Đề tài dùng vi điều khiển PIC16F877A và module l298n điều khiển động cơ một chiều bằng phương pháp PWM

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP
---o0o---

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Đề tài: Dùng vi điều khiển PIC16F877A và module
L298N điều khiển động cơ một chiều bằng phương pháp
PWM

GVHD: Th.S NGUYỄN HỮU PHƯỚC
SVTH: HỒ THANH TÂM
LỚP: CĐ ĐKTĐ 19A
MSSV: 0309191083

TP. HCM, tháng 6 năm 2021


NHẬN XÉT CỦA GV HƯỚNG DẪN
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………


LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành đồ án mơn học điện tử công suất, người thực hiện đề tài xin gửi
lời cảm ơn chân thành đến:
Ban giám hiệu trường cao đẳng kỹ thuật Cao Thắng vì đã tạo điều kiện về cơ
sở vật chất với hệ thống thư viện hiện đại, đa dạng các loại sách, tài liệu thuận lợi
cho việc tìm kiếm, nghiên cứu thơng tin.
Xin cảm ơn giảng viên bộ môn - Thầy Nguyễn Hữu Phước đã chỉ dẫn tận tình,
chi tiết để người thực hiện đề tài có đủ kiến thức và vận dụng chúng vào bài báo
cáo đồ án này.
Do chưa có nhiều kinh nghiệm làm để tài cũng như những hạn chế về kiến thức,
trong bài báo cáo chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận

được sự nhận xét, ý kiến đóng góp, phê bình từ phía Thầy để bài báo cáo được hoàn
thiện hơn.
Lời cuối cùng, người thực hiện đề tài xin kính chúc thầy nhiều sức khỏe, thành
cơng và hạnh phúc.


MỤC LỤC
Trang
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN......................................................................................6
1.1

Lý do chọn đề tài:.........................................................................................6

1.2 Mục tiêu của đề tài:.........................................................................................6
1.3 Nội dung của đề tài:.........................................................................................6
1.4 Ý nghĩa của đề tài:..........................................................................................6
CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT.........................................................................7
2.1 Giới thiệu về chức năng PWM trong PIC16F877A:........................................7
2.1.1 Khái niệm PWM:..........................................................................................7
2.1.2 Sử dụng pwm trên PIC:................................................................................7
2.1.3 Các hàm liên quan đến PWM:......................................................................8
2.2 Giới thiệu LCD 16x2:......................................................................................9
2.2.1 Hình dáng và kích thước:.............................................................................9
2.2.2 Chức năng các chân:...................................................................................10
2.3 Module L298N:.............................................................................................11
2.3.1 Thông số kỹ thuật:......................................................................................11
2.3.2 Chức năng các chân:...................................................................................12
2.4 Động cơ một chiều RC545SH 12VDC:........................................................12
2.4.1 Định nghĩa và ứng dụng động cơ một chiều:...........................................12
2.4.2 Định nghĩa RPM:........................................................................................12

2.4.3 Hình ảnh và các thơng số của động cơ một chiều RC545SH 12VDC.........13
2.5 IC ổn áp LM7805:........................................................................................14
2.5.1 khái niệm....................................................................................................14
2.5.2 Thông số kỹ thuật:......................................................................................15
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH................................................16
3.1 Thiết kế mạch:...............................................................................................16
3.1.1 Sơ đồ khối và chức năng các khối:.............................................................16
3.1.2 sơ đồ nguyên lý:.........................................................................................17
3.1.3 Lựa chọn các linh kiện trong mạch:............................................................17
3.2 Thi công mạch và vẽ bằng phần mềm Protues:..............................................20
CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN.....................................................................................22
4.1 Kết luận:........................................................................................................22
4.2 Hướng phát triển:...........................................................................................22
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................23


PHỤ LỤC I: VIẾT CHƯƠNG TRÌNH CHO PIC 16F877A...................................24
1. Lưu đồ thuật giải:............................................................................................24
2. Chương trình:..................................................................................................25

MỤC HÌNH ẢNH

Trang

Hình 2. 1 Hình dáng của loại LCD thơng dụng (Chương 2, hình số 3)...................10
Hình 2. 2 Sơ đồ chân của LCD (Chương 2, hình số 4)............................................10
Hình 2. 3 Modul l298N và các chân(Chương 2, hình số 5).....................................12
Hình 2. 4 Động cơ RC545SH 12V(Chương 2,hình số 6)........................................14
Hình 2. 5 IC LM7805 và sơ đồ chân(Chương 2, hình số 7).....................................15
Hình 2. 6 khối nguồn dùng IC LM7805( Chương 2, hình số 8)...........................16Y

