Thiết kế mơ hình rửa xe tự động ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i SVTH: Nguyễn Tư Quang Sáng GVHD: Giáp Quang Huy Thiết kế mơ hình rửa xe tự động ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii SVTH: Nguyễn Tư Quang Sáng GVHD: Giáp Quang Huy Thiết kế mơ hình rửa xe tự động TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế chế tạo mơ hình rửa xe tự động Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tư Quang Sáng Số thẻ SV: 105140361 Lớp: 14TDH2 Nội dung đồ án gồm có chương: Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Đặt vấn đề chọn đề tài, giới thiệu mơ hình rửa xe, lý chọn đề tài Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TỰ ĐỘNG HOÁ Sơ đồ tổng quan hệ thống, nêu quy trình cơng nghệ, ngun lý làm việc, tính chọn linh kiện thiết bị phần cứng thực tế Chương 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG HỆ THỐNG Tính tốn vẽ sơ đồ bố trí thiết bị điện Chương 4: THIẾT KẾ THUẬT TOÁN VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN Lưu đồ thuật tốn, chương trình nêu hướng phát triển đề tài iii SVTH: Nguyễn Tư Quang Sáng GVHD: Giáp Quang Huy Thiết kế mơ hình rửa xe tự động ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: NGUYỄN TƯ QUANG SÁNG Số thẻ sinh viên: 105140361 Lớp: 14TDH2 Khoa: Điện Ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hoá Tên đề tài đồ án: Thiết kế chế tạo mơ hình rửa xe tự động sử dụng vi điều khiển Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Mơ hình gồm có vi điều khiển Pic16F877, động bước driver điều khiển, động bơm, băng tải, hình led hiển thị Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Lên phương án thiết kế thực đồ án Thiết kế mơ hình, đấu nối dây thiết bị Lập trình điều khiển Làm thuyết minh Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): Khơng có Họ tên người hướng dẫn: TS Giáp Quang Huy Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 27/2/2019 Ngày hoàn thành đồ án: 30/5/2019 Đà Nẵng, ngày tháng năm 2019 Trưởng Bộ mơn Tự Động Hóa Người hướng dẫn TS Nguyễn Kim Ánh TS Giáp Quang Huy iv SVTH: Nguyễn Tư Quang Sáng GVHD: Giáp Quang Huy Thiết kế mơ hình rửa xe tự động LỜI NĨI ĐẦU Vấn đề tự động hóa cơng nghiệp để giảm bớt lao động chân tay nâng cao suất lao động đề tài bạn sinh viên, thầy cô trường kỹ thuật quan tâm nghiên cứu nhiều Theo đà phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật làm cho sống người ngày văn minh tiện lợi Cơng nghệ tự động hóa áp dụng nhiều quốc gia tiên tiến giới nhiều lĩnh vực, không công nghiệp mà sinh hoạt hàng ngày Đối với thực tế sống hàng ngày rửa xe tự động thiếu quốc gia phát triển với mật độ lớn xe ô tô Với mặt nước phát triển Việt Nam dịch vụ rửa xe tự động nên mở hội cho công ty muốn phát triển “Hệ thống rửa xe tự động” dành cho xe ô tô Các hệ thống phát triển không giúp tiết kiệm thời gian, tiết kiệm nhân cơng mà chất lượng vượt xa phương pháp rửa xe truyền thống Để tìm hiểu việc ứng dụng Vi điều khiển hệ thống điều khiển robot cơng nghiệp, nhóm chúng em thực đề tài “Thiết kế, chế tạo mơ hình rửa xe tự động sử dụng vi điều khiển” Đề tài thể phần kiến thức mà chúng em đạt sau năm năm học tập trường Đồ án tốt nghiệp tảng