intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Báo cáo đồ án 2: Thiết kế mạch điều khiển tốc độ động cơ có hồi tiếp

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:31

Thêm vào BST
Báo xấu
25
lượt xem 15
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Báo cáo đồ án 2 "Thiết kế mạch điều khiển tốc độ động cơ có hồi tiếp" được thực hiện nhằm giúp tiếp cận thực tế về dòng vi điều khiển, tiến hành làm bài tập lớn thiết kế mạch điều khiển động cơ DC sử dụng MSP430G2553 và kit phát triển MSP430 của TI. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo đồ án 2: Thiết kế mạch điều khiển tốc độ động cơ có hồi tiếp

  1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ====o0o==== BÁO CÁO   ­­­­­­  ĐỒ ÁN II  ­­­­­­­   ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ  ĐỘNG CƠ CÓ HỒI TIẾP                         GVHD:                            THS.Đinh Thị Nhung                        Sinh viên thực hiện:                                                      Nguyễn Đức Chung         :     20101174                                 Trần Ngọc Linh               :     20101369                                 Nguyễn Đức Tiến             :     20102309                                 Nguyễn Hữu Đăng           :     20101789
  2. Báo cáo Đồ án II 2014                                 Phạm Duy Thắng     :     20102219                                                              Hà Nội, 1/2014 Nhận xét (phần GVHD ghi): ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... 2
  3. Báo cáo Đồ án II 2014 Tiêu chí và chức năng 0. Các chức năng cơ bản 0.1.  Chức năng: bật/tắt động cơ 0.2. Chức năng: cài đặt, hiển thị các tham số động cơ (tốc độ cài đặt, sai số  cho phép) 0.3.  Chức năng: hiển thị tốc độ hiện thời của động cơ 0.4. Chức năng: hiển thị ngày, giờ hiện tại 0.5. Chức năng: chỉnh ngày, giờ hệ thống 0.6. Các chức năng đã thực hiện có đáp ứng tốt (độ nhạy, tốc độ tính toán,  hiển thị) 0.7. Chức năng: hiển thị chiều quay của động cơ 0.8. Hiển thị thời gian đáp ứng tốc độ (từ lúc điều chỉnh đến khi đạt tốc độ ổn  định đã cài đặt) 0.9. Dễ sử dụng (bàn phím lớn, ghi chú rõ ràng, thao tác đơn giản) 3
  4. Báo cáo Đồ án II 2014 LỜI NÓI ĐẦU    Bộ  vi điều khiển, viết tắt Microcontroller là mạch tích hợp trên 1 chip có thể  lập trình được, dùng để  điều khiển hoạt động của hệ  thống. Theo các tập lệnh   của người lập trình, bộ  vi điều khiển tiến hành đọc, lưu trữ  thông tin, xử  lý   thông tin, đo thời gian và tiến hành đóng mở 1 cơ cấu nào đó.    Có thể  nói, hiện nay vi điều khiển đã rất phổ  biến  ở  Việt Nam và được  ứng   dụng rất nhiều trong các lĩnh vực của đời sống xã hôi. Những sinh viên ngành  điện, điện tử, cơ điện tử, tin học, viễn thông….hầu như ai cũng biết cách để làm  việc với vi điều khiển, kéo theo đó là nhu cầu sử dụng các bộ kit trong học tập,   nghiên cứu cũng như  ứng dụng trên thực tế  là không nhỏ. Trong số các kit đang   có trên thị trường hiện nay, … dòng MSP430 của TI được đánh giá cao về sự ổn   định, tiết kiệm năng lượng cũng như dễ học tập và nghiên cứu.     