Đồ án môn học Hệ thống nhúng và giao tiếp máy tính: Điều khiển động cơ và giao tiếp máy tính

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN TỬ II ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG NHÚNG VÀ GIAO TIẾP MÁY TÍNH NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN-ĐIỆN TỬ NIÊN KHÓA: 2007-2012 CHUYÊN ĐỀ: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ VÀ GIAO TIẾP M ÁY T ÍNH GV. hƣớng dẫn: THS. Phạm Thế Duy THS. Tôn Thất Bảo Đạt Nhóm thực hiện: Nhóm : Lê Đức Thuận Lê Văn Kiểm Lê Văn Hoá Đặng Vân Nam Phạm Xuân kỳ D07DTA1 LỚP : TP.HỒ CHÍ MINH -2011 ỜI MỞ Đ U Em xin chân thành cảm ơn Th.s Phạm Thế Duy & Th.s Tôn Thất Đạt đã tận tình hƣớng dẫn, hỗ trợ cho chúng em về ý tƣởng, tài liệu trong suốt quá trình thực hiện đề t i Ngày nay trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật luôn xuất hiện khái niệm Kỹ thuật số vi xử lý v điều khiển, với sự trợ giúp của máy tính kỹ thuật vi xử lý v điều khiển đã có sự pháttriển mạnh mẽ đặc biệt là sự phát triển nhanh chóng của các họ vi xử lý v điều khiển với những tính năng mới Để phục vụ tốt cho môn học chúng em thực hiện đề t i: Đo v Điều khiển Tốc Độ Động Cơ với mục đích tích luỹ kiến thức đặc biệt là những kinh nghiệm trong quá trình lắp mạch thực tế song do thời gian và kiến thức có hạn, nên mạch thiết kế còn nhiều thiếu sót. Chúng em rất mong nhận đƣợc sự góp ý của các thầy cô để có thể nâng cao chất lƣợng của bài thiết kế, chúng em xin chân thành cảm ơn ! Tp. Hồ Chí Minh, 5 / 2011 Sinh viên: MỤC LỤC LỜI MỞ Đ U . CHƢƠNG I: CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ CHƢƠNG II: VI ĐIỀU KHIỂN ATMEGA16 2.1 Giới thiệu chung 2.2 Cấu trúc nhân AVR 2.2.1 ALU 2.2.2 Thanh ghi trạng thái 2.2.3 Con trỏ ngăn xếp (SP 2.2.4 Quản lý ngắt. 2.3 Cấu trúc bộ nhớ 2.3.1 Bộ nhớ chƣơng trình (Bộ nhớ Flash) 2.3.2 Bộ nhớ dữ liệu SRAM 2.3.2 Bộ nhớ dữ liệu SRAM. 2.3.3 Bộ nhớ dữ liệu EEPROM 2.4 Các cổng vào ra (I/O) 2.4.1 Thanh ghi DDRx . 2.4.2 Thanh ghi PORTx . 2.4.3 Thanh ghi PINx.. 2.5 Bộ định thời. 2.5.1 Các thanh ghi 2 5 2 Đơn vị đếm .. 2 5 3 Đơn vị so sánh ngõ ra. 2.5.4 Mô tả các thanh ghi... 2.6 USART.. 2.6.1 Tạo xung clock . 2 6 2 Định dạng khung truyền . 2.6.3 Khởi tạo USART 2.6.4 Truyền thông dữ liệu-bộ truyền USART.... 2.6.5 Nhận dữ liệu-bộ nhận USART . 2.7 Bộ biến đổi A/D 2.7.1 ADMUX: Multiplexer select register 2.7.2 ADCSR-ADC control and status register 2.7.3 Thanh ghi dữ liệu ACDH và ADCL 2.7.4 Nguyên tắc hoạt động và lập trình điều khiển.. CHƢƠNG III: GIAO TIẾP VI ĐIỀU KHIỂN VỚI MÁY TÍNH 3.1 Chuẩn RS232 3.2 Cổng COM 3.3 Truyền thông giữa hai nút CHƢƠNG IV: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG CHO ĐỀ TÀI 4.1 Sơ đồ thiết kế tổng quát.. 4.2 Một số linh kiện sử dụng trong mạch 4.2.1 Cảm biến nhiệt độ lm35 4.2.2 IC max 232. 4.2.3 Màn hình hiển thị( LCD 16x2). 4.3 Tính toán thiết kế cho các khối 4.3.1 Khối xử lý trung tâm 4.3.2 Khối phím điều khiển 4.3.3 Khối hiển thị. 4.3.5 Khối mạch thu phát hồng ngoại. 4.3.6 khối mạch khuếch đại vi sai dòng điện. 4.3.7 khối mạch cảm biến điện áp 4.3.8 khối mạch công suất.... CHƢƠNG V: LẬP TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN CHƢƠNG I: CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 1 Giới thiệu chung Điều khiển tốc độ là một yêu cầu cần thiết tất yếu của các máy sản xuất. Ta biết rằng hầu hết các máy sản xuất đòi hỏi có nhiều tốc độ, tùy theo từng công việc, điều kiện làm việc mà ta lựa chọn các tốc độ khác nhau để tối ƣu hoá quá trình sản xuất. Muốn có Đƣợc các tốc độ khác nhau trên máy ta có thể thay đổi cấu trúc cơ học của máy nhƣ tỉ số truyền hoặc thay đổi tốc độ của chính động cơ truyền động. Ở đây chúng tôi chỉ khảo sát theo phƣơng pháp thay đổi tốc độ động cơ truyền động.Tốc độ làm việc của động cơ do ngƣời điều khiển quy định đƣợc gọi là tốc độ đặt. Trong quá trình làm việc, tốc độ động cơ có thể bị thay đổi vì tốc độ của động cơ phụ thuộc rấ tnhiều vào các thông số nguồn, mạch và tải nên khi các thông số thay đổi thì tốc độ của động cơ sẽ bị thay đổi theo. Tình trạng đó gây ra sai số về tốc độ và có thể không cho phép Để khắc phục ngƣời ta dùng những phƣơng pháp ổn định tốc độ Độ ổn định tốc độ còn ảnh hƣởng quan trọng đến giải điều chỉnh (phạm vi điều chỉnh tốc độ) và khả năng quá tải của động cơ Độ ổn định càng cao thì giải điều chỉnh càng có khả năng mở rộng và mô men quá tải càng lớn. Có rất nhiều phƣơng pháp để điều chỉnh tốc độ động cơ nhƣ: - Điều chỉnh tham số. - Điều chỉnh điện áp nguồn. - Điều chỉnh cấu trúc sơ đồ. Ở đây chúng tôi chỉ đề cập đến các phƣơng pháp điều khiển tốc độ động cơ một chiều 2 Các phƣơng pháp điều khiển động cơ một chiều 2.1 điều chỉnh tốc độ bằng cách điều chỉnh điện áp Cách điều khiển này ta có thể thay đổi tốc độ động cơ DC khi thay đổi điện áp đặt vào hai đầu của động cơ thì tốc độ củng thay đổi theo Ƣu điểm của phƣơng pháp n y l mạch điện rất dễ thực hiện mạch điện đơn giản đạt hiệu quả cao khi cho động cơ hoạt động với công suât lớn Nhƣợc điểm của phƣơng pháp n y động cơ dễ mất mô men khi thay đổi tốc độ từ cao xuống thấp do đó đạt hiệu quả không cao khi cho động cơ chạy ở tốc độ thấp và có tải đi kèm Hình 1.2.1 Điều khiển tốc độ động cơ bằng điện áp 6