Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết nối
MỞ ðẦU ................................................................................................................1
1. ðặt vấn ñề ....................................................................................................1
2. Nội dung nghiên cứu ....................................................................................1
2.1. Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch phần cứng hệ thống ño khoảng cách
sử dụng cảm biến hồng ngoại tích hợp trên cơ cấu chuyển ñộng gồm:..........2
2.2. Xây dựng phần mềm cho thiết bị bởi các chức năng sau:..............................2
2.3. Tìm hiểu về các cảm biến ño khoảng cách bằng siêu âm ..............................2
2.4. Tìm hiểu về một số cảm biến ño khoảng cách bằng hồng ngoại....................3
3. Phương pháp nghiên cứu ..............................................................................4
4. Phạm vi ứng dụng .......................................................................................4
5. Giới thiệu về các chương mục của luận văn..................................................4
Chương I: GIỚI THIỆU VỀ BÀI TOÁN ðO KHOẢNG CÁCH VÀ MỘT
SỐ CÁC CẢM BIẾN ðO KHOẢNG CÁCH ............................................7
1.1. Bài toán ño khoảng cách...............................................................................7
1.2. ðo khoảng cách bằng cảm biến siêu âm .......................................................8
1.2.1. Sơ ñồ nguyên lý chung..................................................................................9
1.2.2. Nguyên lý ño ................................................................................................9
1.2.3. Tầm quét của cảm biến siêu âm .................................................................. 10
1.2.4. Thông số của một số loại cảm biến siêu âm ................................................ 11
1.3. ðo khoảng cách bằng cảm biến hồng ngoại và lựa chọn của ñề tài ............. 11
1.3.1. Vật liệu và tia hồng ngoại ............................................................................ 11
1.3.2. Cơ sở vật lý ................................................................................................. 12
1.3.3. Một số loại cảm biến hồng ngoại ................................................................. 12
1.3.4. Cảm biến hồng ngoại GP2D12..................................................................... 13
Chương II: PHÂN TÍCH GIẢI PHÁP THIẾT BỊ ðO KHOẢNG CÁCH
BẰNG CẢM BIẾN ðẦU ðO DỊCH CHUYỂN ðƯỢC ......................... 18
2.1. Lý do lựa chọn giải pháp ............................................................................ 18
2.2. Nguyên lý chung phối hợp cảm biến khoảng cách với giá ñỡ dịch
chuyển........................................................................................................ 19
2.2.1. Nguyên lý phần cơ khí................................................................................. 20
2.2.2. Nguyên lý phần ðiện ñiều khiển.................................................................. 21
Chương III: THIẾT KẾ THIẾT BỊ ðO KHOẢNG CÁCH VỚI ðẦU ðO
DỊCH CHUYỂN ðƯỢC .......................................................................... 25
3.1. Sơ ñồ khối và chức năng các khối .............................................................. 25
3.1.1. Sơ ñồ khối ................................................................................................... 25
3.1.2. Chức năng các khối...................................................................................... 25
3.2. Lựa chọn và thiết kế khối Vi xử lý trung tâm............................................. 26
3.2.1. Tổng quan về vi ñiều khiển.......................................................................... 26
3.2.2. ðánh giá các dòng vi ñiều khiển PIC ........................................................... 26
3.2.3. Vi ñiều khiển PIC16F886 ............................................................................ 27
3.3. Lựa chọn và thiết kế khối cảm biến và ADC .............................................. 33
3.3.1. Khối cảm biến.............................................................................................. 33
3.3.2. Chuyển ñổi ADC........................................................................................ 34
3.4. Lựa chọn và thiết kế khối ñiều khiển ñộng cơ bước.................................... 38
3.4.1. ðộng cơ bước............................................................................................. 38
3.4.2. Mạch ñiều khiển ñộng cơ bước................................................................... 40
3.5. Lựa chọn và thiết kế khối LCD.................................................................. 41
3.6. Lựa chọn và thiết kế khối các phím ñiều khiển ........................................... 43
3.6. Lựa chọn và thiết kế khối truyền thông RS-232.......................................... 44
