Bài tập lớn môn vi điều khiển - Thiết kế mạch điều khiển cánh tay robot

Bài tập lớn môn vi điều khiển Thiết kế mạch điều khiển cánh tay robot Nhóm 2 Sơ đồ động học số 2 Các thiết bị Động cơ bước Để tịnh tiến khâu 2 va cơ cấu quay 3 ta lựa chọn sử dụng loại động cơ có 6 dây, với mỗi bước bằng 7.5 độ Cấu tạo: Động gồm 2 phần: + stator gồm các cuộn dây + rotor là một nam châm vĩnh cửu với 6 cực Các đầu dây chung 1,2 thường được nối với dương nguồn, các đầu dây a, b sẽ được nối đất Nguyên lý hoạt động Như trong hình, dòng điện đi qua mấu 1 đến đầu a tạo ra cực Bắc trong stator trong khi đó cực còn lại của stator là cực Nam. Nếu điện ở mấu 1 bị ngắt và kích mấu 2, rotor sẽ quay 7.5 độ, hay 1 bước. Để quay động cơ một cách liên tục, chúng ta chỉ cần cấp điện vào hai mấu của đông cơ theo dãy sau Mấu 1a 1000100010001000100010001 Mấu 1a 1100110011001100110011001 Mấu 1b 0010001000100010001000100 Mấu 1b 0011001100110011001100110 Mấu 2a 0100010001000100010001000 Mấu 2a 0110011001100110011001100 Mấu 2b 0001000100010001000100010 Mấu 2b 1001100110011001100110011 Động cơ một chiều Động cơ một chiều là máy điện chuyển đổi năng lượng điện một chiều sang năng lượng cơ . Đối với động cơ 1 chiều có loại không chổi than (BLDC) và động cơ có chổi than. BLDC thực chất là đồng cơ điện 3 pha không đồng bộ lên điều khiển phuc tạp vì vậy từ yêu cầu bài toán ta lựa chọn sử dụng động cơ điện có chổi than để làm quay khớp 1 trên cánh tay robot Cấu tạo: stator của động cơ một chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu hay nam châm điện, rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện 1 chiều, 1 phần quan trọng khác của động cơ điện 1 chiều là bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của rotor là liên tục. Thông thường bộ phận nay gồm có 1 cổ góp và một chổi than tiếp xúc với cổ góp Pha 1: từ trường của rotor cùng cực với stator, sẽ đẩy nhau tạo chuyển động quay của rotor trong động cơ điện Pha 2: rotor tiếp tục quay Pha 3: bộ phận chỉnh điện sẽ đổi cực sao cho từ trường giữa stator va rotor cùng dấu, trở lại pha 1 Như vậy ta chỉ cần cấp dòng điện 1 chiều động cơ sẽ quay liên tục. IC ULN2830 ULN 2803 là một vi mạch đệm, bản chất cấu tạo là các mảng darlington chịu được dòng đện lớn và điện áp cao, trong đó có chứa 8 cặp transistor NPN ghép darlington cực góp hở với cực phát chung. Mỗi kênh của ULN 2803 có một diode chặn có thể sử dụng trong trường hợp tải có tính cảm ứng 1 cặp stransistor NPN ghép darlington ULN2803 Thông số kỹ thuật:        Điện áp ra max: 50V (Vce)        Điện áo vào max: 30V (Vin)        Dòng điện đầu ra liên tục: Ic = 500mA        Dòng điện đầu vào liên tục: IIN = 25mA        Công suất tiêu tán trên mỗi cặp darlington: 1W        Nhiệt độ làm việc: -55 ~ 150oC  ULN 2803 có khả năng điều khiển 8 kênh riêng biệt, có thể nối trực tiếp với vi điều khiển 5V. Bên cạnh đó, mỗi kênh của ULN 2803 có thể chịu được dòng điện lớn trong một khoảng thời gian dài lên tới 500mA với  biên độ đỉnh lên tới 600mA. Các chân từ 1-8 là cổng vào, 11-18 là cổng ra Nếu đầu vào la 0 -> đầu ra thả nổi Nếu đầu vào la 1 -> đầu ra là 0 hay nối đất Piston xilanh khí nén Cấu tạo chung của piston như hình sau Nguyên lý hoạt động: Khi được kích thích, không khí nén vào thành ống với 1 đầu của piston với áp suất cao lượng khí này sẽ làm piston di chuyển, khi piston di chuyển sẽ sinh ra công làm thiết bị bên ngoài chuyển động. Một cố thiết bị khác Linh kiện điện tử: stransistor NPN và PNP, trở, điot, Máy biến áp 12v, IC ổn áp 7805, thạch anh 12MHz, tụ. Van điều khiển khí nén 5\2: Hoạt động của van như sau: Khi chưa cấp khí vào cửa điều khiển 14, dưới tác dụng của lực lò xo van hoạt động ở vị trí bên phải, lúc đó cửa số 1 thông với cửa số 2 và cửa 4 thông với cửa 5, cửa số 3 bị chặn. Khi ta cấp khí vào cửa điều khiển 14 van 5/2 đảo trạng thái làm cửa 1 thông với cửa 4, cửa 2 thông với cửa 3 và cửa 5 bị chặn. Sơ đồ Mạch KHỐI ĐIÊU Động cơ Khối nguồn Khối nguồn bao gồm: 1 máy biến áp với đầu ra 12v qua 1 cầu điot để chỉnh lưu thành dòng 1 chiều. Dòng điện 1 chiều này sẽ được các tụ san phẳng và lọc nhiễu cấp nguồn nuôi động cơ và van điều khiển khí nén 1 đầu đi qua IC 7805 để cấp nguồn cho vi điêu khiển Khối điều khiển Khối sử lý trung tâm dung vi điều khiển AT89c51. Chức năng của khối là điều khiển động cơ và piston theo chương trình đã đặt sẵn bằng cách đưa ra các xung điện áp tương ứng Chức năng của các chân điều khiển như sau: + Từ chân P1.0 – P1.2 là các chân nối với công tắc. P1.0 nối với công tắc Start, P1.1 và P1.2 nối với 2 công tắc hành trình + P0.0 – P0.7 là các chân nối với khối công suất để điều khiển động cơ bước: P0.0 – P0.3 điều khiển động cơ đẩy cánh tay P0.4 – P0.7 điều khiển động cơ quay đầu gắp vật + P2.0 – P2.3 điều khiển động cơ 1 chiều + P0.4, P0.5 điều khiển van piston khí nén Khối công suất Khuếch đại tín hiệu điều khiển từ khối điều khiển đưa tới động cơ Chương trình Lưu đồ thuật toán chung BẮT ĐẦU Thu cánh tay P1 = 0FFH R7 = 6 Quay tay gắp P1.0 = 1 P1.2 = 0 Quay nghịch Sai P1.1 = 1 Đúng Đẩy cánh tay Quay thuận Sai Đẩy cánh tay Đúng Nhả vật R7 = 0 Sai Đúng Gắp vật Chương trình chính org 0000h mov P1,#0FFH; mov P0,#00H mov P2,#00H mov R7,#6 main: Lcall khoidong lcall gapvat lcall thucanhtay lcall quaytaygap ; quay tay gap vat 180 do lcall quaynghich lcall daycanhtay lcall nhavat ljmp quaythuan ret khoidong: JB P1.0,Quaythuan sjmp kiemtra quaythuan: JB P1.1,Daycanhtay mov P2,#00001001B sjmp quaythuan Daycanhtay: clr A mov DPTR,#CODE1 B2: mov R6,#8 B1: movc A,@A+DPTR mov P0,A acall delay INC DPTR DJNZ R6,B1 DJNZ R7,B2 ret gapvat: mov P2,#00010000B acall delay2s ret nhavat: mov P2,#00100000B acall delay2s thucanhtay: clr A mov DPTR,#CODE2 LAP2: mov R6,#8 LAP1: movc A,@A+DPTR mov P0,A acall delay INC DPTR DJNZ R6,LAP1 DJNZ R7,LAP2 ret quaytaygap: clr A mov R4,#3 mov DPTR,#CODE3 A1: mov R6,#8 A2: movc A,@A+DPTR mov P0,A acall delay INC DPTR DJNZ R6,A2 DJNZ R4,A1 ret quaynghich: JB P1.2,daycanhtay mov P2,#00000110B sjmp quaynghich delay2s: mov tmod,#02H mov R5,#40 lap: mov TH0,#HIGH(-50000) mov TL0,#LOW(-50000) setb TR0 ; khoi dong timer0 jnb TF0,$ ; co bo dinh thoi = 0,nhay tai cho clr TR0 ; dung bo timer clr TF0 ; xoa co bo dinh thoi Djnz R5,lap ret delay: mov r0,#0ffh m1: mov r1,#0ffh m2: djnz r1,m2 djnz r0,m1 ret CODE1: DB 0F1H,0F2H,0F4H,0F8H,0F1H,0F2H,0F4H,0F8H CODE2: DB 0F8H,0F4H,0F2H,0F1H,0F8H,0F4H,0F2H,0F1H CODE3: DB 01FH,02FH,04FH,08FH,01FH,02FH,04FH,08FH END