Trường Đại học SPKT Hưng Yên Trường Đại học SPKT Hưng Yên Khoa Điện – Điện tử TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2 Đề Tài Thiết kế, chế tạo máy cắt dây tự động Giáo viên hướng dẫn Đặng Văn Khanh Nhóm thực hiện Hoàng Trung Việt Phạm Trung Kiên Lớp 112182A HƯNG YÊN 2021 HƯNG YÊN –2018 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hưng Yên, Ngày Tháng Năm 2021 Giáo viên hướng dẫn MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 3 CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4 1 1 G.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Giới thiệu đề tài
Trong lĩnh vực điện tử, điện lạnh và viễn thông, máy cắt dây điện đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm chi phí Khác với phương pháp cắt dây thủ công, máy cắt dây điện tự động sử dụng công nghệ tiên tiến, giúp tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu sai số Thiết kế gọn gàng của máy cắt dây điện không chỉ tiết kiệm thời gian và không gian trong xưởng sản xuất mà còn đảm bảo an toàn cho công nhân, khi họ chỉ cần điều khiển và giám sát quá trình hoạt động.
Tham khảo một số máy cắt dây điện:
Hình 1.1: Máy cắt và tuốt dây điện tự động FOUNG-E FE-220
Hình 1.2 Máy cắt dây cáp điện SCHLEUNIGER EcoCut 3200
Hình 1.3: máy cắt và tuốt dây điện tự động C377A
Hình 1.4: Máy cắt dây điện cho khuôn mẫu và các bộ phận kim loại
Hình 1.5: Máy cắt dây điện dùng kìm
Giá thành của máy cắt dây điện tự động hiện nay vẫn còn cao, nhưng với những lợi ích thực tiễn mà nó mang lại, chúng tôi đã quyết định chọn đề tài này cho đồ án chuyên ngành của mình.
Phân tích đề tài
1.2.1 Mục tiêu của đề tài
+ Nắm được một cách tổng quan về các phần của mạch.
+ Hiểu rõ về nguyên lí hoạt động của máy cắt dây điện.
+Nghiên cứu về vi điều khiển PIC16f877A để ứng dụng lập trình
+ Thiết kế mô hình máy cắt dây điện
+ Thiết kế vị trí đặt động cơ , cơ cấu cắt , mạch điện, LCD
+ Hoàn thiện, viết báo cáo vv
1.2.3 Ý nghĩa của đề tài Để giúp sinh viên có thể có thể củng cố kiến thức, tổng hợp và nâng cao kiến thức chuyên ngành cũng như kiến thức ngoài thực tế Đề tài thiết kế chế tạo thiết bị, mô hình để ứng dụng vào trong sản xuất Mặt khác cững để các sinh viên trong trường đặc biệt là sinh viên khoa Điện – Điện tử tham khảo, học hỏi tạo tiền đề nguồn tài liệu cho các học sinh, sinh viên khoá sau có thêm nguồn tài liệu để nghiên cứu và học tập.
Sơ đồ và các chức năng của các khối
1.3.2 Chức năng của các khối
Khối nguồn đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng cho các thành phần như khối cảm biến, khối vi xử lý và khối hiển thị Cụ thể, nguồn cấp cho động cơ là 12V, trong khi xilanh sử dụng nguồn 24V Đối với khối vi xử lý và khối hiển thị, nguồn cung cấp là 5V.
Khối điều khiển bao gồm các nút nhấn dùng để xử lý thông tin và xuất tín hiệu cho khối hiển thị và khối công suất Quá trình này được thực hiện thông qua vi điều khiển PIC16F877A.
Khối hiển thị là LCD 16x2, có chức năng nhận tín hiệu điều khiển để hiển thị thông tin mà người dùng mong muốn Nội dung hiển thị này đã được lập trình thông qua phần mềm ở khối điều khiển.
- Khối công suất : khuếch đại tín hiệu từ vi xử lí ra để điều khiển động cơ và xilanh
- Khối xilanh : thực hiện cơ cấu cắt dây
- Khối động cơ : thực hiện đo và đưa dây vào cơ cấu cắt dây
Tìm hiểu các linh kiện cần dùng
1.4.1 Vi điều khiển PIC16F877A a Giới thiệu
PIC là một dòng vi điều khiển RISC được sản xuất bởi Microchip Technology, bắt đầu với mẫu PIC1650 và sau đó phát triển thành nhiều dòng sản phẩm khác nhau.
