ĐỒ ÁN MÔ HÌNH HỆ THỐNG MÁI CHE TỰ ĐỘNG VI XỬ LÝ ĐIỀU KHIỂN 5303

Đồ án
vi xử lí trong điều khiển


Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan đồ án môn học này là công trình nghiên cứu thực sự của nhóm,
nội dung trong bài được thực hiện dựa trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, thực tiễn dưới
sự hướng dẫn của Th.S Lại Văn Song. Nội dung của luận án có tham khảo và sử dụng
một số thông tin, tài liệu từ các nguồn sách, tạp chí được liệt kê trong danh mục các
tài liệu tham khảo. Các kết quả trong đồ án là hoàn toàn trung thực.
Hà nội, ngày 15 tháng 5 năm 2013
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Anh Đức
Nguyễn Văn Giang

Page | 1


Lời cảm ơn
Lời đầu tiên cho phép chúng em gửi lời cảm ơn tới nhà trường, khoa cơ học kĩ
thuật và tự động hóa, các thầy cô đã dạy dỗ và dìu dắt chúng em trong suốt những năm
học vừa qua truyền thụ cho chúng em những kiến thức về chuyên ngành cũng như các
lĩnh vực liên quan để sau này khi ra đời em có thể làm việc, đóng góp cho xã hội.
Trong thời gian qua chúng em đã cố gắng rất nhiều để hoàn thành đề tài của mình,
vì hạn chế về mặt kiến thức và nội dung nghiên cứu khá rộng nên chắc chắn sẽ có
nhiều thiếu sót. Chúng em xin chân thành cảm ơn Ths Lại Văn Song đã giúp đỡ và tư
vấn cho em rất nhiều trong quá trình thực hiện đề tài. Sự hướng dẫn của thầy là một
yếu tố quan trọng để chúng em có được thành công trong đồ án này
Cuối cùng chúng em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè cũng như các thành
viên trong lớp K56-TĐH đã luôn sát cánh và hỗ trợ em trong quá trình thực hiện đề
tài.

Chúng em xin chân thành cảm ơn.

Page | 2


Nhận xét của giáo viên hướng dẫn
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Page | 3


Danh mục bảng biểu, hình ảnh
Hình 2.1: Sơ đồ khối vi điều khiển 8051 ------------------------------------------------11
Hình2.2 Sơ đồ chân vi điều khiển AT89C51--------------------------------------------12
Hình 2.3 Sơ đồ kết nối chân RST---------------------------------------------------------14
Hình 2.4 Sơ đồ kết nối chân XTAL1, XTAL2------------------------------------------ 14
Hình 2.5 Các vùng nhớ trong AT89C51--------------------------------------------------15
Hình 2.6 Mặt cắt ngang trục động cơ điện một chiều----------------------------------16
Hình 2.7 Phân loại động cơ điện một chiều---------------------------------------------17
Hình 2.8 Nguyên lí hoạt động của mạch cầu H-----------------------------------------18
Hình 2.9 Sơ đồ chân của IC L298D------------------------------------------------------19
Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lí của IC L298D-----------------------------------------------19
Hình 2.11 Cảm biến mưa------------------------------------------------------------------21
Hình 2.12 Công tắc hành trình------------------------------------------------------------22
Hình 3.1 Sơ đồ mạch điều khiển giàn phơi thông minh--------------------------------26
Hình 3.2 Mạch PCB------------------------------------------------------------------------ 26
Bảng 2.1 Bảng chức năng Port 3----------------------------------------------------------13

