HIỂN THỊ TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ RA LED MATRIX HỆ THỐNG NHÚNG( LẤY FILE CODE PIC+ MÔ PHỎNG PROTEUS LIÊN HỆ ZALO 0327697318)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
KHOA ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO TIỂU LUẬN
Môn Học : HỆ THỐNG NHÚNG
Đề Tài: HIỂN THỊ TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ RA LED MATRIX

GVHD

:

Tăng Cẩm Nhung

SVTH 1

:

Nguyễn Quốc Cường

MSSV

:

K175520114075

SVTH 2

:

Dương Văn Đức(TN)

MSSV

:

K175520114078

Lớp HP

:

53CĐT01

1


Thái Nguyên , ngày 17 tháng 7 năm 2021
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KTCN

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN TỬ

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

TIỂU LUẬN CUỐI KỲ
MÔN HỌC: HỆ THỐNG NHÚNG
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Quốc Cường Mã số sinh viên: K175520114075 Lớp: K53CĐT.02
Dương Văn Đức

Mã số sinh viên: K175520114078 Lớp: K53CĐT.02

Chuyên ngành: Cơ điện tử
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Tăng Cẩm Nhung
1. Tên tiểu luận: Hiển thị chữ tốc độ động cơ lên Led Matrix
2. Nội dung:
Chương I: Tổng quan về đề tài
Chương II: Khảo sát sơ đồ khối
Chương III:Thiết kế và lập trình
Chương IV:Kết luận , đánh giá và hướng phát triển trong tương lai.
3. Các hình ảnh, chương trình:
- Hình ảnh trên các phần mềm PicC, Proteous, Visio
- Hình ảnh minh họa trong các chương.

2


Giáo viên hướng dẫn
(ký và ghi rõ họ tên)

Sinh viên thực hiện
(ký và ghi rõ họ tên)

Mục Lục
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1 Giới thiệu đề tài………………………………………………………….…4
1.2 Mục đích đề tài……………………………………………………………..5
1.3 Nhiệm vụ và yêu cầu kĩ thuật …………………………………………….5

CHƯƠNG II: KHẢO SÁT SƠ ĐỒ KHỐI

2.1. Xây dựng sơ đồ khối cho hệ thống………………………………………6
2.2. Phân tích chức năng của từng khối………………………………………6
2.3 Chọn linh kiện cho từng khối chức năng ………………………………...7

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ LẬP TRÌNH
3.1. Thiết kế chương trình mơ phỏng trên phần mềm Proteus ……………..8
3.2. Chọn linh kiện cần dùng trong hệ thống…………………………………9
3.3 Đấu nối và hiệu chỉnh các linh kiện cho hệ thống………………………10
3.4. Lập trình cho hệ thống bằng phần mềm CCS…………………………...11
3.5. Nạp chương trình vào Pic để chạy mô phỏng…………………………...20

Chương IV: ĐÁNH GIÁ, KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT
TRIỂN TRONG TƯƠNG LAI
4.1 Kết quả………………………………………………………………………21

3


4.2 Đánh giá hệ thống ………………………………………………………….21
4.3 Ứng dụng và phương hướng phát triển…………………………………..22
Tài liệu tham khảo

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1 Giới thiệu đề tài
Trong công nghiệp và trong đời sống có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
sản xuất và ảnh hưởng đến con người, mà con người muốn sản xuất nhanh chóng
thì cần có động cơ hỗ trợ. Trong động cơ tốc độ là yếu tố thường được đề cập đến
nhiều nhất của động cơ. Vì vậy sự ra đời của các mạch đo tốc độ động cơ là rất
cần thiết. Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, vi điều khiển ra đời đã giúp cho
chúng ta có thể dễ dàng thiết kế mạch đo tốc độ động cơ với độ chính xác cao,

đáng tin cậy… mà chi phí có thể chấp nhận được.Sau thời gian học tập và tìm
hiểu, chúng em đã được làm quen với môn học vi xử lý và đo lường hệ thống. Để
áp dụng lý thuyết với thực tế của môn học này chúng em nhận bài tập lớn :” thiết
kế mạch mô phỏng đo và hiển thị tốc độ động cơ”.

