LUẬN VĂN : THIẾT KẾ CÁNH TAY ROBOT GẮP KHỐI DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F877A

Chia sẻ: Văn Ngô Viết Anh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:108

Thêm vào BST

Báo xấu

1.449
lượt xem 634
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Từ các thông tin trên các diễn đàn Internet và các trung tâm học tập thực hành, cho thấy nhu cầu học tập và nghiên cứu cũng như tự mài mò tìm hiểu về nhiều lĩnh vực trong ngành điện tử nói chung, tự động hóa nói riêng là rất cao. Trong nhiều lĩnh vực được quan tâm, có một lĩnh vực về vi điều khiển được quan tâm rất nhiều hiện nay đó là vi điều khiển PIC. Việc tìm hiểu và ứng dụng hết khả năng của nhiều loại PIC là cả một quá trình dài lý thú và hữu ích, vì sự...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: LUẬN VĂN : THIẾT KẾ CÁNH TAY ROBOT GẮP KHỐI DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F877A

ĐAI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ BỘ MÔN Đ IỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CÁNH TAY ROBOT GẮP KHỐI DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F877A SVTH : DƯƠNG BÌNH THẠNH MSSV:403T0254 VÕ THANH ĐIỀN MSSV:403T0055 GVHD : TS. HOÀNG MINH TRÍ Ks. BÙI THANH HUYỀN Lớp : BT03TDH TP.HOÀ CHÍ MINH, Tháng 5/2008 http://www.ebook.edu.vn
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM ĐỘC LẬP- TỰ DO- HẠNH PHÚC TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA ----oOo---- ----oOo---- Số: ……./BKĐT NHIỆM VỤ LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP KHOA : ĐIỆN-DIỆN TỬ BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HỌ VÀ TÊN :DƯƠNG BÌNH THẠNH MSSV: 403T0254 NGÀNH : ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG LỚP :BT03TĐH 1. Đầu đề luận án : THIẾT KẾ MÔ HÌNH CÁNH TAY MÁY ROBOT SÁU BẬC TỰ DO DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN PIC 2. Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu): ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... 3. Ngày giao nhiệm vụ luận án : ……………………………………………………………… 4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ : ……………………………………………………………… 5. Họ tên người hướng dẫn: Phần hướng dẫn: 1/ TS. Hoàng Minh Trí Toàn phần 2/ …………........................................ …………........................................ 3/ …………........................................ …………........................................ Nội dung và yêu cầu của LATN đã được thông qua bộ môn. Ngày …. tháng …. năm 2008 Chủ nhiệm bộ môn Người hướng dẫn chính (ký tên và ghi rõ họ tên) (ký tên và ghi rõ họ tên) TS. NGUYỄN ĐỨC THÀNH TS. HOÀNG MINH TRÍ PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN Người duyệt(chấm sơ bộ):……………….. Đơn vị: …………………………………... Điểm tổng kết: …………………………... http://www.ebook.edu.vn
Nơi lưu trữ luận án: ……………………... TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP- TỰ DO- HẠNH PHÚC ----oOo---- ----oOo---- Ngày ….tháng …. năm 2008 PHIẾU CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN (Dành cho người hướng dẫn / phản biện) 1. Họ và tên SV: ……………………………………………………………………… MSSV:………………………………..Ngành (chuyênngành):……………………. 2. Đề tài:………………………………………………………………………………. 3. Họ tên người hướng dẫn / phản biện:……………………………………………… 4. Tổng quát về bản thuyết minh: Số trang :……………………….. Số chương: ……………………….. Số bản số liệu:……………………….. Số hình vẽ:………………………… Số tài liệu tham khảo:………………… Phần mềm tính Toán:……………… Hiện vật(sản phẩm):………………….. 5. Tổng quát về các bản vẽ. -Số bản vẽ: bản A1 bảnA2 khổ khác -Số bản vẽ tay Số bản vẽ trên máy tính 6. Những ưu điểm chính của LVTN :………………………………………… 7. Những thiếu sót chính của LVTN:……………………………………………… ……………………………………………………..……………………………… 8. Đề nghị: Được bảo vệ: Bổ xung thêm để bảo vệ không được bảo vệ 9. Câu hỏi SV phải trả lời trước hội đồng(CBPB ra ít nhất 02 câu): a. ………………………………………………………………………………... b. ………………………………………………………………………………... c. ………………………………………………………………………………... 10. Đánh giá chung(bằng chữ: giỏi, khá ,TB): Đi ểm: ……./10 Ký tên (ghi rõ họ tên) http://www.ebook.edu.vn
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP- TỰ DO- HẠNH PHÚC ----oOo---- ----oOo---- Ngày ….tháng …. năm 2008 PHIẾU CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN (Dành cho người hướng dẫn / phản biện) 1. Họ và tên SV: ……………………………………………………………………. MSSV:………………………………..Ngành (chuyênngành):…………………… 2. Đề tài:……………………………………………………………………………… 3. Họ tên người hướng dẫn / phản biện:……………………………………………… 4. Tổng quát về bản thuyết minh: Số trang :……………………….. Số chương: …………………………. Số bản số liệu:……………………….. Số hình vẽ:………………………….. Số tài liệu tham khảo:………………… Phần mềm tính Toán:………………. Hiện vật(sản phẩm):………………….. 6. Tổng quát về các bản vẽ. -Số bản vẽ: bản A1 bảnA2 khổ khác -Số bản vẽ tay Số bản vẽ trên máy tính 6. Những ưu điểm chính của LVTN:……………………………………………….. 7. Những thiếu sót chính của LVTN:………………………………………………. ……………………………………………………..………………………………… 8. Đề nghị: Được bảo vệ: Bổ xung thêm để bảo vệ không được bảo vệ 9. Câu hỏi SV phải trả lời trước hội đồng(CBPB ra ít nhất 02 câu): a. ………………………………………………………………………………... b. ………………………………………………………………………………... c. ………………………………………………………………………………... 10. Đánh giá chung(bằng chữ: giỏi, khá ,TB): Đi ểm: ……./10 Ký tên (ghi rõ họ tên) http://www.ebook.edu.vn
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Tp. Hồ Chí Minh, Ngày …. Tháng …. năm 2008 GVHD http://www.ebook.edu.vn
N hận xét của giáo viên phản biện ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Tp. Hồ Chí Minh, Ngày …. Tháng…. năm 2008 GVPB http://www.ebook.edu.vn
LỜI CẢM ƠN Đề tài được hoàn thành trong sự hỗ trợ và động viên rất nhiều từ gia đình, người thân, thầy cô cũng như bạn bè thân thuộc. Đó là những tình cảm thật đáng trân trọng không sao đền đáp hết, và thật phấn khởi biết bao khi thấy mọi người vẫn luôn ở bên cạnh mình trong những hoàn cảnh khó khăn nhất. Dù ở bất kỳ nơi đâu, tôi sẽ vẫn nhớ và ghi sâu những tình cảm cao đẹp này. Cảm ơn ba mẹ đã luôn cùng con đi suốt những tháng ngày khó khăn qua. Cảm ơn ông, bà, và các cô chú vẫn luôn động viên và ủng hộ con. Đặc biệt cảm ơn thầy Hoàng Minh Trí và cô Bùi Thanh Huyền đã tạo điều kiện và hướng dẫn em cách học tập cũng như nghiên cứu để hoàn thành tốt đề tài này. Chân thành cảm ơn những người bạn vẫn luôn đồng hành cùng mình cả trong những lúc khó khăn nhất. Cảm ơn quý thầy cô trong Khoa Điện tử – Tự động hóa Trường Đại học Bách Khoa luôn cảm thông và tạo điều kiện tốt cho em trong suốt thời gian học tập tại trừơng. Qua đây em cũng rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý thầy cô trong Hội đồng bảo vệ khóa luận tốt nghiệp. Cuối cùng xin chúc gia đình, người thân, quý thầy cô cùng bạn bè nhiều sức khỏe và thành công trong mọi việc. http://www.ebook.edu.vn
LỜI NÓI ĐẦU Từ các thông tin trên các diễn đàn Internet và các trung tâm học tập thực hành, cho thấy nhu cầu học tập và nghiên cứu cũng như tự mài mò tìm hiểu về nhiều lĩnh vực trong ngành điện tử nói chung, tự động hóa nói riêng là rất cao. Trong nhiều lĩnh vực được quan tâm, có một lĩnh vực về vi điều khiển được quan tâm rất nhiều hiện nay đó là vi điều khiển PIC. Việc tìm hiểu và ứng dụng hết khả năng của nhiều loại PIC là cả một quá trình dài lý thú và hữu ích, vì sự thuận tiện, tinh gọn, khả năng phát triển cũng như sự đa dạng các dòng sản phẩm phù hợp nhiều quy mô ứng dụng của nó. Một lĩnh vực khác được quan tâm đông đảo trên các diễn đàn học tập ngành điện tử và tự động hóa, nhưng chưa có một tài liệu chính thống phổ biến hướng dẫn hay cung cấp thông tin về nó, cũng như chưa được giảng dạy ở nhiều trung tâm đó là ứng dụng PIC 16f877 điều khiển cánh tay ROBOT và thể hiện một sự linh hoạt mà trong thực tế rất phù hợp với nhu cầu s ản x ấut đa dạng trong các hệ thống từ công nghiệp cho đến dân dụng. Thuận tiện cho người vận hành cũng như cũng như năng xuất và chất lượng sản phẩm, trình bày một cách sinh động hơn Lựa chọn PIC trong đề tài này là một bước đi phù hợp với những yêu cầu giới hạn cần có của một đề tài tốt nghiệp cũng như đáp ứng những nhu cầu ứng dụng thực tế trong các lĩnh vực của ngành điện tử và tự động hóa đã theo học. Tuy đã có nhiều cố gắng nhưng do vốn kiến thức còn hạn chế cũng như thời gian còn hạng chế nên sẽ không tránh khỏi những sai sót và khuyết điểm trong qúa trình tính toán cũng như thi công công mô hình, rất mong được sự thông cảm và góp ý kiến của qúi thầy cô cũng như các bạn sinh viên. http://www.ebook.edu.vn
TOÙM TAÉT LUAÄN VAÊN Thöïc hieän ñeà taøi “THIEÁT KEÁ & ÑIEÀU KHIEÅN MOÂ HÌNH CAÙNH TAY MAÙY SAÙU BAÄC TÖÏ DO” Thöïc hieän ñeà taøi nghieân cöùu khaùi nieäm, nguyeân lyù laøm vieäc cuûa caùnh tay maùy sử dụng step motor để di chuyển sản phẩm. Cành tay máy sẽ di chuyển vật theo lộ trình định trước, và lập lại thao tác tương tự khi ấn phím enter. Ứng dụng phần mềm PCWH 3.227 sử dụng ngôn ngữ lập trình C (CCSC) để biên dịch và nạp cho vi xử lí PIC. Hiển thị trạng thái hoạt động của cành tay máy thông qua màn hình tinh thể lỏng LCD. Ứng dụng phần mềm OrCAD hổ trợ thiết kế mạch in. http://www.ebook.edu.vn
MỤC LỤC Chương 1: TỔNG QUAN Trang 1.1 Giới thiệu sơ lược về lịch sử phát triển của Robot. 1 1.2 Tình hình phát triển của Robot hiện nay. 2 1.3 Tình hình phát triển của ngành TDH ở nước ta hiện nay. 3 1.4 Nội dung đề tài. 4 1.5 Giới thiệu vấn đề. 4 Chương 2: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2 .1 Tổng qu ang. 5 2.2 Giới hạn đề tài nghiên cứu. 5 2 .3 Phương pháp nghiên cứu. 5 Chương 3 : GIỚI THIỆU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F877A 3.1 Vi điều khiển PIC 16F877A . 7 3.1.1 Giới thiệu chung. 8 3.1.2 Phân loại PIC. 8 3.2 Cấu trúc tổng quát của PIC16F877A. 8 3.3 Các Port xuất nhập và thanh ghi điều khiển. 10 3.4 Mạch dao động cho PIC . 13 3.5 Chân Reset PIC 13 3.6 Vấn đề cấp nguồn chi vi điều khiển. 14 3.7 Tổ chức bộ nhớ PIC . 14 Chương 4: MÔ-ĐUN MÀN HÌNH TINH THỂ LỎNG LCD(LIQUID CRYSTAL DISPLAY) 4.1 Giới thiệu Chung LCD. 17 4.2 Module LCD hi ển th ị k ý t ự theo d òng LMB 162ABC. 18 4.3 Lưu đồ khởi động LCD. 24 4.4 Sơ đồ kết nói ứng dụng vi điều khiển. 25 Chương 5: BIÊN DỊCH PCWH 3.227 SỬ DỤNG NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH C . 5.1 Giới thiệu chung về ngôn ngữ C. 26 5.2 Cách viết một chương trình trong CCSC. 28 5.3 Chương trình nạp Vi điều khiển PIC qua cổng LPT WinPic800 42 5.4 Bài tập minh họa điều khiển dãy 8 LED đơn 46 Chương 6: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ ĐỘNG CƠ BƯỚC. 6.1 Nguyên lí hoạt động của động cơ bước. 50 6.2 Giới thiệu các motor dùng trong cánh tay máy . 55 http://www.ebook.edu.vn
Chương 7: THÍÊT KẾ VÀ THI CÔNG 7.1 Tính toán sơ bộ cánh tay máy. 58 7.2 Tính vận tốc và moment của động cơ bước . 59 7.3 Tính toán phần cơ của cánh tay máy. 60 7.4 Mô hình thi công cánh tay máy. 61 7.4 Thiết kế bo mạch điều khiển cho cánh tay máy. 68 7.6 Lưu đồ giải thuật điều khiển. 70 7.6 Chương trình điều khiển. 74 Chương8: KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 8.1 Tóm tắt đề tài. 95 8.2 Kết quaû thöïc hieän. 95 8.3 Một vài đề nghị. 96 Tài Liệu Tham khảo. 97 http://www.ebook.edu.vn
Báo cáo luận văn tốt nghiệp. SVTH: Dương Bình Thạnh CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 LÒCH SÖÛ PHAÙT TRIEÅN CUÛA ROBOT Thuaät ngöõ ROBOT xuaát hieän vaøo naêm 1920 trong moät taùc phaåm vaên hoïc cuûa nhaø vaên Tieäp Khaéc coù teân Karel Capek. Thuaät ngöõ Inducstrial Robot (IR) - xuaát hieän ñaàu tieân ôû Myõ do coâng ty AMF (American Manchine and Foundry company) quaûng caùo moâ taû moät thieát bò mang daùng daáp vaø coù moät soá chöùc naêng nhö tay ngöôøi ñöôïc ñieàu khieån töï ñoäng ñeå thöïc hieän moät soá thao taùc saûn xuaát thieát bò coù teân goïi Versatran. Quaù trình phaùt trieån cuûa IR coù theå toùm taét nhö sau: - Töø nhöõng naên 50 ôû Myõ xuaát hieän vieän nghieân cöùu ñaàu tieân. - Ñang ñaàu nhöõng naêm 60 xuaát hieän saûn phaåm ñaàu tieân teân Versatran cuûa coâng ty AMF. - ÔÛ Anh ngöôøi ta baét ñaàu nghieân cöùu vaø cheá taïo caùc IR theo baûn quyeàn cuûa Myõ töø naêm 1967; - ÔÛ caùc nöôùc Taây AÂu khaùc nhö : Ñöùc, YÙ, Phaùp, Thuïy Ñieån, töø nhöõng naêm 70. - Chaâu AÙ coù Nhaät baét ñaàu nghieân cöùu öùng duïng IR töø naêm 1968. Ñeán nay treân theá giôùi coù khoaûng treân 20 coâng ty saûn xuaát IR trong soá ñoù coù 80 coâng ty cuûa Nhaät , 90 coâng ty cuûa caùc nöôùc Taây AÂu, 30 coâng ty cuûa Myõ vaø moät soá coâng ty ôû Nga, Tieäp … Theo chuûng loaïi, möùc ñoä ñieàu khieån, vaø khaû naêng nhaän bieát thoâng tin cuûa tay maùy - ngöôøi maùy ñaõ ñöôïc saûn xuaát treân theá giôùi coù theå phaân loaïi caùc IR thaønh caùc theá heä sau: Theá heä 1 : theá heä coù kieåu ñieàu khieån theo chu trình daïng chöông trình cöùng khoâng coù khaû naêng nhaän bieát thoâng tin Theá heä 2 : theá heä coù kieåu ñieàu khieån theo chu kỳ daïng chöông trình meàm böôùc ñaàu ñả coù khaû naêng nhaän bieát thoâng tin Theá heä 3 : theá heä coù kieåu ñieàu khieån daïng tinh khoân ,coù khaû naêng nhaän bieát thoâng tin vaø böôùc ñaàu ñaõ coù moät soá chöùc naêng lyù trí cuûa con ngöôøi Ñoái vôùi tay maùy coâng nghieäp ñaõ coù hôn 250 loaïi ,trong soá ñoù coù hôn 40% laø loaïi tay maùy coù kieåu ñieàu khieån ñôn giaûn thuoäc theá heä thöù nhaát . Söï xuaát hieän cuûa robot vaø söï gia taêng vai troø cuûa chuùng trong saûn xuaát vaø xaõ hoäi loaøi ngöôøi laøm xuaát hieän moät ngaønh khoa hoïc môùi laø ngaønh robot hoïc (Robotic) . treân theá giôùi ôû nhieàu nöôùc ñaõ xuaát hieän nhöõng vieän nghieân cöùu rieâng veà robot . ÔÛ Vieät Nam, töø nhöõng naêm giöõa cuûa thaäp kyû 80 ñaõ coù vieän nghieân cöùu veà robot. 1.2 TÌNH HÌNH PHAÙT TRIEÅN CUÛA ROBOT TREÂN THEÁ GIÔÙI http://www.ebook.edu.vn GVHD: Ts. Hoàng Minh Trí Trang: 1
Báo cáo luận văn tốt nghiệp. SVTH: Dương Bình Thạnh Söï phaùt trieån cuûa khoa hoïc kyõ thuaät ngaøy caøng nhanh goùp phaàn naâng cao naêng suaát lao ñoäng. Ñaët bieät söï ra ñôøi vaø phaùt trieån cuûa coâng ngheä cheá taïo Robot nhaèm taïo ra söï töï ñoäng hoùa trong quaù trình saûn xuaát giaûm ñi söùc lao ñoäng baèng chaân tay cuûa ngöôøi lao ñoäng . Ñoái vôùi caùc nööôùc ngoaøi laõnh vöïc töï ñoäng hoùa ñaõ xuaát hien raát sôùm ,tôùi nay ngaønh töï ñoäng hoùa ñaõ ñaït ñöôïc nhöõng thaønh töïu heát söùc to lôùn ,hoã trôï ñaéc löïc con nguoi trong nhieàu laõnh vöïc nhö : +ROBOT Coâng nghieäp CAÙNH TAY MAÙY 5 BAÂËC DUØNG TRONG COÂNG NGHIEÄP CUA HAÕNG SANYO DENKI Hình 2.1 +Khoâng gian: Xe töï haønh Spirit cuûa NASA ñang thaùm hieåm sao hoûa Hình 2.2 http://www.ebook.edu.vn GVHD: Ts. Hoàng Minh Trí Trang: 2
Báo cáo luận văn tốt nghiệp. SVTH: Dương Bình Thạnh Hình 2.3 Töï ñoäng hoùaù ñaõ trôû thaønh moät troâng nhöõng ngaønh muõi nhoïn cuûa nhieàu nöôùc treân theá giôùi,vôùi söï phaùt trieån khoâng ngöøng của coâng ngheä baùn daãn,coâng ngheä thoâng tin, trí tuïeâ nhaân taïo va cô khí chính xaùc, robot không con la nhöõng coå maùy voâ tri,voâ giac chi bieát laïp ñi laäp laïi moät coâng vi c nhaát ñònh maø noù ñaõ baét ñaàu coù caûm suùc ,suy nghó va haønh ñoäng nhö moät sinh vaät, töø ñoù nghaønh töï ñoäng hoùa ñaå môû ra nhieàu öùng duïng heát söùc phong phuù. nhöõng theá heä robot gaân gioáng con ngöôøi laàn löôït ñöôïc caùc haõng nhö HONDA ASIMO,MITSUBITSI,SONY,..cho ra ñôøi chöùng toû töông söï phaùt trieån va töông lai cuûa ngaønh töï ñoâng hoùa laø raát maïnh meõ. 1.3 TÌNH HÌNH PHAÙT TRIEÅN CUÛA NGHAØNH TÖÏ ÑOÄNG HOÙA & ROBOT TAÏI VIEÄT NAM. Rieâng ôû nöôùc ta lónh vöïc naøy coøn khaù môùi meõ.chuùng ta ñang ôû giai ñoaïn ñaàu cuûa thôøi kyø coâng nghieäp hoùa vaø hieän daïi hoùa ñaát nöôc, ña soá caùc maùy moùc cuûa chuùng ta trong caùc nhaø maùy xí ngieäp ñeàu ñaõ loãi thôøi vaø heát söùc laïc haïâu ,chuùng khoâng coøn thích hôp cho vieäc saûn xuaát.Vieäc ñaàu tö môùi caùc thieát bò naøy laø heát söùc caàn thieát nhöng hieän nay phaàn lôùn cacù trang thieát bò naøy ta ñeàu phaûi nhaäp ngoaïi maø chöa theå töï cheá taïo ñöôïc ,do ñoù töï ñoäng hoaù ñöôc xem nhu moät trong baûy nghaønh coâng nghieäp muõi nhoïn caàn ñaàu tö phaùt trieån ñeå noù coù theå ñaùp öùng tröôùc söï ñoøi hoûi cuûa nghaønh coâng nghieäp nöôùc nhaø. Ñeå coù theå coù theå laøm ñöôïc ñieàu ñoù chuùng ta caàn coù moät löïc löôïng nhaän löïc huøng haâuï caû veà soá löôïng laån trình ñoä chuyeân moân cuøng vôùi söï ñaàu tö veà trang thieát bò vaø cô sô vaät chaát Nhieàu cuoäc thi veà töï ñoäng hoùa ñaõ dieãn ra nhaèm khuyeán khích loøng xay meâ saùng taïo trong giôùi treûõ ñaõ ñöôïc toå chöùc nhö :ROBOCON,EUREKA,. . . . . ñaõ nhaän ñöôïc söï uûng hoä nhieät tình trong sinh vieân vaø goùp phaàn tích cöïc vao vieäc thuùc ñaåy söï ñam meâ vaø loøng ham thích cuûa sinh vieân VIETNAM treân con ñöôøng xaây döïng ñaát nöôùc Ñöùng tröôùc nhu caàu ñoù tröôùc nhu caàu thöïc teá ñoù coäng vôùi loøng ñam meâ cuûa baïn thaân, chuùng em ñaõ baét tay vaøo thöïc hieän ñeà taøi naøy vôùi söï giuùp ñôõ nhieät tình veà http://www.ebook.edu.vn GVHD: Ts. Hoàng Minh Trí Trang: 3
Báo cáo luận văn tốt nghiệp. SVTH: Dương Bình Thạnh kieán thöùc, taøi chính vaø söï ñoäng vieân nhieät tình cua thaâyø cô. Mong ñoùng goùp moät phaàn söùc löïc vaøo söï phaùt trieån cuaû nöôùc nhaø. 1.4 NOÄI DUNG CUÛA ÑEÀ TAØI: Yeâu caàu cuûa ñeà taøi laø cheá taïo hoaøn thieän phaàn cô-ñieän cuûa moät caùnh tay maùy 6 baäc töï do coù chieàu daøi toång coâng laø 60cm(daøi baèng tay ngöôøi),tuy nhieân ñeå chöùng toû tính öùng duïng cao cuûa caùnh tay maùy em ñaõ thieát keá theâm phaàn baêng chuyeàn vaø caûm bieán vaät theå. ÔÛ Vieät Nam noùi chung coâng ngheä cheá taïo cô khí chính xaùc con chöa phaùt trieån neáu khoâng muoán noùi laø con soá khoâng, chuùng ta hoaøn toaøn chöa coù khaû naêng cheá taïo caùc boä phaän caáu thaønh cuûa tay maùy ñaït tieâu chuaån quoác teá (coù ñoä chính xaùc vaø ñoä beàn cao). Taän duïng nhöõng vaät lieäu coù saún ñeå gia coâng caùc chi tieát cô khí cuõng nhö linh kieän, thieát bò ñieän do nöôùc ngoøai saûn suaát ñeå thieát keá thaønh nhöõng saûn phaåm cuï theå tröôùc heát laø öùng duïng laøm phöông tieän giaûng daïy trong tröôøng hoïc vaø töø ñoù phaùt trieån cao hôn ñeå öùng duïng vaøo trong saûn suaát ñaõ vaø ñang laø höôùng ñi ñuùng ñaéng cuûa caùc nhaø khoa hoïc vaø kyõ sö ôû Vieät Nam . Ñeà taøi : “THIEÁT KEÁ & ÑIEÀU KHIEÅN MOÂ HÌNH CAÙNH TAY MAÙY SAÙU BAÄC TÖÏ DO” khoâng naèm ngoaøi nhaän ñònh treân. Ñieàu quan troïng hôn heát laø caùc vaán ñeà lieân quan ñeán vieäc tính toaùn thieát keá, cheá taïo, nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa tay maùy vaø phaàn lyù thuyeát ve àmaïch giao tieáp coâng suaát vaø maïch ñieàu khieån heä thoáng baèng vi ñieàu khieån. Noù seõ laø nguoàn thoâng tin höûu ích cho nhöõng ai muoán tìm hieåu veà lónh vöïc töï ñoäng hoùa noùi chung vaø laõnh vöïc caùnh tay maùy noùi rieâng. 1.5 GIÔÙI HAÏN VAÁN ÑEÀ Tay maùy raát ña daïng veà nguoàn goác vaø chuûng loaïi ñaây laø laàn ñaàu thöïc hieän nghieân cöùu ñeà taøi: “THIEÁT KEÁ & ÑIEÀU KHIEÅN MOÂ HÌNH CAÙNH TAY MAÙY SAÙU BAÄC TÖÏ DO” trong ñieàu kieän: • Thôøi gian thöïc hieän ñeà taøi chæ trong moät hoïc kyø • Kinh nghieäm thöïc teá chöa coù nhieàu • Taøi lieäu veà vi xöû lí vaø tay maùy coøn hieám • Vaät tö vaø linh kieän khoâng ñoàng boä Vì vaäy chuùng em ñaõ thöïc hieän nghieân cöùu ñeà taøi vôùi nhöõng ñaëc ñieåm chính sau ñaây: • Thieát keá & cheá taïo caùnh tay maùy 5 baäc töï do & heä thoáng baêng chuyeàn • Thieát keá & cheá taïo maïch giao tieáp coâng suaát cuûa caùnh tay maùy • Thieát keá& cheá taïo maïch ñieàu khieån caùnh tay maùy & baêng chuyeàn • Laäp trình baèng vi xöû lí PIC16F877A • Xaây döïng nhöõng chöông trình tieâu bieåu http://www.ebook.edu.vn GVHD: Ts. Hoàng Minh Trí Trang: 4
Báo cáo luận văn tốt nghiệp. SVTH: Dương Bình Thạnh CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Tổng quan : Đề tài Thiết kế cánh tay Robot dùng Vi điều khiển PIC 16F877A bao gồm các thành phần chính: • Độ ng cơ bước (step motor ) • Phần cứng lập trình Vi điều khiển PIC 16F877A của MICROCHIP Mỹ với 32 tập lệnh 14bit. • Trình biên dịch PCWH 3.227 sử dụng ngôn ngữ lập trình C (CCSC) (Do TM e-DESIGN cung cấp). • Chương trình nạp Vi điều khiển PIC qua cổng LPT1 WinPic800 3.56 (Do TM e-DESIGN cung cấp). • Thiết kế bo mạch điều khiển với sự hổ trợ của phần mềm OrCAD (electronic design automation) • Các khâu truyền động cơ khí giửa các khớp của cánh tay Robot Ý nghĩa đề tài Đề tài điều khiển cánh tay Robot là một ứng dụng thực tế mà hiện nay dang phát triển mạnh mẽ, đa dạng và sinh động, nó được ứng dụng nhiều trong các nhà máy sản xuất nhầm giảm bớt công sức lao động của con người dồng thời nâng cao số lượng cũng như chất lượng của sản phẩm, nên nó phù hợp nhiều ứng dụng thực tế,... Việc trình bày thao tác đối với cánh tay Robot, nhất là động cơ bước (step motor),Tuy nhiên Step motors hiện nay các nước tiên tiến đã sản xuất và ứng dụng trong một số lĩnh vực, trong công nghiệp hiện nay người ta dùng một loại motor mới (Servo motor AC) Loại motor này vận hành ở tốc độ cao hơn công suất lớn hơn và tiết kiệm năng lượng hơn tuy nhiên giá thành sẽ cao hơn rất nhiều. Từ đó các nghiên cứu trong lĩnh vực này sẽ thuận lợi hơn, sáng tạo hơn và chuyên nghiệp hơn. 2.2 Giới hạn nghiên cứu: • Động cơ step motor . • Vi điều khiển PIC 16F877A. • Phần mềm CCS ( ngôn ngữ C) hổ trợ lập trình và biên dịch chương trình vi xử lí. • Phần mềm OrCAD hổ trợ thiết kế mạch in. 2.3 Giới hạn áp dụng: Điều khiển cành tay Robot để di chuyển vật trên lộ trình đã định. 2.4 Phương pháp nghiên cứu: http://www.ebook.edu.vn GVHD: Ts. Hoàng Minh Trí Trang: 5
Báo cáo luận văn tốt nghiệp. SVTH: Dương Bình Thạnh Tìm hiểu vi xử lí PIC16F877A phần cứng và tập lệnh. Tìm hiểu màn hình LCD. Tìm hiểu ngôn ngữ lập trình và biên dịch CCS, viết chương trình và biên dịch ra file.hex nạp cho vi điều khiển PIC.Viết chương trình diều khiển cho một motor bước quay một góc x ác định bằng kit thực hành đa năng theo Thiết kế phần cơ và chế tạo cánh tay robot. Thiết kế mạch công suất và thử nghiệm cho quay từng khớp cuả cánh tay máy. Thiết kế hệ thống băng chuyền các sensor và mạch điều khiển. Lập trình và hoàn thiện cánh tay robot. http://www.ebook.edu.vn GVHD: Ts. Hoàng Minh Trí Trang: 6
