Bao Cao_Nhom de tai 18

5/11/2018 Bao Cao_Nhom de tai 18 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bao-caonhom-de-tai-18 1/25

TRƯỜNG ĐHCN Hà Nội Khoa Điện tử

Bộ Công Thương Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

---------------*********----------------

Bản báo cáoĐồ án môn học vi điều khiển

Chủ đề 18:thiết kế một bộ điều khiển motor DC. Hệ thống có thể điều khiển được motor có công suất P <=60W và điện áp U <= 24VDC.

Hệ thống có các phím điều khiển đảo chiều,tăng,giảm tốc độ bằng biếnthiên điện áp (dùng DAC).

Thầy giáo hướng dẫn :Sinh viên thực hiện:

Đề tài 18 Điện tử 3 K_111




Mục LụcTrang

Lời nói đầu ........................................................................................3

Sơ lược họ 8051...................................................4I. Sơ lược 8051..........................................................................4II. Sơ lược 89S52.......................................................................7

Động cơ một chiều...........................................10I. Cấu tạo máy điện một chiều....................................................10II. Nguyên lý hoạt động động cơ một chiều.................................12

Các thành phần chính trong mạch.................13I. DAC0808.................................................................................13II. RELAY....................................................................................16III. LM741.....................................................................................17IV. OPTO.......................................................................................17V. D718.........................................................................................17

Thiết kế.............................................................18I. Sơ đồ khối................................................................................18

II. Mạch nguyên lý.......................................................................19III. Mạch in....................................................................................20

Lập trình cho vi điều khiển.............................21I. Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng phương pháp

biến thiên điện áp (DAC)........................................................21II. Phần lập trình..........................................................................22

Kết luận chung.................................................24





Lời nói đầu

Trong các ngành công nghiêp,công tác điều khiển vận hành các thiết bịtheo một quy trình nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất ,nâng cao chất lượng

sản phẩm đồng thời tiết kiệm chi phí sản xuất giữ một vị trí quan trọng.Với ưu điểm là điều khiển tốc độ động cơ dễ dàng , độ ổn định tốc độ caonên động cơ một chiều đã được sử dụng khá phổ biến như: truyền động chomột số máy như máy nghiền ,máy nâng vận chuyển, điều khiển băng tải,điều khiển các robot…Để điều khiển tốc độ của động cơ một chiều thì có rất nhiều phương

pháp,trong đồ án của mình chúng em xin trình bày điều khiển động cơ dùnghọ vi điều khiển 8051 bằng phương pháp biến thiên điện áp(dùng

DAC).Trong đồ án của mình chúng em chúng em 89S52 để lập trình điềukhiển động cơ một chiều DC < 24V dùng IC DAC 0808.Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Điện Tử và các bạnđã giúp đỡ chúng em trong quá trình làm đồ án và cô Vũ Thị Thu Hương đãtrực tiếp giảng dạy và hướng dẫn chúng em là đồ án này.Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng trong quá trình làm đồ án ,chưa có kinhnghiệm nên còn có nhiều nhiều khiếm khuyết trong cách trình bày cũng như

phần thể hiện đồ án của mình mong cô góp ý và bổ sung thêm.

Chúng em xin chân thành cảm ơn !





_________ SƠ LƯỢC 8051_______

I. Sơ lược 8051

8051 ra đời năm 1981 do hãng Intel sản xuất.Họ điều khiển này có 128 byte RAM,4kbyte ROM,hai bộ đnh thời ,một

cổng nối tiếp và 4 cổng ra\vào song song và là 1 bộ vi xử lý 8 bit.

Sau khi Intel cho các nhà sản xuất khác sản xuất và bán các dạng biến thểcủa 8051 thì họ 8051càng ngày càng phổ biến và ngày càng có nhiều phiên bản khác nhau của 8051 nhưng tất cả đều tương thích với 8051 ban đầu.Sau đây là bảng so sánh các họ khác nhau:

Số hiệusản xuất Bộ nhớ chươngtrình

Bộ nhớ dữliệu Số bộđịnh thời(bộ đếm)

80318051857189518032

805287528952

0K 4K ROM4K EPROM4K FLASH0K

8K ROM8K EPROM8K FLASH

128 BYTE128 BYTE128 BYTE128 BYTE256 BYTE

256 BYTE256 BYTE256 BYTE

22223

333

Bảng 1: So sánh các họ IC





II. Chức năng các chân của họ 8051

1. Port 0 (P0.0 _ P0.7)

Port 0 gồm 8 chân .Với chức năng xuất nhập dữ liệu ,ngoài ra Port 0 còn là bus đa hợp dữ liệnvà địa chỉ(AD0_AD7).Port 0 cũng nhận các byte mã khi lập trình Flas vàxuất các byte mã khi kiểm tra chương trình .Chú y trong trường hợp này cầncó thêm điện trở trước khi nối vào chân Port 0.

2. Port 1 (P1.0_P1.7) Cũng như Port 0 ,Port 1 cũng có 8 chân. Chức năng của Port 1 chỉ là xuất

nhập dữ liệu .Port 1 cũng có thể xuất nhập theo bit và theo byte.

3. Port 2Port 2 là port 8 bit ,cũng có chức năng xuất nhập dữ liệu như 2 port

trên.Khi làm nhiệm vụ là port nhập, các chân của port 2 đang được kéoxuống mức thấp do tác động của bên ngoài sẽ cấp dòng do các điện trở kéolên từ bên trong .Port 2 tạo ra byte cao của bus điạ chỉ trong thời gian tìmnạp lệnh từ bộ nhớ chương trình ngoài và trong thời gian truy xuất bộ nhớ dữ

liệu ngoài sử dụng các địa chỉ 16 bit.Port 2 cũng nhận các bit địa chỉ cao và tín hiệu điều khiển trông thời gian lậptrình Flash và kiểm tra chương trình.4. Port 3Cũng là port xuất nhập dữ liệu 8 bit ,ngoài ra port 3 còn có các chức năngkhác cụ thể như sau:


Bit Tên Chức năngP3.0 RXD Dữ liệu nhận cho Port nối tiếp

P3.1 TXD Dữ liệu truyền cho Port nối tiếpP3.2 INT0 Ngắt bên ngoài 0P3.3 INT1 Ngắt bên ngoài 1P3.4 T0 Ngõ vào của timer/counter0P3.5 T1 Ngõ vào của timer/counter1P3.6 /WR Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoàiP3.7 /RD Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài

5




Bảng 2: Chức năng các chân của port 35. RSTKhi tín hiệu vào chân này được đưa lên mức cao ( trong ít 2 chu kỳ),cácthanh ghi trong bộ vi điều khiển được tải lên nhưng giá trị thích hợp để khởiđộng hệ thống.

6. Chân /PSENPSEN(program store enable) là chân đọc chương trình ở bộ nhớ ngoài

./PSEN sẽ ở mức thấp trong thời gian đọc mã lệnh.Khi thực hiện chươngtrình trong ROM nội thì /PSEN ở mức caoChân này được kích hoạt 2 lầnmỗi chu kỳ máy và hai hoạt đông này sẽ được bỏ qua khi truy cập bộ nhớ ngoài .

7. Chân ALEALE(address latch enable) là một xung ngõ ra để chốt byte thấp của địa chỉ

trong khi truy cập bộ nhớ ngoài .Đây cũng là chân truy cập xung lập trìnhkhi lập trình Flash.Bình thường khi hoạt động chân ALE sẽ được phát vớimột tỷ lệ không đổi 1/6 tần số dao đông của vi điều khiển .Tuy nhiên chânnày cũng sẽ bỏ qua mỗi khi truy cập bộ nhớ ngoài .

8. Chân EA

EA(external access) là chân cho phép chọn bộ nhớ trong hay bộ nhớ ngoàicủa vi điều khiển .Khi EA ở mức tích cực cao(nối với VCC) thì vi điều khiểnthi hành chương trình ROM nội,ngược lại(nối với GND) thì vi điều khiển thihành bộ nhớ ngoài. 9. XTAL1 và XTAL2Đây là 2 ngỏ vào và ra của 1 bộ khuyếch đại dao động nghịch được cấu

hình để dùng như một bộ dao động trên chip.Nó thường được nối với bộ dao

đông thạch anh có dải tần thường là 12MHz-33MHz.





10. Vcc và GNDĐây là 2 chân dùng để cấp nguồn cho IC, dải điện áp thích hợp là 4-5V.VớiVcc nối với dương nguồn ,GND nối với âm nguồn.

