Đề tài lập TRÌNH PIC 16f877a điều KHIỂN ĐỘNG cơ DC BẰNG l298

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

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Đề tài:
LẬP TRÌNH PIC 16F877A ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG
CƠ DC BẰNG L298
GVHD:

ThS Nguyễn Hữu Phước

SVTH:

Đồn Thị Hồng Phấn
Trần Cơng Tuấn
Trịnh Hồng Tùng

Lớp:

CĐTĐ 17A

TP. Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2019


LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian làm đồ án môn học, nhóm đã nhận được nhiều sự giúp đỡ,
đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy và bạn bè.
Nhóm thực hiện đồ án gửi lời cảm ơn chân thành đến giáo viên hướng dẫn
đồ án ThS Nguyễn Hữu Phước, giảng viên bộ môn khoa điện tử - tin học trường

Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng. Người đã tận tình hướng dẫn chỉ bảo nhóm
trong suốt q trình thực hiện đồ án.
Nhóm cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cơ trong trường nói chung
cũng như các giảng viên trong khoa nói riêng đã dạy nhóm về kiến thức môn
điện tử công suất cũng như các môn chuyên ngành, giúp nhóm thực hiện đồ án có
được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ nhóm trong quá trình
học lý thuyết trên lớp cũng như trong q trình thực hiện đồ án mơn điện tử cơng
suất.
Cuối cùng nhóm xin chân thành cảm ơn các bạn và thầy cô và nhà trường
luôn tạo điều kiện, giúp đỡ, quan tâm động viên nhóm thực hiện đồ án trong suốt
q trình học tập và hồn thành đồ án.


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

TP.HCM, ngày…tháng…năm 20….
Giảng viên hướng dẫn
(GV ký tên và ghi rõ họ tên)


MỤC LỤC
MỤC
TRANG
CHƯƠNG DẪN NHẬP
1.1 Tầm quan trọng của đề tài ............................................................................. 1
1.2 Giới hạn đề tài ............................................................................................... 1
1.3 Mục đích nghiên cứu..................................................................................... 1
CHƯƠNG 2 VI XỬ LÝ PIC 16F877A ............................................................ 2
2.1 Giới thiệu ...................................................................................................... 2
2.2 Sơ đồ chân và sơ đồ nguyên lý của PIC 16F877A ....................................... 4
2.3 Giới thiệu ...................................................................................................... 4
2.4 KHẢO SÁT PWM ...................................................................................... 4
2.4.1 Nguyên lý điều chế độ rông xung PWM ......................................... 4
2.4.2 Cấu trúc khối điều rộng xung PWM ................................................ 6
CHƯƠNG 3 NGUYÊN LÝ MẠCH CẦU H: .................................................. 8
3.1 Cơng dụng và ngun lí hoạt động: .............................................................. 8
3.1.1 Điều khiển với chế độ thuận : ............................................................ 9
3.1.2 Điều khiển ở chế độ nghịch : ........................................................... 10
3.2 Ưu nhược điểm của mạch cầu H............................................................... 10
3.3 Mạch cầu H L298 ..................................................................................... 10
CHƯƠNG 4 GIỚI THIỆU VỀ LCD VÀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 13
A.LCD .............................................................................................................. 13

4.1 Giới thiệu LCD ........................................................................................... 13
4.2 Sơ đồ chân của LCD ................................................................................... 13
4.3 Sơ đồ mạch giao tiếp vi điều khiển với LCD ............................................. 14
4.4 Địa chỉ của từng ký tự trên LCD ................................................................. 14
B.ĐỘNG CƠ 1 CHIỀU ................................................................................... 15
4.5. Nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều ................................. 15
4.5.1. Cấu tạo .......................................................................................... 15
4.5.2. Phân loại ........................................................................................ 15


