Bao Cao May Ban Hang Tu Dong

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ............................................................................................... ...............................................................................................

LỜI NÓI ĐẦU  Ngày nay với sự phát triển của của khoa học học công nghệ, nhất nhất là trong trong lĩnh lĩnh vực điều khiển và truyền thông, rất nhiều máy, hệ thống tự động thông minh ra đời, đã làm thay đổi về mọi mặt cuộc sống của con người. Cụ thể trong công nghiệp là các máy tự động, các trạm sản xuất linh hoạt, các nhà máy thông minh... Trong dân dụng là các thiết bị phục vụ trong các gia đình như máy giặt, tủ lạnh, các hệ thống bảo vệ, chiếu sáng tự động…. Trong trao đổi, mua bán cũng xuất hiện các thiết bị tự động như các máy ATM, các máy thanh toán card, các máy bán cà phê….Với những chiếc máy đó việc mua bán, trao đổi của con người trở lên thuận tiện hơn. Trong báo cáo này, nhóm muốn đề cập đến một trong những chiếc máy tự động ứng dụng trong giao thương, đó là máy bán hàng tự động. Đề tài “Thiết kế và chế tạo mô hình máy bán hàng tự động” mà nhóm được giao, thật sự là một thử thách, do nguyên lý hoạt động, kết cấu cơ khí, phương pháp điều khiển của các máy loại này hoàn toàn xa lạ với các thành viên của nhóm, các tài liệu về những chiếc máy này hoàn toàn không có. Nhưng chính thách thức đó cũng là động lực để nhóm làm việc. Qua đề tài, các thành viên của nhóm đã phát triển được nhiều kĩ năng như làm việc nhóm, cách tiếp cận với vấn đề mới, cách giải quyết vấn đề…Hơn thế nữa trong quá trình làm đề tài, nhóm đã vận dụng được những kiến thức đã học như thiết kế cơ khí, lập trình điều khiển, thiết kế hệ thống… để giải một bài toán rất thực tế. Để hoàn thành tốt đề này, trước tiên và trên hết, chúng con muốn cảm ơn bố mẹ, cảm ơn bố mẹ đã sinh ra chúng con, đã nuôi dạy chúng con, hiểu chúng con, ủng hộ chúng con. Bố mẹ cũng là động lực để chúng con phấn đấu. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nhữ Quý Thơ và các thầy cô trong bộ môn Cơ Điện Tử, cũng như các thầy cô trong khoa cơ khí đã giúp đỡ chúng em trong thời gian làm đề tài. Và hơn nữa, cảm ơn thầy đã dìu dắt, trang bị kiến thức cả chuyên môn lẫn cuộc sống cho chúng em trong bốn năm qua. Sau khi ra trường, chúng em mong vẫn được thầy, và các thầy cô giúp đỡ, chỉ bảo. Đồng thời nhóm cũng cảm ơn các bạn trong lớp CĐT1_K1 đã có những góp ý quý báu cho nhóm. Và cảm ơn về tình bạn của các bạn. Do thời gian có hạn nên cũng không thể tránh được những sai sót trong quá trình làm đề tài. Nhóm mong được những ý kiến đóng góp của các thầy cô và các bạn để có thể hoàn thiện đề tài tốt hơn. Xin chân thành cảm ơn. Hà Nội, ngày 01 tháng 06 năm 2010 Sinh viên thực hiện: Cù Huy Hoàng Nguyễn Văn Phong Lương Văn Tuấn Nguyễn Thị Thủy 2

MỤC LỤC

3

CHƯƠNG I

GIỚI THIỆU CHUNG

1.1. Giới thiệu chung Máy bán hàng tự động là một chiếc máy thông minh có thể tự động thực hiện giao dịch mua, bán các loại hàng có trong kho của nó với khách hàng. Người mua là khách hàng, người bán là chiếc máy đó. Thao tác mua, bán về cơ bản diễn ra bình thường như truyền thống. Với sự xuất hiện của máy bán hàng tự động trong những năm gần đây đã tạo ra sự phát triển mạnh mẽ các dịch vụ công cộng như bán nước uống, đồ ăn nhanh…  Những máy bán hàng tự động này xuất hiện chủ yếu ở những chỗ tập trung đông người như: siêu thị, ngân hàng, hoặc ở những khu vui chơi giả trí.  Những lợi ích mà máy bán hàng tự động đem lại cho chúng ta là rất lớn, cụ thể như: Với một chiếc máy bán hàng, việc mua bán có thể diễn ra bất cứ thời gian nào, trong điều kiện thời tiết nào. Một chiếc máy bán hàng tự động có thể coi tương đương một quầy hàng nhỏ, chuyên bán một số mặt hàng. Hơn nữa quầy hàng này không cần nhân viên bán hàng, nên tiết kiệm được tiền lương trả cho nhân viên. Máy bán hàng tự động có diện tích nhỏ nên có thể đặt được ở nhiều nơi, tận dụng được nhiều khoảng trống, và có thể tiết kiệm được tiền thuê mặt bằng. Mọi người thường có tâm lý e ngại khi mua một số mặt hàng ở các quầy hàng, thì việc mua ở các máy bán hàng tự động, hoàn toàn thoải mái. Các loại máy bán hàng tự động được thiết kế giao tiếp ngày càng thân thiện với người sử dụng. Việc thực hiện mua sản phẩm rất dễ dàng, và không sai xót. Bằng việc sử dụng những đồng tiền xu sẽ làm thay đổi suy nghĩ của mọi người trong việc sử dụng và lưu thông những đồng tiền xu. Các máy hiện đại có khả năng thanh toán bằng thẻ tín dụng, nên có thể giảm được lượng tiền mặt lưu thông trên thị trường…. Từ nhu cầu thực tiễn và lợi ích của xã hội ta thấy máy bán hàng tự động là rất cần thiết trong một xã hội phát triển. Máy bán hàng tự động là một cụm từ chung, như các máy bán cà phê, máy nạp thẻ điện thoại tự động, máy bán đồ ăn nhanh tự đông….Nên trong đề tài này, nhiệm vụ cụ thể của nhóm là thiết kế và chế tạo mô hình máy bán hàng tự động, bán hai loại nước đóng chai và một loại hàng dạng hộp, giao dịch bằng ba loại tiền xu Việt Nam: 1000đ, 2000đ và 5000đ. 1.2. Các vấn đề đặt ra Các máy bán hàng tự động được bán trên thị trường đã đạt độ hoàn thiện trong kết cấu cũng như trong tính năng. Nhưng đó là những chiếc máy được phát triển bởi những công ty đã có kinh nghiệm trong việc chế tạo những sản phẩm dạng này. Với

4

một đề tài tốt nghiệp, việc thiết kế và chế tạo mô hình chiếc máy, nhóm gặp nhiều vấn đề cần giải quyết: Trước tiên, đó là công nghệ dùng để nhận dạng tiền, cụ thể trong đề tài là nhận dạng các loại tiền xu Việt Nam. Các thiết bị nhận dạng bán trên thị trường sử dụng nhiều công nghệ khác nhau, với giá cả, độ tin cậy, tốc độ xử lý rất khác nhau. Và đặc  biệt rất khó mua tại Việt Nam. Trong việc thiết kế và chế tạo được hệ thống cơ khí phải chính xác, đảm bảo cho máy chạy êm, không bị kẹt trong quá trình hoạt động. Đặc biệt là việc thiết kế hệ thống phân loại tiền, trả tiền, và hệ thống trả hàng. Việc xây dựng được thuật toán điều khiển và phương pháp điều khiển cho máy cũng gặp nhiều vấn đề khó khăn, vừa phải đảm bảo điều khiển cho máy hoạt động được chính xác, dự phòng được các lỗi xảy ra khi máy hoạt động, vừa phải làm sao cho việc lập trình đơn giản nhất có thể. Cơ cấu chấp hành sử dụng trong máy là động cơ DC và động cơ bước, cần được điều khiển chính xác. Máy phải tuyệt đối an toàn, có độ tin cậy cao. 1.3. Phương pháp nghiên cứu Máy bán hàng tự động là một sản phẩm đã được phát triển trên thị trường, và là một sản phẩm cơ điện tử, nên trong quá trình làm đồ án, nhóm đã áp dụng phương  pháp nghiên cứu sau: -  Nghiên cứu mô hình của các chiếc máy bán đã có sẵn trên thị trường, kết cấu, giao diện, tính năng của những chiếc máy đó. Từ đó áp dụng để thiết kế trong giới hạn đề tài. - Áp dụng phương pháp luận trong thiết kế cơ điện tử vào thiết kế máy, cụ thể là: + Thiết kế theo tuần tự, và đồng thời. + Mô hình hóa phần cơ, mô phỏng hóa phần điện, tối ưu hóa trước khi hoàn thiện thiết kế trước khi chế tạo. + Chế tạo mẫu các chi tiết chưa đảm bảo hoạt động như mong muốn, hoặc chưa được thiết kế trong các hệ thống thật trước đó, chế tạo mẫu mạch điện. Sau cùng, chế tạo thật mô hình máy. 1.4. Phạm vi và giới hạn của nghiên cứu Một chiếc máy bán hàng tự động có rất nhiều tính năng. Tuy nhiên trong phạm vi một đề tài tốt nghiệp, với những giới hạn về thời gian, tài chính và tầm hiểu biết, nhóm chỉ chế tạo một mô hình máy bán hàng tự động với tính năng sau: Đề tài chỉ nghiên cứu máy bán những loại hàng bằng chai, lon và dạng hộp. Máy chỉ giao dịch với những đồng xu có mệnh giá 5000đ, 2000đ và 1000đ. Máy không có chức năng giữ lạnh đồ uống. Máy chỉ dùng một vi điều khiển 8 bit để điều khiển. 5

Vỏ máy được chế tạo bằng vật liệu đơn giản.

CHƯƠNG II

TỔNG QUAN VỀ MÁY BÁN HÀNG TỰ ĐỘNG

2.1. Máy bán hàng tự động Máy bán hàng tự động là một sản phẩm tự động hóa đã rất phổ biến trên thế giới. Ở các nước phát triển như Nhật, Mỹ, EU…., sản phẩm này đã trở lên thông dụng với người dân. Các loại máy náy, bán rất nhiều các loại mặt hàng từ các loại nước đóng chai, đến các loại đồ ăn, các sản phẩm dân dụng… Và mới đây nhất là chiếc máy bán vàng tự động. Các loại máy này trên thế giới đã rất hoàn thiện về kết cấu, tính năng sử dụng, và độ hoàn thiện, đa dạng trong công nghệ nhận biết loại thiết  bị dùng để thanh toán như có thể dùng tiền xu, tiền giấy, thẻ tín dụng hay bằng tin nhắn SMS qua điện thoại di động… Ở Việt Nam, năm 2003 khi tiền xu đưa vào lưu thông, máy bán hàng tự động cũng đã xuất hiện, nhưng sự phát triển loại máy này ở Việt Nam rất chậm chạp. Gần đây là xuất hiện các loại máy tự động thanh toán bằng tiền polyme. Xu hướng này có vẻ được chấp nhận hơn do tâm lý ngại dùng tiền xu của người Việt Nam. Trong đề tài này nhóm chế tạo một chiếc máy bán hàng tự động thanh toán bằng tiền xu. Về cơ bản, một máy bán hàng tự động bao gồm một hay nhiều kho hàng để chứa sản phẩm, các máy hiện đại, các kho được thiết kế có chức năng giữ nhiệt độ mặt hàng ở mức mong muốn. Một hay một số thiết bị dùng để khách hàng thanh toán tiền, đó có thể là một thiết bị nhận dạng tiền mặt, một thiết bị trừ tiền trong card hay một thiết bị kết nối mạng để trả tiền qua sms…Các cơ cấu chấp hành để đưa hàng ra, đó là các động cơ, xilanh thủy lực…Các thiết bị hiển thị, có thể là màn hình led hoặc màn hình cảm ứng. Các nút bấm, các cơ cấu trả tiền thừa. Bộ điều khiển và các cảm  biến… Trong chương này, nhóm sẽ giới thiệu lý thuyết các công nghệ, các nguyên lý, các thiết bị mà nhóm sử dụng trong đề tài. 2.2. Sơ lược về các loại tiền xu  Nhận dạng tiền xu là một việc quan trọng khi thiết kế, chế tạo máy bán hàng tự động. Trên thế giới, các modul nhận dạng tiền xu đã được chuẩn hoá về kích thước( theo một số mẫu quy định ) giúp các nhà chế tạo có thể thay thế dễ dàng khi modul nhận dạng tiền xu gặp trục trặc kỹ thuật. 2.2.1. Các loại tiền xu kim loại trên thế giới  Hầu hết các nước trên thế giới kể cả các nước có hệ thống thanh toán không dùng tiền mặt tiền kim loại vẫn sử dụng phổ biến trong các giao dịch nhỏ bởi vì tiền kim loại mang lại lợi ích thiết thực cho cả nhà phát hành và người sử dụng. Đối với người phát hành tiền kim loại bền hơn nên tiết kiệm được chi phí phát hành trong dài hạn. Đối người sử dụng tiền kim loại sạch hơn không bị rách nát, không hấp thụ tạp chất như tiền giấy và phù hợp với việc sử dụng các loại hình dịch vụ tự động hoá. 6

Tuy nhiên tiền kim loại nặng hơn, khó đếm và dễ rơi hơn tiền giấy. Mặc dù vậy trong xã hội hiện đại không thể thiếu tiền kim loại khi các dịch vụ thương mại tự động hoá  phát triển. Tuỳ theo tập quán sử dụng và điều kiện đặc thù của mỗi nước mà có sự khác  biệt đáng kể về đường kính và trọng lượng đồng tiền. Ở châu Âu đồng tiền nhỏ nhất có đường kính 14mm đồng tiền lớn nhất là 31mm, đồng tiền nhẹ nhất là 0,55 gam, đồng tiền nặng nhất là 13,5 gam. Ở châu Á đồng tiền nhỏ nhất có đường kính là 15mm đồng tiền lớn nhất có đường kính 32mm, đồng tiền nhẹ nhất có trọng lượng 0.45 gam, đồng tiền nặng nhất có trọng lượng 15,5 gam. Qua nghiên cứu người ta đưa ra đường kính tối ưu của đồng xu nằm trong khoảng 15 đến 30 mm vì nó thuận tiện cho việc sử dụng mà vẫn đảm bảo tiết kiệm chi phí đúc dập. Đồng tiền kim loại có mệnh giá lớn nhất phải nên có đường kính nhỏ hơn 30 mm và trọng lượng dưới 10 gam để dự phòng khi cần phát hành đồng tiền kim loại có mệnh giá lớn hơn trong tương lai. Chiều dày của đồng tiền kim loại phải lớn hơn 1mm để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật trong quá trình đúc cắt phôi đập tiền đồng thời tạo thuận lợi cho việc sử dụng tiền kim loại. Nhìn bề ngoài đồng tiền có mệnh giá lớn hơn có kích thước lớn hơn nhưng trên thực tế mối quan hệ này không thể hiện rõ lắm ở hầu hết các bộ tiền kim loại trên thế giới bởi kích thước, trọng lượng của chúng còn phụ thuộc vào cách phân nhóm mệnh giá trong mỗi bộ tiền kim loại. Về vật liệu đúc tiền, có thể phân chia thành ba nhóm chính: hợp kim, thép mạ và kim loại thuần tuý. Hợp kim có độ bền màu, độ chống mài mòn và chống oxi hoá cao nhưng giá thành sản xuất cũng cao. Vì vậy chúng được dùng để đúc các nhóm tiền có mệnh giá cao trong bộ tiền kim loại của các nước, như 1 Euro, 2 Euro, 2 Đôla Canada, 1 Đôla Singapore…Hay như loại tiền 5000đ tại Việt Nam phát hành tháng 12/2003. Thép mạ( mạ đồng hoặc niken) có độ bền kém hơn nhưng giá thành lại rẻ hơn trong khi vẫn đáp ứng được những yêu cầu về đúc, dập nên chúng được dùng để sản xuất nhóm tiền có mệnh giá thấp hơn trong hệ thống. Do tính chất vật liệu, tiền kim loại làm bằng thép mạ đồng dễ bị xỉn màu hơn tiền làm bằng hợp kim ngay cả khi mới phát hành. Ngoài ra tiền kim loại nói chung nhanh bị hỏng nếu tiếp xúc với các chất ăn mòn. Thực tế cho thấy đồng 1000đ và 2000đ làm bằng thép mạ đồng của Việt  Nam nhanh bị xỉn màu hơn các loại mệnh giá còn lại, nó không thể bền như đồng 5000đ được làm bằng hợp kim CuAl16 Ni2. 2.2.2. Các loại tiền xu Việt Nam Việt Nam là một trong những nước đang trên đà phát triển, tiến hành công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước nên hàng loạt các dịch vụ thương mại tự động hoá xuất hiện. Chính vì thế việc sử dụng tiền xu cho các dịch vụ này ngày càng trở nên cần thiết đối với người dân Việt Nam. Nhận biết được điều đó, sau một thời gian dài vắng bóng tiền kim loại, kể từ năm 2003 ngân hàng nhà nước Việt Nam đã cho phát

7

hành rộng rãi các loại tiền xu kim loại với các mệnh giá 5000, 2000, 1000, 500, 200 đồng. Tiền xu Việt Nam có các đặc điểm như sau:

a, Đồng 5000 VNĐ

 Hình 2.1 Hình dạng đồng 5000đ  Thông số kĩ thuật: - Ngày phát hành: 17/12/2003 - Đường kính: 25.5mm - Độ dày mép: 2.20 mm - Khối lượng: 7.70 g - Màu sắc: vàng ánh đỏ. - Vật liệu: hợp kim (CuAl 16 Ni2) - Mặt trước: hình quốc huy. - Mặt sau: dòng chữ “NGÂN HÀNG NHÀ NƯỚC VIỆT NAM”, số mệnh giá 5000 đồng, hình Chùa Một Cột. b, Đồng 2000 VNĐ

 Hình 2.2 Hình dạng đồng 2000đ  Thông số kĩ thuật: - Ngày phát hành: 01/04/2004 - Đường kính: 23.5mm - Độ dày mép: 1.8 mm 8

- Khối lượng: 5.10 g - Màu sắc: vàng đồng thau - Vật liệu: thép mạ đồng thau - Mặt trước: hình quốc huy - Mặt sau: dòng chữ “NGÂN HÀNG NHÀ NƯỚC VIỆT NAM”, số mệnh giá 2000 đồng, hình Nhà Rồng. c, Đồng 1000 VNĐ

 Hình 2.3 Hình dạng đồng 1000đ  Thông số kĩ thuật: - Ngày phát hành: 17/12/2003 - Đường kính: 19.00mm - Độ dày mép: 1.95 mm - Khối lượng: 3.8 g - Màu sắc: vàng đồng thau - Vật liệu: thép mạ đồng thau - Mặt trước: hình quốc huy - Mặt sau: dòng chữ “NGÂN HÀNG NHÀ NƯỚC VIỆT NAM”, số mệnh giá 1000 đồng, hình Thuỷ Đình, Đền Đô. d, Đồng 500 VNĐ

 Hình 2.4 Hình dạng đồng 500đ  Thông số kĩ thuật: - Ngày phát hành: 01/04/2004 - Đường kính: 22.00mm - Độ dày mép: 1.75 mm 9

- Khối lượng: 4.5 g - Màu sắc: trắng bạc - Vật liệu: thép mạ Niken - Mặt trước: hình Quốc huy - Mặt sau: dòng chữ “NGÂN HÀNG NHÀ NƯỚC VIỆT NAM”, số mệnh giá 500 đồng, chi tiết hoa văn dân tộc. e, Đồng 200 VNĐ

 Hình 2.5: Hình dạng đồng 200đ  Thông số kĩ thuật: - Ngày phát hành: 17/12/2003 - Đường kính: 20.00mm - Độ dày mép: 1.45 mm - Khối lượng: 3.2 g - Màu sắc: trắng bạc - Vật liệu: thép mạ niken - Mặt tr ước: hình quốc huy - Mặt sau: dòng chữ “NGÂN HÀNG NHÀ NƯỚC VIỆT NAM”, số mệnh giá 200 đồng, chi tiết hoa văn dân tộc. 2.3. Các phương pháp nhận dạng tiền xu: Có rất nhiều phương pháp có thể xác định được các thông số của tiền xu. Tuy nhiên ở đây, đề tài chỉ trình bày những phương pháp được ứng dụng trong thực tế:

10

 Hình 2.6 Sơ đồ khối các phương pháp xác định giá trị tiền xu

2.3.1. Đo đường kính LED thu 5000® LED thu 2000® LED thu 1000® LED thu 500® LED thu 200®

LED phat

X¸c ®Þnh mÖnh gi ¸ theo tÝn hiÖu tõ c¸c LED thu

       5        d

       4        d

       3        d

       2        d

Gi¸ trÞcña mÉu Lo¹i bá mÉu

       1        d

 TiÒn xu

 Hình 2.7 Nhận dạng tiền xu bằng phương pháp đo đường kính Có thể xác định đường kính tiền xu bằng cách sử dụng cặp led thu phát hồng ngoại với các vị trí định trước. Dựa trên đường kính đã biết của các loại mệnh giá, sơ  đồ nguyên lý cơ cấu xác định giá trị mệnh giá được trình bày như hình 2.7. Đường kính của tiền xu sẽ làm thay đổi vị trí của led phát tương ứng với đường kính của tiền xu và các led thu 5000đ, 2000đ, 1000đ… sẽ nhận được tín hiệu từ led  phát. Khi đó mệnh giá được xác định bằng phương pháp số với sự trợ giúp của vi điều khiển hoặc phần mềm. 2.3.2. Đo khối lượng 

11

V

R R

C

1

C

R R

5

U

2

A

                 8

3 2

+

1

-

                 4

R R

3

R R

L

M

3

4

g n d

 Hình2.8 Nhận dạng tiền xu bằng khối lượng dùng loadcell  Để đo khối lượng của tiền xu, có thể dùng loadcell. Tuy nhiên do khối lượng của tiền xu nhỏ, độ sai lệnh của các xu nhỏ(sai lệch lớn nhất là 3.7g) vì vậy phải dùng loadcell có độ nhạy lớn, đồng thời kết hợp với mạch có hệ số khuyết đại lớn. Khuyết điểm của phương pháp: thời gian đáp ứng khá chậm, đồng xu phải ở  trạng thái tĩnh khi đo, hơn nữa chi phí cao nên không thể áp dụng phương pháp này trong thực tế.

