Tài liệu Báo cáo thực tập công nhân thiết kế hệ thống băng tải đóng gói sản phẩm điều khiển bằng bàn phím và giao tiếp máy tính

Báo cáo thực tập công nhân "Thiết kế hệ thống băng tải đóng gói sản phẩm điều khiển bằng bàn phím và giao tiếp máy tính" Báo Cáo Thực Tập Công Nhân LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa cũng như tiến trình hội nhập sâu vào nền kinh tế thế giới nói chung và các quốc gia trong tố chức WTO nói riêng đặt ra cho nền kinh tế và sản xuất của chúng ta cần phải đáp ứng được các yêu cầu chung của thế giới. Có thể nhận thấy một điều là nền sản xuất của chúng ta hiện tại mang tính thủ công và hết sức lạc hậu, do đó điều kiện cần và đủ để quá trình hội nhập thành công là phải hiện đại hóa nền kinh tế, hiện đại hóa và tự động quá trình sản xuất. Lịch sử nhân loại đã chứng kiến những cuộc cách mạng về khoa học kĩ thuật và gần đây nhất là cuộc cách mạng về công nghệ thông tin. Với sự trợ giúp của máy tính và hệ thống máy tính, con người đã nâng cao năng suất và tự động hóa ngày một hiệu quả hơn. Tuy nhiên, nói đến máy tính thì trước hết phải nói đến một lĩnh vực quan trọng gấp bội, đó chính là nền công nghiệp điện tử. Nền công nghiệp điện tử và các sản phẩm của nó là nền tảng cơ bản nhất cho việc ra đời của máy tính và sâu xa hơn chính là nên sản xuất hiện đại ngày nay. Các sản phẩm của công nghiệp điện tử đã đi sâu vào đời sống của mỗi quốc gia, vùng lãnh thổ và mỗi con người chúng ta. Công nghiệp điện tử là lĩnh vực không thể thiếu đối với tất cả các khía cạnh trong cuộc sống hiện đại nhân loại ngày nay. Nằm trong chương trình đào tạo kĩ sư chuyên ngành cơ điện tử của khoa cơ khí- trường đại học bách khoa đà nẵng, tôi đươc tham gia vào đợt thực tập công nhân tại xưởng điện tử của trường. Với mục đích bổ sung kiến thức và kĩ năng nghề nghịệp làm tiền đề cho quá trình công tác sau này cũng như có thể đáp ứng yêu cầu của nền sản xuất nước nhà, nhóm Trang 1 Báo Cáo Thực Tập Công Nhân chúng tôi đã chọn đề tài: Thiết kế hệ thống băng tải đóng gói sản phẩm điều khiển bằng bàn phím và giao tiếp máy tính. Đây là một đề tài có khối lượng công việc khá lớn, bao gồm cả cơ khí và điện tử và lập trình điều khiển, đòi hỏi sự chính xác cao và có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực mang lại hiệu quả cao. Trong quá trình thực hiện đề tài, nhóm đã thiết kế và tính toán sao cho quá trình làm việc của mô hình là tốt nhất, ổn định nhất, công năng nhiều nhất. Tuy nhiên, nhóm cũng đã gặp nhiều khó khăn do vấn đề thời gian và kinh nghiệm của nhóm nên mô hình vẫn gặp những vấn đề chưa thể khắc phục. Nhóm cũng xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy Lê Hồng Nam và các thầy cô trong khoa Điện Tử Viễn Thông và Cơ Khí đã giúp nhóm hoàn thành đề tài một cách tốt nhất. Kính mong quý thầy cô đóng góp những ý kiến để những đợt thực tập sau chúng