III. SƠ LƯỢC 89S52

89S52 là một dòng trong họ 8051 ,nó có đầy đủ tính chất cũng như tính năng

của họ 8051 .Sau đây là sơ đồ chân của 89S52:89S52 có tất cả là 40 chân, trong đó chân 20 và 40 là 2 chân nối nguồn vớiđiện áp cho phép nằm vào khoảng 3-5,5V.Từ chân 1 đến chân 8 là chân port 1,từ chân 10 đến chân 17 là chân của port3 ,từ chân 32 đến chân 39 là chân của port 0,từ chân 22 đến chân 28 là cácchân của port 2,các chân còn lại là :chân 9 là chân RST ,chân 18 và chân 19lần lượt là chân XTAL1 và XTAL2 ,từ chân 29 đến chân 31 lần lượt là cácchân PSEN,ALE,EA.

Chức năng của các chân này thì đã trình bày trên phần sơ lược 8051 ở trên.





Hình 1. Sơ đồ chân của 89S52





Hình 2. Sơ đồ khối của bộ vi điều khiển AT89S52





AT 89S52 có 8byte Flash ROM trên chip,khi chân /EA (chân 31) được đặt ở mức logic cao thì bộ vi điều khiển sẽ thực hiện chương trình trong bộ nhớ này,tuổi thọ cho bộ nhớ này vào khoảng 1000 lần lập trình,khi chân EA ở mức thấp thì bộ vi điều khiển sẽ thực hiện chương trình ở bộ nhớ ngoài

(EPROM ngoài). Để thực hiện được điều này thì 89S52 cần cần có một mạch phối ghép AT89S52 với Flash/EPROMAT89S52 có 256 byte RAM nội, trong đó có 32 byte của bộ nhớ dành chocác bank thanh ghi.AT89S52 có 128 bit có chứa các byte định địa chỉ theo bit tà 20H đến2FH,các bít này có thể là việc với 1 lệnh đơn. Ngày nay , với sự phát triển của công nghệ thì việc sử dụng chip nói chungvà họ 8051 nói riêng ngày càng cần thiết và phổ biến …





_____ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU_____

I. Cấu tạo máy điện một chiều

Sau đây là một số sơ đồ của máy điện 1 chiều:

Sơ đồ của một máy điện 1 chiều với bộ phận kích từ song song

Mạch từ của một máy điện 2 cực

II. Nguyên lý hoạt động của động cơ môt chiều





Khi đặt vào trong từ trường một giây dẫn và cho dòng điện chạy qua dâydẫn thì từ trường sẽ tác dụng một lựcvào dòng điện và làm dây dẫn chuyểnđộng .Chiều của lực được xác định bằng quy tắc bàn tay trái. Đây chính là

nguyên lý làm việc của động cơ nói chungVề động cơ một chiều :

Từ trường trong động cơ tạo ra từ các cuộn dây gọi là cuộn cảm hay cuộnkích từ .Do stator của động cơ có đặt các cuộn cảm nên thường gọi là phầncảm .Từ trường do cuộn cảm tạo ra sẽ tác dụng một lực vào các dây dẫnrotor đặt trong các rảnh của rotor khi có dòng điện chạy qua. Cuộn dây nàygọi là cuộn ứng .Dòng điện đưa vào cuộn ứng qua các chổi than và cổgóp.Phần rotor mang phần ứng nên gọi là phần ứng

___CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH TRONG MẠCH___





I. DAC 0808

Sơ đồ khối và sơ đồ ghép nốiCấu tạo của DAC0808

Hình 5: Sơ đồ khối và sơ đồ ghép nối





Sơ đồ thu gọn

Hình 6: Sơ đồ thu gọn

Cấu tạo chân

Hình 7: Cấu tạo chân





Trong đó:

Nguồn cung cấpVCC = + 18 VDCVEE = -18 VDC

Đầu vào sốV5-V12: -10VDC đến +18VDC

Đầu ra khuếch đạiV0: -11VDC đến +18VDC

Dòng hiệu chỉnhI14 : 5mA

Đầu vào khuếch đại hiệu chỉnhV14 V15 : VCC, VEE

Năng lượng tiêu thụ: 1000mWĐộ cảm ứng ESD: TBDDải nhiệt độ chịu đựng: -650C đến +1500C

Dải hoạt động:Dải nhiệt độ TMIN ≤ TA ≤ TMAXDAC0808 00C ≤TA ≤+75°C

Những đặc trưng điện:VCC = 5V, VEE = −15 VDC, VREF/R14 = 2 mA

( tất cả các đầu vào số ở mức logic cao)

• Ứng dụng thông thườngBộ chuyển đổi số - tương tự (đầu ra +10V)





Hình 8: Ứng dụng cơ bản của DAC0808Vo=V+REF(A1/2 + A2/4 + …+A8/256)





