ĐIỀU KHIỂN tốc độ ĐỘNG cơ BẰNG sử DỤNG PIC QUA nút NHẤN (có code và layout)

ĐIỀU KHIỂN tốc độ ĐỘNG cơ BẰNG sử DỤNG PIC QUA nút NHẤN (có code và layout) ĐIỀU KHIỂN tốc độ ĐỘNG cơ BẰNG sử DỤNG PIC QUA nút NHẤN (có code và layout) ĐIỀU KHIỂN tốc độ ĐỘNG cơ BẰNG sử DỤNG PIC QUA nút NHẤN (có code và layout) ĐIỀU KHIỂN tốc độ ĐỘNG cơ BẰNG sử DỤNG PIC QUA nút NHẤN (có code và layout) ĐIỀU KHIỂN tốc độ ĐỘNG cơ BẰNG sử DỤNG PIC QUA nút NHẤN (có code và layout)

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU VIII DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT IX

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1

1.1 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI 1

1.2 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2

CHƯƠNG 2 CÁC LINH KIỆN CƠ BẢN ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG MẠCH 3

2.1 CÁC LINH KIỆN ĐƯỢC DỬ DỤNG TRONG MẠCH 3

2.2 TÌM HIỂU LINH KIỆN TRONG MẠCH 3

2.2.1 IC 74LS04 6

2.2.2 IC 74LS08 6

2.2.3 Động cơ DC 6

2.2.4 PIC 16F877A 6

2.2.5 IC L298N 6

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MẠCH 4

3.1 SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT 4

3.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 4

3.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 4

3.3.1 Sơ đồ khối nguồn 6

3.3.2 Sơ đồ khối vi xử lý và điều khiển 6

3.3.3 Sơ đồ khối động cơ 6

3.4 SƠ ĐỒ MẠCH IN 4

3.4.1 Mạch nguồn DC 6

3.4.2 Mạch điều khiển 6

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ THỰC HIỆN 5

4.1 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 5

TÀI LIỆU THAM KHẢO 7 PHỤ LỤC A 8

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

HÌNH 2.4 CẤU TẠO MOTOR 5

HÌNH 2-5: SƠ ĐỒ CHÂN CỦA L298N 6

HÌNH 3-1: SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT 8

HÌNH 3-2: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT 9

HÌNH 3-3: SƠ ĐỒ KHỐI NGUỒN 10

HÌNH 3-4: SƠ ĐỒ KHỐI ĐỘNG CƠ 11

HÌNH 3-5: SƠ ĐỒ KHỐI VI XỬ LÝ VÀ ĐIỀU KHIỂN 12

HÌNH 3-6: SƠ ĐỒ MẠCH IN KHỐI ĐIỀU KHIỂN 13

HÌNH 3-7: SƠ ĐỒ MẠCH IN KHỐI NGUỒN 14

HÌNH 4-1: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 15

HÌNH 4-2: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG MẠCH NGUỒN 15

HÌNH 4-3: KẾT QUẢ THỰC TẾ 16

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU BẢNG 2-1 : CHỨC NĂNG CÁC CHÂN CỦA L298N 6

BẢNG 2-2 CÁC LOẠI IC 78XX 7

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1 MỤC ĐÍCH ĐỊNH HƯỚNG CỦA ĐỀ TÀI

o Ngày nay cùng với sự phát triển của Khoa học – Kỹ thuật, sự phát triển của

kỹ thuật Điện-Điện Tử, công nghệ máy tính đã tạo ra nhiều loại thiết bị vớiđặc điểm nổi bậc và mức độ chính xác cao, điều khiển từ xa, tốc độ nhanh,gọn nhẹ, chi phí thấp và hiệu quả Với những yêu cầu trên, đồ án này sẽ giớithiệu và trình bày một hệ thống hoàn chỉnh nhưng là tiền đề để mở ra khảnăng phát triển những hệ thống tốt hơn cũng như ứng dụng vào các mục đíchkhác nhau trong cuộc sống như hệ thống nhà thông minh

1.2 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ GIẢI PHÁP CHỌN

o Hiện nay việc sử dụng mạch thiết kế kêt hợp với vi xử lý trong các hệ thống

điều khiển tự động ngày càng phổ biến, mặc khác kỹ thuật vi xử lý là lĩnhvực đang phát triển mạch và có ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực đời sống

Vì thế vi xử lý PIC 16F877A được chọn sử dụng trong đề tài này Phương ánnày đặc điểm là mạch gọn nhẹ, không quá phức tạp, cách bố trí linh kiện dễdàng, lập trình và chỉnh sửa dễ dàng

CHƯƠNG 2 CÁC LINH KIỆN CƠ BẢN ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG

MẠCH

1.3 Các linh kiện chính được sử dụng trong mạch

o 5 port vào ra với tín hiệu điều khiển đọc lập

o 2 bộ định thời timer0 và timer 2 8 bit

o 1 bộ định thời timer 1 16 bit có thể hoạt động ở cả chế độ tiết kiệm năng

lượng với nguồn xung clock ngồi

Hình 2-2: IC 74LS04

Cấu trúc tổng quát của IC74LS04 như sau:

o Gồm có 14 chân

o Chân 7 là chân GND

o Chân 14 là chân nguồn VDD

o Chân 1,3,5,9,11,13 là chân ngõ vào của cổng not

o Chân 2,4,6,8,10,12 là chân ngõ ra của cổng not

o Chân 14 là chân nguồn VDD

o Chân 1,2,4,5,9,10,12,13 là chân ngõ vào của cổng and

o Chân 3,6,8,11 là chân ngõ ra của cổng and

1.1.4 Động cơ DC

Hình 2.4 Cấu tạo motor

o Động cơ điện 1 chiều là máy ddienj chuyển đổi năng lượng điện một chiềusang năng lượng cơ Máy ddienj chuyển đổi từ năng lượng cơ sang nănglượng điện là máy phát điện

o Gồm có 3 phần chính stator(phần cảm), rotor (phần ứng) và phần chỉnh lưu(chổi than và cổ góp)

+ Stator của động cơ điện một chiều thường là một hay nhiều cặp nam châmvĩnh cửu, hay nam châm điện

+ Rotor có các cuộn dây quần được nối thành cuộn và nối với nguồn điện.+ Bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khichuyển động quay của rotor là liên tục Thông thường bộ phận này gồm có một

bộ cổ góp và một chổi than tiếp xúc với cổ góp

1.1.5 Module L298N

o L298N là một drive chip tích hợp sẵn 2 mạch cầu H bên trong với chuẩn điềukhiển TTL, không có diode nội bảo vệ Mosfet Chịu tải tối đa trên mỗi cầu là2A, điện áp 40VDC Logic 0 ở ngõ vào lên tới 1.5V (khả năng khử nhiễu cao)

Hình 2-5: Sơ đồ chân của L298N

Bảng 2-1: Chức năng các chân của L298N

1.1.6 IC 7805

o IC 7805 là loại IC dùng để ổn định điện áp ngõ ra, với điều khiện ngõ vào

luôn luôn lớn hơn đầu ra 3V Tùy loại IC 78xx mà nó ổn áp đầu ra có giá trịbao nhiêu

1.1.7 IC 7812

o Tương tự IC 7812 là loại IC dùng để ổn định điện áp ngõ ra giống như IC

7805, với điều khiện ngõ vào luôn luôn lớn hơn đầu ra 3V Tùy loại IC 78xx

mà nó ổn áp đầu ra là bao nhiêu, hoạt động dựa trên sơ đồ nguyên lý sau:

Bảng 2-2: Các loại IC 78xx

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MẠCH

1.5 Sơ đồ khối tổng quát của mạch

Hình 3-1: Sơ đồ khối tổng quát

- Khối nguồn có chức năng chuyển đổi từ nguồn điện xoay chiều 220 V thành nguồn một chiều 5V để cung cấp cho khối điều khiển và khối động cơ

- Khối điều khiển có chứa năng nhận các lệnh điều khiển sau đó xử lý và cung cấp tín hiệu cho khối động cơ thực hiện

- Khối động cơ có chức năng thực hiện các tín hiệu nhận được từ khối điều khiển và nhận nguồn từ khối nguồn

1.6 Nguyên lý hoạt động của mạch

Hình 3-2: Lưu đồ giải thuật

1.7 Sơ đồ nguyên lý của mạch

o Nguyên lý hoạt động

+ Mạch hoạt động dựa trên nguyên lý tạo xung PWM, xung được tạo ra từchân CPP1 (chân 17) và chân CPP1 (chân 16) được lập trình sẵn reong PIC.+ Khi nhấn nút LÊN thì xuất hiện tín hiệu từ chân 37 đến chân ENA củaL298 cho phép động cơ quay theo chiều thuận Khi nhấn nút XUỐNG thìxuất hiện tín hiệu từ chân 38 đến chân ENA của L298 cho phép động cơquay theo chiều ngược

1.1.8 Sơ đồ khối nguồn 5V DC

Hình 3-3: Sơ đồ khối nguồn

o Khối nguồn trong mạch có cấu tạo như sau:

+ Một bộ cầu diode nhận điện 12VAC trực tiếp từ bộ adocter sau khi chuyểnđổi từ nguồn 220VAC sau đó sẽ cung cấp cho IC 7805 để tạo ra nguồn5VDC cung cấp cho mạch vi xử lý và điều khiển