Page | 4

Mục lục
Lời cam đoan-------------------------------------------------------------------------------- 2
Lời cảm ơn----------------------------------------------------------------------------------- 3
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn--------------------------------------------------------4
Danh mục bảng biểu, hình ảnh------------------------------------------------------------5
Mục lục-------------------------------------------------------------------------------------- 6
Lời nói đầu---------------------------------------------------------------------------------- 7
CHƯƠNG I :TỔNG QUAN VỀ GIÀN PHƠI QUẦN ÁO THÔNG MINH--------8
1.1 Giới thiệu-------------------------------------------------------------------------------- 8
1.2 Mục tiêu của đề tài---------------------------------------------------------------------8
1.3 Nội dung đề tài-------------------------------------------------------------------------9
1.4 Phương pháp nghiên cứu--------------------------------------------------------------9
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN VÀ CÁC THIẾT BỊ KHÁC- - -10
2.1 Vi điều khiển AT89C51---------------------------------------------------------------- 10
2.2 Động cơ một chiều--------------------------------------------------------------------- 16
2.3 Mạch cầu H ( H-Bridge Circuit )-----------------------------------------------------18
2.4 Cảm biến mưa-------------------------------------------------------------------------- 20
2.5 Công tắc hành trình--------------------------------------------------------------------22
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN GIÀN PHƠI THÔNG MINH-------23
3.1 Lưu đồ giải thuật-----------------------------------------------------------------------23
3.2 Chương trình điều khiển--------------------------------------------------------------- 24
3.3 Sơ đồ nguyên lí------------------------------------------------------------------------- 26
3.4 Gia công mạch in ----------------------------------------------------------------------26
Kết quả và thảo luận------------------------------------------------------------------------ 27
Kết luận kiến nghị-------------------------------------------------------------------------- 29
Tài liệu tham khảo-------------------------------------------------------------------------- 30

Page | 5

Lời nói đầu
Ngày nay với sự phát triển của khoa hoc kĩ thuật,cũng như nhu cầu đòi hỏi cuả con
người ngày càng cao trong nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội. Trong đó có nhu cầu về
một cuộc sống tiện nghi,thông minh. Điều này đã thôi thúc những nhà khoa học thiết
kế chế tạo ra những sản phẩm đáp ứng những tiện nghi,thông minh đó. Một trong số đó
cần kể tới là giàn phơi quần áo thông minh. Với các nước phát triển thì nó được sử
dụng rất rộng rãi và phổ biến, còn ở các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam thì
đang có xu hướng tìm cho mình sự tiện nghi,thông minh đó. Mặt khác với sự phát triển
hiện tại thì các khu nhà hay các khu chung cư với diện tích không lớn lắm chính vì thế
mà việc nhỏ gọn mà vẫn đáp ứng được những yêu cầu là rất cần thiết nhất là các khu
chung cư. Vì vậy việc có một giàn phơi quần áo thông minh sẽ không chiếm diện tích
của ban công hoặc là những nơi ban công rất nhỏ cũng có thể lắp được giàn phơi thông
minh giúp chúng ta thoát khỏi những rắc rối trong việc phơi quần áo.
Trên nhu cầu đó chúng tôi đã bắt tay vào thiết kế mạch điều khiển giàn phơi quần
áo thông minh.

Page | 6


CHƯƠNG I :TỔNG QUAN VỀ GIÀN PHƠI QUẦN ÁO
THÔNG MINH
1.1 Giới thiệu
Ngày nay, kỹ thuật điện tử đã liên tục có những tiến bộ vượt bậc, đặc biệt là trong
kỹ thuật chế tạo vi mạch điện tử và công nghệ chế tạo cảm biến . Sự ra đời và phát
triển nhanh chóng của kỹ thuật điện tử mà đặc trưng là kỹ thuật vi xử lý và kỹ thuật
công nghệ chế tạo cảm biến đã tạo ra một bước ngoặt quan trọng trong sự phát triển
của khoa học kỹ thuật tạo tiền đề cho việc chế tạo các sảm phẩm máy móc có tính năng
tự động hóa cao hơn và thông minh hơn .
Với thời tiết của Việt Nam, nhất là mua hè thường xuyên xuất hiện những cơn mưa

rào bất chợt làm cho việc phơi quần áo gặp rất nhiều khó khăn. Một vài năm gần đây
trên thị trường cũng đã xuất hiện một giải pháp cho phơi quần áo ở gia đình, đó là giàn
phơi thông minh. Giàn phơi thông minh có nhiều ưu điểm như an toàn, tiện lợi tiết
kiệm diện tích tuy nhiên các sản phẩm giàn phơi quần áo thông minh hiện đang có mặt
trên thị trường là hoàn toàn nhập khẩu chủ yếu từ Đài Loan , Trung Quốc … với giá
thành rất đắt.
Nhằm khắc vấn nạn nhếch nhách ở các chung cư, đô thị và tạo sự tiện nghi cho
cuộc sống hằng ngày, chúng em đã bắt tay vào nghiên cứu thực hiện đề tài “thiết kế
thống điều khiển cho giàn phơi quần áo thông minh’’.
1.2 Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu và xây dựng mô hình điều khiển giàn phơi thông minh dựa trên vi
điều khiển AT89C51. Từ đó phát triển cao hơn, đưa bộ điều khiển áp dụng vào trong
thực tế.
Làm quen với việc tính toán thiết kế , chế tạo, nguyên lý hoạt động của giàn phơi
và củng cố phần lý thuyết về mạch điện tử, cảm biến và mạch điều khiển bằng vi điều
khiển
1.3 Nội dung đề tài
Page | 7