3.7. Các khối khác trong hệ thống ..................................................................... 46
3.7.1. Khối nguồn ............................................................................................... 46
3.7.2. Khối công tắc hành trình ........................................................................... 46
3.7.3. Khối còi tín hiệu......................................................................................... 47
3.8. Thiết kế tổng thể mạch thiết bị ................................................................... 48
3.8.1. Mạch nguyên lý tổng thể ........................................................................... 48
3.8.2. Các khối trong sơ ñồ và phần mềm thiết kế ................................................ 49
3.8.3. Thuật toán hoạt ñộng.................................................................................. 50
3.9. Phân tích và thiết kế phần mềm vi xử lý ..................................................... 51
3.9.1. Tổng quan về CCS ..................................................................................... 51
3.9.2. Giới thiệu về CCS ...................................................................................... 52
3.9.3. Giao diện của CCS .................................................................................... 52
3.10. Phân tích và thiết kế hệ thống phần mềm trên PC....................................... 58
Chương IV: CÁC KẾT QUẢ TRIỂN KHAI ..................................................... 59
4.1. Mạch phần cứng......................................................................................... 59
4.1.1. Mạch phần cứng phần ñiện......................................................................... 59
4.1.2. Mạch phần cứng cơ khí .............................................................................. 62
4.2. Phần mềm vi xử lý ..................................................................................... 64
4.2.1. File Project (main.Pjt) ................................................................................ 65
4.2.2. File.c (main.c) ............................................................................................ 65
4.2.3. File *.h....................................................................................................... 65
4.2.4. Cài ñặt khoảng cách ño của cảm biến ......................................................... 68
4.2.5. Kết luận...................................................................................................... 69
4.3. Phần mềm tích hợp trên PC ........................................................................ 69
4.3.1. Cài ñặt cáp với PC ....................................................................................... 69
4.3.3. Thao tác kết hơp Terminal với Hệ thống ño và PC ..................................... 69
4.4. Các kết quả thử nghiệm.............................................................................. 71
KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ ................................................................................... 72
1. Kêt luận...................................................................................................... 72
2. ðề nghị ...................................................................................................... 72
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 73
MỞ ðẦU
1. ðặt vấn ñề
Vấn ñề ño khoảng cách trong thực tế hiện nay có rất nhiều phương pháp ño và
cách ño khác nhau. Việc thiết kế hệ thống ño khoảng cách một cách tự ñộng là một
trong những phương pháp ño ñược ứng dụng rất rộng rãi và phổ biến hiện nay,
nhưng vẫn phải ñảm bảo ñược các yêu cầu như ñộ chính xác, linh hoạt, ñảm bảo
ñược yêu cầu về ứng dụng trong lĩnh vực cần ño. Ngoài ra còn phải phù hợp với bài
toàn kinh tế ñối với thiết bị khi lựa chọn và thiết kế. Chính vì thế ở ñây tui ñề xuất
việc thiết kế chế tạo một hệ thống ño khoảng cách sử dụng “Cảm biến hồng ngoại”
tích hợp trên một cơ cấu chuyển ñộng có thể ñiều khiển ñược, với mục ñích ño
khoảng cách và tăng khoảng cách ño ñể giảm giá thành của thiết bị ño.
tui rất trân trọng Thank PGS-TSKH Trần Hoài Linh ñã trực tiếp, nhiệt tình
chỉ bảo hướng dẫn ñể tui thực hiện ñề tài này một cách có hiệu quả trong quá trình
thiết kế và triển khai ñề tài.
2. Nội dung nghiên cứu
Thực tế trên thị trường nước ta hiện nay có rất nhiều hệ thống ño khoảng cách
như phát hiện chướng ngại vật, ño mức chất lỏng v.v… ñặ biệt là các thiết bị ño nhỏ
và gọn có thể di chuyển lắp ñặt ở các vị trí ñịa ñiểm cần ño và kiểm tra trong quá
trình thực hiện.
Mặc dù vậy cũng có một số giải pháp và các công nghệ ño ñưa ra ñể áp dụng
vào thiết bị ño trong thời ñiểm hiện nay còn một số hạn chế nhất ñịnh như:
– Khoảng cách ño hạn chế
– Giá thành sản phẩm khá cao khi mở rộng khoảng cách ño
Thực tế ñặt ra nhiệm vụ thiết kế, chế tạo hệ thống ño khoảng cách sử dụng
cảm biến hồng ngoại tích hợp trên cơ cấu chuyển ñộng có thể ñiều khiển ñược ñể
nhằm ñáp ứng ñược những vấn ñề trên và nhu cầu thực tế hiện nay.
