Xem mẫu
- Đồ án môn học I : điều khiển vị trí động cơ
----------
Đồ án môn học: Điều khiển vị trí động cơ
-1-
- Đồ án môn học I : điều khiển vị trí động cơ
Mục lục :
Trang
Lời nói đầu ………………………………………………………………………. 1
A/ SƠ LƯỢC VỀ VI ĐIỀU KIỂN P89V51Rx2…………………………………. 2
Khái quát các tính năng……………………………………………………. 2
Sơ đồ khối…………………………………………………………………… 3
Sơ đồ chân…………………………………………………………………... 4
B/ CHƯƠNG TRÌNH THỰC HIỆN……………………………………………… 5
I/ Thiết kế phần cứng………………………………………………………... 5
Khối điều khiển ……………………………………………………….. 5
+ Nguồn cho kit vxl………………………………………………... 6
+ Phần xử lý của kit……………………………………………….. 6
+ Phần hiển thị…………………………………………………….. 7
+ Phần giao tiếp…………………………………………………… 8
Sơ đồ toàn kít………………………………………………………… 10
Khối công suất…………………………………………………………. 10
- Mạch cầu H………………………………………………………..10
- Nguồn 24Vdc…………………………………………………….. 11
II/ Chương trình thực hiện…………………………………………………... 11
Thành phần , sơ đồ , giải thuật tổng quát……………………………. 11
Chi tiết chương trình ………………………………………………… 12
-Chương trình trên visual basic……………………………………. 12
+ Giao diện VB………………………………………………… 12
+ Code chương trình trên VB…………………………………... 13
+ PID số ……………………………………………………….. 18
- Chương trình trên vi điều khiển………………………………….. 19
Mục lục : …………………………………………………………………………. 25
Lời nói đầu !
-2-
- Đồ án môn học I : điều khiển vị trí động cơ
Từ chiếc máy tính đầu tiên do Pascal phát minh ra đến những chiếc máy
tính bây giờ đó là một quá trình phát triển vô cùng to lớn của khoa học kỹ
thuật , nhất là trong những thập niên gần đây, sự phát triển đó càng mau lẹ.
Trong đó , một trong những hạt nhân của quá trình phát triển đó là công
nghệ điện tử. Những chiếc máy tính bây giờ có thể đễ dàng làm những việc
mà con người trước kia bỏ ra hằng năm để thực hiện xong , giờ có thể chỉ trong
nháy mắt.
Trong kỹ thuật mới thời gian không còn được tính bằng giây nữa , mà là
micrô giây , thậm chí còn nhỏ hơn nữa . Một bộ điều kiển tự động có thể thay
thế cho nhiều công nhân , nhiều kỹ sư, thậm chí làm những việc mà tự mình ,
con người không thể làm nổi.
Là một sinh viên kỹ thuật , ngành tự động , đang chập chững bước vào
một lĩnh vực to lớn ấy , thì việc học tập , vận đụng những điều đã học vào
trong thực tiễn , để trao đồi kiến thức là chuyện đương nhiên. Và đồ án tự động
1, có thể là công trình đầu tiên của nhiều bạn sinh viên cùng ngành đã làm , để
đánh đấu sự hiện điện đầu tiên của mình trong lĩnh vực này.
Trên con đường trao dồi , học tập để trở thành kỹ sư thực , ngoài bản thân
của mình , còn là sự giúp đỡ , đạy đỗ của các thầy cô giáo. Vì vậy em xin chân
thành cảm ơn thầy hướng đẫn , các thầy các cô trong trường , đã cho em những
kiến thức để có thể hoàn thành được đồ án này.
Vẫn biết còn nhiều thiếu sót , em rất mong thầy cô giúp đỡ , cho ý kiến ,
cho em những hiểu biết sâu sắc hơn , để thực hiện tốt hơn đồ án môn học 2 sắp
tới .
Em xin chân thành cảm ơn!
-3-
- Đồ án môn học I : điều khiển vị trí động cơ
A/ SƠ LƯỢC VI ĐIỀU KIỂN P89V51Rx2:
1. Khái quát các tính năng:
+ Khái quát:
P89V51RD2 là vi điều khiển 80C51 có 64kB Flash và 1024bytes bộ nhớ dữ
liệu RAM.
Tính năng đặc biệt của P89V61RD2 là ở chế độ hoạt động mode x2. Người thiết kế chọn
chạy ứng dụng của mình ở chế độ này để nâng đôi tốc độ khi hoạt động ở cùng tần số
dao động
Bộ nhớ chương trình Flash cho phép lập trình ISP hoặc/và song song. Chế độ lập
trình song song được đưa ra để thích ứng với tốc độ cao, giảm thời gian và giá thành.
IAP/ISP.
+Các tính năng:
CPU 80C51.