Báo cáo luận văn tốt nghiệp. SVTH: Dương Bình Thạnh CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F877A 3.1 Vi điều khiển PIC16F877A: Hình 3.1 Sơ đồ chân của PIC16FxxxA 3.1.1Giới thiệu chung PIC là tên viết tắt của Máy tính khả trình thông minh (Programable Intelligent Computer) do hãng General Instrument đặt tên, con vi điều khiển đầu tiên của họ là PIC1650. Hãng Microchip tiếp tục phát triển các dòng sản phẩm này. Cho đến nay, các sản phẩm vi điều khiển PIC của Microchip đã gần 100 loại, từ họ 10Fxxx đến các họ 12Cxxx, 17Cxx, 16Fxx, 16Fxxx, 16FxxxA, 16LFxxxA, 18Fxxx 18LFxxx, Bảng 3.2 Sơ đồ chân của PIC16FxxxA http://www.ebook.edu.vn GVHD: Ts. Hoàng Minh Trí Trang: 7
Báo cáo luận văn tốt nghiệp. SVTH: Dương Bình Thạnh 3.1.2 Phân loại PIC theo ký tự: • Nhóm thứ nhất có ký tự C, họ PIC xxCxxx được đưa vào một nhóm, gọi là OTP (One Time Programable) chỉ có thể lập trình một lần duy nhất. • Nhóm thứ hai có ký tự F, LF, họ PIC xxFxxx, xxFxxx, gọi là Flash, cho phép ghi/xóa nhiều lần bắng các mạch điện thông thường. 3.1.3 Phân loại PIC theo ký số: • Loại thứ nhất là dòng PIC cơ bản (Base-Line), gồm các PIC 12Cxxx, có độ dài lệnh là 12 bit. • Loại thứ hai là các dòng PIC 10F, 12F, và 16F, gọi là dòng phổ thông (Mid- Range), có độ dài lệnh là 14 bit. • Loại thứ ba là dòng PIC 18F (High-End), có độ dài lệnh là 16 bit. PIC là một vi điều khiển với kiến trúc RISC, sử dụng microcode đơn giản đặt trong ROM, chạy một lệnh một chu kỳ máy (4 chu kỳ của bộ dao động). PIC nhờ có EEPROM nên tạo thành 1 bộ điều khiển vào ra khả trình, có rất nhiều dòng PIC với hàng loạt các mô-đun ngoại vi tích hợp sẵn (như USART, PWM, ADC...), với bộ nhớ chương trình từ 512 Word đến 32K Word. PIC16F877A là dòng PIC phổ biến nhất, đủ mạnh về tính năng, 40 chân, bộ nhớ đủ lớn cho hầu hết các ứng dụng thông thuờng. 3.2 Cấu trúc tổng quát PIC16F877A gồm: • 8 K Flash ROM • 368 bytes RAM • 256 bytes EEPROM • 5 Port I/O (A, B, C, D, E), ngõ vào/ra với tín hiệu điều khiển độc lập • 2 bộ định thời 8 bit Timer 0 và Timer 2 http://www.ebook.edu.vn GVHD: Ts. Hoàng Minh Trí Trang: 8
Báo cáo luận văn tốt nghiệp. SVTH: Dương Bình Thạnh • 1 bộ định thời 16 bit Timer 1, có thể hoạt động trong cả chế độ tiết kiệm năng lượng (Sleep Mode) với nguồn xung clock ngoài • 2 bộ CCP, Capture/Compare/PWM - tạm gọi là: Bắt giữ / So sánh / Điều biến xung • 1 bộ biến đổi tương tự – số (ADC) 10 bit, 8 ngõ vào • 2 bộ so sánh tương tự (Comparator) • 1 bộ định thời giám sát (WDT – Watch Dog Timer) • 1 cổng song song (Parallel Port) 8 bit với các tín hiệu điều khiển • 1 cổng nối tiếp (Serial Port) • 15 nguồn ngắt (Interrupt) • Chế độ tiết kiệm năng lượng (Sleep Mode) • Nạp chương trình bằng cổng nối tiếp ICSPTM (In-Circuit Serial Programing) • Nguồn dao động lập trình được tạo bằng công nghệ CMOS • 35 tập lệnh có độ dài 14 bit • Tần số hoạt động tối đa là 20 MHz * Cấu trúc phần cứng PIC16F877A: PIC là một vi điều khiển với kiến trúc RISC, chạy một lệnh một chu kỳ máy (4 chu kỳ của bộ dao động). PIC16F877A là họ vi điều khiển có 40 chân, mỗi chân có một chức năng khác nhau. Trong đó có một số chân đa công dụng (đa hợp), mỗi chân có thể hoạt động như một đường xuất/nhập (I/O) độc lập hoặc là một chức năng đặc biệt dùng để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi. http://www.ebook.edu.vn GVHD: Ts. Hoàng Minh Trí Trang: 9