tôi sẽ hoàn thành nhiệm vụ tốt nhất. Trân trọng và chân thành cảm ơn! Nhóm thực hiện đề tài Trang 2 Báo Cáo Thực Tập Công Nhân CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu đề tài Thiết kế hệ thống gồm hai băng tải đóng gói sản phẩm điều khiển bằng bàn phím và giao tiếp máy tính 1.2 Sơ đồ khối của đề tài. HIỂN THỊ CẢM BIẾN KHỐI ĐIỀU ĐIỀU KHIỂN BÀN PHÍM CƠ CẤU CHẤP HÀNH MÁY TÍNH 1.3 Chức năng các khối : • Giao tiếp máy tính : Dùng giao diện phần mềm lập trình bằng delphi trên máy tính để giao tiếp với mạch điều khiển qua đó điều khiển và kiểm soát số sản phẩm và số thùng. • Mạch điều khiển : Điều khiển tất cả hoạt động của máy, nhận tín hiệu điều khiển từ bàn phím và máy tính để xử lý rồi đưa ra tín hiệu điều khiển cho cơ cấu chấp hành. Kiểm tra tín hiệu trả về của cảm biến để giám sát hoạt động của máy, đưa số liệu ra mạch hiển thị và đưa về máy tính. Đồng thời xử lý tính toán dựa vào các dữ liệu thu về từ cảm biến và các tín hiệu điều khiển để xuất tín hiệu điều khiển cơ cấu chấp hành cho phù hợp với yêu cầu. Trang 3 Báo Cáo Thực Tập Công Nhân • Cảm biến : Gồm 2 cảm biến quang trở được bố theo hành trình của sản phẩm và thùng để đếm số thùng và số sản phẩm có đủ hay không. • Bàn phím : Để nhập số sản phẩm và số thùng đồng thời thực hiện một số chức năng điều khiển cụ thể (sẽ được làm rõ ở phần sau). • Hiển thị : Để hiển thị số sản phẩm và số thùng • Cơ cấu chấp hành : Gồm các cơ cấu cơ khí ( 2 băng tải) và 2 động cơ DC để truyền động cho các cơ cấu cơ khí ( 2 băng tải). Một băng tải mang sản phẩm và một băng tải mang thùng. Trang 4 Báo Cáo Thực Tập Công Nhân CHƯƠNG II : LÝ THUYẾT VI ĐIỀU KHIỂN 8951 1. Kiến trúc của vi điều khiển 8951 U1 39 38 37 36 35 34 33 32 1 2 3 4 5 6 7 8 19 18 31 9 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 XTAL1 XTAL2 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD ALE/PROG PSEN 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 30 29 EA/VPP RST AT89C51 AT89C51 IC vi điều khiển 8951 thuộc họ MCS51 có các đặc điểm sau : + 4 kbyte Flash. + 128 byte RAM + 4 port I/0 8 bit + Hai bộ định thời 16 bits + Giao tiếp nối tiếp + 64KB không gian bộ nhớ chương trình ngoài + 64 KB không gian bộ nhớ dữ liệu ngoài a.Port0: là port có 2 chức năng, ở trên chân từ 32 đến 39 của MC 8951. Trong các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ ngoài, P0 được sử dụng như là những cổng I/O. Còn trong các thiết kế lớn có yêu cầu một số lượng đáng kể bộ nhớ ngoài thì P0 trở thành các đường truyền dữ liệu và 8 bit thấp của bus địa chỉ. b. Port1: là một port I/O chuyên dụng, trên các chân 1-8 của MC8951. Chúng được sử dụng với một múc đích duy nhất là giao tiếp với các thiết bị ngoài khi cần thiết. Trang 5 Báo Cáo Thực Tập Công Nhân c. Port2: là một cổng có công dụng kép trên các chân 21 – 28 của MC 8951. Ngoài chức năng I/O, các chân này