ĐỀ TÀI: Ứng dụng họ vi điều khiển 8051 ghép nối với LED 7 thanh để hiển thị số đo tần số lưới điện công nghiệp với khoảng đo (45 – 55) Hz. pot

ĐHCN HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN:VI XỬ LÝ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN MÔN: VI XỬ LÝ VÀ ĐO LƯỜNG ĐIỆN ĐỀ TÀI: Ứng dụng họ vi điều khiển 8051 ghép nối với LED để hiển thị số đo tần số lưới điện công nghiệp với khoảng đo (45 – 55) Hz Giáo viên hướng dẫn: GVHD:NGUYỄN THU HÀ Nguyễn Thu Hà Page ĐHCN HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN:VI XỬ LÝ ĐỀ BÀI: Ứng dụng họ vi điều khiển 8051 ghép nối 04 LED để hiển thị số đo cảnh báo tần số lưới điện công nghiệp, khoảng đo [45-55]Hz Hệ thống gồm có : + 01 Vi điều khiển 89C51RD2 + Ghép nối 04 LED bảy + Ghép nối mạch chuẩn hóa đo tần số + Ghép nối đèn LED cảnh báo ngưỡng thấp , ngưỡng cao + Hai nút ấn RUN, STOP Hoạt động: Khi ấn RUN ,hệ thống thực đo tần số; ấn, STOP hệ thống lưu lại giá trị đo cuối GVHD:NGUYỄN THU HÀ Page ĐHCN HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN:VI XỬ LÝ MỤC LỤC Contents LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, với ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến, giới ngày thay đổi, văn minh đại Sự phát triển kỹ thuật điện tử tạo hàng loạt thiết bị với đặc điểm bật xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ yếu tố cần thiết góp phần cho hoạt động người đạt hiệu cao Các điều khiển sử dụng vi điều khiển đơn giản để vận hành sử dụng lại điều phức tạp Các vi điều khiển theo thời gian với phát triển công nghệ bán dẫn tiến triển nhanh, từ vi điều khiển bit đơn giản đến vi điều khiển 32 bit, sau 64 bit Điện tử trở thành ngành khoa học đa nhiệm vụ Điện tử đáp ứng địi hỏi khơng ngừng từ lĩnh vực công – nông – lâm – ngư nghiệp nhu cầu cần thiết hoạt động đời sống ngày Một ứng dụng thiết thực ứng dụng nhiệt kế điện tử Với môn học Vi điều khiển này, em định nhận làm đồ án với đề tài ứng dụng họ vi điều khiển 8051 ghép nối 04 led bảy để hiển thị số đo cảnh báo tần số lưới điện công nghiệp,khoảng đo [45-55] hz Nội dung báo cáo gồm phần: I – Cơ sở lý thuyết II – Nội dung thiết kế III – Kết luận GVHD:NGUYỄN THU HÀ Page ĐHCN HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN:VI XỬ LÝ Mặc dù cố gắng thiết kế làm mạch thời gian ngắn lực hạn chế nên mạch cịn sai sót Em mong thầy giáo bạn góp ý để việc học tập em tốt Em xin chân thành cảm ơn! HỆ THỐNG HIỂN THỊ SỐ ĐO VÀ CẢNH BÁO TẦN SỐ LƯỚI ĐIỆN CÔNG NGHIỆP I Cơ sở lý thuyết Giới thiệu tổng quan họ Vi điều khiển 8051 AT89C51 vi điều khiển bit, chế tạo theo công nghệ CMOS chất lượng cao, công suất thấp với KB PEROM (Flash Programeable and erasable read only memory) Các đặc điểm 8951 tóm tắt sau: - 4KB nhớ, lập trình lại nhanh, có khả ghi xóa tới 1000 chu kỳ - Tần số hoat động từ Hz đến 24 MHz - mức khóa nhớ lập trình - Timer/Counter 16 bit - 128 Byte RAM nội - Port xuất/nhập (I/O) bit - Giao tiếp nối tiếp - 64 KB vùng nhớ mã - 64 KB vùng nhớ liệu - Xử lý Boolean (hoạt động bit đơn) - 210 vị trí nhớ định vị bit - 4μs cho hoạt động nhân chia GVHD:NGUYỄN THU HÀ Page ĐHCN HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN:VI XỬ LÝ 1.1 Sơ đồ khối sơ đồ chân AT89C51 OTHER REGISTER 128 byte RAM 128 byte RAM 8032\8052 ROM 0K: 8031\8032 4K:8951 8K:8052 INTERRUPT CONTROL INT1\ INT0\ SERIAL PORT TEMER0 TEMER1 TEMER2 8032\8052 CPU OSCILATOR BUS CONTROL I/O PORT SERIAL PORT EA\ RST ALE\ PSEN\ P0 P P P Address\Data TXD RXD TEMER2 8032\8052 TEMER1 TEMER1 GVHD:NGUYỄN THU HÀ Page ĐHCN HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN:VI XỬ LÝ Sơ đồ khối AT89C51 Sơ đồ chân AT89C51 1.2 Chức chân AT89C51 + Port (P0.0 – P0.7 hay chân 32 – 39): Ngồi chức xuất nhập ra, port cịn bus đa hợp liệu địa (AD0 – AD7), chức sử dụng AT89C51 giao tiếp với thiết bị ngồi có kiến trúc bus GVHD:NGUYỄN THU HÀ Page ĐHCN HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN:VI XỬ LÝ Port + Port (P1.0 – P1.7 hay chân – 8): có chức xuất nhập theo bit byte Ngoài ra, chân P1.5, P1.6, P1.7 dùng để nạp ROM theo chuẩn ISP, chân P1.0 P1.1 dùng cho Timer Port + Port (P2.0 – P2.7 hay chân 21 – 28): port có cơng dụng kép Là đường xuất nhập byte cao bus địa thiết kế dùng nhớ mở rộng GVHD:NGUYỄN THU HÀ Page ĐHCN HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN:VI XỬ LÝ Port + Port (P3.0 – P3.7 hay chân 10 – 17): chân port chức xuất nhập cịn có số chức đặc biệt sau: Bit P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 Tên RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD Chức chuyển đổi Dữ liệu nhận cho port nối tiếp Dữ liệu truyền cho port nối tiếp Ngắt bên Ngắt bên Ngõ vào Timer/Counter Ngõ vào Timer/Counter Xung ghi nhớ liệu Xung đọc nhớ liệu Port GVHD:NGUYỄN THU HÀ Page ĐHCN HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN:VI XỬ LÝ + RST (Reset – chân 9): mức tích cực chân mức 1, để reset ta phải đưa mức (5V) đến chân với thời gian tối thiểu chu kỳ máy (tương đương 2µs thạch anh 12MHz + XTAL 1, XTAL 2: AT89S52 có dao động chip, thường nối với dao động thạch anh có tần số lớn 33MHz, thôn thường 12MHz + EA (External Access): EA thường mắc lên mức cao (+5V) mức thấp (GND) Nếu mức cao, vi điều khiển thi hành chương trình từ ROM nội Nếu mức thấp, chương trình thi hành từ nhớ mở rộng + ALE (Address Latch Enable): ALE tín hiệu để chốt địa vào ghi bên nửa đầu chu kỳ nhớ Sau đường port dùng để xuất nhập liệu nửa chu kỳ sau nhớ + PSEN (Program Store Enable): PSEN điều khiển phép nhớ chương trình mở rộng thường nối với đến chân /OE (Output Enable) EPROM phép đọc bytes mã lệnh PSEN mức thấp thời gian đọc lệnh Các mã nhị phân chương trình đọc từ EPROM qua Bus chốt vào ghi lệnh vi điều khiển để giải mã lệnh Khi thi hành chương trình ROM nội, PSEN mức thụ động (mức cao) + Vcc, GND: AT89S52 dùng nguồn chiều có dải điện áp từ 4V – 5.5V cấp qua chân 40 (Vcc) chân 20 (GND) GVHD:NGUYỄN THU HÀ Page ĐHCN HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN:VI XỬ LÝ Sơ lược led 2.1 Tổng quát Led đoạn có cấu tạo bao gồm led đơn có dạng xếp theo hình có thêm led đơn hình trịn nhỏ thể dấu chấm trịn góc dưới, bên phải led đoạn led đơn led đoạn có Anode(cực +) Cathode(cực -) nối chung với vào điểm, đưa chân để kết nối với mạch điện cực lại led đơn đưa thành chân riêng, đưa để kết nối với mạch điện Nếu led đoạn có Anode(cực +) chung, đầu chung nối với +Vcc, chân lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt led đơn, led sáng tín hiệu đặt vào chân mức Nếu led đoạn có Cathode(cực -) chung, đầu chung nối xuống Ground (hay Mass), chân lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt led đơn, led sáng tín hiệu đặt vào chân mức Vì led đoạn chứa bên led đơn, kết nối cần đảm bảo dòng qua led đơn khoảng 10mA-20mA để bảo vệ led Nếu kết nối GVHD:NGUYỄN THU HÀ Page 10 ĐHCN HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN:VI XỬ LÝ thp2 equ thp1 equ dv equ ch equ digit equ T_up equ T_lm equ F_Max F_Min 50h 51h 52h 53h 54h 36h 37h equ equ ;hang chuc cua tan so ;hang don vi cua tan so ;chu so sau dau ',' thu nhat ;chu so sau dau ',' thu hai ZOV equ ON equ OFF equ CB_Cao CB_Thap 00h P1.0 P1.1 equ P1.2 equ P1.3 38h 58h ;100*10 ms lay mau mot lan ;nguong tren ;nguong duoi ;LED bao vuot nguong cao ;LED bao vuot nguong thap ; chuong trinh chinh -org 0030h main: lcall Init KT_ON: jb setb KT_OFF: jb clr sjmp ON,KT_OFF EX0 OFF,KT_ON EX0 KT_ON ;cho phep ngat ngoai INT0 ;cho phep ngat ngoai INT0 ; -; chuong trinh -; -Init: mov P1,#0ffh clr EA ;cam tat ca cac ngat mov digit,#0f7h ;bat led thp2 dau tien mov P2,#0ffh mov P0,#0ffh ;tat tat ca cac led mov P1,#0ffh mov T_up,#0 mov T_lm,#100 ;t = T_lm*10ms mov F_Max,#55 ;dat can tren canh bao GVHD:NGUYỄN THU HÀ Page 20 ĐHCN HÀ NỘI mov mov mov mov mov BÀI TẬP LỚN:VI XỬ LÝ F_Min,#45 ;dat can duoi canh bao shf,#thp2 ;byte de dieu khien hien thi cac led TMOD,#11h ;khoi tao timer0,timer1 o che 16 bit TH0,#HIGH(-10000) TL0,#LOW(-10000) ;khoi tao ngat 10ms de tinh toan va hien thi mov TH1,#00h mov TL1,#00h setb setb setb setb setb setb setb ret IT0 PX0 ET0 TF0 tr0 tr1 EA ;thiet lap ngat ngoai theo suon xuong ;cho piority cua INT0 cao nhat ;cho phep ngat ngoai Timer1 ;dung co bao ngat ;khoi dong Timer0 ; -chuong trinh phuc vu ngat ngoai INT0 INT_EX0: clr EA mov FREQ_H,TH1 mov FREQ_L,TL1 mov TH1,#00h mov TL1,#02h ;xoa bo dem de bat dau dem chu ki moi setb EA reti ; -chuong trinh phuc vu ngat timer0 INT_T0: clr TF0 ;xoa co tran mov a,T_up inc a ;tang t_up mov T_up,a cjne a,T_lm,ko_update ;kiem tra neu t_up = t_lm thi update lai du lieu neu khong thi thoi mov T_up,#0 ;xoa t_up chuan bi cho lan tinh tiep theo lcall Tinh_tanso ;goi chuong trinh tinh tan so ko_update: lcall canhbao ; kiem tra tan so va canh bao neu nam ngoai nguong lcall HextoBcd ;chuyen doi gia tri tan so sang ma BCD de hien thi GVHD:NGUYỄN THU HÀ Page 21 ĐHCN HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN:VI XỬ LÝ lcall Hienthi ;goi hien thi exit: mov TH0,#HIGH(-10000) mov TL0,#LOW(-10000) reti ; -; -Tinh tan so -; -Tinh_tanso: ; -khi thuc hien cac lenh ngat INT0 thi se ton mot so chu ki may vi vay phai cong them ; -gia tri dem duoc timer voi so chu ki tren de dam bao chinh xac nhat ; -do viec gia tri tan so la khong lon(50Hz) vi vay ma co the bo qua duoc mot so chu ki thuc hien ; -cac lenh chuong trinh ngat nhu lenh nhay toi chuong trinh phuc vu ngat, cac lenh xoa bo dem mov X2,#0fh mov X1,#42h mov X0,#40h ;dat so bi chia =1000000 mov Y2,#0 mov Y1,FREQ_H mov Y0,FREQ_L ; tinh phan nguyen cua tan so lcall DIV24 mov FH,Z0 ; tinh phan thap phan mov X1,Z4 mov X0,Z3 mov Y0,#100 lcall Mul2byte_voi_1byte mov X0,Z0 mov X1,Z1 mov X2,Z2 GVHD:NGUYỄN THU HÀ ;chuyen gia tri tich vao lam so bi chia Page 22 ĐHCN HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN:VI XỬ LÝ mov Y2,#0 ;so chia mov Y1,FREQ_H mov Y0,FREQ_L mov mov mov lcall Z0,#0 Z1,#0 Z2,#0 DIV24 ;xoa thuong mov FL,Z0 ret ; -; chuyen doi gia tri dem duoc BCD de hien thi -; -HextoBcd: ; -tinh chu so hang chuc cua tan so va luu vao byte ch -; -tinh chu so hang don vi cua tan so -; -tinh chu so sau dau phay thu nhat va thu mov A,FH mov B,#10 div AB mov ch,A mov dv,B mov mov div mov mov A,FL B,#10 AB thp1,A thp2,B ret DIV24: mov orl orl jnz ;setb ret CHIA24: A,Y2 a,Y1 a,Y0 CHIA24 ZOV GVHD:NGUYỄN THU HÀ Page 23 ĐHCN HÀ NỘI mov mov mov mov mov mov mov mov mov mov TT_chia24: clr mov rlc mov mov rlc mov mov rlc mov R0,X0 R1,X1 R2,X2 X2,#0 X1,#0 X0,#0 R3,#0 R4,#0 R5,#0 R7,#24 mov rlc mov mov rlc mov mov rlc mov lcall mov cpl jnc mov mov mov kh_Tru24: a,X0 a X0,a a,X1 a X1,a a,X2 a X2,a SUBB24 c,ZOV c kh_Tru24 X2,Z2 X1,Z1 X0,Z0 BÀI TẬP LỚN:VI XỬ LÝ c a,R0 a R0,a a,R1 a R1,a a,R2 a R2,a ;dich trai so bi chia ;dich trai so du mov a,R3 rlc a mov R3,a GVHD:NGUYỄN THU HÀ Page 24 ĐHCN HÀ NỘI mov rlc mov mov rlc mov BÀI TẬP LỚN:VI XỬ LÝ a,R4 a R4,a a,R5 a R5,a djnz R7,TT_chia24 mov Z0,R3 mov Z1,R4 MOV z2,R5 mov Z3,X0 mov Z4,X1 mov Z5,X2 ret SUBB24: mov clr subb mov mov subb mov mov subb mov ret a,X0 c a,Y0 Z0,a a,X1 a,Y1 Z1,a a,X2 a,Y2 ZOV,c Mul2byte_voi_1byte: mov a,X0 mov b,Y0 mul ab mov Z0,a push b mov mov mul pop a,X1 b,Y0 ab add a,R0 mov Z1,a GVHD:NGUYỄN THU HÀ Page 25 ĐHCN HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN:VI XỬ LÝ clr a addc a,b mov Z2,a ret ; -; -hien thi tan so -; -Hienthi: mov a,shf mov r0,a mov a,@r0 mov dptr,#maled movc a,@a+dptr mov p2,#0ffh mov P0,#0ffh cjne r0,#52h,ko_dau_phay anl a,#01111111b ko_dau_phay: mov p0,a mov p2,digit inc r0 mov a,r0 mov shf,a mov a,digit rr a mov digit,a mov a,shf cjne a,#54h,exit_HT mov shf,#thp2 mov digit,#0f7h exit_HT: ret ; -canh bao canhbao: setb CB_Cao setb CB_Thap jnb EX0,exit_canhbao mov a,FH clr c subb a,F_Min jc Phat_canh_bao_thap setb CB_Thap GVHD:NGUYỄN THU HÀ Page 26 ĐHCN HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN:VI XỬ LÝ mov a,FH clr c subb a,F_Max jnc Phat_canh_bao_cao setb CB_Cao ret phat_canh_bao_cao: clr CB_Cao ret phat_canh_bao_thap: clr CB_Thap exit_canhbao: ret maled: db 11000000b,11111001b,10100100b,10110000b,10011001b,10010010b,10000010 b,11111000b,10000000b,10010000b end GVHD:NGUYỄN THU HÀ Page 27 ĐHCN HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN:VI XỬ LÝ 3.Phần mạch chức 3.1 Khối nguồn Khối nguồn.