2.3.3. Nhận dạng dựa trên sự biến đổi điện dung 

d  TiÒn xu

§ Õm tÇn - x¸ ®Þnh mÖnh gi theo xung ®

 Hình 2.9 Nhận dạng tiền xu bằng phương pháp biến đổi điện dung  Khi tiền xu được đưa vào giữa hai bản tụ, thì điện môi giữa hai bản tụ sẽ thay đổi dẫn đến điện dung tụ cũng thay đổi, làm cho tần số của mạch cộng hưởng thay đổi theo. Mạch đếm tần sẽ đếm xung và xác định được tần số của tín hiệu đưa vào từ đó xác định được mệnh giá của tiền đưa vào. 2.3.4. Nhận dạng dựa trên kỹ thuật xử lý tín hiệu số 

12

 Hình 2.10 Nhận dạng dựa trên kỹ thuật xử lý số tín hiệu Đây là phương pháp phức tạp dựa trên kỹ thuật xử lý số. Bản chất vật liệu được thực hiện bằng các phép kiểm tra độ cứng, độ đàn hồi hay tương tác vật lý…Và một cách thức được đề nghị là thực hiện việc phân tích tác động của tiền xu khi va chạm với bề mặt xác định trước. Sơ đồ phân tích âm thanh va chạm của tiền xu được thực hiện như hình 2.10. Từ thanh định hướng, tiền xu sẽ rơi tự do lên bề mặt cứng(bản kim loại) . Tại thời điểm va chạm tiền xu sẽ nảy lên nhiều lần và tạo thành chuỗi âm thanh dao động ngắt quãng. Như hình 2.11 biểu diễn mẫu âm thanh va chạm của tiền xu lên một bề mặt có độ cứng lớn và không đàn hồi.

 Hình 2.11 Chuỗi âm thanh va chạm của tiền xu vào một bề mặt  Chuỗi âm thanh cho thấy các chuỗi thời gian đặc trưng: - Khoảng thời gian nảy(Tnay) liên quan đến trọng lượng hình dạng và độ cao h. - Khoảng thời gian vang(Tvang) liên quan đến chất liệu và đặc tính bề mặt tiếp xúc. Việc phân tích các thông số thời gian và biên độ của chuỗi âm thanh này bằng xử lý số sẽ cho ta kết quả chính xác về mệnh giá của tiền đưa vào. Vì đây là phương  pháp hiện đại nên việc thực hiện khá phức tạp nhưng lại có độ chính xác rất cao. 13

2.3.5. Nhận dạng dựa trên vật liệu chế tạo tiền xu a, Khảo sát từ tính của vật liệu kim loại - Các véc tơ trường: Từ trường ngoài thường được biểu diễn bằng H và gọi là cường độ từ trường. Từ trường sinh ra trong một ống dây hình trụ(solenoid), gồm N vòng dây quấn khít nhau với chiều dài l, và tại một dòng điện, cường độ từ trường được tính bằng: H=NI/l Đơn vị đo H là ampe-vòng/mét hoặc A/m Cảm ứng từ hay mật độ từ thông B, biểu thị từ trường bên trong chất chịu tác dụng của từ trường H. Đơn vị đo của B là Tesla(W/m 2). Cả B và H đều là những vector trường đặc trưng bởi độ lớn và chiều trong không gian của trường. Cường độ từ trường và mật độ từ thông có quan hệ theo biểu thức sau: =µ Tham số µ gọi là độ thẩm từ, là tính chất riêng của môi trường trong đó H tác dụng. Đại lượng B được đo như hình minh họa sau. Độ thẩm từ được đo bằng weber trên ampe-mét(Wb/A.m) hay là Henry trên mét(H/m).

 Hình 2.12 Từ trường H do dòng điện đi qua ống dây sinh ra và khi có hoặc không có vật rắn bên trong  Trong đó: Trong chân không thì: B 0= µ0H. µ0 – Độ thẩm từ của chân không, là hằng số có giá trị 4π.10 -7(H/m) B0 – Mật độ từ thông trong chân không. Có nhiều thông số mô tả tính chất từ của vật rắn, ví dụ tỉ số giữa độ thẩm từ trong vật liệu và độ thẩm tử trong chân không: µr = µ/µ0 µr  – Độ thẩm từ tương đối.

14

Độ thẩm từ hoặc độ thẩm từ tương đối của vật liệu là số đo mức độ từ hóa vật liệu hay khả năng mà từ trường B được cảm ứng trong vật liệu khi có từ trường ngoài H. Vector từ hóa(từ độ) µ của vật rắn được xác định theo biểu thức: =µ0 + µ0 Khi ở trong từ trường H, các momen từ của vật liệu định hướng theo trường đo và tăng cường nó bằng chính từ trường riêng của chúng. Số hạng µ 0 trong biểu thức trên chính là thành phần đóng góp đó. Độ lớn của tỷ lệ với trường đặt vào là: =χ m χ m – độ từ hóa(hệ số từ hóa). Hệ số từ hóa và độ thẩm từ tương đối liên hệ với nhau theo: χ m= µr  – 1 Các đơn vị từ trường rất dễ nhầm lẫn, bởi thực tế có hai hệ thống được sử dụng  phổ biến. Một là SI(meter-kilogram-second), hệ kia là CGS – EMU(centimeter –  gram – second – electromagnetic unit). Các đơn vị trong hai hệ đó và hệ số chuyển đổi cho trong bảng 1 sau:  Bảng 1: Các đơn vị và các hệ số chuyển đổi giữa hai hệ SI và CGS – EMU  Đại lượng

Đơn vị SI Kí hiệu

Dẫn xuất

Gốc

Đơn vị CMSEMU

Chuyển đổi

Cảm ứng từ(mật độ từ thông)

Tesla(Wb/m )

Kg/s.C

Gauss

Cảm ứng từ(mật độ từ thông)

Cường độ từ trường

Amper.vòng/ m

C/m.s

Oersted

Cường độ từ trường

Vector  từ hóa

Amper.vòng/ m

C/m.s

2

Maxwell/c Vector từ m2 hóa

Độ thẩm từ của chân không

µ0

Henry/m

Kg.m/C2

Không đơn vị

Độ thẩm từ của chân không

Độ thẩm từ tương

µr (SI) µ’(CGS-EMU)

Không đơn vị

Không đơn vị

Không đơn vị

Độ thẩm từ tương 15

đối

đối

Độ từ hóa(hệ số từ hóa)

χ m(SI) Không đơn vị χ m’(CGS-EMU)

Không đơn vị

Không đơn vị

Độ từ hóa(hệ số từ hóa)

- Tính thuận từ và nghịch từ:

 Nghịch từ là một dạng rất yếu của từ tính, không vĩnh cửu và chỉ tồn tại khi có một từ trường ngoài tác dụng. Trường cảm ứng sinh ra do có sự thay đổi chuyển động quỹ đạo của điện từ bởi trường ngoài. Moment từ có trị số rất nhỏ và hướng ngược chiều với từ trường ngoài. Như vậy độ thẩm từ tương đối µ r  nhỏ hơn 1(tuy nhiên chỉ rất ít) và độ từ hóa là âm. Nghĩa là cường độ của từ trường B trong vật rắn nghịch từ vào khoảng -10 -5. Khi đặt vào giữa hai cực của một nam châm điện mạnh, các vật liệu nghịch từ sẽ bị hút về phía những khu vực từ trường yếu. Hình 2.13 sẽ minh họa cấu hình các lưỡng cực từ nguyên tử của một vật liệu nghịch từ khi có và không có từ trường ngoài. Ở đây, các mũi tên biểu thị các moment lưỡng cực nguyên tử, khác với trình bày trước, các moment chỉ biểu thị các moment điện tử. Sự phụ thuộc của B vào từ trường ngoài H đối với vật liệu nghịch từ  biểu diễn ở hình bên dưới.

 Hình 2.13 Tính chất của vật liệu thuận từ và nghịch từ  Tính nghịch từ có ở tất cả các vật liệu, nhưng vì nó rất yếu nên chỉ có thể quan sát được khi không có các dạng từ tính khác, do đó chúng ít có ý nghĩa trong thực tế.  Bảng 2: Hệ số từ hóa ở nhiệt độ phòng của các vật liệu nghịch và thuận từ  Nghịch từ

Thuận từ   16

Vật liệu

Hệ số từ hóa

Vật liệu

Hệ số từ hóa

 Nhôm oxit

-1,81.10-5

 Nhôm

2,07.10-5

Đồng

-0,96.10-5

Crôm

3,13.10-5

Vàng

-3,44.10-5

Crôm clorua

1,51.10-5

Thủy ngân

-2,85.10-5

Mangan sulfat

3,7.10-5

Silic

-0,41.10-5

Môlipden

1,19.10-5

Bạc

-2,38.10-5

 Natri

8,48.10-5

 Natri clorua

-1,41.10-5

Titan

1,81.10-5

Kẽm

-1.56.10-5

Ziêôni

1,09.10-5

Trong nhiều vật liệu, mỗi nguyên tử có một moment lưỡng cực vĩnh cửu do kết quả triệt tiêu lẫn nhau không hoàn toàn của các moment từ spin và các moment từ quĩ  đạo. Khi không có từ trường ngoài, các moment từ nguyên tử này định hướng hỗn loạn, do đó vật liệu sẽ không có vector từ hóa vĩ mô riêng. Khi có từ trường ngoài, các lưỡng cực nguyên tử này quay tự do và tính thuận từ chỉ thể hiện khi sự quay này tạo ra một định hướng ưu tiên nào đó như hình trên. Kết quả làm tăng từ trường ngoài, gây ra một thẩm từ trường tương đối µ r  lớn hơn 1 và do đó độ từ hóa tương đối nhỏ nhưng lại có giá trị dương. Cả hai chất thuận từ và nghịch từ đều được coi là vật liệu không từ tính, bởi vì chúng chỉ bị từ hóa khi có một từ trường ngoài. Mật độ từ thông trong chúng hầu như giống nhau trong chân không. b, Cảm biến dòng điện Foucault  Phần tử chính của cảm biến là một cuộn dây được cung cấp dòng điện có tần số cao, nó sẽ tạo ra một từ trường thay đổi chung quanh cuộn dây. Một vật kim loại nằm trong vùng từ trường này sẽ xảy ra hiệu ứng dòng điện Foucault. Theo định luật Lenz, dòng điện này có chiều chống lại nguyên nhân tạo lên nó, nên một từ thông ngược lại với từ thông của cuộn dây sẽ được sinh ra, điều này dẫn đến làm giảm hệ số tự cảm của cuộn dây.

 Hình 2.14 Cảm biến dòng điện Foucault và mạch tương đương  17

Cảm biến từ trở thay đổi chỉ dùng với những đối tượng vật liệu sắt từ, cảm  biến dòng điện Foucault được dùng cả những vật là kim loại. Tuy nhiên đáp ứng không chỉ phụ thuộc vào khoảng cách đối tượng, mà còn phụ thuộc đặc tính điện (điện trở suất, độ từ thẩm) và những đặc tính hình học (dạng và kích thước). Đối tượng và cảm biến thường đặt trong môi trường không khí, việc lắp đặt có thể  bố trí trong môi trường cách điện, điều này cho phép tổn hao ít đối với tần số dòng điện hoạt động. Lý thuyết đơn giản về hoạt động của loại cảm biến này được xây dựng dựa trên việc xem đối tượng kim loại như một mạch điện có hỗ cảm M với cuộn dây. Ta có: Z1 = R 1 + fL1ω: tổng trở cuộn dây Z 2 = R 2 + jL2ω : tổng trở tương đương của đối tượng M=K

: hệ số hỗ cảm

K: hệ số ghép giữa cuộn dây và đối tượng, phụ thuộc vào vị trí của đối tượng. Ta có phương trình: Sơ cấp: ( R 1 + jL1ω ) i1 + jM ωi2 = e1 Thứ cấp: ( R 2 + jL2ω ) i2 + jM ωi1 = 0 Rút gọn: Khi cuộn dây được cung cấp, tổng trở cuộn dây sơ cấp đã được biến đổi do ghép thêm với cuộn thứ cấp. + Điện trở cuộn dây sơ cấp gia tăng: + Điện cảm cuộn dây giảm: + Trong trường hợp đối tượng là vật dẫn điện tốt:

Và tổng trở tương đương cuộn dây sơ cấp rút gọn: ; Phương pháp này ứng dụng của nguyên lý dòng điện Foucault trong việc nhận dạng tiền xu. Cảm biến nhận dạng xu theo nguyên lý “so sánh với đồng xu mẫu”.  Nguyên lý nhận dạng này đơn giản, không cho phép đo trực tiếp các thông số vật lí và bề dày của đồng xu. Việc xác định mệnh giá của đồng xu dựa trên việc so sánh đồng xu cần kiểm tra có giống đồng xu mẫu hay không.

18

 Hình 2.15 Cảm biến nhận dạng tiền xu dựa trên nguyên lý dòng điện Foucault  - Cơ sở lý thuyết  Khi một đồng xu kim loại được đặt vào từ trường, nếu mẫu bỏ vào có cấu tạo vật liệu kim loại có từ tính (nghịch từ, thuận từ) thì vật liệu sẽ bị từ hóa, và sẽ tạo ra một từ trường riêng cùng chiều(thuận từ) hoặc ngược chiều(nghịch từ) với từ trường ngoài. Khi đó từ trường sẽ xâm nhập vào đồng tiền xu cần kiểm tra và tạo nên dòng điện Foucault trong nó. Tuỳ thuộc vào dạng vật liệu, hình dạng, bề dày của đồng xu mà dòng điện Foucault này sinh ra từ trường chống lại. Từ thông này có thể đo được. - Nguyên lý hoạt động  Cảm biến gồm 3 cuộn dây: cuộn dây thứ cấp H2, cuộn sơ cấp H1 và H3, ba cuộn giống nhau. Cuộn H2 được đặt ở giữa, đồng trục và cách đều 2 cuộn H1 và H2. Hai cuộn H1 và H2 mắc đối ngẫu. Cho dòng điện xoay chiều chạy qua 2 cuộn H1,H3. Khi đó từ thông sinh ra bởi cuộn dây H1 sẽ sinh ra dòng điện Foucault trong đồng xu mẫu.Tùy thuộc vào bề dày của đồng xu mẫu mà dòng Foucault này sinh ra một từ thông, từ thông này sẽ gây ra một điện áp trên cuộn thứ cấp H2. Điện áp này mang thông số và đặc tính của đồng xu mẫu. Tương tự như cuộn dây H3 nó sẽ sinh ra một điện áp ngược chiều với điện áp của cuộn dây H2 sinh ra. Nếu xu mẫu và xu cần nhận dạng giống nhau thì áp vi sai trên cuộn dây thứ H2 bằng 0 và ngược lại thì sẽ khác 0.

19

 Hình 2.16 Nhận dạng tiền xu bằng phương pháp cảm biến điện từ  Đây là mạch nguyên lý của cảm biến nhận dạng tiền xu theo kiểu “Comparable coin selector – so sánh với đồng xu mẫu” trong các module nhận dạng trước đây do Trung quốc sản xuất. Chúng ta thường thấy trong các máy game xu tại các siêu thị, các khu giải trí…Nhược điểm của phương pháp này là với một bộ cảm biến ta chỉ nhận biết được một loại tiền xu tương ứng với đồng xu chúng ta cần so sánh. Muốn nhận dạng được nhiều tiền xu thì ta phải thiết kế các bộ cảm biến nối tiếp với nhau, số bộ cảm biến tương ứng với số đồng xu mà chúng ta cần so sánh. Cách này được dùng rất nhiều trước đây. c, Cảm biến điện cảm  Nguyên lý và đặc tính tổng quát: Sự dịch chuyển mà ta muốn biến đổi thành tín hiệu điện được thực hiện nhờ một trong những phần tử mạch từ, kéo theo sự thay đổi từ thông trong cuộn dây. Khi phần tử di chuyển là một lõi sắt từ, một sự chuyển đổi sự dịch chuyển thẳng hay quay tròn được thể hiện bởi: - Sự thay đổi hệ số từ cảm (điện cảm thay đổi) - Sự thay đổi độ ghép giữa các cuộn dây sơ và thứ cấp của biến áp (biến áp vi sai, microsyn) gây ra một sự thay đổi điện áp thứ cấp. Khi cuộn dây quay tròn so với một cuộn cố định, thì một cuộn giữ vai trò  phần cảm, còn cuộn kia phần ứng, nó tác động như một biến áp có độ ghép thay đổi. Cuộn sơ là phần cảm, cuộn thứ là phần ứng và tạo ra một điện áp hoạt động theo góc quay (biến trở điện cảm, resolver). Những thay đổi hệ số từ cảm và hỗ cảm M theo sự dịch chuyển của lõi sắt thông thường có sự tuyến tính kém, điều này có thể cải thiện đáng kể nhờ việc bố trí hai cuộn dây đối kháng mà hệ số tự cảm L và hỗ cảm M thay đổi ngược nhau đối với cùng một chuyển động.  Như vậy, ta đã thực hiện một sự bù trừ một phần không tuyến tính (hoạt động push – pull). Cảm biến điện cảm được dùng trong mạch có nguồn cung cấp bởi một nguồn điện áp sin, có tần số thường giới hạn cỡ hàng chục kHz để giảm bớt những mất mát về từ và dòng điện Foucault, cũng như ảnh hưởng điện dung ký sinh. Điện áp đo υ m, là kết quả của sự biến đổi biên độ của điện áp cung cấp EScosSt bởi sự dịch chuyển x(t): υ m = K . x(t) . EScos(St+ Φ ) 20

Rất hiếm, những thay đổi phần tử điện cảm có thể được dùng biến đổi tần số của mạch dao động, tỉ lệ với sự dịch chuyển. Trong mọi trường hợp, bất kỳ loại biến đổi nào, tần số f của sự chuyển động phải rất nhỏ so với tần số sóng mang f S để dễ dàng cho việc tách sóng: f< f S / 10. Những cảm biến điện cảm nhạy đối với những từ trường nhiễu, đó là lý do tại sao cần đặt những màn bảo vệ từ trong cuộn dây.

 Hình 2.17 Cảm biến loại khe hở không khí thay đổi Hệ số tự cảm L của cuộn dây có N vòng dây được diễn tả theo từ trở R  của mạch từ: L=

với R=

µ - độ từ thẩm; S - tiết diện mạch từ Khi tiết diện của mạch từ không đổi trong từng đoạn: R=  Trong đó: - chi ều dài trung bình của đường s ức trong lõi s ắt và trong không khí. - tiết diện mạch từ và khe h ở không khí  

- độ từ thẩm tương đối của vật liệu từ( vào khoảng 10 3 đến 104) µo= 4π .10−7 MKSA

2.4. Cảm biến nhận dạng tiền xu 2.4.1. Một số module cảm biến nhận dạng tiền xu

21

 Hình 2.13 Module cảm biến nhận dạng tiền xu Hình ở trên là các modul nhận dạng tiền xu ứng dụng dòng Foucault. Cảm  biến nhận dạng gồm ba cuộn dây được mắc đồng trục tạo thành hai khe, một khe đựng đồng tiền xu mẫu, khe kia để cho đồng xu cần kiểm tra chạy qua, nếu đồng xu thật thì sẽ kích relay hoạt động nhận đồng xu vào, nếu là xu giả thì relay không được kích động thì đồng xu được trả ra ngoài. 2.4.2. Modul nhận dạng tiền xu trong đề tài  Trên cơ sở lý thuyết về cảm biến điện cảm, nhóm đã sử dụng bộ cảm biến nhận dạng tiền xu EU1 Multi – Coin Coin Selecter do Trung Quốc sản xuất.  Nguyên lý hoạt động của cảm biến này dựa tên nguyên lý cuộn cảm:

 Hình 2.18 Phương pháp xác định giá trị theo sự biến thiên điện cảm Tương tự như phương pháp biến đổi diện dung, ngõ vào chính là mạch dao động LC. Khi ta bỏ tiền vào giữa lõi cuộn dây thì khi đó điện cảm L của cuộn dây sẽ thay đổi dẫn đến tần số dao động của mạch cũng thay đổi và sóng sin này được chuyển thành chuỗi xung vuông, kế đến đưa vào IC xử lý.Nhiệm vụ của IC là kiểm tra sự thay đổi tần số của chuỗi xung vuông đưa vào, rồi so sánh giá trị của mẫu đã có(giá trị mẫu được lấy mẫu từ trước và nạp vào trong IC) rồi đưa ra quyết định xem tiền xu đó là thật hay giả. Nếu là giả thì relay sẽ không được kích hoạt và khi đó đồng xu sẽ bị trả ra ngoài. Nếu là thật relay sẽ kích hoạt, đóng nam châm điện hút mở tay gạt, đồng xu được nhận vào máy. Đồng thời, IC sẽ truyền tới ngõ ra số xung do đồng 22

xu tạo ra, ta sẽ nhận lấy số xung này để nhận biết giá trị của đồng xu. Thông thường, ta đưa vào vi điều khiển để xử lý và cho ra giá trị của đồng xu đó.

