Đề tài Điều khiển động cơ DC giao tiếp máy tính

u khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 16 Đồ án môn học 2 Cờ tràn TOV0 được set mỗi lần bộ đếm đạt tới giá trị BOTTOM. Khi timer đạt tới giá trị này, ta có thể sử dụng để kích hoạt chương trình ngắt qua cờ báo ngắt. Xung PWM được đưa ra trên chân OC0. Việc thiết lập ngõ ra dạng đảo (inverting) hay không đảo (non-inverting) được thực hiện qua hai bit COM01 và COM00. Giá trị thực sự của OC0 chỉ có thể thấy được khi ta đặt OC0 là ngõ ra. Tần số của xung PWM được tính toán dựa vào công thức sau: Trong đó, N là giá trị của bộ chia tần số (1, 8, 64, 256,1024). Thanh ghi OCR0 sẽ đạt tới cực trị (cực đại hoặc cực tiểu) thay cho các trường hợp đặc biệt khi phát ra dạng xung PWM. Trong chế độ không đảo, nếu OCR0 được đặt giá trị BOTTOM, ngõ ra luôn ở mức thấp và nếu OCR0 được đặt giá trị MAX thì ngõ ra luôn ở mức cao. Đối với chế độ đảo thì hoạt động ngược lại. 1.1.4.2. Timer/Counter1 Các chức năng chính: - Thiết kế 16bit thực sự (cho phép tạo ra xung PWM 16bit). - 2 bộ so sánh ngõ ra độc lập. - 1 bộ bắt mẫu từ ngõ vào. - 1 bộ giảm nhiễu ngõ vào. - Chế độ xóa timer khi đạt tới giá trị so sánh. - Tạo tần số. - Tạo xung PWM có thể thay đổi giá trị. - Đếm sự kiện ngoài. - 4 nguồn ngắt độc lập (TOV1, OCF1A, OCF1B và ICF1). Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 17 Đồ án môn học 2 Hình 1.6 - Sơ đồ khối của timer/counter1 Các chế độ hoạt động: - Chế độ bình thường. - Chế độ xóa timer khi đạt tới giá trị so sánh. - Chế độ Fast PWM. - Chế độ PWM (Phase Correct PWM). - Chế độ Phase and Frequency Correct PWM. - Giới thiệu về chế độ đếm sự kiện ngoài: - Chân ngõ vào T1: tác động cạnh lên hoặc xuống (tùy lựa chọn). Trong chế độ này, bộ đếm luôn đếm lên, khi đạt tới giá trị MAX (0xFFFF) thì tự động reset về BOTTOM (0x0000). 1.1.4.3. Giới thiệu timer/counter2 Các chức năng chính: Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 18 Đồ án môn học 2 - Kênh đếm so sánh đơn. - Xóa timer khi đạt tới giá trị so sánh (Auto Reload). - Chế độ PWM. - Đếm sự kiện bên ngoài. - Bộ chia tần số 10bit. - Ngắt khi tràn hoặc tại giá trị so sánh. Hình 1.7 - Sơ đồ khối của timer/counter2 Các chế độ hoạt động của Timer/Counter2: - Chế độ bình thường. - Chế độ xóa timer khi đạt tới giá trị so sánh. - Chế độ Fast PWM. - Chế độ PWM. Giới thiệu chế độ xóa giá trị Timer khi đạt tới giá trị so sánh (CTC): Trong chế độ này, thanh ghi OCR2 được dùng để thiết lập độ phân giải cho bộ đếm. Khi TCNT đạt tới giá trị bằng với OCR2, bộ đếm được xóa về 0. Thanh ghi OCR2 xác định giá trị lớn nhất và cũng là độ phân giải của Timer2. Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 19 Đồ án môn học 2 Hình 1.8 - Giản đồ thời gian của chế độ CTC Khi bộ đếm đạt tới giá trị TOP, cờ OCF2 kích hoạt chương trình ngắt. Khi đã được kích hoạt, chương trình ngắt có thể được sử dụng để cập nhật giá trị TOP. Chu kỳ của Timer trong chế độ CTC có thể tính như sau: Với công thức trên, ta có thể tính thời gian lấy mẫu như sau: Timer 8bit, giá trị MaxVal đặt trong OCR = 155, nguồn xung clock 16MHz, chia tần số 1024 thì thời gian lấy mẫu là 10ms. 1.1.5. Bộ truyền nhận dữ liệu USART USART (The Universal Synchronous and Asynchronous serial Receiver and Transmitter – Bộ truyền nhận nối tiếp tổng hợp đồng bộ và bất đồng bộ) Đặc điểm: - Hoạt động song công. - Cho phép làm việc ở các chế độ : đồng bộ hay bất đồng bộ. - Bộ phát tốc độ baud (BAUD RATE) với độ phân giải cao. - Hỗ trợ Format khung truyền nối tiếp : 5,6,7,8, hay 9 Data Bits và 1 hoặc 2 bit Stop. - Hỗ trợ kiểm tra bit chẵn , lẻ bằng phần cứng. - Có thể phát hiện Data bị tràn , khung truyền bị lỗi. - Có 3 cờ báo ngắt : TX complete, TX Data Register Empty và RX complete. - Có chế độ truyền thông đa xử lý. - Double speed (chỉ áp dụng cho chế độ truyền thông bất đồng bộ). Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 20 Đồ án môn học 2 Hình 1.9 - Sơ đồ khối USART Trong sơ đồ trên, có ba khối nằm trong phần khung vuông là ba phần chính của USART: bộ phát xung, bộ truyền và bộ nhận. Thanh ghi điều khiển được sử dụng chung cho các thành phần. Bộ phát xung tạo ra xung nhịp cho bộ phát tốc độ baud (khi truyền nhận bất đồng bộ), hoặc điều khiển để nhận xung clock bên ngoài khi truyền nhận đồng bộ. Bộ truyền bao gồm một bộ đệm ghi đơn (single write buffer), thanh ghi dịch nối tiếp (serial Shift Register), bộ phát parity và bit điều khiển sử dụng cho nhiều khung truyền khác nhau. Bộ nhận phức tạp hơn do có phần phục hồi xung và dữ liệu (clock and data recovery). Thành phần phục hồi này sử dụng trong khi nhận dữ liệu bất đồng bộ. Ngoài hai phần phục hồi, bộ nhận còn có phần kiểm tra parity, bit điều khiển, thanh ghi dịch và bộ đệm nhận hai Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 21 Đồ án môn học 2 mức thấp (UDR). Bộ nhận hỗ trợ các chuẩn khung truyền giống như bộ phát, và có thể phát hiện lỗi khung truyền, tràn dữ liệu hoặc lỗi parity. Các thanh ghi của USART: - USART I/O Data Register –UDR UDR là thanh ghi bộ đệm truyền(TXB) và nhận(RXB) (chúng có cùng 1 địa chỉ vật lý) có chức năng lưu trữ Data. o TXB: Thanh ghi bộ đệm truyền. Khi ta muốn send data đến PC thì trước hết data đó phải được nạp vào TXB. Muốn ghi DATA vào TXB thì bit UDRE trong thanh ghi UCSRA phải được set (UDRE=[1]: cho phép ghi vào TXB). Data đó được ghi vào UDR cho đến khi UDRE=[0]. Khi Data đang được vào TXB, và Transmitter được phép thì Transmitter sẽ Load Data đó vào thanh ghi dịch khi thanh ghi dịch bị trống (rỗng). Sau đó Data được truyền nối tiếp trên chân TxD (PD0) của MCU. o RXB: Thanh ghi bộ đệm nhận. Khi PC send 1 gói Data đến MCU thì gói Data đó nằm trong RXB do đó cần phải chuyển Data trong RXB vào 1 thanh R (vd: R16). RXB gồm có 2 mức FIFO. FIFO sẽ thay đổi trạng thái của nó bất cứ khi nào RXB được truy xuất. Vì trạng thái này của RXD mà không được dùng những lệnh (SBI, CBI) ở đây. Cẩn thận với các lệnh kiểm tra (SBIC và SBIS), vì chúng cũng sẽ làm thay đổi trạng thái của FIFO. - USART Control and Status Register A – UCSRA (Thanh ghi điều khiển và trạng thái A) o Bit 7 – RXC: USART Receive Complete Cờ RXC =[1] khi có data chưa được đọc trong RXB và RXC =[0] khi RXB rỗng (không còn bất kì data nào trong RXB chưa đọc). Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 22 Đồ án môn học 2 Cờ RXC có thể được dùng để tạo ra ngắt khi nhận xong (kết hợp với bit RXCIE). o Bit 6-TXC: USART Transmit Complete Cờ TXC =[1] khi toàn bộ data trong thanh ghi dịch truyền đã dược dịch ra ngoài và không còn data mới nào xuất hiện trong TXB (UDR). TXC tự động được xóa nếu có 1 ngắt khi truyền xong được thực thi hay nó cũng có thể được xóa bằng cách ghi vào vị trí bit của nó. Cờ TXC có thể được dùng để tạo ra ngắt khi truyền xong (kết hợp với bit RXCIE). o Bit 5-UDRE: USART Data Register Empty Cờ UDRE chỉ thị nếu TXR (UDR) sẵn sàng để nhận dữ liệu mới. Nếu UDRE=[1] thì bộ đệm trống, vì thế mà bộ đệm sẵn sàng nhận dữ liệu mới. Cờ UDRE có thể tạo ra 1 ngắt khi data trong thanh ghi trống rỗng (kết hợp với bit UDRIE). UDRE = [1] sau khi reset để chỉ thị rằng bộ truyền đã sẵn sàng. o Bit 4-FE: Frame Error FE =[1] nếu có lỗi khung truyền khi nhận. o Bit3-DOR: Data OverRun DOR=[1] nếu dữ liệu bị tràn. o Bit 2-PE: Parity Error PE=[1] nếu có lỗi kiểm tra chẵn, lẻ. o Bit 1-U2X: Double the USART Transmission Speed Chú ý : U2X chỉ có tác dụng đối với chế độ truyền bất đồng bộ. U2X=[0] khi sử dụng chế độ truyền đồng bộ. U2X=[1] sẽ làm giảm ước số của bộ chia tốc độ baud từ 16 xuống còn 8 có tác dụng tăng tốc độ truyền đối với hoạt động bất đồng bộ. o Bit 0-MPCM: Multi-processor Communication Mode Bit này cho phép chế độ truyền thông đa xử lý. Khi MPCM=[1] thì tất cả các dữ liệu được nhận vào bởi bộ nhận USART mà không có địa chỉ sẽ được bỏ qua. Việc set bit MPCM không ảnh hưởng đến bộ truyền. - USART Control and Status Register B – UCSRB Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 23 Đồ án môn học 2 o Bit 7-RXCIE: RX complete Interrupt Enable RXCIE=[1] cho phép nhận xảy ra ngắt (bằng cờ RXC). USART nhận hoàn tất sẽ tạo ra 1 ngắt khi chỉ khi RXCIE=[1], ngắt toàn cục được phép và RXC =[1] (trong UCSRA). o Bit 6-TXCIE: TX complete Interrupt Enable TXCIE=[1] cho phép truyền xảy ra ngắt (bằng cờ TXC). USART truyền hoàn tất sẽ tạo ra 1 ngắt khi chỉ khi TXCIE=[1], ngắt toàn cục được phép và TXC =[1] (trong UCSRA). o Bit 5-UDRIE: USART Data Register Empty Interrupt Enable UDRIE=[1] cho phép ngắt khi Data trong thanh ghi trống. Ngắt này chỉ được tạo ra khi UDRIE=[1], ngắt toàn cục được phép và UDRE =[1] (trong UCSRA). o Bit 4-RXEN: Receive Enable RXEN=[1]: cho phép nhận. o Bit 3-TXEN : Transmit Enable TXEN=[1]: cho phép truyền. o Bit 2-UCSZ2: character size UCSZ2 kết hợp với UCSZ1:0 trong thanh ghi UCSRC dùng để thiết lập khung dữ liệu (số Data_Bit có trong 1 khung truyền. VD: 5bit, 6bit, 8bit…) truyền và nhận . o Bit 1-RXB: Receive Data bit 8. RXB chứa bit thứ 9 nhận về khi hoạt động ở chế độ khung truyền 9 bit. Nó phải được đọc trước khi đọc những bit thấp từ UDR. o Bit 0-TXB: Transmit Data bit 8. TXB chứa bit thứ 