Đề tài: Ứng dụng họ điều khiển ghép nối 04 LED 7 thanh để hiển thị số đo nhiệt độ dung vi mạch LM35, ADC0808, khoảng đo (-55 – 125)◦C, ppt

Đề tài Ứng dụng họ điều khiển ghép nối 04 LED 7 thanh để hiển thị số đo nhiệt độ dung vi mạch LM35, ADC0808, khoảng đo (-55 – 125)◦C Trường ĐHCN Hà Nội BTL VI XỬ LÝ GVHD: Ts. Nguyễn Thu Hà Mục Lục Lời nói đầu Với sự tiến bộ của con người, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì các nghành công nghiệp phát triển mạnh mẽ, các hệ thống ứng dụng ra đời, điều đó cũng đặt ra yêu cầu cao về chất lượng, độ chính xác. Một trong những hệ thống được ứng dụng nhiều nhất là: hệ thống đo điều khiển và hiển thị ra led 7 thanh.Các hệ thống đang ngày dần được tự động hóa với những kỹ thuật như vi xử lý, vi điều khiển… đang ngày một làm cho các bộ tự động dần trở nên tốt hơn đảm bảo yêu cầu hơn. Trong quá trình sản xuất ở các nhà máy,xí nghiệp; quá trình điều khiển nhiệt độ trong các phòng, hội nghị, các khu chung cư, việc đo và khống chế nhiệt độ tự động là yêu cầu hết sức cần thiết và quan trọng. Vì nếu nắm bắt được nhiệt độ làm việc của các hệ thống, dây chuyền sản xuất… thì giúp chúng ta biết được tình trạng làm việc theo yêu cầu và có những xử lý kịp thời để tránh hư hỏng và giải quyết các sự cố sảy ra.Yêu cầu của các hệ thống là phải đảm bảo chính xác, kịp thời và nhanh, hệ thống làm việc ổn định ngay cả khi có nhiễu và do tác động khác. Nhóm : 6 Page 2 Trường ĐHCN Hà Nội BTL VI XỬ LÝ GVHD: Ts. Nguyễn Thu Hà Hà Nội ngày 24 tháng 12 năm 2012 Nhóm : 6 Page 3 Trường ĐHCN Hà Nội BTL VI XỬ LÝ GVHD: Ts. Nguyễn Thu Hà Đề tài: Ứng dụng họ điều khiển ghép nối 04 LED 7 thanh để hiển thị số đo nhiệt độ dung vi mạch LM35, ADC0808, khoảng đo (-55 – 125)◦C, Hệ số gồm có: - 01 vi điều khiển 89C51RD2 - Mạch truyền thong chuẩn RS – 232 (dùng vi mạch MAX232) - Ghép nối 04 LED bảy thanh. - Ghép nối phần với vi mạch LM35,ADC0808. - Ghép nối loa cảnh bảo ngưỡng thấp, ngưỡng cao. - Hai nút RUN, STOP. Hoạt động: Khi ấn RUN, hệ thống thực hiện đo nhiệt độ, còn khi ấn STOP, hệ thống lưu lưu lại giá trị đo cuối cùng. Quá trình thực hiện: 1. Xây dựng mạch nguyên lý. 2. Làm mạch in. 3. Lắp linh kiện và kiểm tra phần cứng. 4. Xây dựng thuật toán. 5. Viết chương trình. 6. Thực nghiệm. Nhóm : 6 Page 4 Trường ĐHCN Hà Nội BTL VI XỬ LÝ GVHD: Ts. Nguyễn Thu Hà PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương I: Tổng quan về vi điều khiển 1. Giới thiệu về các họ vi xử lý và các họ điều khiển thông dụng Lịch sử phát triển của bộ vi xử lý và bộ vi điều khiển Sự ra đời và phát triển nhanh chóng của kĩ thuật vi điện tử mà đặc trưng là kĩ thuật vi xử lý đã tạo ra một bước ngoặt quan trọng trong sự phát triển của khoa học tính toán, điều khiển vi xử lý thông tin.Kĩ thuật vi xử lý đóng vai trò rât quan trọng trong tất cả các lĩnh vực của cuộc sống và khoa học kĩ thuật, đặc biệt là lĩnh vực tin học và tự động hoá. Năm 1971, hãng Intel đã cho ra đời bộ vi xử lý( microprocessor ) đầu tiên trên thế giới tên gọi là Intel – 4004/4 bit, nhằm đáp ứng nhu cầu cấp thiết của một công ty kinh doanh là hãng truyền thông BUSICOM. Intel-4004 là kết quả của một ý tưởng quan trọng trong kĩ thuật vi xử lý số. Đó là một kết cấu logic mà có thể thay đổi được chức năng của nó bằng chương trình ngoài chứ không phát triển theo hướng tạo ra một cấu trúc cứng chỉ thực hiện một số chức năng nhất định như trước đây. Sau đó, các bộ vi xử lý mới liên tục được đưa ra thị trường ngày càng được phát triển, hoàn thiện hơn trong các thế hệ về sau. Vào năm 1972, hãng Intel đưa ra bộ vi xử lý 8 bit đầu tiên với tên Intel 8008/8 bit. Từ năm 1974 – 1975, Intel chế tạo các bộ vi xử lý 8-bit 8080 và 8085A. Cũng vào khoảng thời gian này, một loạt các hãng khác trên thế giới cũng đã cho ra đời các bộ vi xử lý tương tự như : 6800 của Motorola với 5000 Tranzitor, signetics 6520, 1801 của RCA, kế đến là 6502 của hãng MOS Technology và Z80 của hãng Zilog. 2. Các bộ vi điều khiển 2.1. Các bộ vi điều khiển và các bộ xử lý nhúng. Trong mục này chúng ta bàn về nhu cầu đối với các bộ vi điều khiển (VĐK ) và so sánh chúng với các bộ vi xử lý cùng dạng chung Pentium và các bộ vi xử lý 86 khác. Chúng ta cùng xem xét vai trò của các bộ vi điều khiển trong thị trường các sản phẩm nhúng. Ngoài ra, chúng ta còn cung cấp một số tiêu chuẩn vể cách lựa chọn một bộ vi điều khiển như thế nào. Nhóm : 6 Page 5 Trường ĐHCN Hà Nội BTL VI XỬ LÝ GVHD: Ts. Nguyễn Thu Hà 2.2. Bộ vi điều khiển so với bộ vi xử lý cùng dùng chung Sự khác nhau giữa một bộ vi điều khiển và một bộ vi xử lý là gì? Bộ xử lýở đây là cá bộ vi xử lý công dụng chung như họ Intel là 86(8086, 80286, 80386, 80486 và Pentium) hoặc họ Motorola là 680 là ( 68000, 68010, 68020, 68030, 68040 vv ) Những bộ vi xử lý này không có RAM, ROM và không có các cổng vào ra trên chíp.Với lý do đó mà chúng được gọi chung là các bộ vi xử lý công dụng chung. Hình: Hệ thống vi xử lý được so sánh với hệ thống vi điều khiển a)Hệ thống vi xử lý công dụng chung b) Hệ thống vi điều khiển Như thiết kế hệ thống sử dụng bộ vi xử lý công dụng chung chẳng hạn như Pentium hay 68040 phải bổ xung thêm RAM, ROM, các cổng vào ra và các bộ định thời ngoài để làm cho chúng hoạt động được. Mặc dù việc bổ sung RAM, ROM và các cổng vào ra bên ngoài làm cho hệ thống cồng kềnh và đắt hơn, nhưng chúng có ưu điểm là linh hoạt chẳng hạn như người thiết kế có quyền quyết định về số lượng RAM, ROM và các cổng vào ra cần thiết phù hợp với bài toán trong tam tay của mình. Điều này không thể có được với các bộ vi điều khiển. Một bộ vi điều khiển có một CPU (một bộ vi xử lý) cùng với một lượng cố định RAM, ROM, các