Nhằm giúp tiếp cận thực tế về dòng vi điều khiển này nhóm chúng em đã tiến  hành   làm   bài   tập   lớn   thiết   kế   mạch   điều   khiển   động   cơ   DC   sử   dụng   MSP430G2553 và kit phát triển  MSP430 của TI.    Để  có thể  hoàn thiện được đề  tài này, chúng em xin chân thành cám  ơn Quý   Thầy, Cô đã tận tình hướng dẫn, chỉ dạy cho chúng em suốt thời gian thực hiện   và thiết kế đề tài.   Mặc dù đã cố gắng hết mình tuy nhiên kết quả  của nhóm  em cũng không thể  tránh khỏi những thiếu sót, chúng em rất mong sẽ nhận được sự góp ý, đánh giá  và giúp đỡ của Thầy Cô để có thể hoàn thiện và đạt được kết quả tốt hơn nữa. Em xin chân thành cảm ơn! 4
  5. Báo cáo Đồ án II 2014 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI VÀ TÌM HIỂU VỀ MSP430     CÙNG KÍT PHÁT TRIỂN MSP430 1.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI 1.1.1 Tên đề tài ­ Điều khiển và giữ   ổn định tốc độ  động cơ  một chiều loại nhỏ  bằng phương   pháp PWM có hồi tiếp tốc độ từ động cơ  1.1.2 Khái quát đề tài      Trong phạm vi đề  tài này, nhóm chúng em tập trung tìm hiểu và nghiên cứu   những nội dung chính sau: ­ Hiển thị tốc độ hiện tại của động cơ trên LCD  ­ Hiển thị ngày, tháng, năm, giờ của hệ thống  ­ Điều chỉnh tốc đô quay mong muốn bằng bàn phím số đầy đủ, hoặc rút gọn 1.2 TÌM HIỂU VỀ MSP430 1.2.1 Tổng quan về MSP430 MSP430   là   dòng   vi   điều   khiển   được   phát   triển   bởi   hãng   TI(Texas   Instruments). MSP430 là sự  kết hợp chặt chẽ  của một CPU RISC 16 bit,những   khối ngoại vi và hệ thống  xung  linh  hoạt được kết nối với nhau theo cấu trúc   VON­NEUMANN, có các Bus liên kết như: Bus địa chỉ  bộ  nhớ  (MAB), Bus dữ  liệu bộ nhớ ( MDB). Đây là một bộ xử lý hiện đại với các mô đun bộ nhớ tương  tự  và nhứng kết nối ngoại vi tín hiệu số, MSP430 đã đưa ra được những giải   pháp tốt cho những nhu cầu  ứng dụng với tín hiệu hỗn tạp.. MSP430 đã đưa ra  khá   nhiều   phiên   bản   để   phù   hợp   với   những   nhu   cầu   ứng   dụng   khác   nhau.   5
  6. Báo cáo Đồ án II 2014 MSP430 có một số  phiên bản như: MSP430x1xx, MSP430x2xx, MSP430x3xx,   MSP430x4xx, MSP430x5xx. MSP430 có 5 thế hệ chip, được gọi là 1xx, 2xx, 3xx, 4xx, 5xx. Thường xx  càng lớn thì chức năng và số chân càng nhiều. 6
  7. Báo cáo Đồ án II 2014 1.2.1.1 MSP430x1xx Series ­ 1.8–3.6V  ­ Tốc độ Flash/ROM: 8 MIPS ­ Feature Fast Wake­Up From Standby Mode in 
