GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CỬA ĐÓNG MỞ TỰ ĐỘNG
CÁC LOẠI CỬA TỰ ĐỘNG HIỆN NAY
Hiện nay, thị trường Việt Nam có nhiều loại cửa tự động như cửa kéo, cửa đẩy, cửa cuốn và cửa trượt Tuy nhiên, hầu hết các sản phẩm này đều được nhập khẩu từ nước ngoài với giá thành cao, dẫn đến việc chúng chưa được sử dụng phổ biến Mặc dù vậy, nhu cầu về cửa tự động tại Việt Nam đang tăng cao cả về số lượng lẫn đa dạng chủng loại.
Cửa này có thiết kế đơn giản với một động cơ gắn cố định vào trần nhà, sử dụng dây kéo để vận hành Ưu điểm của loại cửa này là tính hiệu quả cao, mặc dù cấu trúc đơn giản, nhưng cánh cửa lại rất chắc chắn.
Nhược điểm của cửa kéo là động cơ gắn với trần nhà, yêu cầu phải được lắp đặt chắc chắn để chịu được trọng lượng của cửa Do đó, loại cửa này ít được sử dụng trong thực tế vì nguy cơ gây nguy hiểm cho người dùng.
Cửa cuốn tròn là loại cửa có khả năng cuộn lại, hoạt động thông qua một động cơ điều khiển đóng mở cửa, giúp tiết kiệm không gian và dễ dàng sử dụng với động cơ công suất nhỏ Thường được sử dụng cho gara ô tô, loại cửa này có tính kinh tế cao nhờ vào quy trình chế tạo đơn giản Tuy nhiên, nhược điểm của cửa cuốn tròn là tính chắc chắn thấp, dễ bị hỏng so với các loại cửa khác.
Cửa trượt là loại cửa có rãnh cố định cho phép cánh cửa di chuyển qua lại, với nhiều hình dạng rãnh khác nhau như rãnh thẳng cho cửa tịnh tiến và rãnh tròn cho cửa xoay Loại cửa này thường được sử dụng tại nhà hàng, khách sạn, sân bay và nhà ga, mang lại cảm giác thoáng đãng, thoải mái và lịch sự nhờ kết cấu nhẹ nhàng Thiết kế của cửa trượt cũng rất dễ nhận biết, cho phép người và máy móc dễ dàng di chuyển qua lại Ở Việt Nam, cửa trượt ngày càng trở nên phổ biến.
KHẢO SÁT CÁC LOẠI CỬA ĐÓNG MỞ TỰ ĐỘNG
Cửa tự động hiện nay được sử dụng phổ biến tại các địa điểm giao dịch thương mại, công sở lớn, sân bay, ngân hàng và khách sạn lớn, nhờ vào tính tiện lợi và hiện đại của chúng.
Cửa tự động là giải pháp lý tưởng cho những nơi có lượng người qua lại lớn, yêu cầu tính hiện đại, sang trọng và tiện dụng Các loại cửa tự động đa dạng được phân loại theo trọng lượng, chiều cao và hệ thống điều khiển, với các loại phổ biến như cửa 200 kg/hai cánh và 180 kg/2 cánh Ngoài ra, cửa tự động còn được chia thành hai loại chính theo số cánh: một cánh và hai cánh, đáp ứng nhu cầu sử dụng khác nhau.
Cửa tự động một cánh là lựa chọn lý tưởng cho những không gian hiện đại và sang trọng, thường được lắp đặt ở những khu vực có lưu lượng người qua lại ít Ngoài ra, loại cửa này cũng phù hợp cho các cổng lớn tại công ty, xí nghiệp hoặc các ngôi nhà rộng rãi.
Cửa tự động hai cánh ngày càng phổ biến hơn so với cửa tự động một cánh Hầu hết các loại cửa tự động mới hiện nay sử dụng mạch điều khiển phi tiếp điểm Bên cạnh đó, một số khu vực có nhu cầu giao dịch và vận chuyển hiện đại đã áp dụng hệ thống cửa tự động với phần mềm điều khiển tích hợp logo.
KHẢO SÁT CỬA TỰ ĐỘNG Ở SIÊU THỊ BIG C HẢI PHÒNG
Cửa tự động tại đây được thiết kế với hệ thống hai cánh, mỗi cánh nặng khoảng 80 kg Động cơ một chiều điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp điện áp đảm bảo hoạt động hiệu quả Thay vì sử dụng hệ thống con lăn phụ, cửa được lắp đặt với hai gờ sắt cố định xuống sàn, giúp tăng tính ổn định Để bảo vệ cửa không vượt quá hành trình mở, một công tắc hành trình được đặt ở cuối hành trình mở.
Cửa chuyển động được thiết kế với hai cấp tốc độ, giúp tối ưu hóa trải nghiệm người dùng Khi mở cửa, vận tốc nhanh được áp dụng để giảm thiểu thời gian chờ đợi, tránh gây cảm giác khó chịu cho người muốn vào.
Cửa sẽ giảm tốc và dừng lại khi gần hoàn thành hành trình, với tốc độ chậm hơn so với lúc mở Điều này nhằm tránh gây cảm giác bất ngờ cho những người muốn đi vào từ xa Quá trình giảm tốc và dừng lại của cửa được thực hiện một cách chính xác.
Cửa tự động mở ra khi có tín hiệu người đi vào, với tốc độ nhanh và giảm dần trước khi dừng lại chính xác ở cuối hành trình Hai cảm biến quang được lắp đặt, một bên ngoài và một bên trong cánh cửa, giúp nhận diện và báo tín hiệu khi có người ra vào Cửa hoạt động nhờ mạch điều khiển không tiếp điểm với các phần tử logic, mang lại ưu điểm về chi phí và dễ sửa chữa, nhưng lại có nhược điểm là độ bền không cao so với các phương pháp sử dụng bộ điều khiển logo, PLC hay vi điều khiển Do đó, việc lựa chọn loại cửa phù hợp phụ thuộc vào nhu cầu sử dụng và khả năng đầu tư.
Việc lắp đặt cửa tự động thường được thực hiện ở những khu vực có tầm nhìn rộng và không gian thoáng đãng Những khu vực này thường kết hợp với các loại cửa khác như cửa đẩy hoặc cửa cuốn nhằm tạo nên sự hài hòa và mỹ quan cho tổng thể không gian.
CÁC YÊU CẦU VÀ MỤC ĐÍCH CHẾ TẠO MÔ HÌNH CỬA ĐÓNG MỞ CỬA TỰ ĐỘNG
CÁC YÊU CẦU CỦA MÔ HÌNH
- Hệ thống cơ hoạt động tốt
- Hệ thống điện tốt, hoạt động đúng theo thiết kế
- Hệ thống cửa đáp ứng mọi yêu cầu đặt ra
2.1.1 Yêu cầu về chương trình chung
- Cửa phải tự động mở khi có người ra vào, và phải tự động đóng khi không có người đi lại
- Cửa thiết kế để có thể đóng mở một cách thông minh
- Khi cửa đang đóng lại , nếu lại có tín hiệu người thì cửa lại lập tức mởra
- Dùng kỹ thuật vi điều khiển để viết chương trình hoạt động cho cửa
2.1.2 Yêu cầu về cơ khí
Mô hình cửa tự động cần phải giống cửa thật về hình thức và chất lượng hoạt động, đảm bảo sự chắc chắn và gọn gàng Thiết kế kết cấu cơ khí phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật tương tự như cửa thật, bao gồm khung cửa, cánh cửa, rãnh trượt, xích, bánh răng và trục quay Ngoài ra, cần có các kết cấu phụ để hoàn thiện mô hình cửa tự động, với động cơ một chiều được sử dụng để cung cấp năng lượng cho hoạt động.
21 nguồnbởi bộ chỉnh lưu cầu một chiều,kết hợp với bộ đảo chiều cho phép động cơ cóthể quay thuận hoặc quay ngược.
MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC CHẾ TẠO MÔ HÌNH
Sinh viên tham gia nghiên cứu và chế tạo mô hình cửa tự động cần tham khảo thực tế từ nhiều lĩnh vực và tài liệu khác nhau Việc này giúp họ có cái nhìn sâu sắc hơn, không chỉ trong lĩnh vực tự động hóa mà còn mở rộng kiến thức sang nhiều ngành nghề khác.
Việc chế tạo mô hình hoạt động hiệu quả mang lại cơ hội học tập và nghiên cứu thực tế cho sinh viên, giúp họ tự tin hơn khi bước vào môi trường làm việc thực tế.
- Tạo ra một mô hình cửa đóng mở tự động có thể hoạt động tốt, từ đó cóthể chế tạo được cửa tự động phục vụ thực tế
GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ, LINH KIỆN THIẾT KẾ
PHẦN CỨNG
Hình 3.1: Sơ đồ chân VĐK 89C51 Ý NGHĨA CÁC CHÂN AT89C51
- Chân 30 ( ALE: Adress Latch Enable ) là tín hiệu điều khiển xuất ra, nó cho phép phân kênh bus địa chỉ và bus dữ liệu của port 0
- Chân 31 ( EA: Eternal Acess ) được đưa xuống thấp cho phép chọn bộ nhớ mã ngoài
- 32 chân còn lại chia làm 4 cổng vào ra: Vào ra tức là có thể dùng chân đó để đọc mức logic
- P0 từ chân 39 đến chân 32 tương ứng là các chân P0_0 đến P0_7
- P1 từ chân 1 đến chân 8 tương ứng là các chân P1_0 đến P1_7
- P2 từ chân 21 đến chân 28 tương ứng là các chân P2_0 đến P2_7
- P1 từ chân 10 đến chân 17 tương ứng là các chân P3_0 đến P3_7
Riêng cổng 3 có 2 chức năng ở mỗi chân như hình 2.1:
P3.0 – RxD: chân nhận dữ liệu nối tiếp khi giao tiếp RS232
P3.1 – TxD: phân truyền dữ liệu nối tiếp khi giao tiếp RS232
P3.6 – WR: Write, điều khiển ghi dữ liệu
P3.7 – RD: Read, điều khiển đọc dữ liệu
- Chân cho phép bộ nhớ chương trình PSEN
8051 cung cấp 4 tín hiệu điều khiển Bus, trong đó tín hiệu PSEN (Program Store Enable) xuất hiện trên chân 29, cho phép truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài Khi vi điều khiển AT89C51 thực thi chương trình từ bộ nhớ ngoài, tín hiệu PSEN sẽ được kích hoạt 2 lần trong mỗi chu kỳ máy, ngoại trừ trường hợp có 2 tác động của PSEN bị bỏ qua trong mỗi lần truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài.
- Chân cho phép chốt địa chỉ ALE
Chân 30 trên vi điều khiển đóng vai trò quan trọng trong việc xuất tín hiệu cho phép chốt địa chỉ ALE (Address Latch Enable) nhằm thực hiện giải đa hợp Xung từ ngõ ra này cho phép chốt byte thấp của địa chỉ, đảm bảo quá trình xử lý dữ liệu diễn ra chính xác.
Chân 24 được sử dụng để truy xuất bộ nhớ ngoài và làm ngõ vào xung lập trình (PROG) trong quá trình lập trình Flash Trong hoạt động bình thường, xung đầu ra ALE có tần số bằng 1/6 tần số của mạch dao động trên chip, phục vụ cho các mục đích định thời và tạo xung clock từ bên ngoài Tuy nhiên, một xung ALE sẽ bị bỏ qua trong mỗi chu kỳ truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài Để vô hiệu hóa hoạt động chốt byte thấp của địa chỉ, cần set bit 0 của thanh ghi chức năng đặc biệt tại địa chỉ byte 8EH Khi bit này được set, ALE chỉ hoạt động trong thời gian thực thi lệnh MOVX hoặc MOVC, còn lại sẽ được kéo lên mức cao Lưu ý rằng việc set bit này không có tác dụng nếu bộ vi điều khiển đang ở chế độ thực thi chương trình ngoài.
- Chân truy xuất ngoài EA
Ngõ vào ở chân 31 có thể được kết nối với nguồn +5V (logic 1) hoặc GND (logic 0) Khi chân này nối với 5V, vi điều khiển 8051/8052 sẽ thực thi chương trình trong ROM nội (chương trình nhỏ hơn 4k/8k) Ngược lại, nếu chân này nối với GND (và chân PSEN cũng ở mức logic 0), chương trình cần thực thi sẽ được lưu trữ trong bộ nhớ ngoài Đối với 8031/8032, chân EA phải ở mức logic 0 vì chúng không có bộ nhớ chương trình trên CHIP Nếu chân EA ở mức logic 0 đối với 8051/8052, ROM nội trong CHIP sẽ bị vô hiệu hóa và chương trình cần thực thi sẽ được lưu trong EPROM bên ngoài.
Các phiên bản EPROM của 8051 còn sử dụng chân EA làm chân nhận điện áp nguồn 21 Vpp cho việc lập trình EPROM nội ( nạp EPROM )
Ngõ vào RST ở chân 9 của vi điều khiển 8051 là ngõ vào dùng để thực hiện xóa chính (Master reset), giúp thiết lập lại trạng thái ban đầu cho hệ thống, thường được gọi tắt là Reset.
Khi ngõ vào đạt mức logic 1 trong ít nhất hai chu kỳ máy, các thanh ghi bên trong của 8051 sẽ được nạp giá trị cần thiết để khởi động lại hệ thống.
Chân 18 và 19 của vi điều khiển (VĐK) được kết nối với thạch anh, tạo ra mạch dao động Tần số thạch anh phổ biến cho các ứng dụng là 11.0592 MHz (dùng trong giao tiếp với cổng COM máy tính) và 12 MHz, với tần số tối đa lên đến 24 MHz Tần số càng cao thì VĐK sẽ xử lý thông tin càng nhanh chóng.
- Cấu trúc RAM nội của 8951
Bộ nhớ Data trên chip như sau:
- AT8951 có 128 byte RAM nội có địa chỉ từ 00H đến FFH
-Bao gồm 32 byte bắt đầu từ 00H -1FH được chia thành 4 bank, mỗi bank baogồm 8 thanh ghi:
- Mỗi bank gồm 8 thanh ghi từ R0 -R7
- Tại một thời điểm chương trình chỉ có thể hoạt động với 1 bank thanh ghi mặcđịnh là bank 0
* Vùng RAM định vị bit:
Trong vùng nhớ từ 20H đến 2FH, có tổng cộng 16 byte mà chúng ta có thể thao tác trên từng bit Điều này có nghĩa là chúng ta có khả năng thiết lập một bit lên giá trị 1 hoặc xóa giá trị của bit đó về 0.
- Có 128 bit trong vùng RAM định vị bit có địa chỉ từ 00H - 7FH
Có địa chỉ từ 30H - 7FH(80 byte) có thể sử dụng làm bất cứ công việc gì trongchương trình
Vùng các thanh ghi đặc biệt:
Có dịa chỉ từ 80H - FFH
- Thanh ghi tích luỹ A(ACC: Accumulartor) là thanh ghi trung gian thường đượcsử dụng để chứa lưu giá trị trong các lệnh chương trình có địa chỉ là E0H
->Lấy nội dung của 3FH đưa vào A
- Thanh ghi B : có địa chỉ là F)H là thanh ghi được dùng kết hợp với thanh ghi Atrong các phép toán
->Nhân thanh ghi A và B với nhau, đươc kết quả đưa vào A.Div AB ->Chia A với B, kết quả đưa vào A, số dư đưa vào B
- Thanh ghi PSW (Program status word):
Là thanh ghi chứa trạng thái của chương trình
Từ trạng thái chương trình ở địa chỉ D0H được tóm tắt như sau:
Bảng 3.1 : Trạng thái chương trình ở địa chỉ D0H
PSW.6 AC D6H Auxiliary cary flag
CY: là cờ nhớ, CY sẽ set lên 1 khi thực hiện phép cộng có xảy ra nhớ,hoăc khi thực hiện phép trừ có xảy ra mượn
Cờ nhớ phụ (AC) là một thành phần quan trọng trong quá trình cộng các số BCD, và nó sẽ được thiết lập thành 1 nếu kết quả của 4 bit thấp nằm trong khoảng từ 0AH đến 0FH.
F0: là cờ nhớ dành cho người sử dụng
RS1, RS0: quyết định dãy thanh ghi tích cực Chúng được xoá sau khireset hệ thống và được thay đối bởi phần mềm khi cần thiết
Dựa vào bảng trên ta có thể chọn thanh ghi bank nào muốn chọn
OV (Over flow): sẽ set lên 1 khi thực hiên phép toán với số có dấu cóxáy ra tràn
P (Parity): là bit kiểm tra chẳn lẽ, bit P sẽ bằng 0 hoặc 1 theo dạng parity chẵn với nội dung của thanh ghi A
- Con trỏ Ngăn xếp SP (Stack Pointer):
Con trỏ ngăn xếp là một thanh ghi 8 bit tại địa chỉ 81H, chứa địa chỉ của byte dữ liệu hiện tại trên đỉnh ngăn xếp Các lệnh liên quan đến ngăn xếp bao gồm PUSH để cất dữ liệu vào ngăn xếp và POP để lấy dữ liệu ra Lệnh PUSH sẽ làm tăng con trỏ ngăn xếp (SP) trước khi ghi dữ liệu, trong khi lệnh POP sẽ làm giảm SP khi lấy dữ liệu ra Ngăn xếp của vi điều khiển 8031/8051 hoạt động theo cách này.
30 giữ trongRAM nội và giới hạn các địa chỉ có thể truy xuất bằng địa chỉ gián tiếp, chúng là128 byte đầu của 8951
+ Để khởi động SP với ngăn xếp bắt đầu tại địa chỉ 60H, các lệnh sau đâyđược dùng:
Ngăn xếp của 8951 chỉ có 32 byte do địa chỉ cao nhất của RAM trên chip là 7FH Giá trị 5FH được nạp vào SP vì SP đã tăng lên 60H trước khi lưu trữ byte dữ liệu.
- Thanh ghi con trỏ dữ liệu Data Pointer (DPTR):
Là thanh ghi 16 bit kết hợp của 2 thanh ghi 8 bit là DPH và DPL
Thanh ghi DPTR thường được dùng để lưu các địa chỉ 16 bit, thông thường là các địa chỉ khi truy xuất bộ nhớ ngoài
- Các thanh ghi xuất nhập Port:
Các Port của 8951 bao gồm Port0 (80H), Port1 (90H), Port2 (A0H) và Port3 (B0H), cho phép truy xuất từng bit, thuận tiện cho giao tiếp 8951 có một Port nối tiếp để trao đổi thông tin với các thiết bị như máy tính, modem và các IC khác Thanh ghi đệm dữ liệu nối tiếp (SBUF) tại địa chỉ 99H lưu trữ cả dữ liệu truyền và dữ liệu nhập Khi truyền dữ liệu, người dùng ghi lên SBUF và đọc SBUF khi nhận dữ liệu Các chế độ vận hành khác nhau được lập trình qua thanh ghi điều khiển Port nối tiếp (SCON) tại địa chỉ 98H, với từng bit được địa chỉ hóa.
- Thanh ghi điều khiển nguồn PCON (Power control Register):
Thanh ghi PCON không có bit định vị Nó ở địa chỉ 87H chứa nhiều bit điều khiển Thanh ghi PCON được tóm tắt như sau:
Bit 7 (SMOD): Bit có tốc độ Baud ở mode 1, 2, 3 ở Port nối tiếp khi set
Bit 6, 5, 4: Không có địa chỉ
Bit 3 (GF1): Bit cờ đa năng 1
Bit 2 (GF0): Bit cờ đa năng 2
Bit 1 (PD): Set để khởi động mode Power Down và thoát để reset
Bit 0 (IDL): Set để khởi động mode Idle và thoát khi ngắt mạch hoặcreset
Các bit điều khiển Power Down và Idle có tác dụng chính trong tất cả cácIC họ MSC-51 nhưng chỉ được thi hành trong sự biên dịch của CMOS.
CÁC LỆNH ĐIỀU KHIỂN
8951 chia ra 2 nhóm lệnh chính:
Từng kiểu lệnh được mô tả như sau:
3.2.1 Các lệnh số học (Arithmetic Instrustion):
ADDC A, Rn : (A)