II. RELAY

Hình 9: hình ảnh và cấu tạo của relay

Các bộ phận chính của relay+ Cơ cấu tiế p thu( khối tiế p thu)Có nhiêm vụ tiế p nhân những tín hiêu đầu vào và biến đổi nó thành đại lượng cần thiếtcung cấ p tín hiêu phù hợ p cho khối trung gian.Cơ cấu tiế p thu ở đây là cuôn dây+ Cơ cấu trung gian( khối trung gian)

Làm nhiêm vụ tiế p nhân những tín hiêu đưa đến từ khối tiế p thu và biến đổi nó thànhđại lượng cần thiết cho rơle tác đông.Cơ cấu trung gian là mạch từ nam châm điên+ Cơ cấu chấ p hành (khối chấ p hành)Làm nhiêm vụ phát tín hiêu cho mạch điều khiển.Cơ cấu chấ p hành là hê thống tiế p điểm

III. LM741-Khuếch đại thuật toán





Hình 10: Sơ đồ IC LM741

IV. OPTO (Cách ly quang).

Hình 11: Hình dạng và cấu tạo OpTo và trans D718

V. D718(Tranzitor công suất ).





_______________ THIẾT KẾ___________

I. Sơ đồ khối

Hình 12: Sơ đồ khối của mạch

II. Mạch nguyên lý.


Khối điềukhiển

Khốichuyển đổi

tín hiệu

Khối côngsuất

Đầu ra(Động cơ)

Khối nguồn




Hình 13: Sơ đồ nguyên lý





III. Mạch in

Hình 14: Sơ đồ mạch in

___LẬP TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN___





I. Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng phương pháp biến

thiên điện áp (DAC).Đây là phương pháp biến đổi tín hiệu số thành tín hiệu tươngtự ở đầu ra của DAC với các mức điện áp khác nhau.IC DAC0808 là Ic 8 bit đầu vào tương ứng với Port 2 của viđiều khiển.

Khi vi điều khiển xuất ra là các bit nhị phân thay đổi thìtương ứng điện áp đầu ra tại chân 4 của Ic DAC0808.

Ta thu được đầu ra của DAC với mức điện áp âm khoảng từ 0V đến -9V. Với đầu ra âm này của DAC ta sẽ sử dụng ICLM741 với đầu vào khuếch đại đảo để thu được đầu ra vớimức điện áp dương khoảng từ 0V đến 9V.

Vo=V+REF(A1/2 + A2/4 + …+A8/256) Trong đó :A1 ,A2,… A8 tương ứng là các bit đầu vào của DAC (8 bit của

Port2)VO là đầu ra của Ic LM741.Để đảm bảo cho công suất đầu ra của mạch được nâng caota thêm khối công suất sử dụng transistor công suất D718.





II. Lập trình.

#include <REGX52.h>#include <stdio.h>#include <math.h>sbit DAO = P3^0;unsigned char x;void delay(unsigned int ms){unsigned int i;unsigned char j;for(i=0;i<ms;i++)for(j=0;j<120;j++);}

void main(){IE = 0x85;IT0 = IT1 = 1;P3 = 0x0d;P2 = 0x87;P1_0 =0;P1_1 = 0;while(!DAO);while(DAO);P1_0 = 1;P1_1 = 0;while(1){P2 = 0x87;while(!DAO);while(DAO);P1_0 = ~P1_0;delay(2000);





P1_1 = ~P1_1;}}

void ngat0(void) interrupt 0 //tang{ if(P2<0xff)P2=P2+5;}

void ngat1(void) interrupt 2 //giam{if (P2>0x00)

P2=P2- 5;

}





____KẾT LUẬN CHUNG____

I. Ưu điểmĐây là phương pháp đơn giản và thực tế.Do điện áp tác động vào cuộn dây của động cơ là liên tục nên tuổi thọcủa động cơ kéo lâu hơn so với phương pháp khác .

II. Nhược điểmDải điều khiển hẹp.Tổn hao trên phần công suất lớn.

Phương pháp này không được sử dụng khi yêu cầu độ chính xác caovề tốc độ.

III.Tài liệu tham khảoVi điều khiển(Cấu trúc_lập trình và ứng dụng)______Kiều Xuân ThựcLập trình C với vi điều khiển __________________Ngô Diên TậpVà tham khảo tài lieuj trên : http://www.alldatasheet.com/


http://www.alldatasheet.com/



Documents

Bao Cao_Nhom de tai 18