Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cửa Tự Động Sử Dụng Vi Điều Khiển 80c51 - Khoá Luận Tốt Nghiệp

Khóa luận tốt nghiệp trình bày thiết kế hệ thống điều khiển cửa tự động sử dụng vi điều khiển họ 80C51, ứng dụng công nghệ hiện đại, hiệu quả cao.

• Tác giả: Phạm Xuân Vượng
• Người hướng dẫn: T.S Nguyễn Trọng Thắng
• Trường học: Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng
• Chuyên ngành: Điện Công Nghiệp
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cửa Tự Động Sử Dụng Vi Điều Khiển Họ 80C51
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hải Phòng

Tóm tắt

I. Hệ thống điều khiển cửa tự động

Hệ thống điều khiển cửa tự động là một ứng dụng quan trọng trong lĩnh vực công nghệ tự động hóa. Bài viết này tập trung vào việc thiết kế và triển khai một hệ thống điều khiển cửa tự động sử dụng vi điều khiển 80c51. Hệ thống này không chỉ đáp ứng nhu cầu thực tế mà còn mang lại hiệu quả cao trong việc tiết kiệm thời gian và năng lượng. Cửa tự động được thiết kế để mở và đóng dựa trên tín hiệu từ cảm biến, giúp người dùng không cần tác động trực tiếp lên cửa. Đây là một giải pháp hiện đại, phù hợp với các công trình công cộng như sân bay, khách sạn, và trung tâm thương mại.

1.1. Cấu trúc hệ thống

Hệ thống bao gồm các thành phần chính như vi điều khiển 80c51, cảm biến, động cơ, và cơ cấu truyền động. Vi điều khiển 80c51 đóng vai trò trung tâm, xử lý tín hiệu từ cảm biến và điều khiển động cơ để mở/đóng cửa. Cảm biến được sử dụng để phát hiện sự hiện diện của người hoặc vật thể, gửi tín hiệu đến vi điều khiển. Động cơ được kết nối với cơ cấu truyền động để thực hiện chuyển động của cửa. Hệ thống được thiết kế để hoạt động ổn định, đảm bảo an toàn và hiệu quả.

1.2. Ưu điểm của hệ thống

Hệ thống điều khiển cửa tự động mang lại nhiều ưu điểm như tiện lợi, tiết kiệm thời gian, và nâng cao trải nghiệm người dùng. Cửa tự động hóa giúp giảm thiểu sự tiếp xúc trực tiếp, đặc biệt hữu ích trong các khu vực công cộng. Ngoài ra, hệ thống còn giúp tiết kiệm năng lượng bằng cách tự động đóng cửa khi không có người qua lại, ngăn chặn sự thất thoát nhiệt hoặc hơi lạnh. Đây là một giải pháp hiệu quả trong việc quản lý và vận hành các công trình tự động.

II. Thiết kế hệ thống sử dụng vi điều khiển 80c51

Thiết kế hệ thống sử dụng vi điều khiển 80c51 là trọng tâm của bài viết. Vi điều khiển này được lựa chọn do khả năng xử lý mạnh mẽ và tính linh hoạt trong các ứng dụng điều khiển. Hệ thống được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu về độ chính xác, tốc độ, và độ tin cậy. Kỹ thuật điện tử được áp dụng để kết nối các thành phần như cảm biến, động cơ, và mạch điều khiển. Việc lập trình cho vi điều khiển được thực hiện bằng ngôn ngữ Assembly, đảm bảo hiệu suất tối ưu và khả năng tùy chỉnh cao.

2.1. Lập trình vi điều khiển

Lập trình vi điều khiển là bước quan trọng trong quá trình thiết kế hệ thống. Vi điều khiển 80c51 được lập trình để xử lý tín hiệu từ cảm biến và điều khiển động cơ. Chương trình được viết bằng ngôn ngữ Assembly, đảm bảo tốc độ xử lý nhanh và tiết kiệm bộ nhớ. Các thuật toán được thiết kế để điều khiển cửa mở/đóng một cách mượt mà, tránh va chạm và đảm bảo an toàn. Việc lập trình cũng bao gồm các chức năng như tự động đóng cửa sau một khoảng thời gian nhất định, giúp tiết kiệm năng lượng.