Hoạt động ở 5VDC trong tầm tần số dao động đến 40MHz.
64kB ISP.
SPI
5 PCA với chức năng PWM/capture/compare 16bits.
4 cổng xuất nhập.
3 Timers/Couters 16bits.
Watchdog Timer có thể lập trình được.
8 nguồn ngắt.
2 thanh ghi DPTR.
Tương thích mức logic TTL và CMOS.
Phát hiện nguồn yếu
Chế độ Low-power, Power down, Idle.
-4-
- Đồ án môn học I : điều khiển vị trí động cơ
Sơ đồ khối của MCU P89V51RD2:
Sơ qua về các chân của vi điều khiển:
Port 0, Port 1, Port 2, Port 3: Như cấu trúc 8051 kinh điển.
Port 0: là port có hai chức năng ở các chân từ 32-39 . Trong các thiết kế cỡ nhỏ không
dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường vào ra.
Port 2:là một port ở các chân từ 21-28 được dùng cho chức năng IO port hoặc là byte địa
chỉ cao của Bus địa chỉ .
Port 3: là port có tác dụng kép , từ chân 10-17. Các chân của port này ngoài IO , còn có
nhiều chức năng đặc biệt .
Port 1:
Ngoài chức năng IO port , ở P89V51Rx2 còn có thêm nhiều chức năng mới:
P1.0 - T2: Ngõ vào Counter cho Timer/Counter 2 hoặc ngõ ra cho Counter/Timer2.
P1.1 - T2EX: Điều khiển hướng và cạnh kích chức năng Capture cho timer/Counter 2.
P1.2 – ECI: Ngõ vào xung nhịp. Tín hiệu này là nguồn xung nhịp ngoài cho chức năng
PCA.
P1.3 –CEX0: ngõ vào xung nhịp cho chức năng Capture/Compare modul 0.
-5-
- Đồ án môn học I : điều khiển vị trí động cơ
P1.4:
o SS: Chọn cổng phụ vào cho SPI.
o CEX1: ngõ vào xung nhịp cho chức năng Capture/Compare modul 1.
P1.5:
o MOSI: phục vụ SPI
o CEX2: ngõ vào xung nhịp cho chức năng Capture/Compare modul 2.
P1.6:
o MISO: phục vụ SPI
o CEX3: ngõ vào xung nhịp cho chức năng Capture/Compare modul 3.
P1.7:
o SCK: phục vụ SPI
o CEX4: ngõ vào xung nhịp cho chức năng Capture/Compare modul 4.
PSEN: Cho phép dùng bộ nhớ chương trình ngoài. Khi MCU sử dụng bộ nhớ chương trình
trong chip, PSEN không tích cực. Khi sử dụng bộ nhớ chương trình ngoài, PSEN
thường ở mức tích cực 2 lần trong mỗi chu kì máy. Sự chuyển mức cao sang thấp trên
↓PSEN cưỡng bức từ bên ngoài khi ngõ vào RST đang ở mức cao trong hơn 10 chu kì
máy sẽ đưa MCU vào chế độ lập trình host từ bên ngoài.
RST: Khi nguồn dao động đang hoạt động, mức cao trên chân RST trong ít nhất 2 chu
kì máy sẽ Reset lại hệ thống. Nếu chân PSEN chuyển mức trong khi RST vẫn còn ở
mức cao, MCU sẽ vào chế độ lập trình host từ bên ngoài, nếu không, sẽ hoạt động
bình thường. ↓
EA: Cho phép sử dụng bộ nhớ chương trình ngoài.
o EA=’0’ :Bộ nhớ ngoài.
o EA=’1’:Bộ nhớ trong chip.