Các nhiệm vụ ñặt ra trong luận văn
2.1. Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch phần cứng hệ thống ño khoảng cách sử
dụng cảm biến hồng ngoại tích hợp trên cơ cấu chuyển ñộng gồm:
• Mạch ñiện phần cứng
• Thiết kế cơ cấu chuyển ñộng bằng cơ khí
• Hệ thống ño có kích thước nhỏ gọn (có kích thước không lớn hơn
400 x 300 x 150 mm ,có thể cầm tay)
• Tích hợp với cơ cấu chuyển ñộng (có chiều dài không lớn hơn
750cm)
• Lưu giữ số liệu, truyền và trao ñổi số liệu với bộ nhớ trong của
thiết bị ño và với máy tính
• Có các phím chức năng ñể thiết lập và ñặt lại chế ñộ ño
• Tính linh hoạt cao (có thể thay ñổi cấu hình phần cứng bằng cách
thay ñổi các cảm biến có các khoảng cách cảm nhận khác nhau
hay cảm biến siêu âm)
• Thiết bị và hệ thống ño sử dụng nguồn 5V
• Lưu giữ số liệu, truyền và trao ñổi số liệu với bộ nhớ trong của
thiết bị và với máy tính
2.2. Xây dựng phần mềm cho thiết bị bởi các chức năng sau:
• Tự ñộng kết nối thiết bị ño với máy tính
• ðồng bộ dữ liệu ño lên máy tính và lưu vào cơ sở dữ liệu
• Có thể tìm kiếm ñược các thông tin trong cơ sở dữ liệu
• Giao diện phần mềm lập trình ñơn giản, trực quan với người sử
dụng và quan sát
2.3. Tìm hiểu về các cảm biến ño khoảng cách bằng siêu âm
• FRS02: Cảm biến ño cự li từ xa bằng sóng siêu âm
• FRS04: Cảm biến siêu âm ño khoảng cách
• FRS05: Cảm biến siêu âm
• FRS10: Cảm biến siêu âm kích thước bé
• FRS235: Cảm biến “ñầu bút chì”
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
MỞ ðẦU ................................................................................................................1
1. ðặt vấn ñề ....................................................................................................1
2. Nội dung nghiên cứu ....................................................................................1
2.1. Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch phần cứng hệ thống ño khoảng cách
sử dụng cảm biến hồng ngoại tích hợp trên cơ cấu chuyển ñộng gồm:..........2
2.2. Xây dựng phần mềm cho thiết bị bởi các chức năng sau:..............................2
2.3. Tìm hiểu về các cảm biến ño khoảng cách bằng siêu âm ..............................2
2.4. Tìm hiểu về một số cảm biến ño khoảng cách bằng hồng ngoại....................3
3. Phương pháp nghiên cứu ..............................................................................4
4. Phạm vi ứng dụng .......................................................................................4
5. Giới thiệu về các chương mục của luận văn..................................................4
Chương I: GIỚI THIỆU VỀ BÀI TOÁN ðO KHOẢNG CÁCH VÀ MỘT
SỐ CÁC CẢM BIẾN ðO KHOẢNG CÁCH ............................................7
1.1. Bài toán ño khoảng cách...............................................................................7
1.2. ðo khoảng cách bằng cảm biến siêu âm .......................................................8
1.2.1. Sơ ñồ nguyên lý chung..................................................................................9
1.2.2. Nguyên lý ño ................................................................................................9
1.2.3. Tầm quét của cảm biến siêu âm .................................................................. 10
1.2.4. Thông số của một số loại cảm biến siêu âm ................................................ 11
1.3. ðo khoảng cách bằng cảm biến hồng ngoại và lựa chọn của ñề tài ............. 11
1.3.1. Vật liệu và tia hồng ngoại ............................................................................ 11
1.3.2. Cơ sở vật lý ................................................................................................. 12
1.3.3. Một số loại cảm biến hồng ngoại ................................................................. 12
1.3.4. Cảm biến hồng ngoại GP2D12..................................................................... 13
Chương II: PHÂN TÍCH GIẢI PHÁP THIẾT BỊ ðO KHOẢNG CÁCH
BẰNG CẢM BIẾN ðẦU ðO DỊCH CHUYỂN ðƯỢC ......................... 18
2.1. Lý do lựa chọn giải pháp ............................................................................ 18
2.2. Nguyên lý chung phối hợp cảm biến khoảng cách với giá ñỡ dịch
chuyển........................................................................................................ 19
2.2.1. Nguyên lý phần cơ khí................................................................................. 20
2.2.2. Nguyên lý phần ðiện ñiều khiển.................................................................. 21
Chương III: THIẾT KẾ THIẾT BỊ ðO KHOẢNG CÁCH VỚI ðẦU ðO
DỊCH CHUYỂN ðƯỢC .......................................................................... 25
3.1. Sơ ñồ khối và chức năng các khối .............................................................. 25
3.1.1. Sơ ñồ khối ................................................................................................... 25
3.1.2. Chức năng các khối...................................................................................... 25
3.2. Lựa chọn và thiết kế khối Vi xử lý trung tâm............................................. 26
3.2.1. Tổng quan về vi ñiều khiển.......................................................................... 26
