MỤC LỤC
I. NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN.
II. LỜI CẢM ƠN.
III. LỜI NHẬN XÉT CỦA
GIÁO VIÊN HƯỚNG
DẪN.
IV. TÓM TẮT ĐỒ ÁN.
V. CHƯƠNG TỔNG QUAN.
VI. CHƯƠNG KHẢO SÁT
ĐẶC TÍNH LM659.
VII. CHƯƠNG THIẾT KẾ
MẠCH.
VIII. KẾT LUẬN.
Bộ Giáo Dục Và Đào Tạo Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam
Trường ĐH Sư Phạm KT TP.HCM Độc lập- Tự do- Hạnh phúc
Bộ môn Cơ Điện Tử
 
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
Họ và tên: Lê Duy Phương MSSV: 05111075

Chuyên ngành: Cơ Điện Tử Mã ngành: 11
Hệ đào tạo: Đại học chính qui Mã hệ: 1
Niên khóa: 2005-2010
1.Tên đề tài:
ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DC SERVO
BẰNG LM629
2. Nhiệm vụ của đồ án :
- Tìm hiểu tổng quan về hệ thống mạch.
- Khảo sát các đặc tính của IC LM629.
- Thiết kế mạch (Sơ đồ nguyên lý).
3. Ngày giao nhiệm vụ:……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………… Tp.Hồ Chí Minh, Ngày… tháng…. năm 2008
Giáo viên hướng dẫn

TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Đồ án Điều Khiển Động Cơ DC SERVO Bằng LM629 nhằm xây dựng
nên một Mô hình để khảo sát đặc tính động cơ DC SERVO hay các cơ cấu
SERVO khác có tín hiệu hồi tiếp lệch pha 90 độ. Mô hình có thể dùng trong thí
nghiệm hay là thiết bị dạy học.
Mạch gồm : chíp vi xử lý Atmega32, IC chuyên dụng LM629 và Modul
công suất (cầu H…).
Qua Đồ án này,giúp em hiểu rõ hơn về đặc tính của động cơ Servo và đặc
biệt là khảo sát được các đặc tính của IC chuyên dụng LM629.
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. Đặt vấn đề.
Ngày nay thì động cơ Servo đã xuất hiện nhiều trong công nghiệp và trong
sản xuất.Hầu như trong bất cứ dây chuyền sản xuất nào hay trong các xưởng, nhà
máy, xí nghiệp.v.v…đều có sử dụng động cơ DC hay servo. Một số ứng dụng cơ
bản của động cơ servo trong công nghiệp như là điều khiển vị trí, vận tốc ,gia tốc
trong các cơ cấu servo, máy CNC, băng tải, cơ cấu Robot (điều khiển cánh tay

hỗ trợ mạnh, LM629 có thể sử dụng trong các ứng dụng phức tạp mà vẫn đảm bảo
thời gian thực và độ phân giải cao. LM629 với ngõ ra PWM 8 bit và chân điều
khiển hướng quay động cơ để lái cầu H. Cả hai loại LM628 hay LM629 đều hoạt
động ở tần số tối đa là 6 hay 8 MHz tùy loại có hậu tố - 6 hay - 8.
Các đặc tính chính:
• Khả năng xử lý vị trí, vận tốc, gia tốc 32 bit
• Bộ lọc PID có các tham số 16 bit lập trình được
• Thời gian vi phân lập trình được
• Tín hiệu điều khiển dạng PWM 8 bit có dấu
• Tự động tính toán quỹ đạo vận tốc
• Cho phép cập nhật vận tốc, vị trí cuối và tham số bộ lọc trong lúc
chuyển động
• Hoạt động ở chế độ vị trí và vận tốc
• Các ngắt tới vi xử lý chủ có thể lập trình được
• Giao tiếp song song 8 bit với vi xử lý chủ
• Giao tiếp với encoder 3 pha A, B, Z

Hình 3. Sơ đồ khối điều khiển dùng LM629
2.2. Khảo sát LM629N :
2.2.1. Giới thiệu về LM629N :

Hình 4 . Hình dạng LM629N
LM629N cũng có đặc tính giống như các LM 629, LM628 khác. LM629N
có tất cả 28 chân.
+ Chân 1 IN\ ngõ vào: nhận lựa chọn chỉ dẫn xung ngõ vào encoder. Phải
đặt mức 1 nếu không dùng. Chỉ dẫn được đọc khi các chân 1, 2, 3 ở mức thấp.
+ Chân 2, 3 ngõ vào tín hiệu encoder A, B: nhận tín hiệu 2 pha vuông góc
được tạo ra bởi encoder incremental. Khi motor quay, tín hiệu 2 pha lệch 90 độ.
Chú ý chân 2 và 3 chỉ được thay đổi trạng thái ít nhất là sau 8 kỳ xung clock. Vì 4
trạng thái là cơ sở để giải mã encoder.

