ĐỒ ÁN 1 THIẾT KẾ BỘ MODULE ĐIỀU KHIỂN LED CUBE TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM , KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ . CHUYÊN NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP ..........................................................................................................................................
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP ==========o0o========== BÁO CÁO ĐỒ ÁN Mã: 13321 Học kỳ: – Năm học: 2022 – 2023 Đề tài số 18: Thiết kế module điều khiển led cube 5x5x5 SINH VIÊN Nguyễn Long Phi Đỗ Lâm Minh An Bùi Văn Quyền MSV LỚP NHIỆM VỤ 79357 ĐTĐ59ĐH Nhóm trưởng 86510 ĐTĐ61ĐH Thành viên 86268 ĐTĐ61ĐH Thành viên Ngành Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Chuyên ngành Điện tự động công nghiệp Giảng viên hướng dẫn: Ths Vũ Ngọc Minh HẢI PHỊNG - 12/2022 NHẬN XÉT TĨM TẮT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Tinh thần thái độ, cố gắng sinh viên trình thực Đồ án: …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Đánh giá chất lượng Đồ án (so với nội dung yêu cầu đề mặt: lý luận, thực tiễn, chất lượng thuyết minh bản vẽ): …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Đánh giá: Đạt x Không đạt Hải Phòng, ngày tháng năm Giảng viên hướng dẫn TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN Yêu cầu : Thiết kế module điều khiển led cube 5x5x5 Giáo viên hướng dẫn Ký ghi rõ họ tên Lời cảm ơn Trước tiên với tình cảm sâu sắc chân thành nhất, cho phép em bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy Vũ Ngọc Minh tạo điều kiện hỗ trợ , giúp đỡ chúng em suốt trình học tập nghiên cứu đề tài Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, chúng em xin gửi đến Thầy Vũ Ngọc Minh truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập lớp Nhờ có lời hướng dẫn , dạy bảo Thầy nên đề tài nghiên cứu chúng em hoàn thiện tốt đẹp Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy Vũ Ngọc Minh – người trực tiếp giúp đỡ, quan tâm, hướng dẫn chúng em hoàn thành tốt báo cáo thời gian qua Sinh viên thực (Tất SV) Ký ghi rõ họ tên MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN AT89S52 1.1 Giới thiệu Vi điều khiển AT89S52 1.1.1 Chức 1.1.2 Tổ chức nhớ Vi điều khiển _ 1.1.3 Hoạt động định thời 1.1.3.1 Giới thiệu _ 1.1.3.2 Các ghi định thời 6 1.1.3.3 Chế độ định thời CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH LED CUBE 5X5X5 _ 11 2.1 Giới thiệu led cube _ 12 2.1.1 Giới thiệu _ 12 2.1.2 Luật điều khiển 2.1.3 Cơ sở tính tốn chọn linh kiện _ 2.2 Thiết kế phần cứng _ 2.3 Thiết kế phần mềm _ 12 12 12 15 2.3.1 Lưu đồ thuật toán _ 2.4 Kết luận chương Chương 3: Thi công mạch led cube 5x5x5 _ 3.1 Chuẩn bị _ 3.2 Thi công 15 15 21 21 22 3.3 Kết luận chương _ KẾT LUẬN Tài liệu tham khảo _ Phụ lục 22 24 25 25 SUMMARY 25 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ chân AT89S52 Hình 1.2 Sơ đồ khối AT89S52 _ Hình 1.3 Sơ đồ mạch Reset _ Hình 1.4 Sơ đồ mạch kết nối thạch anh _ Hình 1.5 Tổ chức nhớ vi điều khiển Hình 1.6 Cấu trúc nhớ RAM bên vi điều khiển _ Hình 1.7 Chế độ Mode Timer _ 4 5 Hình 1.8 Chế độ Mode Timer _ Hình 1.9 Chế độ Mode Timer _ Hình 1.10 Chế độ Mode Timer Hình 1.11 Chế độ thu nhận Timer _ 8 9 Hình 1.12 Chế độ tự nạp lại Timer _ Hình 1.13 Chế độ phát tần số Baud Timer _ Hình 1.14 Sơ đồ nguyên lý điều khiển Led Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển led cube 5x5x5 _ Hình 2.2 Sơ đồ mạch in mạch điều khiển led cube 10 10 11 13 14 Hình 3.1 Led cube hoàn thành thực tế _ 22 Hình 3.2 Mạch điều khiển hồn thành thực tế _ 23 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Chức chân port _ Bảng 1.2 Chức chân port _ Bảng 1.3 Thanh ghi TMOD Timer Timer _ Bảng 1.4 Thanh ghi TCON Timer Timer Bảng 1.5 Các Chế độ Timer _ Bảng 3.1 Linh kiện sử dụng thiết kế led cube _ 221 MỞ ĐẦU Ngày nay, vi điều khiển thâm nhập vào lĩnh vực đời sống từ dân sự, qn đến an ninh quốc phịng, có mặt hầu hết ứng dụng hàng ngày từ thiết bị nhỏ điện thoại di động, máy nhắn tin, trò chơi điện tử,… đến thiết bị, phương tiện lớn ô tô, tàu thủy, hệ thống điều khiển ánh sáng,… Nhiều họ vi điều khiển hãng sản xuất chíp cho đời như: AT89, AVR Atmel, PIC Microchip,… AT89 bước phát triển họ 8051, với phát triển nhiều ứng dụng đời như: Mạch báo chuông tiết học, điều khiển động cơ,… mà gần với mạch sử dụng vi điều khiển điều khiển Led đơn ứng dụng nhiều ngành quảng cáo Trong đồ án này, ta tìm hiểu khía cạnh thú vị vi điều khiển qua đề tài: THIẾT KẾ BỘ MODULE ĐIỀU KHIỂN LED CUBE 5x5x5 Mục tiêu đề tài: Tìm hiểu cấu tạo khối led cube từ lập trình tạo hiệu ứng bắt mắt không gian chiều Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu tìm hiểu 89S52 để ứng dụng hiệu ứng led Cube với thi cơng thử nghiệm thực tế CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN AT89S52 1.1 Giới thiệu Vi điều khiển AT89S52 1.1.1 Chức Vi điều khiển 8051 Intel cho đời vào năm 1980 thuộc vi điều khiển họ MCS-51 Hiện nhiều nhà sản xuất nhờ Siemens, Advanced Micro Devices, Fusisu Philips tập trung phát triển sản phẩm sở 8051.Atmel hãng cho đời chip 89C51, 52, 55 sau cải tiến thêm, hãng cho đời 89S51, 89S52, 89S8252,… Cấu hình AT89S52: • KB Flash ROM bên • Vùng điện áp hoạt động 4.0V – 5.0V • Xung clock: Hz – 33 MHz • 256 x 8-bit RAM nội • nguồn ngắt • Port xuất nhập I/O bit • Timer/Counter 16 bit • Watchdog Timer • Giao tiếp nối tiếp • Cờ báo ngắt • Có thể mở rộng 64 KByte khơng nhớ chương trình ngồi • Có thể mở rộng 64 KByte khơng nhớ liệu ngồi Sơ đồ chân Hình 1.1 Sơ đồ chân AT89S52 17 Thuyết minh nguyên lý hoạt động lưu đồ thuật toán mưa rơi trái tim *Hiệu ứng mưa rơi: Chương trình khai báo hai biến cục “time” “n” Biến “i” so sánh với “n” với điều khiện “i ≤ n”, thực thao tác lập trình; sai chuyển đến chương trình (hiệu ứng) “trái tim” *Hiệu ứng trái tim: Chương trình khai báo hai biến cục “time” “n” Biến “i” so sánh với “n” với điều khiện “i ≤ n”, thực thao tác lập trình; sai chuyển đến chương trình (hiệu ứng) “trái tim 2” 18 Thuyết minh nguyên lý hoạt động lưu đồ thuật toán trái tim Chương trình khai báo biến cục biến “time” Biến “i” so sánh với “n” với điều khiện “i ≤ n”, thực thao tác lập trình; sai quay khởi tạo biến (quay chương trình chính) 19 2.4 Kết luận chương Trong chương chúng em xây dựng sơ đồ mạch phần cứng, tính tốn thơng số , đồng thời đưa sơ đồ thuật toán cần thiết để viết chương trình 20 Chương 3: Thi cơng mạch led cube 5x5x5 3.1 Chuẩn bị Dụng cụ: Khung led 5x5x5 Mỏ hàn Chì hàn Nhựa thơng Linh kiện: Bảng 3.1 Linh kiện sử dụng thiết kế led cube Tên linh kiện Số lượng Chip Atmel AT89S52 01 Thạch anh 12MHz 01 Tụ điện 33pF 02 Tụ điện 100uF 01 Nút ấn 01 Điện trở mảng 4,7 kΩ 01 Điện trở 10 kΩ 01 Điện trở 1kΩ 05 Điện trở 220Ω 25 Đế 40 chân 01 Led 5mm đỏ 126 IC ổn áp 7805 01 Transistor 05 Nguồn 12V 01 Jack cắm cáp bẹ 30 21 3.2 Thi cơng Ta tiến hành bẻ vng góc chân Anode hàn chúng với nhau, giữ nguyên chân Cathode Mỗi lớp led có 25 bóng Sau đó, ta hàn lớp với qua chân Cathode để tạo thành cột Ta hàn khối led cube vào cáp bẹ theo sơ đồ sau: C1 C2 C3 C4 C5 C10 C9 C8 C7 C6 C11 C12 C13 C14 C15 C20 C19 C18 C17 C16 C21 C22 C23 C24 C25 Với: C1 = P1.0 C6 = P1.5 C11 = P3.2 C16 = P3.7 C2 = P1.1 C7 = P1.6 C12 = P3.3 C17 = P2.0 C3 = P1.2 C8 = P1.7 C13 = P3.4 C18 = P2.1 C4 = P1.3 C9 = P3.0 C14 = P3.5 C19 = P2.2 C5 = P1.4 C10 = P3.1 C15 = P3.6 C20 = P2.3 C21 = P2.4 C22 = P2.5 C23 = P2.6 Các chân điều khiển lớp: H1 = P0.0 H2 = P0.1 H3 = P0.2 C24 = P2.7 C25 = P0.6 H4 = P0.3 H5 = P0.4 Hình 3.1 Led cube hồn thành thực tế 22 Hình 3.2 Mạch điều khiển hoàn thành thực tế 3.3 Kết luận chương Trong chương trình bày bước chúng em thực để xây dựng thử nghiệm mạch thực dựa sơ đồ mạch mơ - Q trình chế tạo khảo sát cho thấy mạch hoạt động ổn định, kết quả đo xác - Thiết bị bản đáp ứng yêu cầu đề ra, điều khiển led cube mong muốn người lập trình - Mạch hoạt động tốt, linh động việc di chuyển 23 KẾT LUẬN Sau thời gian thực đề tài bản hoàn thành thời gian kết quả thu gần đáp ứng yêu cầu đề Về mặt sử dụng, khối led sử dụng nguồn adapter 12V ta linh động việc di chuyển không lo vấn đề hết pin Tuy nhiên có nhiều khó khăn hạn chế trình thực Do trình độ lập trình có hạn nên hiệu ứng khối led chưa thực đẹp bắt mắt 24 Tài liệu tham khảo [1] PGS.TS Trần Sinh Biên, TS Nguyễn Văn Tiến, “ Giáo trình kỹ thuật vi điều khiển ”, NXB Hàng Hải, 2019 [2] Datasheet AT89S52 [3] Datasheet A1015 25 Phụ Lục #include #include unsigned int i; sbit sbit sbit c1=P1^0; c2=P1^1; c3=P1^2; sbit sbit sbit sbit c4=P1^3; c5=P1^4; c6=P1^5; c7=P1^6; sbit sbit sbit sbit sbit c8=P1^7; c9=P3^0; c10=P3^1; c11=P3^2; c12=P3^3; sbit sbit sbit sbit c13=P3^4; c14=P3^5; c15=P3^6; c16=P3^7; sbit sbit sbit sbit c17=P2^0; c18=P2^1; c19=P2^2; c20=P2^3; sbit sbit c21=P2^4; c22=P2^5; sbit sbit sbit c23=P2^6; c24=P2^7; c25=P0^6; sbit sbit H1=P0^0; H2=P0^1; sbit H3=P0^2; sbit sbit H4=P0^3; H5=P0^4; 26 //=============================== void delay(unsigned int t) { unsigned int i; for (i=0;i