3.2.2. ðánh giá các dòng vi ñiều khiển PIC ........................................................... 26
3.2.3. Vi ñiều khiển PIC16F886 ............................................................................ 27
3.3. Lựa chọn và thiết kế khối cảm biến và ADC .............................................. 33
3.3.1. Khối cảm biến.............................................................................................. 33
3.3.2. Chuyển ñổi ADC........................................................................................ 34
3.4. Lựa chọn và thiết kế khối ñiều khiển ñộng cơ bước.................................... 38
3.4.1. ðộng cơ bước............................................................................................. 38
3.4.2. Mạch ñiều khiển ñộng cơ bước................................................................... 40
3.5. Lựa chọn và thiết kế khối LCD.................................................................. 41
3.6. Lựa chọn và thiết kế khối các phím ñiều khiển ........................................... 43
3.6. Lựa chọn và thiết kế khối truyền thông RS-232.......................................... 44
3.7. Các khối khác trong hệ thống ..................................................................... 46
3.7.1. Khối nguồn ............................................................................................... 46
3.7.2. Khối công tắc hành trình ........................................................................... 46
3.7.3. Khối còi tín hiệu......................................................................................... 47
3.8. Thiết kế tổng thể mạch thiết bị ................................................................... 48
3.8.1. Mạch nguyên lý tổng thể ........................................................................... 48
3.8.2. Các khối trong sơ ñồ và phần mềm thiết kế ................................................ 49
3.8.3. Thuật toán hoạt ñộng.................................................................................. 50
3.9. Phân tích và thiết kế phần mềm vi xử lý ..................................................... 51
3.9.1. Tổng quan về CCS ..................................................................................... 51
3.9.2. Giới thiệu về CCS ...................................................................................... 52
3.9.3. Giao diện của CCS .................................................................................... 52
3.10. Phân tích và thiết kế hệ thống phần mềm trên PC....................................... 58
Chương IV: CÁC KẾT QUẢ TRIỂN KHAI ..................................................... 59
4.1. Mạch phần cứng......................................................................................... 59
4.1.1. Mạch phần cứng phần ñiện......................................................................... 59
4.1.2. Mạch phần cứng cơ khí .............................................................................. 62
4.2. Phần mềm vi xử lý ..................................................................................... 64
4.2.1. File Project (main.Pjt) ................................................................................ 65
4.2.2. File.c (main.c) ............................................................................................ 65
4.2.3. File *.h....................................................................................................... 65
4.2.4. Cài ñặt khoảng cách ño của cảm biến ......................................................... 68
4.2.5. Kết luận...................................................................................................... 69
4.3. Phần mềm tích hợp trên PC ........................................................................ 69
4.3.1. Cài ñặt cáp với PC ....................................................................................... 69
4.3.3. Thao tác kết hơp Terminal với Hệ thống ño và PC ..................................... 69
4.4. Các kết quả thử nghiệm.............................................................................. 71
KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ ................................................................................... 72
1. Kêt luận...................................................................................................... 72
2. ðề nghị ...................................................................................................... 72
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 73
MỞ ðẦU
1. ðặt vấn ñề
Vấn ñề ño khoảng cách trong thực tế hiện nay có rất nhiều phương pháp ño và
cách ño khác nhau. Việc thiết kế hệ thống ño khoảng cách một cách tự ñộng là một
trong những phương pháp ño ñược ứng dụng rất rộng rãi và phổ biến hiện nay,
nhưng vẫn phải ñảm bảo ñược các yêu cầu như ñộ chính xác, linh hoạt, ñảm bảo
ñược yêu cầu về ứng dụng trong lĩnh vực cần ño. Ngoài ra còn phải phù hợp với bài
toàn kinh tế ñối với thiết bị khi lựa chọn và thiết kế. Chính vì thế ở ñây tui ñề xuất
việc thiết kế chế tạo một hệ thống ño khoảng cách sử dụng “Cảm biến hồng ngoại”
tích hợp trên một cơ cấu chuyển ñộng có thể ñiều khiển ñược, với mục ñích ño
khoảng cách và tăng khoảng cách ño ñể giảm giá thành của thiết bị ño.