ALE/PROG: Cho phép khóa địa chỉ ngoài ra, chân này còn được dùng
để đưa vào chế độ lập trình FLASH
Sơ đồ chân của IC:
U1
0
4
39 21
VC
P0.0/AD0 P2.0/A8
C
38 22
P0.1/AD1 P2.1/A9
37 23
P0.2/AD2 P2.2/A10
36 24
P0.3/AD3 P2.3/A11
35 25
P0.4/AD4 P2.4/A12
34 26
P0.5/AD5 P2.5/A13
33 27
P0.6/AD6 P2.6/A14
32 28
P0.7/AD7 P2.7/A15
1 10
P1.0 P3.0/RXD
2 11
P1.1 P3.1/TXD
3 12
P1.2 P3.2/INT0
4 13
P1.3 P3.3/INT1
5 14
P1.4 P3.4/T0
6 15
P1.5 P3.5/T1
7 16
P1.6 P3.6/WR
8 17
P1.7 P3.7/RD
19 30
XTAL1 ALE/PROG
18 29
XTAL2 PSEN
31
GD
EA/VPP
N
9
RST
-6-
0
2
- Đồ án môn học I : điều khiển vị trí động cơ
B/ PHẦN CHƯƠNG TRÌNH THỰC HIỆN
I/ THIẾT KẾ PHẦN CỨNG :
Phần cứng gồm hai khối chính :
+ Khối điều kiển : kít điều kiển
+ Khối công suất : Nguồn , cầu H , và động cơ
Máy tính
RS232
Nguồn 24VDC
Kít điều kiển :
P89V51RX2 Động cơ
Cầu H
Encoder
Khối điều kiển: Khối chấp hành
Khối điều kiển :
Nguồn 5V , IC , cổng com RS-232, hiển thị lcd , hiển thị led,
led 7 đoạn
-7-
- Đồ án môn học I : điều khiển vị trí động cơ
+ Nguồn cho kit vxl:
1
D17
7805
5V
2 4 1 3
- +
GND
IN OUT
BRIDGE 470 J 12
2
2 1
3
1 2200uF 2
0.1uF
D18
CON2
LED
0
+ Khối xử lý của kit:
5V
U1 J15
40
J2 R12 J1
p1.0 p0.0 p0.0 p2.0
8 9 8 39 21 1
VCC
P0.0/AD0 P2.0/A8
p1.1 p0.1 p0.1 p2.1
7 8 7 38 22 2
P0.1/AD1 P2.1/A9
p1.2 p0.2 p0.2 p2.2
6 7 6 37 23 3
P0.2/AD2 P2.2/A10
p1.3 p0.3 p0.3 p2.3
5 6 5 36 24 4
P0.3/AD3 P2.3/A11
p1.4 p0.4 p0.4 p2.4
4 5 4 35 25 5
P0.4/AD4 P2.4/A12
p1.5 p0.5 p0.5 p2.5
3 4 3 34 26 6
P0.5/AD5 P2.5/A13
p1.6 p0.6 p0.6 p2.6
2 3 5V 2 33 27 7
P0.6/AD6 P2.6/A14
p1.7 p0.7 p0.7 p2.7
1 2 1 1 32 28 8
P0.7/AD7 P2.7/A15
J16
p1.0 p3.0
8 1 10
P1.0 P3.0/RXD
p1.1 p3.1
CON8 RESISTOR SIP 9 CON8 7 2 11 CON8 SW1
P1.1 P3.1/TXD
J3 R13 p1.2 p3.2
6 3 12
P1.2 P3.2/INT0
p2.0 p1.3 p3.3
8 9 5 4 13
P1.3 P3.3/INT1
p2.1 p1.4 p3.4
7 8 4 5 14
P1.4 P3.4/T0
p2.2 p1.5 p3.5
6 7 3 6 15
P1.5 P3.5/T1
p2.3 p1.6 p3.6
5 6 2 7 16
P1.6 P3.6/WR
p2.4 p17 p3.7
4 5 CON8 1 8 17
P1.7 P3.7/RD
p2.5
3 4
p2.6
2 3 5V 19 30
XTAL1 ALE/PROG
p2.7
1 2 1 18 29 SW4
XTAL2 PSEN
5V
0
ZTA 31
GND
0
EA/VPP
CON8 RESISTOR SIP 9 9
RST
2 2
J4 Y1
p3.0
20
8 C1 C2 AT89C51
p3.1
7
1 1 1n
p3.2
6 1n R1
p3.3
5 R
0
p3.4
4
0
p3.5
3
p3.6
2
p3.7
1
SW44
C3
C
CON8
5V
- Khối gồm có các giắc cắm đực , để xuất port, giao tiếp bên ngoài
- Bốn nút bấm , và nút sw44 để reset lai vxl
- Vi xử lý sẽ tự động reset khi có nguồn nhờ tụ C3
- Thạch anh 12Mhz sẽ tạo nguồn xung cho chân 18,19
-8-
- Đồ án môn học I : điều khiển vị trí động cơ
-
+ Khối hiển thị:
- Hiển thị led 7 Đoạn:
O7
O6
5V 5V 5V 5V 5V
0 O5
20
U11 O4 O7
O4 C1815 O5 C1815 O6 C1815 C1815
5V 19 5V Q2 Q3 Q4 Q5
VCC
1G
DIR
J10 R32 1K R33 1K R34 1K R35 1K
O0
8 2 18
16
3 A1 B1
3
8
3
8
3
8
3
8
O1
7 17 U3 U9 U10 U12 U13
4 A2 B2
O2 O0 A A7 A7 A7 A7
6 16 7 13 R23 330
5V
L
L
L
L
T
T
T
T
5 A3 B3 D0 A A B6A B6A B6A
O3 O1 B B6
5 15 1 12 R24 330
6 A4 B4 D1 B B C4B C4B C4B
O4 O2 C C4
4 14 2 11 R27 330
8 8 8 8
7 A5 B5 D2 C C D2C D2C D2C
O5 O3 D D2
3 13 6 10 R28 330
8 A6 B6 D3 D D E1D E1D E1D
O6 E E1
2 12 9 R29 330
GND
9 A7 B7 E E F9E F9E F9E
O7 F F9
1 11 3 15 R30 330
A8 B8 LT F F G 10 F G 10 F G 10 F
G G 10
5 14 R31 330 5 5 5 5
5V RBI G G DP G DP G DP G DP
74LS245 4
GND
BI/RBO
10
CON8
0 LED7.1 LED7.2 LED7.3 LED7.4
7447
8
0
- Khối gồm IC nâng 74LS245 , có tác dụng nâng dòng cho port điều kiển.