cổng vào ra và một bộ định thời tất cả trên cùng một chíp. Hay nói cách khác là bộ xử lý RAM, ROM các cổng vào ra và bộ định thời đều được nhúng với nhau trên một chíp; do vậy người thiết kế không thể bổ xung thêm bộ nhớ ngoài , cổng vào ra hoặc bộ đinh thời cho nó. Số lượng cố định của RAM, ROM trên chíp và số các cổng vào – ra trong các bộ vi điều khiển làm cho chúng trở nên lý tưởng với nhiều ứng dụng mà trong đó giá thành và không gian lại hạn chế. Trong nhiều ứng dụng , ví dụ như điều khiển Nhóm : 6 Page 6 Trường ĐHCN Hà Nội BTL VI XỬ LÝ GVHD: Ts. Nguyễn Thu Hà TV từ xa thì không cần công suất tính toán của bộ vi xử lý 486 hoặc thâm chí như 8086. Trong rất nhiều ứng dụng thì không gian nó chiếm, công suất nó tiêu tốn và giá thành trên một đợn vie là những cân nhắc nghiêm ngặt hơn nhiều so với công suất tính toán. Những ứng dụng thường yêu cầu một số thao tác vào-ra để đọc các tín hiệu tắt- mở những bit nhất định. Điều thú vị là một số nhà sản xuất các bộ vi điều khiển đã đi xa hơn là tích hợp cả một bộ chuyển đổi ADC và các ngoại vi khác vào trong bộ điều khiển. Chương II:Tổng quan về họ vi điều khiển 8051 I.  1.  Họ vi điều khiển 8051(còn gọi là C51) là một trong những họ vi điều khiển thông dụng nhất. Bộ vi điều khiển này có 128 byte RAM,4K byte ROM trên chíp, hai bộ định thời, một cổng nối tiếp và 4 cổng (đều rộng 8 bit) vào ratất cả được đặt trên một chíp. Lúc ấy nó được coi là một “hệ thống trênchíp”. 8051 là một bộ xử lý 8 bit có nghĩa là CPU chỉ có thể làm việc với 8 bit dữ liệu tại một thời điểm. Dữ liệu lớn hơn 8 bit được chia ra thành các dữ liệu 8 bit để cho xử lý. 8051 có tất cả 4 cổng vào- ra I/O mỗi cổng rộng 8bit. Mặc dù 8051 có thể có một ROM trên chíp cực đại là 64 K byte,nhưng các nhà sản xuất lúc đó đã cho xuất xưởng chỉ với 4K byte ROM trên chíp 8051 đã trở nên phổ biến sau khi Intel cho phép các nhà sản xuất khác sản xuất và bán bất kỳ dạng biến thể nào của 8051 mà họ thích với điều kiện họ phải để mã lại tương thích với 8051.Điều này dẫn đến sự ra đời nhiều phiên bản của 8051 với các tốc độ khác nhau và dung lượng ROM trên chíp khác nhau được bán bởi hơn nửa các nhà sản xuất. Điềunày quan trọng là mặc dù có nhiều biến thể khác nhau của 8051 về tốc độ và dung lương nhớ ROM trên chíp, nhưng tất cả chúng đều tương thích với 8051 ban đầu về các lệnh. Điều này có nghĩa là nếu ta viết chương trình của mình cho một phiên bản nào đó thì nó cũng sẽ chạy với mọi phiên bản bất kỳ khác mà không phân biệt nó từ hãng sản xuất nào. 2.  Nhóm : 6 Page 7 Trường ĐHCN Hà Nội BTL VI XỬ LÝ GVHD: Ts. Nguyễn Thu Hà • Interrupt control : Điều khiển ngắt. • Other registers : Các thanh ghi khác. • ROM : là loại bộ nhớ không mất dữ liệu khi mất nguồn cung cấp, được gọi là nhớ chương trình bên trong . • RAM : là bộ nhớ dữ liệu bên trong có dung lượng 128Byte dùng để lưu trữ dữ liệu như biến số, hằng số, bộ đệm truyền thông. • Timer 2, 1 , 0 : Bộ định thời 2 , 1 , 0 • CPU : Đơn vị điều khiển trung tâm. • Oscillator : Mạch dao động. • Bus control: Điều khiển Bus • I/O ports: Các ports vào/ ra • Serial port: port nối tiếp • Address/data : địa chỉ/ dữ liệu. 3.  Nhóm : 6 Page 8 Trường ĐHCN Hà Nội BTL VI XỬ LÝ GVHD: Ts. Nguyễn Thu Hà Chức năng : - Chân 40 nối dương nguồn 5V - Chân 20 nối đất (Mass,GND) - Chân 29 (PSEN): là tín hiệu điều khiển xuất ra của 8051, nó cho phép chọn bộ nhớ ngoài và được nối chung với chân OE (output) của EPROM ngoài để cho phép đọc các byte của chương trình ( ở đây là đọc các lệnh- khác với đọc dữ liệu). - Chân 30 (ALE) là tín hiệu điều khiển xuất ra của 8051, nó cho phép kênh Bus địa chỉ và Bus dữ liệu của Port 0. - Chân 31 (EA) được đưa xuống thấp cho phép chọn bộ nhớ mã ngoài đối với 8051. - P0 từ chân 39-> 32 tương ứng là các chân P0_0 -> P0_7 - P1 từ chân 1->8 tương ứng với các chân P1_0 -> P1_7 - P2 từ chân 21->28 tương ứng là các chân P2_0->P2_7 - P3 từ chân 10->17 tương ứng là các chân P3_0->P3_7 - Riêng cổng 3 có 2 chức năng ở mỗi chân như trên hình vẽ : - P3.0 – RxD : chân nhận dữ liệu nối tiếp khi giao tiếp với RS232 (COM) - P3.1 – TxD : phân truyền dữ liệu nối tiếp khi giao tiếp RS232 - P3.2 – INT0 : interupt 0, ngắt ngoài 0. - P3.3 – INT1 : interupt 1 ngắt ngoài 1. - P3.4 – T0 : Timer 0 đầu vào timer 0. - P3.5 – T1 : Timer 1 đầu vào timer 1. - P3.6 – WR : Điều khiển ghi dữ liệu - P3.7 – RD : Điều khiển đọc dữ liệu - Chân 18,19 nối với thạch anh tạo thành mạch dao động cho vi điều khiển, vi xử lý. Nhóm : 6 Page 9 Trường ĐHCN Hà Nội BTL VI XỬ LÝ GVHD: Ts. Nguyễn Thu Hà - Tần số thạch anh thường dùng trong các ứng dụng là 12Mhz và 11.092MHz (Giao tiếp với cổng COM), tần số tối đa là 24Mhz. 4. !"#$#$#%&'()#* 8051 có 4 cổng vào ra song song có tên lần lượt là P0, P1, P2, P3 tất cả các cổng này đều là cổng ra vào 2 chiều 8 bit. Các bít của mỗi cổng là một chân trên chíp như vậy mỗi cổng sẽ có 8 chân trên chíp. Hướng dữ liệu dùng cổng đó làm cổng ra hay cổng vào là độc lập giữa các cổng và giữa các chân trong cùng 1 cổng. Các chân P0 không có điện trở treo cao (pullup resistor) bên trong, mạch lái tạo mức cao chi có khi sử dụng cổng này với tính năng là bus dồn kênh địa chỉ/ dữ liệu. Như vậy với chức năng ra thông thường, P0 là cổng ra open drain, với chức năng vào, P0 là cổng cao trở. Nếu muốn sử dụng cổng P0 làm cổng vào /ra thông dụng thì ta phải thêm trở tử 4K7 đến 10K. Các cổng P1, P2, P3 đều có điện trở pullup bên trong, do đó có thể dùng với chức năng cổng vào/ra thông thường mà không cần thêm điện trở bên ngoài. • Cổng truyền thông nối tiếp ( Serial Port) : Cổng nối tiếp trong 8051 chủ yếu được dùng trong các ứng dụng có yêu cầu truyền thông với máy tính, hoặc với 1 vi điều khiển khác. Liên quan đến cổng nối tiếp chủ yếu có 2 thanh ghi : SCON và SBUF. Ngoài ra, một thanh ghi khác là thanh ghi PCON (không đánh địa chỉ bít) có bít 7 tên là SMOD quy định tốc độ truyền của cổng nối tiếp có gấp đôi lên (SMOD=1) hay không (SMOD=0). Cổng có đặc điểm : - Truyền song công : có nghĩa là tại một thời điểm có thể vừa truyền vừa nhận dữ liệu. - Phương thức truyền không đồng bộ: là dữ liệu được truyền đi theo từng kí tự. - Bộ đệm truyền nhận dữ liệu đều có tên là SBUF - SCON là thanh ghi bit được dùng để lập trình việc đóng khung dữ liệu, xác định chế độ làm việc của cổng truyền thông nối tiếp. Bảng dưới đây mô tả chi tiết các bit khác nhau của thanh ghi SCON : Bit Tên Địa chỉ Chức năng 7 SM0 9FH Xác định chế độ cổng nối tiếp (bit 0) 6 SM1 9EH Xác định chế độ cổng nối tiếp (bit 1) 5 SM2 9DH Cho phép truyền thông đa xử lý Nhóm : 6 Page 10 [...]... dòng, đảo trạng thái thông qua đệm và quét LED 2 Ghép nối led 7 thanh Để ghép nối với LED7 có thể có nhiều cách, nhưng phải đảm bảo sao có thể điều khiển tắt mở riêng từng LED đơn trong đó để tạo ra các số và các ký tự mong muốn.Các ICs điều khiển đều khó khả năng sinh dòng kém tức là dòng đầu ra của các chân ICs nhỏ hơn khả năng nuốt dòng Do vậy, nếu ghép nối trực tiếp các net với các chân cổng IC... phần điều khiển từ các chân vi xử lý mà tất cả các tải điều khiển dồn trực tiếp dòng về vi xử lý thì lúc đó dòng trong 1 thời điểm khá lớn vượt quá ngưỡng cho phép của vi xử lý Dòng mà vi xử lý chịu đựng được cũng khá nhỏ đâu dưới 100mA ) Các này chỉ dùng được hệ thống điều khiển ít, mạch dùng vi xử lý khá đơn giản như hiện thị LED, đếm số từ 0 đến 9 chả hạn + Cách 2 : Dùng IC giải mã BCD sang LED 7 thanh. .. để báo trạng thái của hệ thống Các giá trị hiện thị bao gồm nhiều chữ số tức là chúng ta phải dùng đến nhiều LED7 ghép lại thì mới hiện thị được nhiều số Ví dụ như muốn hiện thị số 123 chả hạn thì chúng ta phải dùng đến 3 LED 7 thanh ghép lại Như vậy để ghép nhiều LED 7 thanh thay vì chung ta phải dùng 8 chân Nhóm : 6 Page 16 Trường ĐHCN Hà Nội BTL VI XỬ LÝ GVHD: Ts Nguyễn Thu Hà riêng rẽ cho mỗi LED. .. để hiện thị được 3 chữ số lên LED 7 (123 chả hạn) khi đó ta sẽ mất 3x8 = 24 chân dữ liệu điều khiển để hiện thị được 3 chữ số Như vậy sẽ rất tốn chân vi xử lý, do vậy người ta dùng chung các đường dữ liệu cho các LED 7 thanh và thiết kế thêm các tín hiệu điều khiển cấp nguồn riêng rẽ cho từng LED 7 một hay là cấp nguồn cho các chân Anot chung hay Katot chung Nhìn trên sơ đồ trên ta thấy được kiểu ghép. .. ghép nối giữa các LED Các đường dữ liệu vào của 3 LED được chung với nhau và các chân điều khiển nguồn cho các LED được riêng rẽ và được điều khiển bằng transitor ( khuếch đại dòng) Như vậy đối với mạch trên chúng ta tiếp kiệm được