tui rất trân trọng Thank PGS-TSKH Trần Hoài Linh ñã trực tiếp, nhiệt tình
chỉ bảo hướng dẫn ñể tui thực hiện ñề tài này một cách có hiệu quả trong quá trình
thiết kế và triển khai ñề tài.
2. Nội dung nghiên cứu
Thực tế trên thị trường nước ta hiện nay có rất nhiều hệ thống ño khoảng cách
như phát hiện chướng ngại vật, ño mức chất lỏng v.v… ñặ biệt là các thiết bị ño nhỏ
và gọn có thể di chuyển lắp ñặt ở các vị trí ñịa ñiểm cần ño và kiểm tra trong quá
trình thực hiện.
Mặc dù vậy cũng có một số giải pháp và các công nghệ ño ñưa ra ñể áp dụng
vào thiết bị ño trong thời ñiểm hiện nay còn một số hạn chế nhất ñịnh như:
– Khoảng cách ño hạn chế
– Giá thành sản phẩm khá cao khi mở rộng khoảng cách ño
Thực tế ñặt ra nhiệm vụ thiết kế, chế tạo hệ thống ño khoảng cách sử dụng
cảm biến hồng ngoại tích hợp trên cơ cấu chuyển ñộng có thể ñiều khiển ñược ñể
nhằm ñáp ứng ñược những vấn ñề trên và nhu cầu thực tế hiện nay.
Các nhiệm vụ ñặt ra trong luận văn
2.1. Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch phần cứng hệ thống ño khoảng cách sử
dụng cảm biến hồng ngoại tích hợp trên cơ cấu chuyển ñộng gồm:
• Mạch ñiện phần cứng
• Thiết kế cơ cấu chuyển ñộng bằng cơ khí
• Hệ thống ño có kích thước nhỏ gọn (có kích thước không lớn hơn
400 x 300 x 150 mm ,có thể cầm tay)
• Tích hợp với cơ cấu chuyển ñộng (có chiều dài không lớn hơn
750cm)
• Lưu giữ số liệu, truyền và trao ñổi số liệu với bộ nhớ trong của
thiết bị ño và với máy tính
• Có các phím chức năng ñể thiết lập và ñặt lại chế ñộ ño
• Tính linh hoạt cao (có thể thay ñổi cấu hình phần cứng bằng cách
thay ñổi các cảm biến có các khoảng cách cảm nhận khác nhau
hay cảm biến siêu âm)
• Thiết bị và hệ thống ño sử dụng nguồn 5V
• Lưu giữ số liệu, truyền và trao ñổi số liệu với bộ nhớ trong của
thiết bị và với máy tính
2.2. Xây dựng phần mềm cho thiết bị bởi các chức năng sau:
• Tự ñộng kết nối thiết bị ño với máy tính
• ðồng bộ dữ liệu ño lên máy tính và lưu vào cơ sở dữ liệu
• Có thể tìm kiếm ñược các thông tin trong cơ sở dữ liệu
• Giao diện phần mềm lập trình ñơn giản, trực quan với người sử
dụng và quan sát
2.3. Tìm hiểu về các cảm biến ño khoảng cách bằng siêu âm
• FRS02: Cảm biến ño cự li từ xa bằng sóng siêu âm
• FRS04: Cảm biến siêu âm ño khoảng cách
• FRS05: Cảm biến siêu âm
• FRS10: Cảm biến siêu âm kích thước bé
• FRS235: Cảm biến “ñầu bút chì”
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links