 Hình 2.19 Cảm biến nhận dạng tiền xu EU1

 Hình 2.20 Bản vẽ kỹ thuật của cảm biến nhận dạng tiền xu 2.4.3. Thông số kỹ thuật  a, Có thể lập trình bằng chương trình Hand – Held hoặc PC .  b, Các kênh tiền xu 12 kênh tiền xu được chia làm 2 loại ngân hàng (12=6+6): ngân hàng A và ngân hàng B(thay đổi qua công tắc). Xét ví dụ sau: + Ngân hàng A với những đồng tiền xu của nhà nước, ngân hang B với những đồng tiền xu thay thế. + Cả hai ngân hàng A và B cùng là những đồng xu nhưng với tín dụng khác nhau(hai giá). c, Lựa chọn : 4 hiển thị số(cho thấy đơn vị đo lường mà bạn cài đặt và tích luỹ giá trị). 23

d, Ngõ ra: + Xung / tổng hợp ngõ ra: Thừa nhận rằng “giá”=10 đôla: Cài đặt 10 đôla tiền xu: 10=10 chuyển ra ngõ ra 1 xung Cài đặt 5 đôla tiền xu: 5<10 không phản xạ, cài đạt them 5 đôla tiền xu khác: 5+5=10 chuyển thành 1 xung. Cài đặt 50 đôla tiền xu: 50=10+10+10+10+10 chuyển thành 5 xung. + Ngõ ra thời gian: EU1 có thể làm việc như một timer mặc dù nó là một sản phẩm khác. EU1 sẽ điều khiển máy trực tiếp(AC 90V ~ AC 240V/8Amp). Hiển thị sẽ cho thấy đơn vị tiền tệ mà bạn cài đặt và đếm xuống thời gian. + Ngõ ra tương tự. + Ngõ ra RS232. e, Có một đường cản trở cho người điều khiển máy  f, Chú ý: + Điện áp: DC 12V + Nhiệt độ làm việc: −5 ~ +50 0C + Đường kính đồng xu 17 ~ 31mm + Bề đày đồng xu 1.0 ~ 3.0 mm. 2.5. Bộ điều khiển của máy Bất kì một sản phẩm cơ điện tử thông minh nào muốn hoạt động được phải có một bộ điều khiển trung tâm điều khiển mọi hoạt động của sản phẩm. Bộ điều khiển trung tâm này, ngày nay rất đa dạng có thể là một PC được đặt trong sản phẩm đó, hoặc kết nối với sản phẩm đó thậm chí từ khoảng cách rất xa, cũng có thể là một bộ PLC, hay vi điều khiển… Trong đề tài, nhóm đã sử dụng một vi điều khiển làm bộ điều khiển trung tâm cho máy. Dòng chip được sử dụng là Atmega 128, một sản phẩm của hãng Atmel.

24

-

-

-

 Hình 2.21 Chip Atmega128 Dòng vi điều khiển này với các đặc tính và chức năng phù hợp được miêu tả dưới đây. 128 Kbytes bộ nhớ Flash có thể lập trình lại, với 10000 lần xóa, tẩy. 4 Kbtes EEROM với 100000 lần xóa tẩy. 4 Kbytes SRAM nội. Trên dưới 64 Kbytes bộ nhớ ngoài. Chế độ bảo vệ chương trình( Fuse) 64 thanh ghi I/.O. 160 thanh ghi vào ra mở rộng. 32 thanh ghi đa mục đích. 2 timer 8 bit. 2 thanh ghi 16 bit. 2 kênh PWM 8 bit tương ứng. 6 kênh PWM 16 bit tương ứng. 8 ngắt ngoài. Đóng gói 64 chân với 6 PORT, với 53 chân I/O. Bộ định thới watchdog. Bộ dao động nội RC tần số 1MHz, 2MHz, 4MHz, 8MHz. ADC 8 kênh với độ phân giải 10 bit. 25

-

Bộ so sánh tương tự có thể lựa chọn ngõ vào. 2 khối USART lập trình được. Khối truyền nhận nối tiếp SPI. Hỗ trợ bootloader . Tần số tối đa 16MHz. Nguồn nuôi 4,5V- 5,5 V. …… Mô tả cụ thể các tính năng của chip này được sử dụng trong đề tài: 2.5.1. Các port vào/ra Vi điều khiển Atmega 128 có 53 chân I/O, được chia làm 7 Port: PortA, PortB, PortC, PortD, PortE, PortF, PortG, trong đó Port G gồm 5 chân. 3 thanh ghi điều khiển chức năng I/O là PORTx, PINx, DDRx. Định dạng chân là I hay O, do thanh ghi DDRx.x quyết định. 2.5.2. Ngắt ngoài   Ngắt là một tính năng rất hay của các dòng vi điều khiển, là một trong hai kĩ  thuật bắt sự kiện cơ bản: hỏi vòng và ngắt. Đó là một tín hiệu được gửi đến vi điều khiển, vi điều khiển sẽ ngừng lập tức các chương trình đang thực hiện, thực hiện các chương trình đã được lập trình xảy ra trong ngắt, theo thứ tự ưu tiên của ngắt. Vi điều khiển Atmega 128 có 8 chân ngắt ngoài. Sự kiện ngắt xảy ra khi có sự chuyển điện áp đột ngột trên các chân này, nên có thể là rising, falling… Các thanh ghi điều khiển ngắt là EICRA, EICRB, EIMSK và EIFR.\ 2.5.3. Timer, Counter  Vi điều khiển Atmega 128 có 2 timer 8 bit : timer 0 và timer 2, và 2 timer 16  bit : timer 1 và timer 3. Các timer này có thể hoạt động ở các chế độ định thời, chế độ đếm sự kiện, hoặc chế độ PWM (Chip Atmega128 có khả năng điều khiển tốc độ độc lập cho 8 động cơ DC). Chế độ điều khiển hoạt động của các timer này rất phức tạp, chi tiết mặc định các chế độ, xem cụ thể trong datasheet. 2.5.4. Giao tiếp SPI  SPI là một chuẩn truyền thông nối tiếp tốc độ cao. Đây là một chuẩn truyền thông theo kiểu Mastr-Slave. Một chip Master điều khiển quá trình truyền thông, và các chip Slave được chip Master này điều khiển. Truyền thông SPI, sử dụng 4 dây: SCK, SS, MOSI, MISO. Mỗi chân có một chức năng riêng biệt, được mô tả cụ thể trong datasheet. Vận hành SPI trên AVR được thực hiện dựa trên việc đọc và ghi 3 thanh ghi SPCR, SPDR và SPSR. Cụ thể về quá trình truyền nhận, phương thức lựa chọn Master, Slave, cách thức một Slave nhận tín hiệu mặc định từ một Master, tham khảo chi tiết trong datasheet. 26

2.6. Cơ cấu chấp hành Bộ điều khiển nhận các tín hiệu đầu vào, điều khiển các cơ cấu chấp hành hoạt động. Có thể nói đó là nguyên lý hoạt động chung của các sản phẩm tự động. Trong đề tài này, nhóm sử dụng cơ cấu chấp hành là động cơ bước và động cơ DC. 2.6.1. Động cơ bước - Giới thiệu về động cơ bước: Động cơ bước là một cơ cấu chấp hành cơ - điện dùng để biến đổi năng lượng điện thành chuyển động cơ học. Đặc tính chuyển động của động cơ bước là rời rạc, trái ngược với đặc tính chuyển động quay liên tục của động cơ DC và AC. Mỗi xung dòng cấp cho cuộn dây stato, trục động cơ thực hiện một góc gọi là bước góc. Đặc đểm cơ bản của động cơ bước là tốc độ góc tỷ lệ với tần số xung vào. Động cơ bước điều khiển tín hiệu số được sử dụng khá rộng rãi trong máy điều khiển số NC, máy in, robot, máy photocopy và các máy khác. Động cơ bước có thể điều khiển cả về vị trí và tốc độ(dải tốc độ 0 đến 300 vòng/phút) mà không cần mạch cầu hồi tiếp nhưng vẫn đảm bảo được độ chính xác vị trí. Tần số cung cấp cho động cơ nằm ở vùng tần số thấp. Độ chính xác vị trí khoảng 1 đến 5% bước góc. Với công nghệ hiện nay, công nghiệp đã sản xuất động cơ bước với công suất lớn nhất là 2KW. Ưu việt của động cơ bước là chỗ nó có khả năng điều khiển trực tiếp bằng mạch số. Vì vậy, trong mạch điều khiển không cần mạch biến đổi số tương tự(DAC). Và nó cũng không cần các chuyển mạch hoặc chổi than như động cơ một chiều (DC). Điều khiển vị trí bằng động cơ bước tránh sai sót tích luỹ chiều dài của chuyển động. Động cơ bước được sử dụng trong các mạch điều khiển hở. Một ưu điểm khác của động cơ bước là ít gây ồn. Động cơ bước sản xuất theo tiêu chhuẩn góc hoặc theo công suất. Dải bước góc của động cơ từ 0.72 0 đến 900 tương ứng với 1.8 0 , 7.50, 150, 300 hoặc 900. Động cơ bước có ba kiểu: Động cơ nam châm vĩnh cửu PM, động cơ có biến từ trở biến đổi VR và động cơ bước kiểu kết hợp hai dạng động cơ bước PM và VR gọi là động cơ lai. Động cơ bước có thể được miêu tả như là một động cơ điện không dùng bộ chuyển mạch. Cụ thể, các mấu trong động cơ là stato, và roto là nam châm vĩnh cửu hoặc trong trường hợp động cơ biến từ trở, nó là những khối răng làm bằng vật liệu nhẹ có tính từ. Tất cả các mạch đảo phải được điều khiển bên ngoài bởi bộ điều khiển, và đặc biêt, các động cơ và bộ điều khiển phải được thiết kế để động cơ giữ nguyên vị trí bất kì cố định nào, cũng như quay đến vị trí bất kì nào. Động cơ bước được sử dụng trong đề tài là động cơ lưỡng cực, bước góc 1,8 0. Cấu tạo:

 Hình 2.22 Cấu tạo động cơ bước 27

Động cơ này gồm các mấu, khi có dòng điện đi qua, tạo thành các cặp cực. Để điều khiển động cơ này, mạch điều khiển cho động cơ đòi hỏi một mạch cầu H cho mỗi mấu. Một cầu H cho phép cực của nguồn áp đến mỗi đầu của mỗi mấu được điều khiển một cách độc lập. Tín hiệu đầu vào của mỗi mấu, điều khiển cả bước: Đầu 1a + - - - + - - - + - - - + - - ++-- ++-- ++-- ++-Đầu 1b - - + - - - + - - - + - - - + --++ --++ --++ --++ Đầu 2a - + - - - + - - - + - - - + - -++- -++- -++- -++Đầu 2b - - - + - - - + - - - + - - - + +--+ +--+ +--+ +--+ Thời gian --- > Trong trường hợp này, mạch điều khiển cần 4 chân đầu vào điều khiển. Nhưng có nhiều chíp điều khiển cầu H có một đầu vào điều khiển đầu ra, và một đầu vào điều khiển hướng. Trong trường hợp này, dãy điều khiển để động cơ chuyển động như trường hợp trên là: Enable 1 1010101010101010 1111111111111111 Hướng 1 1x0x1x0x1x0x1x0x 1100110011001100 Enable 2 0101010101010101 1111111111111111 Hướng 2 x1x0x1x0x1x0x1x0 0110011001100110 Thời gian----- > - Mạch điều khiển cho động cơ bước. Khi sử dụng các động cơ bước có công suất lớn, trong các máy công cụ, người ta thường sử dụng các driver. Nhưng giá thành của các loại driver này quá cao, và cũng không cần thiết với yêu cầu sử dụng động cơ bước trong đề tài, nên nhóm đã tự thiết kế mạch điều khiển, sử dụng cặp đôi L297, L298. Có nhiều mạch nguyên lý để điều khiển động cơ bước, theo nguyên lý dùng cầu H để điều khiển điện vào mỗi mấu, nhưng trong đề tài này, động cơ bước có kích thước nhỏ, điều khiển tốc độ và vị trí không cần độ chính xác cao, nên cặp đôi này tỏ ra ưu việt, hoạt động ổn định, giá thành thấp, có thể điều khiển cả bước và nửa bước.  Nguyên lý của mạch điều khiển:

28

 Hình 2.23 Nguyên lý mạch điều khiển động cơ bước - IC L297 Trong mạch điều khiển động cơ này, IC L297 đóng vai trò như driver để điều khiển các cầu H. L297 là IC điều khiển động cơ bước thường dùng trong các ứng dụng điều khiển điện tử. Nó có chức năng tạo ra 4 pha tín hiệu điều khiển tương ứng với 2 pha của động cơ bước lưỡng cực hoặc 4 pha của động cơ bước đơn cực. Sử dụng chip này, có thể điều khiển động cơ bước ở chế độ nửa bước, chế độ bình thường và tích hợp cả mạch PWM để điều chỉnh dòng điện cuộn dây trong động cơ. Với IC này, để điều khiển động cơ, chỉ cần tín hiệu xung clock, tín hiệu logic cho chiều quay, chế độ. IC này giúp giảm việc tạo các phase điều khiển (trước đây được tạo bằng các chip vi xử lý) nên chương trình điều khiển động cơ rất gọn. IC L297 thường dùng kèm với các IC mạch cầu công suất như L298N hoặc L293E. Lựa chọn chế độ điều khiển cả bước hoặc nửa bước bằng cách lựa chon điện áp đầu vào ở chân HALF/FULL là mức cao hay mức thấp. Nếu để mức cao, là điều kiển nửa bước, còn mức thấp, là điều khiển cả bước. Chi tiết về dạng đóng gói chip, lược đồ khối, giản đồ xung các trường hợp điều khiển nửa bước và cả bước, tham kảo trong phụ lục.. - IC L298 IC L298 là một mạch cầu đôi có khả năng hoạt động ở điện thế cao(46V), dòng cao(4A). Nó được thiết kế tương thích chuẩn TTL và lái tải cảm kháng như relay, cuộn solenoid, động cơ DC và động cơ bước. Nó có 2 chân enable để cho  phép/không cho phép IC hoạt động, độc lập với các chân tín hiệu vào. Cực phát của transistor dưới của mỗi mạch cầu được nối với nhau và nối ra chân ngoài để nối với điện trở cảm ứng dòng khi cần. 29

Cụ thể chân vào ra, lược đồ khối, tham khảo trong phụ lục. 2.6.2. Động cơ DC  Động cơ DC cũng là một cơ cấu chấp hành cơ-điện, biến năng lượng điện thành các chuyển động cơ học. Động cơ DC hoạt động được dựa trên 2 định luật Loren và Faraday. Cấu tạo của động cơ DC gồm phần ứng, phần kích từ, chổi than và cổ góp. Có 5 loại động cơ DC là : động cơ kích từ nối tiếp, động cơ kích từ song song, động cơ kích từ hỗn hợp, động cơ kích từ độc lập và động cơ nam châm vĩnh cửu.

 Hình 2.24 Cấu tạo động cơ DC  Các trạng hoạt động của động cơ DC khá đơn giản, phân tích dựa trên đường đặc tính cơ của động cơ. Gồm các trạng thái khởi động và trạng thái hãm. Do đường đặc tính cơ là một đường thẳng, nên việc phân tích sự phụ thuộc của momen và vận tốc của động cơ ở các trạng thái đơn giản. w

w0

wdm

M Mdm

Mnm

 Hình 2.25 Đường đặc tính cơ động cơ DC  - Điều khiển tốc độ động cơ DC

30

Có nhiều phương pháp được sử dụng để điề khiển tốc độ cho động cơ điện một chiều. Điều khiển tốc độ sử dụng mạch công suất tương tự: Bộ mạch công suất là khâu kết nối giữa bộ điều khiển và động cơ. Bộ mạch công suất tương tự là mạch khuyếch đại dòng điện hoặc điện áp. Mạch công suất sử dụng các transistor công suất, FET, Transistor Darlington, IC khuyếch đại. Thường các bộ khuyếch đại là khuyếch đại dòng điện. Điều khiển động cơ một chiều sử dụng điều chế độ rộng xung (PWM): tín hiệu vào mạch công suất có thể nhận trực tiếp từ vi xử lý của bộ điều khiển ( Không phải qua bộ chuyển đổi DAC). Đó là một dãy xung có biên độ không đổi và độ rộng thay đổi.

 Hình 2.26 Giản đồ xung phương pháp PWM  Điều khiển động cơ một chiều sử dụng mạch chỉnh lưu: Được áp dụng đối với loại động cơ công suất lớn, sử dụng nguồn cấp là mạch xoay chiều được chỉnh lưu thành mạch một chiều. Có thể thay đổi giá trị điện áp một chiều nhờ thay đổi góc mở  của các thiết bị chỉnh lưu. Thiết bị mạch công suất thường sử dụng là các thyristor. Đóng mở các van công suất này sẽ thay đổi được giá trị điện áp. Quá trình phát xung để điều khiển tốc độ động cơ: U A

t

U B t

t U d k 

U rc U D

t

U E

U F t X d k 

t

U d 

t t1

t2

t3

t4

t5

 Hình 2.27 Giản đồ phát xung mạch chỉnh lưu Trong đề tài, với động cơ tương đối nhỏ, nhóm sử dụng phương pháp điều khiển tốc độ bằng phương pháp PWM, mạch công suất là mạch cầu H, tích hợp trong IC L298.

31

CHƯƠNG III

MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG

3.1. Xây dựng mô hình cơ khí  Mô hình hoá phần cơ khí máy bán hàng tự động

 Hình 3.1 Bản vẽ mô hình cơ khí  Hình 3.1 thể hiện kết cấu cơ khí của máy bán hàng tự động, tất cả các chi tiết được lắp ghép như hình vẽ. Các chi tiết bao gồm: 1. Khung máy, dùng để đỡ và gá đặt các chi tiết. 32

2. Động cơ bước, dùng tạo chuyển động quay cho các cánh gạt tiền, gạt hàng.. 3. Khớp nối Oldham, dùng để nối giữa trục động cơ và trục cánh gạt hàng. 4. Cánh gạt kho chứa lon. Khi động cơ quay, sẽ tạo chuyển động quay cho cánh

này, gạt các lon Coca từ kho chứa xuống nơi người sử dụng nhận hàng. Cánh gạt kho chứa chai tương tự. 5. Kho chứa chai, được thiết kế dựa trên nguyên lý của các kho chứa phôi trong

các trạm cấp phôi tự động, để chứa chai Lavie. Kho chứa lon tương tự. 6. Module lưu trữ tiền. Tiền sau khi qua bộ nhận dạng được chứa ở đây. 7. Máng dẫn tiền xu. Dần tiền từ bộ phân loại đến các kho chứa tiền. 8. Khay chứa tiền. Để chứa tiền khi các kho chứa đã đầy.

15. Gối đỡ. Bốn gối đỡ dùng đỡ hai trục cánh gạt hàng. 16. Ổ bi. Sử dụng bốn ổ bi đỡ. 17. Trục chai. Để gắn cánh gạt hàng, truyền chuyển động từ động cơ đến cánh gạt. 18. Cánh trả tiền. Khi trả lại tiền hoặc để tiền vào khay chứa, cánh này quay, lấy tiền từ các module lưu trữ tiền ra. 21. Kho chứa chai. Tương tự kho chứa lon, kích thước lớn hơn. 23. Cánh gạt thuốc lá. Động cơ quay cánh gạt này sẽ gạt các bao thuốc từ hộp đựng thuốc lá xuống nơi khách nhận hàng. 24. Hộp chứa thuốc lá. Chứa các bao thuốc. 3.2. Mô hình hoá hệ thống điều khiển Từ yêu cầu thiết kế một chiếc máy bán hàng tự động:  – Có khả năng thanh toán tự động bằng các loại tiền xu của Việt  Nam, cụ thể trong đề tài này là sử dụng 3 loại tiền 5000 VND, 2000 VND, 1000VND.  –  Máy sẽ bán 3 loại mặt hàng là 2 loại nước giải khát và thuốc lá.  – Có giao diện thân thiện với người sử dụng.  –  Có các cơ cấu kho chứa hàng, trả hàng, trả tiền thừa phù hợp.  – ……. Với yêu cầu trên, nhóm đã thiết kế một cách tổng quan sơ đồ khối của chiếc máy. Sơ  đồ nêu rõ các khối đầu vào, khối điều khiển trung tâm, các cơ cấu chấp hành mà nhóm sử dụng, cùng các bộ phận hiển thị, giao tiếp với người sử dụng.

