Đang tải... (xem toàn văn)
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ Án Tích Hợp Mức 1 Khoa Điện Điện Tử LỜI NÓI ĐẦU 3 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 4 1 GIỚI THIỆU CHUNG CẤU TRÚC BỘ VĐK AT 89C51 4 1 1 Tóm tắt về lịch sử của AT89C51 5 1 2 Sơ đồ châ.
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện- Điện Tử Đồ Án Tích Hợp Mức LỜI NĨI ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẤU TRÚC BỘ VĐK 89C51 1.2 Sơ đồ chân tín hiệu AT89C51 1.3 Các ghi có chức đặc biệt CÁC TIÊU CHUẨN LỰA CHỌN BỘ VI ĐIỀU KHIỂN 14 LED ĐOẠN VÀ LED ĐƠN .16 3.1.Các khái niệm 16 3.2 Kết nối với vi điều khiển 18 GIAO TIẾP VI ĐIỀU KHIỂN VỚI LED ĐOẠN 21 .21 4.1 KHỐI GIẢI MÃ 21 4.1.1 Giải mã thập phân sang mã BCD 21 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TÍN HIỆU GIAO THƠNG 23 5.1.Yêu cầu mục đích hệ thống điều khiển tín hiệu giao thơng 23 5.2 Một số hệ thống điều khiển tín hiệu giao thơng 24 5.2.1 Hệ thống điều khiển tín hiệu giao thơng ưu tiên cho người 24 5.2.2 Hệ thống điều khiển tín hiệu giao thơng cho ngã tư 24 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN .27 Mạch dao động mạch Reset: 27 1.1.Mạch dao động .27 1.2.Mạch Reset 28 1.3.Mạch hiển thị đếm ngược LED đoạn .28 1.4 Mạch hiển thị LED đơn .29 [1] Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện- Điện Tử Đồ Án Tích Hợp Mức LỜI NĨI ĐẦU Với thời đại phát triển ngày vấn đề giao thông ngày trú trọng Các phương tiện tham gia giao thông gia tăng không ngừng hệ thống giao thơng ngày phức tạp Vì để đảm bảo an toàn tham gia giao thơng việc sử dụng hệ thống tín hiệu để điều khiển phân luồng nút giao thông cần thiết Qua thực tế chúng em nhận thấy vấn đề sát thực Hơn chúng em trang bị kiến thức trình nghiên cứu học tập trường chúng em chọn đề tài “ Thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển tín hiệu giao thơng cho ngã tư ” Trong suốt q trình thực đề tài chúng em nhận hướng dẫn tận tình “Hồng Thị Hằng” thầy cô khoa điện- điện tử Chúng em xin chân thành cám ơn thầy cô Tuy nhiên trình thực đồ án kiến thức hiểu biết cịn hạn hẹp chúng em chưa có nhiều điều kiện khảo sát thực tế nhiều, thời gian làm đồ án không dài đồ án chúng em khơng thể tránh thiếu sót Chúng em mong thầy cô các bạn đóng góp bổ sung ý kiến để đồ án chúng em thêm hoàn thiện Chúng em xin chân thành cám ơn! [2] Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện- Điện Tử Đồ Án Tích Hợp Mức CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẤU TRÚC BỘ VĐK 89C51 Trong mục xem xét số thành viên khác họ vi điều khiển 8051 đặc điểm bên chúng Đồng thời ta điểm qua số nhà sản xuất khác sản phẩm họ có thị trường 1.1 Tóm tắt lịch sử cua AT89C51 Vào năm 1981 Hãng Intel giới thiệu số vi điều khiển gọi AT89C51 Bộ vi điều khiển có 128 byte RAM, 4K byte ROM chip, hai định thời, cổng nối tiếp cổng (đều rộng bit) vào tất đặt trênmột chip Lúc coi “hệ thống chip” AT89C51 xử lý bit có nghĩa CPU làm việc với bit liệu thời điểm Dữ liệu lớn bit chia thành liệu bit xử lý AT89C51 có tất cổng vào - I/O cổng rộng bit (xem hình 1.2) Mạc dù 8051 có ROM chip cực đại 64 K byte, nhà sản xuất lúc cho xuất xưởng với 4K byte ROM chip Điều bàn chi tiết sau AT89C51 trở nên phổ biến sau Intel cho phép nhà sản xuất khác sản xuất bán dạng biến AT89C51 mà họ thích với điều kiện họ phải để mã lại tương thích với AT89C51 Điều dẫn đến đời nhiều phiên AT89C51 với tốc độ khác dung lượng ROM chip khác bán nửa nhà sản xuất Điều quan trọng có nhiều biến thể khác AT89C51 tốc độ dung lương nhớ ROM chip, tất chúng tương thích với AT89C51 ban đầu lệnh Điều có nghĩa ta viết chương trình cho phiên chạy với phiên khác mà khơng phân biệt từ hãng sản xuất Bảng 1: Các đặc tính AT89C51 [3] Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện- Điện Tử Đồ Án Tích Hợp Mức Đặc tính Số lượng ROM chíp 4K byte RAM 128 byte Bộ định thời Các chân vào - 32 Cổng nối tiếp Ngắt Nguồn Bộ vi điều khiển 8051: Bộ vi điều khiển 8051 thành viên họ AT89C51 Hãng Intel ký hiệu MCS51 Bảng 3.2 trình bày đặc tính AT89C51 1.2 Sơ đồ chân tín [4] hiệu AT89C51 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện- Điện Tử Chức chân tín hiệu sau: - P0.0 đến P0.7 chân cổng - P1.0 đến P1.7 chân cổng - P2.0 đến P2.7 chân cổng - P3.0 đến P3.7 chân cổng - RxD: Nhận tín hiệu kiểu nối tiếp - TxD: Truyền tín hiệu kiểu nối tiếp - /INT0: Ngắt - /INT1: Ngắt - T0: Chân vào Timer/Counter - T1: Chân vào Timer/Counter - /Wr: Ghi liệu vào nhớ ngồi [5] Đồ Án Tích Hợp Mức Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện- Điện Tử Đồ Án Tích Hợp Mức - /Rd: Đọc liệu từ nhớ - RST: Chân vào Reset, tích cực mức logic cao khoảng chu kỳ máy - XTAL1: Chân vào mạch khuyếch đaị dao động - XTAL2: Chân từ mạch khuy ếch đaị dao động - /PSEN : Chân cho phép đọc nhớ chương trình ngồi (ROM ngồi) - ALE (/PROG): Chân tín hiệu cho phép chốt địa để truy cập nhớ ngoài, On-chip xuất byte thấp địa Tín hiệu chốt kích hoạt mức cao, tần số xung chốt = 1/6 tần số dao động VĐK Nó dùng cho Timer ngồi cho mục đích tạo xung Clock Đây chân nhận xung vào để nạp chương trình cho Flash (hoặc EEPROM) bên On-chip mức thấp - /EA/Vpp: Cho phép On-chip truy cập nhớ chương trình ngồi /EA=0, - /EA=Ĩ On-chip làm việc với nhớ chương trình nội trú Khi chân cấp nguồn điện áp 12V (Vpp) On-chip đảm nhận chức nạp chương trình cho Flash bên - Vcc: Cung cấp dương nguồn cho On-chip (+ 5V) - GND: nối mass 1.3 Các ghi có chức đặc biệt Bảng Địa chỉ, ý nghĩa giá trị SFR sau Reset Symbol * ACC *B * PSW Name Address Reset Values Thanh ghi tích lũy 0E0h 00000000b Thanh ghi B 0F0h 00000000b Từ trạng thái chương trình 0D0h 00000000b [6] Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện- Điện Tử SP Đồ Án Tích Hợp Mức Con trỏ ngăn xếp 81h 00000111b DP0L Byte cao trỏ liệu 82h 00000000b DP0H Byte thấp trỏ liệu 83h 00000000b * P0 Cổng 80h 11111111b * P1 Cổng 90h 11111111b * P2 Cổng 0A0h 11111111b * P3 Cổng 0B0h 11111111b * IP TG điều khiển ngắt ưu tiên 0B8h xxx00000b * IE TG điều khiển cho phép ngắt 0A8h 0xx00000b TMOD Điều khiển khiểu Timer/Counter 89h 00000000b * TCON TG điều khiển Timer/Counter 88h 00000000b TH0 Byte cao Timer/Counter 8Ch 00000000b TL0 Byte thấp Timer/Counter 8Ah 00000000b TH1 Byte cao Timer/Counter 8Dh 00000000b TL1 Byte thấp Timer/Counter 8Bh 00000000b Serial Control 98h 00000000b SBUF Serial Data Buffer 99h indeterminate PCON Power Control 87h 0xxx0000b * SCON • Có thể định địa bit, x: Không định nghĩa 