Việc thực hiện nghiên cứu đề tài ‘‘thiết kế và chế tạo bộ điều khiển cho giàn
phơi quần áo thông minh ’’. trong điều kiện :
- Thời gian thực hiện đề tài chỉ trong một học kỳ .
- Kinh nghiệm thực tế chưa nhiều
- Vật tư và linh kiện không đồng bộ
Vì vậy chúng em đã thực hiện nghiên cứu đề tài với những đặc điểm chính sau
đây:
- Lập trình bằng vi xử lý AT89C51
- Thiết kết chế tạo mạch điều khiển động cơ DC
- Thiết kết mô hình thí nghiệm giàn phơi

Giàn phơi quần áo thông minh rất đa dạng về nguồn gốc ,chủng loại và tính năng
hoạt động. Đề tài thiết kế giàn phơi thông minh cũng đã được nghiên cứu, trong đó câu
lạc bộ công nghệ của đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên đã thiết kế được sản
phẩm tương đối hoàn chỉnh.
1.4 Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp kế thừa: Kế thừa từ các tài liệu, công trình nghiên cứu trước đó về
hai mảng chính của đề tài: Cấu trúc vi điều khiển 8051 và điều khiển động cơ điện một
chiều
Phương pháp thực nghiệm kiểm chứng: Sau khi đã xây dựng xong cơ sở lý thuyết
của đề tài sẽ tiến hành thử nghiệm sự hoạt động trên các thiết bị hiện có.
Các bước tiến hành nghiên cứu là tìm hiểu cơ sở lý thuyết về vấn đề nghiên cứu,
tiến hành thiết kế chương trình điều khiển và mạch điều khiển, sau đó thử nghiệm trên
mô hình để đưa ra kết luận.

Page | 8


CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN VÀ CÁC
THIẾT BỊ KHÁC
2.1 Vi điều khiển AT89C51
Đặc điểm và chức năng hoạt động của các IC họ MSC-51 hoàn toàn tương tự
như nhau. Ở đây giới thiệu IC8951 là một họ IC vi điều khiển do hãng Intel của Mỹ
sản xuất. Chúng có các đặc điểm chung như sau:
+ 4 KB PEROM (Flash Programmable and Erasable Read Only Memory), có khả
năng tới 1000 chu kỳ ghi xoá
+ Tần số hoạt động từ: 0Hz đến 24 MHz
+ 3 mức khóa bộ nhớ lập trình
+ 128 Byte RAM nội.
+ 4 Port xuất /nhập I/O 8 bit.
+ 2 bộ Timer/counter 16 Bit.

+ 6 nguồn ngắt.
+ Giao tiếp nối tiếp điều khiển bằng phần cứng.
+ 64 KB vùng nhớ mã ngoài
+ 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoài.
+ Cho phép xử lý bit.
+ 210 vị trí nhớ có thể định vị bit.
+ 4 chu kỳ máy (4 µs đối với thạch anh 12MHz) cho hoạt động nhân hoặc chia.
+ Có các chế độ nghỉ (Low-power Idle) và chế độ nguồn giảm (Power-down).
+ Ngoài ra, một số IC khác của họ MCS-51 có thêm bộ định thời thứ 3 và 256 byte
RAM nội.

