Xây dựng hệ thống hiển thị các đại lượng đo và điều khiển cho hệ truyền động điện động cơ dị bộ (Đồ án tốt nghiệp)

Xây dựng hệ thống hiển thị các đại lượng đo và điều khiển cho hệ truyền động điện động cơ dị bộXây dựng hệ thống hiển thị các đại lượng đo và điều khiển cho hệ truyền động điện động cơ dị bộXây dựng hệ thống hiển thị các đại lượng đo và điều khiển cho hệ truyền động điện động cơ dị bộXây dựng hệ thống hiển thị các đại lượng đo và điều khiển cho hệ truyền động điện động cơ dị bộXây dựng hệ thống hiển thị các đại lượng đo và điều khiển cho hệ truyền động điện động cơ dị bộXây dựng hệ thống hiển thị các đại lượng đo và điều khiển cho hệ truyền động điện động cơ dị bộXây dựng hệ thống hiển thị các đại lượng đo và điều khiển cho hệ truyền động điện động cơ dị bộXây dựng hệ thống hiển thị các đại lượng đo và điều khiển cho hệ truyền động điện động cơ dị bộXây dựng hệ thống hiển thị các đại lượng đo và điều khiển cho hệ truyền động điện động cơ dị bộXây dựng hệ thống hiển thị các đại lượng đo và điều khiển cho hệ truyền động điện động cơ dị bộ

M C L C

L I M U 3

NH NG V CHUNG C A H TH NG T NG TRUY N 4

1.1.KHÁI NI M H TH 4

1.2 PHÂN LO I H TH NG TRUY N 4

1.3 5

i v i h truy ng chuy ng quay 5

i v i h truy ng chuy ng t nh ti n 6

1.4.MOMENT C N 7

1.4.1 Mô men c n ph thu c vào chi u chuy ng 7

1.4.2 Mô men c n ph thu c tr s t 8

1.4.3 Mô men c n ph thu c vào góc quay 9

1.4.4 Mô men c n ph thu c vào hành trình 9

1.4.5 Mô men c n ph thu c vào th i gian 9

NG V TR 9

i mô men c n v tr 9

i l c c n v tr 10

i t t c các mô men quán tính J , kh i quán tính m v tr ng 10

C TÍNH C A H TH 11

1.6.1 11

1.6.2 Phân lo 11

c ng c 12

TÌM HI U V U KHI N AT89C51 15

2.1 GI I THI U C U TRÚC PH N C NG 8051 15

chân 8051 15

2.1.2 Ch a các chân 8051 16

2.1.3 C u trúc bên trong c a 8051 20

kh i bên trong 8051 20

2.1.3.2 Kh o sát các kh i nh bên trong 8051: 21

2.1.4.Ho ng thanh ghi TIMER 27

2.1.4.1 Ng t ( INTERRUPT) 29

2.1.5 Tóm t t t p l nh c a 8951 31

nh v (Addressing Mode) : 32

2.2 GI I THI U V ENCODER 37

2.3 GI I THI U V N Error! Bookmark not defined XÂY D NG PH N C THU T TOÁN VÀ U KHI N 40

T NG QUÁT 40

3.2 THI T K PH N C M CH MÔ PH NG 41

3.2.1 Thi t k ph n c ng 41

3.2.2 m ch nguyên lý 42

3.2.2.1 Kh i ngu n 43

3.2.2.2 Kh i LED 43

3.2.2.3 Kh i vi x lý và kh ng 44

3.2.2.4 Kh 45

3.3 THI T K M CH 46

3.3.1.Ch u khi n 46

n và Button 47

n tr treo 48

3.3.4.Th ng và t n 50

3.3.5 Hình nh m n th t 51

THU T TOÁN 52

U KHI N 54

K T LU N 59

L I M U

Ngày nay vi c ng d u khi n, vi x

tri n r ng rãi và thâm nh p ngày càng nhi c k thu i

Sau th i gian h c t p và tìm hi c làm quen v i môn h c vi

x ng h th áp d ng lý thuy t v i th c t c a môn h c này

tài :'' Xây d ng h th ng hi n th và u

Tuy nhiên do ki n th c còn h n ch , tài li u tham kh o có gi i h n nên còn có nh ng sai sót Em r t mong th y, cô giáo thông c em hoàn thi tài này

Em xin chân thành c

d J M M M

P P dt

dJ dt

d J dt

dA P

c d dg

c d dg

d

vi t l

d

dJ dt

d J M M

ng h i v i chuy ng quay Ttrình này ta có :

