ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP LẬP TRÌNH C ỨNG DỤNG

ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP LẬP TRÌNH C ỨNG DỤNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP LẬP TRÌNH C ỨNG DỤNG (Dùng cho Sinh viên Đại học chun ngành Tự động hóa cơng nghiệp, Điều khiển tự động) Hưng yên, tháng 10 năm 2022 ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN LẬP TRÌNH C ỨNG DỤNG THỰC TẬP LẬP TRÌNH C ỨNG DỤNG KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BÀI SỐ NGÀY : ……………… SỐ GIỜ TT : ……………… BÀI THỰC HÀNH VỀ LED ĐƠN, DÃY 16 LED ĐƠN Bộ môn ĐK&TĐH LỚP : ……………… TÊN SV : ……………… Mục tiêu học: Học xong người học có khả năng: - Biết Cài đặt phần mềm - Sử dụng tốt phần mềm để lập trình giải tập - Biết tạo dự án, tạo file để viết chương trình mơ - Biết cách chỉnh sửa lỗi chạy mơ chương trình - Giúp cho Sinh viên nâng cao kỹ sử dụng tập lệnh học Kiến thức cần thiết 2.1 Hướng dẫn sử dụng phần mềm CCS C compiler Vi điều khiển nhận xử lý chương trình dạng file Hex Vì cần phải có phần mềm để soạn thảo biên dịch chương trình sang mã Hex Hiện nay, có nhiều phần mềm lập trình mơ phỏng: CCS C, Keil C, Prog studio, Sim.51, Raisonance Kit 6.1(Ride) … Với vi điều khiển PIC16F877A sử dụng trình biên dịch CCS C Các bước thực viết chương trình phần mềm CCS C Bước 1: Tạo Project Cách 1: Project Wizard Để tạo project sau khởi động chương trình CCS C Compiler chọn File → New → Project Wizard sau: Hình 1.1 Tạo giao diện với Project Wizard ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP LẬP TRÌNH C ỨNG DỤNG Hộp thoại định tên Project vị trí nơi Project tồn tại: Hình 1.2 Lưu file project Chọn loại vi điều khiển, tần số thạch anh sử dụng sau nhấn Create Project: Hình 1.3 Cấu hình vi điều khiển CCS KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Trang ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP LẬP TRÌNH C ỨNG DỤNG Q trình khởi tạo project hồn thành, người sử dụng viết chương trình ngay: Hình 1.4 Giao diện soạn thảo chương trình theo Project Cách 2: Tạo chương trình với Source File File => New => Source File: Hình 1.5 Tạo chương trình với Source File KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Trang ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP LẬP TRÌNH C ỨNG DỤNG Lưu file vừa tạo: Hình 1.6 Lưu file theo định dạng source file Viết chương trình: Hình 1.7 Giao diện lập trình với Source file Chú ý: Với việc tạo file dạng Source File nội dung ban đầu file tạo để trống, người lập trình viết chương trình đây, bao gồm việc khai báo tệp tiêu đề #include khai báo khác KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Trang ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP LẬP TRÌNH C ỨNG DỤNG Bước 2: Soạn thảo chương trình Hình giao diện người dùng sử dụng để viết chương trình Hình 1.8 Giao diện soạn thảo chương trình ccs Bước 3: Biên dịch chương trình Sau soạn thảo xong nhấn Ctrl+S để lưu Biên dịch chương trình cách Click vào nút Compile nhấn tổ hợp phím Ctrl + Alt + F9: Hình 1.9 Giao diện Compile chương trình KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Trang ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP LẬP TRÌNH C ỨNG DỤNG Với trường hợp tạo Project theo cách (Source File) trước biên dịch cần Click chuột phải vào tên file chọn Make File Project Sau biên dịch phần mềm tạo file hex để nạp vào vi điều khiển 2.2 Thư viện hàm hỗ trợ trình biên