4


Hình 1.1: Mơ hình hiện thị tốc độ động cơ trên thực tế

1.2 Mục đích đề tài
Mục đích trước hết khi thực hiện đề tài này là để hoàn tất chương trình mơn
học để đủ điều kiện hồn thành u cầu của môn học. Cụ thể khi nghiên cứu đề tài
là chúng em muốn phát huy những thành quả ứng dụng của vi điều khiển vào một
mạch thực tế. Nó còn là kinh nghiệm cho chúng em tiến đên đồ án tốt nghiệp sắp
tới. Ngồi ra q trình thực hiện đề tài là một cơ hội để chúng em tự kiểm tra lại
những kiến thức đã học ở trường. Đồng thời phát huy tính sáng tạo, khả năng giải
quyết những vấn đề do nhu cầu đặt ra.

1.3 Nhiệm vu và yêu cầu kĩ thuật
o Thiết kế một mạch điện sử dụng động cơ DC 12V. Với các yêu cầu quay thuận,
quay nghịch, tăng tốc, giảm tốc và đảo chiều quay động cơ.
o Thực hiện thao tác điều khiển các chức năng trên thông qua các nút bấm bao
gồm: nút khởi động động cơ,nút điều khiển quay thuận, quay ngược,nút tăng
5


tốc ,giảm tốc,nút dừng động cơ. Thông qua các nút bấm này cho phép ta có thể
điều chỉnh động cơ làm việc ở tốc độ như mong muốn.
o Tốc độ động cơ được hiển thị lên led matrix.

o Thông qua đề tài làm quen với cách thức, nguyên lý điều khiển đối tượng động
cơ 1 chiều.
o Tìm hiểu thực tế các linh kiện,các loại IC,hoạt động của các loại cảm biến.
o Viết chương trình cho vi điều khiển thực hiện thành cơng các u cầu đề ra.
o Tìm hiểu các hướng phát triển của đề tài, nâng cao chất lượng của hệ thống .

CHƯƠNG II: KHẢO SÁT SƠ ĐỒ KHỐI
2.1. Xây dựng sơ đồ khối cho hệ thống

6


Hình 2.1 Sơ đồ khối của hệ thống
Từ nguyên lý hoạt động đã nêu trên, chúng ta dễ dàng xác định được sơ đồ khối
cho hệ thống, từ sơ đồ khối này chúng ta có thể phân chia nhiệm vụ, chọn linh
kiện cho từng khối chức năng.

2.2. Phân tích chức năng của từng khối
❖ Chức năng từng khối:
o Khối điều khiển: có chức năng xử lý các yêu cầu đầu vào để cho ra đầu ra như đã
lập trình.Vi xử lí nhận các tín hiệu từ encoder thơng qua cơ chế ngắt từ đó căn cứ
vào số xung do đó nó sẽ tính tốn xử lý để:
- Đưa ra tốc độ động cơ hiển thị lên led matrix
- Điều chế độ rộng xung PWM để điều khiển tốc độ động cơ cho phù hợp với yêu
cầu.
- Điều khiển hướng của động cơ điện một chiều
⇨ Khối vi xử lý là trái tim là khối óc của hệ thống là phần quan trọng nhất điều khiển
mọi hoạt động của mạch.
o IC mở rộng chân: như chúng ta biết thì Pic 16f877a chỉ có giới hàn chân nhất định,
yêu cầu của đề tài vướt quá số chân của Pic nên ta cần dùng Ic để mở rộng các