Page | 9


Sơ đồ khối chức năng

Hình 2.1: Sơ đồ khối vi điều khiển 8051
Cấu trúc kết nối phần cứng của các bộ vi điều khiển trong họ gần tương tự như
nhau, một số khác biệt giữa chúng cũng được biểu diễn trên sơ đồ khối hình 2.1
Khối xử lý trung tâm (CPU) nhận tín hiệu xung nhịp từ bộ dao động, tần số ra của
bộ tạo dao động sẽ tuỳ thuộc vào tần số thạch anh bên ngoài. Hầu hết các bộ vi điều
khiển trong họ đều có ít nhất 128 byte RAM bên trong. Các thanh ghi thông thường
nằm trong phần RAM. Ngoài 8031/32 các vi điều khiển còn lại đều có bộ nhớ ROM
lưu trữ chương trình điều khiển. Bộ nhớ ROM này có thể là Mask-ROM chỉ lập trình
được bởi nhà sản xuất, có thể là EPROM hoặc EEPROM có thể lập trình lại nhiều lần
bởi người sử dụng.
Các bộ định thời lập trình được có thể đếm theo xung cung cấp từ bên ngoài hoặc
xung chuẩn từ bộ tạo dao động, có bộ đếm này có ứng dụng rất phổ biến trong điều
khiển tự động.
Bộ điều khiển Bus cung cấp các tín hiệu điều khiển giao tiếp với bên ngoài, và

kiểm soát hoạt động của các cổng vào ra dữ liệu song song. Hai trong bốn cổng vào ra
Page | 10


song song (P0 và P2) có thể sử dụng làm các Bus địa chỉ và dữ liệu trong chế độ giao
tiếp bộ nhớ ngoài. Cổng vào ra nối tiếp có hai đường truyền và nhận dữ liệu nối tiếp
với các thiết bị khác.
Bộ điều khiển ngắt tích hợp trong chip cho phép nhận hai yêu cầu ngắt cung cấp
thẳng từ bên ngoài, hoặc từ cổng nối tiếp và các bộ định thời bên trong.
Sơ đồ chân vi điều khiển AT89C51

Hình2.2 Sơ đồ chân vi điều khiển AT89C51
Port 0( P0.0-P0.7): Các chân từ 32-39
-Chức năng xuất/nhập :các chân này được dùng để nhận tín hiệu từ bên ngoài vào
để xử lí, hoặc dùng để xuất tín hiệu ra bên ngoài, chẳng hạn xuất tín hiệu để điều khiển
led đơn sáng tắt.
-Chức năng là bus dữ liệu và bus địa chỉ (AD7-AD0) : 8 chân này (hoặc Port 0)
còn làm nhiệm vụ lấy dữ liệu từ ROM hoặc RAM ngoại (nếu có kết nối với bộ nhớ
ngoài), đồng thời Port 0 còn được dùng để định địa chỉ của bộ nhớ ngoài.
Port 1(P1.0 – P1.7): Từ chân số 1 – 8.
Page | 11


-Port 1 có chức năng :Port xuất nhập dữ liệu (P1.0 – P1.7) . Port1 không có chức
năng khác, vì vậy chúng chỉ được dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoài
Port (P2.0-P2.7): Các chân từ 21-28
-Chức năng xuất/nhập
-Chức năng là bus địa chỉ cao (A8-A15): khi kết nối với bộ nhớ ngoài có dung
lượng lớn,cần 2 byte để định địa chỉ của bộ nhớ, byte thấp do P0 đảm nhận, byte cao
do P2 này đảm nhận.

Port 3(P3.0-P3.7): Port 3 gồm 8 chân (từ chân 10 đến 17):
-Chức năng xuất/nhập
Với mỗi chân có một chức năng riêng thứ hai như trong bảng sau

Bảng 2.1 Bảng chức năng Port 3
Chân RST(Reset): Chân số 9
Chức năng:
Khi tín hiệu này được đưa lên mức cao (trong ít nhất 2 chu kỳ máy), các thanh ghi
bên trong 8051 được nạp những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống

Page | 12


Hình 2.3 Sơ đồ kết nối chân RST
Chân XTAL1, XTAL2: Chân số 18-19
Chức năng:
Được nối với thạch anh hoặc mạch dao động cung cấp tín hiệu xung clock cho
mạch
XTAL1 _ ngõ vào mạch tạo xung clock trong chip.
XTAL2 _ ngõ ra mạch xung clock trong chip.