2.2. Kết nối phần cứng

Kết nối phần cứng là bước không thể thiếu trong quá trình thiết kế hệ thống. Các thành phần như cảm biến, động cơ, và vi điều khiển được kết nối một cách chính xác để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định. Cảm biến được đặt ở vị trí phù hợp để phát hiện sự hiện diện của người hoặc vật thể. Động cơ được kết nối với cơ cấu truyền động để thực hiện chuyển động của cửa. Vi điều khiển 80c51 đóng vai trò trung tâm, điều khiển toàn bộ hoạt động của hệ thống. Quá trình kết nối được thực hiện cẩn thận để tránh các lỗi kỹ thuật và đảm bảo độ tin cậy của hệ thống.

III. Ứng dụng và giá trị thực tiễn

Ứng dụng vi điều khiển trong hệ thống cửa tự động mang lại nhiều giá trị thực tiễn. Hệ thống này có thể được áp dụng trong các công trình công cộng như sân bay, khách sạn, và trung tâm thương mại. Giải pháp tự động hóa này không chỉ nâng cao trải nghiệm người dùng mà còn giúp tiết kiệm năng lượng và chi phí vận hành. Hệ thống cũng có thể được mở rộng để tích hợp với các công nghệ hiện đại như IoT, giúp quản lý và điều khiển từ xa. Đây là một bước tiến quan trọng trong việc phát triển các công trình tự động và thông minh.

3.1. Ứng dụng trong công trình công cộng

Hệ thống cửa tự động được ứng dụng rộng rãi trong các công trình công cộng như sân bay, khách sạn, và trung tâm thương mại. Cửa tự động hóa giúp tăng cường sự tiện lợi và an toàn cho người dùng. Hệ thống cũng giúp giảm thiểu sự tiếp xúc trực tiếp, đặc biệt hữu ích trong các khu vực có lưu lượng người qua lại lớn. Ngoài ra, hệ thống còn giúp tiết kiệm năng lượng bằng cách tự động đóng cửa khi không có người qua lại, ngăn chặn sự thất thoát nhiệt hoặc hơi lạnh.

3.2. Giá trị kinh tế và kỹ thuật

Hệ thống cửa tự động mang lại nhiều giá trị kinh tế và kỹ thuật. Về mặt kinh tế, hệ thống giúp tiết kiệm chi phí vận hành và bảo trì. Về mặt kỹ thuật, hệ thống được thiết kế để hoạt động ổn định, đảm bảo độ tin cậy và an toàn. Nghiên cứu hệ thống này cũng mở ra nhiều cơ hội phát triển các giải pháp tự động hóa khác, góp phần thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp tự động hóa.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG ISO 9001:2008 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CỬA TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG HỆ VI ĐIỀU KHIỂN HỌ 80C51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN CÔNG NGHIỆP HẢI PHÕNG - 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG ISO 9001:2008 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CỬA TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG HỆ VI ĐIỀU KHIỂN HỌ 80C51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Sinh viên: Phạm Xuân Vƣợng Ngƣời hƣớng dẫn: T.S Nguyễn Trọng Thắng HẢI PHÕNG - 2016 Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc ----------------o0o----------------- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên: Phạm Xuân Vƣợng Mã sv: 1513102015 Lớp: ĐCL901 Ngành Điện Tự động công nghiệp Tên đề tài: Thiết kế hệ thống điều khiển cửa tự động sử dụng hệ vi điều khiển họ 80C051 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI 1. Nội dung và các yêu cầu cần giải quyết trong nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp ( về lý luận, thực tiễn, các số liệu cần tính toán và các bản vẽ). Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính toán. Địa điểm thực tập tốt nghiệp:.