quan trọng, đánh dấu bước ngoặt lớn đời, em xin chân thành cảm ơn thầy Giáp Quang Huy hướng dẫn tận tình bảo, hỗ trợ tài liệu đưa gợi ý phát triển để đề tài em sát với thực tế phong phú Xin chân thành cảm ơn thầy Do thời gian kiến thức hạn hẹp, em cố gắng hoàn thành đồ án kịp tiến độ khơng tránh khỏi thiếu sót nên mong Quý Thầy Cô thông cảm Em xin tiếp thu ý kiến đóng góp tận tình Quý Thầy Cô bạn Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 30 tháng năm 2019 v SVTH: Nguyễn Tư Quang Sáng GVHD: Giáp Quang Huy Thiết kế mơ hình rửa xe tự động CAM ĐOAN Tôi: Nguyễn Tư Quang Sáng xin cam đoan: - Đồ án tốt nghiệp thành từ nghiên cứu hoàn toàn thực tế sở số liệu thực tế thực theo hướng dẫn giáo viên hướng dẫn - Đồ án thực hồn tồn mới, thành riêng nhóm, không chép theo đồ án tương tự - Mọi tham khảo sử dụng đồ án trích dẫn nguồn tài liệu báo cáo từ danh mục tài liệu tham khảo - Mọi chép không hợp lệ, vi phạm quy chế nhà trường, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Đà Nẵng, ngày…tháng…năm 2019 Sinh viên thực vi SVTH: Nguyễn Tư Quang Sáng GVHD: Giáp Quang Huy Thiết kế mơ hình rửa xe tự động MỤC LỤC NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iv LỜI NÓI ĐẦU v CAM ĐOAN vi MỤC LỤC vii DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ x MỞ ĐẦU xii Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết mơ hình rửa xe tự động 1.2 Các phương pháp rửa xe ô tô 1.2.1 Công nghệ rửa xe nước nóng 1.2.2 Công nghệ rửa xe không cần nước .1 1.2.3 Công nghệ rửa xe tự động 1.3 Giới thiệu số thiết bị rửa xe giới .2 1.3.1 Sản phẩm TEPO AUTO .2 1.3.2 Thiết bị rửa xe tự động dạng cổng 1.3.3 Thiết bị rửa xe tự động dạng ống 1.4 Mục đích đề tài 1.5 Cấu trúc hệ thống rửa xe thực tiễn .5 1.5.1 Hệ thống vòi phun cao áp chất tẩy 1.5.2 Hệ thống chổi lăn 1.5.3 Hệ thống đường ray dẫn hướng: 1.5.4 Hệ thống sấy khô: Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TỰ ĐỘNG HÓA vii SVTH: Nguyễn Tư Quang Sáng GVHD: Giáp Quang Huy Thiết kế mơ hình rửa xe tự động 2.1 Tổng quan sơ đồ thành phần cần thiết hệ thống 2.1.1 Quy trình cơng nghệ .8 2.1.2 Sơ đồ khối hệ thống 2.2 Các vấn đề lập trình .9 2.2.1 Vấn đề lập trình cho điều khiển .9 2.2.2 Vấn đề lập trình cho giao diện điều khiển máy tính 10 2.3 thống So sánh ưu nhược điểm việc sử dụng Vi điều khiển PLC hệ 11 Chương 3: 3.1 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG HỆ THỐNG 12 Thiết kế mơ hình khí 12 3.1.1 Giới thiệu phần mềm thiết kế khí 12 3.1.2 Mơ hình thiết kế phần mềm 13 3.2 Các thiết bị sử dụng mơ hình 13 3.2.1 Bộ điều khiển 13 3.2.2 Động bơm 14 3.2.3 Động gắn cọ xe 15 3.2.4 Quạt sấy khô xe 16 3.2.5 Động kéo sàn 16 3.2.6 Driver điều khiển động bước 17 3.2.7 Van công suất điều khiển động .18 3.2.8 Màn hình hiển thị .19 3.2.9 Nút nhấn 20 3.2.10 Module giao tiếp usb máy tính giả lập COM .20 3.3 Mạch điều khiển thiết kế 21 3.3.1 Giới thiệu phần mềm thiết kế mạch điều khiển 21 3.3.2 Mạch điều khiển thiết kế 22 Chương 4: LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 26 4.1 Giới thiệu ngơn ngữ lập trình 26 4.1.1 Điểm mạnh điểm yếu ngơn ngữ lập trình C 26 viii SVTH: Nguyễn Tư Quang Sáng GVHD: Giáp Quang Huy Thiết kế mơ hình rửa