ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT VÀ THIẾT LẬP TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG NÚT NHẤN HỆ THỐNG NHÚNG( LẤY FILE CODE PIC+ FILE MÔ PHỎNG PROTEUS LIÊN HỆ ZALO 0327697318)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KĨ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁINGUYÊN
BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ - KHOA CƠ KHÍ

----------------

BÁO CÁO TIỂU LUẬN
Mơn học

: HỆ THỐNG NHÚNG

ĐỀ TÀI : Gíam sát và thiết lập tốc độ động cơ sử dụng nút nhấn
Giáo Viên Hướng Dẫn

: Tăng Cẩm Nhung

Sinh Viên Thực Hiện

: Phạm Xuân Trường(NT)
: Đặng Toàn Thắng

MSSV

: K175520114060
: K175520114048

Lớp

: K53CDT01


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

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

Thái Nguyên, ngày … tháng... năm 2021
Giáo viên hướng dẫn


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………....
Thái Nguyên, ngày … tháng... năm 2021
Gỉang viên chấm


LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện đề tài nay , nhóm sinh viên chúng em đã học tập được
nhiều bổ ích từ thầy cơ hướng dẫn ,cung như thầy cô trong ban Điện – Điện Tử và bạn

bè cùng lớp .
Chúng em xin gửi lời cảm ơn tới cô Tăng Cẩm Nhung đã tận tình hướng dẫn chúng
em hồn thành tiểu luận , cùng các thầy cô trong khoa Điện - Điện tử. Song do thời
gian và kiến thức cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi các sai sót. Chúng em rất
mong nhận được các ý kiến đóng góp của q thầy cơ và các bạn cho đề tài của chúng
em hoàn thiện hơn.
Qua đây em xin cảm ơn Cô đã tạo điều kiện giúp đỡ chúng em để quá trình học đạt
hiệu quả cao nhất, em xin chúc Cô luôn mạnh khỏe và thành công trong công việc.
Xin chân thành cảm ơn Cô!


MỤC LỤC


CHƯƠNG 1 :
GIỚI THIỆU YÊU CẦU- GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
1.1

Giới Thiệu
Trong cuộc sống hiện tại thì việc sử dụng các loại động cơ điện đang ngày càng trở lên phổ
biến và rất cần thiết, đồng thời việc sử dụng chúng một cách rộng dãi đã đóng góp một phần
khơng hề nhỏ trong việc phát triển, áp dụng khoa học công nghệ vào đời sống.
Đi kèm với đó, khi việc áp dụng động cơ điện vào đời sống ngày càng phổ biến thì u cầu
cơng nghệ về việc sử dụng chúng ngày càng tăng cao và điển hình trong số đó chính là giám
sát, thiết lập tốc độ động cơ.
Việc xây dựng một hệ thống giám sát và thiết lập tốc độ động cơ sẽ giúp chúng ta có khả
năng giám sát và điều khiển động cơ điện tùy theo các u cầu cơng nghệ được đặt ra. Vì vậy
việc xây dựng các hệ thống giám sát, điều khiển động cơ đóng vai trị rất quan trọng trong q
trình phát triển công nghiệp.

*Các loại động cơ điện phổ biến:
Trên thị trường hiện tại đang có rất nhiều các loại động cơ điện khác nhau như : động cơ
điện 1 chiều, động cơ điện xoay chiều, động cơ bước, động cơ servo… Tuy nhiên mỗi một loại
động cơ sẽ có nhưng ưu nhược điểm khác nhau và việc lựa một trong số chúng làm đối tượng
nghiên cứu sao cho phù hợp là một khâu cần thiết.

Hình 1.1: Động cơ điện một chiều.
Động cơ một chiều sử dụng nguồn điện một chiều để hoạt động được sử dụng trong các hệ
thống yêu cầu công suất nhỏ, tốc độ quay ổn định, dễ sử dụng tuy nhiên việc điều chỉnh vị trí là
rất khó khăn với loại động cơ này.
6


Loại động cơ này rất phù hợp cho các dự án xây dựng, mơ phỏng mơ hình hệ thống mini.