- 4 led 7 đoạn , 4 BJT C1815 có tác đụng chọn led – sử đụng cho quét led-.
- IC giải mã 7447 , giải mã BCD sang các chân của led để hiển thị số.
+LCD:
R26 5V
0
J7
16
15
14 1
13 2 J9
12 3
11 4
10 5
9 6
8 7
7 8 J8
6
5 1
4 2
3 3
2 5V
5V
1
0
CON16 R25
0
- Khối gồm có : giắt cắm cái 16 chân cho LCD
- Giắt 8 chân dành cho bus dữ liệu
- Giắt 3 chân dành cho 3 chân điều kiển
- Điện trở r28 để hạn dòng cho led trong LCD
- Biến R25 để chỉnh độ tương phản cho LCD
-9-
- Đồ án môn học I : điều khiển vị trí động cơ
- Mạch hiển thị led:
J13
CON8
5V
20
0 U6
19
1
2
3
4
5
6
7
8
VCC
G
1
5V DIR
J5 D1
R2
1 2 18
A1 B1
2 3 17
A2 B2
3 4 16
A3 B3
4 5 15
A4 B4
5 6 14
A5 B5
6 7 13
A6 B6
7 8 12
GND
A7 B7
8 9 11
A8 B8
74LS245 R9 D8
CON8
10
0
0
J11
5V
CON8
20
0 U7
19
VCC
G
1
1
2
3
4
5
6
7
8
5V DIR
J6 D9
R15
p1.02
1 18
A1 B1
p1.13
2 17
A2 B2
p1.24
3 16
A3 B3
p1.35
4 15
A4 B4
p1.46
5 14
A5 B5
p1.57
6 13
A6 B6
p1.68
7 12
GND
A7 B7
p1.79
8 11
A8 B8
74LS245 R22 D16
10
CON8
0 0
- Để xuất led , gồm 2 IC nâng dòng 74LS245, các giắc cắm đực đưa ra ngoài.
- Một dãy led để hiển thị.
+ Khối giao tiếp:
- RS-232:
5V
U2
16
P1 13 12
VCC
R1IN R1OUT
1 14 11
T1OUT T1IN
6
p3.0
2 7 9
T2OUT R2OUT p3.1
7 8 10
R2IN T2IN
3
C4
8 1
C1+ C7
4 3
C1-
9 2
5V
V+
5 4
C2+
5 6
GND
C2- V-
C5 C6
0
15
MAX232_1
0 0
o Mạch có cổng DB9 , và IC max232
- 10 -
- Đồ án môn học I : điều khiển vị trí động cơ
o IC max232 và các tụ làm nên mạch chuyển mức áp TTL sang 232
o Cấp nguồn cho max232 là 5v, mạch trong IC và các tụ sẽ tạo ra nguồn +-
10V
- Ma trận phiếm:
P0.0
SW26 SW27 SW28 SW29
P0.1
SW31 SW32 SW33 SW30
P0.2
SW35 SW36 SW34 SW37
P0.3
SW38 SW39 SW40 SW41
P0.7 P0.6 P0.5 P0.4
o Mạch gồm 8 chân nối với port 1 .
o Khi quét phiếm . Nếu nút nhấn có một chân được đưa vào mức cao, một
chân mức thấp , khi nhấn phiếm , thì cả hai chân đều ở mức thấp , và vi
điều kiển có thể nhận ra sự thay đổi.