1.3.1 Thanh ghi ACC: Là ghi tích luỹ, dùng để lưu trữ tốn hạng kết phép tính Thanh ghi ACC dài bits Trong tập lệnh On-chip, thường quy ước đơn giản A [7] Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện- Điện Tử Đồ Án Tích Hợp Mức 1.3.2 Thanh ghi B: Thanh ghi dùng thực phép tốn nhân chia Đối với lệnh khác, xem ghi đệm tạm thời Thanh ghi B dài bits Nó thường dùng chung với ghi A phép toán nhân chia 1.3.3 Thanh ghi SP: Thanh ghi trỏ ngăn xếp dài bit SP chứa địa liệu đỉnh ngăn xếp Giá trị tự động tăng lên thực lệnh PUSH trước liệu lưu trữ ngăn xếp SP tự động giảm xuống thực lệnh POP Ngăn xếp đặt nơi RAM on-chip, nhung sau khởi động lại hệ thống trỏ ngăn xếp mặc định trỏ tới địa khởi đầu 07h, ngăn xếp địa 08h Ta định trỏ ngăn xếp địa mong muốn lệnh di chuyển liệu thông qua định địa tức thời 1.3.4 Thanh ghi DPTR: Thanh ghi trỏ liệu (16 bit) bao gồm ghi byte cao (DPH-8bit) ghi byte thấp (DPL-8bit) DPTR dùng ghi 16 bit ghi bit độc lập Thanh ghi dùng để truy cập RAM 1.3.5 Ports to 3: PO, Pl, P2, P3 chốt cổng 0, 1, 2, tương ứng Mỗi chốt gồm bit Khi ghi mức logic vào bit chốt, chân tương ứng cổng mức logic cao Còn ghi mức logic vào bit chốt chân tương úng cổng mức logic thấp Khi cổng đảm nhiệm chức đầu vào trạng thái bên ngồi chân cổng giữ bit chốt tương ứng Tất cổng on-chip cổng I/O hai chiều, cổng có chân ra, bên chốt bit có “Pullup-tăng cường” nâng cao khả nối ghép cổng với tải (có thể giao tiếp với đến tải loại TTL) 1.3.6 Thanh ghi SBUF: Đệm liệu nối tiếp gồm ghi riêng biệt, ghi đệm phát ghi đệm thu Khi liệu chuyển tới SBUF, vào đệm [8] Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện- Điện Tử Đồ Án Tích Hợp Mức phát, giữ để chế biến thành dạng truyền tin nối tiếp Khi liệu truyền từ SBUF, từ đệm thu 1.3.7 Các Thanh ghi Timer Các đôi ghi (THO, TLO), (THI, TL1) ghi đếm 16 bit tương ứng với Timer/Counter 1.3.8 Các ghi điều khiển Các ghi chức đặc biệt: IP, IE, TMOD, TCON, SCON, PCON bao gồm bit trạng thái điều khiển hệ thống ngắt, Timer/Counter cổng nối tiếp Chúng mô tả phần sau 1.3.9 Thanh ghi PSW Từ trạng thái chương trình dùng để chứa thơng tin trạng thái chương trình PSW có độ dài bit, bit đảm nhiệm chức cụ thể Thanh ghi cho phép truy cập dạng mức bit CY AC FO RS1 RS0 OV - P • CY: Cờ nhớ Trong phép tốn số học,nếu có nhớ từ phép cộng bit có số mượn mang đến bit CY đặt • AC: Cờ nhớ.Cờ nhớ phụ(Đối với mã BCD).Khi cộng giá trị BCD,nếu có số nhớ tạo từ bit chuyển sang bit AC đặt 1.Khi giá trị cộng BCD,lệnh cộng phải thực lệnh DA.A(hiệu chỉnh thập phân chứa A) để đưa kết lớn giá trj • F0: Cờ (Có hiệu lực với mục đích chung người sử dụng) • RS1: Bit điều khiển chọn băng ghi • RS0: Bit điều khiển chọn băng ghi Lu ý: RS0, RS1 đặt/xóa phần mềm để xác định băng ghi [9] Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện- Điện Tử Đồ Án Tích Hợp Mức hoạt động (Chọn băng ghi cách đặt trạng thái cho bit này) RS1 RS0 Bank 0 Bank 1 Bank Bank 1 Bảng Chân băng ghi • V: Cờ tràn Khi thực phép toán cộng trừ mà xuất tràn số học, ov đặt Khi số có dấu cộng trừ, phần mềm kiểm tra ov để xác định xem kết có nằm tầm hay khơng Với phép cộng số không dấu, ov bỏ qua Kết lớn +128 nhỏ -127 đặt OV=l • Bit dành cho người sử dụng tự định nghĩa(Nếu cần) • P: Cờ chẵn lẻ Được tự động đặt/ xố phần cứng chu trình lệnh để thị số chẵn hay lẻ bit ghi tích luỹ Số bit A cộng với bit p luôn số chấn 1.3.10 Thanh ghi PCON: Thanh ghi điều khiển nguồn SMOD - - - GF1 GF0 PD IDL • SMOD: Bit tạo tốc độ Baud gấp đôi Nếu Timer sử dụng để tạo tốc độ baud SMOD=1, tốc độ Baud tăng lên gấp cổng truyền tin nối tiếp dùng kiểu 1, • Khơng sử dụng, bit dùng VXL tương lai Người sử dụng không phép tự định nghĩa cho bit • GF0, GF1: Cờ dùng cho mục đích chung (đa mục đích) [10] Trường ĐHSPKT Hưng n Khoa: Điện- Điện Tử • Hình ảnh thực tế board mạch điều khiển : [36] Đồ Án Tích Hợp Mức Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện- Điện Tử 3.Phần lập trình [37] Đồ Án Tích Hợp Mức Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện- Điện Tử Đồ Án Tích Hợp Mức $INCLUDE(REG51.INC) ORG 0000H MAIN: MOV 7EH,#15 ;NAP GIA TRI DEM MAC DINH MOV 7FH,#10 MAIN1: CALL CTA; CHAY DO - XANH CALL CTB; CHAY DO - VANG CALL CTC; CHAY XANH - DO CALL CTD; CHAY VANG - DO JMP MAIN1 ; *************************** CTA: ; HIEN THI DO - XANH - DO DI BO MOV A,#10010100B MOV P2,A; CHO HIEN THI MA LED DON MOV R0,7EH; GIA TRI DEM DO 1=30S MOV R1,7FH; GIA TRI DEM XANH 1=25S NEXT1: ;LED THANH DEM LUI CALL HT ; GOI CHUONG TRINH HIEN THI DEC R0; GIAM BIEN DEM DEC R1 JNB P1.0,BAN_DEM JNB P1.1,SETUP [38] Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện- Điện Tử Đồ Án Tích Hợp Mức CJNE R1,#0,NEXT1 RET ;^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ CTB:; HIEN THI DO - VANG 5S MOV A,#10100100B MOV P2,A MOV R0,#5; GIA TRI DEM MOV R1,#5 JNB P1.0,BAN_DEM JNB P1.1,SETUP NEXT2: CALL HT ; GOI CHUONG TRINH HIEN THI DEC R0; GIAM BIEN DEM DEC R1 JNB P1.0,BAN_DEM JNB P1.1,SETUP CJNE R0,#0,NEXT2 RET ;********************** CTC: ;D0 XANH DO DI BO MOV A,#01001001B MOV P2,A MOV R0,7FH; GIA TRI DEM DEN [39] Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện- Điện Tử Đồ Án Tích Hợp Mức MOV R1,7EH NEXT3: CALL HT ; GOI CHUONG TRINH HIEN THI DEC R0; GIAM BIEN DEM DEC R1 CJNE R0,#0,NEXT3 RET ;********************** CTD: MOV A,#01001010B MOV P2,A MOV R0,#5; GIA TRI DEM DEN MOV R1,#5 NEXT4: CALL HT ; GOI CHUONG TRINH HIEN THI DEC R0; GIAM BIEN DEM DEC R1 CJNE R0,#0,NEXT4 RET ;*******KIEM TRA BAN PHIM***** KIEM_TRA: JNB P1.0,BAN_DEM JNB P1.1,SETUP [40] Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện- Điện Tử JMP MAIN1 BAN_DEM: JB P1.0,KIEM_TRA MOV P3,#0FFH MOV P0,#0C0H MOV P2,#20H ACALL DELAY1 MOV P2,#02H ACALL DELAY1 JMP BAN_DEM SETUP: JNB P1.0,BAN_DEM MOV R0,7EH; MOV R1,7FH CALL HT ; JNB P1.2,TANG_SO JNB P1.3,GIAM_SO JNB P1.1,SETUP JMP MAIN121 TANG_SO: ACALL DELAY011 INC 7EH INC 7FH MOV R0,7EH; GIA TRI DEM HIEN TAI [41] Đồ Án Tích Hợp Mức Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện- Điện Tử Đồ Án Tích Hợp Mức MOV R1,7FH MOV A,7EH CJNE A,#99,HT;CHUA = 99 THI GOI CT HIEN THI CALL MAIN JB P1.1,MAIN121 GIAM_SO: ACALL DELAY011 DEC 7EH DEC 7FH MOV R0,7EH; GIA TRI DEM HIEN TAI MOV R1,7FH MOV A,7FH CJNE A,#00H,HT CALL MAIN JB P1.1,MAIN121 JMP SETUP MAIN121: ACALL MAIN1 ;******* CHUONG TRINH HIEN THI LED DOAN************** HT: MOV R7,#25 QUET: MOV A,R0; MOV B,#10; [42] ; SO LAN QUET Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện- Điện Tử DIV AB Đồ Án Tích Hợp Mức ;CHIA PHAN NGUYEN VAO A PHAN DU VAO B MOV DPTR,#MALED MOV R2,A MOV A,B MOVC A,@A+DPTR ;LAY MA LED DOAN CUA PHAN DU MOV P0,A SETB P3.6 ;BAT HIEN THI TREN LED DON VI CALL DELAY; CLR P3.6 MOV A,R2 ; TRA LAI GIA TRI PHAN NGUYEN MOVC A,@A+DPTR ; LAY MA LED DOAN CUA PHAN NGUYEN MOV P0,A SETB P3.7 CALL DELAY CLR P3.7 ;****************************************************duong MOV A,R1 MOV B,#10 DIV AB ; CHIA PHAN NGUYEN VAO A PHAN DU VAO B MOV DPTR,#MALED MOV R2,A ; CAT PHAN NGUYEN VAO THANH GHI A DUA GIA TRI PHAN DU HIEN THI TRUOC MOV A,B MOVC A,@A+DPTR ;LAY MA LED DOAN CUA PHAN DU [43] Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện- Điện Tử Đồ Án Tích Hợp Mức MOV P0,A SETB P3.4 ;BAT HIEN THI TREN LED CALL DELAY CLR P3.4 MOV A,R2 ;TRA LAI GIA TRI PHAN NGUYEN MOVC A,@A+DPTR ; LAY MA LED DOAN CUA PHAN NGUYEN MOV P0,A SETB P3.5 CALL DELAY CLR P3.5 JNB P1.2,TANG_SO JNB P1.3,GIAM_SO DJNZ R7,QUET RET ;********************CHUONG TRINH DELAY******** DELAY011: MOV R3,#10 DELAY01: CALL DELAY DJNZ R3,DELAY01 RET DELAY: ; HAM DELAY 10ms MOV R4,#100 [44] Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện- Điện Tử Đồ Án Tích Hợp Mức STOP: MOV R5,#50 DJNZ R5,$ DJNZ R4,STOP RET DELAY1: HAM DELAY 1S MOV R6,#20 MOV TMOD,#01h LAP: MOV TH0,#3Ch MOV TL0,#0B0h SETB TR0 JNB TF0,$ CLR TR0 CLR TF0 DJNZ R6,LAP RET MALED: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H END • Mô [45] Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện- Điện Tử [46] Đồ Án Tích Hợp Mức Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện- Điện Tử Đồ Án Tích Hợp Mức PHẦN TỔNG KẾT Trong thời gian thực đề tài, với bảo giúp đỡ tận tình HỒNG THỊ HẰNG, đến đề tài: “ thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển tín hiệu giao thơng cho ngã tư ” hồn thành Chúng em cố gắng vận dụng kiến thức học để giải yêu cầu đề tài Tuy nhiên thời gian kiến thức hạn chế nhiều vấn đề nên q trình thực cịn thiếu sót hạn chế Chúng em mong nhận ý kiến góp ý thầy khoa ý tưởng thiết kế mơ hình sản phẩm cuả chúng em để sản phẩm hoàn thiện Cuối chúng em xin cảm ơn quý thầy cô tạo điều kiện tốt để chúng em hoàn thành đề tài thời gian sớm Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thanh Tùng Phạm Văn Tùng Hưng yên, ngày… tháng năm 2015 Tài liệu tham khảo [47] Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện- Điện Tử Đồ Án Tích Hợp Mức 1 Cấu trúc lập trình vi điều khiển – Nguyễn Tăng Cường , Phan Quốc Thắng Giáo trình vi điều khiển - Trường ĐHSPKT Hưng Yên Trang web Đientuvienthong.name [48] ... QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TÍN HIỆU GIAO THƠNG 5.1.u cầu mục đích hệ thống điều khiển tín hiệu giao thơng Trước tình hình phương tiện tham gia giao thơng ngày gia tăng không ngừng hệ thống giao. .. Đảm bảo làm việc ổn định, lâu dài 5.2 Một số hệ thống điều khiển tín hiệu giao thơng 5.2.1 Hệ thống điều khiển tín hiệu giao thơng ưu tiên cho người Hệ thống hoạt động sau: - Ở trạng thái bình thường... nạn giao thơng ngày gia tăng Vì để đảm bảo giao thơng an tồn thơng suốt việc sử dụng hệ thống tín hiệu để điều khiển phân luồng nút giao thông cần thiết Với tầm quan trọng hệ thống điều khiển tín