Điều khiển tốc độ và chiều quay động cơ bước dùng PIC16f877a

Đồ án 1

GVHD: ThS.Nguyễn Thị Phương Thảo

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU…………………………………………………………………….....2
NHẬN XÉT GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN……………………………………… …3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHẦN TỬ………………………………....4
I.VI ĐIỀU KHIỂN 16F877A…..……….……………………………………..4
1. Bộ nhớ chương trình của PIC
2. Bộ nhớ dữ liệu của PIC
3. Bảng mô tả chức năng các chân của PIC16F877A
4. Sơ đồ chân của PIC16F877A……….……………………………….8
II. IC ULN2003………….…………………………………………………….9
1. Sơ đồ các chân IC ULN2003……….…………….……………..…9
2. Sơ đồ nguyên lí và chức năng các chân của IC ULN2003………..10

III.MOTOR BƯỚC…………………………………………………………..10
1. Cấu tạo motor bước ……………………………………………….11
2. Phân loại………………………………………..……………….....12
3. Nguyên lý làm việc của motor bước nam châm vĩnh cửu………....12

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƯỚC……...……….14
1.
2.
3.
4.

Sơ đồ khối…………………………………………………....14,15,16
Thiết kế các khối……………………………………………………14
Sơ đồ mạch hệ thống điều khiển động cơ bước và tính toán …...….17

Sơ đồ nguyên lí mạch điều khiển động cơ bước và mạch in……….18

CHƯƠNG 3: LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ LẬP TRÌNH…………………………19
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN…………………………………………………………..23
1.Ứng dụng.
2. Ưu điểm-Nhược điểm.
3.Tài liệu tham khảo.

SV: Nguyễn Minh Trung
MSSV 41203183

Page 1


Đồ án 1

GVHD: ThS.Nguyễn Thị Phương Thảo

MỤC HÌNH ẢNH
Chương 1:
Hình 1.1. Ảnh thực tế của IC ULN2003
Hình 1.2. Sơ đồ các chân của IC ULN2003
Hình 1.3. Một số hình dạng cấu trúc động cơ bước.
Hình 1.4. Cấu trúc bên trong của động cơ bước
Hình1.5. Động cơ bước nam châm vĩnh cửu 2 pha kiểu đơn cực.

Chương 2:
Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ bước
Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý của của PIC16F877A trong mạch.
Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý của từng phím nhấn.

Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý của ULN2003A.
Hình 2.5. Sơ đồ nguyên lý của IC 7805
Hình 2.6. Sơ đồ nguyên lý của đông cơ bước.
Hình 2.7. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động cơ bước

Chương 3:
Hình 3.1. Lưu đồ thuật toán điều khiển tốc độ và chiều quay động cơ bước.

Chương 4:
Hình 4.1. Mạch test board trước khi thi công phần cứng.

SV: Nguyễn Minh Trung
MSSV 41203183

Page 2


Đồ án 1

GVHD: ThS.Nguyễn Thị Phương Thảo

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay kĩ thuật vi điều khiển đã trở nên quen thuộc trong ngành kỹ thuật và cả
trong các ứng dụng đời thường. Hầu hết các dây truyền tự động lớn và các sản
phẩm dân dụng ta đều thấy sự xuất hiện của vi điều khiển. Vi điểu khiển được
nhà sản xuất tích hợp rất nhiều các nhiều tính năng với các bộ ngoại vi được tích
hợp ngay trên vi điều khiển, cùng với khả năng xử lý nhiều hoạt động phức tạp,
tất cả được tích hợp trên một con Chip nhỏ gọn, chính vì vậy sẽ thuận lợi hơn
trong thiết kế board, khi đó board mạch sẽ nhỏ gọn và đẹp hơn dễ thiết kế hơn rất
nhiều. Cùng với sự phát triển của khoa học - kỹ thuật là sự phát triển của vi điều

khiển và các ứng dụng của nó trong kỹ thuật. Chính vì vậy em đã lựa chọn đề tài:
ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƯỚC. Trong quá trình làm đồ án, do sự hạn chế
chế về tài liệu và trình độ có hạn nên không tránh khỏi thiếu sót. Em rất mong
được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn để đồ án của em được hoàn thiện
hơn.

SV: Nguyễn Minh Trung
MSSV 41203183

Page 3


Đồ án 1

GVHD: ThS.Nguyễn Thị Phương Thảo

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

Sinh viên:

NGUYỄN MINH TRUNG

Lớp:

12040301

MSSV: 41203183
Khóa: 2012-2017

………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………….
.
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………

SV: Nguyễn Minh Trung
MSSV 41203183

Page 4


Đồ án 1

GVHD: ThS.Nguyễn Thị Phương Thảo

Chương 1.

TỔNG QUAN VỀ CÁC PHẦN TỬ
I. Vi điều khiển
Cụm từ PIC được viết tắt từ cụm từ: PERIPHERCONTROLLER (Bộ
Điều Khiển giao tiếp các thiết bị ngoại vi). Khác với các bộ vi xử, bộ vi điều
khiển được tích hợp toàn bộ như RAM, ROM, các PORTS truy xuất,giao tiếp
ngoại vi trực tiếp trên một con chip hết sức nhỏ gọn, thông minh đặc biệt các
Chip này có thể lập trình được bởi con người.
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại vi điều khiển phong phú về
chủng loại và giá cả thì tương đối rẻ phù hợp với điều khiển ở Việt Nam trong
đó phổ biến có các loại như: MCS51; AVR của ATMEL, PIC của MICROCHIP,
PSOC của CYPRESS MICRO.
PIC16F877A là một vi điều khiển có kiến trúc HARVARD ( bộ nhớ
chương trình và bộ nhớ dữ liệu được truy xuất độc lập với nhau) sử dụng 14 bit
cho các lệnh , và tập lệnh của nó chỉ hầu hết chỉ có một WORD.

1. Bộ nhớ chương trình của PIC: Không gian bộ nhớ chương trình của PIC
khác nhau tùy thuộc vào từng loại. VD 16F877A có 8192(8K).

2. Bộ nhớ dữ liệu của PIC: Các thanh ghi đa mục đích cho người dùng của
PIC là các ô nhớ RAM. Mỗi thanh ghi này có độ rộng 8 bít cho tất cả các PIC
.VD 16F877A có 36 Bytes ( plus 256 Bytes of nonvolatile EEPROM).

Bảng mô tả chức năng các chân của PIC16F877A
Pin Name

OSC1/CLKIN

SV: Nguyễn Minh Trung
MSSV 41203183

DIP
Pin#

13

PLC
C
Pin#
14

QFT
Pin#

I/O/
P
Type

30

1

Page 5

Buffer
Type

ST/CMOS(
4)

Description
Đầu vào của
xung dao động
thạch anh/ngõ
vào xung clock
ngoại.


Đồ án 1

GVHD: ThS.Nguyễn Thị Phương Thảo

OSC2/CLKOUT

1

2

18

O

-

MCLR/Vpp

1

2

18

I/P

ST

RA0/AN0

2

3

19

I/O

TTL

RA1/AN1

3

4

20

I/O

TTL

RA2/AN2/VREF4

SV: Nguyễn Minh Trung
MSSV 41203183

5

21

I/O

Page 6

TTL

Đầu ra của xung
dao động thạch
anh. Nối với
thạch anh hay
cộng hưởng
trong chế độ dao
động của thạch
anh.Trong chế
độ RC, ngõ ra
của nhân OSC2.
Ngõ vào của
Master

Clear(Reset)
hoặc ngõ vào
điện thế được lập
trình. Chân này
cho phép tín hiệu
Reset thiết bị tác
động ở mức
thấp.
PORTA là port
vào ra hai chiều.
RA0 có thể làm
ngõ vào tương tự
thứ 0.
RA1 có thể làm
ngõ vào tương tự
thứ 1.
RA2 có thể làm
ngõ vào tương tự
2 hoặc điện áp
chuẩn tương tự
âm.


Đồ án 1

RA3/AN3/VREF+

GVHD: ThS.Nguyễn Thị Phương Thảo

5

6

22

I/O

TTL

6

7

23

RA5/SS/AN4

7

8

24

I/O

TTL

RA5 có thể làm
ngõ vào tương tự
thứ 4.

33
34
35

36
37
38

8
9
10

I/O
I/O
I/O

TTL/ST(1)
TTL
TTL

PORTB là port 2
chiều
RB0 có thể làm
chân ngắt ngoài.

RB3/PGM

RD0/PSP0
RD1/PSP1

RD2/PSP2
RD3/PSP3
RD4/PSP4
RD5/PSP5
RD6/PSP6
RD7/PSP7

36

19
20
21
22
27
28
29
30

39

21
22
23
24
30
31
32
33

11

38
39
40
41
2
3
4
5

ST

RA4 có thể làm
ngõ vào xung
clock cho bộ
định thời
Timer0.

RA4/T0CKI

RB0/INT
RB1
RB2

I/O

RA3 có thể làm
ngõ vào tương tự
3 hoặc điện áp
chuẩn tương tự

dương.

I/O

I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O

TTL

ST/TTL(3
)
ST/TTL(3
)
ST/TTL(3
)
ST/TTL(3
)
ST/TTL(3
)
ST/TTL(3
)
ST/TTL(3
)
ST/TTL(3

)

SV: Nguyễn Minh Trung
MSSV 41203183

Page 7

RB3 có thể làm
ngõ vào của điện
thế được lập
trình ở mức thấp.
PORTD là .port
vào ra hai chiều
hoặc là parallel
slave port khi
giao tiếp với bus
của bộ vi xử lý.


Đồ án 1

GVHD: ThS.Nguyễn Thị Phương Thảo

RE0/RD*/AN5

8

9

25

I/O

9

10

26

I/O

ST/TTL(3)

RE2/CS*/A
N7

10

11

27

I/O

ST/TTL(3)

VSS

12
31

11
32

RE1/WR*/AN6

VDD

13
34
12
35

7
28
6
29

P
P

ST/TTL(3)

PORTE là port
vào ra hai chiều.
RE0 có thể điều
khiển việc đọc
parrallel slave
port hoặc là ngõ
vào tương tự thứ
5.

RE1 có thể điều
khiển việc ghi
parallel slave
port hoặc là ngõ
vào tương tự thứ
6.
RE2 có thể điều
khiển việc
chọparallel slave
port hoặc là ngõ
vào tương tự 7.
Cung cấp nguồn
dương cho các
mức logic, và
những chân I/O.

1
Những chân này
17
12
không được nối
NC
2
13
bên trong và nó
8
33
được để trống.
40
4

*Ghi chú: I= input; O=output; I/O= input/output; P= power .
-= Not used ; TTL = TTL input; ST = SchmittTrigger input.

+ Là vùng đệm có ngõ vào trigger Schimitt khi được cấu hình như ngắt ngoài.
+ Là vùng đệm có ngõ vào Trigger Schimitt khi được sử dụng trong chế độ 9 Serial
Programming.
+ Là vùng đệm có ngõ vào Trigger Schimitt khi được cấu hình như ngõ vào ramucj
đích chung và là ngõ vào TTL khi sử dụng trong chế độ Paralell Slave Port (cho phép
việc giao tiếp với các bus của bộ vi xử lý)..

SV: Nguyễn Minh Trung
MSSV 41203183

Page 8


Đồ án 1

GVHD: ThS.Nguyễn Thị Phương Thảo

+ Là vùng đệm cóa ngõ vào Trigger Schmitt khi được cấu hình trong chế độ dao động
RC và một ngõ vào CMOS khác.
*Việc đưa 1 bit trong thanh ghi lên 1 cũng đồng nghĩa với việc đặt chân tương ứng của
cổng là chân nhập dữ liệu.
* Việc xóa 1 bit trong thanh ghi xuống 0 cũng đồng nghĩa với việc đặt chân tương ứng
của cổng là chân xuất dữ liệu.

Sơ đồ chân của PIC16F877A

3. Các Chân Nguồn: Trong các sơ đồ của mạch 8051 thường kí hiệu chân cấp nguồn

là VCC,còn chân nối mass là GND. Còn đối với PIC thì ngược lại thay VCC=VDD
còn chân GND=VSS.
Trong PIC16F877A trên hình vẽ ta có thể thấy có tất cả 4 chân cấp nguồn như sau:
-Chân 11, 32 là các chân VDD (+5v).
-Chân 12, 31 là các chân VSS (0v).
4. Chân RESET: Trên hình ta thấy chân số 1 (MCLR) chính là chân RESET của PIC,
chân này có nhiệm vụ khởi động lại Chip khi chân này được tích cực. Chân RESET
của PIC tích cực ở mức thấp đều này trái ngược hoàn toàn với họ 8051.
SV: Nguyễn Minh Trung
MSSV 41203183

Page 9


Đồ án 1

GVHD: ThS.Nguyễn Thị Phương Thảo

5. Mạch Dao Động: Trên hình vẽ ta thấy 2 chân 13 (OSC1) và chân 14 (OSC2) là 2
chân dao động.Tốc độ dao động được xác định thông qua tần số dao động của bộ tạo
dao động.

II. IC ULN2003

Hình 1.1. Ảnh thực tế của IC ULN2003

•

Đối với những ứng dụng mà mỗi cuộn dây của động cơ dẫn dòng nhỏ hơn
500mA, mạch Darlington họ ULN200x của Allegro Microsystem sẽ dẫn

động cho cuộn dây hoặc các tải cảm ứng khác trưc tiếp từ tín hiệu vào mạch
logic. Hình 3.8 là các ngõ vào và ngõ ra của chip ULN2003, dãy 7 transitor
darlington:

SV: Nguyễn Minh Trung
MSSV 41203183

Page 10


Đồ án 1

GVHD: ThS.Nguyễn Thị Phương Thảo

Hình 1.2. Sơ đồ các chân của IC ULN2003
Điện trở nền trên mỗi transitor phải thích hợp với tín hiệu ra TTL lưỡng cực
chuẩn. Cực phát của mỗi darlington NPN phải được nối với chân 8, là chân
nối đất. Mỗi transitor được bảo vệ bằng hai diode, một nối giữa cực phát và
cực thu để bảo vệ transitor khỏi điện áp ngược, một nối cực thu với chân 9,
nếu chân 9 nối với nguồn của động cơ thì diode này sẽ bảo vệ transitor khỏi
đỉnh nhọn của độ tự cảm.
• Sơ đồ nguyên lý của IC ULN2003
•

•

Chức năng các chân của IC ULN2003
− IC ULN2003 có 8 đầu vào (từ chân 1  7) có chức năng nhận các tín hiệu
dòng vào cần khuếch đại.

SV: Nguyễn Minh Trung
MSSV 41203183

Page 11


Đồ án 1

GVHD: ThS.Nguyễn Thị Phương Thảo

IC ULN2003 có 8 đầu ra (từ chân 9 -> 16), tín hiệu qua các chân đã được
khuếch đại theo yêu cầu, và làm nhiệm vụ kết nối với thiết bị cần hỗ trợ
dòng.
− Chân 8 thường được nối mát, chân 9 hoặc chân 10 được cấp nguồn +5V
−