4.6 Nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều ...................................... 16
4.7 Cơ chế sinh lực quay ................................................................................... 17
4.8 Các phương pháp điều khiển động cơ......................................................... 18
CHƯƠNG 5 NGUYÊN LÝ VÀ TÍNH TỐN .............................................. 20
5.1 Sơ đồ ngun lý .......................................................................................... 20
5.1.1 Khối vận hành .................................................................................. 20
a. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển ................................................. 20
b. Chức năng các thành phần trong mạch: ........................................ 21
5.1.2 Khối nguồn ....................................................................................... 22
5.1.3 Khối Vi Điều Khiển ......................................................................... 22
5.2 Tính tốn ..................................................................................................... 23
5.2.1 Mạch nguồn...................................................................................... 23
A. Tính tốn ...................................................................................... 23
B. Thiết kế mạch ............................................................................... 23
5.2.2 Mạch vi điều khiển........................................................................... 23
5.3 Chương trình và tính PWM......................................................................... 24
5.3.1 Tính PWM........................................................................................ 24
5.3.2 Chương trình .......................................................................................... 25
CHƯƠNG KẾT LUẬN................................................................................... 31
1 Tóm tắt đề tài ................................................................................................. 31

2 Tự đánh giá .................................................................................................... 31
3 Hướng phát triển đề tài .................................................................................. 31
PHỤ LỤC ......................................................................................................... 32


MỤC ẢNH
CHƯƠNG 2: VI XỬ LÝ PIC 16F877A
Hình 2.1. Hệ thống vi xử lý. ......................................................................... .2
Hình 2.2. Vi điều khiển được tích hợp từ vi xử lý, bộ nhớ và các ngoại vi.... 3
Hình 2.3. Sơ đồ chân PIC 16F877A ………………………………………………4
Hình 2.4. Dạng sóng điều chế độ rộng xung……………………………………..5
Hình 2.5.Dạng sóng điều chế độ rộng xung và điện áp trung bình 3 cấp độ...6
Hình 2.6. Sơ đồ khối PWM của khối CCP1 của PIC16F877A ...................... ..7
CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ MẠCH CẦU H
Hình 3.1. Mạch cầu H .................................................................................... 8
Hình 3.2. Nguyên lý hoạt động của mạch cầu H ........................................... 9
Hình 3.3. Sơ đồ chân của IC L298 (phải) IC L298 (trái) .............................. 10
Hình 3.4. Sơ đồ ngun lí của IC 298 ............................................................ 11
CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU VỀ LCD VÀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
Hình 4.1. Hình ảnh của LCD ......................................................................... 13
Hình 4.2. Các chân của LCD ......................................................................... 14
Hình 4.3. Giao tiếp vi điều khiển PIC16F887 với LCD. ............................... 14
Bảng 4.4. Địa chỉ của từng kí tự .................................................................... 15
Hình 4.5. Động cơ điện 1 chiều ..................................................................... 15
Hình 4.6. Động cơ DC ................................................................................... 16
Hình 4.7. Động cơ DC ................................................................................... 17
Hình 4.8. Động cơ DC ................................................................................... 17
Hình 4.9. Đường đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi điện áp phần ứng…19
CHƯƠNG 5: NGUYÊN LÝ VÀ TÍNH TỐN
Hình 5.1. Sơ đồ ngun lí khối vận hành ....................................................... 20

Hình 5.2 Sơ đồ khối L298 .............................................................................. 21
Hình 5.3 Sơ đồ khối nguồn............................................................................. 22


Hình 5.4 Khối vi điều khiển ........................................................................... 22
Hình 5.5 Mạch PCB nguồn ............................................................................ 23
Hình 5.6 Mạch PCB Vi Điều Khiển ............................................................... 24


CHƯƠNG DẪN NHẬP

CHƯƠNG DẪN NHẬP
1.1 Tầm quan trọng của đề tài
Ngày nay cùng với việc phát triển mạnh mẽ các ứng dụng của khoa học –
kĩ thuật trong công nghiệp, đặc biệt là trong công nghiệp điện - điện tử thì các
thiết bị điện tử có cơng suất lớn cũng được chế tạo ngày càng nhiều. Và đặc biệt
các ứng dụng của nó vào ngành kinh tế quốc dân và đời sống hàng ngày đã và
đang được phát triển hết sức mạnh mẽ.
Tuy nhiên, để đáp ứng được nhu cầu ngày càng nhiều và phức tạp của
cơng nghiệp thì điện tử cơng suất ln phải nghiên cứu để tìm ra giải pháp tối ưu
nhất. Đặc biệt với chủ trương công nghiệp hóa – hiện đại hóa của Nhà nước, các
nhà máy, xí nghiệp cần phải thay đổi nâng cao để đưa ra công nghệ tự động điều
khiển vào trong sản xuất. Do đó, địi hỏi phải có thiết bị và phương pháp điều
khiển an tồn, chính xác. Đó là nhiệm vụ của điện tử cơng suất cần phải giải
quyết.
Vì thế, trong đồ án điện tử cơng suất lần này, nhóm đã được nhận đề tài
“Lập trình PIC 16F877A điều khiên động cơ DC bằng L298”. Với phương
pháp điều khiển động cơ bằng lập trình PIC được ứng dụng chủ yếu trong lĩnh
vực công nghiệp.
1.2 Giới hạn đề tài

Do thời gian tìm hiểu và trình độ cịn hạn chế, nên nội dung trình bày trong
đồ án điện tử cơng suất chỉ trình bày nội dung điều chỉnh tốc độ động cơ và việc
đảo chiều động cơ bằng IC L298, tiếp nhận và xử lí xung PWM xuất ra từ vi xử
lý để thay đổi điện áp ngõ ra điều khiển tốc độ của động cơ. Cũng như sử dụng
nguyên lý cầu H trong IC L298 để thay đổi chiều động cơ ngồi ra cịn xuất tín
hiệu ra LCD hiển thị chiều thuận nghịch và mức độ động cơ.
Ngoài ra qua quá trình nghiên cứu cũng giúp nhóm thực hiện đồ án hệ thống
lại kiến thức đã học trong bộ môn điện tử cơng suất, qua đó thấy được ứng dụng
rộng rãi và tầm quan trọng trong của môn học này trong cuộc sống ngày thường.
1.3 Mục đích nghiên cứu
Mục đích trước mắt của đồ án là thiết kế mạch dùng để thay đổi tốc độ động
cơ và đảo chiều quay đồng thời hiển thị trên LCD .

TRANG 1


CHƯƠNG 2: VI XỬ LÝ PIC 16F877A

Chương 2
VI XỬ LÝ PIC 16F877A

2.1 Giới thiệu
Vi xử lý có rất nhiều loại bắt đầu từ 4 bit cho đến 32 bit, vi xử lý 4 bit
hiện nay khơng cịn nhưng vi xử lý 8 bit vẫn cịn mặc dù đã có vi xử lý 64 bit.
Lý do sự tồn tại của vi xử lý 8 bit là phù hợp với một số yêu cầu điều
khiển trong công nghiệp. Các vi xử lý 32 bit, 64 bit thường sử dụng cho các
máy tính vì khối lượng dữ liệu của máy tính rất lớn nên cần các vi xử lý càng
mạnh càng tốt.

Hình 2.1. Hệ thống vi xử lý.

Các hệ thống điều khiển trong công nghiệp sử dụng các vi xử lý 8 bit hay
16 bit như hệ thống điện của xe hơi, hệ thống điều hòa, hệ thống điều khiển các
dây chuyền sản xuất, …
Để kết nối các khối trên tạo thành một hệ thống vi xử lý đòi hỏi người
thiết kế phải rất hiểu biết về tất cả các thành phần vi xử lý, bộ nhớ, các thiết bị
ngoại vi. Hệ thống tạo ra khá phức tạp, chiếm nhiều không gian, mạch in, và
vấn đề chính là địi hỏi người thiết kế hiểu thật rõ về hệ thống. Một lý do nữa là
vi xử lý thường xử lý dữ liệu theo byte hoặc word trong khi đó các đối tượng
điều khiển trong cơng nghiệp thường điều khiển theo bit.
Chính vì sự phức tạp nên các nhà chế tạo đã tích hợp bộ nhớ và một số
các thiết bị ngoại vi cùng với vi xử lý tạo thành một IC gọi là vi điều khiển –
Microcontroller như hình 2-2.

TRANG 2


CHƯƠNG 2: VI XỬ LÝ PIC 16F877A

Hình 2.2. Vi điều khiển được tích hợp từ vi xử lý, bộ nhớ và các ngoại vi.
Khi vi điều khiển ra đời đã mang lại sự tiện lợi là dễ dàng sử dụng trong
điều khiển công nghiệp, việc sử dụng vi điều khiển khơng địi hỏi người sử
dụng phải hiểu biết một lượng kiến thức quá nhiều như người sử dụng vi xử lý.
2.2 Sơ đồ chân của PIC 16F877A
Sơ đồ chân

TRANG 3


CHƯƠNG 2: VI XỬ LÝ PIC 16F877A

Hình 2.3. Sơ đồ chân PIC 16F877A.
2.3 Giới thiệu.
Vi điều khiển PIC họ 16F877A có 2 bộ PWM (Pulse Width Modulation)
cơ bản dùng để điều khiển tốc độ động cơ DC.
Phần này sẽ khảo sát chi tiết khối PWM của PIC và tập lệnh lập trình C
cho PWM, các ứng dụng dùng PWM.
2.4 KHẢO SÁT PWM.
2.4.1 NGUYÊN LÝ ĐIỀU CHẾ ĐỘ RỘNG XUNG PWM.
Nguyên lý điều chế độ rộng xung là mạch tạo ra xung vng có chu kỳ là
hằng số nhưng hệ số cơng tác (cịn gọi là hệ số chu kỳ - duty cycle) có thể thay
đổi được. Sự thay đổi của hệ số chu kỳ làm thay đổi điện áp trung bình hoặc dịng
điện trung bình.

TRANG 4


CHƯƠNG 2: VI XỬ LÝ PIC 16F877A

Sự thay đổi điện áp hoặc dịng trung bình dùng để điều khiển các tải như
động cơ DC thì làm thay đổi tốc độ động cơ, điều khiển bóng đèn thì làm thay đổi
cường độ sáng của bóng đèn,các đạng sóng điều chế độ rộng xung với các hệ số
chu kỳ khác nhau như hình 2-4.

Hình 2.4. Dạng sóng điều chế độ rộng xung
Cho chu kỳ 10ms, ở cấp tốc độ 0 thì tín hiệu bằng 0. Điện áp hay dịng
trung bình sẽ bằng 0, nếu tín hiệu này điều khiển đèn led thì đèn led sẽ tắt.
Ở cấp tốc độ 1 thì tín hiệu điều khiển ở mức 1 chỉ có 1ms, ở mức 0 là 9ms.
Giả sử, dòng tạo ra là 10mA khi ở mức 1, khi đó dịng trung bình là (10*1)/10 =
1mA. Led sáng mờ với dòng là 1mA.
Ở cấp tốc độ 2 thì tín hiệu điều khiển ở mức 1 chỉ có 2ms, ở mức 0 là 8ms.

Giả sử dòng tạo ra là 10 mA khi ở mức 1, khi đó dịng trung bình là (10*2)/10 =
2mA. Led sáng hơn với dịng là 2mA.
Ở cấp tốc độ 5 thì tín hiệu điều khiển ở mức 1 chỉ có 5ms, ở mức 0 là 5ms.
Gỉa sử dòng tạo ra là 10 mA khi ở mức 1, khi đó dịng trung bình là (10*5)/10
=5mA.
Ở cấp tốc độ 10 thì tín hiệu điều khiển ở mức 1 là 10ms,ở mức 0 là 0ms.
Giả sử dòng tạo ra là 10mA khi ở mức 1, khi đó dịng trung bình là (10*10)/10 =
10mA. Led sáng cực đại với dòng là 10mA.
TRANG 5


CHƯƠNG 2: VI XỬ LÝ PIC 16F877A

Khi thay đổi hệ số chu kỳ thì chỉ thay đổi thời gian xung ở mức 1, cịn chu
kỳ thì khơng đổi.
Có thể tính được điện áp trung bình thay cho dịng trung bình như hình 2-5
trong 3 trường hợp cấp độ 25%, 50% và 75%.
Ở cấp độ 25% thì điện áp trung bình của 5V thì được 1.25V.
Ở cấp độ 50% thì điện áp trung bình của 5V thì được 2.5V.
Ở cấp độ 75% thì điện áp trung bình của 5V thì được 2.5V.

Hình 2.5. Dạng sóng điều chế độ rộng xung và điện áp trung bình 3 cấp độ
2.4.2 CẤU TRÚC KHỐI ĐIỀU CHẾ ĐỘ RỘNG XUNG PWM
Vi điều khiển PIC16F887 có 2 khối PWM cơ bản là CCP1 và CCP2 và
PWM nâng cao, sơ đồ khối PWM của khối CCP1 có cấu trúc như hình 2-7.

TRANG 6


CHƯƠNG 2: VI XỬ LÝ PIC 16F877A

Hình 2.6. Sơ đồ khối PWM của khối CCP1 của PIC16F877A

TRANG 7


CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ MẠCH CẦU H

Chương 3
NGUYÊN LÝ MẠCH CẦU H
3.1 Công dụng và nguyên lý hoạt động
Mạch cầu H là một mạch điện giúp đảo chiều dòng điện qua một đối
tượng. Đối tượng là một 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 , …. Cịn 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 cơng suất nhỏ nên nhóm dùng mạch cầu H đảo
chiều động cơ IC L298.

Hình 3.1. Mạch cầu H

TRANG 8


CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ MẠCH CẦU H

Khảo sát hoạt động của mạch cầu H:

Hình 3.2. Nguyên lý hoạt động của mạch cầu H
Mạch cầu H này được điều khiển bởi 4 tín hiệu đóng mở các van đó là các
tín hiệu 1 và tín hiệu 2 và điều khiển được 2 chiều (Có nghĩa là đảo chiều dịng
điện). Xét từng chế độ thuận và nghịch.
Như chúng ta đã biết điều kiện để đóng mở để các transitor thơng thường
là:
+ Đối với transitor kênh N để mở thì Ube > 0 và mở transitor bằng dòng điện.
+ Đới với transitor kênh P để mở thì Ube <= 0. Thường thì bằng 0 là nó sẽ mở.
3.1.1 Điều khiển với chế độ thuận :
Ở chế độ thuận này cấp 4 tín hiệu điều điều khiển vào 4 con Transitor và
điều kiện để có dịng thuận chạy qua tải trong 1 thời điểm là:
+ Tín hiệu 1 = 0 (Tức là mở transitor L1)
+ Tín hiệu 2 = 0 ( Tức là đóng transitor L2)
+ Tín hiệu 3 = 1 (Tức là đóng transitor R1)
+ Tín hiệu 4 = 1 (Tức là mở transitor R2)
3.1.2 Điều khiển ở chế độ nghịch

TRANG 9


CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ MẠCH CẦU H

Ở chế độ này ta cũng cấp 4 tín hiệu điều khiển vào 4 con transitor. Và 4
tín hiệu điều khiển này phải thỏa mãn điều kiển sau:
+ Tín hiệu 1 = 1 (Tức là đóng transitor L1)
+ Tín hiệu 2 = 1 ( Tức là mở transitorL2)
+ Tín hiệu 3 = 0 (Tức là mở transitor R1)
+ Tín hiệu 4 = 0 (Tức là đóng transitor R2)
3.2 Ưu nhược điểm của mạch cầu H
 Ưu điểm:

Sử dụng cầu H làm cho mạch trở nên đơn giản hơn và tiết kiệm chi phí.
 Nhược điểm:
Hiện tượng trùng dẫn ở 2 nửa cầu của mạch cầu H. Sự trùng dẫn này sinh ra
tổn hao, quá tải, nóng trên van... gây ra phá hủy van. Do đó, khoảng thời gian
chuyển giữa tín hiệu 1 và tín hiệu 2 phải đủ để tránh trường hợp trùng dẫn.
3.3 Mạch cầu H L298
.

Hình 3.3. Sơ đồ chân của IC L298 (phải) IC L298 (trái)

TRANG 10


CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ MẠCH CẦU H

Hình 3.4. Sơ đồ nguyên lí của IC L298
L298 là một chip tích hợp 2 mạch trong gói 15 chân. L298 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.
Có 2 mạch cầu H trên mỗi chip L298 nên có thể điều khiển 2 đối tượng
riêng với 1 chip này. Mỗi mạch cầu H gồm 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 mả bỏ trống để cho người dùng
nối 1 điện trở nhỏ gọi là sensing resitor. Bằng cách đo điện áp rơi trên điện trở
này chúng ta có thể tính được dịng qua điện trở , cũng là dịng qua động cơ, mục
đích của việc này là để xác định dòng quá tải. Nếu việc đo lường là khơng cần
thiết thì ta có thể nối chân này với GND. 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.
L298 không chỉ được dùng để đảo chiều động cơ mà còn điều khiển vận

tốc của động cơ bằng PWM. Trong thực tế, cơng suất thực mà L298 có thể tải
nhỏ hơn giá trị danh nghĩa của nó (U=50V, I=2A). Để tăng dòng tải của chip lên

TRANG 11


CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ MẠCH CẦU H

gấp đôi, chúng ta có thể nối 2 mạch cầu H song song (các chân có chức năng như
nhau của 2 mạch cầu được nối chung).

TRANG 12


CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU VỀ LCD VÀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỌT CHIỀU

Chương 4

GIỚI THIỆU VỀ LCD VÀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
A. LCD
4.1 GIỚI THIỆU LCD
Giao tiếp với led 7 đoạn có hạn chế vì chỉ hiển thị được các số từ 0 đến 9
hoặc số hex từ 0 đến F – không thể nào hiển thị được các thông tin kí tự khác,
nhưng chúng sẽ được hiển thị đầy đủ trên LCD.
LCD có rất nhiều dạng phân biệt theo kích thước từ vài kí tự đến hàng
chục kí tự, từ 1 hàng đến vài chục hàng. LCD 16×2 có nghĩa là có 2 hàng, mỗi
hàng có 16 kí tự. LCD 20×4 có nghĩa là có 4 hàng, mỗi hàng có 20 kí tự. LCD
16×2 có hình dáng như hình 4.1.

Hình 4.1. Hình ảnh của LCD

4.2 SƠ ĐỒ CHÂN CỦA LCD
LCD có nhiều loại và số chân của chúng cũng khác nhau nhưng có 2 loại
phổ biến là loại 14 chân và loại 16 chân, sự khác nhau là các chân nguồn cung
cấp, cịn các chân điều khiển thì khơng thay đổi, khi sử dụng loại LCD nào thì
phải tra datasheet của chúng để biết rõ các chân.
Trong 16 chân của LCD được chia ra làm 3 dạng tín hiệu sau:
Các chân cấp nguồn: Chân số 1 là chân nối mass (0V), chân số 2 là Vdd nối
với nguồn +5V. Chân thứ 3 dùng để chỉnh contrast thường nối với biến trở.
Các chân điều khiển: Chân số 4 là chân RS dùng để điều khiển lựa chọn
thanh ghi. Chân R/W dùng để điều khiển quá trình đọc và ghi. Chân E là chân
cho phép dạng xung chốt.

TRANG 13


CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU VỀ LCD VÀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỌT CHIỀU

Hình 4.2. Các chân của LCD
Các chân dữ liệu D7÷D0: Chân số 7 đến chân số 14 là 8 chân dùng để trao
đổi dữ liệu giữa thiết bị điều khiển và LCD.
4.3 SƠ ĐỒ MẠCH GIAO TIẾP VI ĐIỀU KHIỂN VỚI LCD
Trong phần này sẽ trình bày phần giao tiếp vi điều khiển PIC 16F887 với LCD
như hình 4.3:

Hình 4.3. Giao tiếp vi điều khiển PIC16F887 với LCD.
4.4 Địa chỉ của từng kí tự trên LCD
LCD 16x2 có 2 hàng mỗi hàng 16 kí tự.

TRANG 14

CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU VỀ LCD VÀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỌT CHIỀU

Hàng 1: kí tự tận cùng bên trái có địa chỉ là 0x80, kế là 0x81, cuối cùng là
0x8F.
Hàng 2: kí tự tận cùng bên trái có địa chỉ là 0xC0, kế là 0xC1, cuối cùng là
0xCF.

Bảng 4.4. Địa chỉ của từng kí tự
B. ĐỘNG CƠ 1 CHIỀU
4.5 Cấu tạo và phân loại của động cơ điện một chiều
4.5.1 Cấu tạo

1. Cổ gốp

5.Cuộn dây kích từ

2. Chổi than

6. Stator

3. Rotor

7. Cuộn dây phần ứng

4. Cực từ
Hình 4.5. Động cơ điện 1 chiều
Cấu tạo động cơ điện 1 chiều cũng bao gồm 2 phần chính là stator (phần
tĩnh) và rotor (phần động).
- Stator hay cịn gọi là phần kích từ động cơ – bộ phận sinh ra từ trường,

gồm một hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, nam châm điện.
- Rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện 1 chiều.