Hình 3. 1 Sơ đồ nguyên lý (Chương 3, hình số 1)...................................................17
Hình 3. 2 Điện trở kéo R1 (Chương 3,hình số 2).....................................................18
Hình 3. 3 Ảnh 3D của mạch (Chương 3, hình số 4).................................................20
Hình 3. 4 Vẽ mạch in (Chương 3,hình số 5)............................................................20
Hình 3. 5 Phần dưới mạch sau khi làm hồn chỉnh (Chương 3, hình số 6)..............21
Hình 3. 6 Phần trên mạch sau khi làm hồn chỉnh(Chương 3, hình số 7)................21


Chương 1: Tổng quan
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1 Lý do chọn đề tài:
Ngày nay công nghệ khoa học kỹ thuật không ngừng phát triển. Trong đó nghành
kỹ thuật điện tử đã đạt được nhiều thành tựu to lớn trong cuộc sống của con người.
Cùng với sự phát triển đó ngành cơng nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa cũng
đã có những bước phát triển vượt bậc. Các vi mạch điện tử ngày càng chiếm vị trí
quan trọng trong các lĩnh vực kỹ thuật điện tử hầu như chúng có mặt ở mọi nơi trên
thế giới. Với sự xuất hiện của chúng đã làm thay đổi rất nhiều thứ trong cuộc sống
nhờ có các vi mạch điện tử nên con người đã tận dụng để điều khiển các máy móc
với khối lượng lớn mà con người không thể làm được.
Với mong muốn tìm hiểu, ứng dụng những kiến thức đã học vào phục vụ sản
xuất và phục vụ đời sống con người nhiều hơn nữa. Sau một thời gian học tập và
tìm hiểu về vi xử lý, người thực hiện đề tài thấy các vi xử lý rất thú vị vì chúng có
thể làm theo những gì mà con người mong muốn nhưng chỉ ở một mức độ nhất
định. Vì vậy người thực hiện đề tài đã quyết định dùng những kiến thức đã học
được về vi xử lý PIC 16F877A để điều khiển một động cơ DC.
1.2 Mục tiêu của đề tài:
Sau khi hồn thành xong sản phẩm có thể điều khiển được động cơ đảo chiều và
tăng tốc và giảm tốc của động cơ và có thể hiển thị các thơng tin cơ bản ra ngồi
màn hình LCD như: chiều quay, tốc độ bao nhiêu phần trăm.
1.3 Nội dung của đề tài:

Tìm hiểu về hoạt động của PWM trong vi xử lý 16F877A và cách kết nối LCD,
Module L298N với PIC 16F877A để điều khiển động cơ.
1.4 Ý nghĩa của đề tài:
Thay đổi từ lao động bằng tay bằng sức người sang bằng máy móc giúp tiết kiệm
nguồn nhân lực và sức lực của con người.

Trang


Chương 2: Cơ sở lý thuyết

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Giới thiệu về chức năng PWM trong PIC16F877A:
2.1.1 Khái niệm PWM:
PWM có tên tiếng anh là Pulse Width Modulation là phương pháp điều chỉnh
điện áp ra tải hay nói cách khác là phương pháp điều chế dựa trên sự thay đổi độ
rộng của chuỗi xung vuông dẫn đến sự thay đổi điện áp ra. Các PWM khi biến đổi
thì có cùng 1 tần số và khác nhau về độ rộng của sườn dương hay hoặc là sườn âm.
Các thông số quan trọng của PWM bao gồm:
 Chu kỳ điều rộng xung(period) ký hiệu T.
 Tần số điều rộng xung fpwm=1/Tpwm.
 Thời gian ON của 1 chu kỳ (pulse width) ký hiệu là Ton.
 Thời gian OFF của 1 chu kỳ ký hiệu là Toff.
 Chu kỳ nhiệm vụ (duty cycle) được tính như sau:
0 ≤ duty cycle ≤ 100 %
duty cycle=

Ton
100 %
Toff

2.1.2 Sử dụng pwm trên PIC:
Khi hoạt động ở chế độ PWM tín hiệu sau khi đã điều chế sẽ được đưa ra các
chân của khối CCP. Để sử dụng chức năng điều chế này trước tiên ta cần tiến hành
các bước cài đặt sau:
 B1: Thiết lập thời gian của 1 chu kì của xung điều chế cho PWM (period)
bằng cách đưa giá trị thích hợp vào thanh ghi PR2.
 B2: Thiết lập độ rộng xung cần điều chế (duty cycle) bằng cách đưa giá trị
vào thanh ghi CCPRxL và các bit CCP1CON<5:4>.
 B3: Điều khiển các pin của CCP là output bằng cách clear các bit tương ứng
trong thanh ghi TRISC.
 B4: Thiết lập giá trị bộ chia tần số prescaler của Timer2 và cho phép Timer2
hoạt động bằng cách đưa giá trị thích hợp vào thanh ghi T2CON.
 B5: Cho phép CCP hoạt động ở chế độ PWM.