tiếp với LM629 qua một port I/O để lập trình quỹ đạo vận tốc hình thang và bộ lọc
bù số. Ngõ ra PWM 8 bit giao tiếp với mạch cầu H để cung cấp năng lượng cho
động cơ hoạt động và tín hiệu hồi tiếp cho vọng điều khiển vị trí lấy từ encoder
loại tương đối. Khối tạo biên dạng vận tốc hình thang sẽ tính toán quỹ đạo cần thiết
khi hoạt động ở kiểu vận tốc và kiểu vị trí. Khi hoạt động, LM629 sẽ tính toán sai
số vị trí bằng cách lấy vị trí mong muốn trừ đi vị trí thực (hiện tại), sai số này được
đưa vào bộ lọc số để điều khiển. Bảng dưới là một vài thông số cơ bản của LM629.
Hình 5. Bảng thông số cơ bản của LM629
b. Hồi tiếp vị trí :
LM629 có thể giao tiếp với encoder tương đối loại 3 pha A, B, Z để kiểm
soát vị trí động cơ. Mỗi khi có tín hiệu chuyển mạch của xung A hoặc B, thanh ghi
vị trí của LM629 sẽ tăng giảm tương ứng. Điều này giúp nâng cao độ phân giải
encoder lên 4 lần. Tín hiệu từ encoder được đồng bộ với xung clock của LM629.

Hình 6. Tín hiệu hồi tiếp từ Encoder
Tín hiệu từ xung Index dùng để nhận biết động cơ đã quay được một vòng.
Khi được lập trình, LM629 sẽ ghi lại vị trí tuyệt đối của động cơ vào thanh ghi
Index mỗi khi 3 tín hiệu của encoder xuống mức logic thấp. Nếu encoder không có
pha Index thì ngõ vào Index của LM629 vẫn có thể được dùng để ghi lại vị trí
Home của động cơ. Trong trường hợp này, người ta bố trí sao cho khi động cơ đến
điểm Home sẽ làm một công tắc xuống mức logic thấp và nối công tắc này vào
chân Index. Khi đó LM629 sẽ ghi lại vị trí động cơ vào thanh ghi Index và có thể
gây ngắt vi xử lý chủ. Nếu không sử dụng, chân Index nên nối lên mức logic cao.
c. Khối tạo biên dạng vận tốc :
LM629 điều khiển vị trí bằng với biên dạng vận tốc khi di chuyển là hình
thang. Trong kiểu điều khiển vị trí, vi xử lý chủ xác định gia tốc, vận tốc tối đa và
vị trí đích. LM629 dùng thông tin này để tạo ra chuyển động bằng cách gia tốc cho
đến khi đạt vận tốc tối đa và giảm dần cho về không khi đạt vị trí. Giá trị của gia
tốc và vận tốc là bằng nhau. Trong suốt thời gian di chuyển, vận tốc cực đại và vị
trí đích có thể thay đổi được và động cơ sẽ tăng hay giảm gia tốc cho phù hợp.

A = R * T * T * gia tốc yêu cầu
= 2000 * 341E-6 * 341E-6 * 1 = 2.33E-4 (xung/sample/sample)
A (nhân hằng số) = 2.33E-4 * 65536 = 15.24 = 15 = 0Fh
Vận tốc, vị trí, gia tốc trên phải chuyển thành số nhị phân trước khi load vào
LM629. Giá trị vận tốc và gia tốc phải được nhân lên với 65536 để đảm bảo giá trị
là số nguyên. Chú ý là các giá trị này phải được làm tròn.
d. Bộ lọc bù PID :
LM629 dùng bộ PID số để điều khiển vòng kín. Biểu thức minh họa cho
PID:

)]1'()'([)(.)(.)(
0
−−++=
∑
=
nenekdnekinekpnu
n
N
Ki, Kp, Kd là các thông số rời rạc được load bởi người dùng, được giới hạn trong
16 bit.
Tinh chỉnh bộ lọc PID:
Việc tinh chỉnh bộ lọc PID được thực hiện qua hai bước. Bước 1 điều chỉnh
thô và quan sát đáp ứng để giới hạn khoảng giá trị của tham số. Bước 2 dùng
LM629 kết hợp với mạch điện ghép thêm và dao động ký để quan sát đáp ứng quá
độ, tinh chỉnh tham số sao cho đạt đáp ứng tốt nhất.
Xác định hệ số vi phân
Thành phần vi phân của bộ lọc làm giảm dao động và vọt lố, tăng độ ổn định
hệ thống, thành phần này tạo ra lực tỉ lệ với độ biến thiên vị trí động cơ và là một
hệ số có giá trị bằng Kd x ds.
Tham số Kd được tăng dần cho đến khi trục bắt đầu dao động với tần số cao, sau