CÁC CÁN BỘ HƢỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Ngƣời hƣớng dẫn thứ nhất: Họ và tên : Nguyễn Trọng Thắng Học hàm, học vị : Tiến Sỹ Cơ quan công tác : Trƣờng Đại học dân lập Hải Phòng Nội dung hƣớng dẫn : Toàn bộ đồ án Ngƣời hƣớng dẫn thứ hai: Họ và tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hƣớng dẫn : Đề tài tốt nghiệp đƣợc giao ngày. Yêu cầu phải hoàn thành xong trƣớc ngày. năm 2016 Đã nhận nhiệm vụ Đ.N Đã giao nhiệm vụ Đ.N Sinh viên Cán bộ hƣớng dẫn Đ.N Phạm Xuân Vƣợng T.S Nguyễn Trọng Thắng Hải Phòng, ngày.năm 2016 HIỆU TRƢỞNG GS.NGƢT TRẦN HỮU NGHỊ PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN 1. Tinh thần, thái độ của sinh viên trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp.

Đánh giá chất lƣợng của Đ. (so với nội dung yêu cầu đã đề ra trong nhiệm vụ Đ.N trên các mặt lý luận thực tiễn, tính toán giá trị sử dụng, chất lượng các bản vẽ. Cho điểm của cán bộ hƣớng dẫn: (Điểm ghi bằng số và chữ) Ngày. năm 2016 Cán bộ hƣớng dẫn chính (Ký và ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƢỜI CHẤM PHẢN BIỆN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP 1.

Đánh giá chất lƣợng của đề tài tốt nghiệp về các mặt thu thập và phân tích số liệu ban đầu, cơ sở lý luận chọn phƣơng án tối ƣu, cách tính toán chất lƣợng thuyết minh và bản vẽ, giá trị lý luận và thực tiễn đề tài. Cho điểm cán bộ chấm phản biện (Điểm ghi bằng số và chữ) Ngày. năm 2016 Ngƣời chấm phản biện (Ký và ghi rõ họ tên) MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU. 1 CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CỬA ĐÓNG MỞ TỰ ĐỘNG, KẾT CẤU CƠ KHÍ 1.

GIỚI THIỆU MỘT SỐ LOẠI CỬA TỰ ĐỘNG. KẾT CẤU CƠ KHÍ. CÁC YÊU CẦU CỦA MÔ HÌNH CỬA TỰ ĐỘNG. MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC THIẾT KẾ:.

NHIỆM VỤ VÀ PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ:. 11 CHƢƠNG 2: GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN , THIẾT BỊ , PHẦN MÊM SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG CỬA ĐÓNG MỞ TỰ ĐỘNG 2. 42 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG CỬA TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG HỆ VI XỬ LÝ 80C51 3. SƠ LƢỢC CHỨC NĂNG CỦA TỪNG KHỐI.

ĐẶC TẢ HỆ THỐNG FSM. SƠ ĐỒ MẠCH HOÀN CHỈNH. CHƢƠNG TRÌNH LẬP TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN AT89C51:. 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO.

60 LỜI NÓI ĐẦU Công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nƣớc đang diễn ra theo sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật. Trƣớc tình hình đó đã có khá nhiều yêu cầu và thách thức đặt ra cho các tân sinh viên. Điện tự động công nghiệp là một lĩnh vực liên quan đến nhiều lĩnh vực kinh tế xã hội quốc phòng, là then chốt để nâng cao năng suất lao động trong mỗi doanh nghiệp. Yêu cầu đặt ra đối với các sinh viên chuyên ngành điện tự động công nghiệp là cần phải nắm vững kiến thức và kỹ năng từ cơ bản đến phức tạp nhƣ: biết cách sử dụng thành thạo các loại cảm biến và kết nối với hệ thống để thu nhận tín hiệu, kỹ năng lập trình trên các hệ thống sử dụng vi điều khiển trong các hệ thống sử dụng vi điều khiển trong các hệ thống công nghiệp và các ứng dụng trong sinh hoạt sản xuất.

Sau thời gian học tập, nghiên cứu em đã đƣợc giao nhiệm vụ thiết kế hệ thống điều khiển cửa tự động sử dụng hệ vi điều khiển họ 80C51. Do thầy giáo TS Nguyễn Trọng Thắng hƣớng dẫn Nội dung bao gồm các chƣơng: Chƣơng 1: Giới thiệu chung về cửa đóng mở tự động, kết cấu cơ khí Chƣơng 2: Giới thiệu các linh kiện, thiết bị, phần mềm sử dụng trong hệ thống cửa đóng mở tự động Chƣơng 3: Thiết kế mô hình điều khiển hệ thống cửa tự động sử dụng hệ vi xử lý 8051 1 CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CỬA ĐÓNG MỞ TỰ ĐỘNG, KẾT CẤU CƠ KHÍ Trong xã hội văn minh hiện đại, cửa là bộ phận không thể thiếu đƣợc trong từng công trình kiến trúc. Nhƣng hầu hết những loại cửa bình thƣờng mà chúng ta hay dùng hiện nay lại có những nhƣợc điểm gây phiền toái cho ngƣời sử dụng đó là: cửa thƣờng chỉ đóng mở đƣợc khi có tác động của con ngƣời vào nó. Việc thiết kế ra một loại cửa tiện ích hơn, đa năng hơn, phục vụ tốt hơn cho đời sống con ngƣời là tất yếu và vô cùng cần thiết.

Do vậy, cần thiết kế ra một loại cửa tự động khắc phục tốt những nhƣợc điểm của cửa thƣờng. Xuất phát từ yêu cầu đó, cửa tự động đƣợc thiết kế là để tạo ra đƣợc loại cửa vừa đƣợc duy trì những yêu cầu trƣớc đây, vừa khắc phục những nhƣợc điểm của cửa thông thƣờng. Vì khi sử dụng cửa tự động ngƣời dùng hoàn toàn không phải tác động trực tiếp lên cánh cửa mà cửa vẫn tự động mở theo ý muốn của mình. Với tính năng này, cửa tự động mang lại những thuận lợi lớn cho ngƣời sử dụng nhƣ: Nếu ngƣời dùng cửa đang bê vác vật gì đó thì cửa tự động không những chỉ tạo cảm giác thoải mái mà thực sự đã giúp ngƣời dùng, tạo thuận lợi cho ngƣời hoàn thành công việc mà không bị cản trở.

Sử dụng của tự động sẽ giúp ngƣời dùng nó đỡ tốn thời gian để đóng mở cửa. Cửa tự động rõ ràng sẽ đem lại cảm giác thoải mái cho ngƣời dùng , loại bỏ hoàn toàn cảm giác ngại, khó chịu nhƣ khi dùng cửa thƣờng. Đặc biệt,ở những nơi công cộng , công sở, cửa tự dộng ngày càng phát huy ƣu điểm. Đó là vì cửa tự động sẽ giúp cho lƣu thông qua cửa nhanh chóng dễ dàng, cũng nhƣ sẽ giảm đi những va chạm khi nhiều ngƣời cùng sự dụng chung một cánh cửa.

Thêm vào đó, hiện nay hệ thống máy lạnh đƣợc sử 2 dụng khá rộng rãi ở những nơi công sở, công cộng. Nếu ta dùng loại cửa bình thƣờng thì phải đảm bảo cửa luôn đóng khi không có ngƣời qua lại để tránh thất thoát hơi lạnh ra ngoài gây lãng phí. Thế nhƣng điều này trong thực tế lại rất khó vì ý thức của mỗi ngƣời ở nơi công cộng là rất khác nhau. Do đó, cửa tự động, với tính chất là luôn đóng khi không có ngƣời qua lại đã đáp ứng đƣợc tốt yêu cầu này.

