hệ thống điều khiển thiết bị từ xa thông qua máy tính

Tài liệu tham khảo chuyên ngành tin học hệ thống điều khiển thiết bị từ xa thông qua máy tính

Đề tài: Điều khiển thiết bị từ xa thông qua máy tính GVHD: Cô BÙI THỊ KIM CHI Trường CĐ Kỹ Thuật Cao Thắng CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIÊT NAM Khoa Điện Tử – Tin Học Độc Lập - Tư Do - Hạnh PhúcĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPNiên khóa: 2006-2009- GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: Cô BÙI THỊ KIM CHI- GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN: Thầy TRƯƠNG QUANG TRUNG- HỌC SINH THỰC HIỆN:1. Trịnh Hoàng Long Lớp: CĐĐT062. Trần Thanh Hiền Lớp: CĐĐT063. Phan Thanh Tiến Lớp: CĐĐT06TÊN ĐỀ TÀI: Hệ thống điều khiển thiết bị từ xa thông qua máy tínhNỘI DUNG YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI: - Điều khiển thiết bị thông qua mạch vi xử lí giao tiếp máy tính.- Ngôn ngữ lập trình Assembler- Mở rộng thêm một số thành phần như: đo nhiệt độ, cảnh báo cháy… - Mở rộng phần điều khiển thông qua mạng LAN hoặc Internet.Thời gian thực hiện từ ngày: 02/06/2009Thời gian nộp đề tài ngày: 11/07/2009 Nhóm: Trịnh Hoàng Long, Trần Thanh Hiền, Phan Thanh Tiến 1 Đề tài: Điều khiển thiết bị từ xa thông qua máy tính GVHD: Cô BÙI THỊ KIM CHI BẢN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪNHọ và tên sinh viên : 1. Trịnh Hoàng Long2. Trần Thanh Hiền3. Phan Thanh TiếnLớp: CĐĐT06Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện tửTên đề tài:ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TỪ XA THÔNG QUA MÁY TÍNHNhận xét của giáo viên hướng dẫn…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Ngày… tháng……năm 2009Giáo viên hướng dẫn Nhóm: Trịnh Hoàng Long, Trần Thanh Hiền, Phan Thanh Tiến 2 Đề tài: Điều khiển thiết bị từ xa thông qua máy tính GVHD: Cô BÙI THỊ KIM CHI BẢN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆNHọ và tên sinh viên : 1. Trịnh Hoàng Long2. Trần Thanh Hiền3. Phan Thanh TiếnLớp: CĐĐT06Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện tửTên đề tài:ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TỪ XA THÔNG QUA MÁY TÍNHNhận xét của giáo viên phản biện…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Ngày… tháng……năm 2009Giáo viên phản biện Nhóm: Trịnh Hoàng Long, Trần Thanh Hiền, Phan Thanh Tiến 3 Đề tài: Điều khiển thiết bị từ xa thông qua máy tính GVHD: Cô BÙI THỊ KIM CHI BẢN NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG GIÁM KHẢOHọ và tên sinh viên : 1. Trịnh Hoàng Long2. Trần Thanh Hiền3. Phan Thanh TiếnLớp: CĐĐT06Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện tửTên đề tài:ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TỪ XA THÔNG QUA MÁY TÍNH…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Ngày… tháng…… năm 2009 Hội đồng giám khảo Nhóm: Trịnh Hoàng Long, Trần Thanh Hiền, Phan Thanh Tiến 4 Đề tài: Điều khiển thiết bị từ xa thông qua máy tính GVHD: Cô BÙI THỊ KIM CHI Mục lụcPHẦNA: LÝTHUYẾT…………………………………………………………………… 6Lời nói đầu…………………………………………………………………………7CHƯƠNG I: KHẢO SÁT VI ĐIỀU KHIỂN AT89C51………………………… 8CHƯƠNG II: KHẢO SÁT VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F877A…………………… 18CHƯƠNG III: CỔNG NỐI TIẾP………………………………………………….60PHẦN