33

K hèi phÝm bÊm

K hèi c¶m biÕn hång ngo¹i

Step1  T r¶ tiÒn 1K 

Step2  T r¶ tiÒn 2K  C¶m biÕn nhËn d¹ng tiÒn

Bé ®iÒu khiÓn trung t©m

Step3  T r¶ tiÒn 5K 

Step4  T r¶ hµn thuèc l¸

L ed 7 seg hiÓn thÞ tiÒn vµ sp

§ éng c¬ D C1 tr¶ lon C oca

§ éng c¬ D C tr¶ chai L avi

 Hình 3.2 Mô hình hoá hệ thống điều khiển

34

Bộ xử lý trung tâm: Là một thiết bị có khả năng nhận và lập trình xử lý được các tín hiệu vào theo yêu cầu đầu vào của hệ thống này, đồng thời xuất được các tín hiệu theo yêu cầu. Với đề tài này, nhóm sử dụng một vi điều khiển: AT128, với các tính năng phù hợp như: số đầu vào, ra lớn, khả năng làm việc ổn định, bộ nhớ chương trình đủ lớn để lập trình. Đầu vào của hệ thống gồm có:  – Cảm biến nhận dạng tiền xu. Có chức năng nhận biết các loại tiền thật, giả và đưa tín hiệu sau khi nhận dạng vào cho bộ diều khiển trung tâm xử lý.  – Khối phím bấm, dùng để giao tiếp giữa máy với khách hàng.  – Khối cảm biến hồng ngoại, để phát hiện các đối tượng trong máy còn hay không còn như hàng trong kho, tiền trong ống….. Lựa chọn cảm biến hồng ngoại vì khả năng tạo cặp thu – phát với khoảng cách khá lớn của loại cảm biến này, đồng thời có giá rẻ, làm việc ổn định. Tín hiệu từ con thu được đưa vào bộ xử lý trung tâm, để đưa ra các xử lý điều khiển phù hợp. Đầu ra của hệ thống gồm:  – Thiết bị hiển thị để giao tiếp giữa máy với khách hàng, lựa chọn là led 7 thanh, trong đó có 5 led dùng để hiển thị số tiền khách hàng đưa vào, và 3 led dùng để hiển thị số lượng mỗi loại sản phẩm người dùng lựa chọn.  – 2 động cơ DC dùng để trả hàng lon Coca và chai nước lọc. Do yêu cầu của việc trả 2 loại hàng này là động cơ phải có momen lớn, có độ tự hãm tốt cả khi có điện và không có điện. Lựa chọn động cơ DC có hộp giảm tốc là phù hợp.  – 4 động cơ bước để trả tiền và trả loại hàng dạng bao thuốc. Do yêu cầu của chuyển động này cần chính xác, nhưng lại không yêu cầu momen lớn, không chịu va đập, nên động cơ bước rất phù hợp. Mô hình của hệ thống và thiết bị được lựa chọn là cơ sở để thiết kế các phần cơ  khí của máy, phần điện điều khiển.

35

CHƯƠNG IV

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG

4.1. Thiết kế và thi công hệ thống cơ khí  4.1.1. Thiết kế module phân loại lưu trữ và trả lại tiền xu a, Thiết kế module phân loại tiền xu - Thông số đặc trưng của các loại tiền xu Việt Nam Sau khi qua cảm biến nhận dạng tiền xu, đồng xu sẽ lăn vào 1 máng dẫn cho tới khi chạm phải các cữ chặn tương ứng với các đồng tiền xu để phân loại vào các ống chứa riêng biệt. Do trong đề tài không sử dụng đồng 500đ, 200đ nên nhiệm vụ của máng ở đây là phân loại các đồng xu 5000đ, 2000đ, 1000đ vào các ống chứa riêng  biệt. Để phân loại các dạng tiền xu có nhiều cách thực hiện như đã trình bày ở trên. Sau khi đi vào bộ cảm biến nhận dạng tiền xu, những đồng xu giả sẽ được trả trực tiếp ra ngoài, còn những đồng xu thật được đưa tới máng dẫn, nên ở đây để phân loại các loại đồng xu ta sử dụng phương pháp phân loại theo đường kính là dễ dàng và tối ưu nhất. Ta xét bảng giá trị các thông số đặc trưng của các loại tiền xu ở Việt Nam như sau:  Bảng 3: Bảng thông số các loại tiền xu Mệnh giá 200

500

1000

2000

5000

Đường kính

20mm

22mm

19mm

23.5mm

25.5mm

Chiều dày

1.45mm

1.75mm

1.95mm

1.8mm

2.2mm

Trọng 3.8g 4.5g 3.8g 5.1g 7.7g lượng Ta nhận thấy đồng xu 5000đ là lớn nhất có đường kính là 25,5mm , tiếp đó là đồng 2000đ với đường kính 23,5mm, và đồng 1000đ nhỏ nhất với đường kính 19mm. Từ đặc điểm kỹ thuật của các đồng xu nên phương pháp phân loại tiền xu theo đường kính giảm dần là biện pháp tối ưu nhất. - Phân loại tiền xu theo phương pháp đường kính giảm dần Thực hiện theo cách này thì đồng 5000đ có đường kính lớn nhất sẽ tách ra khỏi máng dẫn trước tiếp đó là đồng 2000đ và cuối cùng là đồng 1000đ. Ta phải sẻ những rãnh nhỏ cho đồng xu lọt ra khỏi máng mỗi rãnh ta đặt các cữ chặt tương ứng với kích thước đường kính đồng xu khi đồng xu lăn trên máng sẽ gặp các cữ chặn này sẽ  bị lật xuống ống tương ứng. Rãnh thiết kế phải lớn hơn bề dày của đồng xu lớn nhất nhưng không được lớn hơn bề dày của 2 đồng tiền xu nhỏ nhất. Tránh tình trạng 2 đồng tiền cùng lăn 1 lúc. 36

Cữ chặn thứ nhất dùng để chặn đồng 5000đ, đường kính đồng 5000đ là 25,5mm, đường kính đồng 2000đ là 23,5mm, vậy chọn chiều cao từ cữ chặn thứ nhất tới đáy rãnh phải nằm trong khoảng 24mm đến 25mm, như vậy thì đồng xu 5000đ sẽ  bị chặn lại và rơi vào ống chứa 5000đ còn đồng 2000đ, 500đ, 200đ, 1000đ sẽ chạy qua dễ dàng mà không bị chặn lại. Cữ chặn thứ hai dùng để chặn đồng 2000đ. Đường kính đồng 2000đ là 23,5mm, đường kính đồng 500đ là 22mm, vậy chọn chiều cao từ cữ chặn thứ hai tới đáy rãnh  phải nằm trong khoảng 22,5mm đến 23mm, như vậy thì đồng xu 2000đ sẽ bị chặn lại rồi rơi vào ống chứa 2000đ còn đồng 500đ, 200đ, 1000đ sẽ chạy qua dễ dàng mà không bị chặn lại. Cữ chặn thứ ba dung để chặn đồng 1000đ(do nhóm không sử dụng các đồng 500đ và 200đ). Do đường kính đồng xu 1000đ là nhỏ nhất(19mm) nên chiều cao từ cữ chặn này tới đáy rãnh từ 18mm hoặc có thể nhỏ hơn. Tương tự đồng xu 1000đ sẽ rơi vào ống chứa 1000đ.  Nơi dẫn tiền xu vào rãnh Cữ chặn 5000đ Cữ chặn 2000đ Cữ chặn 1000đ

 Hình 4.1 Máng dẫn phân loại tiền xu Phân loại theo đường kính giảm dần có những ưu điểm là: + Độ dốc của máng trượt lớn khi đó tốc độ đồng xu lăn nhanh hơn + Tốc độ phân loại và khả năng xử lý nhanh. + Có thể đặt các cảm biến nhận biết và đếm trực tiếp số đồng xu tương ứng chạy qua trên máng dẫn. b, Thiết kế module lưu trữ tiền xu Module được thiết kế gồm 3 ống trụ chứa 3 loại tiền 5000đ, 2000đ, 1000đ. Sau khi đi qua máng phân loại chúng sẽ rơi vào các ống chứa tương ứng.

37

Đường kính của đồng 5000đ là 25,5mm nên ta phải chọn đường kinh trong của ống từ 27mm trở lên, nhưng để tiết kiệm chi phí chế tạo ta nên chọn những loại ống trên thị trường sẵn có, do đó ta dùng ống nhựa đường kính 34mm. Đường kính của đồng 2000đ là 23,5mm, ta phải chọn đường kính trong của ống từ 25mm trở lên, như trên ta có thể dùng ống nhựa đường kính 27mm. Đường kính của đồng 1000đ là 19mm, ta chọn đường kính trong của ống từ 21mm trở lên, do đó ta vẫn có thể dùng ống nhựa đường kính 27mm(loại ống dày hơn). ống 5000đ ống 2000đ ống 1000đ

 Hình 4.2 Ống chứa tiền xu Ống được đặt cách mặt phẳng tay gạt của động cơ với những khoảng cách tương ứng với chiều dày của mỗi loại tiền xu, sao cho sau mỗi một lần gạt chỉ có một đồng tiền được đẩy ra. Trên mỗi ống ta lắp đặt hai bộ cảm biến thu phát, một bộ để báo tiền trong ống đầy, bộ còn lại để báo tiền trong ống đã hết. Khi cảm biến báo đầy tiền ở bất kỳ ống chứa tiền nào hoạt động, ta sẽ điều khiển động cơ quay thuận để cho tiền vào kho. Bình thường máy sẽ trả lại những đồng tiền thừa lớn trước nhưng nếu cảm biến  báo hết tiền ở bất kỳ ống chứa tiền nào hoạt động lúc đó ta sẽ điều khiển cho động cơ  ở các ống chứa tiền khác hoạt động để trả lại tiền thừa chính xác(động cơ quay ngược). c. Thiết kế module trả lại tiền xu Trả lại tiền đúng cho khách hàng là một việc quan trọng trong máy bán hàng tự động. Chính vì vậy đòi hỏi chúng ta phải thiết kế sao cho cơ cấu trả lại tiền xu trả lại tiền phải đơn giản, chính xác và nhanh chóng. Cơ cấu trả lại tiền gồm có: 38

+ Cánh gạt. + Động cơ bước gắn trên giá để điều khiển cánh gạt. + Khớp nối giữa động cơ và cánh gạt. - Cánh gạt tiền Động cơ điều khiển cánh gạt là động cơ bước và do yêu cầu trả lại tiền phải nhanh chóng, chính xác nên nhóm đã chọn cánh gạt hình tròn có đường kính 130mm chung cho mỗi ống. Trong mỗi cánh gạt có khoét 4 lỗ hình tròn cách nhau 90 0 có đường kính bằng đường kính của các ống chứa đồng xu tương ứng để đồng xu có thể rơi vào đó, cánh gạt có thể gạt được 4 đồng xu khi động cơ quay 1 vòng. Đường kính của cánh gạt phù hợp cho việc trả lại tiền thừa, lưu tiền vào kho khi ống chứa đầy, giảm mômen tác động lên trục động cơ. Do đề tài chỉ sử dụng đồng xu 5000đ, 2000đ, 1000đ ,và đồng xu 2000đ có chiều dày(1.8mm) nhỏ nhất nên chiều dày cánh gạt được thiết kế có chiều dày 1.5mm khi đó thoả mãn trường hợp của hai đồng xu còn lại. Đồng thời, cánh gạt được thiết kế như vậy, sẽ giảm được lực va chạm giữa cánh gạt và tiền, cánh gạt và ống chứa. Đảm bảo an toàn cho các chi tiết khi làm việc. Và sau đây là kích thước, hình dáng của các cánh gạt:

 Hình 4.3 Cánh gạt ống 5000đ  Hình dạng bề ngoài của các cánh gạt tương tự nhau.

39

 Hình 4.4 Cánh gạt ống 2000đ  Các đồng xu 5000đ, 2000đ, 1000đ có kích thước khác nhau, nên đường kính của các lỗ để gạt đồng xu khác nhau, phụ thuộc vào đồng xu tương ứng.

 Hình 4.5 Cánh gạt ống 1000đ  Các cánh gạt được chế tạo bằng nhựa polymer, kích thước cụ thể xem trong phụ lục.

40

Module trả lại tiền thừa sau khi lắp ghép các chi tiết sẽ có hình dạng như sau:

 Hình 4.6 Module Module chứa chứa và và trả lại tiền tiền thừa thừa 4.1.2 Thiết kế module chứa và trả sản s ản phẩm Máy chỉ bán những mặt hàng dạng như: dạng lon, dạng chai và dạng hộp. Nên khi thiết kế các kho chứa hàng, hàng, nhóm đã tính tính đến hình dạng của kho sao cho có thể tối ưu nhất như: gạt sản phẩm được dễ dàng nhất, chứa được nhiều sản phẩm nhất, và có thể thay thế khi xảy ra lỗi kĩ thuật. Vì những lý do đó nhóm đã đưa ra phương  pháp thiết kế dựa dựa trên cơ sở của của hệ thống thống cấp phôi phôi tự tự động. động. Có ba loại kho chứa dành cho ba loại sản phẩm: dạng chai, dạng lon và dạng hộp. a, Kho chứa chai Do chiều dài của chai là 170 mm,nên chiều rộng của kho chứa chai khi thiết kế là 185mm để đảm bảo chai có thể lăn xuống đáy của kho một cách dễ dàng. Hình dạng của kho chứa cho phép chứa được nhiều hàng và và làm cho các sản phẩm chuyển động một cách dễ dàng. Tuy nhiên do sai số về hình dạng và kích thước trong quá trình chế tạo, nên khi hoạt động, đôi khi vẫn xảy ra lỗi.

41

 Hình 4.7 Kho Kho chứa chứa chai chai b, Kho chứa lon Hình dạng của kho chứa lon giống như kho chứa hàng do kích thước của 2 mặt hàng đó khác nhau nên kho chứa có kích thước thướ c khác nhau.

 Hình 4.8 Kho Kho chứa chứa lon lon

42

Cả kho chứa lon và kho chứa chai đều được chế tạo bằng gỗ. Kích thước chế tạo theo kích thước của chai và lon mà nhóm quyết định sử dụng để bán. Kích thước cụ thể xem trong phụ lục. c, Kho chứa hàng dạng hộp Kho chứa hang dạng hộp có khả năng chứa các sản phẩm dạng hình hộp chữ nhật, cụ thể trong đề tài nhóm thiết kế kho chứa giành cho sản phẩm cụ thể là bao thuốc lá Vinataba.

 Hình 4.9 Hộp chứa bao thuốc d, Cánh gạt sản phẩm dạng chai và lon Do hàng cần chuyển có dạng trụ tròn, để quá trình chuyển hàng không bị kẹt, hoạt động của máy phải trơn tru nên nhóm đã thiết kế cánh gạt hàng có hình dạng như sau:

 Hình 4.10 Cánh gạt hàng  hàng 

43

Mặt bên của rãnh nhóm thiết kế vát đi một góc 10 0 để khi điều khiển động cơ  quay 900 thì sẽ có một sản phẩm lăn xuống, tránh trường hợp động cơ quay mà sản  phẩm không lăn ra. Cánh gạt được chế tạo bằng thép tấm, độ dày 3mm. Kích thước cụ thể xem trong phụ lục. e, Cánh gạt sản phẩm dạng hộp Do hàng là dạng hộp(bao thuốc lá) nên ta có thể xếp chúng lên nhau, do vậy cánh gạt hộp chế tạo đơn giản nhất, cụ thể kích thước và hình dạng như sau:

 Hình 4.11 Cánh gạt hàng dạng hộp  f, Module trả sản phẩm dạng chai và lon. Do hai loại sản phẩm này có dạng trụ tròn nên cơ cấu được thiết kế dựa trên nguyên lý của hệ thống cấp phôi tự động cho dạng phôi tròn:

 Hình 4.12 Module trả sản phẩm dạng chai và lon 44

Cơ cấu vừa có tác dụng trả sản phẩm lại vừa có tác dụng chặn sản phẩm khi chưa có lệnh trả sản phẩm(dựa vào đặc tính tự hãm của động cơ có hộp số). Hình dạng của cơ cấu sẽ làm giảm lực tác dụng cũng như momen xoắn tác dụng vào động cơ, toàn bộ trọng lượng của tất cả sản phẩm sẽ được đỡ bởi hai gối đỡ. Khi động cơ quay được 90 0 thì sẽ có một sản phẩm được trả ra.  g, Module trả sản phẩm dạng hộp Cơ cấu trả sản phẩm dạng hộp là một cơ cấu gồm có một cánh thẳng được lắp trực tiếp trên đầu trục của động cơ, khi động cơ quay được 180 0 thì sẽ có một sản  phẩm được trả ra.

 Hình 4.13 Module trả sản phẩm dạng hộp Các chi tiết trong module này đều được chế tạo bằng gỗ, kích thước xem trong  phụ lục. h, Hệ thống dẫn động. Trục dùng để gắn cánh gạt hàng, được tạo chuyển động quay nhờ một động cơ  DC, truyền chuyển động quay qua một khớp nối cứng. Trục bậc, chế tạo bằng thép. Hình dạng trục để lắp cánh gạt của chai và lon như sau:

45

 Hình 4.14 Bản vẽ 3D trục cánh gạt của chai và lon 1 - Trục lắp cánh gạt chai 2 - Trục lắp cánh gạt lon Truyền động của động cơ được truyền trực tiếp vào các cánh gạt dựa vào các khớp nối Oldham.

 Hình 4.15 Đầu nối lắp trên trục chai và lon và đầu nối lắp trên trục động cơ 

 Hình 4.16 Khớp nối Oldham Cơ cấu Oldham cho phép truyền lệch tâm từ 1 đến 2 0. 46

4.1.3 Khung máy Khung máy để đỡ tất cả các chi tiết, cơ cấu. Khung được thiết kế sau cùng, kích thước của khung theo kích thước của các chi tiết, bộ phận khác.

 Hình 4.17 Hình vẽ bề ngoài khung máy Kích thước khung máy 1000x800x1500mm. Các kích thước còn lại: khoảng cách các thanh đỡ… xem chi tiết trong phụ lục. Khung máy được chế tạo bằng thép hộp, kích thước 20x20mm, dày 0,8mm. Các thanh thép được hàn lại với nhau, đảm bảo được độ cứng vững của khung. Các tấm ốp bề ngoài sử dụng gỗ ép. 4.2. Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển Phần điều khiển thực hiện chức năng điều khiển toàn bộ máy, cụ thể là các công việc sau: 4.2.1. Đối tượng điều khiển: - Nhận tín hiệu từ bộ cảm biến EU1, đếm số tiền đưa vào. - Xử lý 3 phím bấm lựa chọn sản phẩm và một phím START. - Điều khiển 2 động cơ DC có điều khiển tôc độ,dung trong cơ cấu trả hàng lon Coca và chai nước lọc.. 47

- Điều khiển 3 động cơ bước gạt tiền và một động cơ bước trả hàng thuốc lá. - Nhận tín hiệu đầu vào từ 12 cảm biến hồng ngoại đặt ở các vị trí báo hàng trong kho, các ống đựng tiền còn tiền để trả lại, các ống đựng tiền đã đầy, và dừng 2 động cơ DC. - Điều khiển 8 led 7 seg để hiển thị số tiền đưa vào và số sản phẩm từng loại được lựa chọn. 4.2.2. Yêu cầu của việc điều khiển: Thiết kế máy thực hiện chức năng bán hàng. Người mua bỏ tiền vào, tổng số tiền phải được hiển thị. Sau đó sẽ lựa chọn số sản phẩm muốn mua, số sản phẩm cũng được hiển thị. Quá trình kết thúc bằng nút lựa chọn START, người mua sẽ nhận lại hàng và tiền thừa. Trong quá trình thao tác, các sự cố có thể xảy ra như hết sản  phẩm, thiếu hàng để trả lại cho khách hàng, thiếu tiền trả lại…., máy phải xử lý được. Với yêu cầu điều khiển các đối tượng cụ thể như trên, nhóm đã thiết kế cụ thể,  phần mạch và thuật toán điều khiển như sau: 4.2.3. Phần mạch điều khiển Với yêu cầu các đối tượng cần phải điều khiển và tín hiệu cần phải xử lý như trên, phần mạch điều khiển được chia làm các phần sau: a. Mạch điều khiển trung tâm Phần mạch này gồm 1 vi điều khiển dung để điều khiển các tín hiệu đầu vào và xuất tín hiệu điều khiển các đối tượng, và các linh kiện để xử lý tín hiệu khác. Vi điều khiển được sử dụng là chip Atmega128: Trong đề tài này, nhóm sử dụng 4 ngắt ngoài, với INT0 để nhận tín hiệu từ cảm  biến nhận dạng tiền, INT1, INT2, INT3 là đầu vào phím bấm. Sử dụng 2 kênh PWM 16 bit để điều khiển động cơ DC, và 35 chân thực hiện chức năng I/O.  Ngoài ra do yêu cầu của việc điều khiển, trong mạch còn dung IC dồn kênh 74LS151, để xử lý trường hợp các ống đựng tiền đầy. IC này có vai trò liên tục kiểm tra trạng thái của các kho chứa tiền bằng cách kiểm tra 3 cảm biến hồng ngoại đặt ở 3 ống chứa. Khi các cặp cảm biến này bị chắn, sẽ xảy ra một ngắt ngoài INT4, bằng cách kiểm tra trạng thái của 3 chân điều khiển 74HC151, ta sẽ biết được ngắt xảy ra do cảm biến ở kho chứa nào, và động cơ ở kho đó sẽ quay theo chiều bỏ tiền vào ngăn để tiền. Sơ đồ chân và bảng chân lý của IC 74LS151 như trong phụ lục.

