Bài tập lớn môn vi xử lý Điều khiển chuyển động rôbôt bằng động cơ bước

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
-------------------o0o----------------
B I T P L NÀ Ậ Ớ
Môn : VI XỬ LÝ
Đề tài :
ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG RÔBÔT
BẰNG ĐỘNG CƠ BƯỚC
Thầy hướng dẫn : Nguyễn Hoàng Dũng
Nhóm sinh viên :
1. Hoàng ĐứcGiang Nguyên
2. Nguyễn Phi Tuấn
3. Phạm Quang Vinh
4. Vũ Thị Thanh Thảo
5.Nguyễn Thu Thủy
HÀ NỘI , THÁNG 5-2006
LỜI NÓI ĐẦU
Sau một thời gian học tập trên giảng đường của trường đại học bách
khoa Hà Nội nói chung hay khoa điện tử viễn thông nói riêng ,chúng em
đã tiếp thu được những kiến thức khoa học và công nghệ. Đặc biệt là
môn vi xử lý do thầy Nguyễn Hoàng Dũng giảng dạy, chúng em đã có cơ
hội chuyển kiến thức lý thuyết thành sản phẩm thực tế qua đề tài “ Điều
khiển chuyển động rôbôt bằng động cơ bước”. Nhận được sự quan tâm
và chỉ bảo của thầy chúng em đã hoàn thành được sản phẩm của mình.
Qua đây chúng em có thêm được nhiều kiến thức thực tế giúp cho công
việc sau này.

Chúng em xin chân thành cảm ơn.
Chương I:
Mở đầu
I. Đặt vấn đề

II. Mục đích thiết kế
-Phát huy thành quả ứng dụng của vi điều khiển tạo ra những sản
phẩm tiên tiến có độ tích hợp cao về công nghệ.
-Việc thực hiện đề tài này giúp em tiếp cận với thực tế, phát huy nhung
kiến thức đã học trong môn vi xử lý.
- Qua đây có thêm nhiều kinh nghiệm giúp ích sau khi ra trường có thể
hòa nhập với công nghệ tiên tiến trên xa hội.
III. Nội dung đề tài
1. Đề tài
Điều khiển chuyển động của rôbồt bằng động cơ bước.
2.Chức năng của hệ thống
- Chuyển động động cơ bước theo ý muốn của người lập trình .
+ Chuyển động thẳng: tiến, lùi.
+ Chuyển động quay trái, phải.
+ Điều khiển được tốc độ chuyển động của động cơ.
+ Điều khiển động cơ bước theo đường đi bất kì ( bằng cảm ứng
quang).
CHƯƠNG II
THIẾT KẾ
I.Nhiệm vụ thiết kế
- Thiết kế điều khiển chuyển động rôbôt bằng động cơ bước. Vậy ta
làm các bước sau:
+Mạch điều khiển động cơ
+Thiết kế mô hình động cơ
+Viết chương trình điều khiển

II.Sơ đồ khối của hệ thống
Khối điều khiển
Khối cơ học
III.Thiết kế và phân tích nguyên lý từng khối

1.Khối điều khiển
Để điều khiển chuyển động của động cơ theo ý muốn cần phải có
trình dịch chính xác với chuyển động của động cơ, và một nguồn dòng
phù hợp đảm bảo cho động cơ hoạt động. Có rất nhiều cách làm phục
vụ mục đích này. Với việc điều khiển động cơ chỉ cần dòng qua cuộn
dây cỡ 500 mA, có thể dùng dãy IC loại dãy Darlington côllêctơ hở :
+ULN2003, ULN2803
+DS2003( national semiconductor 2003) ,MC1413(motorola).
Tuy nhiên những cách làm trên chỉ sử dụng cho những động cơ nhỏ,
trên thực tế chúng tôi dùng IC opto coupler và IC tip 122 có cấu tạo
dùng mạch mắc theo kiểu Darlington .
a.Một số đăc tính kĩ thuật của tip 122

BCE
Với dòng vào cực bazơ có thể đạt khoảng 120 mA , dòng I
c
khoảng 5
đến 8 ampe.
Mạch được mắc theo sơ đồ
Nhưng trên thực tế ta măc tip 122 với opto coupler để dòng vào cực
bazơ nhỏ hơn 120 mA thì ta sẽ mắc đầu vào với 1 điện trở R= 10k.
b.1 số đặc tính kĩ thuật của opto coupler
Khi điều khiển động cơ chuyển động trên mặt đất ta phải dùng một
động cơ có công suất lớn với mức điện áp là 12V. Mặt khác tín hiệu ra
là một là 5V, điều đó phải kích áp và dòng qua động cơ. Có rất nhiều
cách khác nhau, và một trong những cách hay chính là dùng opto
coupler như một khoá chuyển từ 5V sang 12V và đưa trực tiếp nguồn
dòng từ nguồn sang động cơ.Với cấu tạo:
Tuy nhiên cấu tạo của opto coupler(p51) trên thị trường Việt Nam chỉ
có 4 chân 1, 2, 4, 5 mà không có các chân còn lại vì không cần thiết.

IC ULN2003 cho dòng vào cuộn dây I<500 mA.
b. Thiết kế mạch tạo chuyển động dùng ULN2003 :
Nối hai IC ULN2003 với :
+ Đầu vào các chân từ 1-4 của 2 IC lần lượt với đầu ra tương ứng 4 bit
thấp và cao của 89C51.
+ Đầu ra nối với các chân A, B, C, D của 2 động cơ bước.
Sơ đồ nối chân cụ thể giống như hình vẽ tổng quan của mạch điều khiển
động cơ sẽ nói tới sau.
c. Giới thiệu sơ lược về IC 89C51
-IC điều khiển 89C51tương thích với họ MSC51 có đặc điểm sau :
+ 4K Bytes Flash rom
+ 128 Bytes Ram
+ 4 port 8 bit
+ 2 bộ định thời 16 bit
+ Có port nối tiếp
+ Có thể mở rộng bộ nhớ chương trình ngoài 64 K Byte
+ Bộ xử lý bit
- Cấu trúc bên trong của 89C51:
TXD
*
RXD
*


T
1
*
T
2
*

P
0
P
1
P
2
P
3


INT\
*
1
INT\
*
0

TIMER2
TIMER1
PORT nối tiếp

EA\ RST PSEN ALE


Các thanh
ghi khác
128 byte
Ram
Rom
4K-8051

OK-8031
Timer1
Timer2
Điều khiển
ngắt
Điều khiển
bus
CPU
Port nối
tiếp
Các port I\
O
Tạo dao
động