2

2

mv dt

dv mv

P dg

2

2

dL dt v dL

dm v dt

dv mv

P dg

2

dL

dm v dt

dv m F F

dv m F

55 , 9 60

2 n n

1.4.MOMENT C N

1.4.1 Mô men c n ph thu c vào chi u chuy ng

+ Mô men ph n kháng : Là lo i mô men mà chi u c a nó luôn

c chi u âm c a mô men trùng chi a t

ng Mc không ph thu c t ng 2 ng

mô men c n t l b c nh t c a t

+ Mô men c n th i mô men c n do t i tr ng sinh ra trong các máy nâng h , t i , c n tr c lo i mô men c n này có chi u không

ph thu c vào chi u chuy ng

1.4.2 Mô men c n ph thu c tr s t

+ Mô men c n không ph thu c t

+ Mô men c n t l b c nh t t

+ Mô men c n t l b c hai v i t

+ Mô men c n t l ngh ch v i t

1.4.3 Mô men c n ph thu c vào góc quay

Là l ai mô men c n xu t hi n trong các máy s n xu u thanh g

1.4.4 Mô men c n ph thu c vào hành trình

u nâng - v n chuy n và nh nh lo i xe t i chuy ng trên m t ph ng nghiêng , mô men c n không nh ng ph thu c vào t d ch

Mc= McoMco : giá tr mô men c n khi hành trình = 0

d c t

t

M M

M M

.

1

.

1

i M M t

1.5 i l c c n v tr

ng h c ta gi thi t t i tr ng G sinh ra l c F và làm cho

kh i n ng chuy ng v i v n t c chuy ng t nh ti n là v Tính toán quy

c

M M

v

F

.

.

.

t

.

c c d

F M v

2 2

2

2 2

2 2

1

2

d t

t n n n d

J J

d d

t t d n n n

2 2

2 2

2

1

d t n

2 1

1 1

m i

J i J J

J

t t d

n n d

2 2

1

m i J J

J

t t d

tg d

%

dm

U U

dm dm

I

U R

3 2

2 2

dm

nm dm

I

E Z

E2nm a 2 vành góp ng yên còn stato có thông s

nh m c

ng c ng b x << Z nên ta có R = Z

c c cdm c

c M M M

c: Mô men c n trên tr c máy s n xu t ng v i tMco: Mô men c n trên tr c máy s n xu t ng v i t

M : Mô men c n trên tr c máy s n xu t ng v i t

TÌM HI U V U KHI N AT89C51

2.1 GI I THI U C U TRÚC PH N C NG 8051

chân 8051

u khi n (Microcontroller) do hãng Intel s n xu t IC

- 4k byte ROM,128 byte RAM

- 4 Port I/O 8 bit

- 2 b nh th i 16 bit

- Giao ti p n i ti p

- 64k byte không gian b nh d li u m r ng

- M t b x lý lu

- B nhân / chia 4

c v các chân c a 8051:

2.1.2 Ch a các chân 8051

Port 0: t n chân 39 (P0.0 _P0.7) Port 0 có 2 ch

trong các thi t k c nh không dùng b nh m r ng nó có ch

i v i thi t k l n có b nh m r c k t h p gi a

a ch và bus d li u

Port 1: t n chân 9 (P1.0 _ P1.7) Port 1 là port IO dùng cho giao ti p v i thi t b ngoài n u c n

Port 2: t n chân 28 (P2.0 _P2.7) Port 2 là m t port có tác

v i các thi t b dùng b nh m r ng

Port 3: t n chân 17 (P3.0 _ P3.7) Port 3 là port có tác d ng

kép Các chân c a port này có nhi u ch ng chuy i có

PSEN m c th p trong th i gian 8051 l y l nh Các mã l nh c a

c t Eprom qua bus d li c ch t vào thanh ghi

ROM n i PSEN m c cao

ALE (Address Latch Enable):

Khi 8051 truy xu t b nh bên ngoài, Port 0 có ch a

d li u khi k t n i chúng v i IC ch t.Chân tín hi u cho phép ch a chtruy c p b nh ngoài, khi On chip xu t ra byte th p c a ch Nó có th

c dùng cho các b Timer ngoài ho c cho m o xung Clock

Tín hi u chân ALE là m t xung trong kho ng th

a ch th p nên ch a ch hoàn toàn t ng

EA (External Access): Cho phép On chip truy c p b nh

trình ngoài khi EA=0, n u EA=1 thì On-chip s làm vi c v i b nh

trình n i trú

Tín hi u vào EA c m c lên m c 1 ho c m c 0

21V khi l p trình cho Eprom trong 8051

RST (Reset): Khi ngõ vào tín hi c cao ít nh t 2 chu

ng h th ng Khi c n m ch ph i t ng reset

Các ngõ vào b ng X1, X2:

B t c tích h p bên trong 8051.Khi s d ng 8051,

m RAM bên trong chíp chi m vùng

a ch trong SFR là D0h Thanh ghi PSW dùng

u khi n ngu n

Thanh ghi IE: thanh ghi cho phép ng t

2.1.3 C u trúc bên trong c a 8051

kh i bên trong 8051

2.1.3.2 Kh o sát các kh i nh bên trong 8051:

T ch c b nh :

B nh bên trong 8051 bao g m ROM và RAM RAM bao g m nhi u

thanh ghi và các thanh ghi ch c bi t

8051 có b nh theo c u trúc Harvard: có nh ng vùng nh riêng bi t

Ví d t bit 67H ta dùng l nh sau: SETB 67H.

-Các bank thanh ghi:

(sau khi reset h th ng), các thanh ghi này a ch n 07H l nh

a ch thanh ghi Tuy nhiên có th thi hành

b ng l a ch tr c ti p n m trong byte th 2: MOV A, 05H

Bank thanh ghi tích c c b i các bit trong t tr ng thái

s thanh ghi th c truy xu t, l

di chuy n n i dung c a thanh ghi A vào ô nh a ch 18H: MOV R0, A

+ C nh :

C = 1 n u phép toán c ng có tràn ho c phép toán tr c

l i C = 0 Ví d n u thanh ghi A có giá tr FF thì l nh sau:

ADD A, #1

Phép c ng này có tràn nên bit C = 1 và k t qu trong thanh ghi A = 00H

C nh có th xem là thanh ghi 1 bit cho các l nh lu n lý thi hành trên bit ANL C, 25H

+ C nh ph :

Khi c ng các s BCD, c nh ph AC = 1 n u k t qu 4 bit th p trong

+ C 0: C 0 là m t bit c ng dành cho các ng d ng c i dùng

+ Các bit ch n bankthanh ghi truy xu t: Các bit ch n bank thanh ghi (RS0

nh bank thanh ghi c truy xu c xóa sau khi reset h th i b ng ph n m m n u c n Ví d l nh sau cho

bye 1FH) vào thanh ghi A: SETB RS1 SETB RS0 MOV A,R7

-Thanh ghi B: Thanh ghi B a ch c dùng cùng v i thanh ghi tích

nh MUL AB s nhân các giá trkhông d u 8 bit trong A và B r i tr k t qu v 16 bit trong A (byte th p) và B (byte cao) L nh DIV AB s chia A cho B r i tr k t qu nguyên trong A và

là m t thanh ghi 16 bit a ch 82H (DPL: byte th p) và 83H (DPH: byte cao) 3 l nh sau s ghi 55H vào ram ngoài a ch 1000H:

MOV A,#55H MOV DPTR, #1000H MOVX @DPTR,A

-Các thanh ghi port xu t nh p: Các port c a 8051 bao g m port 0 a ch80H, port 1 a ch 90H, port 2 a ch A0H, và port3 a ch B0H t t ccác u có th truy xu t t ng bit nên r t thu n ti n trong kh

-Các thanh ghi port n i ti p: 8051 ch a m t port n i ti p dành cho vi c trao

i thông tin v i các thi t b n i ti c giao ti p n i

ti p v i các IC khác M t thanh ghi g i là b m d li u n i ti p (SBUF)

a ch 99H s gi c 2 d li u truy n và d li u nh n.Khi truy n d li u thì ghi lên SBUF, khi nh n d li c SBUF.Các mode v n hành khác nhau

-Các thanh ghi ng t: 8051 có c u trúc 5 ngu n ng t, 2 m t

b c m sau khi reset h th ng và s c cho phép b ng vi c ghi thanh ghi

kho ng th i gian 2 chu k ng m c th 8051 b u làm vi c RST có th kích b ng tay b ng m t phím nh ng m m ch reset

Reset t a ch 0000H Khi ngõ vào RST xu ng m c th

chip không b hay i b ng c a ngõ vào Reset

2.1.4.Ho ng thanh ghi TIMER

8051 có hai timer 16 bit, m i timer có b n ch làm vi i ta s

- nh kho ng th i gian

- m s ki n

- T o t baud cho port n i ti p trong 8051

Trong các ng d nh kho ng th i ta l p trình timer

th c hi n m m tra tr ng thái c a các ngõ vào ho c g i s ki n ra các ngõra Các ng d ng khác có th s d ng vi c t o

r ng xung )