Chính vì những ƣu điểm nổi bật của cửa tự động mà chúng ta càng phải phát triển ứng dụng nó rộng rãi hơn, đồng thời nghiên cứu để cải tiến và nâng cao chất lƣợng hoạt động của cửa tự động để nó ngày càng hiện đại hợn, tiện ích hơn. Để nghiên cứu một cách chính xác và cụ thể về cửa tự động, cần thiết phải chế tạo mô hình đóng mở tự động, mô tả hoạt động, hình dáng, cấu tạo của cửa tự động. Từ mô hình này ta có thể quan sát và tìm hiểu hoạt động của cửa tự động, cũng nhƣ có thể lƣờng trƣớc những khó khăn có thể gặp phải khi chế tạo cửa tự động trên thực tế. Cũng từ mô hình có thể thấy đƣợc ƣu nhƣợc điểm của thiết kế mà từ đó khắc phục những hạn chế, phát huy thế mạnh thiế kế cánh cửa ƣu việt hơn, hoàn thiện hơn cho con ngƣời.

GIỚI THIỆU MỘT SỐ LOẠI CỬA TỰ ĐỘNG Hiện nay có nhiều loại cửa tự động: cửa kéo, cửa đẩy, cửa cuốn, cửa trƣợt…. Nhƣng chúng thƣờng đƣợc sản xuất ở nƣớc ngoài bán tại Việt Nam với giá thành khá cao. Vì thế chúng không đƣợc sử dụng rộng rãi. Nhu cầu cửa tự động ở Việt Nam là rất lớn về số lƣợng và chủng loại.

Cửa Kéo: Loại cửa này còn khá lạ ở nƣớc ra, với kết cấu đơn giản một động cơ đƣợc găn cố với trần nhà. Cửa đƣợc động cơ kéo bằng một đoạn dây. Ƣu điểm: đơn giản nhƣng hiệu quả, cánh cửa chắc.Nhƣợc điểm: động cơ gắn với trần nhà vì vậy cần phải gắn đủ chắc để chịu đƣợc sức nặng của cửa.Vì vậy 3 trong thực tế ngƣời ta ít dùng loại cửa kéo này do nhƣợc điểm trên có thể sẽ gây nguy hiểm cho ngƣời sử dụng.Cửa Cuốn: Loại cửa này có khả năng cuộn tròn lại đƣợc. Khi có tín hiệu điều khiển đóng mở cửa, động cơ của cửa sẽ tác động qua một trục cuốn cửa cuộn tròn quanh trục đó.

Loại cửa này có ƣu điểm là gọn nhẹ tiện dụng và dễ sử dụng, chỉ cần một động cơ công suất nhỏ. Thƣờng đƣợc dùng làm cửa cho gara ô tô. Nó có tính kinh tế cao vì dễ chế tạo. Nhƣng cũng có nhƣợc điểm là cửa không chắc chắn và dễ bị hỏng hơn các loại cửa khác.

Cửa Trƣợt: Loại cửa này có đặc điểm là có một rãnh cố địng cho phép cánh cửa có thể trƣợt qua lại. Cửa trƣợt có nhiều loại, tùy thuộc vào hình dạng rãnh trƣợt nhƣ rãnh thẳng thì là loại cửa chuyển động tịnh tiến, rãnh tròn thì là loại cửa chuyển động xoay tròn. Loại cửa này thƣờng đƣợc sử dụng trong nhà hàng, khách sạn, sân bay, nhà ga… Cửa này có ƣu điểm là kết cấu nhẹ nhàng tạo cảm giác thoáng đạt, thoải mái và lịch sự. Loại cửa này có thiết kế khá dễ dàng, có thể nhận biết đƣợc ngƣời, máy móc có thể đi qua.Loại cửa này ở nƣớc ta đƣợc dùng khá là phổ biến.

Cửa trƣợt 1.