Sơ đồ khối Kit:
Nguồn 5v
Khối xử lý
Khối hiển thị Khối giao tiếp
- 11 -
- Đồ án môn học I : điều khiển vị trí động cơ
Sơ Đồ Toàn Kít:
J13
CON8
J2 R12 5V
p1.0
8 9
20
0 U6
p1.1
7 8 5V
p1.2
6 7 19
1
2
3
4
5
6
7
8
VCC
G
p1.3 P0.0
5 6 1
5V DIR
J5 D1
p1.4
4 5 SW26 SW27 SW28 SW29 R2
p1.5
3 4 U1 J15 1 2 18
40
A1 B1
J1
p1.6
2 3 5V 2 3 17
A2 B2
p1.7 p0.0 p0.0 p2.0
1 2 1 8 39 21 1 3 4 16
VCC
P0.0/AD0 P2.0/A8 A3 B3
p0.1 p0.1 p2.1
7 38 22 2 4 5 15
P0.1/AD1 P2.1/A9 A4 B4
p0.2 p0.2 p2.2 P0.1
6 37 23 3 SW31 SW32 SW33 SW30 5 6 14
P0.2/AD2 P2.2/A10 A5 B5
p0.3 p0.3 p2.3
CON8 RESISTOR SIP 9 5 36 24 4 6 7 13
P0.3/AD3 P2.3/A11 A6 B6
p0.4 p0.4 p2.4
4 35 25 5 7 8 12
GND
P0.4/AD4 P2.4/A12 A7 B7
p0.5 p0.5 p2.5
3 34 26 6 8 9 11
P0.5/AD5 P2.5/A13 A8 B8
p0.6 p0.6 p2.6
2 33 27 7
P0.6/AD6 P2.6/A14
p0.7 p0.7 p2.7 P0.2
1 32 28 8 SW35 SW36 SW34 SW37 74LS245 R9 D8
P0.7/AD7 P2.7/A15 CON8
J3 R13 J16
10
0
p2.0 p1.0 p3.0
8 9 8 1 10
0
P1.0 P3.0/RXD
p2.1 p1.1 p3.1
7 8 CON8 7 2 11 CON8 SW1
P1.1 P3.1/TXD
p2.2 p1.2 p3.2
6 7 6 3 12
P1.2 P3.2/INT0
p2.3 p1.3 p3.3 P0.3
5 6 5 4 13 SW38 SW39 SW40 SW41 J11
P1.3 P3.3/INT1
p2.4 p1.4 p3.4
4 5 4 5 14 5V
P1.4 P3.4/T0
p2.5 p1.5 p3.5
3 4 3 6 15 CON8
P1.5 P3.5/T1
p2.6 p1.6 p3.6
2 3 5V 2 7 16
20
0 U7
P1.6 P3.6/WR
p2.7 p17 p3.7
1 2 1 CON8 1 8 17
P1.7 P3.7/RD P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 19
VCC
1G
19 30
1
2
3
4
5
6
7
8
5V
XTAL1 ALE/PROG DIR
J6
CON8 RESISTOR SIP 9 18 29 SW4 D9
XTAL2 PSEN R15
p1.02
5V 1 18
0 p1.13 A1 B1
ZTA 31 2 17
GND
0
EA/VPP p1.24 A2 B2
J4 9 3 16
RST p1.35 A3 B3
p3.0
8 4 15
2 2
p1.46 A4 B4
p3.1
7 Y1 5 14
p1.57 A5 B5
20
p3.2
6 C1 C2 AT89C51 6 13
p1.68 A6 B6
p3.3
5 7 12
GND
p1.79 A7 B7
1 1 1n
p3.4
4 1n R1 8 11
A8 B8
p3.5
3 R
0
p3.6
2 74LS245 R22 D16
0
10
p3.7
1 CON8
0 0
CON8 SW44
C3
C
5V
5V
5V R26 5V
0 0 U2
20
16
U11 J7
O7
P1
O6
5V 19 5V 5V 5V 5V 16 13 12
VCC
VCC
G R1IN R1OUT
O5
1 15 1 14 11
DIR T1OUT T1IN
J10 O4 O7
O4 C1815 O5 C1815 O6 C1815 C1815 14 1 6
O0 p3.0
8 2 18 5V Q2 Q3 Q4 Q5 13 2 J9 2 7 9
A1 B1 T2OUT R2OUT
O1 p3.1
7 3 17 12 3 7 8 10
A2 B2 R2IN T2IN
O2
6 4 16 R32 1K R33 1K R34 1K R35 1K 11 4 3
A3 B3 C4
O3
5 5 15 10 5 8 1
16
A4 B4 C1+ C7
3
8
3
8
3
8
3
8
O4
4 6 14 U3 U9 U10 U12 U13 9 6 4 3
A5 B5 C1-
O5 O0 A A A A A
3 7 13 7 13 R23 330 7 7 7 7 8 7 9 2
L
L
L
L
5V
5V
T
T
T
T
A6 B6 D0 A A 6A 6A 6A V+
O6 O1 B B B B B
2 8 12 1 12 R24 330 6 7 8 J8 5 4
GND
A7 B7 D1 B B 4B 4B 4B C2+
O7 O2 C C C C C
8 8 8 8
1 9 11 2 11 R27 330 4 6 5 6
GND
A8 B8 D2 C C 2C 2C 2C C2- V-
O3 D D D D D
6 10 R28 330 2 5 1
D3 D D 1D 1D 1D
E E E E E
74LS245 9 R29 330 1 4 2 C5 C6
0
E E 9E 9E 9E
10
F F F F F
CON8 3 15 R30 330 9 3 3
0 LT F F 10 F 10 F 10 F
15
G G G G G
5 14 R31 330 10 5 5 5 5 2 5V MAX232_1
5V 5V
RBI G G DP G DP G DP G DP
4 1
GND
BI/RBO
0 0
LED7.1 LED7.2 LED7.3 LED7.4
0
CON16 R25
7447
8
0 0
1
D17
U15
5V
2 4 1 3
- +
GND
IN OUT
R36
BRIDGE R J12
2
J14
2 1
3
1 C8 2
C9 C10 D18
CON2 CON2
LED
0
Khối Công suất:
+ Mạch cầu h , Nguồn 24v
- Mạch cầu H:
24V
R13 U1
1 4
J2 M2
3 2
2 R1 M1 D2 D3
1
3
1k
R16 D13
CON3 560 0 1 2
R14 R4
U2 R3 24V
1k D14
1 4 R17
2 1
1k
2
1k
1k
3
0
2
1
5V
J3
24V
CON2 M4
J6 2200uF M3 R5 R6
1 D4
2 D1
1k
1k
0.1uF R7 R8
NGUON 24V
10k 10k
0
0
0
o Mạch có bốn IC FET chịu đòng lớn ,hai led để biết chiều động cơ.
