Đang tải... (xem toàn văn)
LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây theo sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đang phát triển mạnh mẽ. Trước tình hình đó đã có khá nhiều yêu cầu cấp bách và cũng là những thách thức được đặt ra cho giới trí thức. Để tiếp tục dẫn dắt sự phát triển của đất nước ngày càng giàu mạnh, thì phải đầu tư cho giáo dục, đào tạo thế hệ trẻ có đủ kiến thức để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội. Đòi hỏi phải nâng cao chất lượng đào tạo, thì phải đưa các phương tiện dạy học hiện đại vào trong giảng đường, trường học có như vậy thì trình độ con người ngày càng cao đáp ứng được yêu cầu của xã hội. Để làm quen với công việc thiết kế, chế tạo và tìm hiểu các về các loại linh kiện điện tử, chúng em đã được các thầy cô trong khoa Điện Điện tử giao cho đồ án môn học :Thiết kế mạch hiển thị cân điện tử từ 0 đến 2kg hiển thị bằng LCDnhằm củng cố về kiến thức trong quá trình thực tế. Sau khi nhận được đề tài, với sự hướng dẫn của thầyĐỗ Tuấn Anhcùng với sự nỗ lực của bản thân, sự tìm tòi nghiên cứu tài liệu đến nay đồ án của chúng em về mặt cơ bản đã hoàn thành. Trong quá trình thực hiện dù đã có gắng nhưng do thời gian cũng như trình độ vẫn còn hạn chế nên không thể tránh khỏi sai sót. Vậy em kính mong sự chỉ bảo giúp đỡ và đóng góp ý kiến của các thầy để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
TRUONG DBHSPKT HUNG YEN pe AN MÔN HBIC VĐK TRPIING ĐHSPKT HữNG YEN LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần theo tiến khoa học kỹ thuật, cơng cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước phát triển mạnh mẽ Trước tình hình có nhiêu yêu câu câp bách thách thức đặt cho giới trí thức Để tiếp tục dẫn dắt phát triển đất nước ngày giàu mạnh, phải đầu tư cho giáo dục, đào tạo hệ trẻ có đủ kiến thức để đáp ứng nhu cầu ngày cao xã hội Đòi hỏi phải nâng cao chất lượng đào tạo, phải đưa phương tiện dạy học đại vào giảng đường, trường học có trình độ người ngày cao đáp ứng yêu cầu xã hội Để làm quen với công việc thiết kế, chế kiện điện tử, chúng em tạo tìm hiểu loại linh thầy cô khoa Điện - Điện tử giao cho đồ án môn học :Thiết kế mạch hiến thị cân điện tử từ đến 2kg hiến thị LCDnhằm củng kiến thức q trình thực tế Sau nhận đề tài, với hướng dẫn thàyĐỗ Tuấn Anhcùng với nỗ lực thân, tìm tịi nghiên cứu tài liệu đến đồ án chúng em mặt hồn thành Trong q trình thực dù có gắng đo thời gian trình độ cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi sai sót Vậy em kính mong bảo giúp đỡ đóng góp ý kiến thầy để đồ án em hoàn thiện Chúng em xin chân thành cám on thayDé Tuan Anhcing cdc thay cé khoa giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án Nhóm sinh viên thực Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Tuần Anh Sinh viên thực hiện: Lê Đức Anh Trần Thị Ánh Vũ Văn Chiến trang TRUONG DHSPKT HUNG YEN ĐỊ ÁN MƠN HỌC VĐK NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Tuần Anh Sinh viên thực hiện: Lê Đức Anh Trần Thị Ánh Vũ Văn Chiến trang TRUONG DBHSPKT HUNG YEN pe AN MÔN HBIC VĐK TRPIING ĐHSPKT HữNG YEN Phần 1:GIỚI THIEU VE DE TAI Cơ sở lựa chọn đề tài Ngày với phát triển cơng nghiệp điện tử, kỹ thuật số hệ thông điều khiển đần dần tự động hóa Với kỹ thuật tiên tiến vi điều khiển, PLC ứng dụng vào lĩnh vực điều khiên hệ thống điều khiển khí thơ sơ, với tốc độ xử lý chậm chạp, xác thay thé hệ thống điều khiển tự động với lệnh chương trình thiết lập trước Trong trình sản xuất nhà máy, xí nghiệp nay, việc đo khống chế nhiệt độ tự động yêu cầu cần thiết quan trọng Vì nắm bắt nhiệt độ làm việc hệ thống, dây chuyền sản xuất giúp biết tình trạng làm việc hệ thống Qua có xử lý kịp thời tránh hư hỏng có thê xảy Đối với vấn để sử dụng cân điện tử hệ thống điều khiển cơng nghiệp ln u cầu cần độ xác thời gian đáp ứng, xử lý nhanh trung tâm chương trình điều khiển thường vi điều khiển Để đáp ứng theo u câu có nhiều phương pháp đề thực hiện, qua trình học nghiên cứu khảo sát vi điều khién PIC thấy vi điều khiến có ứng dụng tốt yêu cầu đề tài muốn hệ thống xác đạt hiệu nhanh cần phải có sử lý tín hiệu tốt Được đồng ý khoa Điện - Điện tử Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên Nhóm chúng em tiền hành thực đề tài: Thiết kế mạch hiển thị cân điện tử từ đến kg hiển thị LCD Các hệ thống điều khiển thiết kế yêu cầu thỏa mãn chất lượng đặt ra, tiêu chất lượng phải tốt theo nghĩa Trong trường hợp tông quát, tiêu tối ưu hệ thống điều khiển thường gọi tiêu chuẩn tối ưu, tiêu chuẩn tối ưu là: + Thời gian hiệu chỉnh ngắn + Tốc độ điều chỉnh nhanh + Cấu trúc nhỏ + Năng lượng tiêu thụ hệ thống Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Tuần Anh Sinh viên thực hiện: Lê Đức Anh Trần Thị Ánh Vũ Văn Chiến trang TRUONG DHSPKT HUNG YEN ĐỊ ÁN MƠN HỌC VĐK Việc nâng cao chất lượng hệ thống điều khiển tự động tiêu quan tâm nhà thiết kế Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Tuần Anh Sinh viên thực hiện: Lê Đức Anh Trần Thị Ánh Vũ Văn Chiến trang TRUONG DBHSPKT HUNG YEN pe AN MÔN HBIC VĐK TRPIING ĐHSPKT HữNG YEN Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài cân điện tử : Trong thực tế sống cơng nghiệp nhiều vị trí cần thường dùngcám biến trọng lượng điện trở tỉnh Khi điều khiển trọng lượng, đặc tính cần ý nhận sử lý thông tin nhanh từ cảm biến tới sử lý trung tâm 3: Nội dung phạm vi nghiên cứu Nội dung đồ án đề cập đến vân đề sau: -Điện trở - LCD - Tổng quan lý thuyết vi điều khiển PIC - Khảo sát mô - Kết luận Toàn nội dung đồ án chia thành phần: Phân! :Giới thiệu đề tài Phẩn2: Tổng quan họ vi điều khiến PIC Phân 3: Thiết kế thi công Phẩn4: Giới thiệu số loại cân thị trường Nhiệm vụ nghiên cứu + Thiết kế khối nguồn + Nghiên cứu đối tượng điều khiển + Viết chương trình điều khién + Nghiên cứu lý thuyết vi điều khiển PIC - + Xây dụng sơ đồ, thuật tốn chương trình điều khiển Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lí thuyết để xây đựng thuật toán điều khiển - Dùng mô để kiểm nghiệm kết nghiên cứu lý thuyết - Dùng thực nghiệm đề khẳng định kết nghiên cứu Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Tuần Anh Sinh viên thực hiện: Lê Đức Anh Trần Thị Ánh Vũ Văn Chiến trang TRUONG DHSPKT HUNG YEN ĐÒ ÁN MÔN HỌC VĐK Phan 1:GIGI THIEU VE DE TAI 1:Cơ sở lựa chọn dé tai Ngày với phát triển cơng nghiệp điện tử, kỹ thuật số hệ thống điều khiển tự động hóa Với kỹ thuật tiên tiến vi điều khiển, PLC ứng dụng vào lĩnh vực điều khién hệ thống điều khiển khí thơ sơ, với tốc độ xử lý chậm chạp, xác thay hệ thống điều khiển tự động với lệnh chương trình thiết lập trước Trong trình sản xuất nhà máy, xí nghiệp nay, việc đo không chế nhiệt độ tự động yêu cầu cần thiết quan trọng Vì nắm bắt nhiệt độ làm việc hệ thống, dây chuyền sản xuất giúp biết tình trạng làm việc hệ thống Qua có xử lý kịp thời tránh hư hỏng có thê xảy Đối với vấn đề sử dụng cân điện tử hệ thống điều khiển công nghiệp yêu cầu cần độ xác thời gian đáp ứng, xử lý nhanh trung tâm chương trình điều khiển thường vi điều khiến Để đáp ứng theo u cầu có nhiều phương pháp đề thực hiện, qua trình học nghiên cứu khảo sát vi điều khiển PIC thấy vi điều khiển có ứng dụng tốt yêu cầu đề tài muốn hệ thống xác đạt hiệu nhanh cần phải có sử lý tín hiệu tốt Được đồng ý khoa Điện - Điện tử Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên Nhóm chúng em tiến hành thực đề tài: Thiết kế mạch hiền thị cân điện tử từ đến kg hiển thị LCD Các hệ thống điều khiển thiết kế yêu cầu thỏa mãn chất lượng đặt ra, tiêu chất lượng phải tốt theo nghĩa Trong trường hợp tông quát, tiêu tối ưu hệ thống điều khiển thường gọi tiêu chuẩn tối ưu, tiêu chuẩn tối ưu là: + Thời gian hiệu chỉnh ngắn + Tốc độ điều chỉnh nhanh + Câu trúc nhỏ + Năng lượng tiêu thụ hệ thống Việc nâng cao chất lượng hệ thống điều khiển tự động tiêu quan tâm nhà thiệt kê Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Tuần Anh Sinh viên thực hiện: Lê Đức Anh Tran Thi Anh Vũ Văn Chiến trang TRUONG DBHSPKT HUNG YEN pe AN MÔN HBIC VĐK TRPIING ĐHSPKT HữNG YEN 2: Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu để tài cân điện tử : Trong thực tế sống cơng nghiệp nhiều vị trí cần thường dùngcám biến trọng lượng điện trở tỉnh Khi điều khiển cảm biến tới 3: Nội dung Nội dung trọng lượng, đặc tính cần chúý nhận sử lý thông tin nhanh từ sử lý trung tâm phạm vi nghiên cứu đồ án đề cập đến vấn đề sau: -Điện trở - LCD - Tổng quan lý thuyết vi điều khiển PIC - Khảo sát mô - Kết luận Toàn nội dung đồ án chia thành phần: Phan1:Gidi thiệu dé tai Phan2: Téng quan vé ho vi diéu khién PIC Phan 3: Thiết kế va thi công Phẳẩn4: Giới thiệu số loại cân thị trường Nhiệm vụ nghiên cứu + Thiết kế khối nguồn + Nghiên cứu đối tượng điều khiển + Viết chương trình điều khiển + Nghiên cứu lý thuyết vi điều khiển PIC + Xây dụng sơ đồ, thuật tốn chương trình điều khiển Phuong pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lí thuyết để xây dựng thuật tốn điều khiển - Dùng mơ để kiểm nghiệm kết nghiên cứu lý thuyết - Dùng thực nghiệm đề khẳng định kết nghiên cứu CHƯƠNG | TONG QUAN VE VI DIEU KHIEN PIC 1.1 PIC LA Gi 2? 1.2 TAI SAO LA PIC MA KHONG LA CAC HO VI DIEU KHIEN KHAC?? 1.3 KIEN TRUC PIC 1.4 CAC DONG PIC VA CACH LUA CHON VI DIEU KHIEN PIC 1.5 NGON NGU LAP TRINH CHO PIC 1.6 MACH NAP PIC Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Tuần Anh Sinh viên thực hiện: Lê Đức Anh Trần Thị Ánh Vũ Văn Chiến trang TRUONG DHSPKT HUNG YEN ĐỊ ÁN MƠN HỌC VĐK CHUONG VI DIEU KHIEN PIC16F877A 2.1 MOT VAI THONG SO VE VI DIEU KHIEN PIC16F877A CHUONG | TONG QUAN VE VI DIEU KHIEN PIC 1.1 PIC LA Gi 22 PIC viết tắt “Programable Intelligent Computer”, cé thé tạm dich “máy tính thơng ` ca minh khả trình” hãng Genenral Instrument đặt tên cho vi điêu khiên đâu tiên họ: PIC1650 thiết kế để dùng làm thiết bị ngoại vi cho vi điều khiển CP1600 Vi điêu khiển sau nghiên cứu phát triển thêm từ hình thành nên địng vi điêu khiên PIC ngày 1.2 TAI SAO LA PIC MA KHONG LA CAC HO VI DIEU KHIEN KHAC?? Hiện thị trường có nhiều ho vi điều khiển 8051, Motorola 68HC, AVR, ARM Ngoài họ 8051 hướng dẫn cách môi trường đại học, thân người viết chọn họ vi điều khiển PIC dé mở rộng vốn kiến thức phát triển ứng dụng cơng cụ ngun nhân sau: Họ vi điều khiển tìm mua dễ dàng thị trường Việt Nam Giá thành khơng q đắt Có đầy đủ tính vi điều khiển hoạt động độc lập Là bổ sung tốt kiến thức ứng dụng cho họ vi điều khiển mang tính truyền thống: họ vi điều khiển 8051 Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Tuần Anh Sinh viên thực hiện: Lê Đức Anh Tran Thi Anh Vũ Văn Chiến trang TRUONG DBHSPKT HUNG YEN pe AN MÔN HBIC VĐK TRPIING ĐHSPKT HữNG YEN Số lượng người sử dụng họ vi điều khiển PIC Hiện Việt Nam thé giới, họ vi điều khiển sử dụng rộng rãi Điều tạo nhiều thuận lợi trình tìm hiểu phát triển ứng dụng như: số lượng tài liệu, số lượng ứng dụng mở phát triển thành công, dễ dàng trao đổi, học tập, dễ dàng tìm dẫn gap khó khăn, Sự hỗ trợ nhà sản xuất trình biên dịch, cơng cụ lập trình, nạp chương trình từ đơn giản đến phức tạp, Các tính đa dạng vi điều khiển PIC, tính khơng ngừng phát triển 1.3 KIÊN TRÚC PIC Cấu trúc phần cứng vi điều khiển thiết kế theo hai dạng kiến trúc: kiến trúc „ Von Neuman va kién tric Havard „ ; Tô chức phân cứng PIC thiết kê theo kiên trúc Havard Điêm khác biệt kiến trúc Havard kiến trúc Von-Neuman cấu trúc nhớ liệu nhớ chương trình Đối với kiến trúc Von-Neuman, nhớ liệu nhớ chương trình nằm chung nhớ, ta tơ chức, cân đối cách linh hoạt nhớ chương trình nhớ liệu Tuy nhiên điều có ý nghĩa tốc độ xử lí CPU phải cao, với cấu trúc đó, thời điểm CPU tương tác với nhớ liệu nhớ chương trình Như nói kiến trúc Von-Neuman khơng thích hợp với cấu trúc vi điều khiển Đối với kiến trúc Havard, nhớ liệu nhớ chương trình tách thành hai nhớ riêng biệt Do thời điểm CPU có thẻ tương tác với hai nhớ, tốc độ xử lí vi điều khiển cải thiện đáng kẻ Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Tuần Anh Sinh viên thực hiện: Lê Đức Anh Trần Thị Ánh Vũ Văn Chiến trang TRUONG DHSPKT HUNG YEN ĐỊ ÁN MƠN HỌC VĐK Một điểm cần ý tập lệnh kiến trúc Havard tối ưu tùy theo cầu kiến trúc vi điều khiển mà không phụ thuộc vào cấu trúc liệu Ví dụ, đối điều khiển dịng 16F, độ dài lệnh ln 14 bit (trong liệu tổ chức thành bực), kiến trúc Von-Neuman, độ dài lệnh bội số byte (do dit tổ chức thành byte) Đặc điểm minh họa cụ thể hình 1.1 1.5 NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH CHO PIC Ngơn ngữ lập trình cho PIC đa dạng Ngơn ngữ lập trình cấp thấp có MPLAB (được cung cấp miễn phí nhà sản xuất Microchip), ngơn ngữ lập trình cấp cao bao gồm GC, Basic, Pascal, Ngoai có số ngơn ngữ lập trình phát triển dành riêng cho PIC PICBasic, MikroBasic, 1.6 MẠCH NẠP PIC Đây dong sản phẩm đa dạng dành cho vi điều khiển PIC Có thể sử dụng mạch nạp cung câp nhà sản xuât hãng Microchip như: PICSTART plus, MPLAB ICD 2, MPLAB PM 3, PRO MATE | II Có thê dùng sản phâm đê nạp cho vi điêu khiển khác thông qua chương trình MPLAB Dịng sản phẩm thống có ưu thể nạp cho tất vi điều khiển PIC, nhiên giá thành cao thường gặp nhiều khó khăn q trình mua sản phẩm Ngồi tính cho phép nhiều chế độ nạp khác nhau, cịn có nhiều mạch nạp thiệt kê dành cho vi điêu khiên PIC Có thê sơ lược số mạch nạp cho PIC sau: JDM programmer: mach nap dung chuong trinh nap Icprog cho phép nạp vi điều khiển PIC có hỗ trợ tính nạp chương trình điện áp thấp ICSP (In Circuit Serial Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Tuần Anh Sinh viên thực hiện: Lê Đức Anh Tran Thi Anh Vũ Văn Chiến trang 10 TRUONG DBHSPKT HUNG YEN pe AN MÔN HBIC VĐK TRPIING ĐHSPKT HữNG YEN 3.4 Chương trình #include #device *=16 adc=8 #fuses hs #use delay(clock=4000000) #include float kg; void initQ; void main(){ initQ; Ied_gotoxy(1,1);//vi tri dong dau tien Icd_pute("\fT[RONG LUONG:");//in chuoi Icd_gotoxy(10,2);//vi tri dong thu hai Icd_pute("( gam)"); while(1){ kg=read_adc();_ //doc gia tri dau vao ade kg=(kg/255)*2000;//quy doi dau vao luong Icd_gotoxy(1,2);//vi tri dong thu hai Icd_pute(" "); printf(Icd_ putc,"%4.0f",kg); delay_ms(500); } } Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Tuần Anh Sinh viên thực hiện: Lê Đức Anh Trân Thị Ảnh Vũ Văn Chiên trang 19 ĐỊ ÁN MƠN HỌC VĐK TRUONG DHSPKT HUNG YEN IMT void initQ{ //khoi tao Ied Icd_initQ); //khoi tao cho led //khai bao adc an0 ta0=1;//chon la dau vao setup_ade(adc_cloek_internal);//su dung xung clock noi setup_adc_ports(an0); /thiet lap dau vao adc set _adc_channel(0); delay_ms(10); } #include #device adc=8 #FUSES NOWDT //No Watch Dog Timer #FUSES #use delay(clock=20000000) Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Tuấn Anh Sinh viên thực hiện: Lê Đức Anh Trần Thị Ánh Vũ Văn Chiến trang 20 ... © 00 000 000 000 000 ° fo} Ongoooooo 000 000 DMC161 0A DMC16 106 B DMC1 60 DMŒ18 6C O41 ° " DMC 202 61 DMC242 27 LCD Trong sơ đồ khối LCD Port P2 (các chân từ P2 .0 đến P2.7) nối với chân liệu từ DB0 đến. .. khoa Điện - Điện tử Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên Nhóm chúng em tiền hành thực đề tài: Thiết kế mạch hiển thị cân điện tử từ đến kg hiển thị LCD Các hệ thống điều khiển thiết kế yêu... khoa Điện - Điện tử Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên Nhóm chúng em tiến hành thực đề tài: Thiết kế mạch hiền thị cân điện tử từ đến kg hiển thị LCD Các hệ thống điều khiển thiết kế yêu