ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆNguyễn Việt Giang
THIẾT KẾ BỘ ĐỊNH LƯỢNG BA THÀNH PHẦN DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN
Ngành: Công nghệ kỹ thuật Cơ điện tử
TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Hà Nội – 2017
MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài
Trong những năm gần đây, sự bùng nổ về khoa học kỹ thuật đã đưa con người lên một tầm cao mới. Bằng việc áp dụng các khoa học vào trong sản xuất, cũng như trong cuộc sống đời sống của con người được cải thiện lên nhiều, giảm nhiều sức lao động cho công nhân, thời gian lao động nhưng độ chính xác, năng xuất, chất lượng sản phẩm không hề giảm, thậm chí còn cao hơn nhiều so với trước.
Đó là sự phát triển không ngừng của lĩnh vực cơ điện tử - tự động hóa
Trong hầu hết tất cả các công ty hiện nay thì tự động hóa quá trình sản xuất là điều tất yếu và không thể thiếu được. Các hệ thống đo lường và điều khiển nói riêng khâu định lượng đóng vai trò rất quan trọng, nhằm xác định chính xác khối lượng nguyên vật liệu đầu vào cũng như khối lượng sản phẩm ở đầu ra. Khâu định lượng không chỉ áp dụng cho các sản phẩm đóng gói, đóng hộp trong các nhà máy, nó còn phục vụ cho cả lĩnh vực xây dựng như điều khiển định lượng trong trạm bê tông…Do yêu cầu đòi hỏi chính xác về tỉ lệ, khối lượng, ổn định vì vậy các nhà sản xuất chế tạo cần phải nắm rõ các thông số kỹ thuật của các thiết bị để thiết kế ra các sản phẩm hoạt động tốt trong quá trình sản xuất
Ý nghĩa khoa học thực tiễn
Việc nghiên cứu, thiết kế chế tạo bộ điều khiển định lượng ba thành phần dùng vi điều khiển vô cùng vó ý nghĩa với thực tiễn xã hội. Đó là thành quả của việc áp dụng khoa học kỹ thuật vào trong
sản xuất giúp cho việc định lượng các thành phần trở nên dễ dàng, chính xác, và năng suất.
Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ điều khiển định lượng ba thành phần sử dụng vi điều khiển phục vụ cho việc định lượng nguyên liệu trong trạm trộn bê tông. Các phương pháp nghiên cứu cho việc thiết kế bộ điều khiển định lượng ba thành phần sử dụng vi điều khiển.
Phương pháp luận
Bằng những kiến thức được học cùng với sự nghiên cứu tìm tòi và sự chỉ bảo của các thầy cô, khóa luận này tập trung vào việc thiết kế mạch điều khiển định lượng ba thành phần .
Phương pháp phân tích
Bằng việc xây dựng thuật toán rõ ràng và phân tích quá trình hoạt động của việc cân định lượng mà xây dựng lên chương trình điều khiển cho nó
Phương pháp xử lý bản vẽ số liệu
Dùng phần mềm Altium để vẽ mạch nguyên lý và mạch in, CCS để viết và biên dịch chương trình, Proteus 8 để mô phỏng trên máy tính
Phạm vi đề tài
Trong phạm vi khóa luận, em chỉ có thể thiết kế mạch điều khiển định lượng ba thành phần
Nội dung nghiên cứu
Chương 1: tìm hiểu chung về hệ thống định lượng Chương 2: Tìm hiểu về các thiết bị
Chương 3: Thiết kế mạch điều khiển
CHƯƠNG 1. TÌM HIỂU CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐỊNH LƯỢNG
Ngày nay, tự động hóa trong quá trình sản xuất là điều không thể thiếu và khâu định lượng đóng vai trò hết sức quan trọng. Nó có mặt hầu hết trong các công đoạn của quá trình sản xuất. Khâu định lượng không chỉ áp dụng trong các nhà máy mà chúng còn được áp dụng trong xây dựng đặc biệt là trong việc định lượng các thành phần trong trạm trộn bê tông.