  8. Báo cáo Đồ án II 2014 ­ ADC Options: Slope, 10 & 12­bit SAR, 16­bit Sigma Delta ­ Other Integrated peripherals: Analog Comparator, Hardware Multiplier,  DMA, SVS, 12­bit DAC, Op Amps 1.2.1.3 MSP430G2xx Series ­ Tương tự F2xx, chức năng ít hơn và giá thấp hơn: ­ Flash Options: 0.5–16 KB ­ RAM Options: 128–512 B ­ GPIO Options: 10, 16, 24 pins ­ ADC Options: Slope, 10­bit SAR ­ Other Integrated peripherals: Analog Comparator 1.2.1.4 MSP430x3xx Series ­ Đây là thế  hệ  lâu đời nhất (già cả  nhất) của dòng MSP430, tích hợp   LCD controller. Không hỗ trợ EEPROM. ­ Feature Fast Wake­Up From Standby Mode in 
  9. Báo cáo Đồ án II 2014 ­ FLL, SVS ­ Feature Fast Wake­Up From Standby Mode in 
  10. Báo cáo Đồ án II 2014 1.2.2 Cấu trúc MSP430 Cấu trúc bên trong ­ ADC10/12/16/24­bit : 200 ksps với điện áp tham chiếu nội, lấy mẫu và  chốt.   Tự   động   quét   kênh,  điều khiển chuyển  đổi dữ  liệu. ­ DAC12­bit  :  ­ Op Amp, LCD driver ­ RF transceiver ­ AES128 ­ Capacitive touch IO ­ USB2.0, Real Time Clock ­ Bộ nhớ FRAM 10
  11. Báo cáo Đồ án II 2014 1.2.3 Đặc tính của MSP430 MSP 430 là họ vi điều khiển cấu trúc RISC 16­bit được sản xuất bởi công   ty Texas Instruments. MSP ­ MIXED SIGNAL MICROCONTROLLER ­ là dòng  vi điều khiển siêu tiết kiệm năng lượng, sử  dụng nguồn thấp, khoảng điện áp   nguồn cấp từ 1.8V – 3.6V. MSP 430 kết hợp các đặc tính của một CPU hiện đại và tích hợp sẵn các  module ngoại vi. Đặc biệt chip MSP 430 là giải pháp thích hợp cho những  ứng  dụng yêu cầu trộn tín hiệu. Những đặc tính của dòng MSP 430 bao gồm: • Điện áp nguồn: 1.8V – 3.6 V. • Mức tiêu thụ năng lượng cực thấp: – Chế độ hoạt động: 270 μA tại 1MHz, 2,2 V. – Chế độ chờ: 0.7 μA. – Chế độ tắt (RAM vẫn được duy trì): 0.1 μA. • Thời gian đánh thức từ chế độ Standby nhỏ hơn 1μs. • Cấu trúc RISC­16 bit, Thời gian một chu kỳ lệnh là 62.5 ns • Cấu hình các module Clock cơ bản: – Tần số nội lên tới 16 MHz với 4 hiệu chỉnh tần số +­ 1%. – Thạch anh 32 KHz. – Tần số làm việc lên tới 16 MHz. – Bộ cộng hưởng. – Nguồn tạo xung nhịp bên ngoài. – Điện trở bên ngoài. 11
  12. Báo cáo Đồ án II 2014 • Timer_A 16 bit với 3 thanh ghi hình, 3 thanh ghi so sánh độ rộng 16 bit • Timer_B 16 bit với 3 thanh ghi hình, 3 thanh ghi so sánh độ rộng 16 bit • Giao diện truyền thông nối tiếp: – Hỗ  trợ  truyền thông nối tiếp nâng cao UART, tự  động dò tìm tốc độ  Baud. – Bộ mã hóa và giải mã IrDA (Infrared Data Associatio). – Chuẩn giao tiếp động bộ SPI. – Chuẩn giao tiếp I2C. • Bộ chuyển đổi ADC 10 bit, 200 ksps với điện áp tham chiếu nội, Lấy mẫu   và chốt. Tự động quét kênh, điều khiển chuyển đổi dữ liệu. • Hai bộ  khuếch đại thuật toán (hoạt động) có thể  định cấu hình (Đối với  MSP 430x22x4). • Bảo vệ sụt áp. • Bộ nạp chương trình. • Module mô phỏng trên chip. MSP430 được sử dụng và biết đến đặc biệt trong những ứng dụng về  thiết bị đo có sử dụng hoặc không sử  dụng LCD với chế  độ  nguồn nuôi rất  thấp. Với chế  độ  nguồn nuôi từ  khoảng 1,8 đến 3,6v và 5 chế  độ  bảo vệ  nguồn. Với sự tiêu thụ dòng rất thấp trong chế độ tích cực thì dòng tiêu thụ là   200uA, 1Mhz, 2.2v; với chế độ standby thì dòng tiêu thụ là 0.7uA. Và chế độ  tắt chỉ duy trì bộ nhớ Ram thì dòng tiêu thụ rất nhỏ 0.1uA. MSP430 có ưu thế về chế độ nguồn nuôi. Thời gian chuyển chế độ từ  chế độ standby sang chế độ  tích cực rất nhỏ  (