dùng làm 8 bit cao của bus địa chỉ cho những mô hình thiết kế có bộ nhớ chương trình ROM ngoài hoặc bộ nhớ dữ liệu RAM có dung lượng lớn hơn 256 byte. d. Port3: là một cổng có công dụng kép trên các chân 10 – 17 của MC 8951. Ngoài chức năng là cổng I/O, những chân này kiêm luôn nhiều chức năng khác nữa liên quan đến nhiều tính năng đặc biệt của MC 8951, được mô tả trong bảng sau: Bit Tên P3.0 RxD Ngõ vào dữ liệu nối tiếp. BP3.1 ảP3.2 nP3.3 gP3.4 TxD Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp. INT0 Ngắt ngoài 0. INT1 Ngắt ngoài 1. T0 Ngõ vào TIMER 0. T1 Ngõ vào của TIMER 1. P3.5 2 P3.6 . P3.7 1 WR RD Chức năng chuyển đổi Điều khiển ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài. Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài. Chức năng của các chân trên port 3 e. PSEN (Program Store Enable): 8951 có 4 tín hiệu điều khiển, PSEN là tín hiệu ra trên chân 29. Nó là tín hiệu điều khiển để cho phép truy xuất bộ nhớ chương trình mở rộng và thường được nối đến chân OE (Output Enable) của một EPROM để cho phép đọc các byte mã lệnh của chương trình. Tín hiệu PSEN ở mức thấp trong suốt phạm vi quá trình của một lệnh. Các mã nhị phân của chương trình được đọc từ EPROM qua bus và được chốt vào thanh ghi lệnh của 8951 để giải mã lệnh. Khi thi hành chương trình trong ROM nội PSEN sẽ ở mức cao. f. ALE (Address Latch Enable ): Tín hiệu ra ALE trên chân 30 tương hợp với các thiết bị làm việc với các xử lý 8585, 8088. 8951 dùng ALE để giải đa hợp bus địa chỉ và dữ liệu, khi port 0 được dùng làm bus địa chỉ/dữ liệu đa hợp: vừa là bus dữ liệu vừa là byte thấp của địa chỉ 16 bit . ALE là tín hiệu để chốt địa chỉ vào một thanh ghi bên ngoài trong nữa đầu của chu kỳ bộ nhớ. Sau đó, các đường Port 0 dùng để xuất hoặc nhập dữ liệu trong nữa sau chu kỳ của chu kỳ bộ nhớ. Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và có thể được dùng là nguồn xung nhịp cho các hệ thống. Nếu xung trên 8951 là 12MHz thì ALE có tần số 2MHz. Chân này cũng được làm ngõ vào cho xung lập trình cho EPROM trong 8951. Trang 6 Báo Cáo Thực Tập Công Nhân g. EA (External Access): Tín hiệu vào EA trên chân 31 thường được nối lên mức cao (+5V) hoặc mức thấp (GND). Nếu ở mức cao, 8951 thi hành chương trình từ ROM nội trong khoảng địa chỉ thấp (4K). Nếu ở mức thấp, chương trình chỉ được thi hành từ bộ nhớ mở rộng. Người ta còn dùng chân EA làm chân cấp điện áp 21V khi lập trình cho EPROM trong 8951. h. RST (Reset): Ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ reset của 8951. Khi tín hiệu này được đưa lên mức cao (trong ít nhất 2 chu kỳ máy), các thanh ghi trong 8951 được đưa vào những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống. i.OSC: 8951 có một bộ dao động trên chip, nó thường được nối với thạch anh giữa hai chân 18 và 19. Tần số thạch anh thông thường là 12MHz. j. POWER: 8951 vận hành với nguồn đơn +5V ( 20%. Vcc được nối vào chân 40 và Vss (GND) được nối vào chân 20. 