ĐỒ ÁN TỔNG HƠP 1 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan những nội dung trong báo cáo, do tôi tự làm không sao chép chỉnh sửa từ các đồ án có trước. Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Sinh viên ĐOÀN QUỐC THƯƠNG SVTH: ĐOÀN QUỐC THƯƠNG GVHD: TRẦN DUY CHUNG ĐỒ ÁN TỔNG HƠP 2 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên sinh viên: Lớp: Mã sinh viên: Tên đề tài: Ưu điểm: Nhược điểm: Điểm đánh giá: Ngày …….Tháng…….Năm 2012 Giáo viên hướng dẫn MỤC LỤC SVTH: ĐOÀN QUỐC THƯƠNG GVHD: TRẦN DUY CHUNG ĐỒ ÁN TỔNG HƠP 3 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, con người cùng với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến của thế giới, chúng ta đã và đang ngày một thay đổi, văn minh và hiện đại hơn. Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm nổi bật như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ…là những yếu tố rất cần thiết góp phần cho hoạt động của con người đạt hiệu quả ngày càng cao hơn. Điện tử đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ. Điện tử đã đáp ứng được những đòi hỏi không ngừng của các ngành, lĩnh vực khác nhau cho đến nhu cầu thiết yếu của con người trong cuộc sống hàng ngày. So với kỹ thuật số thì kỹ thuật vi điểu khiển nhỏ gọn hơn rất nhiều do nó được tích hợp lại và có khả năng lập trình được để điều khiển. Nên rất tiện dụng và cơ động. Trong phạm vi đồ án tổng hợp này, em dùng vi điều khiển để điều khiển hệ thống phân loại và đóng thùng sản phẩm. Vì thời gian và trình độ còn hạn chế nên việc thực hiện đồ án còn nhiều thiếu sót . Kính mong nhận được sự chỉ dẫn và góp ý tận tình của tất cả quý thầy cô. Trong quá trình làm đồ án, em xin chân thành cảm ơn thầy cô đã hướng dẫn em hoàn thành tốt đồ án này. SINH VIÊN ĐOÀN QUỐC THƯƠNG SVTH: ĐOÀN QUỐC THƯƠNG GVHD: TRẦN DUY CHUNG ĐỒ ÁN TỔNG HƠP 4 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1. Giới thiệu đề tài Phân loại sản phẩm là một bài toán đã và đang được ứng dụng rất nhiều trong thực tế hiện nay. Dùng sức người, công việc này đòi hỏi sự tập trung cao và có tính lặp lại, nên các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc. Chưa kể đến có những phân loại dựa trên các chi tiết kĩ thuật rất nhỏ mà mắt thường khó có thể nhận ra. Điều đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất. Vì vậy, hệ thống tự động nhận dạng và phân loại sản phẩm ra đời là một sự phát triển tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách này. Tùy vào mức độ phức tạp trong yêu cầu phân loại, các hệ thống phân loại tự động có những quy mô lớn, nhỏ khác nhau. Tuy nhiên có một đặc điểm chung là chi phí cho các hệ thống này khá lớn, đặc biệt đối với điều kiện của Việt Nam. Vì vậy hiện nay đa số các hệ thống phân loại tự động đa phần mới chỉ được áp dụng trong các hệ thống có yêu cầu phân loại phức tạp, còn một lượng rất lớn các doanh nghiệp Việt Nam vẫn sử dụng trực tiếp sức lực con người để làm việc. Vì vậy em hy vọng thông qua việc lựa chọn đề tài này em có thể thu thập cái nhìn sâu sát hơn về bài toán phân loại sản phẩm và tích góp những kinh nghiệm quý báu làm nền tảng cho tương lai có thể góp một phần công sức vào phát triển những hệ thống tự động với chi phí hợp lý áp dụng cho Việt Nam. 1.2. Mục đích nghiên cứu • Để biết khả năng vận dụng những kiến thức đã học để thiết kế, thi công một mô hình tự động hóa hoàn chỉnh. • Ôn và nắm chắc lại kiến thức đã học nhằm nâng cao mức độ tự tin để SVTH: ĐOÀN QUỐC THƯƠNG GVHD: TRẦN DUY CHUNG ĐỒ ÁN TỔNG HƠP 5 chuẩn bị bước vào môi trường làm việc thực tế sau khi tốt nghiệp. • Góp phần đưa các hệ thống tự động vào trong công nghiệp 1.3. Nhiệm vụ • Nghiên cứu hệ thống băng chuyền phân loại sản phẩm • Nghiên cứu một vài loại cảm biến phân loại sản phẩm • Ứng dụng thiết kế và thi công 1 loại băng chuyền phân loại và đóng thùng sản phẩm cụ thể 1.4. Giới hạn đề tài • Do chi phí, thời gian có hạn nên sản phẩm chỉ dừng lại ở mức đáp ứng được yêu cầu của một đồ án tốt nghiệp. • Chỉ phân lọai đơn giản 2 mức – sản phẩm lỗi và sản phẩm không lỗi. SVTH: ĐOÀN QUỐC THƯƠNG GVHD: TRẦN DUY CHUNG ĐỒ ÁN TỔNG HƠP 6 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ 8051 VÀ LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH 2.1. Giới thiệu về 8051 2.1.1. Giới thiệu về AT 89C51 AT89C51 là một hệ vi tính 8 bit đơn chip CMOS có hiệu suất cao, công suất nguồn tiêu thụ thấp và có 4 Kbyte bộ nhớ Rom Flash xoá được, lập trình được. Chíp này được sản xuất dựa vào công nghệ bộ nhớ không mất nội dung có độ tích hợp cao. Nó cũng tương thích với tập lệnh và các chân của chuẩn công nghiệp MCS-51. Flash trên chip cho phép bộ nhớ chương trình được lập trình lại trên hệ thống hoặc bằng bộ lập trình không mất nội dung qui ước. 89C51 là IC vi điều khiển (Microcontrolled ) do hãng Intel sản xuất . IC này có đặc điểm : • 4 kbyte ROM bên trong dùng để lưu chương trình • 128 byte RAM nội • 4 port xuất/nhập 8 bit • 2 bộ định thời 16 bit • Mạch giao tiếp nối tiếp • Không gian nhớ chương trình ngoài 64 kbyte (bộ nhớ ROM ngoại) • Không gian nhớ dữ liệu ngoài 64 kbyte (bộ nhớ RAM ngoại) • Bộ xử lý bit (thao tác trên các bit riêng rẽ) • 210 vị trí nhớ được định địa chỉ, mỗi vị trí một bit (bit được địa chỉ hóa) • 32 đường xuất nhập • Bộ nhân chia trong 4µs SVTH: ĐOÀN QUỐC THƯƠNG GVHD: TRẦN DUY CHUNG ĐỒ ÁN TỔNG HƠP 7 2.1.2. Sơ đồ khối của AT 89C51 • Ram 128 byte • TIMER 2,1,0 : Bộ định thời 2,1,0 • CPU : Đơn vị điều khiển trung tâm • PORT : Các port xuất/nhập • Address/data :Địa chỉ/dữ liệu SVTH: ĐOÀN QUỐC THƯƠNG GVHD: TRẦN DUY CHUNG ĐỒ ÁN TỔNG HƠP 8 Hình 2.1: sơ đồ khối 8051 2.1.3. Sơ đồ chân và chức năng các chân của AT89C51 U 3 A T 8 9 C 5 1 R S T 9 X T A L 2 1 8 X T A L 1 1 9 G N D 2 0 P S E N 2 9 A L E / P R O G 3 0 E A / V P P 3 1 V C C 4 0 P 1 . 0 / T 2 1 P 1 . 1 / T 2 - E X 2 P 1 . 2 3 P 1 . 3 4 P 1 . 4 5 P 1 . 5 6 P 1 . 6 7 P 1 . 7 8 P 2 . 0 / A 8 2 1 P 2 . 1 / A 9 2 2 P 2 . 2 / A 1 0 2 3 P 2 . 3 / A 1 1 2 4 P 2 . 4 / A 1 2 2 5 P 2 . 5 / A 1 3 2 6 P 2 . 6 / A 1 4 2 7 P 2 . 7 / A 1 5 2 8 P 3 . 0 / R X D 1 0 P 3 . 1 / T X D 1 1 P 3 . 2 / I N T 0 1 2 P 3 . 3 / I N T 1 1 3 P 3 . 4 / T 0 1 4 P 3 . 5 / T 1 1 5 P 3 . 6 / W R 1 6 P 3 . 7 / R D 1 7 P 0 . 0 / A D 0 3 9 P 0 . 1 / A D 1 3 8 P 0 . 2 / A D 2 3 7 P 0 . 3 / A D 3 3 6 P 0 . 4 / A D 4 3 5 P 0 . 5 / A D 5 3 4 P 0 . 6 / A D 6 3 3 P 0 . 7 / A D 7 3 2 Hình 2.2 : sơ đồ chân at 89C51 •Chức năng các chân của AT89C51 AT89C51 có tất cả 40 chân, trong đó 32 chân chức năng xuất nhập (trong thiết kế nhỏ) được chia thành 4 port 8 bit và 8 chân có chức năng khác. 2.1.3.1. Port 0 • Port 0 gồm 8 chân (từ chân 32 đến chân 39): Có hai chức năng : - Chức năng xuất/nhập: các chân này được dùng để nhận tín hiệu từ bên ngoài vào để xử lý, hoặc dùng để xuất tín hiệu ra bên ngoài. - Chức năng làm bus dữ liệu và bus địa chỉ (AD7-AD0): 8 chân này còn làm nhiệm vụ lấy dữ liệu từ ROM hoặc RAM bên ngoài (nếu có kết nối bộ nhớ ngoài), đồng thời port 0 còn được dùng để định địa chỉ của bộ nhớ ngoài. 2.1.3.2 Port 1 • Port 1 gồm 8 chân từ chân 1 đến chân 8, chỉ có chức năng làm các đường xuất/nhập, không có chức năng khác. 2.1.3.3. Port 2 SVTH: ĐOÀN QUỐC THƯƠNG GVHD: TRẦN DUY CHUNG ĐỒ ÁN TỔNG HƠP 9 • Port 2 gồm 8 chân từ chân 21 đến chân 28 có 2 chức năng: oChức năng xuất/nhập oChức năng là bus địa chỉ cao (A8-A15): Khi kết nối với bộ nhớ ngoài có dung lượng lớn, cần 2 byte để định địa chỉ của bộ nhớ, byte thấp do P0 đảm nhận, byte cao do P2 đảm nhận. 2.1.3.4. Port 3 • Port 3 gồm 8 chân từ chân 10 đến chân 17. + Chức năng xuất/nhập + Với mỗi chân có một chức năng riêng thứ hai như trong bảng sau: Bit Tên Địa chỉ bit Chức năng P3.0 RXD B0H Chân nhận dữ liệu nối tiếp P3.1 TXD B1H Chân xuất dữ liệu nối tiếp P3.2 INT0 B2H Ngõ vào ngắt ngoài 0 P3.3 INT1 B3H Ngõ vào ngắt ngoài 1 P3.4 T0 B4H Ngõ vào của bộ định thời/đếm 0 P3.5 T1 B5H Ngõ vào của bộ định thời/đếm 1 P3.6 WR B6H Ngõ điều khiển ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài P3.7 RD B7H Ngõ điều khiển đọc dữ liệu từ bộ nhớ ngoài Bảng 2.1 : Chức năng chuyển đổi port 3 2.1.3.5. Chân RESET (RST) • Ngõ vào RST ở chân 9 là ngõ vào Reset dung để thiết lập trạng thái ban đầu cho vi điều khiển. Hệ thống sẽ được thiết lập lại các giá trị ban đầu nếu ngõ này ở mức 1 tối thiểu 2 chu kỳ máy. SVTH: ĐOÀN QUỐC THƯƠNG GVHD: TRẦN DUY CHUNG ĐỒ ÁN TỔNG HƠP 10 2.1.3.6. Chân XTAL1 và XTAL2 : Hai chân này có vị trí chân là 18 và 19 được sử dụng để nhận nguồn xung clock từ bên ngoài để hoạt động, thường được ghép với thạch anh và các tụ để tạo nguồn xung clock ổn định. C 1 C 5 8 9 C 5 1 X T A L 1 X T A L 2X T A L 2 Hình 2.3 :Mạch tạo dao động bằng thạch anh C 1 =C 5 = 30pF ± 10pF ( thường được sử dụng với C 1 ,C 5 là tụ 33pF) dùng ổn định dao động cho thạch anh. 2.1.3.7. Chân cho phép bộ nhớ chương trình PSEN • PSEN ( program store enable) tín hiệu được xuất ra ở chân 29 dùng để truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài. Chân này thường được nối với chân cho phép xuất OE ( output enable) của ROM ngoài. 