chân tử Led matrix và Button.
7


o Khối nguồn cấp nguồn điện cho hệ thống. Khối nguồn ổn áp 5Vcó chức năng cung
cấp điện áp ổn định cho các khối trong mạch.Cụ thể trong mạch ta sử dụng hai
nguồn riêng biệt:
- Nguồn 5V DC dùng để nuôi các IC trong mạch hoạt động tạo ra các tín
hiệu xuất ra chuẩn TTL,tránh các trường hợp nhiễu điện áp không đúng
với điện áp cấp cho IC => tránh IC khơng hoạt động,hỏng hóc,chập cháy.
- Nguồn 12V DC dùng để cung cấp cho động cơ một chiều DC (trong đồ án
này sử dụng động cơ một chiều DC 12V.)
o Khối đầu vào: tiếp nhận dữ liệu đầu vào cho chương trình.
- Động cơ:động cơ điện được sử dụng trong mạch là động cơ điện một chiều
có điện áp đặt vào tối đa 24V.Trên trục động cơ có gắn một đĩa trịn có
kht các lỡ trịn để cho ánh sáng từ led phát quang có thể đi qua tới con
mắt thu quang để có thể đo được tốc độ động cơ.ở đây chúng ta dùng động
cơ DC 12V.
- Encoder :dùng để đo số vòng quay của động cơ và phát hiện chiều quoay
của động cơ.encoder nó sẽ đo tốc độ động cơ thông qua sự liên lạc, mất liên
lạc của led phát quang và bộ phận thu quang rồi chuyển thành các xung
điện áp vuông gửi tới chân ngắt của Vi Xử Lý.
o Khối hiển thị: hiển thị các số từ 0-9.Khối hiển thị nhận số liệu về tốc độ động cơ
từ vi xử lý rồi hiển thị lên các led matrix theo sự điều khiển của Vi điều khiển.

2.3. Chọn linh kiện cho từng khối chức năng
o Khối nguồn: Sử dụng nguồn DC 5V
o Khối cảm biến: Sử dụng 01 cảm biến quang học:encoder (đã được gắn trực tiếp
trên động cơ DC)
o Khối xử lý : Sử dụng 01 vi điều khiển PIC 16F877A

o Khối hiển thị: Dùng Led Matrix
o Khối đầu vào: Button
o IC mở rộng chân: IC 74HC595

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ LẬP TRÌNH
3.1. Thiết kế chương trình mơ phỏng trên phần mềm Proteus

8


Do điều kiện thực tế khơng cho phép nhóm em làm mạch thật, cho nên nhóm em
đã sử dụng phần mềm Proteus để vẽ mạch và mô phỏng hệ thống. Đây là cơng cụ
hữu ích cho các bạn sinh viên có thể tiếp cận, làm quen với các vi xử lý, vi điều
khiển,.. trước khi làm sản phẩm thật.

Hình 3.1 Giao diện phần mềm vẽ mạch Proteus 8.11
Quá trình thực hiện vẽ mạch mô phỏng trên phần mềm Proteus trải qua 04 bước:
Bước 1: Lấy linh kiện
Bước 2: Đấu nối các linh kiện, thành phần với nhau
Bước 3: Hiệu chỉnh, bố trí lại mạch
Bước 4: Nạp chương trình vào cho VĐK và chạy mô phỏng

3.2. Chọn linh kiện cần dùng trong hệ thống

9


Hình 3.2a Giao diện Pick devices trong Proteus

Hình 3.2b Danh sách các linh kiện đã chọn

Danh sách linh kiện sử dụng trong hệ thống:
-

Nút nhấn (Button)
IC (74HC595)
10


-

Tụ điện (Cap-Elec/Cap)
Thạch anh (Crystal)
Điện trở (Res)
Vi điều khiển (PIC 16F877A)
Động cơ (Motor-Encoder)
Biến trở (Pot-Hg)
Matrix-8x8-Red

3.3 Đấu nối và hiệu chỉnh các linh kiện cho hệ thống

Hình 3.3 Hệ thống sau khi đấu nối và bố trí lại mạch
Khi đấu nối trong phần mềm Proteus, chúng ta có thể đặt tên cho đầu dây để mạch
được gọn gàng hơn. Bố trí các phần tử trong phần mềm sao cho hợp lý, đẹp mắt
nhất có thể.