Truy xu t các timer c a 8051 dùng sáu thanh ghi ch c bi t cho trong b ng sau:

Thanh ghi ch timer (TMOD): Thanh ghi TMOD ch a hai nhóm

t ch làm vi c cho Timer 0, và Timer 1

u khi n timer(TCON) Thanh ghi TCON ch a các bit

Kh ng và truy xu t thanh ghi timer:

L nh này s t M1 = 1 và M0 = 0 cho ch 1, C/ T= 0 và GATE = 0

ng M t kho ng 100 c kh ng b ng cách kh ng giá trcho TH1/TL1 là FF9CH:

b v i m t s ki n và gi i quy t s ki

c thi

T ch c ng t c a 8051: Có 5 ngu n ng t 8031: 2 ng t ngoài, 2 ng t ttimer và 1 ng t port n i ti p T t c các ng t theo m u b c m sau khi reset h th c cho phép t ng cái m t b ng ph n m m Khi có hai

ho c nhi u ng ng th i, ho c m t ng t x y ra khi m t ng c

nh vi c th c hi n các ng t.Vi c h i vòng tu n t thì c

ng t thì có th l c

- Cho phép và c m ng t :M i ngu n ng c cho phép ho c c m ng t qua

m t thanh ghi ch t bi a ch bit IE ( Interrupt Enable : cho phép ng t ) a ch A8H

- Các c ng t :

u ki n ng t x y ra thì ng v i t ng lo i ng t mà lo i c c

t lên m xác nh n ng t

- t :

Khi ch p nh n ng t, giá tr c n c g i là vector ng t

a ch b u c a ISR cho ngu n t o ng t, các vector ng c cho

nh rõ ngu n ho i t i c a d li u ng khác nhau tùy

T t c các Port I/O, các thanh ghi ch c bi u

kho ng 128 - 255 (80 - a ch tr c ti p n m trong gi i h n này ( ng v i bit 7 = 1) thì thanh ghi ch c bi c truy xu t Ví d

a ch tr c ti p là 80H và 90H, P0, P1 là d ng

th c rút g n thu t nh c a Port, thì s bi n thiên cho phép thay th và hi u

d ng th c rút g n thu t nh c a chúng Ch ng h n l nh: MOV P1, A s biên

d ch s nh a ch tr c ti p c t vào hai byte c a l nh (byte 1 c a port 0)

S nh v a ch gián ti p (Indirect Addressing):

c R0, R1 hay DPTR R0 và R1 có th ho ng t thanh ghi con

tr mà n i dung c a nó cho bi t m a ch trong RAM n i li u

c ghi ho c Bit có tr ng s nh nh t c a Opcode l nh s xác

c dùng con trPointer

S a ch t c th i (Immediate Addressing):

c m t h ng s , 1 bi n ký hi u ho c m t bi u th c s h c s d ng

b i các h ng, các ký hi u, các ho u khi n Trình biên d ch tính toán giá tr và thay th d li u t c th i Byte l nh thêm vô ch a tr s d

li u t c th

b i các nhãn và trình biên d ch nh Offset Relative cho phù h p S nh

l i là ch nh y ng n trong ph m vi -128 127 byte

S a ch tuy i (Absolute Addressing):

S a ch tuy c dùng v i các l nh ACALL và AJMP

mã c a vi c cung c p 11 bit th a ch trong trang 2K

te) và 5 bit cao ch

Opcode) S nh v tuy i thu n l i cho các l nh ng n (2 byte),

t l i trong vi c gi i h n ph n và cung c p mã có v trí

c l p

S nh v dài (Long Addressing):

S nh v c dùng v i l nh LCALL và LJMP Các l nh 3 byte này bao g m m a ch i t là 2 byte và 3 byte c a l nh

c c b m d li u) và Offset (thanh ghiA) trong s hình thành

a ch liên quan b i l nh JMP ho c MOVC

c t m t con m t thu V i các tín hi u có, ho c không có ánh

ng s l n ánh sáng b c t

y là encoder s t o ra các tín hi u xung vuông và các tín hi u

c c t t ánh sáng xuyên qua l Nên t n s c u

ra s ph thu c vào t quay c a t

Tuy nhiên,m t v n là làm sao bi c Encoder quay h t m t vòng?

n u c m vô h này , thì chúng ta không th bi c khi nào nó quay h t m t vòng.N u bây gi các b m s l bi

quay m t vòng,thì v i Encoder 1000 l thì không th m i

xung Khi ho ng lâu dài sai s này s n t i s xung b sai và ta

M t v n a là làm sao bi u nào?B i

vì cho dù xoay theo chi u nào,thì tín hi

và xoay theo hai chi u gi ng nhau.Chính vì v t thêm m t vòng l gi a vòng l th nh t và l nh v hình sau:

Hình 2.4 Encoder ph bi n hi n nay

Chú ý r ng vih trí c a các l vòng 1 và 2 l ch nhau.Các c nh c a lvòng 2 n m ngay gi a các l c l i.Tuy nhiên ,các b n s th y

c a tr c

c, phát xung v b u khi n 8051, sau

3.2 THI T K PH N C M CH MÔ PH NG

3.2.1 Thi t k ph n c ng

Trên ph n c ng m ch thu phát lo i chùm tia xuyên qua

Nguyên t c ho ng: b thu và b phát cùng n m trên cùng m ng

th ng t phát hi n do che khu t hay v t th làm cho ánh sáng có

n không th xuyên th u

Trên hình3.3 là m s xung trong m t kho ng th i gian

thành m t dãy xung có t n s t l v i t quay c

100 6 , 0

Nguyên lý ho ng c a m ch:

Khi ta n nút Start h th ng s b u làm vi

g n trên tr c c c m bi n t ,phát tín hi u và chuy n t i

th trên 4 led 7 thanh

Khi nh n nút Stop: h th ng s d ng m i ho ng,k t thúc m t quá trình làm vi c c a m ch

3.2.2.4 Kh i

Trên hình 3.8 là kh

Hình 3.8 Kh

xung nh c khi có chùm sáng t c m bi n phát quang chi t

ng c m bi n thu quang.Tín hi u thu t b c mbi n

v y,ta có th nh s vòng quay trong 1s

t o xung,các c ng vào/ra n i ti p và song song,m u khi n ng

+ Th u khi n 8051 cùng v i các h u khi n khác nói

c coi là chu n công nghi p cho các thi t k kh d ng.Mawyj khác qua

vi c kh o sát th ng linh ki n vi c chip 8051 là d dàng nên m

ra kh t k th c t

Vì nh ng lí do trên mà vi c l u khi n 8051 là m t gi i pháp hoàn toàn phù h p cho thi t k

+ Chân Anode chung (chân + các led m c chung l i v i nhau )

+ Chân Catode chung (Chân - c m c chung v i nhau )

i v i lo i Anode chung :

+ Chân 3 và 8 là 2 chân Vcc(n i ng n m ch l i v i

n i chân catot xu ng mass

n áp gi a Vcc và mass ph i l i cung c led sáng,

c cao quá 3V

n nh t là m c thêm tr h n dòng Thông s làm vi c c a LED :

Hình 3.11 Encoder

thanh giúp vi c thi t k m n tr thanh 9 chân th c ch t là

3.3.5 Hình nh m n th t

Trên hình 3.15 là hình nh c a m n th t dùng 8051

3.4 THU T TOÁN

3.5 CH NG TRÌNH I U KHI N

Ph n l p trình s d ng ngôn ng l p trình Assembly

;DINH NGHIA CAC BIEN (gangia tri cacbien)

LOA EQU 2 ;LOA co gia tri=2

RUN EQU 1

VONG_GIAY EQU 7H ;so vong/giay =7h

XUNG_DU EQU 32H ;soxung du =100

DIGIT_2 EQU 34H

DIGIT_3 EQU 35H

DIGIT_4 EQU 36H

;CHUONG TRINH CHINH

MAIN:

;taochukytrancho C0=100 xung/vong

SETB TF1 ;chophepbaobodemcua T1 bi tran(Tcon.7)

;NGAT COUNTER 0

INT_TIMER0:

INT_TIMER1:

BAT_LOA:

CONT:

;(vong lap neuchua du 1s thiquet led)

RETI:

QUET_LED:

DPTR

MOVC A,@A+DPTR ;chuyen du lieu trongvungnho A+DPTR vao A

Tuy v y v n còn có sai s t do sai s linh ki

trong khi tính toán thi t k m ch

Em xin chân thành c y GS.TSKH Thân Ng c Hoàn cùng toàn

án này

H

Sinh viên th c hi n: