Điều khiển động cơ bước theo nhiệt độ

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN VI XỬ LÝ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
-------------------o0o----------------
BÀI TẬP LỚN
Môn: Vi xử lý
Đề tài: Điều khiển động cơ bước theo nhiệt độ
Giáo viên hướng dẫn: Thầy Phạm Ngọc Nam
Sinh viên thực tập: Nhóm 5_ĐT9K47
1.Nguyễn Sỹ Dũng (nt)
2.Nguyễn Minh Đức
3.Nguyễn Tiến Dũng
4.Trịnh Hoàng Long
5.Đào Trần Hùng
6.Nguyễn Tuấn Anh
Hà Nội.11/2005
1
BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN VI XỬ LÝ
Lời mở đầu
Trong cuộc sống hiện đại ngày nay các ứng dụng về điều khiển tự động
đang trở thành gần gủi với hầu hết mọi người. Là một sinh viên khoa Điện
tử viễn thông sau khi đã học xong môn Vi xử lý chúng em thiết nghĩ mình
có thể làm một số ứng dụng nhỏ về áp dụng những kiến thức về Vi xử lý và
các Vi điều khiên thông dụng. Đề tài của bọn em là dựa vào sự biến đổi của
nhiệt độ để đưa ra tín hiện điều khiển tốc độ của động cơ bước thông qua
một Vi điều khiển thông dụng.
Chúng em xin chân thành cám ơn thầy Phạm Ngọc Nam đã hết lòng
giúp đỡ bọn em trong việc hoàn thành đề tài này.
2
BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN VI XỬ LÝ
Chương I

Mở đầu
I. Đặt vấn đề
Ngày nay với sự phát triển của công nghệ vi điện tử các hệ thống điều
khiển dần dần được tự động hoà. Với những kỹ thuật tiên tiến như vi xử lý,
vi điều khiển…được ứng dụng vào các lĩnh vực điều khiển thì các hệ thống
điều khiển cơ khí thô sơ, với tốc độ xử lý chậm ít chính xác được thay thế
bằng các hệ thống điều khiển tự động với các lệnh chương trình đã được
thiết lập trước.
Trong quá trình sản xuất ở các nhà máy, xí nghiệp,việc đo và khống
chế nhiệt độ tự động là một yêu cầu hết sức cần thiết và quan trọng. Vì nếu
nắm bắt được nhiệt độ làm việc của hệ thống, dây chuyền sản xuất …,giúp
ta biết được tình trạng làm việc của các yêu cầu và có những xử lý kịp thời
để tránh hư hỏng và giải quyết các xự cố xảy ra.
Để đáp ứng được yêu cầu đo và không chế nhiệt độ tự động, thì có
nhièu phương pháp để thực hiện. Nghiên cứu khảo sát các vi xử lý và vi điều
khiển, nhóm chúng em đã thấy rằng việc khống chế nhiệt độ bằng động cơ
bước có nhiều ưu điểm như: dễ dàng điều khiển vận tốc động cơ để khống
chế nhiệt độ nhờ vào quạt gió…
3
BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN VI XỬ LÝ
Do trong điều kiện hạn chế về kinh tế, thời gian và trình độ nên nhóm
chúng em chỉ dừng lại ở việc mô phỏng điều chỉnh vận tốc động cơ tự động
theo nhiệt độ môi trường và phần nhiệt độ môi trường này được hiện thị
thông qua Led 7 thanh.
II. Mục đích Thiết kế
- Phát huy những thành quả ứng dụng của vi điều khiển và vi xử lý tạo
ra những sản phẩm tiên tiến có độ tích hợp cao về công nghệ.
- Việc thực hiện đề tài này giúp chúng em được tiếp cận với thực tế,
phát huy những kiến thức đã được học trong môn Vi xử lý.
- Qua đây có thêm nhiều kinh nghiệm giúp ích sau khi ra trường có thể

tham gia ngay vào các hoạt động sản xuất trong xã hội.
III . Giới thiệu về nội dung đề tài
1. Đề tài
Điều khiển tốc độ động cơ theo sự biến đổi của nhiệt độ môi trường
2. Chức năng của hệ thống
- Đo, xử lý và hiện thị nhiệt độ của môi trường thông qua hệ thống LED7
thanh.
- Điều khiển tốc độ động cơ bước theo nhiệt độ của môi trường. Khi nhiệt
độ tăng thì vận tốc động cơ (cánh quạt ) tăng và khi nhiệt độ giảm tốc độ
giảm. Động cơ có khả năng đảo chiều quay để phục vụ nhiều mục đích khác
nhau.

4
BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN VI XỬ LÝ
Chương II
Thiết kế
i. Nhiệm vụ thiết kế
- Thiết mạch đo nhiệt độ và điều khiển động cơ bước theo nhiệt độ sử
dụng máy tính .Vậy ta cần trình tự thiết kế như sau :
+ Mạch cảm biến
+ Bộ chuyển đổi số tương tự
+ Mạch Vi điều khiển
+ Bộ giải mã địa chỉ và hiện thị nhiệt độ thông qua LED7
+ Thiết kế khối công suất cho động cơ
+ Viết chương trình điều khiển
I. Sơ đồ khối hệ thống

5
BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN VI XỬ LÝ
x

(1) Bộ cảm biến ghi lại sự thay đổi nhiệt độ của nguồn nhiệt và chuyển
về đại lượng điện.
(2) Bộ biến đổi ADC chuyển tín hiệu Analog thành tín hiệu Digital đưa
vào Mạch ghép nối .
(3) Khối Vi điều khiển có nhiệm vụ nhận tín hiệu số từ khối ADC và
đưa vào xử lý cho ra tín hiệu hiện thị và xuất xung điều khiển ra khối
công suất.
(4) Mạch công suất có tác dụng điều khiển động cơ
(5) Động cơ bước
(6) Khối hiện thị hiển thị nhiệt độ môi trường hiện thời
II. Thiết kế và phân tích nguyên lý của từng khối
Nhiệt
độ môi
trường
Sensor
ADC Vi Điều
khiển
Khối
Công
suất
Động
cơ
Bước
Hiển
thị
6
BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN VI XỬ LÝ
1.Bộ cảm biến

Để đo được nhiệt độ cần có một đầu đo thích hợp. Đầu dò là một

cảm biến nhiệt độ có nhiệm vụ chuyển từ nhiệt độ môi trường qua tín
hiệu điện. Có rất nhiều loại cảm biến khác nhau nhưng đối với hệ thống
này ta sử dụng IC cảm biến. Các IC cảm biến có độ chính xác cao, dễ
tìm và giá thành rẻ. Một trong số đó là LM35, là loại thông dụng trên thị
trường hiện nay đồng thời nó có những đặc tính làm việc phù hợp với
thiết kế chi tiết của mạch.
a. Một số đặc tính kỹ thuật của LM35
- LM35 có độ biến thiên theo nhiệt độ 10mV /1
o
C
- Độ chính xác cao, tính nay cảm biến nhiệt độ nhạy, ở nhiệt độ 25
o
C
nó có sai số không quá 1%. Với tầm đo từ -55
o
C đến 150
o
C, tín hiệu
ra tuyến tính với những thay đổi kỹ thuật của tín hiệu vào.
- Thông số kỹ thuật
+ Tiêu tán công suất thấp
+ Dòng làm việc 138
µ
A – 141
µ
A
+ Khoảng điện áp làm việc là 4-30V
+ sai số dòng tĩnh 3
µ
A

+ Sự thay đổi dòng theo nhiêt độ là 0,7
µ
A/
0
C
- Đặc tính điện
- Theo thông số nhà sản xuất LM35, quan hệ giữa nhiệt độ và ngõ ra
điện áp ra như sau :
V
out
= 250mV tại 25
0
C
1500mV tại 150
0
C
55mV tại -55
0
C
b. Thiết kế mạch cảm biến dùng LM335 :
7
BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN VI XỬ LÝ
c. Tính toán và lựa chọn linh kiện
Ta chọn R sao cho R= Vs/50uA
2. Mạch ADC
a. Giới thiệu về ADC 0804

V X L
V X L
H iÖ u c ¸ c ® Ç u v µ o

- Một số đặc tính kỹ thuật của ADC 0804
+ Không yêu cầu một giao diện logic nào để ghép nối với VXL
+ Thời gian chuyển đổi nhỏ hơn 100
µ
s
+ Có bộ dao động nội
- Nguyên lý hoạt động của ADC 0804:
8