Hình 1-2: Trạm trộn bê tông (nguồn internet)
Ở chương này sẽ tập trung tìm hiểu về hệ thống định lượng từ tổng quát cho đến chi tiết. Phần đầu sẽ nêu lên tầm quan trọng của hệ thống định lượng trong sản xuất, các phương pháp cân định lượng tiếp theo sẽ tìm hiểu, nghiên cứu về các thành phần cơ bản của hệ thống, sơ đồ mạch điều khiển, quy trình định lượng rồi từ đó sẽ xây dựng thuật toán để có thể viết được chương trình điều khiển
Hình 1-9: Quy trình định lượng
CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ
Vi điều khiển Pic 16F877A là một trong những dòng vi điều khiển khá phổ biến ở Việt Nam, nó có đầy đủ các chức năng, phù hợp với các sản phẩm điện tử. Với mỗi lệnh của vi điều khiển sẽ được thực hiện trong một chu kì xung clock. Tần số hoạt động cho phép 20MHz, bộ nhớ chương trình 8Kx14 bit, bộ nhớ dữ liệu 368x8 byte RAM và bộ nhớ EEPROM có dung lượng 256x8 byte. Pic 16F877A có 5 PORT với 33 chân I/O. Ngoài chức năng xuất, nhập dữ liệu thì Pic 16F877A còn có một số chức năng khác như : bộ định thời, đếm Timer 0, Timer 1, Timer 2; bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số ADC; bộ so sánh/ điều chế xung; các chuẩn giao tiếp nối tiếp như SSP (Synchronous Serial Port), SPI, I2C, UART; cổng giao tiếp song song PSP (Parallel Slave Port) với các chân điều khiển RD, WR, CS bên ngoài; chế độ ngắt; Sleep và một số chức năng khác.
LCD (Liquid Crystal Display) là thiết bị hiện thị được sử dụng khá là phổ biến. Nó có nhiều ưu điểm như là: khả năng hiển thị ký tự đa dạng, trực quan, dễ dàng đưa vào các mạch ứng dụng theo nhiều giao thức khác nhau , tồn tại ít tài nguyên hệ thống và giá thành rẻ.
Text LCD thường có 16 chân trong đó có 14 chân kết nối và 2 chân đèn nền. Chức năng các chân, các thanh ghi và cấu trúc bộ nhớ được
thể hiện rõ trong bài khóa luận tốt nghiệp. Có 2 chế độ giao tiếp LCD đó là chế độ 4 bit (chỉ dùng 4 chân từ D4-D7 để truyền dữ liệu) và chế độ 8 bit (dùng 8 chân từ D0-D7 để truyền dữ liệu).
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
Chương này sẽ tập trung vào 2 vấn đề chính đó là việc thiết kế phần cứng và xây dựng phần mềm.
Ở phần thiết kế phần cứng sẽ thiết kế mạch nguyên lý và mạch mô phỏng. Tìm hiểu, thiết kế từng khối mạch điều khiển bằng phần mềm Altium, mô phỏng quá trình hoạt động bằng phần mềm proteus sau đó sẽ tiến hành vẽ mạch in và đi làm mạch thật. Yêu cầu ở phần này đòi hỏi phải có kiến thức về nguyên lý mạch điện tử cũng như việc sử dụng các phần mềm một cách thành thạo
Hình 3.17. Mạch lắp đặt linh kiện
Xây dựng phần mềm tìm hiểu về phần mềm ngôn ngữ lập trình C, phần mềm CCS từ đó kết hợp với thuật toán ở phần trên để đi viết chương trình điều khiển cho mạch điều khiển
KẾT LUẬN Kết quả thực hiện được:
Tìm hiểu sơ bộ về hệ thống định lượng ứng dụng trong việc sản xuất bê tông
Nghiên cứu tổng quan về vi điều khiển Pic, LCD text, một số linh kiện khác
Sử dụng một số phần mềm để thiết kế, lập trình, mô phỏng như CCS, Altium Designer, Proteus
Thiết kế mạch điều khiển theo yêu cầu đề ra Những điều còn hạn chế:
Chưa tối ưu hóa được chương trình
Mạch điều khiển bước đầu chỉ là thử nghiệm, để đưa ra công nghiệp hóa cần phải thử nghiệm nhiều hơn nữa.
Hướng phát triển:
Giao tiếp với máy tính
Thêm một số moudul, hoàn thiện phần cứng