Hình 2.4 Sơ đồ kết nối chân XTAL1, XTAL2
Chân cho phép bộ nhớ chương trình PSEN
-PSEN ( program store enable) tín hiệu được xuất ra ở chân 29 dùng để truy xuất bộ
nhớ chương trình ngoài. Chân này thường được nối với chân OE (output enable) của
ROM ngoài.
-Khi vi điều khiển làm việc với bộ nhớ chương trình ngoài, chân này phát ra tín hiệu
kích hoạt ở mức thấp và được kích hoạt 2 lần trong một chu kì máy. Khi thực thi một
chương trình ở ROM nội, chân này được duy trì ở mức logic không tích cực (logic 1)
(Không cần kết nối chân này khi không sử dụng đến)

Chân ALE (chân cho phép chốt địa chỉ-chân 30)
Page | 13


-Khi vi điều khiển truy xuất bộ nhớ từ bên ngoài, port 0 vừa có chức năng là bus địa
chỉ, vừa có chức năng là bus dữ liệu do đó phải tách các đường dữ liệu và địa chỉ. Tín
hiệu ở chân ALE dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và các
đường dữ liệu khi kết nối chúng với IC chốt.
-Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động đưa vào Vi điều khiển,
như vậy có thể dùng tín hiệu ở ngõ ra ALE làm xung clock cung cấp cho các phần khác
của hệ thống.
Ghi chú: khi không sử dụng có thể bỏ trống chân này
Chân EA
Chân EA dùng để xác định chương trình thực hiện được lấy từ ROM nội hay ROM
ngoại.
Khi EA nối với logic 1(+5V) thì Vi điều khiển thực hiện chương trình lấy từ bộ nhớ nội
Khi EA nối với logic 0(0V) thì Vi điều khiển thực hiện chương trình lấy từ bộ nhớ
ngoại
Cấu trúc bộ nhớ

Hình 2.5 Các vùng nhớ trong AT89C51
Bộ nhớ của họ MCS-51 có thể chia thành 2 phần: bộ nhớ trong và bộ nhớ ngoài.
Bộ nhớ trong bao gồm 4 KB ROM và 128 byte RAM (256 byte trong 8052). Các byte
RAM có địa chỉ từ 00h – 7Fh và các thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR) có địa chỉ từ
80h – 0FFh có thể truy xuất trực tiếp.
Bộ nhớ ngoài bao gồm bộ nhớ chương trình (điều khiển đọc bằng tín hiệu PSEN )
và bộ nhớ dữ liệu (điều khiển bằng tín hiệu RD hay WR để cho phép đọc hay ghi dữ
Page | 14

liệu). Do số đường địa chỉ của MCS-51 là 16 bit (Port 0 chứa 8 bit thấp và Port 2 chứa
8 bit cao) nên bộ nhớ ngoài có thể giải mã tối đa là 64KB.
2.2 Động cơ một chiều
Khái quát về động cơ điện một chiều
Hiện nay động cơ điện một chiều được dùng rất phổ biến trong các hệ thống truyền
động điện chất lượng cao, dải công suất động cơ một chiều từ vài watt đến hàng mê-ga
watt. Đây là loại động cơ đa dạng và linh hoạt, có thể đáp ứng yêu cầu mômen, tăng
tốc, và hãm với tải trọng nặng. Động cơ điện một chiều cũng dễ dàng đáp ứng với các
truyền động trong khoảng điều khiển tốc độ rộng và đảo chiều nhanh với nhiều đặc
tuyến quan hệ mômen – tốc độ.
Trong động cơ điện một chiều, bộ biến đổi điện chính là các mạch chỉnh lưu điều
khiển. Chỉnh lưu được dùng làm nguồn điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ. Chỉnh
lưu ở đây thường sử dụng chỉnh lưu cầu 3 pha.
Nguyên lí, cấu tạo động cơ điện một chiều
Giống như các loại động cơ điện khác, động cơ điện một chiều cũng gồm có stator
và rotor...Động cơ điện một chiều gồm có stator, rotor, cổ góp và chổi điện như trình
bày trên hình sau..

Hình 2.6 Mặt cắt ngang trục động cơ điện một chiều
Stator: còn gọi là phần cảm, gồm dây quấn kích thích được quấn tập trung trên các
cực từ stator. Các cực từ stator được ghép cách điện từ các lá thép kỹ thuật điện được
dập định hình sẵn có bề dày 0,5-1mm, và được gắn trên gông từ bằng thép đúc, cũng
chính là vỏ máy.
Page | 15


Rotor: còn được gọi là phần ứng, gồm lõi thép phần ứng và dây quấn phần ứng. lõi
thép phần ứng có hình trụ, được ghép từ các lá thép kỹ thuật điện ghép cách điện với
nhau. Dây quấn phần ứng gồm nhiều phần tử, được đặt vào các rãnh trên lõi thép rotor.
Các phần tử dây quấn rotor được nối tiếp nhau thông qua các lá góp trên cổ góp. Lõi

thép phần ứng và cổ góp được cố định trên trục rotor.
Cổ góp và chổi điện: làm nhiệm vụ đảo chiều dòng điện trong dây quấn phần ứng.
Phân loại động cơ điện một chiều
Dựa vào hình thức kích từ, người ta chia động cơ điện một chiều thành các loại
sau:
- Động cơ điện một chiều kích từ độc lập(a): Dòng điện kích từ được lấy từ nguồn
riêng biệt so với phần ứng. Trường hợp đặc biệt, khi từ thông kích từ được tạo ra bằng
nam châm vĩnh cữu, người ta gọi là động cơ điện một chiều kích thích vĩnh cửu.
- Động cơ điện một chiều kích từ song song(b): Dây quấn kích từ được nối song
song với mạch phần ứng.b
- Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp(c): Dây quấn kích từ được mắc nối tiếp
với mạch phần ứng.
- Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp(d): Dây quấn kích từ có hai cuộn, dây
quấn kích từ song song và dây quấn kích từ nối tiếp. Trong đó, cuộn kích từ song song
thường là cuộn chủ đạo.

Hình 2.7 Phân loại động cơ điện một chiều
Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều
Ưu điểm cơ bản của động cơ điện một chiều so với các loại động cơ điện khác là
khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng, các bộ điều chỉnh tốc độ đơn giản, dễ chế tạo. Do
đó, trong điều kiện bình thường, đối với các cơ cấu có yêu cầu chất lượng điều chỉnh
Page | 16


tốc độ cao, phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng, người ta thường sử dụng động cơ điện một
chiều.
Đối với các hệ thống truyền động điện một chiều có yêu cầu điều chỉnh tốc độ cao
thường sử dụng động cơ điện một chiều kích từ độc lập. Trong phạm vi đồ án này này,
xét khả năng đảo chiều động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
2.3 Mạch cầu H ( H-Bridge Circuit )

Công dụng và nguyên lí hoạt động
Mạch cầu H là một mạch điện giúp đảo chiều dòng điện qua một đối tượng. Đối
tượng là động cơ DC mà chúng ta cần điều khiển .Mục đích điều khiển là cho phép
dòng điện qua đối tượng theo chiều A đến B hoặc B đến A .Từ đó giúp đổi chiều quay
của động cơ.
Hiện nay, ngoài loại mạch cầu H được thiết kế từ các linh kiện rời như: BJT công
suất, Mosfet, … Còn có các loại mạch cầu H được tích hợp thành các IC như: L293D
và L298D. Do đối tượng điều khiển trong đề tài này là động cơ DC có điện áp 12V và
công suât nhỏ nên em dùng mạch cầu H đảo chiều động cơ là IC L298.

Hình 2.8 Nguyên lí hoạt động của mạch cầu H

Mạch cầu H L298D
L298D là một chip toch1 hợp 2 mạch trong gói 15 chân. L298D có điện áp danh
nghĩa cao (lớn hơn 50V) và dòng điện danh nghĩa lớn hơn 2A nên rất thích hợp cho các
ứng dụng công suất nhỏ như các động cơ DC loại vừa và nhỏ
Page | 17


Hình 2.9 Sơ đồ chân của IC L298D

Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lí của IC L298D
Có 2 mạch cầu H trên mỗi chip L298D nên có thể điều khiển 2 đối tượng riêng với
1 chip này. Mỗi mạch cầu H bao gồm 1 đường nguồn Vs (thật ra là đường chung cho 2
mạch cầu), một chân current sensing (cảm biến dòng) ở phần cuối của mạch cầu H,
chân này không được nối đất mà bỏ trống để cho người dùng nối 1 điện trở nhỏ gọi là
sensing resistor.Bằng cách đo điện áp rơi trên điện trở này chúng ta có thể tính được
dòng qua điện trở, cũng là dòng qua động cơ, mục đích của việc này là để xác định
dòng quá tải. Nếu việc đo lường là không cần thiết thì ta có thể nối chân này với GND.

