thiết kế bộ đo tần số hiển thị bằng led 7 đoạn

Đồ án môn Vi điều khiển GVHD: Vũ Thị Thu Hương Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội 1 CN CĐT 1 _K6 Đồ án môn Vi điều khiển GVHD: Vũ Thị Thu Hương Lời nói đầu Ngày nay bộ vi điều khiển (Micro-controller) đã rất phổ biến trong các thiết bị điện và điện tử dân dụng, các bộ vi điều khiển khống chế hoạt động của các thiết bị như TV, máy giặt, đầu đọc laser, điện thoại…Trong hệ thống sản xuất tự động, bộ vi điều khiển được sử dụng trong robot, dây chuyền tự động Các hệ thống càng thông minh thì vai trò của vi điều khiển càng quan trọng Nhưng bộ vi điều khiển là gì, nó có tác dụng và hoạt động như thế nào? Thực ra bộ vi điều khiển (Micro-controller) là một mạch tích hợp trên một bộ Chíp có thể lập trình được, dùng để điều khiển hoạt động của hệ thống Bộ vi điều khiển tiến hành đọc, lưu trữ thông tin, xử lý thông tin, đo lường thời gian và tiến hành đọc mở một cơ cấu nào đó.Người lập trình có thể sử dụng nhiều ngôn ngữ để lập trình cho vi điều khiển Nhưng thông thường người ta thường sử dụng hai ngôn ngữ chính để lập trình là: ngôn ngữ lập trình C và Assembly Trong qúa trình học tập và đặc biệt được sự giúp đỡ tận tình của Cô Vũ Thị Thu Hương, Giảng viên bộ môn Vi điều khiển - nhóm sinh viên chúng tôi đã quyết định làm đồ án kết thúc môn vi điều khiển là thiết kế mạch “ Thiết kế bộ đo tần số hiển thị bằng led 7 đoạn ” Nội dung đồ án gồm 2 phần: Phần I : cơ sở lý thuyết liên quan đến nội dung đồ án Phần II : trình tự thiết kế và hoàn chỉnh đồ án Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội 2 CN CĐT 1 _K6 Đồ án môn Vi điều khiển GVHD: Vũ Thị Thu Hương Tuy đã rất cố gắng tìm hiểu,nghiên cứu và hoàn thiện bài tập lớn nhưng có thể vẫn còn có những sai sót Chúng tôi rất mong nhận được sự góp ý của thầy giáo và các bạn để có thêm những kiến thức vững chắc trong lĩnh vực điện tử đang theo học Chắc chắn những kiến thức đó sẽ giúp chúng tôi rất nhiều trong việc nghiên cứu học tập và công tác sau này Xin chân thành cảm ơn ! Giáo viên hướng dẫn : Vũ Thị Thu Hương Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Tú Nguyễn Văn Luân Phạm Ngọc Giáp Lớp : ĐH Cơ Điện Tử 1 _ K6 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội 3 CN CĐT 1 _K6 Đồ án môn Vi điều khiển GVHD: Vũ Thị Thu Hương NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội 4 CN CĐT 1 _K6 Đồ án môn Vi điều khiển GVHD: Vũ Thị Thu Hương Phần I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG CỦA ĐỒ ÁN I.Vi điều khiển AT89S52 1.Giới thiệu về IC AT89S52 IC 89S52 là phiên bản 8051 có ROM trên chip ở dạng bộ nhớ Flash Phiên bản này là lý tưởng với những phát triển nhanh vì bộ nhớ Flash có thể xóa trong vài giây Ta gọi IC này là bộ vi điều khiển vì trong chúng chứa ROM, RAM, các cổng nối tiếp và song song 89S5 không được sử dụng trong máy tính nhưng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và trong sản phẩm máy móc tiêu dùng Cùng với họ 89S52 có một số vi điều khiển khác Về cơ bản chúng đều giống nhau, chúng chỉ khác nhau ở vùng nhớ nội bao gồm vùng nhớ mã lệnh, vùng nhớ dữ liệu và một số Timer Sự khác nhau đó được mô tả bằng bảng dưới đây: Vi điều khiển Vùng mã lệnh Vùng dữ liệu nội nội Số Timer 8051 4K ROM 128 bytes 2 8031 0K 128 bytes 2 8751 4K EPROM 128 bytes 2 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội 5 CN CĐT 1 _K6 Đồ án môn Vi điều khiển GVHD: Vũ Thị Thu Hương 8052 8K ROM 256 bytes 3 8032 0K 256 bytes 3 8732 4K EPROM 256 bytes 3 2.Cấu trúc của IC 89S52: Trung tâm của 89S52 vẫn là vi xử lý trung tâm (CPU) Để kích thích cho toàn bộ hệ thống hoạt động, 89S52 có bộ tạo dao động nội với thạch anh được ghép từ bên ngoài với tần số khoảng từ vài Mhz đến 24 Mhz Liên kết các phần tử với nhau là hệ thống BUS nội, gồm có BUS dữ liệu, BUS địa chỉ và BUS điều khiển 89S52 có 8K ROM, 256 bytes RAM và một số thanh ghi bộ nhớ… Nó giao tiếp với bên ngoài qua 3 cổng song song và một cổng nối tiếp có thể thu, phát dữ liệu nối tiếp với tốc độ lập trình được Hai bộ định thời 16 bit của 89S52 còn có 2 ngắt ngoài cho phép nó đáp ứng và xử lý điều kiện bên ngoài theo cách ngắt quãng, rất hiệu quả trong các ứng dụng điều khiển Thông qua các chân điều khiển và các cổng song song 89S52 có thể mở rộng bộ nhớ ngoài lên đến 64Kbs dữ liệu Sau đây là sơ đồ khối vi điều khiển: Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội 6 CN CĐT 1 _K6 Đồ án môn Vi điều khiển GVHD: Vũ Thị Thu Hương Hình 1 Sơ đồ khối Vi điều khiển họ 89S52 3.Sơ lược về các chân IC 89S52 IC 89S52 có 40 chân Có đến 32 chân làm nhiệm vụ xuất nhập, truyền dữ liệu Các chân phục vụ ngắt, các chân Timer, trong đó 24 chân làm 2 nhiệm vụ khác nhau Mỗi chân có thể là đường xuất nhập, đường điều khiển hoặc là một phần của địa chỉ hay dữ liệu Thiết kế thường có bộ nhớ ngoài hay các thiết bị ngoại vi sử dụng những Port để xuất nhập dữ liệu Tám đường trong mỗi Port được sử dụng như một dơn vị giao tiếp song song như máy in, bộ biến đổi tương tự số… Hoặc mỗi đường cũng có thể hoạt động độc lập trong giao tiếp với các thiết bị đơn bit khác như: transistor, LED, switch… Sau đây là hình dạng sơ đồ của IC 89S52: Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội 7 CN CĐT 1 _K6 Đồ án môn Vi điều khiển GVHD: Vũ Thị Thu Hương Hình 2 Hình dạng sơ đồ IC 89S52 4 Chức năng các chân IC 89S52: Sau đây là phần giới thiệu chức năng các chân , các Port tương ứng, chân PSEN, chân ALE, chân REST… Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội 8 CN CĐT 1 _K6 Đồ án môn Vi điều khiển • GVHD: Vũ Thị Thu Hương Port 0 Port 0 là cổng song song dùng cho 2 mục đích, nó là các chân từ 32 Trong những thiết kế nhỏ nó được dùng trong các cổng xuất nhập bình thường Ở những thiết kế có sử dụng bộ nhớ ngoài, nó vừa là Bus dữ liệu vừa là bytes thấp của Bus địa chỉ Nó còn được dùng chứa những bytes mã khi nạp ROM nội • Port 1 Port 1 dành cho cổng xuất nhập và chỉ dành cho mục đích này mà thôi Nó dùng để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi theo từng bit hoặc bytes Port 1 chiếm các chân từ 1 đến 8 • Port 2 Port 2 (chân 21÷ 28) là Port có 2 chưc năng Ngoài mục đích dành cho xuất nhập thông thường nó còn dùng làm bytes cao cho các địa chỉ bộ nhớ ngoài • d PSEN (cho phép nạp chương trình) 89S52 có 4 chân tín hiệu điều khiển PSENT là tín hiệu điều khiển được xuất ra ở chân 29 Tín hiệu điều khiển này cho phép lập trình ở bộ nhớ ngoài và thường được nối với các chân OE của EPROM để đọc mã lệnh từ bộ nhớ ngoài vào thanh ghi đệm của 89S52 Nó xuống mức thấp nhất trong khi đọc lệnh Mã lệnh đọc từ EPROM, qua Bus dữ liệu, được chốt vào thanh ghi của 89S52 Khi thi hành chương trình từ ROM nội PSEN được giữ ở mức cao (trạng thái không tác động) • EA (truy xuất vùng nhớ ngoài) EA là một tín hiệu vào có thể ở mức cao hay thấp Nếu ở mức cao 89S52 thi hành chương trình ở ROM nội, 4K/8K chương trình Nếu ở mức thấp, Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội 9 CN CĐT 1 _K6 Đồ án môn Vi điều khiển GVHD: Vũ Thị Thu Hương chương trình chỉ được thi hành ở bộ nhớ ngoài Đối với 80431/ 8231 EA phải được giữ ở mức thấp vì chúng không có ROM nội EA cũng chính là chân nhận điện áp mức cao để nạp EPROM nội • ALE ( cho phép chốt địa chỉ) ALE là tín hiệu được xuất ra ở chân 20, rất quen thuộc với những ai đã tùng làm việc với vi xử lý 8085, 8086 của Intel 89S52 dùng ALE để phân kênh cho từng Bus địa chỉ và Bus dữ liệu Khi Port 0 được dùng làm Bus dữ liệu và bytes thấp của Bus địa chỉ - ALE là tín hiệu dùng để chốt địa chỉ vào thanh ghi chốt bên ngoài trong nửa đầu của một chu kỳ máy Sau đó Port 0 sẵn sàng để truy xuất dữ liệu trong nửa chu kỳ còn lại Xung ALE có tần số bằng 1/6 lần tần số bộ dao động nội và có thể dùng như một xung clock cho mục đích nào đó khi hệ thống không làm việc Nếu tần số của 89S52 là 12MHz thì tần số xung ALE là 2MHz Một xung ALE bị mất khi có một lệnh MOVX được thi hành • Ngõ vào dao động nội Ngõ vào đao động nội được mô tả như dưới hình hai, có một thạch anh được nối vào chân 19 (XTAL1) và 18 (XTAL2) Có thể mắc thêm tụ để ổn định dao động Thạch anh 12MHz thường dùng cho họ IC MCs-51, trừ IC 80C31BH có thể dùng thạch anh lên đến 16MHz Tuy nhiên, không nhất thiết phải dùng thạch anh mà ta có thể dùng mạch dao động TTL tạo xung Clock đưa vào chân XTAL1 và lấy đảo của nó đưa vào XTAL2 • RST (RESET) Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội 10 CN CĐT 1 _K6 Đồ án môn Vi điều khiển GVHD: Vũ Thị Thu Hương Phần II:TRÌNH TỰ THIẾT KẾ VÀ HOÀN THIỆN ĐỒ ÁN I.Sơ đồ nguyên lý và mạch in Sơ đồ nguyên lý: Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội 19 CN CĐT 1 _K6 Đồ án môn Vi điều khiển GVHD: Vũ Thị Thu Hương Mạch tạo dao động: Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội 20 CN CĐT 1 _K6 Đồ án môn Vi điều khiển GVHD: Vũ Thị Thu Hương Mạch in: Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội 21 CN CĐT 1 _K6 Đồ án môn Vi điều khiển GVHD: Vũ Thị Thu Hương II.Nguyên lý hoạt động của mạch     Xung vuông tạo ra từ IC 555 cấp vào chân 14(T0)_chân đếm xung của IC 89S52 timer 1 tạo thời gian đếm 1s thì ngắt giá trị xung đếm được từ timer0 hiển thị qua led 7 thanh(anot chung) III.Code chương trình #include sbit led3 = P3^6; sbit cd1 = P0^0; sbit cd2 = P0^1; sbit cd3 = P0^2; void Display(unsigned long int num); void digit(unsigned long int n); unsigned char d1,d2,d3,d4; unsigned long int f=0,ts=0,nt=1; // 'f' LA BIEN DEM CUA TAN SO,'ts' LA GIA TRI TAN SO DE HIEN THI int dem; Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội 22 CN CĐT 1 _K6 Đồ án môn Vi điều khiển GVHD: Vũ Thị Thu Hương bit kt=0; unsigned char ma[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; // MA LED void delay(t) { unsigned int i; for(i=0;i TRE 1(s)=> DUA RA GIA { dem=0; // XOA 'dem' DE DEM LAI TU DAU kt=1; THI // BIT KIEM TRA VIEC DUA RA TAN SO HIEN ts=f; } TR1=1; } void digit(unsigned long int n) // Tach so de hien thi { // Hang chuc d4=(n%10); d3=(n%100)/10; d2=(n%1000)/100; d1=n/1000; // Hang tram nghin } Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội 24 CN CĐT 1 _K6 Đồ án môn Vi điều khiển GVHD: Vũ Thị Thu Hương void chedo1() { if((ts>10)&(ts1000)&(ts