B: THI CÔNG……………………………………………………………………………… 62CHƯƠNG I Mạch nguyên lý …………………………………………………….63CHƯƠNGII Một số linh kiện …………………………………………………….68CHƯƠNG III: Phần mềm……………………………………………………… .81CHƯƠNG VI: Điều Khiển……………………………………………………… .90PHẦN C: TỔNG KẾT……………………………………………………………………………… 96 Nhóm: Trịnh Hoàng Long, Trần Thanh Hiền, Phan Thanh Tiến 5 Đề tài: Điều khiển thiết bị từ xa thông qua máy tính GVHD: Cô BÙI THỊ KIM CHI PHẦN A: LÝ THUYẾT Nhóm: Trịnh Hoàng Long, Trần Thanh Hiền, Phan Thanh Tiến 6 Đề tài: Điều khiển thiết bị từ xa thông qua máy tính GVHD: Cô BÙI THỊ KIM CHI LỜI NÓI ĐẦUHiện nay đất nước ta đang chuyển mình theo sự phát triển chung của thế giới và khu vực Châu Á bằng nền sản xuất đa dạng và đầy tiềm năng. Nền sản xuất này không chỉ đòi hỏi một số lượng lao động khổng lồ mà còn yêu cầu về trình độ, chất lượng tay nghề, kỹ thuật lao động và thiết bị sản xuất. Trên đà phát triển đó, vấn đề tự động hoá trong quá trình sản xuất, nghiên cứu trở thành một nhu cầu cần thiết. Thoạt đầu vấn đề tự động hoá được thực hiện riêng lẻ từ cơ khí hoá đến các mạch điện tử. Ngày nay, với sự xuất hiện cuả các Chip vi xử lý và máy tính cùng với việc sử dụng rộng rãi của nó đã đẩy vấn đề tự động hoá lên một bước cao hơn và thời lượng nhanh hơn …Trong đó, việc ứng dụng Máy Vi Tính vào kỹ thuật điều khiển đã đem lại những kết quả đầy tính ưu việc. Các thiết bị, hệ thống đo lường và điều khiển ghép nối với Máy Vi Tính có độ chính xác cao, thời gian thu thập số liệu ngắn. Ngoài ra, máy tính còn có phần giao diện lên màn hình rất tiện lợi cho người sử dụng.Việc dùng máy tính để điều khiển và thông tin liên lạc với nhau thì vấn đề truyền dữ liệu rất quan trọng. Hiện nay chúng ta có thể dùng máy tính để liên lạc với nhau thông qua hệ thống mạng như: mạng cục bộ (LAN) hay mạng toàn cầu Internet. Do đó, trong phạm vi hiểu biết cuả mình, chúng em đã tìm hiểu và thực hiện đề tài: “Điều khiển thiết bị từ xa thông qua máy tính”Mặc dù em đã cố gắng rất nhiều để hoàn thành quyển luận văn này, song do giới hạn về thời gian cũng như kiến thức nên nội dung còn nhiều thiếu sót. Rất mong sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn sinh viên để luận văn được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn.Nhóm sinh viên thực hiện1. Trịnh Hoàng Long2. Trần Thanh Hiền3. Phan Thanh Tiến Nhóm: Trịnh Hoàng Long, Trần Thanh Hiền, Phan Thanh Tiến 7 Đề tài: Điều khiển thiết bị từ xa thông qua máy tính GVHD: Cô BÙI THỊ KIM CHI CHƯƠNG I:KHẢO SÁT VI ĐIỀU KHIỂN AT89C51I. GIỚI THIỆU CẤU TRÚC PHẦN CỨNG AT89C51:-Đặc điểm và chức năng hoạt động của các IC họ MSC-51 hoàn toàn tương tự như nhau. Ở đây giới thiệu ICAT89C51 là một họ IC vi điều khiển do hãng Intel của Mỹ sản xuất.Các đặc điểm của AT89C51 được tóm tắt như sau :C 4 KB EPROM bên trong.4 128 Byte RAM nội.1 4 Port xuất /nhập I/O 8 bit.4 Giao tiếp nối tiếp.G 64 KB vùng nhớ mã ngoài6 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoại.6 Xử lí Boolean (hoạt động trên bit đơn).X 210 vị trí nhớ có thể định vị bit.2 4 µs cho hoạt động nhân hoặc chia.Sơ đồ khối Nhóm: Trịnh Hoàng Long, Trần Thanh Hiền, Phan Thanh Tiến 8 Đề tài: Điều khiển thiết bị từ xa thông qua máy tính GVHD: Cô BÙI THỊ KIM CHI II. KHẢO SÁT SƠ ĐỒ CHÂN AT89C51, CHỨC NĂNG TỪNG CHÂN: Chức năng các chân của AT89C51:- ATAT89C51 có tất cả 40 chân có chức năng như các đường xuất nhập. Trong đó có 24 chân có tác dụng kép (có nghĩa 1 chân có 2 chức năng), mỗi đường có thể hoạt động như đường xuất nhập hoặc như đường điều khiển hoặc là thành phần của các bus dữ liệu và bus địa chỉ. a.Các Port:r Port 0 :- Port 0 là port có 2 chức năng ở các chân 32 – 39 của AT89C51. Trong các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường IO. Đối với các thiết kế cỡ lớn có bộ nhớ mở rộng, nó được kết hợp giữa bus địa chỉ và bus dữ liệu.r Port 1:- Port 1 là port IO trên các chân 1-8. Các chân được ký hiệu P1.0, P1.1, P1.2, … có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoài nếu cần. Port 1 không có chức năng khác, vì vậy chúng chỉ được dùng cho giao tiếp với các thiết bị bên ngoài.r Port 2:- Port 2 là 1 port có tác dụng kép trên các chân 21 - 28 được dùng như các đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết bị dùng bộ nhớ mở rộng.r Port 3:- Port 3 là port có tác dụng kép trên các chân 10 - 17. Các chân của port này có nhiều chức năng, các công dụng chuyển đổi có liên hệ với các đặc tính đặc biệt của AT89C51 như ở bảng sau:Bit Tên Chức năng chuyển đổiP3.0 RXT Ngõ vào dữ liệu nối tiếp.P3.1 TXD Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp.P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7INT0\INT1\T0T1WR\RD\Ngõ vào ngắt cứng thứ 0.Ngõ vào ngắt cứng thứ 1.Ngõ vào của TIMER/COUNTER thứ 0.Ngõ vào của TIMER/COUNTER thứ 1.Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài.Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài. Nhóm: Trịnh Hoàng Long, Trần Thanh Hiền, Phan Thanh Tiến 9 Đề tài: Điều khiển thiết bị từ xa thông qua máy tính GVHD: Cô BÙI THỊ KIM CHI . Các ngõ tín hiệu điều khiển:r Ngõ tín hiệu PSEN (Program store enable):- PSEN là tín hiệu ngõ ra ở chân 29 có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương trình mở rộng thường được nói đến chân 0E\ (output enable) của Eprom cho phép đọc các byte mã lệnh. - PSEN ở mức thấp trong thời gian Microcontroller AT89C51 lấy lệnh. Các mã lệnh của chương trình được đọc từ Eprom qua bus dữ liệu và được chốt vào thanh ghi lệnh bên trong AT89C51 để giải mã lệnh. Khi AT89C51 thi hành chương trình trong ROM nội PSEN sẽ ở mức logic 1.r Ngõ tín hiệu điều khiển ALE (Address Latch Enable ) :- Khi AT89C51 truy xuất bộ nhớ bên ngoài, port 0 có chức năng là bus địa chỉ và bus dữ liệu do đó phải tách các đường dữ liệu và địa chỉ. Tín hiệu ra ALE ở chân thứ 30 dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và dữ liệu khi kết nối chúng với IC chốt.- Tín hiệu ra ở chân ALE là một xung trong khoảng thời gian port 0 đóng vai trò là địa chỉ thấp nên chốt địa chỉ hoàn toàn tự động.Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và có thể được dùng làm tín hiệu clock cho các phần khác của hệ thống. Chân ALE được dùng làm ngõ vào xung lập trình cho Eprom trong AT89C51.r Ngõ tín hiệu EA\(External Access):- Tín hiệu vào EA\ ở chân 31 thường được mắc lên mức 1 hoặc mức 0. Nếu ở mức 1, AT89C51 thi hành chương trình từ ROM nội trong khoảng địa chỉ thấp 8 Kbyte. Nếu ở mức 0, AT89C51 sẽ thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng. Chân EA\ được lấy làm chân cấp nguồn 21V khi lập trình cho Eprom trong AT89C51.r Ngõ tín hiệu RST (Reset) :-Ngõ vào RST ở chân 9 là ngõ vào Reset của AT89C51. Khi ngõ vào tín hiệu này đưa lên cao ít nhất là 2 chu kỳ máy, các thanh ghi bên trong được nạp những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống. Khi cấp điện mạch tự động Reset.r Các ngõ vào bộ dao động X1, X2:- Bộ dao động được tích hợp bên trong AT89C51, khi sử dụng AT89C51 người thiết kế chỉ cần kết nối thêm thạch anh và các tụ như hình vẽ trong sơ đồ. Tần số thạch anh thường sử dụng cho AT89C51 là 12Mhz.r Chân 40 (Vcc) được nối lên nguồn 5V. III. HOẠT ĐỘNG TIMER CỦA AT89C51:1. GIỚI THIỆU:- Bộ định thời của Timer là một chuỗi các Flip Flop được chia làm 2, nó nhận tín hiệu vào là một nguồn xung clock, xung clock được đưa vào Flip Flop thứ nhất là xung clock của Flip Flop thứ hai mà nó cũng chia tần số clock này cho 2 và cứ tiếp tục.- Vì mỗi tầng kế tiếp chia cho 2, nên Timer n tầng phải chia tần số clock ngõ vào cho 2n. Ngõ ra của tầng cuối cùng là clock của Flip Flop tràn Timer hoặc cờ mà nó kiểm tra bởi phần mềm hoặc sinh ra ngắt. Giá trị nhị phân trong các FF của bộ Timer có thể được nghĩ như đếm xung clock hoặc các sự kiện quan trọng bởi vì Timer được khởi động. - Các Timer được ứng dụng thực tế cho các hoạt động định hướng. AT89C51 có 2 bộ Timer 16 bit, mỗi Timer có 4 mode hoạt động. Các Timer dùng để đếm giờ, đếm các sự kiện cần thiết và sự sinh ra tốc độ của tốc độ Baud bởi sự gắn liền Port nối tiếp.- Mỗi sự định thời là một Timer 16 bit, do đó tầng cuối cùng là tầng thứ 16 sẽ chia tần số clock vào cho 216 = 65.536.- Trong các ứng dụng định thời, 1 Timer được lập trình để tràn ở một khoảng thời gian đều đặn và được set cờ tràn Timer. Cờ được dùng để đồng bộ chương trình để thực hiện một hoạt động như việc đưa Nhóm: Trịnh Hoàng Long, Trần Thanh Hiền, Phan Thanh Tiến 10 [...]... tài: Điều khiển thiết bị từ xa thông qua máy tính GVHD: Cô BÙI THỊ KIM CHI 2.4.2.1 THANH GHI CHỨC NĂNG ĐẶC BIỆT SFR Đây là các thanh ghi được sử dụng bởi CPU hoặc được dùng để thiết lập và điều khiển các khối chức năng được tích hợp bên trong vi điều khiển Có thể phân thanh ghi SFR làm hai lọai: thanh ghi SFR liên quan đến các chức năng bên trong (CPU) và thanh ghi SRF dùng để thiết lập và điều khiển. .. chỉ liên quan bởi lệnh JMP hoặc MOVC Nhóm: Trịnh Hoàng Long, Trần Thanh Hiền, Phan Thanh Tiến 17 Đề tài: Điều khiển thiết bị từ xa thông qua máy tính GVHD: Cô BÙI THỊ KIM CHI CHƯƠNG II: KHẢO SÁT VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F877A 1.1 PIC LÀ GÌ ? PIC là viết tắt của “Programable Intelligent Computer”, có thể tạm dịch là máy tính thông minh khả trình” do hãng Genenral Instrument đặt tên cho vi điều khiển đầu... dòng vi điều khiển PIC mới là dsPIC Ở Việt Nam phổ biến nhất là các họ vi điều khiển PIC do hãng Microchip sản xuất Cách lựa chọn một vi điều khiển PIC phù hợp: Trước hết cần chú ý đến số chân của vi điều khiển cần thiết cho ứng dụng Có nhiều vi điều khiển PIC với số lượng chân khác nhau, thậm chí có vi điều khiển chỉ có 8 chân, ngoài ra còn có các vi điều khiển 28, 40, 44, … chân Cần chọn vi điều khiển. .. Phan Thanh Tiến 20 Đề tài: Điều