2.1.3.8. ALE (chân cho phép chốt địa chỉ-chân 30) • Khi vi điều khiển truy xuất bộ nhớ từ bên ngoài, port 0 vừa có chức năng là bus địa chỉ vừa có chức năng là bus dữ liệu do đó phải tách các đường dữ liệu và địa chỉ. Tín hiệu ở chân ALE dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và các đường dữ liệu khi kết nối chúng với IC chốt. • Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động đưa vào vi điều khiển, như vậy có thể dùng tín hiệu ở ngõ ra ALE làm xung clock cung cấp cho các phần khác của hệ thống. 2.1.3.9. Chân EA ( chân 31) • Chân EA dung để xác định chương trình thực hiện được lấy từ ROM nội hay ROM ngoại. • Khi EA nối với logic 1 ( +5V) thì vi điều khiển thực hiện chương trình lấy từ bộ nhớ nội. SVTH: ĐOÀN QUỐC THƯƠNG GVHD: TRẦN DUY CHUNG [...]... 0V) thì vi điều khiển thực hiện chương trình lấy từ bộ nhớ ngoại 2.1.3.10 Chân Vcc • Là chân số 40 cấp nguồn cho vi điều khiển. Nguồn điện cấp là +5V±0.5 2.1.3.11 Chân GND • Chân số 20 nối GND ( hay nối mass) 2.1.4 Tổ chức bộ nhớ dữ liệu – bộ nhớ Ram Bộ nhớ RAM dùng làm môi trường xử lý thông tin, lưu trữ các kết quả trung gian và kết quả cuối cùng của các phép toán, xử lý thông tin Nó cũng dùng để... bank thanh ghi chức năng của timer trong 8051 2.1.7 Hoạt động ngắt • Một ngắt là sự xảy ra một điều kiện,một sự kiện mà nó gây ra treo tạm thời chương trình trong khi điều kiện phục vụ bởi một chương trình khác Các ngắt đóng một vai trò quan trọng trong thi t kế và cài đặt các ứng dụng vi điều khiển Chúng cho phép hệ thống đáp ứng bất đồng bộ với một sự kiện và giải quyết sự kiện đó trong khi một chương... tuyệt đối : Dùng trong các lệnh ACALL và AJMP, các lệnh 2 byte này dùng để rẽ nhánh vào một trang 2 Kbyte của bộ nhớ chương trình Địa chỉ dài : Dùng cho lệnh LCALL và LJMP chúng là những lệnh chiếm 3 byte và dùng 2 byte sau (byte 2 và byte 3) để định địa chỉ đích của lệnh Ưu điểm của lệnh này là có thể sử dụng trong toàn bộ vùng nhớ 64 Kbyte Tuy nhiên, lệnh này chiếm nhiều byte và lệ thuộc vào vị trí... ,sau đó tín hiệu được đưa điều khiển phần mạch liên kết phía sau Hình 2.5 Sơ đồ chân PC81 2.2.3 Opamp LM324 Hình 2.6 LM324 SVTH: ĐOÀN QUỐC THƯƠNG GVHD: TRẦN DUY CHUNG ĐỒ ÁN TỔNG HƠP 19 LM324 là một IC công suất thấp bao gồm 4 bộ khuếch đại thuật toán (Op Amp) trong nó Các Opamp trong LM324 được thi t kế đặc biệt để sử dụng với nguồn đơn Tức là bạn chỉ cần Vcc và GND là đủ Một điều đặc biệt nữa là nguồn... ngoại có 2 loại: Thu và phát - Loại phát có 2 chân, thường thấy trong các loại Remote TV, đầu máy Loại này đơn giản chỉ cần cấp nguồn (phân cực