- 12 -
- Đồ án môn học I : điều khiển vị trí động cơ
o Hai opto có nhiệm vụ cách ly nguồn điện của vi điều kiển với bộ công suất
o Các zener để bảo vệ mạch , và xả khi có dòng hồi từ động cơ về -vì mạch
nguồn là cầu diof , không xả được.-
o Tụ lọc gai cho động cơ khi chạy
o Nguyên tắc chống trùng đẫn : không thể kích ( mức cao) cho 2 ngõ vào
cùng lúc
- Nguồn 24VDC:
Q1
R1 R2
1
D8
2.2k J2
270
J1 zener 24v
2 C4 C5 1
1 2 4 C1 2
- +
0.1uF 470uF D7
2200uF
24VAC D2 24VDC
D10D1
3
0
+ Mạch có cầu diof để chỉnh lưu. Tụ hóa C4 để lọc phẳng thông thấp . Tụ C4 để lọc thông
cao , BJT công suất 2N3005.
+ diof gắn đưới zener để bù lại điện thế mất do BJT. Và R1 để duy trì đòng cho zener . Tụ
C5 để lọc .
II> CHƯƠNG TRÌNH THỰC HIỆN:
THÀNH PHẦN , SƠ ĐỒ , GIẢI THUẬT TỔNG QUÁT:
Thành phần :
+ Gồm có 2 phần chương trinh chinh:
Chương trình trên máy tính , viết bằng Visual basic
Chương trình trên vi xử lý , viết bằng hợp ngữ
Sơ đồ và giải thuật chính:
+ Chương trình Visual Basic:
X Ử LÝ :
GIAO TIẾP VXL:
- Phần mềm
GIAO ĐIỆN: - Nhận đữ
PID, có chỉnh
- Hiển thị liệu từ vxl
sửa
- Nhận lệnh - Truyền
- Ngắt timer để
o lệnh tới vxl
thực hiện đk,
và xuất kết quả
Vi điều
- 13 - kiển
- Đồ án môn học I : điều khiển vị trí động cơ
+ Chương trình hợp ngữ :
Máy tính
Timer 2 tạo Giao tiếp - Nhận mã lệnh Mã lệnh
xung uart máy tính Từ máy tính Điều xung
PWM
Động cơ
Đếm giá trị
Gt encoder
Timer1: quét gởi giá trị
encode encoder
encoder lên máy tính
CHI TIẾT CHƯƠNG TRÌNH:
o CHƯƠNG TRÌNH TRÊN VB:
Visual basic:Giao diện VB:
Timer1
MSComm
Timer2
Cmdketnoi
Labecd
Labsovong
Labvantoc
Cmddung
Cmdtien cmdlui txtvitri
Cmdchay
H_vantoc txtvantoc Cmdclr_ecd
Cmd_dungvitri
- 14 -
- Đồ án môn học I : điều khiển vị trí động cơ
Giao diên gồm có:
- Nút kết nối vi điều khiển
- Khung điều khiển tiến lùi:
Nút tiến động cơ
Lùi động cơ
Đừng động cơ
TextBox nhập giá trị điều xung
Thanh trượt , tạo giá trị điều xung
- Khung điều khiển vị trí động cơ:
TextBox nhập vị trí chạy tới
Nút start quá trình.
Nút clear giá trị encoder
Nút dừng chức năng.