xe tự động 4.1.2 Quy tắc viết chương trình C 27 4.1.3 Các giai đoạn thực thi chương trình C 27 4.2 Lưu đồ thuật toán 28 4.3 Phân công vào .29 4.4 Chương trình điều khiển 29 4.5 Những hạn chế hướng phát triển đề tài 40 4.5.1 Hạn chế 40 4.5.2 Các hướng phát triển 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO .41 PHỤ LỤC 42 ix SVTH: Nguyễn Tư Quang Sáng GVHD: Giáp Quang Huy Thiết kế mơ hình rửa xe tự động DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ Hình 1.1 Hệ thống rửa xe tự động Tepo Auto Hình 1.2 Máy rửa xe ô tô dạng cổng Zonda W600A .3 Hình 1.3 Thiết bị rửa xe tô dạng ống Zonda W300A .4 Hình 1.4 Hệ thống cung cấp nước chất tẩy Hình 1.5 Hệ thống chổi lăn Hình 1.6 Hệ thống đường ray băng tải Hình 1.7 Hệ thống quạt sấy Hình 2.1 Sơ đồ khối thành phần cần thiết hệ thống Hình 2.2 Phần mềm sử dụng lập trình cho vi điều khiển PIC Hình 2.3 Quá trình lập trình, biên dịch nạp cho vi điều khiển PIC 10 Hình 2.4 Phần mềm Visual Studio lập trình giao diện máy tính 10 Hình 3.1 Phần mềm AutoCAD 12 Hình 3.2 Mơ hình khí thiết kế 2D AutoCAD .13 Hình 3.3 Vi điều khiển PIC16F887 14 Hình 3.4 Động bơm 15 Hình 3.5 Động gắn cọ xe 15 Hình 3.6 Quạt sấy khô xe 16 Hình 3.7 Động kéo sàn rửa xe .17 Hình 3.8 Drive điều khiển động bước 18 Hình 3.9 Van cơng suất điều khiển động 19 Hình 3.10 Màn hình hiển thị LCD 20 Hình 3.11 Nút nhấn 20 Hình 3.12 Module USB giả lập COM .21 Hình 3.13 Phần mềm Altium designer .22 Hình 3.14 Mạch nguyên lý .23 Hình 3.15 Mạch điều khiển thiết kế 2D 24 Hình 3.16 Mạch điều khiển mô 3D 25 Hình 4.1 Lưu đồ thuật toán 28 ……………………………………………………………………………………… x SVTH: Nguyễn Tư Quang Sáng GVHD: Giáp Quang Huy Thiết kế mơ hình rửa xe tự động 4.2 Lưu đồ thuật tốn Hình 4.1 Lưu đồ thuật toán 28 SVTH: Nguyễn Tư Quang Sáng GVHD: Giáp Quang Huy Thiết kế mơ hình rửa xe tự động 4.3 Phân công vào Bảng 4.1 Phân công vào STT PIN RA0 RA1 RA2 RC0 RC1 RC2 RC3 RC4 RC5 10 RC6 11 RC7 12 RD0 13 RD1 14 RD2 15 RD3 16 RD4 17 RD5 18 RD6 19 RD7 GHI CHÚ NÚT NHẤN MODE NÚT NHẤN S1 NÚT NHẤN S2 QUAT SẤY BƠM NƯỚC ĐỘNG CƠ CỌ XE BƠM XÀ PHÒNG RW LCD ENABLE LCD TX RX STEP A4988 DIR A4988 /ENA A4988 RS LCD D4 LCD D5 LCD D6 LCD D7 LCD 4.4 Chương trình điều khiển #include #device ADC=16 #FUSES NOWDT #FUSES NOBROWNOUT #FUSES NOLVP used for I/O //No Watch Dog Timer //No brownout reset //No low voltage prgming, B3(PIC16) or B5(PIC18) #use delay(crystal=20000000) #use rs232(UART, baud=9600, parity=N, bits=8, stream=UART) #define LCD_ENABLE_PIN PIN_C5 #define LCD_RS_PIN PIN_D3 #define LCD_RW_PIN PIN_C4 29 SVTH: Nguyễn Tư Quang Sáng GVHD: Giáp Quang Huy Thiết kế mơ hình rửa xe tự động #define LCD_DATA4 PIN_D4 #define LCD_DATA5 PIN_D5 #define LCD_DATA6 #define LCD_DATA7 #include "lcd.c" PIN_D6 PIN_D7 #define ENA_SM PIN_D2 #define DIR_SM PIN_D1 #define STEP_SM PIN_D0 #define BTN_MODE PIN_A0 #define BTN_S1 PIN_A1 #define BTN_S2 PIN_A2 #define QUAT PIN_C0 #define BOM_NUOC PIN_C1 #define DC_CHUI PIN_C2 #define BOM_XP PIN_C3 int mode=0, mode_wash=0, done=0; int16 g_=0; int1 ena_int_rb0=0; char price[10]; int1 done_price=0; int count=0; int16 price_1=0,total_vehicle=0, send=0; int32 amount=0; void StepMotor(int16 time, int32 step, int1 