Bài tập lớn môn Vi điều khiển: Thiết kế mạch điều khiển cánh tay robot giúp các bạn hiểu hơn về các thiết bị, sơ đồ mạch, chương trình. Hi vọng tài liệu sẽ giúp ích cho các bạn trong quá trình học tập cũng như nghiên cứu của mình. Mời các bạn cùng tham khảo tài liệu để nắm vững nội dung chi tiết.
Trang 1Bài tập lớn môn vi điều
khiển
Thiết kế mạch điều khiển cánh tay robot
Nhóm 2
Sơ đồ động học số 2
Để tịnh tiến khâu 2 va cơ cấu quay 3 ta lựa chọn sử dụng loại động cơ có 6 dây, với mỗi bước bằng 7.5 độ
- Cấu tạo:
Động gồm 2 phần: + stator gồm các cuộn dây
+ rotor là một nam châm vĩnh cửu với 6 cực Các đầu dây chung 1,2 thường được nối với dương nguồn, các đầu dây a, b sẽ được nối đất
- Nguyên lý hoạt động
Như trong hình, dòng điện đi qua mấu 1 đến đầu a tạo ra cực Bắc trong stator trong khi đó cực còn lại của stator là cực Nam Nếu điện ở mấu 1 bị ngắt và kích mấu 2, rotor sẽ quay 7.5 độ, hay 1
Trang 2bước Để quay động cơ một cách liên tục, chúng ta chỉ cần cấp điện
vào hai mấu của đông cơ theo dãy sau
Mấu 1a 10001000100010001000100
01
Mấu 1a
1100110011001100110011001 Mấu 1b 00100010001000100010001
00
Mấu 1b
0011001100110011001100110 Mấu 2a 01000100010001000100010
00
Mấu 2a
0110011001100110011001100 Mấu 2b 00010001000100010001000
10
Mấu 2b
1001100110011001100110011
Động cơ một chiều là máy điện chuyển đổi năng lượng điện
một chiều sang năng lượng cơ Đối với động cơ 1 chiều có loại không chổi than (BLDC) và động cơ có chổi than BLDC thực
chất là đồng cơ điện 3 pha không đồng bộ lên điều khiển phuc
tạp vì vậy từ yêu cầu bài toán ta lựa chọn sử dụng động cơ
điện có chổi than để làm quay khớp 1 trên cánh tay robot
- Cấu tạo:
stator của động cơ một chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam
châm vĩnh cửu hay nam châm điện, rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện 1 chiều, 1 phần quan trọng khác của
động cơ điện 1 chiều là bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là đổi
chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của rotor là liên tục
Thông thường bộ phận nay gồm có 1 cổ góp và một chổi than tiếp
xúc với cổ góp
Pha 1: từ trường của rotor cùng cực với stator, sẽ đẩy nhau tạo
chuyển động quay của rotor trong động cơ điện
Pha 2: rotor tiếp tục quay
Trang 3Pha 3: bộ phận chỉnh điện sẽ đổi cực sao cho từ trường giữa stator va rotor cùng dấu, trở lại pha 1
Như vậy ta chỉ cần cấp dòng điện 1 chiều động cơ sẽ quay liên tục
ULN 2803 là một vi mạch đệm, bản chất cấu tạo là các mảng darlington chịu được dòng đện lớn và điện áp cao, trong đó có
chứa 8 cặp transistor NPN ghép darlington cực góp hở với cực
phát chung Mỗi kênh của ULN 2803 có một diode chặn có thể sử dụng trong trường hợp tải có tính cảm ứng
1 cặp stransistor NPN ghép darlington
ULN2803
Thông s k thu t:ố ỹ ậ
Đi n áp ra max: 50V (Vce)ệ
Đi n áo vào max: 30V (Vin)ệ
Dòng đi n đ u ra liên t c: Ic = 500mAệ ầ ụ
Dòng đi n đ u vào liên t c: Iệ ầ ụ IN = 25mA
Công su t tiêu tán trên m i c p darlington: 1Wấ ỗ ặ
Nhi t đ làm vi c: 55 ~ 150ệ ộ ệ oC
ULN 2803 có khả năng điều khiển 8 kênh riêng biệt, có thể nối
trực tiếp với vi điều khiển 5V Bên cạnh đó, mỗi kênh của ULN
2803 có thể chịu được dòng điện lớn trong một khoảng thời gian dài lên tới 500mA với biên độ đỉnh lên tới 600mA