thuận), hoặc cấp xung là nó phát ra tia hồng ngoại SVTH: ĐOÀN QUỐC THƯƠNG GVHD: TRẦN DUY CHUNG ĐỒ ÁN TỔNG HƠP 22 - Loại thu (2 chân hoặc 3 chân) Hoạt động của nó: Khi nhận được tín hiệu hồng ngoại thì nó dẫn (giống như 1 công tắc đóng mở mạch điện) Hình 2.10... hồng ngoại 2.2.7 Công tắt hành trình Công tắt hành trình trước tiên là cái công tắc tức là làm chức năng đóng mở mạch điện, và nó được đặt trên đường hoạt động của một cơ cấu nào đó sao cho khi cơ cấu đến 1 vị trí nào đó sẽ tác động lên công tắc Hành trình có thể là tịnh tiến hoặc quay Hình 2.11 Công tắt hành trình 2.2.8 relay 1.2.8.1 Khái niệm chung về rơle : Rơle là mô t loại thi ́t bị điện tự... chênh lệch nhau về điện hay công suất như khối có công suất nhỏ với khối điện áp lớn Hoặc có thể dùng để chống nhiểu cho các mạch cầu H, ngỏ ra PLC, chống nhiễu cho các thi t bị đo lường Tác dụng : Cách ly điều khiển giữa hai tầng mạch điện khác nhau Mục đích : Khi có sự cố từ tầng ứng dụng như cháy,chập , tăng áp … thì cũng không làm ảnh hưởng đến tầng điều khiển Nguyên Lý Hoạt Động Của Cách Ly Quang :... lệnh VD: MOV A,E4H Địa chỉ gián tiếp: R0 và R1 dùng để chứa địa chỉ ô nhớ mà lệnh cần truy xuất Người ta quy ước dùng dấu @ trước R0 hoặc R1 VD: MOV A, @R0 Địa chỉ tức thời: Người ta dùng # trước toán hạng tức thời Nạp trực tiếp vào mã lệnh VD: MOV A,#E7H Địa chỉ tương đối : Được dùng trong các lệnh nhảy, giá trị nhảy 8 bit (có dấu) sẽ được cộng thêm vào thanh ghi đếm chương trình PC Thường lệnh này có... đại •Rơle cực tiểu •Rơle cực đại-cực tiểu •Rơle so lệch •Rơle định hướng Hình 2.12 relay 12v SVTH: ĐOÀN QUỐC THƯƠNG GVHD: TRẦN DUY CHUNG ĐỒ ÁN TỔNG HƠP 25 CHƯƠNG 3: THI T KẾ VÀ THI CÔNG 3.1 Tính toán các thông số trong mạch 3.1.1 Mạch cách ly: 5 V D C U 2 1 1 2 V D C 1 D 5 4 R 1 R 2 2 1 0 0 L E D 3 P C 8 1 7 1 K Hình 3.1 Mạch cách ly Chọn OPTO cách ly là loai PC817 có các thông số sau: Tên Pc(mW)... biến thế cuộn sơ cấp và thứ cấp chỉ liên hệ với nhau về từ chứ không liên hệ với nhau về điện Ứng dụng : Khi bạn cần điều khiển giữa các nguồn 5V-12V-24V-220V thì bạn nghỉ đến cách li quang hoặc relay Cách ly quang là một loại linh kiện mà ta thường dùng để cách ly phần mạch điện áp cao với mạch điện áp thấp , cái này ứng dụng cũng như biến áp cách ly để đảm bảo an toàn cho mạch điều khiển khi xảy ra sự . một vài loại cảm biến phân loại sản phẩm • Ứng dụng thi t kế và thi công 1 loại băng chuyền phân loại và đóng thùng sản phẩm cụ thể 1.4. Giới hạn đề tài • Do chi phí, thời gian có hạn nên sản. bị bước vào môi trường làm việc thực tế sau khi tốt nghiệp. • Góp phần đưa các hệ thống tự động vào trong công nghiệp 1.3. Nhiệm vụ • Nghiên cứu hệ thống băng chuyền phân loại sản phẩm • Nghiên. GIỚI THI U 1.1. Giới thi u đề tài Phân loại sản phẩm là một bài toán đã và đang được ứng dụng rất nhiều trong thực tế hiện nay. Dùng sức người, công việc này đòi hỏi sự tập trung cao và có