III. MOTOR BƯỚC
- Động cơ bước là một thiết bị cơ điện chuyển đổi các xung điện thành những chuyển
động cơ học rời rạc. Trục của động cơ bước quay những bước tăng rời rạc khi các
xung điện điều khiển điện áp đến nó theo một trình tự hơp lí. Sự quay của động cơ liên
hệ trực tiếp với các xung được áp vào. Trình tự của các xung áp vào, quan hệ trực tiếp
đến hướng quay của động cơ. Tốc độ quay của trục động cơ quan hệ trực tiếp với tần
số các xung vào và chiều dài vòng quay thì liên hệ trực tiếp với số lượng các xung
được áp vào.
- Động cơ bước có thể được coi là tổng hợp của hai loại động cơ: Động cơ một chiều
không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ.

Hình 1.3. Một số hình dạng cấu trúc động cơ bước.

1.Cấu tạo:

Gồm có hai phần chính: phần quay (Rotor) và được bao xung quanh là phần tĩnh
(Stator).

SV: Nguyễn Minh Trung
MSSV 41203183

Page 12


Đồ án 1

GVHD: ThS.Nguyễn Thị Phương Thảo

Hình 1.4. Cấu trúc bên trong của động cơ bước
a. Stator : Hai bộ phận chính của Stator là lõi thép (mạch từ) và dây quấn :
- Lõi thép làm bằng các lá thép kỹ thuật điện dập theo khuôn rồi ghép lại dạng hình trụ
rỗng, mặt trong có phay rãnh. Trong rãnh là dây quấn máy điện có thể là dây quấn 2
pha , 3 pha .4 pha hoặc 5 pha. Phía ngoài Stator có vỏ bằng nhôm hoặc hợp kim của
nhôm, hai đầu Stator có hai nắp làm bằng cùng vật liệu với vỏ và bắt chặt vào vỏ. Trên
nắp máy có lắp ổ trục (ổ trượt hoặc vòng bi) để đỡ trục quay của Rotor.
- Dây quấn Stator của động cơ bước nam châm vĩnh cửu là loại dây điện từ, có tiết
diện hình tròn hoặc hình chữ nhật. Dây quấn Stator được chia thành nhiều pha dây
quấn, mỗi pha có một tổ bối dây, mỗi tổ bối dây có W số vòng dây và được lồng vào
cực từ của Stator.
b. Rotor :
- Rotor của động cơ bước nam châm vĩnh cửu có cấu tạo thường không có răng cực
từ, được từ hoá vĩnh cửu vuông góc với trục (ngang trục) và được lồng vào phía trong
của Stator. Cực từ của Rotor thường là 2 hoặc 6 cực từ (N - S) xen kẽ nhau.

2. Phân loại động cơ bước: Động cơ bước gồm có 3 loại cơ bản:

•
•
•

Động cơ bước từ trở biến đổi
Động cơ bước nam châm châm vĩnh cửu
Động cơ bước nhiều pha

+ Động cơ bước là đối tượng điều khiển, ở đây em sử dụng loại động cơ bước nam
châm vĩnh cửu 2 pha kiểu đơn cực, (điều khiển bằng dòng điểu khiển đơn cực) có
góc quay là 1.8 độ.

SV: Nguyễn Minh Trung
MSSV 41203183

Page 13


Đồ án 1

GVHD: ThS.Nguyễn Thị Phương Thảo

Hình1.5. Động cơ bước nam châm vĩnh cửu 2 pha kiểu đơn cực.

3. Nguyên lí làm việc của động cơ bước nam châm vĩnh cửu
- Nguyên lý làm việc của loại động cơ này là dựa vào tác động của một trường điện từ
trên một moment điện từ, cụ thể là tác động của một trường điện từ lên một hoặc nhiều
nam châm vĩnh cửu. Rotor của động cơ tạo thành một hoặc nhiều cặp từ và moment
điện từ của nam châm được đặt thẳng hàng trên từ trường quay do các cuộn dây tạo
nên.

- Các cuộn dây của Stator gọi là các pha. Động cơ bước có thể có nhiều pha 2,3,4,5
pha; nó được cấp điện cuộn này sang cuộn khác với việc đảo chiều dòng điện sau mỗi
bước quay. Chiều quay của động cơ phụ thuộc vào thứ tự cấp điện cho các cuộn dây
và hướng của từ trường.
- Động cơ loại này có đặc tính chống rung tốt, tốc độ chậm nhưng có moment khá lớn.
- Động cơ bước đơn cực, cả nam châm vĩnh cửu với 5,6 hoặc 8 dây ra thường được
quấn như hình. Khi dùng, các đầu nối trung tâm thường được nối vào cực dương
nguồn cấp, và hai đầu còn lại của mỗi mấu lần lượt nối đất để đảo chiều từ trường tạo
bởi cuộn đó. Mấu 1 nằm ở cực trên và dưới của stator, còn mấu 2 nằm ở hai cực bên
phải và bên trái động cơ. Rotor là một nam châm vĩnh cửu với 6 cực, 3 nam, 3 bắc,
SV: Nguyễn Minh Trung
MSSV 41203183

Page 14


Đồ án 1

GVHD: ThS.Nguyễn Thị Phương Thảo

xếp xen kẽ trên vòng tròn, Người ta cũng đã tạo ra được động cơ nam châm vĩnh cửu
với mỗi bước là 1.8. Như trong hình dòng điện đi qua từ đầu trung tâm của mấu 1
đến đầu a tạo ra cực bắc trong stator trong khi đó cực còn lại của stator là cực
nam. Nếu điện ở mấu 1 bị ngắt và kích mấu 2, rotor sẽ quay 30 độ, hay 1 bước. để
động cơ quay một cách liên tục, chúng ta chỉ cần đặt điện áp vào hai mấu của
động cơ theo dãy.
Mấu 1a 1000100010001000100010001

Mấu 1a 1100110011001100110011001

Mấu 1b 0010001000100010001000100

Mấu 1b 0011001100110011001100110

Mấu 2a 0100010001000100010001000

Mấu 2a 0110011001100110011001100

Mấu 2b 000100010001000100010001 Mấu 2b 100110011001100110011001
Hướng thời gian 
Nhớ rằng hai nửa của mấu không được kích cùng lúc. Cả hai dãy nêu trên sẽ quay
động cơ nam châm vĩnh cửu một bước ở mỗi thời điểm. Dãy bên trái chỉ cấp điện cho
một mấu tại một thời điểm, như mô tả trong hình trên.
Vì vậy, nó dùng ít năng lượng hơn. Dãy bên phải đòi hỏi phải cấp điện cho cả hai mấu
cùng lúc và nói chung sẽ tạo ra một moment xoáy lớn hơn dãy bên trái 1.4 lần trong
khi cần cấp điện gần gấp 2 lần. Vị trí bước được tạo ra bởi hai chuỗi trên không giống
nhau. Kết quả kết hợp trên cho ta điều khiển nửa bước, với việc dừng động cơ một
cách lần lượt tại những vị trí đã nêu ở một trong hai dãy trên. Chuỗi kết hợp như sau:
Mấu 1a 1 1 0 0 0 0 0 1 110000011100000111
Mấu 1b 0 0 0 1 1 1 0 0 000111000001110000
Mấu 2a 0 1 1 1 0 0 0 0 011100000111000001
Mấu 2b 0 0 0 0 0 1 1 1 000001110000011100
Hướng thời gian 

SV: Nguyễn Minh Trung
MSSV 41203183

Page 15

Đồ án 1

GVHD: ThS.Nguyễn Thị Phương Thảo

Chương 2.

THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƯỚC
2.1. Sơ đồ khối
Với yêu cầu của đề tài là thiết kế mạch điều khiển động cơ bước bằng cách sử dụng
chip vi điều khiển pic 16f877a để điều khiển động cơ em đã hình thành nên lưu đồ
sau:

SV: Nguyễn Minh Trung
MSSV 41203183

Page 16


Đồ án 1

GVHD: ThS.Nguyễn Thị Phương Thảo

Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ bước

2.2. Thiết kế các khối
2.2.1. Bộ xử lý
Bộ xử lý làm nhiệm như vụ nhận tín hiệu điều khiển từ bên ngoài chiều quay
điều khiển động cơ chạy .Như đã phân tích trong chương 1, ở đây em sử dụng
vi điều khiển pic 16f877a. Đây là vi điều khiển có 40 chân, 5 cổng vào ra là
port A(RA0-RA5), Port B(RB0-RB7), Port C(RC0-RC7), Port D(RD0-RD7),

Port E (RE0-RE2). Nó có 8K Flash ROM và 368 byte RAM.

SV: Nguyễn Minh Trung
MSSV 41203183

Page 17


Đồ án 1

GVHD: ThS.Nguyễn Thị Phương Thảo

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý của của PIC16F877A trong mạch.
2.2.2 Các khối khác
1) Điều khiển ngoài: Dùng nút nhấn điều khiển chiều quay thuận nghịch và
nút reset.

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý của từng phím nhấn.

SV: Nguyễn Minh Trung
MSSV 41203183

Page 18


Đồ án 1

GVHD: ThS.Nguyễn Thị Phương Thảo

2) Bộ ổn định dòng: ULN 2003a nhằm hỗ trợ cho động cơ bước, luôn giữ cho dòng

cấp vào <500mA.

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý của ULN2003A.

3) Khối nguồn (IC 7805): cung cấp nguồn nuôi cho toàn hệ thống.
- Dùng IC 7805 để tạo nguồn +5V ổn định cấp cho toàn mạch. Tụ C2 và C3 để lọc
nhiễu, diode D3 có nhiệm vụ báo nguồn. Sơ đồ nguyên lý như hình trên.

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý của IC 7805
SV: Nguyễn Minh Trung
MSSV 41203183

Page 19


Đồ án 1

GVHD: ThS.Nguyễn Thị Phương Thảo

2.2.3. Động cơ bước
- Động cơ bước là đối tượng điều khiển, ở đây em sử dụng loại động cơ đơn cực, có
góc quay là 1.8 độ.

2.6 Sơ đồ nguyên lý của đông cơ bước.

2.3. Sơ đồ mạch hệ thống điều khiển động cơ bước
2.3.1. Sơ đồ mạch nguyên lý: Sơ đồ hệ thống điều khiển như hình 2.7. Các thông
số như số độ được nhập vào code (có thể nhập bao nhiêu độ tùy thích suy ra được số
bước ) ở đây em điều khiển 9 bước tương đương với 16.2 độ. Chiều quay thuận-nghịch
được nhập vào từ các nút nhấn, đưa vào bộ xử lý ( vi điều khiển pic 16f877a) qua Port

D.2.và Port D.3 mỗi lần nhấn nút thuận-nghich tương đương đèn led thuận-ngịch sáng
Port D.4 và Port D.5 đồng thời xuất dữ liệu điều khiển động cơ bước thông qua các
chân RC0-RC3, dữ liệu điều khiển này thông qua ULN2003A điều khiển động cơ
quay theo thông số đầu vào.
*Tính toán trở qua Led:
VDD xuất ra led là 4.77(v)
điện áp định mức Led là 2.23(v)
dòng định mức Led= 0.01A
R=(VDD-Vled)/I =(4.77-2.23)/0.01= 250ohm

SV: Nguyễn Minh Trung
MSSV 41203183

Page 20


Đồ án 1

GVHD: ThS.Nguyễn Thị Phương Thảo

Hình 2.7. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động cơ bước

2.3.2. Sơ đồ mạch in

SV: Nguyễn Minh Trung
MSSV 41203183

Page 21

Đồ án 1

GVHD: ThS.Nguyễn Thị Phương Thảo

Chương 3.

LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ LẬP TRÌNH
3.1. Lưu đồ thuật toán

Hình 3.1. Lưu đồ thuật toán điều khiển tốc độ và chiều quay động cơ bước.

3.2. Phần mềm
<Phần mềm sử dụng: microC PRO for PIC v.6.6.1>
const unsigned char buoc[] = {0x01, 0x02, 0x04, 0x08};
unsigned int chieuquay, tocdo;

void toc_do() {

//Chuong trinh con dieu chinh toc do dong co

if(PORTD.B1 == 0)
{
Delay_ms(200);
SV: Nguyễn Minh Trung
MSSV 41203183

Page 22


Đồ án 1

GVHD: ThS.Nguyễn Thị Phương Thảo

tocdo++;
if(tocdo>3) tocdo = 0;
while(PORTD.B1 == 0);
}
if(tocdo == 0)

{Delay_ms(500);}

if(tocdo == 1)

{Delay_ms(250);}

if(tocdo == 2)

{Delay_ms(100);}

if(tocdo == 3)

{Delay_ms(2);

}
void main() {

//Chuong trinh chinh

TRISB = 0x00;
TRISD = 0x03;

chieuquay = 0;
tocdo = 0;
while(1)
{
if(PORTD.B0 == 0)
{
Delay_ms(200);
chieuquay++;
if(chieuquay > 2) {chieuquay = 0;}
while(PORTD.B0 == 0);
}
if(chieuquay == 0)

//dong co dung yen + LED Thuan va LED Nghich ko sang

{
PORTB = 0x00;
SV: Nguyễn Minh Trung
MSSV 41203183

Page 23


Đồ án 1

GVHD: ThS.Nguyễn Thị Phương Thảo

PORTD.B3 = 0;
PORTD.B2 = 0;
}

if(chieuquay == 1)

//dong co quay thuan + LED thuan sang

{
unsigned char i;
for(i=0;i<4;i++)
{
PORTB = buoc[i];
toc_do();
PORTD.B3 = 1;
PORTD.B2 = 0;
}
}
if(chieuquay == 2)

//dong co quay nghich + LED nghich sang

unsigned char j;
for(j=4;j>0;j--)
{
PORTB = buoc[j-1];
toc_do();
PORTD.B2 = 1;
PORTD.B3 = 0;
}
}
}
}
SV: Nguyễn Minh Trung

MSSV 41203183

Page 24


Đồ án 1

GVHD: ThS.Nguyễn Thị Phương Thảo

Chương 4.

KẾT LUẬN

I.ỨNG DỤNG CỦA ĐỘNG CƠ BƯỚC
- Động cơ bước được ứng dụng nhiều trong ngành Tự động hoá, chúng được ứng dụng
trong các thiết bị cần điều khiển chính xác. Ví dụ: Điều khiển robot, điều khiển tiêu cự
trong các hệ quang học, điều khiển định vị trong các hệ quan trắc, điểu khiển bắt, bám
mục tiêu trong các khí tài quan sát, điều khiển lập trình trong các thiết bị gia công cắt
gọt, điều khiển các cơ cấu lái phương và chiều trong máy bay...
-Trong công nghệ máy tính, động cơ bước được sử dụng cho các loại ổ đĩa cứng, ổ đĩa
mềm, máy in.

II. ƯU ĐIỂM
- Có thể điều khiển chính xác góc quay mong muốn.
- Giá thành thấp.

II. NHƯỢC ĐIỂM
-Về cơ bản dòng từ driver tới cuộn dây động cơ không thể tăng hoặc giảm trong lúc
hoạt động. Do đó, nếu bị quá tải động cơ sẽ bị trượt bước gây sai lệch trong điều
khiển.

- Động cơ bước gây ra nhiều nhiễu và rung động.

II.TÀI LIỆU THAM KHẢO
[Website].
Picvietnam.com
Dientuvietnam.net
[Tiếng việt].

SV: Nguyễn Minh Trung
MSSV 41203183

Page 25