Trang 4- Các chân từ 1-8 là cổng vào, 11-18 là cổng ra
- Nếu đầu vào la 0 -> đầu ra thả nổi
- Nếu đầu vào la 1 -> đầu ra là 0 hay nối đất
4. Piston xilanh khí nén
Cấu tạo chung của piston như hình sau
Nguyên lý hoạt động:
Khi được kích thích, không khí nén vào thành ống với 1 đầu của piston với áp suất cao lượng khí này sẽ làm piston di chuyển, khi piston di chuyển sẽ sinh ra công làm thiết bị bên ngoài chuyển động
5. Một cố thiết bị khác
- Linh kiện điện tử: stransistor NPN và PNP, trở, điot, Máy biến áp 12v, IC ổn áp 7805, thạch anh 12MHz, tụ…
- Van điều khiển khí nén 5\2:
Hoạt động của van như sau: Khi chưa cấp khí vào cửa điều khiển
14, dưới tác dụng của lực lò xo van hoạt động ở vị trí bên phải, lúc
đó cửa số 1 thông với cửa số 2 và cửa 4 thông với cửa 5, cửa số
3 bị chặn Khi ta cấp khí vào cửa điều khiển 14 van 5/2 đảo trạng thái làm cửa 1 thông với cửa 4, cửa 2 thông với cửa 3 và cửa 5 bị chặn
II. Sơ đồ Mạch
Trang 51. Khối nguồn
Khối nguồn bao gồm:
- 1 máy biến áp với đầu ra 12v qua 1 cầu điot để chỉnh lưu thành dòng 1 chiều Dòng điện 1 chiều này sẽ được các tụ san phẳng và lọc nhiễu cấp nguồn nuôi động cơ và van điều khiển khí nén
- 1 đầu đi qua IC 7805 để cấp nguồn cho vi điêu khiển
Khối sử lý trung tâm dung vi điều khiển AT89c51 Chức năng của khối
là điều khiển động cơ và piston theo chương trình đã đặt sẵn bằng cách đưa ra các xung điện áp tương ứng
- Chức năng của các chân điều khiển như sau:
+ Từ chân P1.0 – P1.2 là các chân nối với công tắc P1.0 nối với công tắc Start, P1.1 và P1.2 nối với 2 công tắc hành trình
+ P0.0 – P0.7 là các chân nối với khối công suất để điều khiển động cơ bước:
P0.0 – P0.3 điều khiển động cơ đẩy cánh tay
P0.4 – P0.7 điều khiển động cơ quay đầu gắp vật
+ P2.0 – P2.3 điều khiển động cơ 1 chiều
+ P0.4, P0.5 điều khiển van piston khí nén
Trang 6Khuếch đại tín hiệu điều khiển từ khối điều khiển đưa tới động cơ
III. Chương trình
Sai
Trang 7Đúng
Sai
Đúng
Sai
Đúng
org 0000h
mov P1,#0FFH;
mov P0,#00H
mov P2,#00H
mov R7,#6
main:
Lcall khoidong
Trang 8lcall gapvat
lcall thucanhtay
lcall quaytaygap ; quay tay gap vat 180 do lcall quaynghich
lcall daycanhtay
lcall nhavat
ljmp quaythuan
ret
khoidong:
JB P1.0,Quaythuan
sjmp kiemtra quaythuan:
JB P1.1,Daycanhtay
mov P2,#00001001B
sjmp quaythuan
Daycanhtay:
clr A mov DPTR,#CODE1 B2:
mov R6,#8 B1:
movc A,@A+DPTR mov P0,A
acall delay INC DPTR DJNZ R6,B1 DJNZ R7,B2
Trang 9ret gapvat:
mov P2,#00010000B acall delay2s
ret nhavat:
mov P2,#00100000B
acall delay2s
thucanhtay:
clr A
mov DPTR,#CODE2 LAP2:
mov R6,#8 LAP1:
movc A,@A+DPTR mov P0,A
acall delay INC DPTR DJNZ R6,LAP1 DJNZ R7,LAP2 ret
quaytaygap:
clr A mov R4,#3 mov DPTR,#CODE3 A1:
mov R6,#8
Trang 10movc A,@A+DPTR mov P0,A
acall delay INC DPTR DJNZ R6,A2 DJNZ R4,A1 ret
quaynghich:
JB P1.2,daycanhtay
mov P2,#00000110B sjmp quaynghich
delay2s:
mov tmod,#02H
mov R5,#40
lap:
mov TH0,#HIGH(-50000) mov TL0,#LOW(-50000) setb TR0 ; khoi dong timer0 jnb TF0,$ ; co bo dinh thoi = 0,nhay tai cho clr TR0 ; dung bo timer
clr TF0 ; xoa co bo dinh thoi Djnz R5,lap
ret delay:
mov r0,#0ffh
m1: mov r1,#0ffh
Trang 11m2: djnz r1,m2
djnz r0,m1
ret
CODE1:
DB 0F1H,0F2H,0F4H,0F8H,0F1H,0F2H,0F4H,0F8H CODE2:
DB 0F8H,0F4H,0F2H,0F1H,0F8H,0F4H,0F2H,0F1H CODE3:
DB 01FH,02FH,04FH,08FH,01FH,02FH,04FH,08FH END