2. Tìm hiểu về tập lệnh của 89C51. Một số lệnh thường gặp. ACALL addr11 : Gọi chương trình con(gọi đến địa chỉ tuyệt đối). Mô tả: ACALL gọi không điều kiện một chương trình con đặt tại địa chỉ được chỉ ra trong lệnh. Lệnh này tăng nội dung của PC bởi 2 để PC chứa địa chỉ của lệnh kế lệnh ACALL, sau đó cất nội dung 16 bit của PC vào stack(Byte thấp cất trước) và tăng con trỏ stack SP bởi 2. Do vậy chương trình con được gọi phải được bắt đầu trong cùng khối 2K của bộ nhớ chương trình với Byte đầu tiên của lệnh theo sau lệnh ACALL. Các cờ khong bị ảnh hưởng. LCALL addr16 : Gọi chương trình con. Chương trình con được gọi phải được bắt đầu trong cùng khối 64K của bộ nhớ chương trình với Byte đầu tiên của lệnh theo sau lệnh LCALL. Các cờ khong bị ảnh hưởng. ADD A,: Cộng Mô tả: ADD Cộng nội dung của một byte ở địa chỉ được chỉ ra trong lệnh với nội dung thanh chứa và đặt kết quả vào thanh chứa. ADD có 4 kiểu định địa chỉ cho toán hạn nguồn: thanh ghi, trực tiếp, thanh ghi gián tiếp hoặc tức thời. AJMP addr11: Nhảy đến địa chỉ tuyệt đối. Đích nhảy đến phải trong cùng khối 2K của bộ nhớ chương trình với byte đầu tiên của lệnh theo sau lệnh AJMP. ANL ,: thực hiện phép toán AND từng bít giữa hai toán hạng được chỉ ra trong lệnh và lưu kết quả vào toán hạn đích. Các cờ không bị ảnh hưởng. CJNE ,,rel : So sánh và nhảy nếu không bằng. Cờ nhớ được set bằng 1 nếu giá trị nguyên không dấu của toán hạn trước nhỏ hơn giá trị nguyên không dấu của toán hạn sau. Ngược lại cờ nhớ bị xoá. Trang 7 Báo Cáo Thực Tập Công Nhân CLR bit: Xoá bít. CPL bit: Lấy bù bit. DEC byte: Byte chỉ ra trong lệnh được giảm đi 1, cờ nhớ không bị anhư hưởng. DIV AB: chia số nguyên không dấu 8 bit chứa. SETB : Set bit bằng 1. Trang 8 Báo Cáo Thực Tập Công Nhân CHƯƠNG III : SƠ ĐỒ MẠCH VÀ TÍNH CHỌN LINH KIỆN Đề tài: Mạch giám sát và điều khiển đếm sản phẩm có giao tiếp máy tính 1.Sơ đồ khối và phân tích hoạt động: 1.1 Sơ đồ khối: Hiển thị Bàn phím KHỐI XỬ LÍ TRUNG TÂM (89S52) Cảm biến Băng chuyền Máy tính 1.2 Nguyên lý chung: Thông qua hệ thống cảm biến thu phát hồng ngoại sẽ đưa tín hiệu đầu vào vào 89S52,sau khi được xử lý tại vi điều khiển(chương trình được lập trình bằng ASM) sẽ đưa tín hiệu đầu ra điều khiển 2 hệ thống băng chuyền thực hiện việc đếm số thùng trong 1 ca và số sản phẩm trong 1 thùng. Song song với quá trình hoạt động của mạch,máy tính sẽ thực hiện giám sát và điều khiển thông qua dữ liệu được gởi xuống vi điều khiển bằng cổng COM 1.3 Cụ thể: 1.3.1 Khối cảm biến: Trên mỗi băng chuyền thùng và sản phẩm,sẽ đặt 1 hệ thống cảm biến gồm 1 led hồng ngoại phát và 1 photodiode thu,khi có sản phẩm(thùng) đi qua,hệ thống sẽ gởi tín hiệu mức 0 báo cho VĐK biết, căn cứ vào chương trình đã được nạp,VĐK sẽ đưa ra chỉ thị điều khiển dừng hay khởi động băng chuyền để thực hiện việc đếm số sản phẩm(thùng). 