Trang


Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Hình 2.1 Sơ đồ khối CCP (Chương 2, hình số 1)

Hình 2.2 Các tham số của PWM (Chương 2, hình số 2)
2.1.3 Các hàm liên quan đến PWM:
TÊN HÀM
SETUP_CCPX(Y)

CÚ PHÁP
X có thể là:

Y có thể là:

1: khối CCP1 CCP_PWM:b

CHỨC NĂNG
Thiết lập chức năng
PWM cho khối CCP.

2: khối CCP2 ật chế độ pwm
CCP_OFF: tắt
chế độ pwm
SETUP_TIMER2() SETUP_TIMER2(X, period,
postscale)

Tần số xung:
f=

X: T2_DIV_BY_1,
T2_DIV_BY_4,
T2_DIV_BY_16

Trang

fosc
4∗X∗(period +1)

Fosc: tần số thạch anh
X: giá trị của bộ chia
tần của timer 2 (1,4,16)

Chương 2: Cơ sở lý thuyết
SET_PWMX_DU

X có thể là:

Thiết lập duty cycle:

TY(Y)

1: khối CCP1

Z= duty cycle

2: khối CCP2

Nếu khai báo Y là 8bit
Z=(Y/period+1)*100%
Nếu khai báo Y là
16bit
Z=

Y
100 %
4∗(period +1)

2.2 Giới thiệu LCD 16x2:
2.2.1 Hình dáng và kích thước: 
      Có rất nhiều loại LCD với nhiều hình dáng và kích thước khác nhau, trên hình
1 là loại LCD thơng dụng.

Hình 2. Hình dáng của loại LCD thơng dụng (Chương 2, hình số 3)
Khi sản xuất LCD, nhà sản xuất đã tích hợp chíp điều khiển (HD44780) bên
trong lớp vỏ và chỉ đưa các chân giao tiếp cần thiết. Các chân này được đánh số thứ
tự và đặt tên như hình 2.2 :

Hình 2. Sơ đồ chân của LCD (Chương 2, hình số 4)


Chương 2: Cơ sở lý thuyết

2.2.2 Chức năng các chân:
Chân

Ký

Mô tả

1

hiệu
Vss

Chân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với

VDD

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

VEE
RS

VCC=5V của mạch điều khiển.
Điều chỉnh độ tương phản của LCD.
Chân chọn thanh ghi (Register select). Nối chân RS với logic

2
3
4

“0” (GND) hoặc logic “1” (VCC) để chọn thanh ghi.
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)
Logic “1”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR bên
5

RW

trong LCD.
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”

6

E

để LCD ở chế độ đọc.
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.
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.
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

7-

ở bus đến khi nào chân E xuống mức thấp.
DB0 Tám đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với

14

DB7

MPU. Có 2 chế độ sử dụng 8 đường bus này :


Chế độ 8 bit : Dữ liệu được truyền trên cả 8 đường, với bit

MSB là bit DB7.


Chế độ 4 bit : Dữ liệu được truyền trên 4 đường từ DB4 tới

DB7, bit MSB là DB7
Trang

Chương 2: Cơ sở lý thuyết
15

A

Nguồn dương cho đèn nền

16

K

GND cho đèn nền

2.3 Module L298N:
2.3.1 Thông số kỹ thuật:
 Driver: L298N tích hợp hai mạch cầu H.
 Điện áp điều khiển: +5 V ~ +12 V
 Dòng tối đa cho mỗi cầu H là: 2A
 Điện áp của tín hiệu điều khiển: +5 V ~ +7 V
 Cơng suất hao phí: 20W (khi nhiệt độ T = 75 ℃)
 Nhiệt độ bảo quản: -25 ℃ ~ +130 ℃

Hình 2. Modul l298N và các chân (Chương 2, hình số 5)

Trang 11


Chương 2: Cơ sở lý thuyết

2.3.2 Chức năng các chân:
 5V Enable: có thể sử dụng để cấp nguồn 5v cho vi điều khiển, arduno,….
 Power GND: Cấp 0V.
 12V Power: nguồn cấp cho động cơ.
 5v power: nguồn cấp IC L298.
 A,B Enable: Điều khiển mạch cầu H.
 Khi A,B Enable=0 động cơ không quay với mọi ngõ vào.
 Khi A,B Enable=1:
IN1=1,IN2=0 động cơ 1 quay thuận.
IN1=0,IN2=1 động cơ 1 quay nghịch.
IN3=1,IN4=0 động cơ 2 quay thuận.
IN3=0,IN4=1 động cơ 2 quay nghịch.
IN1=IN2=1 thì động cơ 1 dừng quay.
IN3=IN4=1 thì động cơ 2 dừng quay.
2.4 Động cơ một chiều RC545SH 12VDC:
2.4.1 Định nghĩa và ứng dụng động cơ một chiều:
Động cơ một chiều DC ( DC là từ viết tắt của "Direct Current Motors") là Động
cơ điều khiển bằng dịng có hướng xác định hay nói dễ hiểu hơn thì đây là loại động
cơ chạy bằng nguồn điện áp DC- điện áp 1 chiều(Khác với điện áp AC xoay
chiều). Đầu dây ra của đông cơ thường gồm hai dây (dây nguồn- VCC và dây tiếp
đất- GND). DC motor  là một động cơ một chiều với cơ năng quay liên tục. Khi
bạn cung cấp năng lượng, động cơ DC sẽ bắt đầu quay, chuyển điện năng thành cơ
năng. Hầu hết các động cơ DC sẽ quay với cường độ RPM rất cao ( số vòng quay/
phút). Tốc độ không tải của động cơ DC nếu khơng giảm tốc có thể đạt từ
1000RPM tới 40.000RPM. 
Ứng dụng của động cơ DC cũng rất đa dạng và hầu hết trong mọi lĩnh vực của
đời sống. Trong tivi, trong đài FM, ổ đĩa DC, máy in- photo, máy công
nghiệp...v...v.
2.4.2 Định nghĩa RPM:
Trang

Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Revolutions Per Minute (RPM) có nghĩa là số vòng quay mỗi phút, PRM là đơn
vị tính chuyển động trịn hoặc tốc độ di chuyển của 1 vật trong khoảng thời gian là 1
phút.
Trong thông số của quạt thì RPM được dùng để đo số vịng quay của động cơ
quạt trong vòng 1 phút. Nếu RPM càng lớn thì động cơ hoạt động càng nhiều,
ngược lại RPM càng nhỏ thì tốc độ vịng quay của động cơ càng ít. Tuy nhiên RPM
lớn thường dẫn đến tình trạng gây tiếng ồn hơn, RPM nhỏ thì quạt hoạt động êm ái
hơn.
Mỗi loại quạt với chủng loại, kích thước, động cơ khác nhau sẽ có số vịng quay/
phút khác nhau. Tùy vào nhu cầu sử dụng, yêu cầu kỹ thuật mà bạn chọn loại có
RPM phù hợp.
2.4.3 Hình ảnh và các thơng số của động cơ một chiều RC545SH 12VDC

Hình 2. Động cơ RC545SH 12V(Chương 2,hình số 6)
Các Thơng số kỹ thuật:
 Điện áp: 12VDC
 Dịng khơng tải: 1.8A (12V)
 Tốc độ khơng tải: 23000 rpm (12VDC)
 Đường kính trục: 3.17 mm
 Chiều dài trục: 15mm
 Kích thước: 77 * 36mm
 Cân nặng: 160g

Trang


Chương 2: Cơ sở lý thuyết

2.5 IC ổn áp LM7805:
2.5.1 khái niệm:
LM7805 hay 7805 là IC điều chỉnh điện áp dương đầu ra 5V. Nó là IC của dịng
ổn áp dương LM78xx, được sản xuất trong gói TO-220 và các gói khác. IC này
được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị thương mại và giáo dục. Nó cũng được sử
dụng bởi nhiều trong ngành điện tử do giá rẻ, dễ sử dụng và không cần nhiều linh
kiê ̣n bên ngoài. IC có nhiều tính năng tích hợp lý tưởng để sử dụng trong nhiều ứng
dụng điện tử như dòng điện đầu ra 1.5A, chức năng bảo vệ quá tải, bảo vệ q nhiệt,
dịng điện tĩnh thấp.

Hình 2. IC LM7805 và sơ đồ chân (Chương 2, hình số 7)
Chân thứ nhất là để cấp điện áp DC đầu vào, chân thứ 2 là chân để đấu với mass
(chân GND), chân thứ 3 là chân ngõ ra điện áp ổn áp, trong trường hợp này chúng
ta đang nói về IC 7805 nên điện áp ngõ ra là 5V (với điều kiện là điện áp đầu vào
lớn hơn 5V). Điện áp hoạt động của IC khuyến cáo nên ở khoảng 1A để IC hoạt
động được lâu dài.

Trang


Chương 2: Cơ sở lý thuyết
2.5.2 Thông số kỹ thuật:
 Dòng điện đầu ra là 1,5 Ampe
 Chức năng tắt ngắn mạch tức thì
 Chức năng tắt quá nhiệt tức thì
 Đáng tin cậy để sử dụng trong các thiết bị thương mại
 Đầu ra 5V chính xác và cố định
 Điện áp đầu vào tối đa là 35V DC

Hình 2. Khối nguồn dùng IC LM7805 (Chương 2, hình số 8)

Trang


Chương 3: Thiết kế và thi công mạch

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH
3.1 Thiết kế mạch:
3.1.1 Sơ đồ khối và chức năng các khối:
Sơ đồ khối:

Trang