khiển thiết bị từ xa thông qua máy tính GVHD: Cô BÙI THỊ KIM CHI Ngoài ra do tính năng cho phép nhiều chế độ nạp khác nhau, còn có rất nhiều mạch nạp được thiết kế dành cho vi điều khiển PIC Có thể sơ lược một số mạch nạp cho PIC như sau: JDM programmer: mạch nạp này dùng chương trình nạp Icprog cho phép nạp các vi điều khiển PIC có hỗ trợ tính năng nạp chương trình... Nhóm: Trịnh Hoàng Long, Trần Thanh Hiền, Phan Thanh Tiến 11 Đề tài: Điều khiển thiết bị từ xa thông qua máy tính GVHD: Cô BÙI THỊ KIM CHI 2.2 Thanh ghi điều khiển timer TCON (timer control register): - Thanh ghi điều khiển bao gồm các bit trạng thái và các bit điều khiển bởi Timer 0 và Timer 1 Thanh ghi TCON có bit định vị Hoạt động của từng bit được tóm tắt như sau : Bit Symbol TCON.7 TF1 Bit Address... Programming) thông qua 2 chân Watchdog Timer với bộ dao động trong  Chức năng bảo mật mã chương trình  Chế độ Sleep  Có thể hoạt động với nhiều dạng Oscillator khác nhau 2.3 SƠ ĐỒ KHỐI VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F877A Nhóm: Trịnh Hoàng Long, Trần Thanh Hiền, Phan Thanh Tiến 22 Đề tài: Điều khiển thiết bị từ xa thông qua máy tính GVHD: Cô BÙI THỊ KIM CHI 2.4 TỔ CHỨC BỘ NHỚ Cấu trúc bộ nhớ của vi điều khiển PIC16F877A... thuộc vào đặc tính kỹ thuật của thiết bị nối tiếp sử dụng (bit dữ liệu thứ 9 cũng đóng vai trò quan trọng trong truyền thông đa xử lý ) ♦ Thêm 1 bit parity: Nhóm: Trịnh Hoàng Long, Trần Thanh Hiền, Phan Thanh Tiến 16 Đề tài: Điều khiển thiết bị từ xa thông qua máy tính GVHD: Cô BÙI THỊ KIM CHI Thường sử dụng bit dữ liệu thứ 9 để thêm parity vào ký tự Như đã nhận xét ở chương trước, bit P trong từ trạng... của từng chân trong PORTB sẽ được trình bày cụ thể trong Phụ lục 1 Các thanh ghi SFR liên quan đến PORTB bao gồm: PORTB (địa chỉ 06h,106h) : chứa giá trị các pin trong PORTB TRISB (địa chỉ 86h,186h) : điều khiển xuất nhập OPTION_REG (địa chỉ 81h,181h) : điều khiển ngắt ngoại vi và bộ Timer0 Nhóm: Trịnh Hoàng Long, Trần Thanh Hiền, Phan Thanh Tiến 26 Đề tài: Điều khiển thiết bị từ xa thông qua máy tính. .. trong Phụ lục 1 Các thanh ghi liên quan đến PORTE bao gồm: PORTE : chứa giá trị các chân trong PORTE TRISE : điều khiển xuất nhập và xác lập các thông số cho chuẩn giao tiếp PSP ADCON1 : thanh ghi điều khiển khối ADC 2.6 TIMER_0 Sơ đồ khối của Timer0 như sau: Nhóm: Trịnh Hoàng Long, Trần Thanh Hiền, Phan Thanh Tiến 27 Đề tài: Điều khiển thiết bị từ xa thông qua máy tính GVHD: Cô BÙI THỊ KIM CHI Đây... là một vài đặc tính khác của vi điều khiển như: Nhóm: Trịnh Hoàng Long, Trần Thanh Hiền, Phan Thanh Tiến 21 Đề tài: Điều khiển thiết bị từ xa thông qua máy tính GVHD: Cô BÙI THỊ KIM CHI     Bộ nhớ flash với khả năng ghi xóa được 100.000 lần Bộ nhớ EEPROM với khả năng ghi xóa được 1.000.000 lần Dữ liệu bộ nhớ EEPROM có thể lưu trữ trên 40 năm Khả năng tự nạp chương trình với sự điều khiển của phần . thống điều khiển thiết bị từ xa thông qua máy tínhNỘI DUNG YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI: - Điều khiển thiết bị thông qua mạch vi xử lí giao tiếp máy tính. - Ngôn ngữ. dụng Máy Vi Tính vào kỹ thuật điều khiển đã đem lại những kết quả đầy tính ưu việc. Các thiết bị, hệ thống đo lường và điều khiển ghép nối với Máy Vi Tính