hệ thống nhúng thiết kế và xây dựng hệ thống điểu khiển đèn giao thông

Trang 2

Truong DH KTCN Thai Nguyén 3 Đơ án mơn học: Hệ Thống Nhúng TRƯỜNG DHKTCN CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA DIEN TU Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỎ ÁN MƠN HỌC

Mơn học: Hệ thống nhúng

Bộ Mơn: Kỹ thuật Máy tính

Sinh viên: 1 Trịnh Xuân Chiến 2 Nguyễn Văn Đồn 3 Nguyễn Khắc Hạnh

Lớp: K43KDT Ngành: Số đề:

Ngày giao đề: 16/03/2011 Ngày hồn thành:

1.Tên đề tài: Thiết kế và xây dựng hệ thống điều khiến đèn giao thơng 2 Nội dung thuyết minh tinh tốn

-_ Khảo sát và phân tích bài tốn: Tìm hiểu và khảo sát thực tế về các linh kiện, các loại IC, và hoạt động của hệ thống đèn giao thơng

-_ Lựa chọn giải pháp: Chọn giải pháp cơng nghệ, giải pháp thiết kế, các yêu

cầu và giới hạn cho hệ thống

- _ Thiết kế nguyên lý: Sơ đồ tổng quát, sơ đồ đặc tả, lựa chọn và tổng quan về linh kiện -_ Thiết kế kỹ thuật: - _ Xây dựng hệ thống: Sơ đồ mạch, chương trình demo, module chương trình 3 Các bản vẽ, chương trình và đồ thị -_ Các sơ đồ thiết kế, Mạch hệ thống

- _ Chương trình điều khiển

-_ Đĩa CD chứa các sơ đồ thiết kế gốc, báo cáo, mã nguồn, chương trình demo

Nhãn đĩa ghi rõ: Họ tên + lớp + tên đề tài (tĩm tắt) + GV hướng dẫn + Ngày tháng

Thơng qua phan Thơng qua phan Thong qua phan Đồng ý cho bảo vệ Xác định yêu câu Thiết kê Xây dựng hệ thơng

TO TRUONG BỘ MƠN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

ThS Nguyễn Tuấn Linh ThS Nguyễn Tiến Duy

Trang 3

Truong DH KTCN Thai Nguyén 3 Đơ án mơn học: Hệ Thống Nhúng

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn

Thái Nguyên, Ngày Tháng Năm 20

Giáo Viên hướng dẫn

(Ký ghi rõ họ tên)

Nhận xét của giáo viên châm

Thai Nguyên, Ngày Tháng Năm 20 Giáo Viên hướng dẫn

(Kỷ ghi rõ họ tên)

Trang 4

Truong DH KTCN Thai Nguyén 3 Đơ án mơn học: Hệ Thống Nhúng LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Tiến Duy cùng thây cơ bộ mơn khoa Điện Tử Trường Đại Học Kỹ Thuật Cơng Nghiệp Thái Nguyên

_ Trong quá trình thực hiện đồ án nhĩm chúng em gặp khơng it khĩ khăn và

thiêu sĩt Nhưng được sự hướng dân và chí dạy nhiệt tình của quý thây cơ đã giúp chúng em khắc phục được những thiêu sĩt đĩ và cĩ thê hồn thành được đê tài đúng thời hạn, giúp chúng em học tơt hơn

Do kiến thức của nhĩm chúng em cịn hạn chế nên trong đỗ án cịn nhiều sai

xĩt chúng em rất mong được sự thơng cảm của quý thầy cơ Chúng Em xin chân thành cảm ơn

TP Thái Nguyên, tháng 04 năm 2011

SV thực hiện: Nguyên Văn Đồn

Trịnh Xuân Chiến Nguyễn Khắc Hạnh

Trang 5

MỤC LỤC

LOI NOI DAU cà

CHƯƠNG 1: PHAN TICH HE THONG

1.1 GIGI THIEU HE THONG MACH DIEU KHIEN DEN GIAO THONG 7

1.1.1.¥ tuong thiét ké hệ thơng điều khiển đèn giao thơng . 7 1.1.2 Yêu cầu của mạch điều khiển đèn giao thơng “7

1.2 GIGI THIEU HE THONG DIEU KHIEN DEN GIAO THONG 1.3 CÁC GIẢI PHÁP VÀ XÁC ĐỊNH BÀI TỐN ¿2+ §

line.) an d-4 1.3.2 Xác định bài tốn và giới hạn của đề tài “

CHƯƠNG 2 : THIẾT KÉ HỆ THĨNG -. 227++22+22+zzseerxeerreee 2.1 SƠ ĐỎ KHĨI CỦA HỆ THĨNG 2-25-2252 22+2Scc22xczxeerxrerrree 2.2 SO DO KHOI (CALL GRAPH)

2.3 SO DO DAC TA CUA HE THONG oes ssscsssssssssssessesssesssecssessseseesseeeaee 2.4 CÁC MODULE TRONG HỆ THĨNG - 2-22 +2++cxz+cse2

2.4.1.Module điều khiển trung tâm cà

2.4.2.Module khối hiển thị - 2-22 ©22+2E£+EEESEE22EE2E122312211221271222Xe2

2.4.3 Module khối nguỖn -22- 2-©222EE+EEE+EEESEE22EE2221223122212212712222e2 2.4.4 Module đầu vào:

2.5 LỰA CHỌN LINH KIỆN

2.5.1.Các linh kiện trong khối điều khiển trung tâm 2-22 14

2.5.1.1 Vi điều khiển PIC 16F877A cà

2.5.1.2.Bộ tạo dao động thạch anh - - 5c nghi,

2.5.2 Khối giải mã

2.5.3 Các linh kiện trong bộ hiển thị wee

2.6 SO DO NGUYEN LY CUA MACH 27

2.7 NGUYEN LY HOAT DONG CUA MACH 28

2.8 SO DO THUAT TOAN DIEU KHIEN 28

2.8.1 Giản đồ thời gian các chế độ hoạt động của hệ thống

2.8.2 Sơ đơ thuật tốn tồn hệ thơng

2.8.3 Sơ đồ thuật tốn các chế độ

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH HỆ THĨNG 32

3.1.MA NGUON DE DIEU KHIEN HE THONG DEN GIAO THONG 32 3.2 KET QUA MO PHONG ce eesesccsscsssessessesssesscssessessesstessessesseesseese

3.2.1.Mach diéu khién giao thơng chay ở chế độ giờ thấp điểm(BT) 3.2.2.Mạch điều khiến giao thơng chay ở chế độ giờ cao điểm (CD) 4I 3.2.3.Mạch điều khiển giao thơng chay ở chế độ giờ ban đêm (FREE) 42

DANH GIA VA KET LUAN we

HUGNG PHAT TRIEN CUA DE TAL oes ssscsssssssssssssssesssssssesecsseceseceseesseeeee 43 TAI LIEU THAM KHAO w ccecsesesssesssesssesssesssesssesssesssessesssecssesssecasecesesseesase 44

Trang 6

LỜI NĨI ĐẦU

Ngày nay, khái niệm kỹ thuật số đã trở thành quen thuộc với nhiều người, bởi vì sự phát triên của ngành kỹ thuật số này đã cĩ ảnh hưởng rất lớn đến ngành kinh tế tồn câu Cĩ người đã nêu lên ý tưởng gọi nền kinh tế của thời đại chúng ta là “

nền kinh tế kỹ thuật số “, “số hĩa” đã gân như vượt khỏi ranh giới của một thuật

ngữ kỹ thuật Nhờ cĩ ưu điểm của xử lý sơ như độ tin cậy trong truyền dan, tinh da thích nghi và kinh tê của nhiêu phân mêm khác nhau, tính tiện lợi trong điêu khiên và khai thác mạng

Số hĩa đang là xu hướng phát triển tất yếu của nhiều lĩnh vực kỹ thuật và kinh tế khác nhau Khơng chỉ trong lĩnh vực thơng tin liên lạc và tin học Ngày nay, kỹ thật số đã và đang thâm nhập mạnh mẽ vào Kỹ thuật điện tử, Điều khiên tự động,

phát thanh truyền hình, y tế, nơng nghiệp và ngay cả trong các dụng cụ sinh hoạt

gia đình

Ngay từ những ngày đầu khai sinh, kỹ thuật số nĩi riêng và ngành điện tử nĩi chung đã tạo ra nhiêu bước đột phá mới mẽ cho các ngàng kinh tê khác và cịn đảm bảo được yêu câu của người dùng cả về chât lượng và dịch vụ Đơng thời kiên thức

về kỹ thuật số là khơng thể thiếu đối với mỗi sinh viên, nhất là sinh viên điện tử

Và như mọi người nhận thấy rằng, ngày nay trật tự giao thơng nước ta đang rối ren Vì vậy việc sử dụng đèn giao thơng tại những giao lộ là rất cân thiết và để hiểu rõ hơn về nguyên lý hoạt động và muơn phát triển thêm về mơ hình này, chúng em

đã chọn đề tài cho đồ án mơn học 1 là nghiên cứu về Đèn Giao Thơng Nội dung chính của bài báo cáo được chia thành các phần chính sau:

> Lời nĩi đầu

> Chuong | : Phân tích về yêu cầu của đồ án và các giải pháp

đưa ra đề thực hiện

> Chương 2 : Thiết kế hệ thống > Chương 3 : Xây dựng hệ thống

> Kết luận và các hướng phát triển hồn thiện đề tài

Trong quá trình thực hiện dé tai cĩ thể khơng tránh được các thiếu sĩt và mức độ hồn thành đê tài, mong quý thây cơ xem xét và cĩ thê đưa ra nhận xét đê chúng em cĩ thê khắc phục được những thiêu sĩt đĩ và cĩ thê hồn thiện cũng như mở rong dé tai sau nay

Trang 7

Trường ĐH KTCN Thái Nguyên — f1 Đồ án mơn học: Hệ Thống Nhúng

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH HỆ THĨNG

1.1 GIOI THIEU HE THONG MACH DIEU KHIEN DEN GIAO THONG 1.1.1.Ý tướng thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thơng

Hệ thống đèn giao thơng của chúng em thiết kế hoạt động cĩ các chế độ trong ngày: (Giờ cao điêm, bình thường và thâp điêm, hiên thị thời gian của các chê độ lên LED 7 đoạn)

- _ Cao điểm: Đèn xanh 47s, đèn đỏ 50s, đèn vàng 3s

- Binh thuong: Đèn xanh 20s, đèn đỏ 23s, đèn vàng 3s -_ Thấp điểm: Đèn vàng sáng

- Cĩ 4 LED 7 đoạn đơn: 2 LED hiền thị đếm ngược cho 1 làn đường

-_ Hệ thống LED đơn hiển thị cho các đèn xanh, đèn vàng, đèn đỏ

- Hệ thống nút nhắn, gồm 3 nút: nút chuyển chế độ cao điểm, bình thường, thấp điểm

1.1.2 Yêu cầu của mạch điều khiến đèn giao thơng

- Mạch phải đơn giản, dễ thiết kế, dễ lắp đặt, dễ dàng sửa chữa - Mạch phải chạy ồn định, chính xác, dễ vận hành - Chỉ phí để thiết kế phải rẻ 1.2 GIOI THIEU HE THONG DIEU KHIEN DEN GIAO THONG Một số sản phẩm thực tế

Hình 1: Hình ảnh hệ thống đèn giao thơng trong thực tế

Trang 8

Truong DH KTCN Thai Nguyén 3 Đơ án mơn học: Hệ Thống Nhúng 1.3 CÁC GIẢI PHÁP VÀ XÁC ĐỊNH BÀI TỐN

1.3.1.Các giải pháp

Cĩ rất nhiều phương pháp dé thiết kế một mạch điều khiển hệ thống đèn giao

thong Tuy nhiên, tùy theo yêu cầu của từng bài tốn, tùy theo ý tưởng thiết kế của mơi người mà ta cĩ những giải pháp riêng Ở đây nhĩm chúng em đã thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thơng sử dụng vi điều khiển với những ưu điểm sau:

- Mạch cĩ thể thay đổi các chế độ hoạt động hoạt động linh hoạt

- Số linh kiện sử dụng trong mạch ít, cách thức bố trí linh kiện dễ dàng

- _ Mạch đơn giản, dễ thực thi -_ Lập trình đơn giản 1.3.2 Xác định bài tốn và giới hạn của đề tài a Xác định bài tốn Mơ hình đèn giao thơng gồm cĩ: Đầu vào Xử lý Đầu ra

e Đầu nhập dữ liệu vào là bàn phím, gồm các phím chức năng và phím nhập thời gian đề điều chỉnh các chế độ hoạt động của đèn giao

thơng

e Khối vi xử lí gồm cĩ: mạch vi xử lí với vi điều khiển picl 6F877A lam nhiệm vụ xử lí chính, bộ nguồn cung cấp điện áp 5VDC

e Đầu dữ liệu ra ( hiển thị) gồm:

- Led đơn: hiển thị tín hiệu đèn giao thơng

- Led 7 đoạn: hiển thị thời gian sáng của đèn

b Giới hạn của đề tài

Mạch thực hiện chưa chạy tự động các chế độ hoạt động theo giờ đã định, muốn

chuyền chế hoạt động của hệ thống đèn giao thơng yêu câu người điều khiển phải

ấn nút điều chỉnh trên khối bàn phím để điều khiển các chế độ hoạt động theo giờ

Trang 9

Truong DH KTCN Thdi Nguyén &3 Đơ án mơn học: Hệ Thống Nhúng

CHUONG 2 : THIET KE HE THONG

2.1 SO DO KHOI CUA HE THONG

Bao gồm các khối sau: Khối đầu vào, khối điều khiển, khối giải mã, khối hiển thị, khơi nguơn:

KHĨI KHĨI KHĨI KHĨI

ĐẦU DIEU GIAI MA HIEN

VÀO KHIỂN THỊ

KHOI NGUON

Hình 2 Sơ đồ khối hệ thống đèn giao thơng

e_ Khối hiển thị: Hiển thị chính xác thời gian trên led 7 đoạn và tín hiệu đèn giao

thơng trên led đơn

e Khối đầu vào: Gồm bàn phím để điều chỉnh các chế độ hoạt động theo giờ của

hệ thống đèn tín hiệu giao thơng

e Khối điều khiển trung tâm: Điều khiển mọi sự hoạt động của hệ thống, thực

hiện chương trình, xử lý các điều khiển vào/ra và truyền thơng với các thiết bị bên ngồi

e« Khối giải mã: sử dụng IC74LS247 để thực hiện việc giải mã BCD sang thập

phân và hiền thị các trạng thái thập phân đĩ trên LED 7 thanh

e_ Khối nguồn: Cung cấp điện áp cho tồn bộ hệ thống và đảm bảo sự ổn định

điện áp

Trang 10

Truong DH KTCN Thdi Nguyén &3 Đơ án mơn học: Hệ Thống Nhúng 2.2 SO DO KHOI (CALL GRAPH) Controller Software 7 Segment Controller Keypad Led Routines Display Controller Keypad Segment Led Display

Hình 3 Sơ đồ khối hệ thống đèn giao thơng (call graph) 2.3 SO DO DAC TA CUA HE THONG Đèn xanh 1 sang Đèn vảng 1 sáng Đèn đỏ 2 sáng Đền đỏ 2 sáng Các đèn vàng 1, đỏ Các đèn xanh 1, đỏ 1, xanh 2, vàng 2 1, xanh 2, vàng 2 đều tất đều tất Đèn đỏ | sang Dén do 1 sáng Đèn vàng 2 sáng Đèn xanh 2 sáng Các đèn vàng 1, Các đèn vảng 1, xanh 1, xanh 2, do2 xanh 1, do 2, vang 2 đêu tất đều tất

Hình 4 Sơ đồ đặc tả của hệ thống đèn giao thơng

Trang 11

Truong DH KTCN Thdi Nguyén &3 Đơ án mơn học: Hệ Thống Nhúng 2.4 CÁC MODULE TRONG HỆ THĨNG

2.4.1.Module điều khiến trung tâm Sử dụng vi điều khiển PICI6F877A a Sơ đồ PICI6F877A Sơ đồ chân của vi điều khiển PIC 16F877A: 40 pins 5 cổng vào ra số RA,RB,RC,RD,RE TữR//TW —+[H\ © V ag f7/P00 RAO/AND <—» C]2 caf R8/Fút RAL/ANT +] BL Res RAD/AND/VREF- +» C4 3H~— ft BA3/NB/VMF+ ©—+[L]3 #H~— f8/Pàl RA/TIDRI 2+] #~—~ RA/NM/SS —» C7 a +— Fel REO/RD/ANS +> Cle ®|H~—> R80/INT rev sat RE2/7S/N >+[n > a— W% Yo —- Cn 3 3H~— W/PSP? Yạ§ —+Llt 3 aH~—> R/P$t 001/0LKIN —+L]8 H~—> RU5/PSP5 0902/0LRDUT ô[]k ]~ đuPsa 00/TI030/TIDI â>L]ứ 3]~— Rữ/RDT R01/TIUSI/DP2 +» Cs zH«~—>R8/TW0W ROZ/COP +» C17 2H<~—+ R5/300 RC3/SCK/SCL + Cig 1~—> R04/501/50A ROO/PSPO =» C]1a ?H~— Ri/PSP9 R0l/PSPI ©+LÍm 2\iH~—> R/PtP9 TOP VIEW

Hình 5: Sơ đồ chân vi điều khién PICI6F877A

b Đặc điểm của PIC 16F877A

Cơng nghệ CMOS cĩ đặc tính: cơng suất thấp, cơng nghệ bộ nhớ Flash/EEPROM cĩ tốc độ cao.Điện áp hoạt động từ 2V đến 5,5V và tiêu tốn năng nượng thấp phù hợp với nhiệt độ làm việc trong cơng nghiệp và trong thương mại

-Tốc độ hoạt động :

+ _DC- 20MHz ngõ vào xung clock +_DC- 200ns chu kỳ lệnh

-Dung lượng của bộ nhớ chương trình Flash là 8K x 14words -Dung lượng của bộ nhớ dữ liệu RAM là 368x8Bytes

-Dung lượng của bộ nhớ dữ liệu EEPROM là 256x8 Bytes

+ Bộ nhớ dữ liệu EEPROM cho phép xĩa và ghi 1.000.000 lần

+ Bộ nhớ EEPROM cĩ thể lưu giữ đữ liệu hơn 40 năm và cĩ thé tự

lập trình lại được dưới sự điều khiển của phần mềm

Trang 12

Truong DH KTCN Thai Nguyén £24 Đồ án mơn học: Hệ Thống Nhúng 2.4.2.Module khối hiển thị

Khối hiền thị cĩ chức năng đưa ra thơng tin hiển thị tương ứng với trạng thái hiện thời của hệ thống Khối này gồm 2 phần: đèn hiển thị tín hiệu đèn giao thơng và đồng hồ

Đèn hiền thị tín hiệu đèn giao thơng bao gồm: Đèn dành cho các phương tiện

tham gia giao thơng: xanh, đỏ, vàng

Đồng hồ dùng các LED 7 thanh đề tạo thành các bộ hiền thị từ 00 đến 99 Ở

đây ta dùng loại Anode chung (phù hợp với IC 74LS247), câu trúc của nĩ như sau:

Hình 6: Sơ đồ LED thanh

Để tích kiệm chân cho vi điều khiển ta nối các chân a, b, c, đ, e, f, g, trên hai

led với nhau Các vi xử lý xử lý các dữ liệu là số nhị phân 0 và I nên cần cĩ sự giải mã từ số nhị phân sang số thập phân, vì vậy ta nối các chân của led 7 thanh vào chân của bộ giải mã 74LS247

2.4.3 Module khối nguồn

Khối nguồn là khối cần thiết cho sự ơn định của điện áp,đảm bảo điện áp đúng

thiết kê đê cung câp cho tồn bộ mạch Khơi nguơn được thiệt kê theo sơ đỗ như sau: D1N4007 3A ONO › Bese F SH >> SVDC TWBDSE 330 IN Zour 30hm n4 oe 104 ˆ h0uF ae sv dl

Hình 7 Sơ đồ khối cấp nguồn

Trang 13

Đầu tiên, điện áp AC5V được đưa vào mạch chỉnh lưu cầu diode dé cho điện áp

một chiều Tuy nhiên, điện áp này sẽ được lọc bớt độ nhấp nhơ (ripple) nhờ tụ 1000uF, qua đĩ, cĩ thể nâng cao mức volt trung bình cấp cho tầng tiếp theo Hai tụ 104 trong mạch cĩ nhiệm vụ dập hiện tượng dao động tự kích cĩ trong IC7805C, cũng như lọc ở tần số cao Nhánh mạch cĩ điện trở 330 Ohm nối tiếp với Led-5V là

nhằm báo hiệu tình trạng ngõ ra cĩ điện áp 5V hay chưa

2.4.4 Module đầu vào:

Trang 14

Truong DH KTCN Thdi Nguyén &3 Đơ án mơn học: Hệ Thống Nhúng 2.5 LỰA CHỌN LINH KIỆN

2.5.1.Các linh kiện trong khối điều khiến trung tâm

2.5.1.1 Vi điều khiến PIC 16F877A a So dé chan vi điều khiến PIC16F877A Wf/e/IM —+[H ® U 9]~— Ri/Fỳ0 RA)/NU â*[]2 8ẽ1ô Rt/Pn0 RAI/NI ©*[] D+ Fes RA0/A0/VRE- ~+[]t aa + Rd RA/AB/VRE+ ©+[]s #H~— 8/P0I RM/TI0WI <—+[ls øH~— Ree RMB/NM/SS +—+[|? 4~>ĐI REl/RD/AM6 ©+[]s #~— RBO/INT REIWWNB ô+[]$ FE2/15/0U â>[èn S a — ¥ss Yo —> Cn <a> FOT/POPY Vs Oe 3 [+> RDB/PSPE 0901/0LHIN —>[Ìg 8[]«— R5/P#5 0902/0101 ©—[]w 7< R0d/P4 ROO/TIOSO/TICKT +> Os ó[]+>W?/RUDL ACI/TIOSI/CCP2 ô+ C5 [ôâ> R8/T0 Rf2/(PI ~>LÌu 4+ 05/800 ACG/SCK/SCL «—» Oe p+» RO4/SDI/SDA ROO/PSPO + 8 22+ RO8/PSP3 F0l/PSPI «+LÌm 7I~— Rữ0/PSP TOP VIE

Hình 9: Sơ đồ chân vi điều khiển PICI6F877A

b Một vài thơng số về vi điều khiến PIC16F877A

Đây là vi điều khiển thuộc họ PIC16Fxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh cĩ độ dài

14 bit

Mỗi lệnh đều được thực thi trong một chu kì xung clock Tốc độ hoạt động tối

đa cho phép là 20 MHz với một chu kì lệnh là 200ns Bộ nhớ chương trinh 8Kx14

bit, bộ nhớ dữ liệu 368x8 byte RAM và bộ nhớ dữ liệu EEPROM với dung lượng

256x8 byte Số PORT LO là 5 với 33 pin L/O

> Cac dic tính ngoại vi bao gồm các khối chức năng sau:

-_ Timer0: bộ đếm § bit với bộ chia tần số 8 bit

-_ Timerl: bộ đếm 16 bit với bộ chia tần số, cĩ thê thực hiện chức năng đếm

dựa vào xung clock ngoại vi ngay khi vi điều khiển hoạt động ở chế độ sleep

-_ Timer2: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số, bộ postcaler

-_ Hai bộ Capture/so sánh/điều chế độ rơng xung

- Cac chuan giao tiếp nối tiếp SSP (Synchronous Serial Port), SPI và I2C

-_ Chuẩn giao tiếp nĩi tiếp USART với 9 bit địa chỉ

- Cơng giao tiếp song song PSP (Parallel Slave Port) với các chân điều khiên RD, WR,CS ở bên ngồi

> Các đặc tính Analog:

Trang 15

Truong DH KTCN Thai Nguyén 3 Đơ án mơn học: Hệ Thống Nhúng - _ 8 kênh chuyền đổi ADC 10 bit

- Hai b6 so sánh

> Bén canh đĩ là một vài đặc tính khác của vi điều khiển như:

-_ Bộ nhớ flash với khả năng ghi xĩa được 100.000 lần -_ Bộ nhớ EEPROM với khả năng ghi xĩa được 1.000.000 lần -_ Dữ liệu bộ nhớ EEPROM cĩ thê lưu trữ trên 40 năm

- _ Khả năng tự nạp chương trình với sự điều khiển của phần mềm

- Nap được chương trình ngay trên mạch dién ICSP (In Circuit Serial Programming) théng qua 2 chan

- Watchdog Timer với bộ dao động trong -_ Chức năng bảo mật mã chương trình - Ché dé Sleep

- Cé thé hoat động với nhiều dang Oscillator khac nhau

Trang 16

Truong DH KTCN Thai Nguyén £24 Đồ án mơn học: Hệ Thống Nhúng c Sơ đồ khối vi điều khiến PIC16F877A 13 DaaBw Ê PORTA RAQIAND BA1(ANI BA2/AN2Nser-CRer RAXANSVkErs BA4/T0CKUC1OUT RASIANSISSIC20UT Bus RAM Ase”) HP 9 Ponte abla Xe i — He @ Level Stack RAM (13-68) Fle R82 R83/PGM RB4 RBS R8ðPGC R87/PGD Ea RCOTIOSOUTICKI RCITIOSUCCP2 RC2ICCP1 R€C3/SCK/SCL RCSISOUSDA RCSISOO RC@/TXCK RC7/RXOT * ẹ id 3ƒ N` ax 7 E I = ALU Ệ SS Wreg ROOPSFO R01/P$P1 RD2PSP2 RD3PSP3 R04/P$?4 >k RD4P$SP5 ROGPSPS | Ĩ ROTIPSPT PORTE WTR Yoo, Veo H—] *£2Z5au: F+[K] 5E1NRANð H— 2z2£5.anr k= oscuictki OSC2CLKO I Il Tre Tre! Tma2 1DbtA/0 en ụ J1 Ỷ Data EEPROM CCP12 be USART Comparater aloes

Hình 10 Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A

Trang 17

Truong DH KTCN Thdi Nguyén &3 Đơ án mơn học: Hệ Thống Nhúng d Tố chức bộ nhớ

Cấu trúc bộ nhớ của vi điều khiển PICI6F877A bao gồm bộ nhớ chương trình

(Programmemory) và bộ nhớ dữ liệu (Data Memory) e_ Bộ nhớ chương trình

Bộ nhớ chương trình của vi điều khiển oe = : PIC16F877A là bộ nhớ flash, dung lượng bộ RETFIR, RETLW &

nhé 8K word (1 word = 14 bit) va được phân Stack Level 1 thành nhiều trang (từ page0 đến page 3) —

Như vậy bộ nhớ chương trình cĩ khả năng 4 chứa được 8*1024 = 8192 lệnh (vì một lệnh — sau khi mã hĩa sẽ cĩ dung lượng | word (14 Hư Sẽ bit) Để mã hĩa được địa chỉ của 8K word bộ nhớ chương trình, bộ đếm chương trình cĩ —

dung lượng 13 bit (PC<12:0>) ia

Khi vi điều khiển được reset, bộ đếm se pee a

chwong trinh sé chi dén dia chi 0000h (Reset aes lu

vector) Khi cĩ ngắt xảy ra, bộ đếm chương 7 rae?

trinh sé chi dén dia chi 0004h (Interrupt = Xu

vector) IFFFh

Hình 11 Bộ nhớ chương trình PIC e_ Bộ nhớ dữ liệu

Bộ nhớ dữ liệu của PIC là bộ nhớ EEPROM được chia ra làm nhiều bank Đối vớiPICI6F§77A bộ nhớ dữ liệu được chia ra làm 4 bank Mỗi bank cĩ dung lượng 128 byte, baogom các thanh ghi cĩ chức năng đặc biệt SFG (Special Function Register) năm ở các vùngđịa chi thap và các thanh ghi mục

đích chung GPR (General Purpose Register) năm ở vùngđịa chỉ cịn lại trong

bank Các thanh ghi SFR thường xuyên được sử dụng (ví dụ như thanh ghi

STATUS) sé duge dat ở tât cà các bank của bộ nhớ dữ liệu giúp thuận tiện

trong quátrình truy xuất và làm giảm bớt lệnh của chương trình Sơ đơ cụ thê

của bộ nhớ dữ liệu

PIC16F877A nhu sau:

Trang 18

Truong DH KTCN Thai Nguyén £23 Đơ án mơn học: Hệ Thống Nhúng 0 TFh a i Ệ 8 5$§885 S3859555558358 > s § S8SSSSsesssees General Purpose Register 80 Bytes accesses T0h-7Fh Bank 1 Address address Indirect addr") 10h | indirect addr! 120n TMRO 101h OPTION_REG| 181h PCL 102h PCL 182h STATUS_ | 103h STATUS | 183h FSR 104h FSR 184h 105h 185h PORTB | 106h TRISB 186h 107h 187h 108h 188h 109h 189h PCLATH 10Ah PCLATH 18h INTCON | 108h INTCON | 18Bh EEDATA | 10Ch EECON1 18Ch EEADR 10Dh EECON2 | 1ADh

EEDATH | 10Eh Reserved) | 18Eh

El Unimpiemented data memory locations, read as ‘o"

* Not a physical register,

Note 1: These registers are not implemented on the PIC16F876A 2: These registers are reserved; maintain these registers clear

Hình 12.Sơ đồ bộ nhớ dữ liệu PIC16F877A

Trang 19

e Cơng xuất nhập

Cổng xuất nhập (I/O port) chính là phương tiện mà vi điều khiển dùng đề tương

tác với thế giới bên ngồi Sự tương tác này rất đa dạng và thơng qua quá trình

tương tác đĩ, chức năng của vi điều khiển được thé hiện một cách rõ ràng

Một cơng xuất nhập của vi điều khiển bao gồm nhiều chân MO pin), tùy theo cách bĩ trí và chức năng của vi điều khiển mà số lượng cổng xuất nhập và sơ lượng chân trong mỗi cơng cĩ thể khác nhau Bên cạnh đĩ, do vi điều khiển được tích hợp

sẵn bên trong các đặc tính giao tiếp, ngoại vi nên bên cạnh chức năng là cơng xuất

nhập thơng thường, một số chân xuất nhập cịn cĩ thêm các chức năng khác đề thể

hiện sự tác động của các đặc tính ngoại vi nêu trên đối với thế giới bên ngồi Chức

năng của từng chân xuất nhập trong mỗi cổng hồn tồn cĩ thẻ được xác lập và điều khiến được thơng qua các thanh ghi SFR liên quan đến chân xuất nhập đĩ

Vi điều khiển PICI6F877A cĩ 5 cổng xuất nhập, bao gồm PORTA, PORTB,

PORTC, PORTD và PORTE e PORTA

PORTA (RPA) bao gom 6 I/O pin Day là các chân “hai chiều” (bidirectional

pin), nghĩa là cĩ thể xuất và nhập được Chức năng I/O này được điều khiển bởi thanh ghi TRISA (địa chỉ 85h) Muốn xác lập chức năng của một chân trong PORTA là input, ta “set” bit điều khiển tương ứng với chân đĩ trong thanh ghi TRISA và ngược lại, muốn xác lập chức năng của một chân trong PORTA là

output, ta “clear” bit điều khiển tương ứng với chân đĩ trong thanh ghi TRISA

Thao tác này hồn tồn tương tự đối với các PORT và các thanh ghi điều khiển

tương ứng TRIS (đối với PORTA là TRISA, đối với PORTB là TRISB, đối với

PORTC là TRISC, đối với PORTD là TRISD vàđối với PORTE là TRISE) Bên cạnh đĩ PORTA cịn là ngõ ra của bộ ADC, bộ so sánh, ngõ vào analog ngõ vào

xung clock của Timer0 và ngõ vào của bộ giao tiếp MSSP (Master Synchronous Serial Port)

Các thanh ghi SFR lién quan dén PORTA bao gồm: PORTA (địa chỉ 05h) : chứa giá trị các pin trong PORTA

TRISA (địa chỉ 85h) : điều khiến xuất nhập

CMCON (dia chi 9Ch): thanh ghi điều khiển bộ so sánh

CVRCON (địa chỉ 9Dh) : thanh ghi điều khiển bộ so sánh điện áp

ADCONI (địa chỉ 9Fh): thanh ghi điều khiển bộ ADC e PORTB

PORTB (RPB) gồm 8 pin I/O Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng là

TRISB Bên cạnh đĩ một số chân của PORTB cịn được sử dụng trong quá trình

nạp chương trình cho vi điêu khiên với các chê độ nạp khác nhau PORTB cịn liên

quan đên ngắt ngoại vi va bộ Timer0 PORTB cịn được tích hợp chức năng điện tro kéo lên được điêu khiên bởi chương trình

Các thanh ghi SFR liên quan đến PORTB bao gồm:

PORTB (dia chi 06h,106h) : chứa giá trị các pin trong PORTB

TRISB (dia chi 86h,186h) : điều khiển xuất nhập

Trang 20

Truong DH KTCN Thai Nguyén 3 Đơ án mơn học: Hệ Thống Nhúng OPTION_REG (dia chi 81h,181h) : điều khiển ngắt ngoại vi và bộ

Timer0

e PORTC

PORTC (RPC) gém 8 pin I/O Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng là

TRISC Bén canh do PORTC con chira cac chan chức năng của bộ so sánh, bộ

Timer1, bộ PWM và các chuan giao tiép noi tiép I2C, SPI, SSP, USART Các thanh ghi điều khiến liên quan đến PORTC:

PORTC (địa chỉ 07h) : chứa giá trị các pin trong PORTC

TRISC (địa chỉ 87h) : điều khiển xuất nhập

e PORTD

PORTD (RPD) gồm 8 chân I/O, thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng là TRISD PORTD con là cơng xuât dữ liệu của chuẩn giao tiép PSP (Parallel Slave

Port)

Các thanh ghi liên quan đến PORTD bao gồm:

Thanh ghi PORTD: chứa giá trị các pin trong PORTD Thanh ghi TRISD : điều khiển xuất nhập

Thanh ghi TRISE : điều khiển xuất nhập PORTE và chuẩn giao tiếp PSP e PORTE | ` ; „

PORTE (RPE) gơm 3 chân LO Thanh ghi điêu khiên xuât nhập tương ứng là

TRISE Các chân của PORTE cĩ ngõ vào analog Bén cạnh đĩ PORTTE cịn là các

chân điêu khiên của chuân giao tiệp PSP , Cac thanh ghi lién quan dén PORTE bao gom: PORTE _ : chứa giá trị các chân trong PORTE

TRISE : điêu khiên xuât nhập và chuẩn giao tiệp PSP ADCONI : thanh ghi điêu khiên khơi ADC

f TIMER 0

Đây là một trong ba bộ đếm hoặc bộ định thời của vi điều khiển PICI6F877A

Timer0 là bộ đêm 8 bit được kết nơi với bộ chia tân sơ (prescaler) 8 bit Câu trúc

của Timer0 cho phép ta lựa chọn xung clock tác động và cạnh tích cực của xung clock

Ngắt Timer0 sẽ xuất hiện khi Timer0 bị tran Bit TMROIE (INTCON<5>) Ia bit

điều khiển của Timer0 TMR0IE=I cho phép ngắt Timer0 tác động, TMR0IF= 0 khơng cho phép ngắt Timer0 tác động Sơ đồ khơi của Timer0 như sau:

Trang 21

Truong DH KTCN Thdi Nguyén &3 Đơ án mơn học: Hệ Thống Nhúng Data Sus aay Set Fing bit TMROSE on Overfiow [=] I WOT Enabie ba

Note: TOCS, TOSE, PSA, PSZ:PSO are (OPTION_REG<S:0>)

Hình 13 Sơ đồ khối của Timer0

Muốn Timer0 hoạt động ở chế độ Timer ta clear bit TOSC

(OPTION REG<5>), khi đĩ giá trị thanh ghi TMRO sẽ tăng theo từng chu kì xung

đồng hồ (tần số vào Timer0 bằng 1⁄4 tần số oscillator) Khi giá trị thanh ghi TMRO từ

FFh trở về 00h, ngắt Timer0 sẽ xuất hiện Thanh ghi TMR0 cho phép ghi và xĩa

được giúp ta ấn định thời điểm ngắt Timer0 xuất hiện một cách linh động

Muốn Timer0 hoạt động ở chế độ counter ta set bit TOSC (OPTION_REG<S5>)

Khi đĩ xung tác động lên bộ đếm được lấy từ chân RA4/TOCKI Bit TOSE

(OPTION_REG<4>) cho phép lựa chọn cạnh tác động vào bột đếm Cạnh tác động sẽ là cạnh lên nếu TOSE=0 và cạnh tác động sẽ là cạnh xuống nếu TOSE=I

Khi thanh ghi TMRO bi tran, bit TMROIF (INTCON<2>) sé duoc set Day chính là cờ ngắt của Timer0 Cờ ngắt này phải được xĩa bằng chương trình trước

khi bộ đếm bắt đầu thực hiện lại quá trình đếm Ngắt Timer0 khơng thể “đánh thức” vi điều khiến từ chế độ sleep

Bộ chia tần số (prescaler) được chia sẻ giữa Timer0 và WDT (Watchdog Timer) Điều đĩ cĩ nghĩa là nếu prescaler được sử dụng cho Timer0 thì WDT sẽ

khơng cĩ được hỗ trợ của prescaler và ngược lại Prescaler được điều khiển bởi

thanh ghi OPTION_REG Bit PSA (OPTION REG<3>) xác định đối tượng tác động của prescaler Cac bit PS2:PS0 (OPTION_REG<2:0>) xác định tỉ sơ chia tần sơ của prescaler Xem lai thanh ghi OPTION_REG để xác định lại một cách chỉ tiết về các bit điều khiến trên

Các lệnh tác động lên giá trị thanh ghi TMRO0 sẽ xĩa chế độ hoạt động của

prescaler Khi đối tượng tác động là Timer0, tác động lên giá trị thanh ghi TMR0 sẽ xĩa prescaler nhưng khơng làm thay đơi đối tượng tác động của prescaler Khi đối

tượng tác động là WDT, lệnh CLRWDT sẽ xĩa prescaler, đồng thời prescaler sẽ ngưng tác vụ hỗ trợ cho WDT

Các thanh ghi điều khiển liên quan đến Timer0 bao gồm: TMRO (dia chỉ 01h, 101h) : chứa giá trị đếm của Timer0

INTCON (địa chỉ 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): cho phép ngắt hoạt động (GIE và

Trang 22

PEIE)

OPTION_ REG (dia chi 81h, 181h): điều khiển prescaler

g TIMERI

Timer! 1a b6 định thời 16 bit, giá trị của Timerl sẽ được lưu trong hai thanh ghi

(TMRIH:TMRI1L) Cờ ngắt của Timerl là bít TMRIIF (PIRI<0>) Bít điêu khiên

của Timerl sẽ là TMRIIE (PIE<0>)

Tương tự như Timer0, Timerl cũng cĩ hai chế độ hoạt động: chế độ định thời

(timer) với xung kích là xung clock cua oscillator (tân sơ của timer bang ⁄4 tân sơ

của oscillator) và chê độ đêm (counter) với xung kích là xung phản ánh các sự kiện

cân đêm lây từ bên ngồi thơng qua chân RC0/TIOSO/TICKI (cạnh tác động là

cạnh lên) Việc lựa chọn xung tác động (tương ứng với việc lựa chọn chê độ hoạt

động là timer hay counter) được điêu khiên bởi bit TMRICS (TICON<I>) Sau đây là sơ đơ khơi của Timerl: Set Flag bt TWRIIF on Overton nha Ca | TMRION juaeaee 0nO# n 'TIOSC | re ' RC0/71080/T1CK 2 +2 /\HTIOSCEN Facey = \! Enable intemal—10 revmrosicceat [i+ I} Osetia!” Coot | vers THCKPSI:TICKPSO TMRICS Note 1: When the TIOSCEN bs is cleared, the inverter is tured off This elminates power drain

Hình 14 Sơ đồ khối của Timerl

Ngồi ra Timer1 cịn cĩ chức năng reset input bên trong được điều khiển bởi một trong hai khối CCP (Capture/Compare/PWM)

Khi bit TIOSCEN (TICON<3>) được set, Timerl sẽ lây xung clock từ hai chan

RC1/TIOSI/CCP2 và RC0/T1OSO/TICKI làm xung đếm Timer1 sẽ bắt đầu đếm

sau cạnh xuống đầu tiên của xung ngõ vào Khi đĩ PORTC sẽ bỏ qua sự tác động

cua hai bit TRISC<1:0> va PORTC<2:1> duoc gan gia trị 0 Khi clear bit

TIOSCEN, Timer! sé lay xung dém ti oscillator hoặc từ chân C0/T1OSO/TICKI Timerl cĩ hai chế độ đếm là đồng bộ (Synchronous) va bat đồng bộ

(Asynchronous).Chế độ đếm được quyết định bởi bit điều khiển TISYNC (TICON<2>)

Khi TISYNC =I xung đếm lấy từ bên ngồi sẽ khơng được đồng bộ hĩa với xung clock bén trong, Timer! sẽ tiếp tục quá trình đếm khi vi điều khiến đang ở chế

độ sleep và ngắt do Timerl tạo ra khi bị tràn cĩ khả năng “đánh thức” vi điều khiển

Ở chế độ đếm bất đồng bộ, Timerl khơng thể được sử dụng để làm nguồn xung

clock cho khối CCP (Capture/Compare/Pulse width modulation)

Trang 23

Khi TISYNC =0 xung đếm vào Timer1 sẽ được đồng bộ hĩa với xung clock

bên trong Ở chế độ này Timer1 sẽ khơng hoạt động khi vi điều khiển đang ở chế độ

sleep

Các thanh ghi liên quan đến Timer1 bao gồm:

INTCON (dia chi OBh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): cho phép ngat hoat dong

(GIE va PEIE)

PIRI (địa chỉ 0Ch): chứa cờ ngat Timerl (TMRIIF)

PIEI( địa chi 8Ch): cho phép ngắt Timer1 (TMRIIE)

TMRIL (địa chỉ 0Eh): chứa giá trị 8 bit thấp của bộ đếm Timerl

TMRIH (địa chỉ 0Eh): chứa giá trị 8 bit cao của bộ đếm Timcrl TICON (địa chỉ 10h): xác lập các thơng số cho Timerl

h TIMER2

Timer2 là bộ định thời § bit và được hỗ trợ bởi hai bộ chia tần số prescaler và

postscaler Thanh ghi chứa giá trị đếm của Timer2 là TMR2 Bit cho phép ngat Timer2 tác động là TMR2ON (T2CON<2>) Cờ ngất của Timer2 là bit TMR2IF (PIRI<I>) Xung ngõ vào (tần số bằng 1⁄4 tần SỐ oscillator) được đưa qua bộ chia tần số prescaler 4 bit (với các tỉ số chia tần số là I:1, 1:4 hoặc 1:16 và được điều

khiển bởi cdc bit T2CKPS1:T2CKPSO (T2CONK<1 0>)) Sets Flag bịt TMR2IF | Ctpo1) Reset TMR2 Reg 1:1, 1:4, 1 46[—Fosc⁄4 Prescaler Postscaler 2 } a PR2 Reg T2CKPSO T2OUTPS3 T2OUTPSO

Note 1: TMR2 register output can be software selected by the

SSP module as a baud clock

Hình 15 Sơ đồ khối của Timer2

Timer2 cịn được hỗ trợ bởi thanh ghi PR2 Giá trị đếm trong thanh ghi TMR2 sẽ tăng từ 00h dén giá trị chứa trong thanh ghi PR2, sau đĩ được reset về 00h Khi

reset thanh ghi PR2 được nhận giá trị mặc định FFh

Ngõ ra của Timer2 được đưa qua bộ chia tần số postscaler với các mức chia từ 1:1 đến 1:16 Postscaler được điêu khiên bởi 4 bít T2OUTPS3:T2OUTPS0 Ngõ ra

của postscaler đĩng vai trị quyết định trong việc điều khiển cờ ngắt

Ngồi ra ngõ ra của Timer2 cịn được kết nối với khối SSP, do đĩ Timer2 cịn đĩng vai trị tạo ra xung clock đồng bộ cho khối giao tiếp SSP

Các thanh ghi liên quan đến Timer2 bao gồm:

INTCON (địa chỉ 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): cho phép tồn bộ các ngắt (GIE

Trang 24

và PEIE)

PIRI (dia chi 0Ch): chứa cờ ngắt Timer2 (TMR2IF)

PIEI (địa chị §Ch): chứa bit điều khiển Timer2 (TMR2IE)

TMR2 (địa chỉ I1h): chứa giá tri đếm của Timer2

T2CON (địa chỉ 12h): xác lập các thơng số cho Timer2

PR2 (địa chỉ 92h): thanh ghi hỗ trợ cho Timer2

2.5.1.2.Bộ tạo dao động thạch anh il oget 22pF X1 C2 T CRYSTAL † 08c2 LL 22pF

Hình 16 Bộ tạo dao động thạch anh

Bộ dao động đĩng vai trị nhạc trưởng làm nhiệm vụ đồng bộ hĩa hoạt động của tật cả các mạch bên trong vi điêu khiên Nĩ thường được tạo bởi thạch anh hoặc gơm đê ơn định tân sơ Cac lệnh khơng được thực thi theo tơc độ của bộ dao động mà thường chậm hơn, bởi vì mỗi câu lệnh được thực hiện qua nhiêu bước Mỗi loại

vi điều khiển cần cĩ số chu kì khác nhau đề thực hiện lệnh Đầu vào của bộ dao

động thạch anh được nơi với chân 13 của vi điêu khiên, đâu ra được nơi với chân

14

2.5.2 Khối giái mã

Khối giải mã nhận tín hiệu điều khiển từ khối điều khiển, sau đĩ

giải mã đê đưa đên hiên thị trên các đơng hơ đêm ngược Với chức

năng trên thì khơi này chính là khơi giải mã cho đèn LED 7 thanh

Vì các đồng hồ được hiển thị bằng các đèn LED 7 thanh nên ta sẽ sử

dụng bộ giải mã là các IC 74LS247 Sơ đơ chân ra và sơ đỗ khơi chức năng như sau:

Trang 25

Truong DH KTCN Thai Nguyén £24 Đồ án mơn học: Hệ Thống Nhúng CŸ ourpur a 2 output SN74LS247 L (TOP VIEW) i lW } 0UTPUT OUTPUTS t Vee f 9 a b £ d a 10) ƠUTPUT 1% [s] [«J [s] [s] [m] fol [2] d fgabcde OUTPUT )) BỊ ` B C LTRBORBID A 5) ey, ai IIRHRHRHIHI5RHAMH B C LAMP RB RB D A GND „ OUTPU âTX TS 0UT N Đ

INPUTS PUT PUT INPUTS

Hình 17.Sơ đồ chân ra va sơ đồ khối chức năng của IC 74LS247

Các đầu ra (tir a đến f) nối đến các chân tương ứng của LED 7 thanh Ta thây các đâu ra đêu cĩ mức tích cực là mức thâp Do đĩ,

loại LED 7 thanh cân sử dụng là loại Anode chung LED 7 thanh sẽ

ghép nơi với IC này theo bảng chân lý sau:

DECIMAL 0R INPUTS 8iRaoÏ OUTPUTS NOTE FUNCTION | LT | RBI] D Cc 8 A ao ob © @ % f g 0 #8 Ít £E k TL H CN ON ON ON ON ON OFF 1 aie ii & bk đ H FF ON 0N OFF OFF OFF OFF 2 H|x|t Lh L H ON ON OFF ON ON OFF ON 3 HÌX|L L HH H ON ON ON ON OFF OFF ON 4 HỈXỈÍL HE + 31 H OFF ON ON OFF OFF ON ON 5 H|x[LtL H LH H ON OFF ON ON OFF ON ON 6 HỈX|Lt H HL H ON OFF ON ON ON ON ON T HÌx|L H HK oH H ON ON ON OFF OFF OFF OFF 1 8 #H”ÌXỈW L L + H ON ON ON ON ON ON ƠN 9 H|xX]H L LH H ON ON ON ON OFF ON ON 10 H| xX ]H Lo oR OL H OFF OFF OFF ON ON OFF ON 1 H| xX |H Lo oH 4 H OFF OFF ON ON OFF OFF ON 12 H] xX ]H H LOL H OFF ON OFF OFF OFF ON ON 13 H|xX|H H LH H ON OFF CFF ON OFF ON ON

14 HỊX|H H H L H OFF OFF OFF ON ON ON ON

Trang 26

Truong DH KTCN Thai Nguyén £24 Đồ án mơn học: Hệ Thống Nhúng

2.5.3 Các linh kiện trong bộ hiễn thị

Đồng hồ dùng các LED 7 thanh để tạo thành các bộ hiển thị từ

Hình 20 Ghép nĩi 74LS247 đến LED 7 thanh

Trang 27

Truong DH KTCN Thai Nguyén £24 Đồ án mơn học: Hệ Thống Nhúng 2.6 SO DO NGUYEN LY CUA MACH

Hình 21 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều khiền đèn giao thơng

Trang 28

Truong DH KTCN Thdi Nguyén &3 Đơ án mơn học: Hệ Thống Nhúng 2.7 NGUYEN LY HOAT DONG CUA MACH

Mạch đèn giao thơng hoạt động dựa trên nội dung đã lập trình cho picl6F877A, khi cĩ tác động từ các nút điều khiển mạch hoạt động theo đúng thời gian yêu câu PICI6F877A đưa dữ liệu đến các LED xanh, đỏ, vàng dé điều khiển các LED này

đĩng, mở Ngồi ra, nĩ cịn xuất dữ liệu đến các BỊT đề tăng dịng cho các LED 7

đoạn, các BỊT sẽ điều khiển việc đĩng mở các LED 7 đoạn LED 7 đoạn cịn nhận

dữ liệu từ vi điều khiển trung tâm đề thực hiện việc đếm lùi thời gian

Như vậy mỗi khi mạch bắt đầu thực hiện đếm lùi, nếu trục lộ bên này đèn xanh

hoặc vàng sáng thì trục lộ bên kia đèn đỏ sáng và ngược lại Bộ phận điều khiển

PICI6F877A là các nút nhấn ở khối bàn phím Tùy theo thời gian yêu cầu mà ta

điều khiển các trục giao thơng sang PICI6F877A sé xuat ra cac cong 1/0 những

xung ở mức cao hoặc mức thấp đề điều khiển các BỊT từ đĩ điều khiển các đèn hiển

thị Khi PICI6F877A nhận tín hiệu điều khiển từ các phím nhắn, nĩ sẽ quét và tìm

ra chương trình được mã hĩa phù hợp với tín hiệu điều khiển dé hoạt động

2.8 SO DO THUAT TOAN DIEU KHIEN

2.8.1 Gian d6 thoi gian các chế độ hoạt động của hệ thống

Hệ thống điều khiển đèn giao thơng hoạt động ở các chế độ:

- _ Cao điểm: Đèn xanh 47s, đèn đỏ 50s, đèn vàng 3s - Bình thường: Đèn xanh 20s, đèn đỏ 23s, đèn vàng 3s - _ Thấp điểm: Đèn vàng sáng "mm ——— đx1 dv1 Le dd1 Đ2 ø | |] - eT L—== [ | dv2 0 20 23 47 50 t

Hình 22 Giản đồ thời gian các chế độ hoạt động

Trang 29

Trường ĐH KTCN Thái Nguyên — f1 Đồ án mơn học: Hệ Thống Nhúng 2.8.2 Sơ đồ thuật tốn tồn hệ thống Begin CChườờng trình chính =, r Ché 46 mac định

Hình 23 Sơ đồ thuật tốn tồn hệ thống

Trang 30

Truong DH KTCN Thai Nguyén £24 Đồ án mơn học: Hệ Thống Nhúng 2.8.3 Sơ đồ thuật tốn các chế độ

a Sơ đồ giải thuật ở chế độ thấp điểm tg_dl=23s ; tg x2=20s tg_@=23s; tg x1=20s

Batdén do 1 dm xanh2 Bật đèn đĩ 2 đàn xanh 1

Chạy chương trình quét led Chạy chương trình quét led

7 đoạn ~ đêm lùi thời gian 7 đoạn ~ đèm lùi thời gian

tg_v2 =3s tg_v2 =3s

Bật đèn đồ 1, vàng 2 Bật đèn đỏ 2, vàng 1

Chạy chương trmh quét led Chạy chương trình quét led

7 đoạn ~ đềm lùi thời gian 7 đoạn ~ đêm lùi thời gian

Hình 24 Sơ đồ giải thuật ở chế độ thấp điểm

Trang 31

Truong DH KTCN Thai Nguyén £24 Đồ án mơn học: Hệ Thống Nhúng b Sơ đồ giải thuật 6 chế độ cao điểm tg_di=s0s ; tg_ x2=47s tg_@=50s ;tg_x1= 47s

Batdén do 1 đèn xanh 2 Bật đèn đõ 2 đèn xanh 1

Chạy chương trình quét led Chạy chương trình quét led 7 đoạn ~ đêm lùi thời gian 7 đoạn ~+ đêm lùi thời gian

tg_v2 = 3s tg_v2= 3s

Bật đèn đỏ 1, vàng 2 Bật đèn đĩ 2, vàng 1

Chạy chương trình quét led Chạy chương trình quét led 7 đoạn + đêm lùi thời gian 7 đoạn ~+ đêm lùi thời gian

Hình 25 Sơ đồ giải thuật ở chế độ cao điểm c Sơ đồ giái thuật ở chế độ ránh (FREE) |“——¬ Delay 1s Bat đèn vàng 1vả2 mm

Hình 26 Sơ đồ giải thuật ở chế độ rảnh

Trang 32

Truong DH KTCN Thai Nguyén 3 Đơ án mơn học: Hệ Thống Nhúng CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH HE THONG 3.1.MA NGUON DE DIEU KHIEN HE THONG DEN GIAO THONG

#include <16F877A.h>

#FUSES NOWDT, HS, NOPUT, NOPROTECT, NODEBUG, NOBROWNOUT, LVP

#use delay (clock=12000000)

//cac khai bao ,dinh nghia chan vi dieu khien // //XXXXXX%%X III I I Ck #byte PORTA = 0x05 //cac port tu portA den portE co dia #byte PORTB = 0x06 // chi tu 05h den 09h #byte PORTC = 0x07 #byte PORTD = 0x08 #byte TRISA = 0x85 //cac thanh ghi trisA,B,C,D,E co dia chi #byte TRISB = 0x86 // tu 85h den 89h #byte TRISC = 0x87 #byte TRISD = 0x88

7) 3 III III III Ik

Trang 33

Trường ĐH KTCN Thái Nguyên — f1 Đồ án mơn học: Hệ Thống Nhúng #bit C6 = 0x07.6 #bit C5 = 0x07.5 #bit C4 = 0x07.4 #bit CO = 0x07.0 #bit C1 = 0x07.1 #bit C2 = 0x07.2 #bit C3 = 0x07.3 #bit D7 = 0x08.7 #bit D6 = 0x08.6 #bit D5 = 0x08.5P #bit D4 = 0x08.4 #bit D3 = 0x08.3 #bit D2 = 0x08.2 #bit D1 = 0x08.1 #bit D0 = 0x08.0 //cac chuong trinh con dung trong chuong trinh// void programl (); void program2 (); void normal (); //chuong trinh chay binh thuong(gio thap diem) //

void caodiem(); //chuong trinh chay gio cao diem //

void freetime(); //chuong trinh chay gio ranh(ban dem) //

void tach_led(); //chuong trinh tach lay phan chuc,phan

don vi tu cac so dem giay //

Trang 34

void ext isr() { mode++; if (mode==2) mode=0; //cac ham chuong trinh con// void tach_led() { chuca=a/10; //tach lay so hang chuc dvia=a%10; chucb=b/10; dvib=b%10; } void quet_led() { while (true) { for (i=0; i<=68; i=it1) {

//tach lay so hang don vi

porta=chuca; //dua so hang chục ra led 7 thanh đ0=1; delay_ms (3) ; d0=0; porta=dvia; đ1=1; delay_ms (3); d1=0; porta=chucb; d2=1; delay_ms (3); d2=0; porta=dvib; d3=1; delay_ms (3); d3=0; a=a-1; b=b-1; break; } GVHD: ThS Nguyén Tién Duy //bat led o vi //delay khoang //tat led o vi //tuong tu nhu tri hang chuc 3ms tri hang chuc tren

//thuc hien dem lui thoi gian //thuc hien dem lui thoi gian

Trang 35

Trường ĐH KTCN Thái Nguyên — f1 Đồ án mơn học: Hệ Thống Nhúng

void a xanh ()

{

a=temp1; //gan cho a bien tam templ

b=temp2; //gan cho b bien tam temp2 Cac bien tam nay

dung de luu gia tri thoi gian hien thi while (true)

{

c2=1; //mo den xanh cua lan duong 1 danh cho xe

c3=1; //bat den do cua lan duong 2 danh cho xe if (a==0) c2=0; //khi thoi gian dem lui het thi tat cac den bao d6=0; break; } else

tach_led(); //goi chuong trinh con tach thoi chuyen so BCD thanh so HEX cho led 7 doan

quet led(); //goi chuong trinh con dua du lieu ra led 7

Trang 37

Truong DH KTCN Thai Nguyén 3 Đơ án mơn học: Hệ Thống Nhúng } void normal () { while (1) { temp1=20; //thoi gian sang den xanh luc binh thuong la 20s temp2=23; //thoi gian sang den do luc binh thuong la 23s temp3=23; temp4=20; a_xanh(); //goi chuong trinh con sang den xanh,do cua lan duong 1 a_vang(); //goi chuong trinh con sang den vang cua lan duong 1 b_xanh(); //goi chuong trinh con sang den xanh,do cua lan duong 2 b_vang(); //goi chuong trinh con sang den vang cua lan duong 2 } } void caodiem() { while(1) {

temp1=47; //thoi gian sang den xanh luc cao diem la 47s

Trang 38

Trang 39

Truong DH KTCN Thai Nguyén 3 Đơ án mơn học: Hệ Thống Nhúng delay_ms (100); porta=0x00;portb=0xel; portd=0x0f;portc=0x00; b2=1;c7=1; caodiem(); } if (!B7) { delay _ms(100); delay _ms (100); portc=0x00; portb=0xel; b3=1;d4=0;d7=0; freetime(); } //nam setup// void setup () { portb=0xE1; chan ngat cho portb// while (1) { switch (mode) { case 0: c7=1; c6=0; program2 (); break; case 1: c6=1; c7=0; programl (); break; } //khu vuc chuong trinh chinh// void main () {

GVHD: ThS Nguyễn Tiến Duy

//cau hinh cac

//che do auto

//che do manual

Trang 40

tri sa=0x00;trisc=0x00; trisd=0x00;trisb=0xe1;

bao cac thanh ghi//

portd=0x00;portc=0x00; porta=0;portb=0xel;

//cac khai bao ngat// enable interrupts (GLOBAL) ;

Định dạng
Số trang	44
Dung lượng	6,69 MB