+ Một nhánh còn lại sẽ cung cấp cho IC7812 để tạo ra nguồn 12VDC cungcấp cho khối động cơ

1.1.9 Sơ đồ khối động cơ

Hình 3-4: Sơ đồ khối động cơ

o Khối động cơ gồm có một vi điều khiển L298N và 2 motor

o L298N có các chân nhận tín hiệu từ vi điều khiển IN1, IN2, IN3, IN4 Sau đó

sẽ truyền tín hiệu cho 2 động cơ DC từ các chân ngõ ra UOT1, OUT2,

OUT3, OUT4 Tương ứng với các chân thực tế như trong hình 3-4 2 motor

sẽ thực hiện chạy theo tín hiệu nhận được từ ngõ ra của khối điều khiển

o Xung PWM được đưa vào L298N thông qua IN1,IN2,IN3,IN4 tương ứng

với tốc độ vào các chân của khối động cơ

o Các chân tín hiệu LÊN, XUỐNG, TRÁI, PHẢI được dùng để cho phép động

cơ hoạt động theo chiều mà mình mong muốn với mức 1 là mức cho phépcòn mức 0 là mức ngừng hoạt động

1.1.10 Sơ đồ khối vi xử lý và điều khiển mạch

Hình 3-5: Sơ đồ khối vi xử lý và điều khiển

o Trong khối điều khiển sử dụng 7 nút bấm để điều khiển động cơ Các nút

bấm này được treo áp bởi điện trở bang RP2 có trị số 10K

o Các tín hiệu từ các nút nhấn sẽ truyền đến các chân của vi xử lý PIC theo

trình tự như trong hình 3-5 Sau khi nhận được tín hiệu thi khối vi xử lý sẽ

xử ls sau đó tạo ra tín hiệu xung ngo ra PWM để cung cấp cho IC74LS04 vàIC74LS08 để 2 IC này hoạt động và truyền tín hiệu ngõ ra tới IC L298N để

IC này truyền tín hiệu cho 2 motor bắt đầu chạy theo tín hiệu điều khiển từnút nhấn mà mình yêu cầu

1.8 Sơ đồ mạch in

1.1.11 Mạch điều khiển

Hình 3-6: Sơ đồ mạch in khối điều khiển

1.1.12 Mạch nguồn DC

Hình 3-7: Sơ đồ mạch in khối nguồn

Hình 4-1: Kết quả mô phỏng mạch điều khiển

1.1.14 Kết quả mô phỏng mạch nguồn 5 VDC

Hình 4-2: Kết quả mô phỏng mạch nguồn

1.10 Kết quả mô phỏng thực tế

Hình 4-3: Kết quả thực tế

GSM, trong đề tài đã giới thiệu một số mạch điện và ứng dụng liên quan đến vi

xử lý như mạch nguồn 5V DC, tạo xung vuông PWM Sơ đồ mạch đã tính toán

và lựa chọn linh kiện để tạo thành một hệ thống tương đối hoàn chỉnh, dơn giản

và có đọ chính xác tương đối nhất

1.1.16 Nhận xét

 Ưu điểm:

o Mạch được thiết kế bởi các nút bấm, có thể điều khiển tốc đọ dễ dàng.

o Điều khiển thông nút bấm thuận tiện.

o Cấu tạo và hoạt động đơn giản.

o Có thể mở rộng và phát triển dễ dàng.

oLinh kiện sử dụng quen thuộc.

 Nhược điểm:

o Sai số tốc độ khi đo và sai số tính toán chưa hoàn chỉnh.

o Đoạn code chưa giải quyết triệt để các ứng dụng điều khiển động cơ

do hạn chế về kiến thức lập trình

1.12 Hướng phát triển và ứng dụng

1.1.17 Hướng phát triển

o Có thể sử dụng trong hệ thống nhà thông minh.

o Cải thiện tốc độ bằng phương pháp PID

o Có thể thay đổi phần cứng đê giao tiếp với máy tính để có thể quan sát hoặc

giám sát quá trình điều khiển

1.1.18 Ứng dụng

o Điều khiển robot, các hệ thống tưới cây, điều khiển băng chuyền các nhà

máy xí nghiệp

[3] Tìm hiểu chức năng và nguyên lý của 74ls04,74ls08,

http://www.dientuchiase.com/2012/11/tim-hieu-ve-ic-ho-74xx.html

PHỤ LỤC A

#include <16f877a.h>

#fuses NOLVP,NOWDT,PUT,XT

#use delay(clock=4000000)

unsigned int8 tocdo='1';

void _PWM(char name);