Được đưa qua biến áp để giảm điện áp lưới.Nhưng không làm thay đổi giá trị tần số lưới điện 3.2 Khối cảnh báo Khối nút ấn nút cảnh báo Khi RUN hệ thống tiến hành hiển thị thông số Nút STOP hệ thống dừng hiển thị kết đo cuối GVHD:NGUYỄN THU HÀ Page 28 ĐHCN HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN:VI XỬ LÝ Đèn D1 hiển thị cảnh báo mức cao tần số 55 Đèn D2 hiển thị cảnh báo tần số mức 45 3.3 Khối hiển thị Khối hiển thị kết đo sử dụng led thanh.Được đưa từ vi điều khiển cho biết tần số lưới điện GVHD:NGUYỄN THU HÀ Page 29 ĐHCN HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN:VI XỬ LÝ 3.4 Khối IC điều khiển Khối điều khiển có chức xử lí tín hiệu đầu vào.Đưa chân tín hiệu để thị , cảnh báo ngưỡng cao thấp lưới điện,Ngắt GVHD:NGUYỄN THU HÀ Page 30 ĐHCN HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN:VI XỬ LÝ 4.Thực chạy mạch mô mức Khi tần số điện áp lưới khoảng 45 :55 đèn đỏ cảnh báo mức thấp GVHD:NGUYỄN THU HÀ Page 31 ĐHCN HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN:VI XỬ LÝ Khi điện áp lưới mức 45 :55 đèn không nháy.mạch chạy ổn định GVHD:NGUYỄN THU HÀ Page 32 ĐHCN HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN:VI XỬ LÝ Khi tần số lưới điện cao mức 45: 55 đèn vàng cảnh báo mức cao sáng GVHD:NGUYỄN THU HÀ Page 33 ĐHCN HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN:VI XỬ LÝ III Kết luận Sau thực đồ án chúng em rút ưu,nhược điểm mạch sau: 1.Ưu điểm • Mạch có cấu tạo gồm thành phần gồm linh kiện đơn giản,rẻ tiền • Khả đáp ứng nhanh với thay đổi đối tượng cần đo • Mạch hiển thị LED đoạn nên dễ dàng cho người sử dụng theo dõi tần số mức khác • Dễ sử dụng, tiện lợi 2.Nhược điểm • Cịn có sai số giá trị đo sai số linh kiện sai số tính tốn thiêt kế mạch chấp nhận • Mạch chưa có chức bảo vệ ngắn mạch • Chưa có khối nguồn tạo điện áp cho IC rõ ràng • Độ tin cậy mạch chưa cao hạn chế kinh nghiệm giới hạn trình độ chun mơn yếu GVHD:NGUYỄN THU HÀ Page 34 ... LỚN :VI XỬ LÝ ĐỀ BÀI: Ứng dụng họ vi điều khiển 8051 ghép nối 04 LED để hiển thị số đo cảnh báo tần số lưới điện công nghiệp, khoảng đo [45-55]Hz Hệ thống gồm có : + 01 Vi điều khiển 89C51RD2 + Ghép. .. tử Với môn học Vi điều khiển này, em định nhận làm đồ án với đề tài ứng dụng họ vi điều khiển 8051 ghép nối 04 led bảy để hiển thị số đo cảnh báo tần số lưới điện công nghiệp, khoảng đo [45-55]... a điều khiển led a sáng tắt, ngõ vào b để điều khiển led b Tương tự với chân led lại 2.2 Kết nối với Vi điều khiển Ngõ nhận tín hiệu điều khiển led đo? ??n có đường, dùng Port Vi điều khiển để điều