9 sẽ được truyền đi khi hoạt động ở chế độ khung truyền 9 bit. Nó phải được ghi trước khi ghi những bit thấp vào UDR. - SART Control and Status Register C – UCSRC Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 24 Đồ án môn học 2 o Bit 7 – URSEL: Register Select Bit nay dùng để lựa chọn thanh ghi UCSRC hay UBRRH. URSEL=[1]: UCSRC URSEL=[0]: UBBRH o Bit 6 – UMSEL: USART Mode Select (lựa chọn truyền đồng bộ hay bất đồng bộ) o Bit 5:4 – UPM 1:0: Parity Mode (lựa chọn bit chẵn – lẻ) o Bit 3 – USBS: stop bit select o Bit 2:1-UCSZ 1:0: character size (Format khung truyền) o Bit 0 – UCPOL: Clock Polarity Bit này chỉ dùng cho chế độ truyền đồng bộ. Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 25 Đồ án môn học 2 UCPOL = [0]: chọn chế độ truyền bất đồng bộ. UCPOL được thiết lập liên quan đến giữa dữ liệu đầu ra thay đổi và mẫu dữ liệu vào và xung đồng bộ (XCK). - USART Baud Rate Registers – UBRRL and UBRRH o Bit 15 - URSEL: Register Select Bit nay dùng để lựa chọn thanh ghi UCSRC hay UBRRH. URSEL=[1]: UCSRC URSEL=[0]: UBBRH o Bit 14:12: Reserved Bits o Bit 11:0: UBRR 11:0: USART Baud Rate Register Dùng để chọn tốc độ BAUD Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 26 Đồ án môn học 2 1.2. Giới thiệu LCD HD44780 1.2.1.Hình dáng và kích thước Có rất nhiều loại LCD với nhiều hình dáng và kích thước khác nhau, trên hình 1.6 là hai loại LCD thông dụng. Hình 1.10 – Hình dạng LCD Khi sản xuất LCD, nhà sản xuất đã tích hợp chíp điều khiển (HD44780) bên trong lớp vỏ và chỉ đưa các chân giao tiếp cần thiết. Các chân này được đánh số thứ tự và đặt tên như hình 1.7 Hình 1.11 – Sơ đồ chân LCD Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 27 Đồ án môn học 2 1.2.2.Chức năng của các chân Bảng 1.6 – Chức năng các chân LCD * Ghi chú : Ở chế độ “đọc”, nghĩa là MPU sẽ đọc thông tin từ LCD thông qua các chân DBx. Còn khi ở chế độ “ghi”, nghĩa là MPU xuất thông tin điều khiển cho LCD thông qua các chân DBx. Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 28 Đồ án môn học 2 1.2.3.Các khối cơ bản của LCD Hình 1.12 – Các khối cơ bản của LCD 1.2.4.Các thanh ghi - Chíp HD44780 có 2 thanh ghi 8 bit quan trọng : Thanh ghi lệnh IR (Instructor Register) và thanh ghi dữ liệu DR (Data Register) - Thanh ghi IR : Để điều khiển LCD, người dùng phải “ra lệnh” thông qua 8 đường bus DB0-DB7. Mỗi lệnh được nhà sản xuất LCD đánh địa chỉ rõ ràng. Người dùng chỉ việc cung cấp địa chỉ lệnh bằng cách nạp vào thanh ghi IR. Nghĩa là, khi ta nạp vào thanh ghi IR một chuỗi 8 bit, chíp HD44780 sẽ tra bảng mã lệnh tại địa chỉ mà IR cung cấp và thực hiện lệnh đó. VD : Lệnh “hiển thị màn hình” có địa chỉ lệnh là 00001100 (DB7…DB0) Lệnh “hiển thị màn hình và con trỏ” có mã lệnh là 00001110 - Thanh ghi DR : Thanh ghi DR dùng để chứa dữ liệu 8 bit để ghi vào vùng RAM DDRAM hoặc CGRAM(ở chế độ ghi) hoặc dùng để chứa dữ liệu từ 2 vùng RAM này gởi ra cho MPU (ở chế độ đọc). Nghĩa là,khi MPU ghi thông tin vào DR, mạch nội bên trong chíp sẽ tự động ghi thông tin này vào DDRAM hoặc