Luận Văn Điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều

Mở đầu
Với sự phát triển rộng rãi của thiết bị điện, ngày nay, người người, nhà nhà
hầu hết đã sử dụng các công nghệ hiện đại. Và khi mức sống của người dân được
nâng cao thì việc quản lý các thiết bị điện trong nhà là hết sức cần thiết. Chính vì
vậy việc điều khiển thiết bị và giám sát hoạt động của nó thông qua một quá trình tự
động là việc làm mang nhiều lợi ích.
Đề tài thực hiện việc điều khiển thông qua vi điều khiển PIC16F887A, chính
vì vậy đề tài nghiên cứu sâu về việc ổn định tốc độ động cơ điện một chiều. Trong
giới hạn thời gian nghiên cứu cho phép, đề tài chỉ phát triển một hệ thống điều
khiển đơn giản. Các thiết bị được giám sát và điều khiển tiêu tốn rất ít năng lượng
sẽ mang lại lợi ích kinh tế và hiệu quả sử dụng cao.
Nội dung của đồ án gồm:
Chương 1: Động cơ điện 1 chiều
Chương 2: Giới thiệu về vi điều khiển PIC 16F887A
Chương 3:Thiết kế và thi công phần cứng
Chương 4: Thiết kế phần mềm
Phương pháp nghiên cứu của đồ án là tính toán thiết kế mạch, xây dựng các
lưu đồ thuật toán và thi công lắp ráp để kiểm chứng tính đúng đắn của thiết kế và
các lưu đồ thuật toán đã xây dựng.
Với phương pháp trên, đồ án đã được thiết kế và thi công thành công.
Vì thời gian chuẩn bị không nhiều cùng với kiến thức còn hạn hẹp, đồ án
không tránh khỏi những sai sót, chúng em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của
các thầy cô trong khoa, chúng em xin chân thành cảm ơn.
Đà Nẵng, ngày 10 tháng 06 năm 2010
Sinh viên thực hiện
Trần Nguyễn Quốc Huy
Phan Hoàng Anh
Nguyễn Đức Ba
Nguyễn Tấn Thạch


MỤC LỤC
Chương 1: Động cơ điện một chiều . .1
1.1. Giới thiệu chương 1
1.2. Nội dung 1
1.2.1 Giới thiệu động cơ DC .1
1.2.2 Mô hình hóa động cơ DC .1
1.2.3 Phương pháp điều khiển tốc độ động cơ: .3
1.2.4 Khảo sát hàm truyền 4
1.2.4.1 Hàm truyền lý tưởng: .4
1.2.4.2 Hàm truyền gần đúng tìm được bằng thực nghiệm .5
1.2.5 Phương pháp ổn định động cơ dùng thuật toán PID .6
1.2.5.1 Thuật toán PID .6
1.2.5.2 Phương pháp hiệu chỉnh thông số bộ PID Ziegler-Nichols: 7
1.3. Kết chương 8
Chương 2 : Giới thiệu vi điều khiển PIC16F887 9
1.4. Giới thiệu chương 9
1.5. Nội dung 9
2.2.1 Một vài chi tiết chính của vi điều khiển PIC16F887 9
2.2.2 Bộ dao động của PIC16F887 .11
2.2.3 Các Port I/O .12
2.2.4 Hoạt động của khối giao tiếp EUSART .13
2.2.5 Cấu tạo và hoạt động của khối điều xung PWM 15
2.2.6 Ngắt ngoài trên chân RB0 17
2.2.7 Cấu tạo và hoạt động của bộ Timer1 18
2.2.8 Cách nạp cho PIC16F887 18
1.6. Kết chương 20
Chương 3: Thiết kế và thi công phần cứng .21
1.7. Mở chương 21
1.8. Nội dung 21
3.2.1 Sơ đồ khối phần cứng 21
3.2.2 Sơ đồ nguyên lý và hoạt động của các khối mạch 22
3.2.3 Tính toán các thông số của mạch .24
3.2.3.1 Mạch đảo chiều động cơ .24
3.2.3.2 Tính toán cho FET 25
3.2.3.3 Tính toán mạch lái cho FET 27
3.3.4 Layout và thi công mạch 30
1.9. Kết chương 31
Chương 4 : Thiết kế phần mềm 32
1.10. Mở chương 32
1.11. Nội dung 32
4.2.1 Phần mềm cho vi điều khiển PIC16F887 .32
4.2.1.1 Thuật toán chương trình chính 32
4.2.1.2 Thuật toán chương trình xử lý phím 35
4.2.1.3 Thuật toán chương trình đo tốc độ động cơ 38
4.2.1.4 Thuật toán chương trình phục vụ ngắt nhận UART 40
4.2.2 Phần mềm trên máy vi tính giao tiếp với mạch điều khiển 42
1.12. Kết luận chương . 47
1.13. Nhận xét đánh giá hệ thống 47 1.14. Hướng phát triển đề tài 47
48

CÁC TỪ VIẾT TẮT
PID Proportional–Integral–Derivative
DC Direct Current
PWM Pulse Width Modulation
EEPROM Electrically Erasable Programmable Read Only Memory
ADC Analog Digital Converter
USART Universal Synchronous Synchronous Asynchronous Receiver
Transmitter
MUX Multiplexer
MCU Microcontroller Unit
GPIO General Purpose Input Ourput
EUSART Enhanced Universal Synchronous Asynchronous Receiver
Transmitter
LCD Liquid Crystal Display
FET Field-Effect Transistor
BJT Bipolar Junction Transistor
MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor
UART Universal Asynchronous Receiver Transmitter