Hình 1.2 : Động cơ điện xoay chiều.
Loại động cơ này sử dụng dòng điện xoay chiều để hoạt động, thường được sử dụng trong các
cơng trình, dự án u cầu cơng suất lớn trong các nhà máy, xí nghiệp… Động cơ xoay chiều có
tốc độ quay và cơng suất lớn tuy nhiên giống như động cơ điện 1 chiều thì việc điều khiển vị trí
gặp rất nhiều khó khăn. Loại động cơ này không nên sử dụng trong các mô hình nghiên cứu và
mơ phỏng.

Hình 1.3: Động cơ bước.
Động cơ bước sử dụng các xung cấp lần lượt vào các đầu cuộn dây để hoạt động, loại động cơ
này rất thuận tiện trong việc điều chỉnh vị trí góc quay tuy nhiên việc điều chỉnh tốc độ quay và
7


điều khiển chiều quay của động cơ thì phức tạp hơn so với việc sử dụng động động cơ điện
thông thường.

Hình 1.4: Động cơ servo.
Động cơ servo cũng giống như động cơ bước được sử dụng trong các dự án cần độ chính xác
về vị trí tuy nhiên giá thành khá cao và việc điều chỉnh tốc độ và đảo chiều động cơ gặp nhiều
khó khăn hơn so với các động cơ điện thông thường.
Dựa vào đặc điểm riêng của từng loại động cơ, nhóm chúng em lựa chọn động cơ điện 1 chiều
làm đối tượng nghiên cứu vì giá thành phù hợp, cách thức vận hành đơn giản, dễ sử dụng,
thuận tiện trong việc điều khiển tốc độ và đảo chiều động cơ …..

1.2 Giới Hạn
Vì điều kiện kinh tế có giới hạn nên nhóm chúng em lựa chọn xây dựng hệ thống giám sát và
thiết lập tốc độ động cơ sử dụng động cơ điện 1 chiều kết hợp với 3 nút nhấn điều khiển, bộ phận
hiển thị bao gồm 2 led 7 thanh và sử dụng mạch cầu L298 để điều khiển động cơ. Toàn bộ hệ
thống sử dụng nguồn 9-12V .

8


CHƯƠNG 2 :
THIẾT KẾ HỆ THỐNG
2.1 Giới thiệu:
Yêu cầu của hệ thống bao gồm các q trình tiếp nhận thơng tin đầu vào từ nút bấm sau đó
điều chỉnh tín hiệu đầu ra để hiển thị trạng thái hoạt động lên led 7 thanh và đồng thời điều chỉnh
tốc độ động cơ theo giá trị đặt từ nút bấm.

2.2 Thiết kế sơ đồ khối:
Theo yêu cầu của đề tài thì nhóm chúng em đã xây dựng và thiết kế sơ đồ khối của hệ thống giám
sát và thiết lập tốc độ động cơ như hình 2.1:

Hình 2.1: Sơ đồ khối của hệ thống giám sát và thiết lập tốc độ động cơ sử dụng nút bấm.

*Chức năng từng khối :
- Khối nút bấm : cung cấp tín hiệu đầu vào dạng số ( ON/OFF) cho vi xử lý.
- Vi xử lý : tiếp nhận thông tin đầu vào từ nút bấm kết hợp với các chương trình đã được lập trình
sẵn để xuất tín hiệu điều khiển cho mạch l298 và xuất tín hiệu hiển thị lên led 7 thanh.

9


- Mạch cầu L298: tiếp nhận thông tin từ vi xử lý sau đó xuất tín hiệu 12V tương đương với nguồn
nuôi để điều khiển động cơ.
- Động cơ: là phần cơ cấu chấp hành tiếp nhận tín hiệu điện từ mạch cầu và vận hành theo nguyên
lý hoạt động nhất định.
- Nguồn nuôi : cung cấp nguồn nuôi cho hệ thống đảm bảo trong quá trình vận hành hệ thống hoạt
động một cách ổn định.