CGRAM. Hoặc khi thông tin về địa Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 29 Đồ án môn học 2 chỉ được ghi vào IR, dữ liệu ở địa chỉ này trong vùng RAM nội của HD44780 sẽ được chuyển ra DR để truyền cho MPU. Bằng cách điều khiển chân RS và R/W chúng ta có thể chuyển qua lại giữ 2 thanh ghi này khi giao tiếp với MPU. Bảng sau đây tóm tắt lại các thiết lập đối với hai chân RS và R/W theo mục đích giao tiếp. Bảng 1.7 – RS – R/W LCD 1.3.4.Tập lệnh của LCD Các lệnh của LCD có thể chia thành 4 nhóm như sau : • Các lệnh về kiểu hiển thị. VD : Kiểu hiển thị (1 hàng / 2 hàng), chiều dài dữ liệu (8 bit / 4 bit), … • Chỉ định địa chỉ RAM nội. • Nhóm lệnh truyền dữ liệu trong RAM nội. • Các lệnh còn lại . Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 30 Đồ án môn học 2 Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 31 Đồ án môn học 2 Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 32 Đồ án môn học 2 Bảng 1.8 – Tập lệnh LCD 1.3.5. Đặc tính điện của các chân giao tiếp LCD sẽ bị hỏng nghiêm trọng, hoặc hoạt động sai lệch nếu bạn vi phạm khoảng đặc tính điện sau đây: Bảng 1.9 – Phạm vi hoạt động của LCD Đặc tính điện làm việc điển hình: (Đo trong điều kiện hoạt động Vcc = 4.5V đến 5.5V, T = -30 đến +75C) Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 33 Đồ án môn học 2 Bảng 1.10 – Miền làm việc bình thường của LCD 1.3.Giới thiệu về động cơ điện một chiều và điều khiển tốc độ động cơ bằng phương pháp pwm Động cơ điện một chiều là động cơ điện hoạt động với dòng điện một chiều. Động cơ điện một chiều ứng dụng rộng rãi trong các ứng dụng dân dụng cũng như công nghiệp. Cấu tạo của động cơ gồm có 2 phần: stato đứng yên và rôto quay so với stato. Phần cảm (phần kích từ-thường đặt trên stato) tạo ra từ trường đi trong mạch từ, xuyên qua các vòng dây quấn của phần ứng (thường đặt trên rôto). Khi có dòng điện chạy trong mạch phần ứng, các thanh dẫn phần ứng sẽ chịu tác động bởi các lực điện từ theo phương tiếp tuyến với mặt trụ rôto, làm cho rôto quay. Tùy theo cách mắc cuộn dây roto và stato mà người ta có các loại động cơ sau: - Động cơ kích từ độc lập: Cuộn dây kích từ (cuộn dây stato) và cuộn dây phần ứng (roto) mắc riêng rẽ nhau, có thể cấp nguồn riêng biệt. - Động cơ kích từ nối tiếp: Cuộn dây kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng. Đối với loại động cơ kích từ độc lập, người ta có thể thay thế cuộn dây kích từ bởi nam châm vỉnh cữu, khi đó ta có loại động cơ điện 1 chiều dùng nam châm vĩnh cữu. Đây là loại động cơ được sử dụng trong đồ án này. Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 34 Đồ án môn học 2 Hình 1.13 - Nguyên tắc hoạt động của động cơ điện một chiều 1.3.1.Cơ chế sinh lực quay của động cơ điện một chiều Khi có một dòng điện chảy qua cuộn dây quấn xung quanh một lõi sắt non, cạnh phía bên cực dương sẽ bị tác động bởi một lực hướng lên, trong khi cạnh đối diện lại bị tác động bằng một lực hướng xuống. Các lực này gây tác động quay lên cuộn dây, và làm cho rotor quay. Để làm cho rotor quay liên tục và đúng chiều, một bộ cổ góp điện sẽ làm chuyển mạch dòng điện sau mỗi vị trí ứng với 1/2 chu kỳ. Chỉ có vấn đề là khi mặt của cuộn dây song song với các đường sức từ trường. Nghĩa là lực quay của động cơ bằng 0 khi cuộn dây lệch 90 độ so với phương ban đầu của nó, khi đó rotor sẽ quay theo quán tính. 1.3.2.Phương pháp điều khiển tốc độ động cơ Đối với loại động cơ kích từ độc lập dùng nam châm vĩnh cữu, để thay đổi tốc độ, ta thay đổi điện áp cung cấp cho roto. Việc cấp áp 1 chiều thay đổi thường khó khăn, do vậy người ta dùng phương pháp điều xung (PWM): Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 35 Đồ án môn học 2 Hình 1.14 - Điều chỉnh độ rộng xung PWM. Phương pháp điều xung sẽ giữ tần số không đổi, thay đổi chu kì nhiệm vụ (Duty cycle) để thay đổi điện áp trung bình đặt lên động cơ. Điện áp trung bình: in on dk VT T V = Do đặc tính cảm kháng của động cơ, dòng qua động cơ là dòng liên tục, gợn sóng như sau: Hình 1.15 - Dạng sóng dòng và áp trên động cơ. 1.4.Encoder Encoder là thiết bị cảm biến được dùng phổ biến trong các ứng dụng cần đo khoảng cách, vận tốc hoặc trong các ứng dụng cần độ chính xác cao. Hình dạng thực tế của encoder như sau: Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 36 Đồ án môn học 2 Hình 1.16 - Encoder 1.4.1.Cấu tạo encoder Cấu tạo của encoder gồm 1 vòng tròn, trên đó xẻ nhiều rãnh (còn gọi là đĩa), và 1 mạch cảm biến để phát xung Hình 1.17- Cấu tạo Encoder Số rãnh trên đĩa gọi là độ phân giải hay số xung của encoder. Đối với encoder có độ phân giải thấp (dưới 200 xung) thì đĩa này là đĩa thép, encoder như vậy còn gọi là encoder quang. Đối với các encoder có độ phân giải cao, cỡ 1000 xung thì đĩa này được làm bằng đĩa từ, gọi là encoder từ. Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 37 Đồ án môn học 2 Tín hiệu trả về của encoder có 3 kênh A, B và Z. Thông thường ta sử dụng 2 kênh A và B là đủ thông tin cho quãng đường và chiều quay của encoder. Tín hiệu trả về trên 2 kênh này như sau : Hình 1.18 -Tín hiệu thu được từ Encoder 2 kênh Như vậy nếu ta đưa tín hiệu A vào chân ngắt ngoài và cấu hình là ngắt cạnh lên, thì khi tín hiệu B ở mức cao là chiều quay thuận của encoder, khi B ở mức thấp là chiều quay ngược lại. Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 38 Đồ án môn học 2 Chương 2: Thiết kế và thi công mạch 2.1 Thiết kế mạch 2.1.1.Sơ đồ khối Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 39 Đồ án môn học 2 2.1.2. Thiết kế sơ đồ nguyên lý cho tùng khối 2.1.2.1.Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển Mạch vi điều khiển gồm có các linh kiện: Vi điều khiển ATMEGA 32, LCD, Thạch anh, tụ hóa 10uF, Led, điện trở… Hình 2.1-Sơ đồ nguyên lý mạch vi điều khiển Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 40 Đồ án môn học 2 2.1.2.2.Sơ đồ nguyên lý mạch động lực Mạch động lực gồm có các linh kiện: Diode, Opto, Relay,Tip, Led… Hình 2.2-Sơ đồ nguyên lý mạch động lực Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 41 Đồ án môn học 2 2.1.3. Thiết kế sơ đồ mạch in