11


3.4. Lập trình cho hệ thống bằng phần mềm CCS

Hình 3.4a Giao diện phần mềm CCS
Dùng phần mềm CCS để lập trình và biên dịch chương trình cho vi điều khiển Pic
16F877A.
Các bước để viết hồn chỉnh một chương trình cho vi điều khiển Pic
Bước 1: Tạo 1 Project sử dụng Pic Wizard
Bước 2: Viết Code
Bước 3: Kiểm tra lỗi, biên dịch (Compile) để tạo file .hex

12


Hình 3.4b Tạo Project Wizard

Hình 3.4c Chọn vi điều khiển, tốc độ thạch anh

13


Hình 3.4d Giao diện CCS sau khi tạo project và khai báo vi điều khiển

Hình 3.4e Lập trình khởi tạo biến hàm cho IC
14


Hình 3.4f tạo chương trình con cho ic ở mỗi mức hoạt động và mã led của từng số
Tùy vào cách ta quy định cho Led Matrix sẽ có từng mã led khác nhau. Ở đây
chúng em quy định Hàng (-) và CỘT (+) nên sẽ có mã Led như trên.
Cách xác định mã led cho từng chữ cái: chúng em dùng Excel để làm việc này.

15

Hình 2.12 Mã led chữ cái trong Excel
Cách tạo mã led:
● Chọn bảng 8x8 giống với led matrix
● Đánh số 1 vào các ô tương ứng để hiển thị lên chữ cái muốn tạo (cột (+) nên sẽ
đánh 1)
Nhìn vào Cột 0 (C0) có mã 0011.1100 mã hex sẽ là 0x3C
● Tương tự với các cột còn lại và các chữ khác.

16


Hình 3.4g Lập trình chương trình

17


Hình 3.4h Lập trình chương trình

18


Hình 3.4i Lập trình chương trình

19


Hình 3.4k Lập trình chương trình

20


Hình 3.4l Lập trình chương trìn

Hình 3.4m Lập trình chương trình
21


3.5. Nạp chương trình vào Pic để chạy mơ phỏng

Hình 3.5a Nạp chương trình vào cho VĐK Pic

Hình 3.5b Hệ thống khi hồn thiện và chạy mơ phỏn
22


Chương IV: ĐÁNH GIÁ, KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT
TRIỂN TRONG TƯƠNG LAI
4.1. Kết quả
Sau một thời gian tìm hiểu nghiên cứu chúng em đã hồn tồn bài tốn :
“HIỂN THỊ TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ RA LED MATRIX“
Thỏa mãn các chỉ tiêu kĩ thuật đã dự định,chương trình được viết trên CCS và
được mô phỏng trong proteus cho kết quả như mong đợi.Đây là hình ảnh mơ
phỏng qua proteus:

Hình 4.1 Hệ thống khi hoàn thiện

4.2 Đánh giá hệ thống
❖ Các vấn đề đã nghiên cứu:

o Tìm hiểu vi điều khiển PIC 16F877A.
o Tìm hiểu ngơn ngữ lập trình CCS.
o Tìm hiểu về phần mềm Proteus

23


❖ Các vấn đề đã thực hiện:
o Lập trình điều khiển vi điều khiển PIC 16F877A bằng ngôn ngữ CCS.
o Lập trình hiện thị tốc độ động cơ lên led matrix
o Thực hiện mô phỏng mạch trên Proteus

4.3 Ứng dụng và phương hướng phát triển
● Ứng dụng
Mạch đo và điều khiển tốc độ động cơ dùng để xác định tốc độ động cơ một
chiều từ đó có thể:
-

Biết tình trạng hoạt động của động cơ.phát hiện động cơ có chạy theo đúng
thiết kế ban đầu không →biết được động cơ có bị hỏng hóc hay khơng.
Điều chỉnh tốc độ động cơ theo yêu cầu tốc độ đã định sẵn.
Giúp người vận hành thiết bị có thêm một cơng cụ quan sát trực quan hơn để
có thể nắm tình hình,hạn chế phần nào sợ có kĩ thuật sảy ra→vận hành thiết bị
được tốt hơn.
Trong các thiết bị sản xuất,dân dụng cần hoạt động với tốc độ ổn định.

● Phương hướng phát triển.

Từ những ứng dụng thực tế đó mà các thiết bị đo tốc độ ngày càng được quan tâm
phát triển.có mặt trong hàng loạt các ngành khoa học,trong san xuất công nghiệp

và cuộc sống hàng ngày.

Tài liệu tham khảo:
o Giáo trình Hệ thống nhúng – TNUT
o Hệ thống nhúng – Wikipedia
o Giáo trình lập trình C – Codegym.vn

24