2.2.1 Thiết kế sơ đồ nguyên lý:
A, Khối hiển thị ( led 7 đoạn ):
Led 7 đoạn có chức năng hiển thị số thập phân cho biết kết quả sau khi xử lý, trong hệ thống
led 7 thanh sẽ hiển thị trạng thái hoạt động của hệ thống ( ON hay OF).
Có 2 loại led 7 đoạn là anode chung và cathode chung.
Led 7 đoạn có kí hiệu, sơ đồ chân như hình sau:

Hình 2.3: Kí hiệu và hình ảnh led 7 đoạn.
Led 7 đoạn có cấu tạo là các led đơn được sắp xếp theo vị trí để khi sáng hoặc tắt tạo thành 1
số thập phân từ 0 đến 9.
Dòng cho mỗi đoạn từ 5 đến 15 mA và điện áp cho các led nhỏ là 2V.
Nhóm tiến hành chọn led loại anode chung.

B, Khối nút bấm :
Nút bấm có chức năng cung cấp tín hiệu đầu vào ở dạng số cho vi xử lý, trong hệ thống nút

bấm bao gồm có 3 nút đó là nút tăng tốc, giảm tốc, khởi động và dừng hệ thống.
Các nút nhấn thực chất đóng vai trị như các tiếp điểm thường hở khi ấn thì tiếp điểm đóng
lại và thơng mạch.

10


Hình 2.4: Nút bấm thơng thường.

C, Khối xử lý :
Chức năng của vi xử lý là tiếp nhận các thông tin đầu vào từ nút nhấn, cảm biến …. Nhằm kết
hợp với các chương trình đã được lập trình sẵn trong vi xử lý để xuất tín hiệu ra các chân output
để điều khiển các cơ cấu chấp hành, cụ thể trong hệ thống đó chính là led 7 thanh , động cơ.
Trong quá trình học tập và tìm hiểu về vi xử lý qua bộ mơn nhúng, nhóm chúng em quyết định
xử dụng vi xử lý PIC16F877A.

Hình 2.5: Vi xử lý PIC16F877A.

11


Hình 2.6 : Sơ đồ chân VXL PIC16F877A

D, Khối điều khiển trung gian (mạch cầu L298):
Mạch điều khiển động cơ DC L298 có khả năng điều khiển động cơ DC, dịng tối đa 2A mỗi
động cơ, mạch tích hợp diod bảo vệ và IC nguồn 7805 giúp cấp nguồn 5VDC cho các module
khác (chỉ sử dụng 5V nếu nguồn cấp <12VDC).
Mạch L298 có tác dụng tiếp nhận tín hiệu từ khối xử lý sau đó xuất tín hiệu ở mức điện áp bằng
điện áp nguồn nuôi để điều khiển động cơ, đóng vai trị là khối điều khiển trung gian giữa vi xử lý
và động cơ

Hình 2.7 : Mạch L298 và sơ đồ chân.

E, Khối nguồn ni :
Nguồn ni có vai trò cung cấp nguồn đủ lớn cho hệ thống nhằm đảm bảo hệ thống có thể vận
hành một cách ổn định trong tồn q trình hoạt động.
Có rất nhiều nguồn nuôi khác nhau nhưng dựa vào thông số của các thiết bị trong hệ thống như
vi xử lý , mạch l298, động cơ 1 chiều… thì việc sử dụng nguồn 12VDC là hoàn toàn đáp ứng
được nhu cầu về nguồn cho hệ thống. Vì vậy nhóm chúng em sử dụng nguồn 12VDC làm nguồn
nuôi.

12


Hình 2.8: Nguồn tổ ong 12V thơng dụng.

G, Sơ đồ ngun lý, đấu nối cho tồn mạch:

Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý và đấu nối các linh kiện
*Nguyên lý hoạt động của hệ thống :
Khi bấm nút start hệ thống bắt đầu hoạt động, động cơ bắt đầu quay ở tốc độ thấp nhất đồng
thời led 7 thanh hiển thị chữ ON, bấm nút up tốc độ động cơ tăng lên 1 ( theo 10 cấp tốc độ đã
được nhóm em quy định), bấm nút dow tốc độ động cơ giảm đi một cấp.

13


Khi bấm nút stop ( bấm nút start thêm một lần nữa) , hệ thống dừng hoạt động nút up và dow
bị vơ hiệu hóa, led 7 thanh hiển thị chữ OF.

2.2.2 Lưu đồ và chương trình:
A, Yêu cầu điều khiển :
điều khiển tốc độ động cơ tăng giảm tốc độ theo hai nút up và dow, khởi động và dừng toàn bộ
hệ thống theo nút Start/Stop. Led 7 thanh hiển thị ON/OF theo trạng thái hoạt động của hệ thống.

B, Lưu đồ điều khiển:

Hình 2.10: Lưu đồ điều khiển hệ thống.
*Trình tự điều khiển:
B1: Khởi tạo các biến giá trị .
B2: Kiểm tra nút start .
-nếu được nhấn thì thực hiện B3 và led 7 thanh hiển thị chữ ON.
-nếu khơng được nhấn thì led 7 thanh hiển thị chữ OF, đồng thời liên tục kiểm tra lại B2.
B3:Kiểm tra nút ( UP/DOW).
-nếu được nhấn, tăng giảm tốc độ động cơ và thực hiện B4.
-nếu không được nhấn dữ nguyên trạng thái và liên tục thực hiện lại B3.
B4:Kiểm tra nút (Stop).
-nếu được nhấn , dừng hệ thống và quay về B1.
-nếu không được nhấn dữ nguyên trạng thái.

14


C, Chương trình lập trình:

15


Hình 2.11 Chương trình lập trình.

16


D, Giải thích chương trình:
Nội dung của chương trình bao gồm có 5 chương trình con và một chương trình chính , các
chương trình con được gọi qua chương trình chính, dùng để vận hành chương trình chính.
Các chương trình bao gồm:
1, kt_khoidong(); trong chương trình con này bao gồm nội dung kiểm tra nút start/stop có được
nhấn hay khơng, nếu được nhấn thì đổi trạng thái động cơ ( biến ttdc). Quy ước hệ thống dừng
( ttdc=0), hệ thống hoạt động ( ttdc=1). Nếu ttdc=1 thì cấp tốc độ gán bằng 1( động cơ bắt đầu
quay với cấp tốc độ nhỏ nhất), nếu ttdc=0 thì cấp tốc độ gán bằng 0 ( động cơ dừng ).
2, kt_up(); nội dung của chương trình con này là kiểm tra nút nhấn up xem có được nhấn hay
khơng, nếu được nhấn thì tăng cấp tốc độ lên 1 giá trị. Đồng thời gán giá trị lớn nhất của cấp tốc
độ là 10.
3,kt_dow(); nội dung của chương trình con này là kiểm tra nút nhấn dow xem có được nhấn hay
khơng, nếu được nhấn thì giảm cấp tốc độ đi 1 giá trị. Đồng thời gán giá trị nhỏ nhất của cấp tốc
độ là 1.
4,kt_led_on(); nội dung của chương trình con này là xuất mã led của chữ O ra port B và mã led
của chữ N ra port D.
5,kt_led_of(); nội dung của chương trình con này là xuất mã led của chữ O ra port B và mã led
của chữ F ra port D.
6,void main(); đây là chương trình chính bao gồm các nội dung như khởi tạo các biến giá trị,
thiết lập cổng vào ra cho các port, thiết lập timer2, thiết lập các chân điều khiển động cơ, enable..
Gán các biến giá trị, và thực hiện các tính năng đặt ra cho hệ thống.

17


CHƯƠNG 3:
KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ KẾT LUẬN

3.1 Kết quả về hệ thống:
Sau quá trình xây dựng ý tưởng, thiết kế sơ đồ nguyên lý và đấu nối các linh kiện điện tử, xây
dựng chương trình lập trình, hệ thống hoàn toàn hoạt động tốt, đáp ứng được những yêu cầu đã
đặt ra, hệ thống hoạt động ổn định và hồn tồn có thể xây dựng mơ hình thật và triển khai trong
thực tế.

3.2 Kết luận hướng phát triển:
Hướng phát triển : với hệ thống giám sát và thiết lập tốc độ động cơ sử dụng nút bấm của nhóm
em, hồn tồn có thể phát triển thêm các tính năng như thêm nút bấm đảo chiều động cơ , cài đặt
thời gian hoạt động cho hệ thống như ( động cơ quay trong một thời gian thì tự động tăng tốc
hoặc tự động giảm tốc…).
Với kết quả mà nhóm chúng em đạt được thì hệ thống hồn tồn có thể sử dụng làm mơ hình
mẫu để phát triển thành các hệ thống có cơng suất lớn hơn và sử dụng trong hệ thống sản xuất.

18


19