dịch CCS C 2.2.1 Khai báo thư viện  Khai báo tệp tiêu đề: #include Để làm việc với vi điều khiển PIC16F877A với phần mềm CCS ta cần khai báo tệp tiêu đề “16f877a.h” Tệp tiêu đề “16f877a.h” cung cấp cài đặt phần mềm CCS lưu trữ thư mục PICC\Devices  Khai báo sử dụng hàm trễ: #use delay(option) Trình biên dịch CCS hỗ trợ hàm thực tạo trễ thường sử dụng lập trình vi điều khiển Để sử dụng chức tạo trễ cần khai báo cung cấp thông số dao động mạch phần cứng chương trình Cú pháp: #use delay(option) Trong đó: option thơng số tần số dao động mạch Ví dụ: #use delay(crystal=20M) #use delay(crystal=20000000) Giá trị tần số ghi theo đơn vị M, MHZ, K, KHZ Sau khai báo sử dụng delay người dùng sử dụng hàm delay_ms(time) delay_us(time) để tạo trễ delay_ms(time): Hàm tạo trễ theo đơn vị mili giây delay_us(time): Hàm tạo trễ theo đơn vị micro giây Trong đó: time biến số kiểu int16 có giá trị khoảng từ 065535 2.2.2 Các hàm nhập xuất - set_tris_x (value): Cài đặt trạng thái vào cho PORT + x: tên PORT (a, b, c, d, …); + value: giá trị 8bit int với bit đại diện cho bit cổng I / O (bit 0: output, bit 1: input) - output_low (pin): Xuất giá trị mức thấp + pin: tên chân I/O cần xuất có dạng PIN_tên chân - output_high (pin): Xuất giá trị mức cao + pin: tên chân I/O cần xuất có dạng PIN_tên chân - output_toggle (pin): Xuất giá trị mức đảo với mức + pin: tên chân I/O cần xuất có dạng PIN_tên chân - output_x (value): Xuất giá trị cho port + x: tên PORT (a, b, c, d, ) KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Trang ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP LẬP TRÌNH C ỨNG DỤNG + value: giá trị 8bit int với bit đại diện cho bit cổng I / O PORT - value = input (pin): đọc tín hiệu từ chân I/O + pin: tên chân I/O cần đọc có dạng PIN_tên chân + value: Giá trị đọc (= 0: mức thấp, =1: mức cao) - value = input_x: đọc tín hiệu từ PORT + pin: tên chân I/O cần đọc có dạng PIN_tên chân + value: Giá trị đọc dạng 8bit tương ứng với pin PORT (= 0: mức thấp, =1: mức cao) 2.3 Hướng dẫn sử dụng phần mềm nạp chương trình Để nạp chương trình cho MCU PIC16F877A ta cần sử dụng mạch nạp PICKIT Một số mạch nạp sử dụng như: PICKIT V2, PICKIT V2 OEM, PICKIT V3 Hình 1.10 PICKIT v2 OEM Hình 1.11 PICKIT V2 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Trang ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP LẬP TRÌNH C ỨNG DỤNG Hình 1.12 PICKIT V3 Mạch nạp bao gồm chân cần kết nối tương ứng với vi điều khiển PIC: Hình 1.13 Bố trí chân mạch nạp PICKit * Quy trình nạp chương trình xuống vi điều khiển PIC Bước 1: Kết nối mạch nạp vào KIT PIC Bước 2: Mở phần mềm PICkit3 PICkit tùy theo mạch nạp sử dụng Hình 1.14 Biểu tượng phần mềm PICkit PICkit Desktop Bước 3: Vào tool -> Check Communication để kiểm tra PICKIT kết nối thành công chưa KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Trang ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP LẬP TRÌNH C ỨNG DỤNG Hình 1.15 Kiểm tra giao tiếp với Check Communication Bước 4: Xóa chương trình cũ PIC: chọn Erase Hình 1.16 Nút Erase dùng để xóa chương trình chip Bước 5: Vào File -> Import Hex -> Chọn tới file hex chương trình cần nạp Hình 1.17 Import Hex Export Hex Bước 6: Nhấn Write để nạp chương trình Hình 1.18 Ghi chương trình với nút Write 2.4 Giới thiệu modul KIT thực hành PIC16F877A 2.4.1 Sơ đồ khối KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Trang ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP LẬP TRÌNH C ỨNG DỤNG Singe Led segment Matrix Led Temperature Sensor LCD 1604 ADC Sensor MCU PIC16F877A Button STEP MOTOR M Matrix Button DC MOTOR INPUT 12VDC DC DC Hình 1.19 Sơ đồ khối modul KIT thực hành vi điều khiển PIC 16F877A Trong đó: Khối nguồn: Sử dụng nguồn điện đầu từ nguồn Adapter 220AC/12VDC sau chia làm cấp điện áp 5VDC cấp cho mạch điều khiển 12VDC cấp cho mạch động lực Khối đầu vào số: Khối đầu vào gồm tín hiệu đầu vào số từ cảm biến, phím nhấn đơn ma trận phím Khối đầu vào tương tự: Tín hiệu tương tự cung cấp cảm biến nhiệt độ LM35 Khối đầu số: Gồm khối Led đơn, Led thanh, Led ma trận, hình LCD, động bước động chiều Khối MCU: Sử dụng vi điều khiển PIC16F877A, khối MCU thiết kế riêng ghép nối với khối cịn lại thơng qua kết nối jump dây cắm 2.4.2 Sơ đồ nguyên lý KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Trang 10 ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP LẬP TRÌNH C ỨNG DỤNG Hình 1.20 Sơ đồ nguyên lý mạch mainboard KIT thực hành KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Trang 11 ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP LẬP TRÌNH C ỨNG DỤNG Hình 1.21 Modul KIT thực tập vi điều khiển PIC16F877A thực tế KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Trang 12 ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP LẬP TRÌNH C ỨNG DỤNG Nội dung thực tập: 3.1 Các tốn ví dụ Bài tốn 1: Cho sơ đồ kết nối hình vẽ Viết chương trình điều khiển led D1 sáng nhấp nháy với chu kỳ T=1 giây + Lưu đồ thuật toán: KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Trang 13 ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP LẬP TRÌNH C ỨNG DỤNG + Viết chương trình: #include #device ADC=16 #FUSES NOWDT #FUSES NOBROWNOUT #FUSES NOLVP sed for I/O // Khai bao tien xu ly // Thiet lap ADC 16bit //No Watch Dog Timer //No brownout reset //No low voltage prgming, B3(PIC16) or B5(PIC18) u #use delay(crystal=20000000) // Khai bao su dung thach anh 20MHz int main() 10 { 11 while(1) 12 { 13 output_low(pin_d0); // Bat led D1 14 delay_ms(500); // Tao tre 500ms 15 output_high(pin_d0); // Tat led D1 16 delay_ms(500); // Tao tre 500ms 17 } 18 return 0; 19 } Bài tốn 2: Viết chương trình điều khiển led đơn D1 D8 nối với Port D sáng dần tắt dần ngược chiều.(Các led nối A chung) + Lưu đồ thuật giải: KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Trang 14 ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP LẬP TRÌNH C ỨNG DỤNG Chương trình: KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Trang 15 ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP LẬP TRÌNH C ỨNG DỤNG 3.2 Bài tập tự luyện: Bài tập số 1: Viết chương trình điều khiển led đơn D1 (nối với RD0) sáng tắt 10 lần với tần số f=1Hz Bài tập số 2: Viết chương trình điều khiển led đơn D1 D8 nối với Port D sáng dần tắt dần ngược chiều 10 lần KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Trang 16 ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP LẬP TRÌNH C ỨNG DỤNG Bài tập số 3: Viết chương trình điều khiển led đơn D1 D8 nối với Port D sáng dần Led từ sáng tắt từ vào Bài tập số 4: Viết chương trình điều khiển 16 led đơn sáng dần từ ra, tắt dần từ vào KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Trang 17 ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP LẬP TRÌNH C ỨNG DỤNG Bài tập số 5: Viết chương trình điều khiển LED sáng dồn Bài tập số 6: Viết chương trình