1.3.2 Khối băng chuyền: Trang 9 Báo Cáo Thực Tập Công Nhân Gồm 2 băng chuyền: một băng chuyền cho thùng chạy,và một cho sản phẩm chạy 1.3.3 Khối hiển thị: Gồm 4 led 7 đoạn (2 led cho số thùng và 2 led cho số sản phẩm)sẽ hiển thị số sản phẩm và thùng cài đặt,cũng như số sản phẩm và số thùng trong quá trình đếm. 1.3.4 Khối bàn phím: Phím 0- 9: nhập số sản phẩm(thùng) cài đặt Phím 10: Start Phím 11: Cài đặt Phím 12: Thoát khỏi cài đặt Phím 13: Stop Phím 14: Bắt đầu cài đặt thùng 1.3.5 Điều khiển từ PC: Chương trình điều khiển được viết bằng Delphi. Máy tính sẽ gởi tín hiệu khởi động, gởi số sản phẩm và thùng cài đặt xuống VĐK thông qua cổng COM. Song song với quá trình gởi dữ liệu thì PC cũng sẽ nhận dữ liệu đếm từ VĐK và hiển thị lên màn hình điều khiển. 2.Tính toán thiết kế: 2.1. Mạch công suất cho động cơ: Mục đích là tạo ra dòng lớn để cung cấp cho động cơ ULN2803 có nhiệm vụ đệm dòng cho mạch công suất RN6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 12V 4k7 RULNS U9 C PWM1 1 2 C PWM2 3 4 C PWM3 5 6 C PWM4 7 8 12V 10 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 COM OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 GND ULN2803 Tính chọn điện trở: ULN2803 có Iin = 25 mA Chọn Vin = 12V Vậy RN6 =4k7 Chọn RULNS = 1K Trang 10 18 17 16 15 14 13 12 11 9 PWM1 PWM2 PWM3 PWM4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1K 12V Báo Cáo Thực Tập Công Nhân 24V 12V D21 4007 PWM1 Q7 D468 Q8 B562 M1 IRF540 PWM2 Q9 D468 Q10 B562 DC1 24V M2DC2 IRF540 R25 330 2W 24V Q11 D468 J27 1 2 DC2 12V D27 4007 J26 R24 330 2W 12V D24 4007 1 2 J28 1 2 M3DC3 IRF540 DC2 PWM3 Q12 B562 R26 330 2W 24V 12V D30 4007 PWM4 Q13 D468 Q14 B562 M4DC4 IRF540 R27 330 2W Fet IRN540 : đóng mở động cơ Chọn 2bjt là 2sd468 và 2sb562 mạch mắc Darlington :khuếch đại dòng 2.1.1 Mạch cảm biến R330 Trang 11 1 2 J29 DC4 Báo Cáo Thực Tập Công Nhân Mạch gồm hai khối cảm biến dùng để đếm số sản phẩm và số thùng. Khi không có sản phẩm đi qua LED thu nhận được tín hiệu từ LED phát, điện trở của LED phát R=330,led thu có R= 1 2.2. Mạch hiển thị : U7 A1A2 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 U6 A7A6 A1A2 10 9 8 7 6 A7A6 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 A1A2 10 9 8 7 6 A7A6 U5 10 9 8 7 6 A1A2 10 9 8 7 6 A7A6 U4 A5A4 A3 A5A4 led 7 seg R31 P2.7 A3 A5A4 led 7 seg R33 A5A4 R37 P2.5 Q2 2SC1815 R A3 led 7 seg R35 P2.6 Q1 2SC1815 R A3 led 7 seg P2.4 Q3 2SC1815 R Q4 2SC1815 R R32 R34 R36 R38 R R R R 5V 5V R39 P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 7 1 2 6 4 5 3 U8 VCC P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 1 2 4 8 BI/RBO RBI LT A B C D E F G GND 8 7 6 5 4 3 2 1 16 R J1 13 12 11 10 9 15 14 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 8 SN7447 CON8 0 Title Size A Date: