- Báo cáo đồ án môn học I Chương I : Giới thiệu về đề tài I.Tóm tắt đề tài đồ án môn học I 1. - Giới thiệu các module mạch của đề tài Đề tài đồ án môn học I của em là. - Điều khiển ON_OFF tốc độ động cơ DC”. - Với yêu cầu đề tài như trên, hướng thực hiện đề tài của em được tóm tắt như sau. - Sử dụng vi điều khiển PIC16F877A làm chip điều khiển trung tâm. - Trong đó: +1 phím để đồng thời reset vi điều khiển và dừng động cơ DC + 10 phím ứng với 10 số từ 0 đến 9 để người dùng nhập tốc độ đặt + 1 phím ra lệnh động cơ quay thuận (FORWARD. - 1 phím ra lệnh động cơ quay ngược (REVERSE. - Sử dụng 8 led 7 đoạn. - Trong đó + 4 led dùng để người dùng nhập tốc độ đặt mong muốn + 4 led để người dùng quan sát tốc độ đo trực tiếp từ động cơ - Sử dụng driver cầu H L293D trực tiếp điều khiển chiều quay, đóng ngắt động cơ DC - Đối tượng điều khiển là động cơ DC có gắn encoder đồng trục. - Ngồi ra, trên mạch còn có các linh kiện khác để thực hiện truyền tín hiệu giữa vi điều khiển trung tâm với các thiết bị hiển thị nói trên. - Tất cả các module mạch trên sẽ được em trình bày rõ trong các phần tiếp theo của đề tài. - 1 Báo cáo đồ án môn học I 2. - Cách vận hành mạch + Bước 1: ta sẽ nhập tốc độ đặt từ bàn phím. - Tốc độ đặt này gồm có 4 chữ số, sẽ hiện lên thông qua 4 led. - Nếu nhập sai tốc độ, ta có thể nhấn phím reset để nhập tốc độ lại từ đầu. - Nếu nhấn nhầm sang các phím RESERVE hoặc FORWARD trước khi nhập đủ 4 số ở phần cài đặt tốc độ thì người dùng hồn tồn có thể nhấn lại mà không ảnh hưởng đến kết quả. - Bước 2: ta nhấn tiếp RESERVE hay FORWARD cho động cơ chạy theo ý muốn. - Trong quá trình động cơ quay, vi điều khiển sẽ nhận liên tục nhận xung phát ra từ encoder, tính tốn ra tốc độ và so sánh với tốc độ đặt ban đầu để ra quyết định ON_OFF động cơ. - Tốc độ nhận về sẽ được so sánh với tốc độ đặt cứ 1ms một lần. - Ngồi ra cứ 1s thì 2 Báo cáo đồ án môn học I vi điều khiển sẽ cập nhật tốc độ thực của động cơ, thể hiện ra 4 led 7 đoạn để người dùng có thể theo dõi và đánh giá. - Các yêu cầu của đề tài 1. - Thông qua đề tài, làm quen với cách thức điều khiển đối tượng động cơ. - Thiết kế, thi công mạch điều khiển và mạch động lực điều khiển động cơ DC 4. - Viết chương trình cho vi điều khiển PIC16F877A thực hiện thành công theo yêu cầu đề ra. - Đánh giá về sai số ,chất lượng hệ thống điều khiển 6. - Tìm hiểu các hướng phát triển của đề tài, nâng cao chất lượng của hệ thống Chương II : Giới thiệu về các linh kiện, phần tử sử dụng trong mạch I. - Vi điều khiển PIC16F877A 3 Báo cáo đồ án môn học I 1. - Khái quát về vi điều khiển PIC16F877A 1.1.Sơ đồ chân và sơ đồ nguyên lý của PIC16F877A Sơ đồ chân Sơ đồ nguyên lý 4 Báo cáo đồ án môn học I 1.2. - PIC16F877A có tất cả 40 chân - 40 chân trên được chia thành 5 PORT, 2 chân cấp nguồn, 2 chân GND, 2 chan thạch anh và một chân dùng để RESET vi điều khiển. - Khái quát về chức năng của các port trong vi điều khiển PIC16F877A PORTA 5 Báo cáo đồ án môn học I PORTA gồm có 6 chân. - Các chân của PortA, ta lập trình để có thể thực hiện được chức năng “hai chiều. - xuất dữ liệu từ vi điều khiển ra ngoại vi và nhập dữ liệu từ ngoại vi vào vi điều khiển. - Ở tất cả các PORT của PIC16F877A, ở mỗi thời điểm chỉ thực hiện được một chức năng :xuất hoặc nhập. - Để chuyển từ chức năng này nhập qua chức năng xuất hay ngược lại, ta phải xử lý bằng phần mềm, không như 8051 tự hiểu lúc nào là chức năng nhập, lúc nào là chức năng xuất. - Trong kiến trúc phần cứng của PIC16F877A, người ta sử dụng thanh ghi TRISA ở địa chỉ 85H để điều khiển chức năng I/O trên. - Điều này hồn tồn tương tự đối với các PORT còn lại Ngồi ra, PORTA còn có các chức năng quan trọng sau. - Ngõ vào Analog của bộ ADC : thực hiện chức năng chuyển từ Analog sang Digital - Ngõ vào điện thế so sánh - Ngõ vào xung Clock của Timer0 trong kiến trúc phần cứng : thực hiện các nhiệm vụ đếm xung thông qua Timer0. - Cũng như PORTA, các chân PORTB cũng thực hiện được 2 chức năng : input và output. - Hai chức năng trên được điều khiển bới thanh ghi TRISB. - Thanh ghi TRISB còn được tích hợp bộ điện trở kéo lên có thể điều khiển được bằng chương trình. - PORTC PORTC có 8 chân và cũng thực hiện được 2 chức năng input và output dưới sự điều khiển của thanh ghi TRISC tương tự như hai thanh ghi trên. - 6 Báo cáo đồ án môn học I Ngồi ra PORTC còn có các chức năng quan trọng sau. - Ngõ vào xung clock cho Timer1 trong kiến trúc phần cứng - Bộ PWM thực hiện chức năng điều xung lập trình được tần số, duty cycle: sử dụng trong điều khiển tốc độ và vị trí của động cơ v.v. - Thanh ghi TRISD điều khiển 2 chức năng input và output của PORTD tương tự như trên. - Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng là TRISE. - Bên cạnh đó PORTE còn là các chân điều khiển của chuẩn giao tiếp PSP. - Tại sao sử dụng PIC16F877A mà không dùng 8051 cho đề tài Trong chương trình đào tạo của Trường Đại Học Bách Khoa, em được học và thí nghiệm trên kit của vi điều khiển 8051. - Họ vi điều khiển 8051 là một họ vi điều khiển điển hình, phổ biến, dễ sử dụng và lập trình, rất phù hợp với sinh viên mới bắt đầu làm quen đến lập trình cho vi điều khiển. - Tuy nhiên, cũng trong quá trình nghiên cứu và thí nghiệm với các chip điều khiển thuộc họ 8051 ( điển hình là 89C51, 89052. - Điều nàý gây trở ngại lớn khi thực hiện các dự án lớn với vi điều khiển 8051. - Để khắc phục ta phải mở rộng thêm làm hạn chế số chân dành cho các ứng dụng của vi điều khiển. - Khi muốn sử dụng các chức năng này, ta phải sử dụng thêm các IC bên ngồi, gây tốn kém và khó thực hiện vì dễ bị nhiễu nếu không biết cách chống nhiễu tốt. - 7 Báo cáo đồ án môn học I - Ngồi ra còn một số hạn chế khác như số lượng Timer của 8051 ít, chỉ có 2 Timer. - Những nhược điểm căn bản trên của 8051, em đã quyết định không dùng vi điều khiển này cho đề tài “điều khiển tốc độ động cơ” của mình. - Với kỳ vọng dựa trên nền tản kiến thức tiếp thu được khi học vi điều khiển 8051, em rất muốn tự bản thân tìm hiểu một họ vi điều khiển mới mạnh hơn, đầy đủ tính năng hơn để trước mắt là phucï vụ tốt cho đồ án , luận văn, sau nữa là cho các dự án trong tương lai nếu em có dịp sử dụng vi điều khiển trong dự án của mình. - Trong quá trình tím kiếm một họ vi điều khiển mới thõa yêu cầu như em đã trình bày trên. - Chỉ cần xem xét qua các port và chức năng của các port mà em đã trình bày ở mục 1.3, ta cũng dễ dàng nhận ra những ưu điểm vượt trội của vi điều khiển này so với 8051. - Việc sử dụng PIC16F877A trong một đề tài không lớn như đề tài “điều khiển tốc độ động cơ” có thể là một lãng phí. - Và trên thực tế, trong một thời gian tương đối ngắn, em đã nắm vững được những mãng kiến thức cơ bản nhất để sử dụng nó tốt trong đề tài của mình. - Trên là tồn bộ nguyên do tại sao em chọn vi điều khiển PIC16F877A cho đề tài đồ án môn học I của mình. - Ở phần tiếp theo của báo cáo đồ án môn học I em sẽ đi sâu giới thiệu những phần mà em đã nghiên cứu được để phục vụ cho việc thực hiện đồ án của mình. - Tìm hiểu về vi điều khiển PIC16F877A 2.1. - Cấu trúc phần cứng của PIC16F877A PIC là tên viết tắt của “ Programmable Intelligent computer” do hãng General Instrument đặt tên cho con vi điều khiển đầu tiên của họ. - 8 Báo cáo đồ án môn học I PIC16F887A là dòng PIC khá phổ biến, khá đầy đủ tính năng phục vụ cho hầu hết tất cả các ứng dụng thực tế. - Đây là dòng PIC khá dễ cho người mới làm quen với PIC có thể học tập và tạo nền tản về họ vi điều khiển PIC của mình. - 8K Flash Rom - 368 bytes Ram - 256 bytes EFPROM - 5 port vào ra với tín hiệu điều khiển độc lập - 2 bộ định thời Timer0 và Timer2 8 bit - 1 bộ định thời Timer1 16 bit có thể hoạt động ở cả chế độ tiết kiệm năng lượng với nguồn xung clock ngồi - 2 bộ Capture/ Compare/ PWM - 1 bộ biến đổi Analog. - 1 cổng song song 8 bit với các tín hiệu điều khiển - 1 cổng nối tiếp - 15 nguồn ngắt 9 Báo cáo đồ án môn học I Sơ đồ khối vi điều khiển 16F877A 10