Sơ đồ nguyên lý của mạch điều khiển trung tâm: 48

D G

N

D

V

C

C

R

15 J

C 3 X

T

1

C 3

3 A

L

1X

1

6

M

T

A

L

H

H

O

D G

N

D

2 3

E

0 1 3 R E S5 B 1 7 E 1 9

2

E

2 4 6 8 1

T

V

C

C I O

 G     

G

N      D     

0

D D D D

z

I

T U

E

1

C

K

1L

6

A

O

D

A

O

1

O

N

D

 N

1

0

O

A

A

N

P

G

S

P

P

N 1 D 3 5 7 9

1 3 5 7

0 1 2 3 4 5 6 7

5 5 4 4 4 4 4 4

1 0 9 8 7 6 5 4

B B B B B B B B

0 1 2 3 4 5 6 7

1 1 1 1 1 1 1 1

0 1 2 3 4 5 6 7

C C C C C C C C

R R

              C

3X X

T T

03 13 23 33 43 54 64 74

5 6 7 8 9 0 1 2

6

2

P P P P P P P P

A A A A A A A A

0 1 2 3 4 5 6 7

S S M M O O O O

S C

/ P K S S O 0 1 1 2

O I C C C C

R

E

G

N

A A A A A A A A

D D D D D D D D

B / P I / / / P A B / O

0

P P P P P P P P

C C C C C C C C

0 1 2 3 4 5 6 7

/ A / A / A / A / A / A / A / A

A

R

E

F

L2 A4 1 A 2 L 3 X2 T X T

              C

/ / / / / / / /

1 2 S 0 EP R

TE

A A S

L L

0 1 2 3 4 5 6 7 B

A

R T 1

P P

B B

B / P / P C 8 9 1 1 1 1 1 1

2 3 4 B B

5 6 1

C

/ P

B

C L D A X D X D I C X C T T

R X D T X D X C K O C 3 O C 3 O C 3 T 3 / I C P

7

0 1 2 3 4 5

P P P P P P P

1 2

N T

F F F P F

G

A

1

2

8 _

C

6

4

H

C C C

4 A C

V

2 1 V 5C 2 V C

C C

6

C

A A A A

C C

0 0 0 A B C I 3

F F F F

2 / P3 / P 4 / A 5 / A6 / I7 / I8 N T9 / I N

G G G S S

/ / / /

E 0 D E I 1/ P E 0 D EO 2 / P E 1 I N E 03 / P E 2 I NE 41 / P E 3 N ET 45 / P E 4 N E T 65 / P E 5 6 E/ P 7 E 6 T 7 / P E 7

6 A6 A5 A5 A5

1 0D 9D 8D 7D D 5 C6 D 5 C5 D 5 C4 D C

F F F F F F F F

0 C1 C2 C3 C4 4 5 5 6 6 7 7

0 1 2 3 / T C / T M / T D / T D

0 3 3 G 0 3/ W 4 G R 1 1 4/ R3 G D 2 2 1/ A 8 GL E 3 C 1 2 9 / G P 4G C 1 / P G

K S O

A

T

M

E

1 3 5 7

D C

D D D D

0

G

A

P

3 4

1

2

1 3 5 7 9

O

6 4 2 0 0

V

1 1 1 1 1

R F F F F

1 3 5 7

2 4 6 8 1 1 1 1 1 2

1 3 5 7 9

E1 3 5 7 9

0 2 4 6

R

T

E E E E B B B B G G

8

1 3 5 7 1 3 5 7 4 N

P

0 2 4 6 8 0

P

O

F

2 4 6 8 1

A F F F 0 F

1 3 5 7 9 1 1 1 1 1D

A A A A G C C C C G

I O

I O I

P

I P

T C

A

C

0 2 5 D / I N 2 T6 D0 / 1 P D 0 C / I N 2 T7 D 1 /2 P D 1 C 1 / I 2 N 8 TD 2 3 / P D 2 C 1 / I N2 9 T D 3 4 / P D 3 C P 1 3 / P0 D D 5 4 G K 1 3 / 1P D D 6 5 1 / P 3 D2 D 6 7 2 / P D 7

0 1 2 3 4 / A 5 / A 6 / A 7 / A

P P P T O T O

              V

2D 2 N D 5 3 G N D 6 3 G AG T N M DE

V V V

S S

R V

I I O

A A A A A A A A

O

2 4 6 8 1

P

1 3 5 7 9

O

0 2 4 6 8 0

2 7 5 3 1 1

R

T V 0 2 4 6

O

2 4 6 8 1 1 1 1 1 2

0 2 4 6

C

R E E E E B B B B G R

R

 Hình 4.18 Các cổng vào ra của ATmega 128 Chip Atmega 128 đóng gói dạng dán, do đó nhóm thiết kế riêng mạch này thực hiện chức năng nối các chân chip ra các jump, dễ dàng kết nối với các mạch khác để nhận tín hiệu vào, và xuất tín hiệu ra điều khiển các đối tượng. Đồng thời thiết kế này cũng có ưu điểm là dễ dàng thay thế trong trường hợp chip hỏng, hoặc phần kết nối thay đổi thiết kế. Trong đề tài sử dụng thạch anh ngoài làm bộ tạo dao động, tầm số thạch anh 16MHz. Nạp chip theo chuẩn SPI. Do mạch trên chỉ thực hiện chức năng xuất hoặc nhận tín hiệu từ vi điều khiển ra các jump, nên cần một mạch kết nối với nó.

49

T 0 2 4 6 0 2 4 6 3 E

T

S

4 V

              C

C

7

0

R V

C J

              C               V

R C

C

4

5

5 J

D R

1 4

R

E

S

E

D

R

7

0

R

S

W

4

1

( S

C 1

T

G

N

E

S

E

C

T

B

U

T

T

O

V

C

S

E

N

( I N

C 1

T

1T 2

_

S

T

V

C

4 5

A

C

4

N

W

_

S

T O

D

R

7

V

0D R 1

7

( I N

C 1

3

1

C

1T 2

1

( I N

F

G

6

N

R6

( I N 1

N 1 (3 (5 (7 (9

O

2 4A 6A 8A 1O

E N 0E n N E N H U

I O

P

D I N I N 1 5 1 5

2 41 63 8_ 1_

T T 1 1

R

T

F

A V C B F L 0 E( E 2 B F L 2 E( E 4 B F L 4 E( E 6 0 FN 6 G ( H2

R

C N) N) N) )U

V A A A

B B B O

L L L N

E E E

C

1 3 5

N

( ( (

1H 3T 5T 7 9

A I E I E

1 1 1 3 1 5 1 7 1( H 9

U

L

E

C

T

_

S

P

D

O V ) ) A 0C

R

T

C

C

D D )D D)

G

1

7

0

C

1 3 5 7 1 3 5 7

K

1 ( 3D ( 5I N ( 7I N 9 (1 C 1 (1 C 3 (1 C 5 4 1( H 7 N 1 D9

P

2 N4 T 56 T 78 1 L O 1 L O 1 L O 1 U O1 2 U

H

L U

F 1 ( E B 3 ( C SF P 7 3( H G N D

E

J

1

L

E

C

T

_

C

O

N

4

D

O

N

G

0

( I N

O

T

N

0 1) 2 3

)

K

R

E G E ) E ) E 0 B C2 B C4 B C6 B 8NG 0 R

0 D2 4 6 0 K 2 2 K 4 4 K 6 6 G3 E

E

I

D

B

4 3 2 1 J

1

H

G V

A

N

N L U

1A B L E 2 ) O2 C K 2 ) N G 2 ) 3O 4

O

6

)

D

L

N

D

H

0 ER 7 ( I N D A N G C 1 2 1 u F

7

E

1 3 ) D D

O

E

N

6

D

N

3

L

E

C

T

1

2

  D

  N

I E

_

T

1T 7 ) 2 T I E

I E

D

G

D

N

T

G

1

3

N

K

O

N

1

0

D

O

N

G

5

5

L

E

C

T

_

S

3 5

P

( E N 1A B L E 4 ) ( C L O2 C K 4 ) 1 ( H U 3O N G 4 ) N D 4

_

A

M

R

V4

F B G G

G

D D

E

U

O

N

8 E

O

N V G

N

G

2

U

C N

V

_

C

6 3 N H

E

D

U

C

              2

D

7

              V

T

              C               V

C

O

N G V

I P D

F B G G

1 N

2

V

D C

C

_

1

O

N

2

N

O

N

G

5 7 4 N

2

C

O

N

O

N

G

( E N 1A B L E 6 ) ( C L O2 C K 6 ) ( H U 3O N G 6 ) D 4

V O

N

4

6

1

H

K

A

H

N

O

H

I

N

G

C

2

              6

R

) N N N

G G G

C C C

I 5 6 7

( 1 ( 1 ( 1

5 5 5

U A 4H DU 0A 3H 2H D U 1 A 2 1 D 3 1 5 D D 4 1 4 5 1 3 D 6 1 2 D V D D7

              C               C               V

1 1 19

1_ A 0_ A B _B C C

4

1 Y2 Y3

2

E

K I E

4

( I N

T

4

R

D

C

A

A A A G

)               D               N

G H

C

              G

C

              8

H

3 4 5 2 3 0 N N

( ( ( ( ( (

T T T D D D D D

I E I E I E U U U

N N N N N N

1

A

M J

5 1 N

O

B 1

I E

2 4 3 2 1

D

I

N

O

N

H

N

B

R R R R

1 1 1 1

R R R 4R

0 1 2 3

U R R R R RR RR RR RR

M _ _ _ G G G

1 1 2 2 2 2 2 2

R R R R

K

) )

C

3

A A A )E E B G G

7

5 6

G

H

EO

              C

              C

              1

O

U

CC

( E AN 1A B NL E 5 H ) ( C L O2 C K 5 ) ( H U 3O N G 5 ) D 4

C D

0

2 1

D

5

)

)

N

3

_

D D D

O

E

2 1

              V

D D

A

4

              1

7

B

N

D

7

7

              C

O O O

) ) )

C D

N N 6 1 1 0

L

B

3 4

L

K

C 1 3 5

F B G G

N

E

T

R

K

L

)

C

K K K

O

I 2

D

U

C C C

N

C

) )

E H

U

1

C

G

1

  G

H

N

C

C 4

2

V

N

N

O

D

I

1 2 3 4 ) 5 ) 6 7 8 9 1 0

7 G G A B E E

O

V G

1

S _

R 0 1 2 3 4K 5K 62 7 N N

4

D

J

- E

(C D 2 U ) N ( I N T 4 ( I N T 6 ( D U N ( )C L O ( )C L O ( )C L O (6 H ) U O S E T

O C N 7 2

E

N

F 2 ( E N 1A B L E 3 ) B 4 ( C L O2 C K 3 ) S G P 0_ ( I HN UC 3 OR NE AG S 3 E) G N D 4

F

8

N

D C

C

O

9 6 5 4 3 2 1

C

B

K A

V G A G

T

H

1

0

R B

D

( ( ( (

O

O L

L

S

1T 2

C 4

D

0 2 4 6

G

)

1 G

C

D I O E E E E B B B B G G

3

S E

V

94

) ) )

I N T 0 ) I N T 2 ) S T A R T ) C 1 5 1 _ B ) C C P O R T A - C C N 2 G _A O0 (K H 2 A ) N G _ CO N 4 _ OA 2K ( 1 H ) A N G _ CO N 6 _ OA K4 ( 3 T ) I E N _ O CK A 6 C 8 2 G 1 0 G G 1 2 C 7 1 4 C 5 1 6 C 3 1 8 C 1 O2 0 N G G 1 3 ( ) H U O N G

I O

6 4 2 0 0

_

0

u

G

C C C C G

T

C

0E

7

R

1 3( 05 ( 7( 9(

1 3 5 7

C

n

P

N

D

F

C

A A A A

E

9 u

C 1 S

4 I O

1 3 5 7

O

1A B L E 1 ) O2 C K 1 ) N G 1 ) 3O 4

9

1T 2

)

              G

G

L

N

5

              N

D D D D

E

F 0 ( E SB P2 2( C F 6 ( H G N D

D

C

              D

F 1 F 1 3 F 5 F 7

N

R3

1

u

G

k C

F

P

4

61

D

7

C 1

J 4

              V

2

)

J 0D

7

F

C

              C

R

2

5

8 u

              C

0

u

T G

R

R C

)

S

V

0

C 1

1T 2

D

J 0 ER 5

7

G

1

( I N

S W

4

R

C

2

R

F

F

E

)

1 u

C 4

R

T

N R

u

R

S

2

1

A

D G

R

1T 2

8

3

R 1 0 ( H A N R G 1 1 ( H A N R G 1 2 ( H A N G N D R A O D A RY R O O O G

N N N N

G G G D

C C C

H H H

U U U

K

D

O

B I E 8 9 O K 11 O 0 K 2 2 1 O K 3 3 D2 C 4 1 D4 C 5 2 D3 C 6 3 5 7 8

O

B

A

C O N C A M 4 _5 O 1K 1 ) _6 O 2K 2 ) _ O 3K 3 ) 4 T I E N

8

C

4

A A A

N

N

O

) ) ) ) ) )

O

N

4 B

1 2 3

0

A

N

T

I N

H

I E

U

 Hình 4.19 Mạch ghép nối với vi điều khiển

50

I

7

-

-

-

Một số chú ý khi thiết kế mạch với chip này: Nếu thiết kế mạch, nạp chip theo kiểu SPI, chú ý bảng sau: Symbol

Pins

I/O

Description

MOSI(PDI)

PE0

I

Serial data in

MISO(PDO)

PE1

O

Serial data out

SCK

PB1

I

Serial clock  

 Hình 4.20 SPI  - PORT C của AT128 chỉ có thể là ngõ ra. - PORTF, PORTG chỉ có thể xuất nhập được theo PORT, muốn xuất nhập theo từng PIN riêng lẻ,phải can thiệp bằng phần mềm. b. Phần mạch hiển thị Mạch hiển thị có chức năng hiển thị số tiền đưa vào và số sản phẩm lựa chọn, hiển thị 8 lede 7 seg với các số được lập trình.. Sử dụng PORTC của AT128 . Sử dụng một IC chuyên dùng hiển thị led 74LS47 và IC mở rộng cổng 74LS138. IC 74LS47 IC 74LS47 là IC chuyên dụng để hiển thị led 7 thanh, điện áp chuẩn CMOS, nguồn nuôi trong khoảng từ 4,75V-5,25 V.. Bằng cách điều khiển điện áp ở 4 chân đầu vào, kết nối 8 chân đầu ra với các chân tương ứng của led 7 thanh, tùy theo trường hợp mạch điều khiển anode chung hay cathode chung, chúng ta sẽ được các số tương úng. Trong đồ án này, nhóm sử dụng led 7 thanh anode chung. Sơ đồ chân, bảng chân lý của IC này như trong phụ lục. IC 74LS138 IC 74LS138 là IC ghi dịch 8 bit. Điện áp chuẩn CMOS, nguồn nuôi trong khoảng 4,75V - 5,25V. Bằng cách điều khiển điện áp 3 chân đầu vào và một chân cho phép tín hiệu điều khiển G1, sẽ cho ra điện áp mức 0 ở các chân tương ứng các chân tín hiệu đầu vào. Trong đề tài này, nhóm sử dụng IC này để ổn định tín hiệu điều khiển sáng, tắt các led 7 thanh, đồng thời tiết kiệm số chân sử dụng để điều khiển led. (4 chân điều khiển đóng, mở 8 led). Sơ đồ chân và bảng chân lý như trong phụ lục.

51

Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển: J

1

              1               C

1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 C

O

D D D D A B C G

0

G G

N

1

0 1 2 3

V

              C               V

U

2

R

              6

U

              1

D D D D

1 N N

D D V G

0

0 1 2 3 C N

7 1 2 6 C D

D D D D

1 3 5

0 1 2 3

L R

              C               V

T B

1 1 1 1 9 1 1

A B C D E F G

              C

I               D               N

B

              G

K

H

O

I

D

A

U

V

A4

7

4

5 4 B

E E E E E E E

D D D D D D D

_ _ _ _ _ _ _

A B C D E F G

O

N

D

V

C

C

J

V G

C

O

N

C N

C D

1

7

U

A B C G G G

2

3 V G

2 1

C N

C D

2

1 N N

3 Y Y Y Y Y NY NY Y

              C

1 2 3 6 D 4 D 5

A B C G G G

              C               V

              D

1 2 2

A B

              N               G

7 C

O

N

2

4

1

3

H

5 4 3 2 1 0

0 1 2 3 4 5 6 7

0

4

7

d

k _

V

C

U C

P

E

l e

d 2

C

Q P 7

0

d

k _

V

C

E

l e C

Q P 4

7

7

U

7 N

P

C

d

8

k _

l e

2

P

C

Q P 4

6

E 7

2

8

B

0

E

_ l e d

C

7

E

C

5 N

d k

0 V

R Q P

P

7

2

4

3

5

2

_ l e d C

6 B

d 3

C

4 N

d k

0

V

P

E

6

4

U C

P

_ l e d C

5 B

1

8 N

3 N

d k

0

V

R

7

4

Q P

B

1

2

5

1

9 N

Q P

R U

l e d

C

C

C

7

6 N

P

E

C

0

d 4

d k

_ l e d

8

              8

G

K

1 1N 1N 1N 1N 1N 9N 7N N

0 1 2 3 4 5 6 7

U U U U U U U U

k _

E

3

4

              1

P

C

4

R

2

              6

U

2 N

C

Q P

2 2 1

J

U

V

2

1

R 1

d

0 V

4

G

7

R

1

R Q P

4

U

C

1

0

O

7

              8

I / R

4

L L L L L L L

3 2 1 0

C

O

I

N

G

U

O C

D

N

D

N H

K

I P

3

L

E

D

D

S

I E

U

K

E D _ A E D _ B E D _ C E D _ D E D _ E E D _ F E D _ G k _ l e d k _ l e d k _ l e d 1

1 2 3 4 5 6 7 81 92 3 0

L L L L L L L G

E E E E E E E

D D D D D D D N

_ _ _ _ _ _ _ D

A B C D E F G

O

N

1

0

K

H

O

X

7

L

E

D

T

I E

I

N d d d d d G

1 2 3 4 5 6 7 8 C

C

O

T

R

A

N

P 5

L L L L L L L d d d

K H I E N

H

I

O

D

N

k k k k k

_ _ _ _ _ N

l l l l l D

e e e e e

d d d d d

D

K

C

O

5

L

E

D

T

I E

14 25 36 47 58 6 N

6

8

A

U

R

A

D

I E

 Hình 4.21 Sơ đồ nguyên lý mạch đầu vào điều khiển các IC,đầu ra nối ra các led 7 seg  Giải thích: 4 chân B0, B1, B2, B3 của vi điều khiển dùng để điều khiển IC 74LS47. Lập trình điều khiển tín hiệu ở các chân này ở mức cao, thấp tương ứng như trong bảng chân lý của IC này, chúng ta sẽ hiển thị được các số mong muốn trên các led 7 thanh. 4 chân A, B, C, G1 của IC 74LS138 được nối với các chân tương ứng của vi điều khiển. Bằng cách quét tín hiệu cao hay thấp ở 4 chân này, chúng ta sẽ có được đầu ra mức 0 tương ứng ở các chân ngõ ra U0…U7. (Khi một ngõ ra ở mức 0, 7 ngõ ra còn lại ở mức 1). Tín hiệu từ ngõ ra của IC này sẽ điều khiển các transistor PNP đóng, ngắt nguồn nuôi cho các led 7 thanh. Sử dụng thuật toán quét led, ta sẽ hiển thị được các số khác nhau như mong muốn trên các led 7 thanh. c. Mạch cảm biến 52

U

K

N

Trong đề tài, nhóm dùng 11 cảm biến hồng ngoại, dùng để kiểm tra trạng thái của kho hàng, ống đựng tiền và dừng động cơ DC( có vai trò như encorder). Cảm biến hồng ngoại, khi sử dụng cần một cặp thu – phát. Led phát phát ánh sáng hồng ngoại. Led thu là một cặp P – N, hoạt động như một cảm biến quang, với tín hiệu quang kích thông cặp P – N là ánh sáng hồng ngoại. Led thu này gồm 2 loại 3 chân và 2 chân.  Nhóm sử dụng loại cảm biến này do khả năng nhận tín hiệu thu – phát với khoảng cách tương đối lớn, giá thành rẻ, dễ thiết kế và sử dụng, dễ mua, hoạt động ổn định do ánh sáng phát ra là ánh sáng hồng ngoại, không bị nhiễu bởi ánh sáng tự nhiên. Cảm biến này có kích thước nhỏ nên dễ dàng lắp đặt. Tuy nhiên, sử dụng các cảm biến này với mục đích phát hiện đối tượng, nên hoàn toàn có thể thay cảm biến hồng ngoại bằng các loại cảm biến khác như cảm  biến tiệm cân, công tắc hành trình. (hạn chế sử dụng công tắc hành trình, do đó là tiếp xúc cơ, hay nhiễu trong trường hợp này các đối tượng thường chuyền động và có khối lượng nhỏ). Tín hiệu vào từ cảm biến hồng ngoại, được đưa vào OP-AM, so sánh với điện áp đầu vào còn lại của OP-AM, có thể thay đổi nhờ biến trở vi chỉnh, từ đó sẽ có tín hiệu dầu ra là 0 hay 1. IC thực hiện việc so sánh này là LM324. IC LM324 là IC khuêch đại thuật toán, trong trường hợp này hoạt động ở chế độ so sánh. Ic này gồm 4 bộ OP – AM, điện áp đầu vào so sánh nằm trong mức từ 0,3V đến 32V, dòng cực đại 50mA. Trong đề tài, nhóm cần điều chế tín hiệu vào từ 12 cảm biến hồng ngoại, nên cần sử dụng 3 IC này. Sơ đồ chân và các đặc tính cụ thể trong phụ lục. Với nguyên lý như trong mạch nhóm thiết kế, khi không có vật cản giữa 2 cảm  biên thu – phát, đầu ra của OP – AM là 5V, còn khi có vật cản, đầu ra là 0V. Tùy từng trường hợp của cảm biến, ta có thể xử lý tín hiệu để đưa ra các lệnh điều khiển mong muốn. Sơ đồ nguyên lý:

53

U 1 G N D2 G N D3 A 2 4 I N H 53 B 2 6 C 2 7 I N H 84 D 2 9 E N A 1 B0

S Y G N H O A / I N B C / I N D L E E N L

2 D

9 F

P

H

A

4

V

D

1

U

2

D M H

H 2 A

2

C

2 0 C / R E 1S 9 E H A L F 1 / 8F C E/ C L O1 7 C D C W / 1C 6 CO 1 O S 1C 5 V V r e 1 f 4  S S E N 1 S3 S 2 S E N 1 S2 V s1 1 CB LO E N T R

N

9

1

D

1

3

D

1

1

5 F 5 R

1

5 F 5 R

2P 1 H

A

2P 2 H

A

2P 3 H

A

2

F

D

R

1

1

2

5F 5 R G

D 1

N

3 4

R 0

C

9

1

2 2 2 2

S S

E E

. 2R 5 1 0 0 . 2 5I N I N

D

4 1

1

5

1 1

5

0+ n C 4

1 21

Y Y

2 31 2

P P

H H

A A

2 2

1 2

0 2 2 2

A A

12 2

Y Y

1 3 P 11 4 P 2

H H

A A

2 2

3 4

H 63 H 1 4 1 1 2 V 4

C

C u1

0

E E

9C C4 VC V

V

7 7

A A

N 1 S 3 N 1 S5 1 4 E 2 E

5 0

1 1

1

6

5 F 5 R

1

   +

C 5

8 51

R 4

u

7

0L n2

3

P 2

4

V

R 2

1

1 R

G

G1

D

1R 2 4

k

D

C

N F V

N

WC

DB

8

L

U

V

23

2

k5

V

C

C

C 1 2

k

C O

S

C C 3

D C

OE

1 . 3

n

2 C

G

NR

H

O

I

D

I E

N

U

D

K

H

I E

4

C

o

n 1 2 3 4

1

5

              V

7

7D E

2N

O C1 2 3 4

8

              R

K

C

9

R 2

              E

2 4 V C 5 CV C

1 2

0 R

G H 5

C C

6 0

              F

1 2 3

C C

2

D

 j U C M O P N

N N

4

D

5 F 5 R

C 1

5

5 7

C D

5 2

5F 5 R

0

F S S

C

1

1

R E E N 1 E N 25 V C G N O L

A B

7

R

D

5 V C C HT F 2 U L LO L C K 2 KI R E C 2 WS C

4

t rC o Ol G C D E

4N

w4

i r e

M

N D L O C K 2 I R E C 2 N A B L E 2

P P P P

H H H H

A A A A

O 21 22 23 24

ST

OT

ER P

2

1 2 3 4

E

D

K

H

O

I

N

G

TU

I ON

N H

I E

U

T V I NA

OH

4.23 Mạch điều khiển động cơ bước Mạch trên thỏa mãn yêu cầu điều khiển, dòng tải, điều khiển theo kiểu chopping, và khả năng lựa chọn chế độ điều khiển, bằng phần cứng. Cụ thể được miêu tả: - Dòng tải Việc điều khiển dòng tải là bản ch ất đ ể có đ ược t ốc đ ộ ổn đ ịnh và moment riêng. Có vài cách để điều khiển dòng tải: - Cung cấp 2 loại (m ức) điện áp. - Chopping bằng PRM (Pulse Rate Module). - Chopping bằng PWM (Pulse Width Module). L297 cung cấp việc điều khiển dòng tải bằng 2 PWM chopper. Mỗi chopper cho 1 pha đ ối với đ ộng c ơ l ưỡng c ực và cho m ỗi c ặp cuộn dây đối với động cơ đ ơn c ực. Đối v ới đ ộng c ơ đ ơn c ực, 2 cu ộn

55

I

dây A, B không bao gi ờ c ấp đi ện cùng v ới nhau nên chúng có th ể cùng chung 1 chopper. Mỗi chopper chứa 1 bộ so sánh, 1 flipflop và 1 đi ện tr ở c ảm ứng bên ngoài. Bộ dao động chung c ủa chip cung c ấp xung nh ịp tới cả 2 choppers.  Trong mỗi chopper, flipflop được thi ết l ập b ởi m ỗi xung t ừ b ộ phát xung cho phép đ ầu ra và cho phép dòng t ải ti ếp t ục t ăng. Dòng tải tăng kéo theo s ự t ăng di ện áp trên Rs t ới khi nào đ ạt đi ện áp VRef  , flipflop sẽ được xóa, không cho phép đ ầu ra cho t ới khi xung tiếp theo của bộ phát xung đ ược t ạo ra. Đầu ra c ủa m ạch (đ ầu ra Q của flipflop) t ạo ra 1 d ải tín hi ệu PWM . Chú ý rằng: VRef  định rõ dòng tải đỉnh.  Trong đ ồ án ch ọn s ử d ụng lo ại đ ộng c ơ b ước có dòng t ải đ ỉnh ILOAD MAX = 4A. Điện trở đo dòng Rs = 1Omh/5W. Đi ện áp ph ản h ồi v ề L297 có điện áp l ớn nh ất là U = I.R = 4V. Nh ư v ậy, đi ện áp đ ư a vào chân V REF < 4V. Chân điện áp này trong m ạch th ực t ế đ ược l ấy   từ một cặp điện trở phân áp. Điệ n áp cung cấ p : Vcc = 5V Hai điện trở phân áp : R4 = 1k , R5 = 4k7 Điệ n áp so sánh : Vref = Vcc*R5/(R4+R5) = 5*4k7 / (1k + 4k7) ≈ 4V (th ỏa mãn). 5

V

C

C

R 4 1 k

U

5 Q

V

              S

V

C

C

r e f                R

R 5 4 k 7

2 1 3

              F               E               R               V

R

Hình 4.24 Dòng t ải - Điều khiển kiểu  chopping Chopper có thể hoạt đ ộng trên c ả line pha (ABCD) ho ặc trên các line chặn (inh1 và inh2 ). Vi ệc l ựa ch ọn ch ế đ ộ ho ạt đ ộng đ ược quyết định bởi chân tín hi ệu vào control. Inhibit chopping đ ược s ử dụng cho động cơ đơn c ực, còn đ ối v ới đ ộng c ơ l ưỡng c ực, có th ể sử dụng cả 2 cách chopping. Lý do cho s ự l ựa ch ọn đó đ ược gi ải thích tốt nhất qua 1 ví d ụ khác. Đầu tiên, xét trường h ợp chopper trên đ ường line pha  Trước h ết chúng ta đi ều khi ển đ ộng c ơ l ưỡng c ực 2 pha. Đặt A cao và B ở mức thấp. Dòng đi ện ch ạy qua Q 1 , cuộn dây, Q 4 và R S. Khi điện áp qua RS đạt tới VRef  chopper sẽ set lên mức cao (1) để cắt dòng qua cuộn dây.

56

 

Năng lượng chứa trong cu ộn dây đ ược phân tán b ởi dòng đi ện tu ần hoàn qua Q1 và D3. Dòng điện suy gi ảm qua ph ần mạch đó chậm bởi vì điện áp trên cu ộn dây th ấp (V  CEsatQ1 + VD3 ).  Tại sao lại set B lên m ức cao mà không RESET A xu ống m ức thấp? Lý do là tránh dòng đi ện suy gi ảm qua R 2. Khi dòng đi ện tu ần hoàn trong n ửa trên c ủa c ầu, dòng đi ện ch ỉ ch ạy qua đi ện tr ở cảm biến khi cuộn dây hoạt đ ộng. Ph ần n ăng l ượng ít nh ất đ ược phân tán trên Rs và chúng ta có th ể s ử d ụng v ới các đi ện tr ở r ẻ hơn. Giải thích vì sao pha chopping lại không đ ược s ử d ụng cho động cơ đơn cực: khi cuộn dây A đ ược c ấp đi ện (driver), chapper hoạt động trên cu ộn dây B. Khi đưa tín hiệu vào control xu ống m ức th ấp, chopper ho ạt động theo chế độ inhibit chopping trên các line ch ặn: inh1 và inh2. Sử dụng lại ví dụ ở trên, A ở m ức cao và B ở m ức th ấp.  Q 1 và Q4 thông và dòng đi ện chạy qua Q 1 , cuộn dây, Q 4 và RS . Trong tr ường hợp này khi điện áp qua RS đạt giá trị VRef  , chopper flipflop được reset và inh1 hoạt đ ộng (đ ưa xu ống m ức th ấp), inh1 s ẽ c ắt c ả 4 transistor, do đó dòng đi ện tu ần hoàn t ừ đ ất qua   D 2 , cuôn dây và D3 tới VS . Dòng xả chạy t ới ngu ồn cung c ấp (ngu ồn cung c ấp có   thể lên đến 46V, dòng đi ện suy gi ảm r ất nhanh).   Lợi ích của việc suy giảm nhanh là rõ ràng. Nó cho phép ho ạt động nhanh với động c ơ l ưỡng c ực và nó là l ựa ch ọn duy nh ất cho   động cơ đơn cực. Nhưng tại sao l ại có c ả ph ương pháp đi ều khi ển bằng line pha? Trong một số tr ường h ợp b ắt bu ộc dùng d ải chopper thấp với những đ ộng c ơ không ch ứa nhi ều n ăng l ượng trong cuộn dây. N ếu s ự suy gi ảm r ất nhanh dòng đi ện ở các đ ộng cơ trung bình có thể moment có ích có đ ược r ất th ấp nh ưng d ải chopper thấp thì có th ể. Ví du, n ếu có 1 đ ộng c ơ l ớn h ơn trong h ệ thống giống nhau. Để tránh nhi ễu công t ắc trên ground plane, t ất cả các drive cần được đồng b ộ và d ải chopper đó đ ược thi ết l ập theo động cơ lớn nhất trong h ệ th ống.    Trong ch ế độ nửa b ước và ch ế đ ộ c ả b ước 1 pha có 2 tín hi ệu nữa được tạo ra t ừ kh ối “output logic” là inh1 và inh2. Đó là các tín hiệu chặn được sử d ụng c ặp đôi v ới chân đ ầu vào cho phép c ủa L298N và để đáp ứng t ốc đ ộ dòng ng ược khi c ắt dòng qua m ột cuộn dây. Khi cả 2 cuộn dây liên tục được c ấp đi ện trong ch ế đ ộ c ả b ước 2 pha do đó không có tín hi ệu nào đ ược t ạo ra. hãy quan sát Để thấy được hoạt đ ộng c ủa tín hi ệu đó th ế nào,   c ầu của L298N kết nối với 1 cuộn dây c ủa đ ộng c ơ l ưỡng c ực ở ch ế  độ 2 pha. Cần nh ớ r ằng các tín hi ệu vào A, B c ủa L298N đ ịnh rõ cặp translator hoạt đ ộng kéo đ ẩy. Còn tín hi ệu INH1 thì t ất c ả có 4 transistor. Giả sử A ở m ức cao (1), B ở m ức th ấp (0), dòng ch ạy qua Q 1, Q4 và cuộn dây. N ếu A được đ ưa xu ống m ức th ấp, dòng đi ện tu ần hoàn chảy qua D2, Q 4, R S có tốc độ suy gi ảm chậm và làm t ăng s ự tiêu hao trên Rs. Trong tr ường h ợp khác A đ ược đ ưa xu ống th ấp và  

57

 

 

 

inh1 hoạt động, tất c ả các transistor đ ều ng ắt. Dòng đi ện tu ần hoàn trong tr ường h ợp này s ẽ t ừ đ ất t ới V S qua D2 và D 3 có tốc độ suy giảm dòng nhanh (faster decay), do đó nó cho phép motor hoạt động ở tốc độ cao h ơn. H ơn n ữa, khi đó dòng tu ần hoàn không chảy qua RS nên 1 điện trở rẻ h ơn có th ể đ ược s ử d ụng.  Tín hiêu INH1 và INH2 được t ạo ra b ởi hàm OR A+ B = INH1 , C + D = INH2 Dù thế nào thi khối output logic ph ức t ạp h ơn b ởi vì đ ường inhibit cũng được sử dụng bởi chopper.

Hình 4.25 Điều khiển ki ểu   chopping - Lựa chọn chế độ điều khiển   Khối điều khiển trung tâm của L297 gọi là transistor. Kh ối này  tạo ra tuần t ự đi ều khiển cho các pha ở các ch ế đ ộ: n ửa b ước, c ả bước 1 pha và 2 pha. Kh ối đ ược đi ều khi ển b ằng 2 tín hi ệu vào l ựa   chọn chế độ là: hướng (CW/CCW) và (HALF/FULL). Ngoài ra còn có 1 đ ầu vào CLOCK c ấp xung ho ạt đ ộng cho h ệ th ố ng. Bốn tín hiệu ra điều khiển cho các pha đ ược đ ưa x ử ký  qua khố i output logic. Khối này có chức năng đi ều khi ển ki ểu ch ặn (inhibit) và đi ều khiển kiểu chopper. Bên trong mỗi khối translator có ch ứa b ộ đ ếm c ộng 3 bit nh ằm thiết lập 8 bước cơ sở cho đ ộng c ơ. T ất c ả các tu ần t ự đi ều khi ển 3 chế độ đều được tạo ra t ừ m ột th ứ t ự chu ẩn. Các ch ế đ ộ đi ều khi ển được thiết lập trực tiếp từ tín hi ệu đ ưa vào chu ẩn HALF/FULL. Khi lựa chọn chế độ cả bước 1 pha và 2 pha ngoài tín hi ệu t ừ   chân HALF/FULL thì còn phụ thu ộc vào tr ạng thái c ủa kh ối   translator. N ếu ch ế đ ộ c ả b ước được l ựa ch ọn và c ả kh ối translator   ở trạng thái các bước lẻ chúng ta có ch ế đ ộ c ả b ước 2 pha. Còn

58

nếu khối translator ở tr ạng thái các b ước ch ẵn thì chúng ta có ch ế độ cả bước 1 pha.

 

e. Mạch điều khiển động cơ DC   Nguyên lý điều khiển: dùng mạch cầu H, phương pháp PWM để điều khiển tốc độ của động cơ. Điều khiển chuyển động ¼ vòng của động cơ bằng encorder tự chế. Mạch cầu H để điều khiển 2 động cơ, trong đề tài, nhóm sử dụng IC L298 như trên, và một IC đảo 74LS04. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển: U

3

J

2M

O

T

O

R 2

I I I I R

40

N N N N

1 2 1 2

5 7

I N 0 I N 2 I N I N

1 1

. 1 S

E

P

N

W

S 1 E R 1 5 I S I S M

6 1

5 2

V 4

C V

1 2 3 4 E E

1 E E

N N

V V

S S

C 4 C 9C L

2

O O O O

U U U U N N

O O

2 3T 1 1T 32 1T 43 T 4

U U

T T

1 2

1 2

D

U

A B

I N

2

1

A

7

1

4

H

C

0

4

I N

2

9

8

/ M

U

L

T

5 R

E

R

11

0

D

K

H

R

O P

E

E

w Ce

o

n 1 2 3 4

T

I N

t Cr o O l

N

4

G N D I N 1 P W M S E N S

H

              2               T

              U

              U

              O

              O

1 2 3 4

R

1

2

U

T

3

D

R

1

5 N

5

4 F

R

1

D

2

D

I E

Or   N

4

G G 5 2

D D

U

K

V C

F

N

I

o

5

2

K O

6 G

              O

5

              T

D

I H

              U

1

G

              1               T

C

              1

F D

C

D

R

D

S

V

1 F

A B

4

N N V 4

C V

C

H

I E

N

C R

2R

D

7 L

E

D

C C

C               D

E

I E

R

C C

U

V

A

O

K

H

O

I

1 A R

N

              N               G

P 3R

D

G

8 L

U

E

D

O

 Hình 4.26 Mạch điều khiển động cơ DC  Một chip L298 có thể điều khiển được hai động cơ DC, nhưng trong đề tài này để dễ dàng cho việc kiểm tra và thay thế trong trường hợp lỗi mạch hoặc IC có sự cố, nhóm sử dụng một chip L298 điều khiển một động cơ. Chi tiết cách sử dụng chip L298, tham khảo trong datasheet. 4.3. Xây dựng thuật toán điều khiển Với các yêu cầu làm việc của máy, và từ mô hình của hệ thống, nhóm đã xây dựng thuật toán điều khiển. Thuật toán gồm 4 sơ đồ:  – Sơ đồ 1: Main. Nêu thuật toán điều khiển chung cho toàn máy.  – Sơ đô 2: Sơ đồ thuật toán lựa chọn sản phẩm. 59

N

 – Sơ đồ 3: Sơ đồ thuật toán trả lại hàng cho khách.  – Sơ đồ 4: Sơ đồ thuật toán trả lại tiền. Các sơ đồ này sẽ được trình bày cụ thể phần dưới.

4.3.1. Thuật toán điều khiển chung của máy

60

BËtnguån

Kh«ngbátiÒn BátiÒnvµo   n    Ò    i   t    ã    C

NhËnd¹ng

 TiÒ ngi¶

 Tr¶l¹i

  t    Ë    h   t   n    Ò    i    T

 TÝnhtæ ngtiÒ n, tiÒ n thõa, hiÓnthÞ

Ph© nlo¹i tiÒn

Lùachäns¶nphÈm

NótStart

Kh«ngÊnStart

  t   r   a   t    S   n    Ê

 Tr¶hµng

 Tr¶l¹i tiÒ n

Ktraèng® ùng tiÒn

Kh«ng® Çy

  y    Ç    §

 Tr¶tiÒ nvµokho

ResethÖthèng

 Hình 4.27 Thuật toán điều khiển chung của máy Giải thích sơ đồ: 61

Máy luôn ở trạng thái chờ người sử dụng bỏ tiền vào, và thực hiện thao tác. Khi tiền bỏ vào, nó sẽ đi qua bộ nhận dạng, kiểm tra thật giả. Nếu là tiền giả, trả lại. Nếu là tiền thật, thực hiện bước tiếp theo, vi điều khiển đếm tiền, và hiển thị. Tiền thật sau khi qua bộ nhận dạng sẽ được phân loại vào các ống chứa. Sau khi bỏ đủ số tiền vào, người sử dụng sẽ thao tác lựa chọn sản phẩm. Thuật toán cụ thể của thao tác này ở phần sau. Tất cả các quá trình này kết thúc khi người dùng nhấn nút Start. Sau khi nút Start được nhấn, máy sẽ thực hiện thao tác trả hàng cho khách, trả lại tiền thừa (thuật toán cụ thể cho 2 việc này sẽ được trình bày bên dưới), kiếm tra ống chứa tiền, nếu đầy thì sẽ bỏ tiền vào kho. Cuối cùng là reset hệ thống, xóa các thông số. 4.3.2. Thuật toán xử lý chọn sản phẩm Khi người dùng ấn chọn sản phẩm,phải đảm bảo trong kho chứa hàng vẫn còn sản phẩm đó, và số tiền đủ để mua số lượng sản phẩm đã Lùachäns¶nphÈm

Kh«ngnhÊn

Kh«ngnhÊn

Nótchänsp1

Nótchänsp2

  n    Ê    h    N

Nótchänsp3   n    Ê    h    N

  n    Ê    h    N

 TÝnhtiÒ nthõa

K h  « n  g Ê  n  S  t   a r  t 

Kh«ngnhÊn


>  g i    ¸  S  P  1 

Ktra kho1

 C  ß  n

SP1++

N h  Ê  n  S  t   a r  t 

B  ¸  o l    ç i  

HÕt

B  ¸  o l    ç i  

 TÝnhtiÒ nthõa

K h  « n  g Ê  n  S  t   a r  t 

>  g i    ¸  S  P  2 

Ktra kho2

 C  ß  n


B  ¸  o l    ç i  

HÕ t

 TÝnhtiÒ nthõa

K h  « n  g Ê  n  S  t   a r  t 

B  ¸  o l    ç i  

SP2++

N h  Ê  n  S  t   a r  t 


>  g i    ¸  S  P   3 

Ktra kho3

 C  ß  n

HÕ t

B  ¸  o l    ç i  

SP3++

N h  Ê  n  S  t   a r  t 

KÕtThóc

 Hình 4.28 Thuật toán xử lý chọn sản phẩm Giải thích thuật toán: 62

Do cách chọn 3 sản phẩm giống nhau, nên giải thích thuật toán chọn sản phẩm 1. Khi nút chọn sản phẩm 1 được nhấn, máy sẽ kiểm tra số tiền thừa, bàng cách lấy số tiền đưa vào trừ đi số sản phẩm đã chọn nhân giá sản phẩm đó. Nếu tiền thừa nhỏ hơn giá sản phẩm này, máy báo lỗi, quá trình chọn kết thúc. Nếu tiền thừa thỏa mãn, máy tiếp tục kiểm tra kho 1. Nếu kho 1 hết hàng, máy báo lỗi, quá trình chọn sản  phâm này kết thúc. Nếu kho 1 còn hàng, máy sẽ tăng số sản phẩm 1 đã chọn lên 1 đơn vị, đồng thời hiển thị số lượng này. Quá trình này lặp đi lặp lại cho đến khi nút Start được nhấn. Các sản phẩm khác lựa chọn tương tự. 4.3.3. Thuật toán trả lại hàng  Thuật toán này nêu cách trả hàng cho người sử dụng, và cách xử lý các trường hợp gặp phải.  Tr¶hµng

