DÙNG VI điều KHIỂN điều KHIỂN ĐỘNG cơ DC BẰNG bàn PHÍM

ĐỒ ÁN 2

DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN ĐIỂU KHIỂN
ĐỘNG CƠ DC BẰNG BÀN PHÍM


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ............................................................................................IV
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI...................................................................................1
1.1

GIỚI THIỆU..................................................................................................................1

1.2

ĐỊNH HƯỚNG ĐỀ TÀI...................................................................................................1

CHƯƠNG 2. NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI............................................................................3
2.1

GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ CHƯƠNG TRÌNH VIẾT CODE VÀ BIÊN DỊCH...........................3

2.2

GIƠI THIỆU SƠ LƯỢC PIC16F877A............................................................................4

2.3

GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ IC L293D............................................................................5

2.4

GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ LCD....................................................................................7

2.5

ĐỘNG CƠ DC..............................................................................................................9

2.6

SƠ ĐỒ KHỐI..............................................................................................................10

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG.............................................................................11
3.1

SƠ ĐỒ GIẢI THUẬT....................................................................................................11

3.2

MÔ HÌNH MÔ PHỎNG................................................................................................12

3.2.1

Sơ đồ nguyên lý.................................................................................................12

3.2.2

Sơ đồ mạch in....................................................................................................13

3.2.3

Mạch thực tế.....................................................................................................14

3.3

ƯU ĐIỂM...................................................................................................................15

3.4

NHƯỢC ĐIỂM............................................................................................................15

CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN..................................................................................................16
4.1

KẾT LUẬN.................................................................................................................16

4.2

HƯỚNG PHÁT TRIỂN.................................................................................................16

TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................................17


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
HÌNH 1-1: VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F877A.
HÌNH 2-1: SƠ ĐỒ CHÂN CỦA PIC16F877A.......................................................4
HÌNH 2- 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PIC16F877A...........................................5
HÌNH 2-3: HÌNH ẢNH THỰC TẾ VÀ SƠ ĐỒ CHÂN CỦA IC293D.................6
HÌNH 2-4: LCD 4BIT.............................................................................................7
HÌNH 2-5: CÁC CHÂN CỦA LCD........................................................................7
HÌNH 2-6: ĐỘNG CƠ DC SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN......................................9

HÌNH 2-7: SƠ ĐỒ KHỐI...................................................................................10Y
HÌNH 3-1: SƠ ĐỒ GIẢI THUẬT.........................................................................11
HÌNH 3-2: MẠCH NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG...............................................12
HÌNH 3-3: SƠ ĐỒ MẠCH IN...............................................................................13
HÌNH 3-4: MẠCH THỰC TẾ..............................................................................14


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
PIC

Personal Intelligent Communicator

LCD

Liquid Crystal Display

PWM

Pulse Width Modulation


ĐỒ ÁN 2
Trang 1/17

CHƯƠNG 1.

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1 Giới thiệu
- Tên đề tài: “ Dùng vi điều khiển điều khiển động cơ DC bằng bàn phím”.

-

Lập trinh C cho PIC16F877A để điều khiển tốc độ động cơ DC thông qua
chương trình CCS ( Code Composer Studio ), tốc độ được tăng giảm thông
qua 2 nút bấm, được reset qua nút reset và được bật tắt thông qua nút on - off
nối với mạch nguồn.

Hình 1-1: Vi điều khiển PIC16F877A.

1.2 Định hướng đề tài
- Nghiên cứu tìm hiểu về PIC16F877A.
-

Làm quen với thao tác code trên chương trình CCS.

-

Xây dựng 4 nút bấm: tăng, giảm tốc độ động cơ; reset; on-off.

-

Kết nối với LCD để hiển thị tốc độ động cơ.

-

Sử dụng 2 kênh PWM của vi điều khiển PIC16F877A để thay đổi giá trị áp
trung bình đặt vào động cơ để điều khiển tốc độ động cơ.


ĐỒ ÁN 2

Trang 2/17

-

Mô phỏng chuyển động theo mong muốn.

-

Vẽ mạch và thi công.


ĐỒ ÁN 2
Trang 3/17

CHƯƠNG 2.

NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI

1.3 Giới thiệu sơ lược về chương trình viết code và biên dịch.
- Trong đồ án này, em sử dụng chương trình CCS (Code Composer
Studio) để viết code và biên dịch, cho phép lập trình ngôn ngữ C cho
-

vi điều khiển PIC16F877A.
Chương trình CCS là trình biên dịch lập trình ngôn ngữ C cho vi điều
khiển PIC của Microchip, là sự tích hợp của 3 trình biên dịch riêng
biệt cho 3 dòng PIC khác nhau: PCB cho dòng PIC 12-bit opcodes,
PCM cho dòng PIC 14-bit opcodes, PCH cho dòng PIC 16 và 18-bit.
 Mẫu chương trình chuẩn cho lập trình CCS:
 #include 16f877a.h: Đi kèm chương trình dịch, chứa khai báo

về các thanh ghi trong mỗi con PIC, dùng cho việc cấu hình
cho PIC.
 #include def_877a.h: Files do người lập trình tạo ra, chứa khai
báo về các thanh ghi trong PIC, giúp cho việc lập trình được dễ
dàng hơn.
 #FUSES NOWDT, HS: Khai báo về cấu hình cho PIC
 #use delay(clock=20000000): Tần số thạch anh sử dụng
 #use rs232(baud=9600,…): Khai báo cho giao tiếp nối tiếp
RS232
 #use i2c(master, SDA=PIN_C4,…): Khai báo dùng i2c, chế độ
hoạt động
 #include<tên_file.c>: Khai báo các files thư viện được sử dụng
vids dụ như LCD_lib_4bit.c
 #INT_xxx: Khai báo địa chỉ chương trình phục vụ ngắt
 Void tên_chương_trình(tên_biến){}:Chương trình chính hay

-

chương trình con.
Ở trên là những ví dụ về câu lệnh đơn giản trong chương trình CCS.

1.4 Giơi thiệu sơ lược PIC16F877A
- PIC là viết tắt của “Programable Intelligent Computer”, tạm dịch là “máy
tính thông minh khả trình” do hãng General Instrument đặt tên cho vi điều


ĐỒ ÁN 2
Trang 4/17

khiển đầu tiên của họ: PIC 1650 được thiết kế để dùng làm các thiết bị ngoại

vi cho vi điều khiển CP1600.

Hình 2-1: Sơ đồ chân của PIC16F877A


ĐỒ ÁN 2
Trang 5/17

Hình 2- 2: Giới thiệu chung về PIC16F877A

1.5 Giới thiệu sơ lược về IC L293D
-Đây là loại L293D,của Hãng Texas Instruments
- Nguồn cấp Vs (chân 10) : max là 36V , min bằng Vss
- Nguồn cấp logic Vss ( chân 20 ) : max là 36V, min là 4.5 V
- Dòng làm việc ở trạng thái bình thường 600 mA
- Dòng đỉnh 1.2 A
-L293D là IC cầu H có chức năng điều khiển động cơ. Gồm 4 kênh có thể điều
khiển 2 động cơ DC hoặc 1 động cơ bước 4 pha (5 dây). Để điều khiển động cơ DC,
bạn cần sử dụng 2 kênh của L293D cho 1 động cơ.


ĐỒ ÁN 2
Trang 6/17

-L293D đã được tích hợp sẵn diode bảo vệ vi điều khiển chống lại dòng cảm ứng
khi động cơ khởi động hoặc tắt. Vì vậy, bạn chỉ cần gắn motor vào L293D và các
chân của vi điều khiển tương ứng, là có thể làm cho động cơ chạy ngay. Dòng L293
có 2 loại: L293B/E và L293D, dòng L293B có khả năng chịu tải cao hơn (1A so với
600mA của L293D) nhưng không có diode bảo vệ vi điều khiển.
-Với mỗi motor, cần 3 chân từ vi điều khiển kết nối với L293D, trong đó có 1 chân

điều khiển tốc độ đông cơ dùng xung PWM, 2 chân còn lại là logic 0 hoặc 1 dùng
điều chỉnh chiều quay của motor.
-Tín hiệu điều khiển được xử lý độc lập với nhau với từng đầu ra. Ví dụ: có thể điều
khiển 2 động cơ DC chạy với tốc độ khác nhau, hướng khác nhau, 1 động cơ dừng
còn 1 động cơ chạy...
-Mỗi kênh của L293D chịu được tải 600mA và dòng max là 1A.
-Để sử dụng các động cơ công suất cao hơn, chỉ việc gắn song song 2 hoặc nhiều
L293 lại với nhau. Với 2 IC L293, có tải chịu được là 1.2A và tải đỉnh là 2A.
-L293D có chức năng tự động ngắt khi bị nóng quá mức nhằm để bảo vệ IC.

Hình 2-3: Hình ảnh thực tế và sơ đồ chân của IC293D

1.6 Giới thiệu sơ lược về LCD


ĐỒ ÁN 2
Trang 7/17

Hình 2-4: LCD 4bit

-

Trong đồ án này em sử dụng LCD HD4478 4bit.

Hình 2-5: Các chân của LCD

-

Chức năng của các chân LCD:
Chân 1 VSS: Chân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với

-

GND của mạch điều khiển.
Chân 2 VDD: Chân cấp nguồn cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này

-

với VCC=5V của mạch điều khiển.
Chân 3 VEE: Điều chỉnh độ tương phản của LCD.
Chân 4 RS: Chân chọn thanh ghi (Register select). Nối chân RS với logic “0”
(GND) hoặc logic “1” (VCC) để chọn thanh ghi.
o + 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)
o + Logic “1”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR bên trong

-

LCD.
Chân 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.


ĐỒ ÁN 2
Trang 8/17

-

Chân 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.
o + Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus sẽ được LCD chuyển vào(chấp nhận)
thanh ghi bên trong nó khi phát hiện một xung (high-to-low transition)
của tín hiệu chân E.
o + Ở chế độ đọc: Dữ liệu sẽ được LCD xuất ra DB0-DB7 khi phát hiện
cạnh lên (low-to-high transition) ở chân E và được LCD giữ ở bus đến
khi nào chân E xuống mức thấp.
o Chân 7-14 DB0-DB7: Tám đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi
thông tin với MPU. Có 2 chế độ sử dụng 8 đường bus này :
o + Chế độ 8 bit : Dữ liệu được truyền trên cả 8 đường, với bit MSB là
bit DB7.
o + Chế độ 4 bit : Dữ liệu được truyền trên 4 đường từ DB4 tới DB7, bit
MSB là DB7
o Chân 15: nguồn dương cho đèn nền.
o Chân 16: GND cho đèn nền.

1.7 Động cơ DC

Hình 2-6: Động cơ DC sử dụng trong đồ án.


ĐỒ ÁN 2
Trang 9/17

-

Động cơ điện một chiều là máy điện chuyển đổi năng lượng điện một chiều
sang năng lượng cơ. Máy điện chuyển đổi từ năng lượng cơ sang năng lượng

-

điện là máy phát điện.
Đối với động cơ điện 1 chiều có loại không chổi than (BLDC) và động cơ có
chổi than (DC). Do động cơ BLDC thực chất là động cơ điện 3 pha không
đồng bộ vì vậy mình chỉ xét động cơ điện 1 chiều có chổi than.Thông số kỹ

-

thuật HC-06
Động cơ điện 1 chiều phân loại theo kích từ thành những loại sau:
o Kích từ độc lập.
o Kích từ song song.
o Kích từ nối tiếp.
o Kích từ hỗn hợp.
Với mỗi loại động cơ điện 1 chiều như trên có các tác dụng khác nhau.
Gồm có tất cả 3 phần chính stator( phần cảm), rotor ( phần ứng), và phần

-

chỉnh lưu ( chổi than và cổ góp).
-Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh

-

cửu, hay nam châm điện.
Rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều.
Bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển

-

động quay của rotor là liên tục. Thông thường bộ phận này gồm có một bộ cổ
góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp.
2.1 Sơ đồ khối


ĐỒ ÁN 2
Trang 10/17

Hình 2-7: Sơ đồ khối

-

Khối nguồn: gồm mạch nguồn để cấp nguồn cho mạch.
Khối xử lý: gồm phần mềm biên dịch code, vi điều khiển và ic để xữ lý và

-

điều khiển mạch.
Khối hiển thị: gồm động cơ và LCD để hiển thị kết quả của mạch.

CHƯƠNG 3.
1.8 Sơ đồ giải thuật

KẾT QUẢ MÔ PHỎNG


ĐỒ ÁN 2
Trang 11/17

Hình 3-1: Sơ đồ giải thuật

1.9 Mô hình mô phỏng
1.1.1 Sơ đồ nguyên lý

Hình 3-2: Mạch nguyên lý hoạt động


ĐỒ ÁN 2
Trang 12/17

1.1.2 Sơ đồ mạch in

Hình 3-3: Sơ đồ mạch in

1.1.3 Mạch thực tế


ĐỒ ÁN 2
Trang 13/17

Hình 3-4: Mạch thực tế


ĐỒ ÁN 2
Trang 14/17

NHẬN XÉT
1.10
-

Ưu điểm
Mạch in nhỏ, tiết kiệm được diện tích miếng đồng.
Ít linh kiện và chi phí từng linh kiện cũng thấp.
Mạch có code và nguyên lí đơn giản, dễ hiểu.
Mạch nhỏ gọn dễ di chuyển, chống nhiễu đơn giản.

1.11
-

Nhược điểm
Mạch chỉ điều khiển động cơ DC công suất nhỏ.
Số vòng quay của động cơ không chính xác như lý thuyết.

CHƯƠNG 4.

KẾT LUẬN

1.12
-

Kết luận
PIC đang được phát triển rộng rãi, phục vụ khá nhiều trong đời sống hiện

-

nay.
Sử dụng diode để giảm từ trường của động cơ tác động lên vi điều khiển

-

PIC.
Động cơ tách biệt với mạch điều khiển. Chỉ kết nối qua 2 dây dẫn.


ĐỒ ÁN 2
Trang 15/17

1.13
-

Hướng phát triển
Mạch điều khiển động cơ 1 chiều DC dùng vi điều khiển có thể phát triển lên
để điều khiển những động cơ DC khác có công suất hoạt động lớn hơn. Hay
có thể phát triển để mạch có thể điều khiển được các loại động cơ khác như
động cơ bước,…


ĐỒ ÁN 2
Trang 16/17

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]

/>
[2]

/>
%83n_PIC
[3]

/>