Ghi và đọc dữ liệu hay trạng thái của LM629 kết thúc khi chân PS\ = 1. Việc đọc
và ghi luôn thực hiện theo từng 2 byte, và byte đầu tiên luôn là byte có trọng số
cao. Khi truyền dữ liệu theo từng word (2byte), nhất thiết phải kiểm tra bit bận.
Khi bit bận ở mức logic thấp thì có thể truyền tiếp. Nếu bit bận ở mức logic cao thì
phải kiểm tra lại liên tục cho đến khi bit này được xóa mới tiếp tục truyền, nếu
không thì lệnh sẽ bị bỏ qua và báo lỗi. Bit bận sẽ lên cao ngay lập tức sau khi ghi
byte lệnh, hoặc khi đọc, ghi byte thứ 2.

Hình 8 . Hoạt động đọc Byte trạng thái

Hình 9 . Hoạt động ghi Byte lệnh

Hình 10 . Hoạt động đọc dữ liệu
Hình 11. Hoạt động ghi dữ liệu
f. Ngõ ra điều khiển động cơ :
LM629 cung cấp ngõ ra PWM 8 bit và chân tín hiệu điều khiển chiều quay
động cơ. Tương ứng chiều dương PWM tối đa là 127/128, chiều âm là 128/128.

Hình 12. Ngõ ra PWM của LM629 với tần số hoạt động là 8MHz
Một số chú ý khi lập trình với LM629
Bắt tay truyền dữ liệu với vi xử lý chủ:
Các ứng dụng của LM629 đều đòi hỏi việc bắt tay truyền nhận dữ liệu chính xác
với vi xử lý chủ. Có hai cách thực hiện việc này: thông qua ngắt với vi xử lý chủ
hoặc liên tục hỏi vòng kiểm tra byte trạng thái. Hai cách trên đều phải đọc byte
trạng thái để xác định nguyên nhân ngắt cụ thể.
Nếu thực hiện bằng cách gây ngắt ở vi xử lý chủ, lỗi có thể xảy ra nếu trình phục
vụ ngắt chứa lệnh truyền dữ liệu với LM629, trong khi chương trình chính đang
thực hiện truyền. Điều này sẽ gây lỗi lệnh (command error) ở byte trạng thái và
LM629 bỏ qua lệnh đó. Vì vậy để an toàn, có thể cấm ngắt trước khi thực hiện lệnh
giao tiếp với LM629 và cho phép ngắt trở lại sau khi thực hiện xong.

động cơ 500 xung (2000 lần đếm sau 1 vòng quay) nối với LM629 hoạt động ở tần
số 8 Mhz (tức chu kì lấy mẫu là 256us), nếu độ phân giải nhỏ nhất là 1 xung
encoder/chu kì lấy mẫu thì vận tốc tương ứng nhỏ nhất là 2 vòng/giây hay 120
vòng/phút. Thực tế nhiều ứng dụng yêu cầu điều khiển ở vận tốc thấp hơn nữa và điều
này có thể giải quyết bằng cách nạp giá trị thập phân cho gia tốc và vận tốc.
Độ phân giải vi trí, vận tốc và gia tốc
Sau mỗi chu kì tính toán, nếu cần tăng tốc thì thanh ghi gia tốc được cộng vào
thanh ghi vận tốc, và thanh ghi vận tốc lại được cộng vào thanh ghi vị trí. Thanh
ghi vị trí chỉ chứa giá trị nguyên nên phần thập phân của vị trí được tích lũy sau
nhiều chu kì cho đến khi đạt giá trị nguyên. Khoảng giá trị của vận tốc được tính
toán từ thanh ghi vị trí 32 bit. Bit 31 dùng để chỉ hướng, bit 30 để báo tràn khoảng
giá trị vị trí. Nếu bit 30 được set (hay reset nếu động cơ chuyển động theo chiều
ngược) khi hoạt động, bit 4 của thanh ghi được set và có thể gây ngắt đến vi xử lý
chủ. 30 bit còn lại cung cấp không gian lưu vị trí theo chiều dương và âm (1 073
741 824 xung mỗi chiều).
Vận tốc có độ phân giải 1/2
16
xung/chu kì và gia tốc có độ phân giải 1/2
16
xung/chu
kì/chu kì và khoảng giá trị cũng là số 30 bit. Hai bit còn lại, một bit dùng để phát
hiện tràn giá trị và bit còn lại không sử dụng vi vận tốc và gia tốc là số dương. Vì
vậy có 14 bit (16383) chứa phần nguyên và 16 bit chứa phần thập phân.
CHƯƠNG III
THIẾT KẾ MẠCH
3.1. Sơ đồ nguyên lý :
MODUL 74hc245 và LM629
Modul xung clock out
Modul từ Atmega32 , Encoder và bộ nguồn