- Khung hiển thị :
Label- Hiển thị giá trị encoder tuyệt đối (có offset )
Label- Hiển thị số vòng tương ứng ( 400 xung / vòng )
Label- Vận tốc động cơ ( Đã có chống nháy do thay đổi quá nhanh )
- MSComm : < name : gt > : công cụ để giao tiếp với ngoại vi thông qua cổng com
- Timer1: liên tục lấy giá trị trung bình của vận tốc , chống nháy khi hiển thị
- Timer2: Tạo ngắt trong khoảng thời gian 10ms , phục vụ điều khiển vị trí của động
cơ
Mã của chương trình:
Phần khai báo đầu chương trình:
Option Explicit
Dim ht As Double 'vị trí encoder lay ve
Dim D_tt As Double ‘vận tốc tức thời của động cơ
Private e_p As Double ‘sai số của vị trí động cơ_giữ lại
Private e_tichluy As Long ‘Sai số tích lũy , dùng cho thông số KI
Private dblvitridat As Double ‘biến lưu trữ vị trí xác lập
Private intvt As Integer ‘biến lưu vận tốc động cơ
Private ht_p As Double ‘biến lưu lại giá trị trước của encoder
Private d_p(20) As Double ‘Biến lưu lại chuỗi vận tốc tức thời
Private dang_load As Boolean ‘Đánh đấu vị trí bắt đầu của chuỗi lấy về
Private thu_tu As Byte ‘thứ tự của tín hiệu đưa về
Private ecd(4) As Long ‘chuổi giá trị encoder lấy về từ vi xử lý
Private trang_thai As Byte ‘Trạng thái : tiến , lùi , dừng của động cơ
Dim P As Double ‘Hệ số P của bộ PID-vị trí
Dim I As Double ‘ Hệ số I
Dim D As Double ‘ Hệ số D
- 15 -
- Đồ án môn học I : điều khiển vị trí động cơ
Xử lý các sự kiện:
Kết nối với máy tính:
Private Sub cmdketnoi_Click()
On Error Resume Next
gt.Settings = "28800,N,8,1" tốc độ 28,8 k
gt.CommPort = 1
gt.RThreshold = 1
gt.PortOpen = True
gt.InputLen = 1
cmddung.Enabled = True ‘Khi chưa kết nối các nút bấm
cmdtien.Enabled = True ‘chưa được kích hoạt , chống
cmdlui.Enabled = True ‘lỗi cho chương trình
cmdchay.Enabled = True
cmdclr_ecd.Enabled = True
cmd_dungvitri.Enabled = True
lab_trangthai.Caption = "da ket noi !" ‘hiển thị ở góc dưới , phải
End Sub
Khởi tạo giá trị ban đầu
Private Sub Form_Load()
Timer1.Interval = 10 ‘ngắt mỗi lần là10ms
Timer1.Enabled = True ‘kích hoạt timer 1
Timer2.Interval = 10
Timer2.Enabled = False ‘cấm timer 2
P = 0.282 ‘Các thông số bộ PID
D = 1.125 ‘Các giá trị được tìm bằng
i = 0.0187 ‘PP Zeigler-Nichols
intvt = 0
thu_tu = 0
trang_thai = 0
End Sub
Xử lý nhận ký tự:
Private Sub gt_OnComm()
Dim a As Integer
Dim b As Double
Select Case gt.CommEvent ‘Nhận biết sự kiện
Case comEvReceive ‘Nhận dữ liệu
Dim buffer As Variant ‘bộ đệm thu
buffer = gt.Input
a = Asc(buffer) ‘chuyển ký tự ra mã ascii
lab.Caption = a & " ;" & buffer ‘hiển thị ở góc cuối phải
buffer = "" ‘xóa để tiện theo dõi
If dang_load = True Then ‘Nếu đã nhận được điểm
- 16 -
- Đồ án môn học I : điều khiển vị trí động cơ
thu_tu = thu_tu + 1 ‘ bắt đầu thì nạp dữ liệu
ecd(thu_tu) = a
If thu_tu = 3 Then
dang_load = False
thu_tu = 0
End If
Else
If a = 99 Then ‘ ký tự gốc bắt đầu nạp
dang_load = True
ht = ecd(3) * 256 * 256 + 256 * ecd(2) + ecd(1) - 8388608
‘Giá trị encoder tuyệt đối trừ đi giá trị offset
b = ht / 400 ‘số vòng
labsovong.Caption = Format(b, "00000.0000")
labecd.Caption = ht
End If
End If
End Select
Xử lý các nút bấm tiến , lùi , dừng:
Private Sub cmdtien_Click()
intvt = Val(txtvantoc)
trang_thai = 1
If intvt >= 256 Then ‘giá trị điều xung max