  13. Báo cáo Đồ án II 2014 Có một đặc điểm của họ  nhà MSP là khi MCU không có tín hiệu dao  động ngoại, thì MSP sẽ  tự  động chuyển sang hoạt động ở  chế  độ  dao động  nội. 1.3 BỘ KÍT MSP430G2 LaunchPad 1.3.1 Các thành phần của bộ kit MSP­EXP430G2 LaunchPad là một dễ sử dụng lập trình flash và công cụ  gỡ  lỗi giá trị  cho dòng vi điều khiển MSP430G2xx. Nó có tất cả  mọi tính năng   bạn cần để bắt đầu phát triển trên một thiết bị MSP430. Nó có on­board để  lập   trình và gỡ lỗi và các tính năng 14/20­pin DIP ổ cắm, nút on­board và đèn LED &   pinouts BoosterPack tương thích có hỗ  trợ một loạt các Plug­in cho tính năng bổ  sung như không dây, hiển thị và hơn thế nữa. MSP­EXP430G2 LaunchPad cũng đi kèm với 2 con chip MSP430 lên đến   16KB Flash, 512B RAM, 16MHz tốc độ  CPU và thiết bị  ngoại vi tích hợp như  8ch 10­bit ADC, giờ, giao tiếp nối tiếp (UART, I2C và SPI) và hơn thế nữa! Miễn phí công cụ  phát triển phần mềm cũng có sẵn, chẳng hạn như  dựa   trên Eclipse của TI Code Composer Studio, IAR Embedded Workbench. Phát triển  mã nguồn mở  cũng có sẵn nhờ vào các dự  án dựa vào cộng đồng như  trình biên  dịch MSPGCC hoặc Energia, một chi nhánh của khung dây phổ biến. 1.3.2 Tính năng Các LaunchPad phát triển các tính năng bảng:  • 14­/20­pin DIP (N) ổ cắm  • Tích hợp đèn flash thi đua để gỡ lỗi và lập trình  • 2 đèn LED lập trình  • 1 đèn LED  13
  14. Báo cáo Đồ án II 2014 • 1 lập trình nút  • 1 nút thiết lập lại  Hỗ trợ MSP430G2xx2, MSP430G2xx3, và các thiết bị MSP430F20xx trong  PDIP14 hoặc PDIP20 gói. Giao diện giả  lập tích hợp của LaunchPad kết nối đèn flash dựa trên các   thiết bị  dòng MSP430 giá trị  gia tăng với một máy tính cho thời gian thực, lập   trình trong hệ thống và sửa lỗi thông qua USB: • Bao gồm một cáp mini USB để giao tiếp với máy tính. • Bao gồm các tính năng thiết bị MSP430G2xx: ­ MSP430G2553IN20   ­   16KB   Flash,   512B   RAM,   ngắt   GPIO   (capacitive cảm giác có khả  năng), giờ  16­bit, 8ch 10­bit ADC,  sánh, nối tiếp truyền thông (USCI ­ I2C, SPI và UART) ­ MSP430G2452IN20   ­   8KB   Flash,   256B   RAM,   ngắt   GPIO  (capacitive cảm giác có khả  năng), 16­bit giờ, 8ch 10­bit ADC,  sánh, nối tiếp truyền thông (USI ­ I2C và SPI) và hơn thế nữa Thiết bị MSP430G2xx bao gồm có các chương trình mẫu cài đặt sẵn.  Phiên  bản  tải  về   miễn  phí   của   IAR   Kickstart  và   Mã   Composer   Studio  Phiên bản 5 môi trường phát triển tích hợp có sẵn và bao gồm lắp ráp, mối liên  kết, mô phỏng, nguồn cấp gỡ  lỗi, và C­trình biên dịch. Những IDE miễn phí  không hạn chế trên các thiết bị dòng MSP430 giá trị. Tuân theo chuẩn RoHS. 14
  15. Báo cáo Đồ án II 2014 15
  16. Báo cáo Đồ án II 2014 CHƯƠNG 2: MÔ TẢ ĐỀ TÀI 2.1 YÊU CẦU CHỨC NĂNG: ­ Điều khiển và giữ ổn định tốc độ động cơ 1 chiều loại nhỏ bằng phương  pháp PWM có hồi tiếp tốc độ hiện tại từ động cơ ­ Hiển thị tốc độ trung bình trên LCD ­ Nếu động cơ ngừng quay (trạng thái nghỉ), LCD hiển thị ngày giờ  ­ Cài đặt các thông số của động cơ và hiển thị trên LCD  ­ Cài đặt, điều chỉnh ngày giờ của hệ thống (khi động cơ ngừng quay) 2.2 YÊU CẦU PHI CHỨC NĂNG ­ Sử dụng MSP430G2553 và bộ kít MSP430G2 Launchpad ­ Sử dụng động cơ hồi tiếp loại nhỏ, có encoder ­ Sử dụng nút bấm hiển thị qua lại chế độ động cơ và chế độ nghỉ ­ Nguồn nuôi 12V, battery 3V ­ Chống rung nút bấm ­ Mạch nhỏ gọn, linh kiện sắp xếp hợp lý ­ Đảo chiều quay của động cơ và hiển thị chiều quay và cấu hình lên LCD 2.3 CÁC CÔNG CỤ SỬ DỤNG: ­ Kít MSP430G2 Launchpad ­ PIC C Compiler: soạn thảo Code C/ASM ­ OrCad/ Altium Designer: thiết kế mạch (nguyên lý + Layout) ­ Microsoft Project: Lập kế hoạch thực hiện bài tập lớn 16
  17. Báo cáo Đồ án II 2014 2.4 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG Khối nguồn Khối hiển thị Khối điều khiển trung tâm  Khối mạch công  Khối ngoại vi suất (L298)  (Bàn phím) 17
  18. Báo cáo Đồ án II 2014   CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG     Mạch được thiết kế  bao gồm các khối chính: khối nguồn, khối ngoại vi   (bàn phím), khối hiển thị, khối mạch công suất và khối mạch điều khiển 3.1  KHỐI NGUỒN  Mạch lấy nguồn xoay chiều qua Adapter AC DC 220V AC/12V DC và được ổn  áp nhờ  IC 7805 cho nguồn ra 5 V cấp nguồn cho LCD .Đồng thời qua LM1117  cho điện áp ra 3.3V cấp nguồn cho MSP430g2553 hoạt động. Nguồn 12 V được   cấp cho DS1307. 18
  19. Báo cáo Đồ án II 2014 3.2 KHỐI NGOẠI VI (BÀN PHÍM)      Mạch bàn phím gồm 6 phím được bố trí thành cột . Các phím được nối với các  chân từ P1.0, P1.1, P1.3, P1.4, P1.5, chân RST. Các phím sẽ được kéo lên mức cao 3.3 V nhờ trở kéo 10K. Mỗi Phím bấm sẽ  đảm nhận một số  chức năng nhất định như:  phím mode để  bật menu , khi vào mode rồi mà  ở  chế  độ  config thì nó cho phép hủy. Phím up/  down để thay đổi. Phím next/12 24/dir thì để  chọn thứ  tiếp theo. Nếu  ở  chế độ  bình thường thì là   phím chuyển đổi hệ 12h và 24h. còn ở chế độ động cơ thì đó là  đảo chiều động   cơ. 19
  20. Báo cáo Đồ án II 2014 3.3  KHỐI HIỂN THỊ     Mạch hiển thị  bao gồm màn hình LCD giao tiếp với MSP430g2553 với 4 bit   nối từ  chân 20­>23, có thêm biến trở  để  điều chỉnh độ  sáng của LCD, với các   chân điều khiển  của IC được nối với chân 24,25 của MSP430g2553 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.11: Bộ Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Tài Chính Ngân Hàng
172 tài liệu
837 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
6=>0