Hình 2.3-Sơ đồ mạch in mạch vi điều khiển Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 42 Đồ án môn học 2 Hình 2.4 - Sơ đồ mạch in động lực 2.2.VIẾT CHƯƠNG TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN · HÀM MAIN Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 43 Đồ án môn học 2 · HÀM TRUYỀN DỮ LIỆU Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 44 Đồ án môn học 2 · HÀM NHẬN DỮ LIỆU Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 45 Đồ án môn học 2 Chương 3: Thiết kế chương trình điều khiển trên máy tính 3.1.Thiết kế giao diện Hình 2.5 – Giao diện chương trình điều khiển v Hướng dẫn sử dụng chương trình o Nhấn nút kết nối để chương trình kết nối với vi điều khiển. o Sử dụng các nút nhấn trong bảng điều khiển để điều khiển trạng thái của động cơ: tắt, mở, quay thuận, quay nghịch. Trạng thái này thể hiện ở hình ảnh trạng thái động cơ bên phải Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 46 Đồ án môn học 2 o Sử dụng thanh trượt để diều khiển tốc độ động cơ. o Đồng hồ bên trái hiển thị tốc độ đặt cho động cơ từ người dùng o Bảng “ Thông số truyền lên ”bên phải hiển thị tốc độ thực của động cơ. o Hình ảnh 2 led bên trên bảng điều khiển hiển thị trạng thái 2 led thuận nghịch trên board công suất. o Biểu đồ biểu diễn tốc độ động cơ hiển thị tốc độ động cơ dạng biểu đồ theo thời gian. Quay con lăn trên chuột để phóng to, thu nhỏ biểu đồ. Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 47 Đồ án môn học 2 3.2.Thiết kế chương trình Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 48 Đồ án môn học 2 Chương 4: Kết luận 4.1.Kết quả đạt được Hình ảnh sản phẩm Hình 2.6– Mạch đang hoạt động 4.2.Nhận xét sản phẩm Đề tài đã được hoàn thành đúng với những dự định ban đầu. Hệ thống điều khiển đã chạy ổn định và cho phép giám sát và điều khiển động cơ tương đối chính xác. Tuy nhiên, với khả năng của nhóm thì khối lượng công việc của đề tài là khá lớn và khá phức tạp nên đề tài vẫn chưa phát triển thêm được một số tính năng cho hệ thống. Nhóm rất mong được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và những người có chuyên môn. Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 49 Đồ án môn học 2 4.3.Hướng phát triển đề tài Hệ thống điều khiển đã chạy tốt với động cơ DC 12V công suất nhỏ. Trên cơ sở đó, đề tài nên được phát triển theo những hướng sau: - Điều khiển động cơ công suất lớn (vài kW). - Phát triển hệ thống điều khiển và giám sát động cơ qua web. 4.4.Phụ lục và tài liệu tham khảo 4.4.1.Phụ lục v Chương trình cho vi điều khiển #include #include // Alphanumeric LCD Module functions #include static unsigned int count,t=0; unsigned char status,data; void lcd_putnum(unsigned int x); // External Interrupt 2 service routine unsigned char i=0; unsigned int pulse; unsigned int speedDC; #ifndef RXB8 #define RXB8 1 #endif #ifndef TXB8 #define TXB8 0 #endif #ifndef UPE #define UPE 2 #endif #ifndef DOR #define DOR 3 #endif #ifndef FE #define FE 4 #endif #ifndef UDRE #define UDRE 5 #endif #ifndef RXC Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 50 Đồ án môn học 2 #define RXC 7 #endif #define FRAMING_ERROR (1<<FE) #define PARITY_ERROR (1<<UPE) #define DATA_OVERRUN (1<<DOR) #define DATA_REGISTER_EMPTY (1<<UDRE) #define RX_COMPLETE (1<<RXC) // USART Receiver buffer #define RX_BUFFER_SIZE 8 char rx_buffer[RX_BUFFER_SIZE]; #if RX_BUFFER_SIZE <= 256 unsigned char rx_wr_index,rx_rd_index,rx_counter; #else unsigned int rx_wr_index,rx_rd_index,rx_counter; #endif // This flag is set on USART Receiver buffer overflow bit rx_buffer_overflow; void USART_TXD(unsigned char data) { while(!(UCSRA&(1<<5))) ; UDR=data; } // USART Receiver interrupt service routine interrupt [USART_RXC] void usart_rx_isr(void) { //unsigned char status,data; unsigned char n=0,tam; status=UCSRA; data=UDR; if(data>100) { if(data==101) { PORTD.6=0; } if(data==102) { PORTD.6=1; } if(data==103) { PORTD.6^=1; OCR2=0; } if(data==200) { int x=20000 ; USART_TXD(255); USART_TXD(x); USART_TXD(x>>8); Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 51 Đồ án môn học 2 } if(data==201) { int y=20001 ; USART_TXD(255); USART_TXD(y); USART_TXD(y>>8); } } else { tam=(data*255)/100; OCR2=tam; } if ((status & (FRAMING_ERROR | PARITY_ERROR | DATA_OVERRUN))==0) { rx_buffer[rx_wr_index++]=data; #if RX_BUFFER_SIZE == 256 // special case for receiver buffer size=256 if (++rx_counter == 0) { #else if (rx_wr_index == RX_BUFFER_SIZE) rx_wr_index=0; if (++rx_counter == RX_BUFFER_SIZE) { rx_counter=0; #endif rx_buffer_overflow=1; } } } #ifndef _DEBUG_TERMINAL_IO_ // Get a character from the USART Receiver buffer #define _ALTERNATE_GETCHAR_ #pragma used+ char getchar(void) { char data; while (rx_counter==0); data=rx_buffer[rx_rd_index++]; #if RX_BUFFER_SIZE != 256 if (rx_rd_index == RX_BUFFER_SIZE) rx_rd_index=0; #endif #asm("cli") --rx_counter; #asm("sei") return data; } #pragma used- #endif // USART Transmitter buffer #define TX_BUFFER_SIZE 8 char tx_buffer[TX_BUFFER_SIZE]; Điều khiển động cơ dc giao tiếp máy tính Trang 52 Đồ án môn học 2 #if TX_BUFFER_SIZE <= 256 unsigned char tx_wr_index,tx_rd_index,tx_counter; #else unsigned int tx_wr_index,tx_rd_index,tx_counter; #endif // USART Transmitter interrupt service routine interrupt [USART_TXC] void usart_tx_isr(void) { if (tx_counter) { --tx_counter; UDR=tx_buffer[tx_rd_index++]; #if TX_BUFFER_SIZE != 256 if (tx_rd_index == TX_BUFFER_SIZE) tx_rd_index=0; #endif } } #ifndef _DEBUG_TERMINAL_IO_ // Write a character to the USART Transmitter buffer #define _ALTERNATE_PUTCHAR_ #pragma used+ void putchar(char c) { while (tx_counter == TX_BUFFER_SIZE); #asm("cli") if (tx_counter || ((UCSRA & DATA_REGISTER_EMPTY)==0)) { tx_buffer[tx_wr_index++]=c; #if TX_BUFFER_SIZE != 256 if (tx_wr_index == TX_BUFFER_SIZE) tx_wr_index=0; #endif ++tx_counter; } else UDR=c; #asm("sei") } #pragma used- #endif // Standard Input/Output functions #include // Declare your global variables here void lcd_putnum(unsigned int x) { unsigned char donvi,chuc,tram,ngan; donvi=x%10; chuc=(x/10)%10; tra