HÕt

HÕt

Ktra kho1  C   ß  n

B¸o lçi

B¸o lçi

 Tr¶1 sp1

SP1-      0     =       1       P       S

Ktra kho3  C   ß  n

 C   ß  n

B¸o lçi

 Tr¶1 sp2

 Tr¶1 sp3

      0       >       3       P       S

      0       >       2       P       S

      0       >       1       P       S

 TÝnh l¹i tiÒn thõa

HÕt

Ktra kho2

 TÝnh l¹i tiÒn thõa

SP2--

 TÝnh l¹i tiÒn thõa

      0     =       2       P       S

End

SP3-      0     =       3       P       S

KÕt thóc

 Hình 4.29 Thuật toán trả lại hàng  Giải thích sơ đồ: Quá trình trả 3 sản phẩm là như nhau, nên chỉ giải thích phần trả sản phẩm 1. 63

Bắt đầu quá trình trả hàng, máy sẽ kiểm tra kho1. Nếu kho 1 còn hàng,máy sẽ trả ra 1 sản phẩm, rồi lại kiểm tra kho, trả lại cho đến khi hết. Trong quá trình trả lại, nếu số sản phẩm trả ra chưa bằng số sản phẩm mà người sử dụng lựa chọn mà trong kho chứa đã hết, máy sẽ báo lỗi hết hàng, và tính lại số tiền thừa trả lại cho khách. Quá trình trả các sản phẩm còn lại tương tự. 4.3.4. Thuật toán trả lại tiền thừa  Tr¶ l¹i tiÒn thõa

=0

 TÝnh tiÒn thõa

K   Õ  t   t   h   ó   c 

>  0 

HÕt KiÓm tra èng 5000 <5000

 C   ß  n

HÕt KiÓm tra èng 2000 <2000

 C   ß  n

HÕt KiÓm tra èng B¸o lçi 1000 <1000

 C   ß  n

 Tr¶1 dång 5000

 Tr¶ 1 dång 2000

 Tr¶ 1 dång 1000

Sè ®ång 5000 ®· tr¶ +1

Sè ®ång 2000 ®· tr¶ +1

Sè ®ång 1000 ®· tr¶ +1

 Hinh 4.30 Thuật toán trả lại tiền thừa Bắt đầu quá trình trả lại tiền, máy sẽ tính số tiền thừa. Nếu số tiền thừa bằng 0, quá trình kết thúc.  Nếu số tiền thừa khác 0. Đầu tiên máy kiểm tra ống đựng tiền 5000đ. Nếu ống 5000đ còn tiền, và số tiền thừa lớn hơn 5000đ, máy sẽ trả ra một đồng 5000đ. Tiếp tục tính lạ tiền, và kiểm tra như trên. Thực hiện đến khi trả lại đủ tiền, hoặc kho 64

5000đ hết tiền, hoặc số tiền thừa nhỏ hơn 5000đ, khi đó sẽ chuyển sang kiểm tra ống 2000đ, thực hiện tương tự như bên ống 5000đ. Cuối cùng là sang ống 1000đ. Khi ống 1000đ đã hết tiền mà số tiền trả lại không đủ, máy sẽ báo lỗi. Các thuật toán trên được đưa vào chạy thử nghiệm, trong trường hợp kết cấu máy chuẩn như thiết kế, máy hoạt động không hề có sai xót.

CHƯƠNG V

KẾT QUẢ, ĐÁNH GIÁ

5.1. Kết quả 65

Sau một thời gian làm việc nghiêm túc nhóm đã chế tạo thành công máy bán hàng tự động với những đặc điểm sau: - Hiển thị được số tiền đưa vào, số lượng từng loại mặt hàng muốn mua và hiển thị được lỗi xảy ra khi hết hàng, đồng thời trả lại tiền cho khách. Tuy nhiên do phần hiển thị nhóm thiết kế có 5 LED nên số tiền hiển thị không vượt quá 100.000VNĐ, tương tự số lượng hàng ở mỗi loại nhỏ hơn 10. - Ứng dụng được bộ nhận dạng 5 loại tiền xu do Trung Quốc sản xuất trong việc nhận dạng tiền thật, giả. Thực tế cho thấy máy phân biệt được đồng 500đ, 1000đ, 2000đ, 5000đ. - Phân loại được các đồng xu sau khi nhận dạng, hoạt động tốt. - Máy có khả năng trả lại tiền thừa cho khách hàng. Khi hết tiền hoặc đầy tiền trong kho chứa thì máy sẽ báo nhờ các cảm biến hồng ngoại. Cơ cấu trả tiền hoạt động chính xác, không hề có lỗi. - Thuật toán điều khiển mà nhóm đưa ra đã hoàn thiện. Trong điều kiện độ chính xác cơ khí và cảm biến đảm bảo, thuật toán này điều khiển máy hoạt động chưa hề phát sinh lỗi. - Máy có thể bán được 3 loại sản phẩm đó là lon nước, chai nước và hộp thuốc lá, và không có chức năng giữ lạnh đồ uống.. - Số lượng hàng mà máy trả ra chính xác. - Máy có khả năng thay đổi giá của hàng hóa, khi giá thị trường tăng hay giảm. - Máy có hình dáng nhỏ nên tiết kiệm được diện tích mặt bằng. - Dễ sử dụng, thân thiện với người sử dụng. Tuy nhiên mô hình máy mà nhóm chế tạo, trong quá trình hoạt động vẫn tồn tại một số nhược điểm sau: - Việc trả các sản phẩm dạng chai, đôi khi còn phát sinh lỗi. - Không thể thực hiện mua bán khi mất điện. - Việc sửa chữa rất mất thời gian. - Bộ nhận dạng sau nhiều lần thử nghiệm, đã hoạt động không ổn định. - Tốc độ xử lý của máy còn chậm. 5.2. Nguyên nhân và biện pháp khắc phục Cơ cấu trả hàng dạng chai trong quá trình kiểm tra có hiện tượng kẹt, động cơ  không quay được, nguyên nhân là kho chứa hàng chế tạo rộng hơn thiết kế đến 10mm, cách khắc phục thu hẹp chiều rộng của kho dẫn hàng hoặc lắp động cơ có momen lớn hơn. Máy dùng bộ nguồn máy tính nên nếu trong quá trình giao dịch xảy ra mất điện thì sẽ làm mất tiền của khách hàng do vậy cách khắc phục đó là phải lắp thêm ắc qui dự  phòng. Cũng do sử dụng bộ nguồn máy tính nên chỉ có thể cấp nguồn 12V cho động cơ  DC 24V, làm giảm moment của động cơ trong quá trình hoạt động. 66

Các chi tiết cơ khí của máy chủ yếu là tự chế tạo nên rất mất thời gian, việc thay thế và sửa chữa cũng khó khăn do vậy cần sử dụng những chi tiết có sẵn trong quá trình thiết kế máy. Bộ nhận dạng tiền xu, phiên bản đầu, sản xuất từ năm 2003, nên sau nhiều lần test, đã hoạt động không ổn định, khả năng nhận biết tiền thật, giả vẫn tốt, nhưng tín hiệu đưa ra để nhận biết loại tiền xu nào đã bị sai lệch. Lỗi này hoàn toàn có thể khác phục bằng việc mua một bộ mới, các phiên bản đời cao hơn. Nhưng tại thị trường Việt Nam, thiết bị này rất khó mua, nên để khắc phục lỗi do tín hiệu sai của bộ EU1, nhóm đã lắp thêm cảm  biến, kết hợp với bộ nhận dạng, tự nhận biết loại tiền xu( bộ nhận dạng có nhiệm vụ  phân loại thật giả, còn các cảm biến có nhiệm vụ nhận biết loại tiền vừa được đưa vào).  Nhóm phân biệt các loại tiền 1000đ, 2000đ, 5000đ bằng cách đo kích thước đồng xu đi qua. Đây là phương pháp không tối ưu, trong trường hợp này, do độ chính xác khi lắp đặt cảm biến không cao. Và do trong quá trình chuyển động, các đồng tiền không chuyển động thẳng do lực đàn hồi với máng, nên kích thước đo được bị sai lệch, dẫn đến đếm sai tiền, giữa 2 đồng xu 2000đ và 5000đ. Khắc phục bằng cách lắp đặt phải chính xác, cảm biến sử dụng có thể thay bằng các cảm biến mà phát ánh sáng theo tia( nhóm sử dụng cảm biến hòng ngoại, phát ánh sáng theo trùm), tia sáng càng nhỏ càng tốt. Nhưng cách tốt nhất vẫn là mua bộ nhận dạng mới nếu có thể. Tốc độ đếm tiền của máy còn chậm. Khi cho tiền vào nhanh, liền nhau, bộ nhận dạng không xử lý kịp. Nguyên nhân do tín hiệu trả ra từ bộ nhận dạng có chu kì 25ms/xung. Khắc phục bằng cách sử dụng bộ nhận dạng có tốc độ xử lý cao hơn. Do đây là chiếc máy đầu tiên mà chúng nhóm thiết kế và chế tạo nên cũng không thể tránh được những sai sót, chúng em mong nhận được những ý kiến đóng góp của Thầy Cô và các bạn. 5.3. Hướng phát triển đề tài Tại Việt Nam, thị trường còn rất tiềm năng để phát triển các dòng máy bán hàng tự động, vì vậy đề tài của nhóm có thể tiếp tục được phát triển để trở thành một sản phẩm thương mại. Khi đó các tính năng của máy có thể được cải tiến: - Kho chứa được thiết kế lại, giữ kích thước của kho, nhưng cải tiến bộ phận chuyển hàng ra theo dạng máng, như vậy sẽ giảm được momen tác động lên trục động cơ, nên có thể thay động cơ chuyển hàng DC hiện tại bằng động cơ bước, sẽ hoạt động chính xác hơn( Hiện tai đây là vấn đề lớn nhất nhóm gặp phải). - Thiết bị nhận dạng có thể mua đời cao hơn, hoạt động sẽ đảm bảo không hề có sai lệch khi tính tiền. - Thêm tính năng thanh toán bằng tiền polyme và thẻ ATM.( các thiết bị này có bán sẵn, tín hiệu đưa ra hoàn toàn xử lý được). - Thiết kế lại giao diện máy, thay thiết bị hiển thị bằng led ma trận hoặc màn hình cảm ứng, sẽ thân thiện hơn. Nút bấm sử dụng lại loại nút chìm. - Tăng số lượng hàng mà máy bán, thêm chức năng giữ lạnh...

KẾT LUẬN 67

Sau một thời gian làm việc nhóm đã chế tạo thành công mô hình một chiếc máy bán nước đóng chai sẵn, thỏa mãn các yêu cầu của đề tài. Máy bán được ba loại mặt hàng là: lon Coca, chai Lavie và bao thuốc lá Vinataba, thanh toán bằng ba loại tiền xu Việt Nam: 1000đ, 2000đ và 5000đ,máy hoạt động tốt, ổn định. Một chiếc máy, để có thể đưa vào thực tế, cần cải tiến và nâng cấp nhiều lần. Chiếc máy này cũng vậy, cần nhiều thời gian và công sức để tiếp tục phát triển nó. Chúng tôi nhận thấy, đây là một đề tài hay cho một đồ án tốt nghiệp. Sau khi tốt nghiệp, chúng tôi mong muốn chiếc máy này tiếp tục được phát triển để đi đến hoàn thiện.

68

TÀI LIỆU THAM KHẢO - TS. Bùi Quí Lực, Hệ thống điều khiển số trong công nghiệp, NXB khoa học kĩ 

thuật, 2004. - Bộ môn TĐ-ĐL, khoa Điện, trường ĐHCN Hà Nội, Truyền động điện, ĐHCN Hà Nội. - Lê Trung Thắng, Vi điều khiển Atmega 128, Ebook. - Michael J. Pont, Embedded C , Ebook. -  Ngô Gia Khánh, Đồ án “Nhận dạng tiền xu”, ĐHBK TPHCM, 2006. - Diendandientu.com - Datasheet.com - Atmel.com

69

PHỤ LỤC 1. Chương trình điều khiển của máy Từ giải thuật đã đưa ra, nhóm đã lập trình chi tiết cho máy hoạt động. Chương trình gồm các thư viện và một hàm chính, được viết trên nền của phần mềm Codevision. 1.1: Thư viện MAIN.H Thư viện này dùng để khai báo các biến sử dụng, chip, tần số thạch anh…. / ************************MAIN.H************************************** *****/ /////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////////////////////////////////////////////////////////////////////// #ifndef _MAIN_H #define _MAIN_H /////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////////////////////////////////////////////////// #include #define OSC_FREQ (16000000UL) #define OSC_PER_INST (1) typedef unsigned char new_char; typedef unsigned int new_int; typedef unsigned long new_long; new_char xung=100, chuc_nghin, nghin, tram, sp1, sp2, sp3,loi_sp1,loi_sp2,loi_sp3,start; new_char error_detect_good1, error_detect_good2, error_detect_good3; new_char error_detect_money_5k, error_detect_money_2k, error_detect_money_1k, error_not_enough_money, error_repay_money, error_store_money; new_int sotien, tien_thua,bien_hien_thi=0; #endif  1.2: Thư viện PORT.H Thư viện này dùng để định nghĩa các chân của vi điều khiển Atmega128 được sử dụng.

70

/******************************************************************** - - - - - - - - - - - - - - - - - PORT.H- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -  _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _  *************Define PINS of Microcontrol using in this project,Designed circur  and defined by Vending machine group ******************************/ /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// #ifndef _PORT_H #define _PORT_H //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /******************define Pins control Step_motors**********************/ #define STEP1_CLOCK PORTB.2 #define STEP2_CLOCK PORTB.3 #define STEP3_CLOCK PORTB.4 //#define STEP4_CLOCK PORTB.5 //#define STEP5_CLOCK PORTB.6 #define STEP4_CLOCK PORTB.7 /********define Pins control 74LS47 IC**********************************/ #define input_7447_A PORTC.0 #define input_7447_B PORTC.1 #define input_7447_C PORTC.2 #define input_7447_D PORTC.3 /***********define Pins control 74LS138 IC*******************************/ #define input_74138_A0 PORTC.4 #define input_74138_A1 PORTC.5 #define input_74138_A2 PORTC.6 #define input_74138_E3 PORTC.7 /*************define Pins use as buttons*********************************/ #define SELECT_PRODUCT1 PIND.1 #define SELECT_PRODUCT2 PIND.2 #define SELECT_PRODUCT3 PIND.3 #define START PIND.4 #define SELECT #define NOT_SELECT

0 1

/**********define Pins use controlling DC motor**************************/ 71

#define STOP_DC1 PINE.2 #define STOP_DC2 PINE.3 #define ok

1

#define not_ok 0 /********** define Pins use to detect goods_ok in the store*******************/ #define hang1_thuocla PINA.0 #define hang2_coca PINA.1 #define hang3_water PINA.2 /******** define Pins use to detect moneys_ok in the store*******************/ #define kho5k PINA.3 #define kho2k PINA.4 #define kho1k PINA.5 /****************************define Pins control led, display status of  machine********************************/ #define Status_machine_safe PORTA.7 //////////////////////////////////// End define///////////////////////////////////////////////////////////////// #endif  1.3: Thư viện Step.h Thư viện này gồm có Step.h, khai báo các hàm con được sử dụng để điều khiển động cơ bước, và Step.c, viết cho các hàm con đã khai báo tại Step.h.. 1.3.1: Step.H  ////////////////////////////////////////////// STEP.H //////////////////////////////////////////////// ////////////////////////////// Define functions control Step_motors ///////////////////////////////// /////////////////////////////////// VENDING MACHINE GROUP//////////////////////////////////// /*******************************************************************/ #ifndef _STEP_H #define _STEP_H ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /* when we call those functions, step_motor will rotate 1/4 circle with direction as you can see */ /* And n is the number of 1/4 circle which you wanna step_motor rotate*/ void step1_rotate_left(new_char n); void step2_rotate_left(new_char n); void step3_rotate_left(new_char n); void step4_rotate_left(new_char n); void step1_rotate_right(new_char n); void step2_rotate_right(new_char n); 72

void step3_rotate_right(new_char n); void step4_rotate_right(new_char n); void step1_stop(); void step2_stop(); void step3_stop(); void step4_stop(); #endif  1.3.2: Step.c ////////////////////////////////////////////// STEP.c //////////////////////////////////////////////// ////////////////////////////// Write functions control Step_motors ///////////////////////////////// /////////////////////////////////// VENDING MACHINE GROUP///////////////////////////////////// /******************************************************************/ #include #include #include #include #include #include #include #include #include //#include /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void step1_rotate_left(new_char n) { new_char i,j; out_F0_high();//enable out_F6_high();//direct for(i=1;i<=n;i++) { for(j=1;j<=50;j++) { STEP1_CLOCK=~STEP1_CLOCK; display_product(); display_money(); 73

display_err(); STEP1_CLOCK=~STEP1_CLOCK; display_product(); display_money(); display_err(); } } } ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void step1_rotate_right(new_char n) { new_char i,j; out_F0_high();//enable out_F6_low();//direct for(i=1;i<=n;i++) { for(j=1;j<=50;j++) { STEP1_CLOCK=~STEP1_CLOCK; display_product(); display_money(); display_err(); STEP1_CLOCK=~STEP1_CLOCK; display_product(); display_money(); display_err(); } } } ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void step1_stop() { out_F0_low(); } ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void step2_rotate_left(new_char n) 74

{ new_char i,j; out_F1_high();//enable out_F7_high();//direct for(i=1;i<=n;i++) { for(j=1;j<=50;j++) { STEP2_CLOCK=~STEP2_CLOCK; display_product(); display_money(); display_err(); STEP2_CLOCK=~STEP2_CLOCK; display_product(); display_money(); display_err(); } } } ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void step2_rotate_right(new_char n) { new_char i,j; out_F1_high();//enable out_F7_low();//direct for(i=1;i<=n;i++) { for(j=1;j<=50;j++) { STEP2_CLOCK=~STEP2_CLOCK; display_product(); display_money(); display_err(); STEP2_CLOCK=~STEP2_CLOCK; display_product(); display_money(); 75

display_err(); } } } ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void step2_stop() { out_F1_low(); } ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void step3_rotate_left(new_char n) { new_char i,j; out_F2_high();//enable out_G0_high();//direct for(i=1;i<=n;i++) { for(j=1;j<=50;j++) { STEP3_CLOCK=~STEP3_CLOCK; display_product(); display_money(); display_err(); STEP3_CLOCK=~STEP3_CLOCK; display_product(); display_money(); display_err(); } } } ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void step3_rotate_right(new_char n) { new_char i,j; out_F2_high();//enable out_G0_low();//direct 76

for(i=1;i<=n;i++) { for(j=1;j<=50;j++) { STEP3_CLOCK=~STEP3_CLOCK; display_product(); display_money(); display_err(); STEP3_CLOCK=~STEP3_CLOCK; display_product(); display_money(); display_err(); } } } ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void step3_stop() { out_F2_low(); } ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void step4_rotate_left(new_char n) { new_char i,j; out_F5_high();//enable out_G4_high();//direct for(i=1;i<=n;i++) { for(j=1;j<=50;j++) { STEP4_CLOCK=~STEP4_CLOCK; display_product(); display_money(); display_err(); STEP4_CLOCK=~STEP4_CLOCK; display_product(); 77

display_money(); display_err(); } } } ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void step4_rotate_right(new_char n) { new_char i,j; out_F5_high();//enable out_G4_low();//direct for(i=1;i<=n;i++) { for(j=1;j<=50;j++) { STEP4_CLOCK=~STEP4_CLOCK; display_product(); display_money(); display_err(); STEP4_CLOCK=~STEP4_CLOCK; display_product(); display_money(); display_err(); } } } ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void step4_stop() { out_F5_low(); } ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 1.4: Thư viện LED7SEG.H Thư viện này gồm các hàm để hiển thị led 7 seg, cũng gồm LED7SEG.H và LED7SEG.c. 1.4.1: LED7SEG.H  78

/**************************LED7SEG.H*******************************/ ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// #ifndef _LED7SEG_H #define _LED7SEG_H ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void so(new_char i); void dk_8led_ok(void); void dk_8led_off(void); void dk_led1_on(void); void dk_led2_on(void); void dk_led3_on(void); void dk_led4_on(void); void dk_led5_on(void); void dk_led6_on(void); void dk_led7_on(void); void dk_led8_on(void); void display_money(void); void display_product(void);\ void err(void); void display_err(void); #endif  1.4.2: LED7SEG.c /*************************LED7SEG.c*******************************/ //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// #include #include #include #include #include #include ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////\ /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void so(new_char i) { switch(i) 79

{ case 0: { //hien thi so 0 input_7447_A=0; input_7447_B=0; input_7447_C=0; input_7447_D=0; break; } case 1: { //hien thi so 1 input_7447_A=1; input_7447_B=0; input_7447_C=0; input_7447_D=0; break; } case 2: { //hien thi so 2 input_7447_A=0; input_7447_B=1; input_7447_C=0; input_7447_D=0; break; } case 3: { //hien thi so 3 input_7447_A=1; input_7447_B=1; input_7447_C=0; input_7447_D=0; break; 80

} case 4: { //hien thi so 4 input_7447_A=0; input_7447_B=0; input_7447_C=1; input_7447_D=0; break; } case 5: { //hien thi so 5 input_7447_A=1; input_7447_B=0; input_7447_C=1; input_7447_D=0; break; } case 6: { //hien thi so 6 input_7447_A=0; input_7447_B=1; input_7447_C=1; input_7447_D=0; delay_us(200); input_7447_A=1; input_7447_B=0; input_7447_C=1; input_7447_D=1; break; } case 7: { //hien thi so 7 81

input_7447_A=1; input_7447_B=1; input_7447_C=1; input_7447_D=0; break; } case 8: { //hien thi so 8 input_7447_A=0; input_7447_B=0; input_7447_C=0; input_7447_D=1; break; } case 9: { //hien thi so 9 input_7447_A=1; input_7447_B=0; input_7447_C=0; input_7447_D=1; delay_us(200); input_7447_A=1; input_7447_B=0; input_7447_C=1; input_7447_D=1; break; } case 13: { //hien thi chu e input_7447_A=1; input_7447_B=0; input_7447_C=1; input_7447_D=1; 82

delay_us(200); input_7447_A=0; input_7447_B=1; input_7447_C=0; input_7447_D=1; break; } case 101: { //hien thi chu d input_7447_A=0; input_7447_B=1; input_7447_C=0; input_7447_D=1; delay_us(200); input_7447_A=1; input_7447_B=0; input_7447_C=0; input_7447_D=0; break; } case 111: { //hien thi chu o input_7447_A=0; input_7447_B=1; input_7447_C=0; input_7447_D=1; delay_us(200); input_7447_A=1; input_7447_B=1; input_7447_C=0; input_7447_D=1; break; } } 83

} /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void dk_8led_off(void) { input_74138_E3=0; } //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void dk_8led_ok(void) { input_74138_E3=1; } ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void dk_led1_on(void) { input_74138_E3=1; input_74138_A0=0; input_74138_A1=0; input_74138_A2=0; } /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void dk_led2_on(void) { input_74138_E3=1; input_74138_A0=1; input_74138_A1=0; input_74138_A2=0; } /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void dk_led3_on(void) { input_74138_E3=1; 84

input_74138_A0=0; input_74138_A1=1; input_74138_A2=0; } /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void dk_led4_on(void) { input_74138_E3=1; input_74138_A0=1; input_74138_A1=1; input_74138_A2=0; } /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void dk_led5_on(void) { input_74138_E3=1; input_74138_A0=0; input_74138_A1=0; input_74138_A2=1; } /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void dk_led6_on(void) { input_74138_E3=1; input_74138_A0=1; input_74138_A1=0; input_74138_A2=1; } /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void dk_led7_on(void) { input_74138_E3=1; 85

input_74138_A0=0; input_74138_A1=1; input_74138_A2=1; } /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void dk_led8_on(void) { input_74138_E3=1; input_74138_A0=1; input_74138_A1=1; input_74138_A2=1; } /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void display_product(void) { if(sp1!=0) { dk_led1_on(); so(sp1); delay_us(500); dk_8led_off(); } if(sp2!=0) { dk_led2_on(); so(sp2); delay_us(500); dk_8led_off(); } if(sp3!=0) { dk_led3_on(); so(sp3); delay_us(500); 86

dk_8led_off(); } } ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void display_money(void) { if((error_not_enough_money==0)&&(error_detect_good1==0)&&(error_detect_g ood2==0)&&(error_detect_good3==0)&&((nghin!=0)|(sp1!=0)|(sp2!=0)|(sp3!=0)| (chuc_nghin!=0)|(tram!=0))) { dk_led8_on(); so(chuc_nghin); delay_us(500); dk_8led_off(); dk_led7_on(); so(nghin); delay_us(500); dk_8led_off(); dk_led6_on(); so(tram); delay_us(500); dk_8led_off(); dk_led5_on(); so(0); delay_us(500); dk_8led_off(); dk_led4_on(); so(0); delay_us(500); dk_8led_off(); } } //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void err(new_char i) { 87

// This programe display error was detected when machine done new_char m,n; m=i/10; n=i%10; dk_led8_on(); so(13); delay_us(500); dk_8led_off(); dk_led7_on(); so(101); delay_us(500); dk_8led_off(); dk_led6_on(); so(111); delay_us(500); dk_8led_off(); dk_led5_on(); so(m); delay_us(500); dk_8led_off(); dk_led4_on(); so(n); delay_us(500); dk_8led_off(); } /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void display_err(void) { if(error_not_enough_money==1) { display_error_not_enough_money(); } if(error_detect_good1==1) { 88

display_error_detect_good1(); } if(error_detect_good2==1) { display_error_detect_good2(); } if(error_detect_good3==1) { display_error_detect_good3(); } if(error_store_money==1) { display_error_store_money(); } if(error_repay_money==1) { display_error_repay_money(); } } ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ///////////////End every function////////////////////////////////// DCmotor.H Thư viện này được viết để điều khiển 2 động cơ DC. 1.5.1. DCmotor.H  /**************************DCmotor.H******************************/ ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// #ifndef _DCmotor_H #define _DCmotor_H ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // In main programe, define ICR1H=0x00;ICR1L=0x1E; void stop_DC1(void); void stop_DC2(void); void DC1_rotate_left(new_char i); // i is numbers of 1/4 circle void DC2_rotate_left(new_char i);// i is numbers of 1/4 circle void DC1_rotate_right(new_char i);// i is numbers of 1/4 circle 89

void DC2_rotate_right(new_char i);// i is numbers of 1/4 circle #endif  1.5.2. DCmotor.c /*************************** DCmotor.c*****************************/ /******************************************************************/ /*********In this library, i built functions to control DCmotor*****************/ /***** DC_motors use to delive goods for clients, coca and beer can************/ /*************written by Vending machine group*************************/ /**********Two members of Mechatronic K1, HaUI and T_F_Love's love :d*****/ #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // In main programe, define ICR1H=0x00;ICR1L=0x1E; void stop_DC1(void) { OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; } ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void stop_DC2(void) { OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00; } ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 90

void DC1_rotate_left(new_char i) { new_char n,m; out_G1_low(); for(n=1;n<=i;n++) { m=0; do { while((STOP_DC1==not_ok)&&(m==0)) { OCR1AH=0x0D; OCR1AL=0x6B; // 1/10 van toc toi da cua dong co display_product(); display_money(); display_err(); } OCR1AH=0x0D; OCR1AL=0x6B; m=1; display_product(); display_money(); display_err(); } while(STOP_DC1==ok); OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; } } /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void DC1_rotate_right(new_char i) { new_char n,m; out_G1_high(); for(n=1;n<=i;n++) 91

{ m=0; do { while((STOP_DC1==not_ok)&&(m==0)) { OCR1AH=0x0D; OCR1AL=0x6B; display_product(); display_money(); display_err(); } OCR1AH=0x0D; OCR1AL=0x6B; m=1; display_product(); display_money(); display_err(); } while(STOP_DC1==ok); OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; }; } /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void DC2_rotate_left(new_char i) { new_char n,m; out_G3_low(); for(n=1;n<=i;n++) { m=0; do { while((STOP_DC2==not_ok)&&(m==0)) 92

{ OCR1BH=0x0D; OCR1BL=0x6B; display_product(); display_money(); display_err(); } OCR1BH=0x0D; OCR1BL=0x6B; m=1; display_product(); display_money(); display_err(); } while(STOP_DC2==ok); OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00; } } /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void DC2_rotate_right(new_char i) { new_char n,m; out_G3_high(); for(n=1;n<=i;n++) { m=0; do { while((STOP_DC2==not_ok)&&(m==0)) { OCR1BH=0x0D; OCR1BL=0x6B; display_product(); display_money(); 93

display_err(); } OCR1BH=0x0D; OCR1BL=0x6B; m=1; display_product(); display_money(); display_err(); } while(STOP_DC2==ok); OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00; } } ////////////////////////////////////////////////////////////////////////// END/////////////////////////////////////////////////////////////////////// 1.6: Thư viện PORTFG.H Do chip Atmega 128 không thể xuất nhập Port F và Port G theo từng chân riêng biệt, nên nhóm phải xây dựng thư viện này để điều khiển 2 Port này theo từng chân riêng rẽ. 1.6.1. PORTFG.H  /*************************PORTFG.H********************************/ ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// #ifndef _PORTFG_H #define _PORTFG_H ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void out_F0_high(void); void out_F1_high(void); void out_F2_high(void); void out_F3_high(void); void out_F4_high(void); void out_F5_high(void); void out_F6_high(void); void out_F7_high(void); void out_G0_high(void); void out_G1_high(void); void out_G2_high(void); 94

void out_G3_high(void); void out_G4_high(void); void out_F0_low(void); void out_F1_low(void); void out_F2_low(void); void out_F3_low(void); void out_F4_low(void); void out_F5_low(void); void out_F6_low(void); void out_F7_low(void); void out_G0_low(void); void out_G1_low(void); void out_G2_low(void); void out_G3_low(void); void out_G4_low(void); /////////////////////////////////End define function/////////////////////////////////// #endif  1.6.2. PORTFG.c /************************PORTFG.c*********************************/ ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// #include #include #include #include ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ///////////////////////// out Pins of PortF high //////////////////////////////////// void out_F0_high(void) { PORTF=PORTF | 0X01; } void out_F1_high(void) { PORTF=PORTF | 0x02; } 95

void out_F2_high(void) { PORTF=PORTF PORTF=PORTF | 0x04; } void out_F3_high(void) { PORTF=PORTF PORTF=PORTF | 0x08; } void out_F4_high(void) { PORTF=PORTF PORTF=PORTF | 0x10; } void out_F5_high(void) { PORTF=PORTF PORTF=PORTF | 0x20; } void out_F6_high(void) { PORTF=PORTF PORTF=PORTF | 0x40; } void out_F7_high(void) { PORTF=PORTF PORTF=PORTF | 0x80; } ///////////////////////// ///////////////////////// out Pins of PortF low //////////////////////////////////// //////////////////////////////////// void out_F0_low(void) { PORTF=PORTF& PORTF=PORTF& 0xFE; } void out_F1_low(void) { PORTF=PORTF& 0xFD; } void out_F2_low(void) { PORTF=PORTF& 0xFB; 96

} void out_F3_low(void) { PORTF=PORTF& PORTF=PORTF& 0xF7; } void out_F4_low(void) { PORTF=PORTF& PORTF=PORTF& 0xEF; } void out_F5_low(void) { PORTF=PORTF& 0xDF; } void out_F6_low(void) { PORTF=PORTF& 0xBF; } void out_F7_low(void) { PORTF=PORTF& PORTF=PORTF& 0x7F; } ///////////////////////// ///////////////////////// out Pins of PortG high //////////////////////////////////// void out_G0_high(void) { PORTG=PORTG | 0X01; } void out_G1_high(void) { PORTG=PORTG | 0X02; } void out_G2_high(void) { PORTG=PORTG | 0X04; } void out_G3_high(void) { 97

PORTG=PORTG | 0X08; } void out_G4_high(void) { PORTG=PORTG | 0X10; } ///////////////////////// ///////////////////////// out Pins of PortG low //////////////////////////////////// //////////////////////////////////// void out_G0_low(void) { PORTG=PORTG& 0xFE; } void out_G1_low(void) { PORTG=PORTG& 0xFD; } void out_G2_low(void) { PORTG=PORTG& 0xFB; } void out_G3_low(void) { PORTG=PORTG& 0xF7; } void out_G4_low(void) { PORTG=PORTG& 0xEF; } 1.7. Thư viện Err.H Thư viện này xây dựng để hiển thị các lỗi của máy có thể xuất hiện khi máy hoạt động. 1.7.1. Err.H  /*********************** /*************************ERR.H****** **ERR.H****************** ************************** *****************/ ***/ //////////////////////////////////////////////// //////////////////////////////////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////// ////////////// //////////////////////////////////////////////// //////////////////////////////////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////// ////////////// #ifndef _ERR_H #define _ERR_H //////////////////////////////////////////////// //////////////////////////////////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////// ////////////// 98

void display_error_not_enough_money(void); void display_error_detect_good1(void); void display_error_detect_good2(void); void display_error_detect_good3(void); void display_error_store_money(void); void display_error_repay_money(void); #endif  1.7.2. Err.c /**************************** ERR.c********************************/ /*********In this library, i built functions to display err when machine action****/ /***** *********written by Vending machine group***********************/ /******** Two members of Mechatronic K1, HaUI and T_F_Love's love :d******/ #include #include #include #include #include #include #include #include #include /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void display_error_detect_good1(void) { new_int i; if(error_detect_good1==1) { for(i=1;i<=1000;i++) { err(1); display_product(); } error_detect_good1=0; } 99

} //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void display_error_detect_good2(void) { new_int i; if(error_detect_good2==1) { for(i=1;i<=1000;i++) { err(2); display_product(); } error_detect_good2=0; } } //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void display_error_detect_good3(void) { new_int i; if(error_detect_good3==1) { for(i=1;i<=1000;i++) { err(3); display_product(); } error_detect_good3=0; } } /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void display_error_not_enough_money(void) 100

{ new_int i; if(error_not_enough_money==1) { for(i=1;i<=1000;i++) { err(4); display_product(); } error_not_enough_money=0; } } ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void display_error_store_money(void) { new_int i; if(error_store_money==1) { for(i=1;i<=1000;i++) { err(5); display_product(); } error_store_money=0; } } /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void display_error_repay_money(void) { new_int i; if(error_repay_money==1) { 101

for(i=1;i<=1000;i++) { err(6); display_product(); } error_repay_money=0; } } /////////////////////////////////////////// END/////////////////////////////////////////////////////////////////////// 1.8. Thư viện INTERFACE.H Thư viện này gồm các hàm thực hiện lưu đồ thuật toán điều khiển máy. 1.8.1. INTERFACE.H  /******************INTERFACE.H***********************************/ ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// #ifndef _INTERFACE_H #define _INTERFACE_H ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void trahang1_thuocla(void); void trahang2_coca(void); void trahang3_water(void); void tra_hang(void); void tra_lai_tien(void); void reset_system(void); #endif  1.8.2: INTERFACE.c #include #include #include #include #include #include #include #include #include 102

#include /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void trahang1_thuocla(void) { while(sp1>0) { if(hang1_thuocla==not_ok) { error_detect_good1=1; break; } step4_rotate_left(1); sp1--; display_product(); display_money(); display_err(); } loi_sp1=sp1; } ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void trahang2_coca(void) { while(sp2>0) { if(hang2_coca==not_ok) { error_detect_good2=1; break; } DC1_rotate_left(1); sp2--; display_product(); display_money(); display_err(); 103

} loi_sp2=sp2; } /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void trahang3_water(void) { while(sp3>0) { if(hang3_water==not_ok) { error_detect_good3=1; break; } DC2_rotate_left(1); sp3--; display_product(); display_money(); display_err(); } loi_sp3=sp3; } /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void tra_hang(void) { if(sp1>0) trahang1_thuocla(); if(sp2>0) trahang2_coca(); if(sp3>0) trahang3_water(); } /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void tra_lai_tien(void) 104

{ if((kho5k==not_ok)&&(kho2k==not_ok)&&(kho1k==not_ok)) error_store_money=1; while((tien_thua>0)&&(error_store_money!=1)) { while((kho5k==ok)&&(tien_thua>=5000)) { step1_rotate_left(1); tien_thua=tien_thua-5000; display_product(); display_money(); display_err(); } while((kho2k==ok)&&(tien_thua>=200)) { step2_rotate_left(1); tien_thua=tien_thua-2000; display_product(); display_money(); display_err(); } while((kho1k==ok)&&(tien_thua>=1000)) { step3_rotate_left(1); tien_thua=tien_thua-1000; display_product(); display_money(); display_err(); } if((kho5k==not_ok)&&(kho2k==not_ok)&&(kho1k==not_ok)) { error_repay_money=1; break; } } } 105

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// void reset_system(void) { xung=0; chuc_nghin=0; nghin=0; tram=0; sp1=0; sp2=0; sp3=0; loi_sp1=0; loi_sp2=0; loi_sp3=0; error_detect_good1=0; error_detect_good2=0; error_detect_good3=0; error_detect_money_5k=0; error_detect_money_2k=0; error_detect_money_1k=0; error_not_enough_money=0; error_repay_money=0; error_store_money=0; sotien=0; tien_thua=0; } ////////////////////////////////////////////////// END/////////////////////////////////////////////////////////// 1.9. Hàm main.c Chương trình chính viết để điều khiển máy hoạt động. /***************************************************** This program was produced by the CodeWizardAVR V2.03.4 Standard Automatic Program Generator  © Copyright 1998-2008 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l. http://www.hpinfotech.com

106

Project : Main programe to control vending machine. Version : 10.1 Date : 03/06/2010 Author : Vending machine group Company : Mechatronic K1, HaUI. Comments: Nothing

Chip type Program type

: ATmega128 : Application

Clock frequency Memory model

: 16.000000 MHz : Small

External RAM size : 0 Data Stack size : 1024 *****************************************************/ #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include //#include #include //#include /*#define gia_sp1 10000 #define gia_sp2 7000 #define gia_sp3 60000*/

107

// External Interrupt 0 service routine interrupt [EXT_INT0] void ext_int0_isr(void) { // Place your code here xung++; } // External Interrupt 1 service routine interrupt [EXT_INT1] void ext_int1_isr(void) { // Place your code here if(tien_thua>= gia_sp1) { if(hang1_thuocla==ok) { sp1++; if(sp1>9) sp1=9; } else error_detect_good1=1; } else error_not_enough_money=1; } // External Interrupt 2 service routine interrupt [EXT_INT2] void ext_int2_isr(void) { // Place your code here if(tien_thua>= gia_sp2) { if(hang2_coca==ok) { sp2++; if(sp2>9) 108

sp2=9; } else error_detect_good2=1; } else error_not_enough_money=1; } // External Interrupt 3 service routine interrupt [EXT_INT3] void ext_int3_isr(void) { // Place your code here if(tien_thua>= gia_sp3) { if(hang3_water==ok) { sp3++; if(sp3>9) sp3=9; } else error_detect_good3=1; } else error_not_enough_money=1; } // External Interrupt 5 service routine interrupt [EXT_INT5] void ext_int5_isr(void) { // Place your code here sotien=sotien+5000; } // External Interrupt 6 service routine 109

interrupt [EXT_INT6] void ext_int6_isr(void) { // Place your code here sotien=sotien+2000; } // External Interrupt 7 service routine interrupt [EXT_INT7] void ext_int7_isr(void) { // Place your code here sotien=sotien+1000; }

// Timer 0 overflow interrupt service routine interrupt [TIM0_OVF] void timer0_ovf_isr(void) { // Reinitialize Timer 0 value TCNT0=0x00; // Place your code here //sotien=xung*500; tien_thua=sotien-(sp1-loi_sp1)*gia_sp1-(sp2-loi_sp2)*gia_sp2-(sp3loi_sp3)*gia_sp3; chuc_nghin=tien_thua/10000; nghin=(tien_thua-10000*chuc_nghin)/1000; tram=tien_thua-10000*chuc_nghin-1000*nghin; display_product(); display_money(); display_err(); if(START==SELECT) { display_product(); display_money(); display_err(); tra_hang(); tra_lai_tien(); 110

display_err(); reset_system(); } } // Declare your global variables here void main(void) { PORTA=0x00; DDRA=0xC0; PORTB=0x00; DDRB=0xFE; PORTC=0x00; DDRC=0xFF; PORTD=0x00; DDRD=0xE0; PORTE=0x00; DDRE=0x03; PORTF=0x00; DDRF=0xFF; PORTG=0x00; DDRG=0x1F; ASSR=0x00; TCCR0=0x01; TCNT0=0xFF; OCR0=0xFF; TCCR1A=0xA2; TCCR1B=0x19; TCNT1H=0x00; TCNT1L=0x00; ICR1H=0x00; ICR1L=0x1E; OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; OCR1BH=0x00; 111

OCR1BL=0x00; OCR1CH=0x00; OCR1CL=0x00; TCCR2=0x00; TCNT2=0x00; OCR2=0x00; TCCR3A=0x00; TCCR3B=0x00; TCNT3H=0x00; TCNT3L=0x00; ICR3H=0x00; ICR3L=0x00; OCR3AH=0x00; OCR3AL=0x00; OCR3BH=0x00; OCR3BL=0x00; OCR3CH=0x00; OCR3CL=0x00; EICRA=0xAA; EICRB=0xFC; EIMSK=0xEF; EIFR=0xEF; /* EICRA=0xAA; EICRB=0x00; EIMSK=0xEF; EIFR=0xEF; */ // Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization TIMSK=0x01; ETIMSK=0x00; ACSR=0x80; SFIOR=0x00; // Global enable interrupts #asm("sei") 112