TRANG 15


CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU VỀ LCD VÀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỌT CHIỀU

- Ngồi ra, có một phần quan trọng đó là chỉnh lưu, nhiệm vụ chính của nó
là biến đổi chiều dòng điện trong khi rotorr quay liên tục.
4.5.2 Phân loại
Động cơ điện 1 chiều phân loại theo kích từ thành những loại sau:
-

Kích từ độc lập

-

Kích từ song song

-

Kích từ nối tiếp

-

Kích từ hỗn hợp

4.6 Nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều
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, một phần quan trọng khác của động cơ điện 1 chiều là bộ phận chỉnh
lưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của rotor
là liên tục. Thơng thường bộ phận này gồm có một bộ cổ góp và một bộ chổi than
tiếp xúc với cổ góp.
Ngun tắc hoạt động của động cơ điện một chiều:

Hình 4.6. Động cơ DC
Pha 1: Từ trường của rotor cùng cực với stator, sẽ đẩy nhau tạo ra chuyển
động quay của rotor

Hình 4.7. Động cơ DC
Pha 2: Rotor tiếp tục quay

TRANG 16


CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU VỀ LCD VÀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỌT CHIỀU

Hình 4.8. Động cơ DC
Pha 3: Bộ phận chỉnh điện sẽ đổi cực sao cho từ trường giữa stator và rotor
cùng dấu, trở lại pha 1
Nếu trục của một động cơ điện một chiều được kéo bằng 1 lực ngoài, động
cơ sẽ hoạt động như một máy phát điện một chiều, và tạo ra một sức điện động
cảm ứng Electromotive force (EMF). Khi vận hành bình thường, rotor khi quay
sẽ phát ra một điện áp gọi là sức phản điện động counter-EMF (CEMF) hoặc sức
điện động đối kháng, vì nó đối kháng lại điện áp bên ngồi đặt vào động cơ.
Sức điện động này tương tự như sức điện động phát ra khi động cơ được sử
dụng như một máy phát điện (như lúc ta nối một điện trở tải vào đầu ra của động
cơ, và kéo trục động cơ bằng một ngẫu lực bên ngoài). Như vậy điện áp đặt trên

động cơ bao gồm 2 thành phần: sức phản điện động, và điện áp giáng tạo ra do
điện trở nội của các cuộn dây phần ứng. Dòng điện chạy qua động cơ được tính
theo biều thức sau:
I=

Vnguon – Vphandiendong
R phanung

Công suất cơ mà động cơ đưa ra được, được tính bằng:
P = I * Vphandiendong
4.7 Cơ chế sinh lực quay
Khi có một dịng điện chạy qua cuộn dây quấn xung quanh một lõi sắt non,
cạnh phía bên cực dương sẽ bị tác động bởi một lực hướng lên, trong khi cạnh
đối diện lại bị tác động bằng một lực hướng xuống theo nguyên lý bàn tay trái
của Fleming. Các lực này gây tác động quay lên cuộn dây, và làm cho rotor quay.
Để làm cho rotor quay liên tục và đúng chiều, một bộ cổ góp điện sẽ làm chuyển
mạch dịng điện sau mỗi vị trí ứng với 1/2 chu kỳ. Chỉ có vấn đề là khi mặt của
cuộn dây song song với các đường sức từ trường. Nghĩa là lực quay của động cơ
bằng 0 khi cuộn dây lệch 90° so với phương ban đầu của nó, khi đó rotor sẽ quay
theo qn tính.

TRANG 17


CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU VỀ LCD VÀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỌT CHIỀU

Trong các máy điện một chiều lớn, người ta có nhiều cuộn dây nối ra nhiều
phiến góp khác nhau trên cổ góp. Nhờ vậy dịng điện và lực quay được liên tục
và hầu như không bị thay đổi theo các vị trí khác nhau của rotor.
Phương trình cơ bản của động cơ 1 chiều:

E= K∗ 𝜔(1)
V= E+Rư.Iư (2)
M= K Φ Iư (3)
Với:
- Φ: Từ thông trên mỗi cực(Wb)
- Iư: dòng điện phần ứng (A)
- V: Điện áp phần ứng (V)
- Rư: Điện trở phần ứng (Ohm)
- 𝜔: tốc độ động cơ(rad/s)
- M: moment động cơ (Nm)
- K: hằng số, phụ thuộc cấu trúc động cơ
4.8 Các phương pháp điều khiển động cơ
Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ:
-

Thay đổi điện áp phần ứng.

-

Thay đổi điện trở mạch rôto.
Thay đổi từ thông.

Trên thực tế, phương pháp được sử dụng nhiều nhất là thay đổi điện áp phần
ứng. Trong đó điển hình là phương pháp thay đổi độ rộng xung PWM, đường đặc
tính cơ của động cơ khi thay đổi điện áp phần ứng như sau:

TRANG 18