếp

• Bộ xử lý bit

• Hệ thống điều khiển và xử lý ngắt

• Các kênh điều khiển/ dữ liệu/ địa chỉ

• Các thanh ghi chức năng đặc biệt

* Sơ đồ khối họ vi điều khiển AT89C51

Phần chính của vi điều khiển AT89C51 là bộ xử lý trung tâm CPU (centralprocessing unit) bao gồm:

• Thanh ghi tích lũy A

• Thanh ghi tích lũy phụ B, dùng cho phép nhân và phép chia

Trang 14

• Đơn vị logic học ALU (Arithermetic logical unit )

• Từ trạng thái chương trình PSW (Program Status Word )

• Bốn băng thanh ghi

Hai bộ định thời 16 bit hoạt động như một bộ đếm

Các cổng ( Porto, Port1, Port2, Port3 ) sử dụng vào mục đích điều khiển

Trong vi điều khiển AT89C51 có hai thành phần quan trọng khác là bộ nhớ và cácthanh ghi

Bộ nhớ gồm có bộ nhớ RAM và bộ nhớ ROM dùng để lưu trữ dữ liệu và mã lệnh.Các thanh ghi sử dụng để lưu trữ thông tin trong qua trình xử lý Khi CPU làmviệc nó làm thay đổi nội dung của các thanh ghi

* Sơ đồ chân tín hiệu của AT89C51

Trang 15

* Chức năng của các chân AT89C51:

Port0: Là Port có 2 chức năng ở trên chân từ 32 đến 39 trong các thiết kế cỡ nhỏ

( không dùng bộ nhớ mở rộng ) có 2 chức năng như các đường IO Đối với các thiết

kế cỡ lớn ( với bộ nhớ mở rộng ) nó được kết hợp kênh giưa các bus

Port1: là Port I/O trên các chân 1 đến 8 Các chân được kí hiệu P1.0, P1.1, P1.2.

có thể dùng cho các thiết bị ngoài nếu cần Port1 không có chức năng khác , vì vậychung ta chỉ được dùng trong giao tiếp với các thiết bị ngoài

Port2: là một Port công dụng kép tren các chân 21 đến 28 được dùng như các

đường xuất nhạp hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết kế dùng bộ nhớ

mở rộng

Trang 16

Port3: là một Port công dụng kép tên các chân 10 đến 17 Các chân của Port

này có nhiều chức năng, các công dụng chuyển đổi có liên hệ với các đặc tính đặcbiệt như bảng sau:

Bit Tên Chức năng chuyển đổi

P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho port nối tiếp

P3.1 TXD Dữ liệu phát cho port nối tiếp

P3.2 INTO Ngắt 0 bên ngoài

P3.3 INT1 Ngắt 1 bên ngoài

P3.4 TO Ngõ vào của timer/counter0

P3.5 T1 Ngõ vào của timer/counter1

P3.6 WR Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài

P3.7 RD Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài

Chức năng của các chân trên Port3

PSEN ( progaram store enable ): PSEN là tín hiệu ra trên chân 29 Nó là tín hiệu

điều khiển để cho phép bộ nhớ chương trình mở rộng và thường được nối đến chân

OE (Ouput Enable ) của một EPROM để cho phép đọc các byte mã lệnh

PSEN sẽ ở mức tháp trong thời gian lấy lệnh Các mã nhị phân của chương trìnhđược đọc từ EPROM qua bus và được chốt vào thanh ghi lênh của AT89C51 sẽgiải mã lệnh Khi thi hành chương trình trong ROM nội ( AT89C51) sẽ ở mức thụđộng (mức cao)

ALE ( Address Latch Enable ): tín hiệu ra ALE tên chân 30 tương hợp với các

thiết bị làm việc với các xử lý 8585, 8088, 8086 dùng ALE một cách tương tự cholàm việc giải các kênh, các bus địa chỉ và dữ liệu khi port0 được dùng trong chế đọchuyển đổi của nó: vừa là bus dữ liệu và là bus thấp của địa chỉ ALE là tín hiieeuj

để chốt địa chỉ vào một thanh ghi bên ngoài trong nửa đầu của chu kỳ bộ nhớ Sau

đó, các đường port0 dùng để xuất hoặc nhập dữ liệu trong nửa sau chu kỳ của bộnhớ

Các xung tín hiệu ALE có tốc độ băng 1/16 lần tần số dao động trên chíp và có thểđược dùng là nguồn xung nhịp cho các hệ thống Nếu xung trên AT89C51 làGVHD : Vũ Đình Đạt Trang 16

Trang 17

12MHz thì ALE có tần số 2MHz Chỉ trừ khi thi hành lệnh MOVX, một xung ALE

bị mất Chân này cũng được làm ngõ vào cho xung lập trình cho EPROM trongAT89C51

EA ( External Acces): tín hiệu vào EA trên chân 31 thường được mắc lên mức

cao (+5V) hoặc mức thấp (GND) Nếu ở mức cao, AT89C51 thi hành chương trình

từ ROM nội trong khoảng địa chỉ thấp (4K) Nếu ở mức thấp, chương trình chỉđược thi hành từ bộ nhớ mở rộng

SRT ( Reset): ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ reset của AT89C51 Khi tín hiệu

này được nối lên mức cao ( trong it nhất 2 chu ki máy ), các thanh ghi trongAT89C51 tải các giá trị thich hợp để khởi đọng hệ thống

Các ngõ vào bộ dao động trên chip: Như đã thấy trong các hinh trên, AT89C51

có một bộ dao động trên chip Nó thường được nối với thạnh anh giữa hai chan 18

và 19 Các tụ giữ cũng cần thiết Tần số thông thường là 12MHz

Các chân nguồn: AT89C51 vận hành với nguồn đơn +5V, Vcc được nối vào

chân 40 và Vss (GND ) được nối vào chân 20

2 Khối hiển thị

Trong các thiết bị, để báo trạng thái hoạt động của thiết bị đó cho người sử dụng

với thông số chỉ là các dãy số đơn thuần, thường người ta sử dụng "led 7 đoạn".

Led 7 đoạn được sử dụng khi các dãy số không đòi hỏi quá phức tạp, chỉ cần hiệnthị số là đủ, chẳng hạn led 7 đoạn được dùng để hiển thị nhiệt độ phòng, trong cácđồng hồ treo tường bằng điện tử, hiển thị số lượng sản phẩm được kiểm tra sau mộtcông đoạn nào đó

Trang 18

Led 7 đoạn có cấu tạo bao gồm 7 led đơn có dạng thanh xếp theo hình và cóthêm một led đơn hình tròn nhỏ thể hiện dấu chấm tròn ở góc dưới, bên phải củaled 7 đoạn 8 led đơn trên led 7 đoạn có Anode(cực +) hoặc Cathode(cực -) đượcnối chung với nhau vào một điểm, được đưa chân ra ngoài để kết nối với mạchđiện 8 cực còn lại trên mỗi led đơn được đưa thành 8 chân riêng, cũng được đưa rangoài để kết nối với mạch điện

Led 7 đoạn có 2 loại:

 Anode (cực +) chung: đầu (+) chung này được nối với +Vcc, các chân cònlại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các led đơn, led chỉ sáng khi tínhiệu đặt vào các chân này ở mức 0

 Cathode (cực -) chung: đầu( -) chung được nối xuống Ground (hay Mass),các chân còn lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các led đơn, ledchỉ sáng khi tín hiệu đặt vào các chân này ở mức 1

Hiển thị LED 7 thanh là phần tử hiển thị thông dụng, để hiển thị các phần tử

số từ 0 đến 9 trong một số hệ thập phân Nó gồm 7 thanh xếp thành hình số 8, mỗithanh là một diode ( LED ) phát quang hoặc hiển thị tinh thể lỏng Diode thưòngđược cấu tạo từ các chất Ga, As, P …nó cũng có tính chất chỉnh lưu như diodethường Nhưng khi điện áp thuận đạt nên diode vượt quá mức ngưỡng Ung nào đó

Định dạng
Số trang	37
Dung lượng	716,5 KB