dir); void my_delay(int16 g); #INT_RDA void RDA_isr(void) { char c = fgetc(UART); 30 SVTH: Nguyễn Tư Quang Sáng GVHD: Giáp Quang Huy Thiết kế mơ hình rửa xe tự động if ((c=='1')||(c=='2')||(c=='3')||(c=='4')||(c=='5')||(c=='6')||(c=='7')||(c=='8')||(c=='9')||(c=='0' )) { price[count] = c; count++; } if ((c=='\n')||(count>4)) { done_price=1; count=0; } if (c=='x') { amount=0; total_vehicle=0; } } #INT_EXT void INT_EXT_RB0() { if (ena_int_rb0==1) { mode=3; done=0; mode_wash=0; g_=0; output_low(BOM_XP); output_low(BOM_NUOC); set_pwm1_duty((INT16)0); output_low(QUAT); } } void main() { lcd_init(); setup_timer_2 (T2_DIV_BY_4, 249, 1); setup_ccp1 (CCP_PWM) ; 31 SVTH: Nguyễn Tư Quang Sáng GVHD: Giáp Quang Huy Thiết kế mơ hình rửa xe tự động set_pwm1_duty((INT16)0); enable_interrupts(INT_EXT_H2L); enable_interrupts(INT_RDA); enable_interrupts(GLOBAL); output_high(ENA_SM); price_1=read_eeprom(8); while(TRUE) { send++; delay_ms(1); if (send==400) { send=0; char temp; if (total_vehicle>9999) { temp = (char)((int)(total_vehicle/10000) + 48); fputc(temp, UART); } if (total_vehicle>999) { temp = (char)((int)((total_vehicle%10000)/1000) + 48); fputc(temp, UART); } if (total_vehicle>99) { temp = (char)((int)((total_vehicle%1000)/100) + 48); fputc(temp, UART); } if (total_vehicle>9) { temp = (char)((int)((total_vehicle%100)/10) + 48); fputc(temp, UART); 32 SVTH: Nguyễn Tư Quang Sáng GVHD: Giáp Quang Huy Thiết kế mơ hình rửa xe tự động } temp = (char)((int)((total_vehicle%10)) + 48); fputc(temp, UART); fprintf(UART, "VEHICLE"); temp = (char)((int)(price_1/10) + 48); fputc(temp, UART); temp = (char)((int)((price_1%10)) + 48); fputc(temp, UART); fprintf(UART, "PRICE"); //TONG SO XE, TONG TIEN, GIA TIEN amount = price_1*total_vehicle; int l=0; int32 x=0, y=0; if (amountInsert price! ",price_1); ", total_vehicle); "); "); } 34 SVTH: Nguyễn Tư Quang Sáng GVHD: Giáp Quang Huy Thiết kế mơ hình rửa xe tự động } else if (mode==1) //start or stop { lcd_gotoxy(1,1); printf(lcd_putc, "1-Washing Mode "); if ((done==0)&&(mode_wash==0)) { ena_int_rb0=0; lcd_gotoxy(1,2); printf(lcd_putc, "S1-Start|S2-Stop "); if (input(BTN_S1)==0) { delay_ms(80); while (input(BTN_S1)==0); mode_wash=1; } if (input(BTN_S2)==0) { delay_ms(80); while (input(BTN_S2)==0); mode_wash=0; } } if (done==1) //done { ena_int_rb0=0; lcd_gotoxy(1,2); printf(lcd_putc, "S1-Ok|S2-ReWash "); if (input(BTN_S1)==0) { delay_ms(80); while (input(BTN_S1)==0); done=0; mode_wash=0; mode=1; total_vehicle+=1; } if (input(BTN_S2)==0) { delay_ms(80); while (input(BTN_S2)==0); 35 SVTH: Nguyễn Tư Quang Sáng GVHD: Giáp Quang Huy Thiết kế mô hình rửa xe tự động done=0; mode_wash=1; } } if ((done==0)&&(mode_wash>0)) { ena_int_rb0=1; if (mode_wash==1) { lcd_gotoxy(1,2); printf(lcd_putc, "1st: Detergent "); my_delay(1000); StepMotor(250,25000,1); if (mode_wash==1) output_high(BOM_XP); StepMotor(250,8000,1); output_low(BOM_XP); if (mode_wash==1) mode_wash=2; if (mode==3) mode_wash=0; } else if (mode_wash==2) { lcd_gotoxy(1,2); printf(lcd_putc, "2nd: Washing my_delay(500); "); StepMotor(250,5500,1); if (mode_wash==2) set_pwm1_duty((INT16)400); StepMotor(250,10000,1); for (int j=0; j