Page | 18


Động cơ sẽ được nối với 2 chân OUT1, OUT2 hoặc OUT3, OUT4.Chân EN (ENA và
ENB) cho phép mạch cầu hoạt động, khi chân này được kéo lên mức cao.
L298D không chỉ được dùng để đảo chiều động cơ mà còn điều khiển vận tốc động
cơ bằng PWM.Trong thực tế, công suất thực ma L298D có thể tải nhỏ hơn giá trị danh
nghĩa của nó (U =50V, I =2A). Để tăng dòng tải của chíp lên gấp đôi, chúng ta có thể
nối hai mạch cầu H song song với nhau (các chân có chức năng như nhau của 2 mạch
cầu được nối chung).
2.4 Cảm biến mưa
Thông số kỹ thuật :
- Điện áp: 5V
- Led báo nguồn ( Màu xanh)
- Led cảnh báo mưa ( Màu đỏ)
- Hoạt động dựa trên nguyên lý: Nước rơi vào board sẽ tạo ra môi trường dẫn điện.
Có 2 dạng tín hiệu: Analog( AO) và Digital (DO)
- Dạng tín hiệu : TTL, đầu ra 100mA ( Có thể sử dụng trực tiếp Relay, Còi công
suất nhỏ...)
- Điều chỉnh độ nhạy bằng biến trở.
- Sử dụng LM358 để chuyển AO --> DO
Kích thước Board:
- Kích thước: 5.4*4.0 mm
- Dày 1.6 mm
Cách sử dụng
Kết nối với nguồn 5V
- DO: Đầu ra ở mức cao (1), khi có nước đèn đỏ sáng, đồng thời đầu ra về mức
thấp (0). Có thể xử dụng để ĐK relay, Còi..hoặc đưa vào chân I/O của VĐK.
- AO: Dùng để xác định độ lớn của giọt nước, bằng cách đưa vào ADC của VĐK.
- Điều chỉnh độ nhạy bằng biến trở.

Page | 19


Hình 2.11 Cảm biến mưa

Page | 20


2.5 Công tắc hành trình
Là loại cảm biến đóng ngắt (dạng on- off) dùng để đóng ngắt mạch điện điều khiển
trong truyền động điện, tự động theo tín hiệu “hành trình” của các cơ cấu truyền động
cơ khí nhằm tự động điều khiển hành trình làm việc hoặc cắt ở cuối hành trình để đảm
bảo an toàn.

Hình 2.12 Công tắc hành trình
Cấu tạo và nguyên lý làm việc
- Cấu tạo gồm một cặp tiếp điểm thường đóng và một cặp tiếp điểm thường mở,
cơ cấu truyền động.
- Nguyên lý làm việc:
Khi có lực tác động vào nút nhấn, tiếp điểm thường đóng thay đổi trạng thái từ
đóng sang mở, sau đó tiếp điểm thường mở thay đổi trạng thái từ mở sang đóng (tiếp
điểm thường đóng mở trước, sau đó tiếp điểm thường mở mới đóng lại) lúc này mạch
đã hở điều đó sẽ làm động cơ dừng tức thì tại vị trí mà ta đã thiết lập. Khi không còn
lực tác động thì nó sẽ trở lại trạng thái ban đầu.

Page | 21


CHƯƠNG III: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN GIÀN PHƠI

THÔNG MINH
3.1 Lưu đồ giải thuật

Page | 22


3.2 Chương trình điều khiển
#include<regx51.h>
void delay(unsigned int x)
{
int i;
for (i=0;i}
main()
{
while (P1_4==1)
{
if(P1_2==0)

// ct hanh trinh ngoai

{
P2=0x0;
P0=0x3;
delay(33000);
}
while (P1_1==0) // dc di vao
{
if(P1_3==0)

// ct hanh trinh trong

{
P2=0x0;
P0=0x3;
delay(33000);
break;
}
P2=0x5;
P0=0x1;
delay(33000);
Page | 23


}
P2=0x6;
P0=0x2;
}
while (P1_4==0)// troi mua
{
if(P1_3==0) // ct hanh trinh trong
{
P2=0x0;
P0=0x3;
delay(33000);
}
P2=0x5;
P0=0x1;
}
}

Page | 24