Báo cáo đồ án 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

BÁO CÁO ĐỒ ÁN II
Đề tài:
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DC
CÔNG SUẤT NHỎ
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hưng
Lớp:

ET-LUH 17-K63

MSSV:

20187134

Giảng viên hướng dẫn: ThS. Lê Thanh Xuyến
Hà Nội, 3-2022


Lời mở đầu
Đồ án 2 được thực hiện vào kì học 20211 bắt đầu tuần học thứ 5 và kết thúc vào đầu tháng
3, dưới sự hướng dẫn của ThS. Lê Thanh Xuyến - Trường Điện - Điện Tử. Các cơng việc
trong q trình làm đồ án được giảng viên giao theo tuần.
Em xin chân thành cảm ơn Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội và Trường Điện – Điện Tử
đã cho em một môi trường học tập tốt và nghiên cứu tốt nhất. Em xin cảm ơn ThS. Lê
Thanh Xuyến đã hướng dẫn và đồng hành cùng em trong Đồ Án 2 này. Trong quá trình
làm Đồ Án em cịn có nhiều sơ xuất, em mong được sự bỏ qua của cô.
Em xin chân thành cảm ơn.

2

Lời cam đoan
Tôi là Nguyễn Hữu Hưng, mã số sinh viên 20187134, sinh viên lớp ET-LUH17, khóa K63.
Tơi xin cam đoan tồn bộ nội dung được trình bày trong đồ án là kết quả quá trình tìm hiểu
và nghiên cứu của tôi. Các dữ liệu được nêu trong đồ án là hoàn toàn trung thực, phản ánh
đúng kết của năng lực của tơi. Mọi thơng tin trích dẫn đều tn thủ các quy định về sở hữu
trí tuệ, các tài liệu tham khảo được liệt kê rõ ràng. Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm với
những nội dung được viết trong đồ án này.

Hà Nội, ngày 08 tháng 03 năm 2022
Người cam đoan
Hưng

3


Mục lục
Lời mở đầu............................................................................................................................ 2
Lời cam đoan ........................................................................................................................ 3
Chương 1. Tìm hiểu đề tài .................................................................................................... 7
1.1. Đặt vấn đề.................................................................................................................. 7
1.2. Yêu cầu thiết kế ......................................................................................................... 7
Chương 2. Cơ sở lý thuyết .................................................................................................... 7
2.1. Vi điều khiển Atmega328 ......................................................................................... 7
2.1.1. Đặc tính / Thơng số kỹ thuật của ATmega328P .................................................. 8
2.1.2. Sơ Đồ Khối .......................................................................................................... 9
2.1.4. Bộ nhớ ................................................................................................................ 13
2.1.5. Cấu trúc tổng quát .............................................................................................. 13
2.1.6. Cấu trúc nhân ..................................................................................................... 14

2.1.7. Mô tả thanh ghi Atmega328 .............................................................................. 17
2.2. Khối Driver động cơ ............................................................................................... 19
2.2.1. Tính năng: .......................................................................................................... 19
2.2.2. Thơng số kỹ thuật: ............................................................................................. 20
2.2.3. Điều khiển động cơ DC ..................................................................................... 21
2.3. Khối hiển thị ............................................................................................................ 24
Chương 3. Mô phỏng mạch điều khiển và Code ................................................................ 26
3.1. Sơ đồ khối ............................................................................................................... 26
3.2. Sơ đồ nguyên lý và mạch ........................................................................................ 27
3.2.1. Mạch nguồn ....................................................................................................... 27
3.2.2. Mạch nguyên lý ................................................................................................. 28
3.2.2.1. Kết quả ............................................................................................................ 28
3.3. Viết code cho vi điều khiển..................................................................................... 29
Kết Luận ............................................................................................................................. 39
Tài liệu tham khảo .............................................................................................................. 40
4


Danh mục hình vẽ
Hình 1. 1. Vi điều khiển Atmega328P ................................................................................ 8
Hình 1. 2. Sơ đồ chân Atmega328..................................................................................... 13
Hình 1. 3. Cấu trúc tổng quát ............................................................................................ 14
Hình 1. 4. Cấu trúc nhân .................................................................................................... 15
Hình 1. 5. Khơng gian bộ nhớ ........................................................................................... 16
Hình 1. 6. Thanh ghi cờ ..................................................................................................... 17
Hình 1. 7. Sơ đồ khối Atmega328 ........................................ Error! Bookmark not defined.
Hình 1. 8. Cấu trúc của L298 ............................................................................................ 20
Hình 1. 9. Xung PWM ....................................................................................................... 22
Hình 1. 10. Sơ đồ chân L298 ............................................................................................. 23
Hình 1. 11. Màn hình LCD 1602 ....................................................................................... 25

Hình 1. 12. Sơ đồ khối mạch Kit ....................................................................................... 26
Hình 1. 13. Khối nguồn ..................................................................................................... 27
Hình 1. 14. Kết quả mơ phỏng .......................................................................................... 28
Hình 1. 15. Mạch Kit chạy mơ phỏng ............................................................................... 29

5


Danh mục bảng biểu
Bảng 1. Sơ đồ chân, mô tả chức năng Atmega328............................................................ 12
Bảng 2. Sơ đồ chân, mô tả chức năng L298 ...................................................................... 24

6


Chương 1. Tìm hiểu đề tài
1.1. Đặt vấn đề
Động cơ điện 1 chiều từ lâu đã được áp dụng vào trong máy móc, sản xuất trong nhiều lĩnh
vực, đem lại hiệu quả kinh tế cao, tiết kiệm được tiền của và công sức lao động. Động cơ
DC công suất nhỏ được sử dụng trong các công cụ, đồ chơi và các thiết bị gia dụng khác
nhau, việc điều khiển tốc độ và chiều quay của động cơ cũng là một vấn đề cần giải quyết.
Xuất phát từ yêu cầu điều khiển tốc độ và chiều quay thì em đã tìm hiểu đề tài “Thiết kế
và mô phỏng mạch điều khiển động cơ DC công suất nhỏ”. Đây là một bài tốn khá quen
thuộc, có nhiều cách giải quyết bài tốn này. Ý tưởng giải quyết bài tốn là có thể điều
khiển động cơ DC thông qua các buttom, đảo chiều quay thông qua mạch cầu H.
1.2. Yêu cầu thiết kế
Yêu cầu chức năng:
 Hệ thống hoạt động ổn định
 Động cơ DC thực hiện các chức năng: chạy/dừng, đảo chiều quay, tăng tốc, giảm
tốc với 4 phím ấn trên mạch Kit

 Điều chỉnh tốc độ động cơ sử dụng cơ chế điều chế độ rộng xung(PWM)
 Điện áp hoạt động của mạch là 20-28 VDC
 Dịng điện trung bình cấp cho động cơ tối đa là 2A
Yêu cầu phi chức năng:





Mạch có đầy đủ các thành phần theo sơ đồ khố
Chi phí thấp, dễ sản xuất
Có màn hình LCD hiển thị các chức năng mà mạch đang thực hiện
Có đèn LED hiển thị các trạng thái của các phím ấn

Chương 2. Cơ sở lý thuyết
2.1. Vi điều khiển Atmega328
Atmega328 là một chíp vi điều khiển được sản xuất bởi hãng Atmel thuộc họ MegaAVR
có sức mạnh hơn hẳn Atmega8. Atmega328 là một bộ vi điều khiển 8 bít dựa trên kiến trúc
RISC bộ nhớ chương trình 32KB ISP flash có thể ghi xóa hàng nghìn lần, 1KB EEPROM,
một bộ nhớ RAM vô cùng lớn trong thế giới vi xử lý 8 bít (2KB SRAM).
ATmega328P là một bộ vi điều khiển tiên tiến có nhiều tính năng, là một trong những vi
điều khiển nổi tiếng của Atmel vì được sử dụng trong bo mạch arduino UNO, là một bộ vi
điều khiển thuộc họ vi điều khiển megaMVR của Atmel (Cuối năm 2016, Atmel được
7


Microchip Technology Inc mua lại). Các vi điều khiển được sản xuất trong họ megaMVR
được thiết kế để xử lý các bộ nhớ chương trình lớn và mỗi vi điều khiển trong họ này chứa
lượng ROM, RAM, các chân I / O và các tính năng khác nhau và được sản xuất với các
chân đầu ra khác nhau, từ 8 chân đến hàng trăm chân.

Mạch bên trong của ATmega328P được thiết kế với tính năng tiêu thụ dịng điện thấp. Chip
này chứa 32 kilobyte bộ nhớ flash trong, 1 kilobyte EEPROM và 2 kilobyte SRAM.
EEPROM và bộ nhớ flash là bộ nhớ lưu thơng tin và thơng tin đó vẫn thoát ra mỗi khi
nguồn điện bị ngắt nhưng SRAM là bộ nhớ chỉ lưu thơng tin cho đến khi có điện và khi
ngắt nguồn điện tất cả thông tin được lưu trong SRAM sẽ bị xóa.
Atmega328 có khả năng hoạt động trong một dải điện áp rộng (1.8V – 5.5V), tốc độ thực
thi (thông lượng) 1MIPS trên 1MHZ.
Hiện nay vi điều khiển Atmega328 thực sử dụng được sử dụng phổ biến từ các dự án nhỏ
của sinh viên, học sinh với giá thành rẻ, xử lý mạnh mẽ, tiêu tốn ít năng lượng và sự hỗ trợ
nhiệt tình của cộng đồng người dùng AVR.

Hình 1. 1. Vi điều khiển Atmega328P
2.1.1. Đặc tính / Thơng số kỹ thuật của ATmega328P
•
Thiết kế hiệu suất cao
•

Tiêu thụ ít điện năng

•

Tổng số chân ngõ vào Analog là 6

•

Chứa 32 kilobyte bộ nhớ flash

•

Chứa 2 kilobyte SRAM

•

Chứa 1 kilobyte EEPROM
8


•

Tốc độ xung nhịp 16 megahertz

•

Nhiệt độ tối thiểu và tối đa -40 độ C đến 105 độ C.

•

Tổng số chân I / O kỹ thuật số là 14 chân

•

RISC tiên tiến

•

Khóa chức năng chương trình để bảo mật mã lập trình

•

Chứa tổng cộng ba bộ định thời, hai 8 bit và một 16 bit

•

Tổng số chân I / O là 23 chân

•

Tổng số kênh PWM là 6

•

Điện áp hoạt động tối thiểu và tối đa từ 1.8V DC đến 5.5V DC

2.1.2. Sơ Đồ Khối Atmega328

Hình 1. 2. Sơ đồ khối Atmega328
9


2.1.3. Sơ đồ chân
Ý nghĩa các chân

VCC: Chân số 7 là VCC cấp điện áp nguồn cho Vi điều khiển.
AVCC: Chân số 20 là AVCC dùng để cấp điện áp cho bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang
kỹ thuật số.
GND: Chân số 8 và chân số 22 nối GND(hay nối Mass). Khi thiết kế cần sử dụng một
mạch ổn áp để bảo vệ cho Vi điều khiển, cách đơn giản là sử dụng IC ổn áp .
Port A (PA): bao gồm các chân từ PA0 đến PA7. Các chân này đóng vai trị là đầu vào
tương tự cho bộ chuyển đổi tương tự sang số. Nếu bộ chuyển đổi tương tự sang số khơng
được sử dụng, thì cổng A hoạt động như một cổng vào/ ra hai chiều 8 bit.

Port B (PB): bao gồm các chân từ PB0 đến PB7. Cổng này là một cổng hai chiều 8 bit có
một điện trở kéo lên bên trong.
Port C (PC): bao gồm các chân từ PC0 đến PC7.
Port D (PD): bao gồm các chân từ PD0 đến PD7.
Số thứ
Mô tả
tự chân
1
PC6

2

PD0

3

PD

4

PD

5

PD

6

PD

7

Vcc

Chức năng

Mô tả chức năng

Khi chân reset này ở mức
thấp, bộ vi điều khiển và
chương trình của nó sẽ được
reset.
Chân kỹ thuật số (RX) Chân đầu vào cho giao tiếp nối
tiếp
Chân kỹ thuật số (TX) Chân đầu ra cho giao tiếp nối
tiếp
Chân 4 được sử dụng làm
Chân kỹ thuật số
ngắt ngoài 0
Chân kỹ thuật số
Chân 5 được sử dụng làm
(PWM)
ngắt ngoài 1
Chân 6 được sử dụng cho
Chân kỹ thuật số
nguồn bộ đếm bên ngoài
Timer0
Điện áp dương
Nguồn dương của hệ thống
Reset

10


8

GND

Nối đất

Nối đất của hệ thống

9

XTAL

Dao động tinh thể

10

XTAL

Dao động tinh thể

11

PD5

Chân kỹ thuật số
(PWM)

12

PD6

13

PD7

Chân kỹ thuật số
(PWM)
Chân kỹ thuật số

Chân này nối với một châncủa
bộ dao động tinh thể để cung
cấp xung nhịp bên ngoài cho
chip
Chân này nối với chân còn lại
của bộ dao động tinh thể để
cung cấp xung nhịp bên ngoài
cho chip
Chân 11 được sử dụng cho
nguồn bộ đếm bên ngoài
Timer1
Bộ so sánh analog dương i / ps

14

PB0

Chân kỹ thuật số

15

PB1

16

PB2

Chân kỹ thuật số
(PWM)
Chân kỹ thuật số
(PWM)
Chân kỹ thuật số
(PWM)

17

PB3

Bộ so sánh analog âm i / ps
Nguồn đầu vào bộ đếm hoặc bộ
hẹn giờ
Bộ đếm hoặc bộ hẹn giờ so
sánh khớp A
Chân này hoạt động như lựa
chọn slave i / p.
Chân này được sử dụng làm
đầu ra dữ liệu master và đầu

vào dữ liệu
slave cho SPI.

18

PB4

Chân kỹ thuật số

Chân này hoạt động như một
đầu vào xung nhịp master và
đầu ra xung nhịp slave.

19

PB5

Chân kỹ thuật số

Chân này hoạt động như một
đầu ra xung nhịp master và
đầu vào xung nhịp slave cho
SPI.

20

AVcc

Điện áp dương

Điện áp dương cho ADC
(nguồn)

11


21

AREF

Tham chiếu
analog

Điện áp tham chiếu analog
cho
ADC (Bộ chuyển đổi analog sang
kỹ thuật số)

22

GND

Nối đất

Nối đất của hệ thống

23

PC0

Đầu vào analog

Đầu vào analog giá trị kỹ thuật
số kênh 0

24

PC1

Đầu vào analog

Đầu vào analog giá trị kỹ thuật
số kênh 1

25

PC2

Đầu vào analog

Đầu vào analog giá trị kỹ thuật
số kênh 2

26

PC3

Đầu vào analog

Đầu vào analog giá trị kỹ thuật

số kênh 3

27

PC4
Đầu vào analog

Đầu vào analog giá trị kỹ thuật
số kênh 4. Chân này cũng có
thể được sử dụng làm kết nối
giao diện nối tiếp cho dữ liệu.

Đầu vào analog

Đầu vào analog giá trị kỹ thuật
số kênh 5. Chân này cũng
được sử dụng như dịng xung
nhịp giao diện

28

PC5

nối tiếp.
Bảng 1. Sơ đồ chân, mơ tả chức năng Atmega328

12


Hình 1. 3. Sơ đồ chân Atmega328

Với 23 chân có thể sử dụng cho các kết nối vào hoặc ra i/O, 32 thanh ghi, 3 bộ timer/counter
có thể lập trình, có các ngắt nội và ngoại (2 lệnh trên một vector ngắt), giao thức truyền
thông nối tiếp USART, SPI, I2C. Ngồi ra có thể sử dụng bộ biến đổi số tương tự 10 bít
(ADC/DAC) mở rộng tới 8 kênh, khả năng lập trình được watchdog timer, hoạt động với 5
chế độ nguồn, có thể sử dụng tới 6 kênh điều chế độ rộng xung (PWM), hỗ trợ bootloader.
2.1.4. Bộ nhớ
Vi điều khiển Atmega328 cung cấp cho người dùng:

32KB bộ nhớ Flash: những đoạn lệnh bạn lập trình sẽ được lưu trữ trong bộ nhớ
Flash của vi điều khiển. Thường thì sẽ có khoảng vài KB trong số này sẽ được dùng cho
bootloader nhưng hiếm khi nào cần quá 20KB bộ nhớ này.

2KB cho SRAM (Static Random Access Memory): giá trị các biến khai báo khi lập
trình sẽ lưu ở đây. Khi khai báo càng nhiều biến thì càng cần nhiều bộ nhớ RAM. Tuy vậy,
thực sự thì cũng hiếm khi nào bộ nhớ RAM lại trở thành thứ mà phải bận tâm. Khi mất
điện, dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất.

1KB cho EEPROM (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory): đây
giống như một chiếc ổ cứng mini – có thể đọc và ghi dữ liệu vào đây mà không phải lo bị
mất khi cúp điện giống như dữ liệu trên SRAM.

2.1.5. Cấu trúc tổng quát
AVR sử dụng cấu trúc Harvard, tách riêng bộ nhớ và các bus cho chương trình và dữ
liệu. Các lệnh được thực hiện chỉ trong một chu kỳ xung clock. Bộ nhớ chương trình
được lưu trong bộ nhớ Flash.

13


Hình 1. 4. Cấu trúc tổng quát

2.1.6. Cấu trúc nhân
CPU của Atmega328P có chức năng bảo đảm sự hoạt động chính xác các chương trình.
Do đó phải có khả năng truy cập bộ nhớ, thực hiện các q trình tính toán, điều khiển
các thiết bị ngoại vi và quản lý ngắt.
AVR sử dụng cấu trúc Harvard, tách riêng bộ nhớ và các bus cho chương trình và dữ
liệu. Các lệnh được thực hiện chỉ trong một chu kỳ xung clock. Bộ nhớ chương trình
được lưu trong bộ nhớ Flash.

14


Hình 1. 5. Cấu trúc nhân
ALU làm việc trực tiếp với các thanh ghi chức năng chung. Các phép toán được thực
hiện trong một chu kỳ xung clock. Hoạt động của ALU được chia làm 3 loại: đại số, logic
và theo bit.
Thanh ghi trạng thái có 8 bit lưu trữ trạng thái của ALU sau các phép tính số học và logic.

Bit 7 –I: Global Interrupt EnableBit cho phép ngắt toàn cục. Bit này cần được set để hoạt
động ngắt được kích hoạt. Việc cho phép ngoại vi nào ngắt được thực hiện trong các thanh
ghi điều khiển của từng ngoại vi đó. Một khi bit cho phép ngắt tồn cục bị xóa thì cho dù
bit cho phép ngắt của ngoại vinào đó được bật lên, ngắt cũng khơng thể xảy ra.
Lưu ý: Bit tồn cục này sẽ bị xóa tự động bằng phần cứng khi có ngắt xảy ra. Và nó được
set up trở lại tự động bằng phần cứng khi lệnh RETI (lệnh quay về từ chương trình ngắt)
được thực thi.
Bit tồn cục cũng có thể được set/clear bằng phần mềm thơng qua lệnh SEI/CLI.•
Bit 6 –T: Bit Copy Storage.
15


Bit 5 –H: Half Carry Flag.

Bit 4 –S: Sign Bit, S = N + V.
Bit 3 –V: Two’s Complement Overflow Flag.
Bit 2 –N: Negative Flag.
Bit 1 –Z: Zero Flag.
Bit 0 –C: Carry Flag.
Atmega328 có 3 loại bộ nhớ : Flash Memory, SRAM, EEPROM

Hình 1. 6. Khơng gian bộ nhớ
Thanh ghi cờ

16


Hình 1. 7. Thanh ghi cờ

2.1.7. Mơ tả thanh ghi Atmega328
 Thanh ghi TCNT1 (Timer/Counter 1 Register)
Là thanh ghi 16 bit, lưu giữ giá trị của Timer/Counter1, cho phép đọc-ghi trực tiếp, do đó,
chúng ta có thể thực hiện các phép gán hoặc thay đổi giá trị của TCNT1.
 Thanh ghi TCCR1B (Timer/Counter 1 Control Register B)
Là 1 trong 2 thanh ghi điều khiển hoạt đông của Timer/Counter1 (cùng với TCCR1A,
nhưng với những mục đích đơn giản, chúng ta chỉ cần thanh ghi TCCR1B).

 Thanh ghi TCCR1B
Trong thanh ghi TCCR1B chỉ cần sử dụng 3 bit CS10, CS11, CS12 để lựa chọn xung nhịp
cho Timer/Counter1

17

Mô tả Clock Select Bit trên thanh ghi TCCR1B
Theo mặc định, chip Atmega328p trên Arduino chạy ở 16MHz, prescaler = 64. Điều này
có nghĩa là: theo mặc định, các bộ Timer/Counter trên Arduino sẽ có tần số hoạt động là
16MHz/64 = 250kHz.
 Thanh ghiTIMSK1 (Timer/Counter1 Interrupt Mask Register)
Là thanh ghi lưu giữ các Interrupt Mask của T/C1. Đây là thanh ghi giúp thực hiện
cácTimer Interrupt. Trên thanh ghi TIMSK1 cần chú ý các bit sau:

bit 5 - ICIE1: Input Capture Interrupt Enable - Cho phép ngắt khi dùng Input Capture.
bit 2 - OCIE1B: Output Compare Interrupt Enable 1 channel B - Cho phép ngắt khi dùng
Output Compare ở channel B.
bit 1 - OCIE1A: Output Compare Interrupt Enable 1 channel A - Cho phép ngắt khi dùng
Output Compare ở channel A.
bit 0 - TOIE1: Overflow Interrupt Enable 1 - Cho phép ngắt khi xảy ra tràn trên T/C.
 Thanh ghi OCR1A và OCR1B (Output Compare Register channel A và channel B)
Lưu giữ giá trị so sánh ở kênh A và kênh B: khi T/C1 hoạt động, giá trị TCNT1 được tăng
dần, giá trị này liên tục được so sánh với các giá trị trong thanh ghi OCR1A và OCR1B,
việc so sánh này chính là "Output Compare", khi giá trị của TCNT1 bằng giá trị của
18


OCR1A (hoặc OCR1B) thì "Match" xảy ra, lúc này sẽ có 1 Interrupt được thực hiện ( nếu
đã được Enable ở thanh ghi TIMSK1).
2.2. Khối Driver động cơ
Khối động cơ sẽ nhận các tín hiệu điều khiển từ khối xử lý sau đó động cơ sẽ di chuyển
theo yêu cầu của khối xử lý bằng L298 V2.
2.2.1. Tính năng:
Module điều khiển động cơ L298 V2 (tích hợp hai mạch cầu H) là một module rất phổ
biến và giá thành rẻ phù hợp với đồ án lần này. Mạch này có thể điều khiển được 2 động
cơ.

Mạch có chất lượng tốt, khả năng hoạt động bền bỉ và thiết kế tiện lợi với trở kéo tích hợp,
diod bảo vệ, led hiển thị trạng thái, Domino và chân cắm dễ dàng sử dụng. Mạch điều
khiển động cơ DC L298 V2 có khả năng điều khiển 2 động cơ DC. Trên mạch có IC nguồn
7805 giúp cấp nguồn 5VDC cho các module khác.

19


Hình 1. 8. Cấu trúc của L298
2.2.2. Thơng số kỹ thuật:

Điện áp làm việc: 5V ~ 24V.

Chip: IC L298.

Chế độ chống q dịng cho module.

Có thể lấy trực tiếp nuồn ni cho L298 qua IC7805.

Dịng tối đa cho mỗi cầu H: 2A.(2A cho mỗi động cơ)

20


2.2.3. Điều khiển động cơ DC
Khi nói điều khiển hồn tồn động cơ DC thì phải điều khiển được tốc độ và chiều quay.
Để thực hiện được yêu cầu của đề bài thì cần sử dụng kết hợp hai kỹ thuật sau đây:



Điều chế độ rộng xung (PWM) – Để điều khiển tốc độ
Mạch cầu H (H-Bridge) – Để điều khiển chiều quay

2.2.3.1. PWM – Điều khiển tốc độ
Để có thể điều khiển điều khiển tốc độ động cơ một chiều bằng PWM ta dùng mạch điện
tử để thay đổi độ rộng của xung ở ngõ ra mà khiến chúng không bị thay đổi tần số. Khi độ
rộng xung thay đổi thì điện áp sẽ thay đổi.
Có thể áp dụng công thức:
UOUT = (TON /T)*U
TON là thời gian xung điện áp ở mức cao trong một chu kỳ T
TOFF là thời gian xung điện áp ở mức thấp trong một chu kỳ T
Phương pháp này làm tổn hao công suất trên thiết bị đóng cắt rất thấp.Khi khóa chuyển
mạch tắt thì dịng điện khơng chạy qua, khi khóa chuyển mạch mở thì dịng điện sẽ chạy
qua tải.
Điều khiển tốc độ:
Tốc độ của động cơ DC có thể được điều khiển bằng cách thay đổi điện áp đầu vào của nó.
Một kỹ thuật phổ biến để thực hiện việc này là sử dụng PWM (Pulse Width Modulation –
Điều chế độ rộng xung).
PWM là một kỹ thuật trong đó giá trị trung bình của điện áp đầu vào được điều chỉnh bằng
cách gửi một loạt các xung ON-OFF.
Điện áp trung bình tỷ lệ thuận với chiều rộng của các xung được gọi là chu kỳ làm việc
(Duty Cycle).
Chu kỳ làm việc càng cao, điện áp trung bình cung cấp cho động cơ DC càng lớn (Động cơ
quay nhanh) và chu kỳ làm việc càng thấp, điện áp trung bình cung cấp cho động cơ DC
càng ít (Động cơ quay chậm).

21


Hình 1. 9. Xung PWM

2.3.3.2. H-Bridge – Điều khiển chiều quay
Chiều quay của động cơ DC có thể được điều khiển bằng cách thay đổi cực tính của điện
áp đầu vào. Một kỹ thuật phổ biến để làm điều này là sử dụng mạch cầu H (H-Bridge).
Một mạch cầu H gồm có bốn cơng tắc với động cơ ở trung tâm tạo thành một sắp xếp giống
như hình chữ H.
Đóng hai công tắc cụ thể cùng một lúc sẽ đảo ngược cực tính của điện áp đặt vào động cơ.
Điều này gây ra sự thay đổi hướng quay của động cơ.

22


L298 là một chip tích hợp 2 mạch cầu H trong gói 16 chân. Tất cả các mạch kích, mạch cầu
đều được tích hợp sẵn. L298 có điện áp danh nghĩa cao (lớn nhất 46V) và dòng điện danh
nghĩa lớn nhất 2A nên rất thích hợp cho các các ứng dụng cơng suất nhỏ như các động cơ
DC loại vừa

Hình 1. 10. Sơ đồ chân L298

Tên chân

Mô tả

IN1 & IN2

Được nối lần lượt với các chân 5,7 của L298. Chân đầu vào
của động cơ thứ 1.

IN3 & IN4
ENA

Được nối lần lượt với các chân 10,12 của L298. Chân đầu
vào của động cơ thứ 2.
Bật tín hiệu PWM cho động cơ thứ 1.

ENB

Bật tín hiệu PWM cho động cơ thứ 2.

23


OUT1 & OUT2

Chân đầu ra của động cơ thứ 1

OUT3 & OUT4

Chân đầu ra của động cơ thứ 2

12V

Cấp nguồn cho mạch L298 và là nguồn động lực cho động
cơ.

5V

Có thể dùng cấp nguồn cho Arduino, khi có Jumper 5V
Enable.

GND

Chân nối đất (0V)
Bảng 2. Sơ đồ chân, mô tả chức năng L298

Có 2 mạch cầu H trên mỗi chip L298D nên có thể điều khiển 2 đối tượng chỉ với 1
chip này. Mỗi mạch cầu bao gồm 1 đường nguồn Vs (dùng chung cho 2 mạch
cầu), một đường current sensing (cảm biến dịng), phần cuối của mạch cầu H khơng
được nối với GND mà bỏ trống cho người dùng nối một điện trở nhỏ gọi là sensing
resistor.
2.3. Khối hiển thị
Ở đồ án 2 này khối hiển thị được hiển thị bằng LCD 1602(Liquid Crystal Display) được
sử dụng rất nhiều trong rất nhiều ứng dụng của vi điều khiển. LCD 1602 có rất nhiều ưu
điểm so với các dạng hiển thị khác như: khả năng hiển thị kí tự đa dạng (chữ, số, kí tự đồ
họa); dễ dàng đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau, tiêu tốn
rất ít tài ngun hệ thống, giá thành rẻ,…
Thơng số kỹ thuật LCD 1602:








Điện áp MAX : 7V
Điện áp MIN : - 0,3V
Hoạt động ổn định : 2.7-5.5V
Điện áp ra mức cao : > 2.4
Điện áp ra mức thấp : <0.4V

Dòng điện cấp nguồn : 350uA - 600uA
Nhiệt độ hoạt động : - 30 - 75 độ C

24


Hình 1. 11. Màn hình LCD 1602
Chức năng của từng chân LCD 1602:
 Chân số 1 - VSS : chân nối đất cho LCD được nối với GND của mạch điều khiển
 Chân số 2 - VDD : chân cấp nguồn cho LCD, được nối với VCC=5V của mạch
điều khiển
 Chân số 3 - VE : điều chỉnh độ tương phản của LCD
 Chân số 4 - RS : chân chọn thanh ghi, được nối với logic "0" hoặc logic "1":
+ Logic “0”: Bus DB0 - DB7 sẽ nối với thanh ghi lệnh IR của LCD (ở chế độ “ghi”
- write) hoặc nối với bộ đếm địa chỉ của LCD (ở chế độ “đọc” - read)
25