nhiều chân vi xử lý Đối với mạch trên và cách ghép nối như trên thì mất tối đa chỉ có 11 chân vi xử lý 8 chân dữ liệu của LED 7 được chung nhau và chung được ghép nối qua... nhận tín hiệu đều được bảo vệ chống lại sự phóng tĩnh điện ( hình như là 15KV) Ngoài ra Max232 còn được thiết kế với nguồn +5V cung cấp nguồn công suất nhỏ Chương IV: LED BẢY THANH 1 Giới thiêu chung led 7 thanh LED 7 thanh được dùng nhiều trong các mạch hiện thị thông báo, hiện thị số, kí tự đơn giản LED 7 được cấu tạo từ các LED đơn sắp xếp theo các thanh nét để có thể biểu diễn các chữ số hoặc các... tốc độ truyền nhận dữ liệu hay còn gọi là tốc độ bit Tốc độ bit được định nghĩa là số bit truyền được trong thời gian 1 giây hay số bit truyền được trong thời gian 1 giây Tốc độ bit này phải được thiết lập ở bên phát và bên nhận đều phải có tốc độ như nhau ( Tốc độ giữa vi điều khiển và máy tính phải chung nhau 1 tốc độ truyền bit) Ngoài tốc độ bit còn một tham số để mô tả tốc độ truyền là tốc độ Baud... C:0x09 67 C:0x0968 C:0x0969 C:0x096A C:0x096B C:0x096D C:0x096F C:0x0 971 C:0x0 973 C:0x0 974 C:0x0 975 C:0x0 976 C:0x0 977 C:0x0 979 C:0x097B C:0x097C C:0x097D C:0x097E C:0x097F C:0x0981 C:0x0983 C:0x0984 C:0x0985 C:0x0986 C:0x09 87 C:0x0989 C:0x098B C:0x098D C:0x098F C:0x0990 C:0x0991 C:0x0992 C:0x0993 C:0x0995 C:0x09 97 C:0x0999 C:0x099B C:0x099C Nhóm : 6 BTL VI XỬ LÝ 74 FF MOV A,#0xFF 13 RRC A FC MOV R4,A 7D80... từ số 0 đến 9 và A đến F chả hạn LED 7 thanh dùng để hiện số thì rất đẹp và dễ nhìn Tùy vào kích thước của số và kí tự mà mỗi thanh được cấu tạo bởi một hay nhiều LED đơn Các LED đơn đó được ghép và được đặt tên bằng các chữ cái a g và có một dấu chấm dot ( dấu chấm này có thể sáng và tắt tùy theo yêu cầu) được cấu tạo bởi 1 LED đơn Qua đó người ta chỉ cần 8 bit tương ứng với 8 LED đơn để điều khiển. .. thanh Sử dụng IC giải mã 74 47 để giả mã từ mã BCD sang mã LED7 Đối với cách này thì trông rất ổn Vừa tiếp kiệm được chân vi xử lý và tránh được dòng dồn về vi xử lý (dòng ở đây được dồn về 74 47) Đây là cách mà người thiết kế thường dùng trong các hệ thống cần đến hiện thị Thông thường các thiết kế, LED 7 thanh được dùng để hiện thị các giá trị các giá trị số từ 0 đến 9 và đôi khi cần phải hiện thị các . Hà Đề tài: Ứng dụng họ điều khiển ghép nối 04 LED 7 thanh để hiển thị số đo nhiệt độ dung vi mạch LM35, ADC0808, khoảng đo (-55 – 125)◦C, Hệ số gồm có: - 01 vi điều khiển 89C51RD2 - Mạch truyền. Đề tài Ứng dụng họ điều khiển ghép nối 04 LED 7 thanh để hiển thị số đo nhiệt độ dung vi mạch LM35, ADC0808, khoảng đo (-55 – 125)◦C Trường ĐHCN Hà Nội BTL VI XỬ LÝ GVHD: Ts – WR : Điều khiển ghi dữ liệu - P3 .7 – RD : Điều khiển đọc dữ liệu - Chân 18,19 nối với thạch anh tạo thành mạch dao động cho vi điều khiển, vi xử lý. Nhóm : 6 Page 9 Trường ĐHCN Hà Nội BTL VI