điều khiển 16 led đơn sáng dần tắt dần ngược chiều lần Chú ý: Thời gian delay trạng thái led người lập trình quy định cho dễ quan sát KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Trang 18 ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP LẬP TRÌNH C ỨNG DỤNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN THỰC TẬP LẬP TRÌNH C ỨNG DỤNG KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BÀI SỐ BÀI THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN LED THANH KẾT NỐI TRỰC TIẾP NGÀY : ……………… SỐ GIỜ TT : ……………… LỚP : ……………… TÊN SV : ……………… Bộ môn ĐK&TĐH Mục tiêu học: Học xong người học có khả năng: - Sử dụng tốt phần mềm để lập trình giải tập - Lập lưu đồ thuật tốn theo u cầu cơng nghệ - Viết chương trình điều khiển led kết nối trực tiếp - Kết nối mạch phần cứng vận hành mạch hoạt động Kiến thức cần thiết 2.1 Led LED hay gọi LED đoạn, bao gồm đoạn đèn LED xếp lại với thành hình chữ nhật Khi đoạn lập trình để chiếu sáng hiển thị chữ số hệ thập phân thập lục phân Đôi LED số hiển thị dấu thập phân có nhiều LED nối với để hiển thị số lớn chữ số Hình 2.1 Cách tạo số từ led Phân loại LED đoạn: Dựa vào cực nối, phân loại LED đoạn sau: Loại dương chung (Common Anode): cực dương (anode) tất LED nối với cực âm (cathode) đứng riêng lẻ Hình 2.2 Sơ đồ kết nối led kiểu Anode chung ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP LẬP TRÌNH C ỨNG DỤNG Loại âm chung (Common Cathode): cực âm (cathode) tất LED nối với cực dương (anode) đứng riêng lẻ Hình 2.3 Sơ đồ kết nối led kiểu cathode chung Bảng 2.1 Mã cho led anode chung Số h g f e d c b a HEX 1 0 0 0 0xC0 1 1 1 0 0xF9 1 0 0 0xA4 1 0 0 0xB0 0 1 0 0x99 0 0 0x92 0 0 0x82 1 1 0 0xF8 0 0 0 0x80 0 0 0 0x90 Bảng 2.2 Mã cho led cathode chung Số h g f e d c b a HEX 0 1 1 1 0x3F 0 0 1 0x06 1 1 0x5B 0 1 1 0x4F 1 0 1 0x66 1 1 0x6D 1 1 1 0x7D 0 0 1 0x07 1 1 1 0x7F 1 1 1 0x6F KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Trang ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP LẬP TRÌNH C ỨNG DỤNG Nội dung thực tập 3.1 Các tốn ví dụ Bài tốn 1: Lập trình điều khiển hiển thị giá trị từ tăng dần từ đến sau giây led + Lưu đồ thuật toán: KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Trang ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP LẬP TRÌNH C ỨNG DỤNG + Chương trình điều khiển: 3.2 Bài tập tự luyện Bài tập số 1: Cho sơ đồ mạch nguyên lý hình vẽ Viết chương trình hiển thị ngày sinh sinh viên led KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Trang ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP LẬP TRÌNH C ỨNG DỤNG Bài tập số 2: Cho sơ đồ mạch nguyên lý hình vẽ Viết chương trình hiển thị số đếm từ 00 – 99 LED Bài tập số 3: Cho sơ đồ mạch nguyên lý hình vẽ Viết chương trình hiển thị số đếm từ 99 – 00 LED KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Trang ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG THỰC TẬP LẬP TRÌNH C ỨNG DỤNG Bài tập số 4: Cho sơ đồ mạch nguyên lý hình vẽ Viết chương trình hiển thị số lẻ có chữ số tăng dần đoạn 00 – 99 sau hiển thị số chẵn theo chiều ngược lại LED Bài tập số 5: Viết chương trình hiển thị dãy số fibonacci LED Gợi ý: Dãy Fibonacci dãy vô hạn số tự nhiên bắt đầu hai phần tử 1, phần tử sau thiết lập theo quy tắc phần tử tổng hai phần tử trước Cơng thức truy hồi dãy Fibonacci là: Ví dụ: 01, 01, 02, 03, 05, 08, 13, 21… KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Trang