Vi xử lý hiện có nhiều loại, từ 4 bit đến 32 bit, trong đó vi xử lý 4 bit đã không còn được sử dụng Mặc dù đã xuất hiện vi xử lý 64 bit, nhưng vi xử lý 8 bit vẫn còn tồn tại và được sử dụng trong một số ứng dụng nhất định.
Vi xử lý 8 bit vẫn tồn tại vì đáp ứng các yêu cầu điều khiển trong ngành công nghiệp Trong khi đó, vi xử lý 32 bit và 64 bit thường được sử dụng cho máy tính, do khối lượng dữ liệu lớn cần xử lý, đòi hỏi các vi xử lý mạnh mẽ hơn.
Các hệ thống điều khiển trong công nghiệp, bao gồm hệ thống điện của xe hơi, hệ thống điều hòa và các dây chuyền sản xuất, thường sử dụng vi xử lý 8 bit hoặc 16 bit Đặc biệt, CPU RISC nổi bật với khả năng thực thi tốc độ cao, mang lại hiệu suất vượt trội cho các ứng dụng này.
- Thời gian thực hiện tất cả các lệnh là 1 chu kì máy, ngoại trừ lệnh rẽ nhánh là 2.
+ Ngõ vào xung clock có tần số 20MHz.
+ Chu kì lệnh thực hiện lệnh 200ns.
- Có 3 kiểu định địa chỉ trực tiếp, gián tiếp và tức thời. c Cấu trúc đặc biệt của vi điều khiển
- Bộ dao động nội chính xác
+ Có thể lựa chọn tần số từ 31 kHz đến 8 Mhz bằng phần mềm.
+ Cộng hưởng bằng phần mềm.
+ Chế độ bắt đầu 2 cấp tốc độ.
+ Mạch phát hiện hỏng dao động thạch anh cho các ứng dụng quan trọng.
+ Có chuyển mạch nguồn xung clock trong quá trình hoạt động để tiết kiệm công suất.
- Có chế độ ngủ để tiết kiệm công suất.
- Dãy điện áp hoạt động rộng từ 2V đến 5,5V.
- Tầm nhiệt độ làm việc theo chuẩn công nghiệp.
- Có mạch reset khi có điện (Power On Reset – POR).
The article discusses two essential components in electrical systems: the Power Up Timer (PWRT), which ensures stable voltage upon power activation, and the Oscillator Startup Timer (OST), which maintains consistent oscillation stability during initial power-up.
- Có mạch tự động reset khi phát hiện nguồn điện cấp bị sụt giảm, cho phép lựa chọn bằng phần mềm (Brown out Reset – BOR).
- Có bộ định thời giám sát (Watchdog Timer – WDT) dùng dao động trong chip cho phép bằng phần mềm (có thể định thời lên đến 268 giây).
- Đa hợp ngõ vào reset với ngõ vào có điện trở kéo lên.
- Có bảo vệ code đã lập trình.
- Bộ nhớ Flash cho phép xóa và lập trình 100,000 lần.
- Bộ nhớ Eeprom cho phép xóa và lập trình 1,000,000 lần và có thể tồn tại trên 40 năm.
- Cho phép đọc/ghi bộ nhớ chương trình khi mạch hoạt động.
- Có tích hợp mạch gỡ rối. d Cấu trúc nguồn công suất thấp
- Chế độ chờ: dòng tiêu tán khoảng 50nA, sử dụng nguồn 2V.
+ 11àA ở tần số hoạt động 32kHz, sử dụng nguồn 2V.
+ 220àA ở tần số hoạt động 4MHz, sử dụng nguồn 2V.
- Bộ định thời Watchdog Timer khi hoạt động tiờu thụ 1,4àA, điện ỏp 2V. e Cấu trúc ngoại vi
- Có 35 chân I/O cho phép lựa chọn hướng độc lập:
+ Mỗi ngõ ra có thể nhận/cấp dòng lớn khoảng 25mA nên có thể trực tiếp điều khiển led
+ Có các port báo ngắt khi có thay đổi mức logic.
+ Có các port có điện trở kéo lên bên trong có thể lập trình.
+ Có ngõ vào báo thức khỏi chế độ công suất cực thấp.
- Có module so sánh tương tự:
+ Có 2 bộ so sánh điện áp tương tự
+ Có module nguồn điện áp tham chiếu có thể lập trình.
+ Có nguồn điện áp tham chiếu cố định có giá trị bằng 0,6V.
+ Có các ngõ vào và các ngõ ra của bộ so sánh điện áp.
+ Có chế độ chốt SR.
- Có bộ chuyển đổi tương tự sang số: Có 14 bộ chuyển đổi tương tự với độ phân giải
- Có timer0: 8 bit hoạt động định thời/đếm xung ngoại có bộ chia trước có thể lập trình.
+ 16 bit hoạt động định thời/đếm xung ngoại có bộ chia trước có thể lập trình.
+ Có ngõ vào cổng của timer1 để có thể điều khiển timer1 đếm từ tín hiệu bên ngoài. + Có bộ dao động công suất thấp có tần số 32kHz.
- Có timer2: 8 bit hoạt động định thời với thanh ghi chu kỳ, có bộ chia trước và chia sau.
- Có module capture, compare và điều chế xung PWM+ nâng cao
+ Có bộ capture 16 bit có thể đếm được xung với độ phân giải cao nhất là 12,5ns.
+ Có bộ điều chế xung PWM với số kênh ngõ ra là 1, 2 hoặc 4, có thể lập trình với tần số lớn nhất là 20kHz.
+ Có ngõ ra PWM điều khiển lái.
- Có module capture, compare và điều chế xung PWM
+ Có bộ capture 16 bit có thể đếm được xung với chu kỳ cao nhất là 12,5ns.
+ Có bộ so sánh 16 bit có thể so sánh xung đếm với chu kỳ lớn nhất là 200ns
+ Có bộ điều chế xung PWM có thể lập trình với tần số lớn nhất là 20kHz.
- Có thể lập trình trên bo ISP thông qua 2 chân.
- Có module truyền dữ liệu nối tiếp đồng bộ MSSP hổ trợ chuẩn truyền 3 dây SPI, chuẩn I2C ở 2 chế độ chủ và tớ. f Cấu trúc của vi điều khiển
Các khối bên trong vi điều khiển bao gồm:
- Có khối thanh ghi định cấu hình cho vi điều khiển.
- Có khối bộ nhớ chương trình có nhiều dung lượng cho 5 loại khác nhau.
- Có khối bộ nhớ ngăn xếp 8 cấp (8 level stack).
- Có khối bộ nhớ Ram cùng với thanh ghi FSR để tính toán tạo địa chỉ cho 2 cách truy xuất gián tiếp và trực tiếp.
- Có thanh ghi lệnh (Instruction register) dùng để lưu mã lệnh nhận về từ bộ nhớ chương trình. g Cấu hình bên trong của vi điều khiển
- Có thanh ghi trạng thái (status register) cho biết trạng thái sau khi tính toán của khối ALU.
- Có khối ALU cùng với thanh ghi working hay thanh ghi A để xử lý dữ liệu.
- Có khối giải mã lệnh và điều khiển (Instruction Decode and Control).
- Có khối dao động nội (Internal Oscillator Block).
- Có khối dao động kết nối với 2 ngõ vào OSC1 và OSC2 để tạo dao động.
Bài viết đề cập đến các bộ định thời quan trọng trong hệ thống điện, bao gồm bộ định thời khi cấp điện PUT, bộ định thời chờ với dao động ổn định, mạch reset khi có điện, bộ định thời giám sát watchdog và mạch reset khi phát hiện sụt giảm nguồn Những bộ định thời này đóng vai trò thiết yếu trong việc duy trì sự ổn định và an toàn cho hệ thống điện.
- Có khối bộ dao động cho timer1 có tần số 32kHz kết nối với 2 ngõ vào T1OSI và T1OSO.
- Có khối CCP2 và ECCP.
- Có khối mạch gỡ rối (In-Circuit Debugger IDC).
- Có khối timer0 với ngõ vào xung đếm từ bên ngoài là T0CKI.
- Có khối truyền dữ liệu đồng bộ/bất đồng bộ nâng cao.
- Có khối truyền dữ liệu đồng bộ MSSP cho SPI và I2C.
- Có khối bộ nhớ Eeprom 256 byte và thanh ghi quản lý địa chỉ EEADDR và thanh ghi dữ liệu EEDATA.
- Có khối chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số ADC.
- Có khối 2 bộ so sánh với nhiều ngõ vào ra và điện áp tham chiếu.
- Có khối các port A, B, C, E và D a Chức năng các chân của portA
Chân RA0/AN0/ULPWU/C12IN0- (2): có 4 chức năng:
+ RA0: xuất/ nhập số – bit thứ 0 của port A.
+ AN0: ngõ vào tương tự của kênh thứ 0.
Chân RA1/AN1/C12IN1- (3): có 3 chức năng:
+ RA1: xuất/nhập số – bit thứ 1 của port A.
+ AN1: ngõ vào tương tự của kênh thứ 1
Chân RA2/AN2/VREF-/CVREF/C2IN+ (4): có 5 chức năng:
+ RA2: xuất/nhập số – bit thứ 2 của port A.
+ AN2: ngõ vào tương tự của kênh thứ 2.
+ VREF-: ngõ vào điện áp chuẩn (thấp) của bộ ADC.
+ CVREF: điện áp tham chiếu VREF ngõ vào bộ so sánh.
Chân RA3/AN3/VREF+/C1IN+ (5): có 4 chức năng:
+ RA3: xuất/nhập số – bit thứ 3 của port A.
+ AN3: ngõ vào tương tự kênh thứ 3.
+ VREF+: ngõ vào điện áp chuẩn (cao) của bộ A/D.
+ C1IN+: ngõ vào dương của bộ so sánh C1.
+ Chân RA4/TOCKI/C1OUT (6): có 3 chức năng:
RA4: xuất/nhập số – bit thứ 4 của port A.
+ TOCKI: ngõ vào xung clock từ bên ngoài cho Timer0.
+ C1OUT: ngõ ra bộ so sánh 1.
+ Chân RA5/AN4/ SS / C2OUT (7): có 4 chức năng:
+ RA5: xuất/nhập số – bit thứ 5 của port A.
+ AN4: ngõ vào tương tự kênh thứ 4.
+ SS : ngõ vào chọn lựa SPI tớ (Slave SPI device).
+ C2OUT: ngõ ra bộ so sánh 2.
Chân RA6/OSC2/CLKOUT (14): có 3 chức năng:
+ RA6: xuất/nhập số – bit thứ 6 của port A.
+ OSC2: ngõ ra dao động thạch anh Kết nối đến thạch anh hoặc bộ cộng hưởng.
Chân RA7/OSC1/CLKIN (13): có 3 chức năng.
+ RA7: xuất/nhập số – bit thứ 7 của port A.
+ OSC1: ngõ vào dao động thạch anh hoặc ngõ vào nguồn xung ở bên ngoài. b Chức năng các chân của portB
Chân RB0/AN12/INT (33): có 3 chức năng:
+ RB0: xuất/nhập số – bit thứ 0 của port B.
+ AN12: ngõ vào tương tự kênh thứ 12.
+ INT: ngõ vào nhận tín hiệu ngắt ngoài.
+ Chân RB1/AN10/C12IN3- (34): có 3 chức năng:
RB1: xuất/nhập số – bit thứ 1 của port B.
+ AN10: ngõ vào tương tự kênh thứ 10.
+ C12IN3-: ngõ vào âm thứ 3 của bộ so sánh C1 hoặc C2.
+ Chân RB2/AN8 (35): có 2 chức năng:
RB2: xuất/nhập số – bit thứ 2 của port B.
+ AN8: ngõ vào tương tự kênh thứ 8.
+ Chân RB3/AN9/PGM/C12IN2 (36): có 4 chức năng:
RB3: xuất/nhập số – bit thứ 3 của port B.
+ AN9: ngõ vào tương tự kênh thứ 9.
+ PGM: Chân cho phép lập trình điện áp thấp ICSP.
+ C12IN1-: ngõ vào âm thứ 2 của bộ so sánh C1 hoặc C2
+ Chân RB4/AN11 (37): có 2 chức năng:
RB4: xuất/nhập số – bit thứ 4 của port B.
+ AN11: ngõ vào tương tự kênh thứ 11.
+ Chân RB5/ AN13/T1G (38): có 3 chức năng:
RB5: xuất/nhập số – bit thứ 5 của port B.
+ AN13: ngõ vào tương tự kênh thứ 13.
+ T1G (Timer1 gate input): ngõ vào Gate cho phép time1 đếm dùng để đếm độ rộng xung.
+ Chân RB6/ICSPCLK (39): có 2 chức năng:
+ ICSPCLK: xung clock lập trình nối tiếp.
+ Chân RB7/ICSPDAT (40): có 2 chức năng:
+ ICSPDAT: ngõ xuất nhập dữ liệu lập trình nối tiếp. c Chức năng các chân của portC
Chân RC0/T1OSO/T1CKI (15): có 3 chức năng:
+ RC0: xuất/nhập số – bit thứ 0 của port C.
+ T1OSO: ngõ ra của bộ dao động Timer1.
+ T1CKI: ngõ vào xung clock từ bên ngoài Timer1.
Chân RC1/T1OSI/CCP2 (16): có 3 chức năng:
+ RC1: xuất/nhập số – bit thứ 1 của port C.
+ T1OSI: ngõ vào của bộ dao động Timer1.
+ CCP2: ngõ vào Capture2, ngõ ra compare2, ngõ ra PWM2.
Chân RC2 /P1A/CCP1 (17): có 3 chức năng:
+ RC2: xuất/nhập số – bit thứ 2 của port C.
+ CCP1: ngõ vào Capture1, ngõ ra compare1, ngõ ra PWM1.
Chân RC3/SCK/SCL (18): có 3 chức năng:
+ RC3: xuất/nhập số – bit thứ 3 của port C.
+ SCK: ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ/ngõ ra của chế độ SPI.
+ SCL: ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ/ngõ ra của chế độ I2C.
Chân RC4/SDI/SDA (23): có 3 chức năng:
+ RC4: xuất/nhập số – bit thứ 4 của port C.
+ SDI: ngõ vào dữ liệu trong truyền dữ liệu kiểu SPI.
+ SDA: xuất/nhập dữ liệu I2C.
Chân RC5/SDO (24): có 2 chức năng:
+ RC5: xuất/nhập số – bit thứ 5 của port C.
+ SDO: ngõ xuất dữ liệu trong truyền dữ liệu kiểu SPI.
Chân RC6/TX/CK (25): có 3 chức năng:
+ RC6: xuất/nhập số – bit thứ 6 của port C.
+ TX: ngõ ra phát dữ liệu trong chế độ truyền bất đồng bộ USART.
+ CK: ngõ ra cấp xung clock trong chế độ truyền đồng bộ USART.
Chân RC7/RX/DT (26): có 3 chức năng:
+ RC7: xuất/nhập số – bit thứ 7 của port C.
+ RX: ngõ vào nhận dữ liệu trong chế độ truyền bất đồng bộ EUSART.
+ DT: ngõ phát và nhận dữ liệu ở chế độ truyền đồng bộ EUSART. d Chức năng các chân của portD
Chân RD0 (19): có 1 chức năng:
+ RD0: xuất/nhập số – bit thứ 0 của port D.
Chân RD1 (20): có 1 chức năng:
+ RD1: xuất/nhập số – bit thứ 1 của port D.
Chân RD2 (21): có 1 chức năng:
+ RD2: xuất/nhập số – bit thứ 2 của port D.
Chân RD3 (22): có 1 chức năng:
+ RD3: xuất/nhập số – bit thứ 3 của port D.
Chân RD4 (27): có 1 chức năng:
+ RD4: xuất/nhập số – bit thứ 4 của port D.
Chân RD5/ P1B (28): có 2 chức năng:
+ RD5: xuất/nhập số – bit thứ 5 của port D.
Chân RD6/ P1C (29): có 2 chức năng:
+ RD6: xuất/nhập số – bit thứ 6 của port D.
Chân RD7/P1D (30): có 2 chức năng:
+ RD7: xuất/nhập số – bit thứ 7 của port D.
+ P1D: ngõ ra tăng cường CPP1 e Chức năng các chân của portE
Chân RE0/AN5 (8): có 2 chức năng:
+ AN5: ngõ vào tương tự 5.
Chân RE1/AN6 (9): có 2 chức năng:
+ AN6: ngõ vào tương tự kênh thứ 6.
Chân RE2/AN7 (10): có 2 chức năng:
+ AN7: ngõ vào tương tự kênh thứ 7.
Chân RE3/ MCLR /VPP (1): có 3 chức năng:
+ RE3: xuất/nhập số – bit thứ 3 của port E.
+ MCLR : là ngõ vào reset tích cực mức thấp.
+ VPP: ngõ vào nhận điện áp khi ghi dữ liệu vào bộ nhớ nội flash.
1.4.2 LCD 1602A a, Giới thiệu về LCD1602A:
Trong những năm gần đây, màn hình tinh thể lỏng LCD (Liquid Crystal Display) ngày càng trở nên phổ biến và dần thay thế các màn hình LED (7 đoạn và nhiều đoạn) nhờ vào nhiều ưu điểm vượt trội.
-Màn hình LCD có giá thành hạ.
-Khả năng hiển thị số, ký tự và đồ hoạ tốt hơn nhiều so với đèn LED (đèn LED chỉ hiển thị được số và một số ký tự).
Việc sử dụng bộ điều khiển tương phản LCD giúp giảm tải công việc cho CPU, trong khi đèn LED vẫn cần CPU hoặc một phương pháp khác để duy trì hiển thị dữ liệu.
- Dễ dàng lập trình các kí tự đồ họa
STT chân Kí hiệu Chức năng chân
1 Vss Chân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với
GND của mạch điều khiển
2 Vdd Chân cấp nguồn cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với VCC=5V của mạch điều khiển
3 Vee Lựa chọn độ tương phản của màn hình
4 RS Chân chọn thanh ghi (Register select) Nối chân RS với logic
“0” (GND) hoặc logic “1” (VCC) để chọn thanh ghi.
Logic “0” cho phép kết nối bus DB0-DB7 với thanh ghi lệnh IR của LCD trong chế độ ghi hoặc với bộ đếm địa chỉ của LCD trong chế độ đọc.
+ Logic “1”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR bên trong LCD.
5 R/w Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write) Nối chân R/W với logic “0” để LCD hoạt động ở chế độ ghi, hoặc nối với logic
“1” để LCD ở chế độ đọc.
6 E Chân cho phép (Enable) Sau khi các tín hiệu được đặt lên bus DB0-DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có 1 xung cho phép của chân E.
Khi ở chế độ ghi, dữ liệu trên bus sẽ được chuyển vào thanh ghi nội bộ của LCD khi phát hiện xung chuyển đổi từ cao sang thấp của tín hiệu chân E.
Khi ở chế độ đọc, dữ liệu từ LCD sẽ được xuất ra các chân DB0-DB7 khi phát hiện cạnh lên (low-to-high transition) tại chân E, và dữ liệu này sẽ được giữ lại trên bus cho đến khi chân E trở về mức thấp.
Tám đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU Có 2 chế độ sử dụng 8 đường bus này
+ Chế độ 8 bit: Dữ liệu được truyền trên cả 8 đường, với bit MSB là bit DB7.
+ Chế độ 4 bit : Dữ liệu được truyền trên 4 đường từ DB4 tới DB7, bit MSB là DB7
15 Vdd Nguồn dương cho đèn nền
16 Vss GND cho đèn nền
Bảng 2.1: Chức năng và nhiệm vụ của các chân của LCD c, Giá trị điện áp:
Kí Hiệu Điều kiện Giá trị chuẩn Đơn
Min Typ Max vị Điện áp vào Vd d
Dòng cung cấp hiện thời
Idd Vdd= 5V - 1,2 3 mA Điện áp ở nhiệt độ bình thường
70 0 C - - - Điện áp led màn hình
Bảng 2.2: Giá trị điện áp của LCD
Để hiển thị chữ cái và con số, mã ASCII tương ứng của các ký tự từ A đến Z, a đến z và các số từ 0 đến 9 được truyền đến các chân khi tín hiệu RS được bật ở mức 1.
Cũng có các mã lệnh được gửi đến LCD để xoá màn hình hoặc đưa con trỏ về đầu dòng hoặc nhấp nháy con trỏ
Cũng có thể sử dụng RS = 0 để kiểm tra bít cờ bận xem LCD đã sẵn sàng nhận thông tin chưa
Khi R/W = 1 và RS = 0, cờ bận D7 có vai trò quan trọng trong việc quản lý thông tin của LCD Nếu D7 = 1, điều này cho thấy LCD đang bận xử lý các công việc nội bộ và không thể nhận thông tin mới Ngược lại, nếu D7 = 0, LCD đã sẵn sàng để tiếp nhận dữ liệu mới Do đó, trước khi ghi bất kỳ dữ liệu nào lên LCD, việc kiểm tra trạng thái của cờ bận là cần thiết.
Khi thiết kế mạch điện không cần độ ổn định điện áp cao, các kỹ sư thường lựa chọn sử dụng IC ổn áp để đơn giản hóa mạch Các loại IC ổn áp phổ biến bao gồm 78xx và 79xx, trong đó "xx" đại diện cho điện áp cần được ổn định.
Ví dụ: 7805 ổn áp 5V, 7812 ổn áp 12V.
- Dòng cực đại của IC 7805 có thể duy trì là 1A.
- Công suất tiêu tán cực đại nếu không dùng tản nhiệt là: 2W.
- Công suất tiêu tán cực đại nếu dùng tản nhiệt đủ lớn là: 15W.
- Chênh lệch điện áp vào và ra tối thiểu là 2V.
Hình1.7: Sơ đồ chân IC 7805 và 7812 + Chân 1: là chân Input.
+ Chân 2: là chân nối GND.
IC 7805 đảm bảo điện áp đầu ra ổn định trong khoảng 4.8V đến 5.2V, bảo vệ các mạch hoạt động ở điện áp 5V Khi nguồn điện gặp sự cố và điện áp tăng cao đột ngột, IC 7805 vẫn giữ cho mạch hoạt động ổn định với điện áp đầu ra khoảng 5V.
THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH
Thiết kế cho từng khối
Vi điều khiển PIC16F877A hoạt động với điện áp từ 2V đến 5,5V, có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các nút nhấn và xử lý tín hiệu này để điều khiển động cơ và xilanh thực hiện cắt dây Sau khi hoàn tất, vi điều khiển sẽ gửi tín hiệu để hiển thị trên màn hình LCD.
Các thông số của SD – DM1602A [6]:
+ Điện áp cung cấp: V DD = 4.5 ÷ 5.5V
+ Điện áp điều khiển: V 0 = V DD – 15.0V ÷ V DD + 0.3V
+ Điện áp đèn BL: 4.2V, dòng điện đèn BL: 185mA, công suất đèn BL: P BL = 777mW
Từ các thông số trên ta chọn nguồn cung cấp: V DD = 5V , điện trở đèn BL: R 330
Các chân D0 đến D7 được kết nối với các chân tương ứng của vi điều khiển, cho phép điều khiển linh hoạt tùy theo yêu cầu của mạch hiển thị Việc sử dụng các cổng tùy chọn của vi điều khiển sẽ giúp tối ưu hóa kết nối điều khiển.
2.1.3 Khối điều khiển động cơ
Vi điều khiển nhận tín hiệu và điều khiển động cơ bước thông qua phần công suất Động cơ bước có nhiệm vụ dẫn hướng và đo khoảng cách để hỗ trợ cơ cấu cắt Phần công suất và phần điều khiển được cách ly bằng IC PC817, đảm bảo hiệu suất hoạt động ổn định.
Thông số phần công suất:
+ Điện áp cấp cho động cơ: 12V
+ Điện áp cấp cho PC817: 5V
+ Dòng điện tiêu thụ toàn khối công suất 400mA
+ Dòng điện tiêu thụ cho động cơ mỗi pha : 500mA
Hình 2.3: Sơ đồ điều khiển động cơ
Chức năng của thiết bị là nhận tín hiệu từ vi điều khiển, sau đó tác động để đẩy lưỡi cắt, giúp cắt dây theo khoảng cách đã được cài đặt trước.
Hình 2.4: Sơ đồ điều khiển Xilanh
+ Xilanh hoạt động ở điện áp: 24V
+ Dòng điện tiêu thụ: 158mA
Theo như tính toán bên trên chúng em đã tín toán điệp hoạt động và dòng tiêu thụ của từng khối:
+ Khối điều khiển động cơ: U = 12V, I = 900mA
+ Khối điều khiển xilanh: U = 24V, I = 158mA
Từ các thông số ở trên ta tính toán được dòng điện tổng tiêu thụ là 1245mA và 3 điện áp 5V , 12V , 24V
Vì vậy chúng em đã chọn nguồn đầu vào là adapter 12V – 2A , sử dụng IC
IC 7805 được sử dụng để hạ điện áp xuống 5V cho mạch điều khiển và hiển thị Nguồn 12V từ adapter được sử dụng trực tiếp để cấp nguồn cho động cơ Đồng thời, cần thêm mạch tăng áp để nâng điện áp từ 12V lên 24V, phục vụ cho việc cấp nguồn cho xilanh hoạt động.
Hình 2.5: Sơ đồ mạch nguồn
Sơ đồ toàn mạch
Sau khi nghiên cứu các khối cần thiết trong hệ thống, chúng tôi đã tiến hành thiết kế sơ đồ toàn mạch, tổng hợp từ các khối đã được tìm hiểu.
Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lí toàn mạch
Lắp ráp và hoàn thiện mạch:
Hình 2.7: Sơ đồ mạch in
Hình 2.9: Hình ảnh mạch thực tế
Nguyên lí hoạt động chung của mạch:
Khi cấp nguồn, các khối bắt đầu hoạt động và vi xử lý nhận tín hiệu từ nút nhấn chọn chế độ Sau đó, nó điều khiển động cơ bước để dẫn hướng dây điện vào cơ cấu cắt Khi độ dài dây đạt kích thước đã đặt trước, vi xử lý xuất tín hiệu cho xilanh hoạt động, đưa dao cắt ra để cắt dây và thu về Chu trình này tiếp tục cho đến khi người dùng nhấn nút để chuyển chế độ hoặc khi đủ số lượng dây cần cắt.
Thiết kế phần mềm
KHỞI TẠO HỆ THỐNG KHAI BÁO BIẾN
PHÍM SET ĐƯỢC TÁC ĐỘNG
PHÍM UP ĐƯỢC TÁC ĐỘNG
PHÍM DOWN ĐƯỢC TÁC ĐỘNG
SỐ DÂY CẦN CẮT TĂNG 1 HIỂN THỊ LCD SỐ DÂY CẦN CẮT GIẢM
PHÍM SET ĐƯỢC TÁC ĐỘNG ĐỘNG CƠ CHẠY ĐỦ VÒNG
XUẤT MÃ ĐỘNG CƠ XYLANH ON
PHÍM START ĐƯỢC TÁC ĐỘNG
XYLANH OFF ĐỘNG CƠ OFF HIỂN THỊ LCD
PHÍM STOP ĐƯỢC TÁC ĐỘNG Đ
#define LCD_ENABLE_PIN PIN_B3
#define LCD_RS_PIN PIN_B5
#define LCD_RW_PIN PIN_B4
#FUSES NOWDT //No Watch Dog Timer
#FUSES NOBROWNOUT //No brownout reset
#FUSES NOLVP //No low voltage prgming, B3(PIC16) or B5(PIC18) used for I/O
#define XYLANH_ON output_low(PIN_B0)
#define XYLANH_OFF output_high(PIN_B0)
#define DOWN input(PIN_A2) int8 dem_day = 0 , chon_so = 0, flag = 0, count = 0; int mastep[]={0b01000000,0b00010000,0b10000000,0b00100000}; void set_up()
{ if(UP == 0){ while(UP == 0); chon_so++;
} if(chon_so != 0){ if(DOWN ==0){ while(DOWN == 0); chon_so ;
} lcd_gotoxy(1,1); printf(lcd_putc,"Nhap so day:"); lcd_gotoxy(14,1); printf(lcd_putc,"%d",chon_so); lcd_gotoxy(1,2); printf(lcd_putc,"Nhan SET = OK");
XYLANH_OFF; delay_ms(100); dem_day++; count=0;
{ for(int i=0; i