MsgBox ("gia tri phai nho hon 256")
Exit Sub
End If
Call chay(intvt)
End Sub
Private Sub cmdlui_Click()
intvt = Val(txtvantoc)
trang_thai = 2
If intvt >= 256 Then
MsgBox ("gia tri phai nho hon 256")
Exit Sub
End If
Call chay(-intvt)
End Sub
Private Sub cmddung_Click()
trang_thai = 0
gt.Output = Chr(3) ‘gởi kí tự có mã là 3
- 17 -
- Đồ án môn học I : điều khiển vị trí động cơ
End Sub
Sự kiện thanh trượt:
Private Sub H_vantoc_Change()
txtvantoc = H_vantoc.Value
intvt = Val(txtvantoc)
Select Case trang_thai
Case 1:
Call chay(intvt) ‘chạy tới
Case 2:
Call chay(-intvt) ‘chạy lui
End Select
End Sub
Các nút bấm còn lại , để đk vị trí động cơ
Private Sub cmd_dungvitri_Click()
Call cmddung_Click
e_tichluy = 0
Timer2.Enabled = False ‘ngừng timer, kết thúc tìm vị trí
End Sub
Private Sub cmdchay_Click()
Timer2.Enabled = True ‘bắt đầu chạy vị trí
End Sub
Private Sub cmdclr_ecd_Click()
gt.Output = Chr(4) ‘Mã clear encoder
End Sub
Hàm chay( ):
Private Sub chay(ByVal v As Integer)
If (v > 255) Or (v < -255) Then Exit Sub ‘Max điều xung =256
gt.Output = Chr(0) ’mã nhập vận tốc
If v < 0 Then
v = -v
gt.Output = Chr(v) ‘truyền vận tốc
gt.Output = Chr(1) ‘ lệnh chạy lùi
Else
gt.Output = Chr(v) ‘truyền vận tốc
- 18 -
- Đồ án môn học I : điều khiển vị trí động cơ
gt.Output = Chr(2) ‘lệnh chạy tới
End If
Xử lý sự kiện timer1, timer2:
Private Sub Timer1_Timer()
Dim D_tong As Double
Dim tong As Double
Dim i As Integer
D_tong = ht - ht_p
D_tt = D_tong ‘lấy vận tốc tức thời cho bộ PID
ht_p = ht
tong = 0
For i = 20 To 2 Step -1 ‘lấy tổng giá trị vận tốc trong 0.2s
d_p(i) = d_p(i - 1)
tong = tong + d_p(i)
Next
d_p(1) = D_tong
tong = tong + d_p(1)
D_tong = tong / 20 ‘ lấy giá trị trung bình , xử lý nhấp
D_tong = D_tong * 10 ‘ nháy
labvantoc = Format(D_tong, "0000.00") ‘Cho giá trị đứng yên trênGD
End Sub
Private Sub Timer2_Timer()
Static g As Integer
Dim e As Double
Dim v As Integer
dblvitridat = Val(txtvitri) * 400
e = ht – dblvitridat ‘Lấy sai số cho bộ PID
v = PID(e, e_p) ‘lấy vận tốc từ bộ PID
Call chay(v)
e_p = e
If e = 0 Then
g=g+1
Else
g=0
End If
If g = 30 Then Timer2.Enabled = False ’nếu đúng vị trí trong vòng
‘0.3s thì dừng chức năng lại
End Sub
- 19 -
- Đồ án môn học I : điều khiển vị trí động cơ
Bộ PID:
Private Function PID(ByVal e As Double, ByVal e_c As Double) As Integer
Dim step1 As Integer
Dim up As Double
Dim ui As Double
Dim ud As Double
Dim u As Double
If D_tt = 0 Then ‘ Hiệu chỉnh thông số I
step1 = 3 ‘Làm giảm thời gian đưa sai số về 0
Else
step1 = 1
End If
up = -P * e
ud = -D * (e - e_c)
If (e > -130) And (e < 130) Then ‘Kích hoạt thông số Ki khi động cơ
e_tichluy = e * step1 + e_tichluy ‘cách đích khoảng 1 vòng
ui = -I * e_tichluy
Else
e_tichluy = 0
ui = 0
End If
u = (up + ui + ud)
If u > 255 Then u = 255 ‘ Khâu bão hòa
If u < -255 Then u = -255
PID = CInt(u)
If e = 0 Then PID = 0
End Function
PID số:
TS T
V K p (ek ek _ TL D (ek ek 1 ))
TI TS
Trong đó hệ số Ts là chu kỳ lấy mẫu
Tìm thông số bằng cách :
- Cho hệ số khuếch đại K ( Ki,Kd = 0) đến khi hệ bắt đầu đao động ổn định quanh
vị trí cân bằng ( có kích nhẹ ) ta có : k=0.47, T=0.31s
- Kp = 0.6 x k = 0.282 ; Ti = 0.1505 ; Td = 0.03875
- Vậy D = 1.0927 ; I = 0.1874
- 20 -
nguon tai.lieu . vn
