Đồ án môn học Vi điều khiển – Kỹ thuật số ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khoá học 2008 – 2011 Ngành học Kỹ thuật điện tử Lớp ĐTK38 TÊN ĐỀ TÀI THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ HIỂN THỊ FONT CHỮ CÁI TRÊN MỘT MA TRẬN LED ĐA SẮC I Dữ[.]
Đồ án môn học : Vi điều khiển – Kỹ thuật số ĐỒ ÁN MƠN HỌC Khố học : 2008 – 2011 Ngành học : Kỹ thuật điện tử Lớp : ĐTK38 TÊN ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ HIỂN THỊ FONT CHỮ CÁI TRÊN MỘT MA TRẬN LED ĐA SẮC I.Dữ liệu cho trước: Nguồn cung cấp 220V/50Hz Datasheet số ma trận Led đa sắc chuyên dụng, font chữ tham khảo Hiển thị font gồm 26 chữ không dấu (A - Z) 10 chữ số (0 – 9) Hiển thị chữ, theo màu xanh, đỏ, vàng ma trận Led Các tài liệu, xưởng thực hành, vật dụng hỗ trợ liên quan II.Nội dung cần hoàn thành: - Bản báo cáo tiến độ thực công việc theo tuần, tháng - Thuyết minh đề tài (Phân tích u cầu, trình bày giải pháp thực hiện, sở lý thuyết, q trình thiết kế thi cơng mạch, hướng phát triển phạm vi ứng dụng đề tài) - Các vẽ thiết kế cho khối, cho toàn module, đầy đủ xác - Sản phẩm phải hoạt động tốt, đảm bảo tính kỹ thuật, mỹ thuật, đáp ứng yêu cầu giáo viên hướng dẫn - Nộp thuyết minh hoàn thành sản phẩm thời gian quy định Nhóm sinh viên thực : Giáo viên hướng dẫn : Phạm Tiến Dũng Đào Văn Đã Tạ Minh Cương Ngày giao đề tài : 26/09/2010 Giáo viên hướng dẫn : Đào Văn Đã -1- Đồ án môn học : Vi điều khiển – Kỹ thuật số Nguyễn Thị Trang … /… /2010 Ngày hồn thành : Lời nói đầu Ngày nay, trước phát triển mạnh mẽ khoa học cơng nghệ việc ứng dụng thành tựu khoa học công nghệ vào sống người ngày phổ biến Theo sách trắng công ty Sun Microsystems cơng bố đưa dự đốn gia đình có mức sống trung bình cuối thập niên chứa khoảng 50 đến 100 vi điều khiển thực công việc : điều khiển điện thoại số, điều khiển hệ thống máy điều hồ khơng khí, điều khiển hệ thống lị vi sóng, điều khiển từ xa cho máy thu hình, hệ thống bảo vệ cho gia đình, thiết bị hỗ trợ cá nhân PAD Một số khổng lồ vi điều khiển vi xử lý sử dụng đồ điện tử gia dụng Bên cạnh ứng dụng gia đình, lĩnh vực khác kích động tăng trưởng vi điều khiển thương mại điện tử công nghệ sản xuất Vi xử lý ngày chiếm ưu so với điều khiển khác Tính ưu việt thể : - Dễ dàng sử dụng thiết bị điện tử hệ thống điện tử số - Chi phí nâng cấp thấp cần linh kiện cho việc bảo hành bảo dưỡng - Mang lại hiệu kinh tế cao Vi điều khiển mang lại nhiều lợi nhuận lại có thêm sức cạnh tranh lớn chất lượng cao nên ngày sử dụng rộng dãi, tăng thêm tính hấp dẫn phía người dùng đồng thời mang lại nhiều lợi nhuận cho nhà sản xuất Đó động lực để vi điều khiển tăng trưởng số lượng chất lượng Để góp phần làm sáng tỏ hiệu ứng dụng thực tế mơn vi điều khiển nói riêng ngành điện tử nói chung Chúng em q trình học tập tìm hiểu dạy bảo thầy cô giáo, đồng thời hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình thầy Đào Giáo viên hướng dẫn : Đào Văn Đã -2- Đồ án môn học : Vi điều khiển – Kỹ thuật số Văn Đã chúng em nhận thiết kế thi công: “ Mạch quang báo Điều khiển ma trận Led” Làm đề tài cho đồ án Với nỗ lực thành viên nhóm, chúng em hoàn thành đề tài giao Nhưng phát triển khoa học vơ cùng, chúng em mong giúp đỡ đóng góp ý kiến thầy cô bạn sinh viên nhằm phất triển làm cho chương trình ngày hồn thiện Hưng Yên , ngày 01 tháng 11 năm 2010 Nhóm sinh viên thực hiện: Phạm Tiến Dũng Tạ Minh Cương Nguyễn Thị Trang NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN Giáo viên hướng dẫn : Đào Văn Đã -3- Đồ án môn học : Vi điều khiển – Kỹ thuật số Hưng yên, ngày … tháng … năm 2010 Giáo viên hướng dẫn Giáo viên hướng dẫn : Đào Văn Đã -4- Đồ án môn học : Vi điều khiển – Kỹ thuật số NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỂN Giáo viên hướng dẫn : Đào Văn Đã -5- Đồ án môn học : Vi điều khiển – Kỹ thuật số Phần I : MỞ ĐẦU 1.1Nhiệm vụ đề tài 1.1.1 Dữ liệu cho trước: Nguồn cung cấp 220V/50Hz Datasheet số ma trận Led đa sắc chuyên dụng, font chữ tham khảo Hiển thị font gồm 26 chữ không dấu (A - Z) 10 chữ số (0 – 9) Hiển thị chữ, theo màu xanh, đỏ, vàng ma trận Led Các tài liệu, xưởng thực hành, vật dụng hỗ trợ liên quan 1.1.2 Nội dung cần hoàn thành: - Bản báo cáo tiến độ thực công việc theo tuần, tháng - Thuyết minh đề tài (Phân tích yêu cầu, trình bày giải pháp thực hiện, sở - lý thuyết, trình thiết kế thi công mạch, hướng phát triển phạm vi ứng dụng đề tài) - Các vẽ thiết kế cho khối, cho tồn module, đầy đủ xác - Sản phẩm phải hoạt động tốt, đảm bảo tính kỹ thuật, mỹ thuật, đáp ứng yêu cầu giáo viên hướng dẫn - Nộp thuyết minh hoàn thành sản phẩm thời gian quy định 1.2Phương án thực Từ nhiệm vụ đề tài ta thiết kế mạch gồm ma trận led 8x8 sử dụng chíp 89c51 để viết chương trình điều khiển Vì số số cột Giáo viên hướng dẫn : Đào Văn Đã -6- Đồ án môn học : Vi điều khiển – Kỹ thuật số dùng linh kiện có sẵn (IC74245), lên phương pháp điều khiển xuất liệu hàng quột cột, sử dụng đệm 74245 để quét cột hàng Với nội dung hiển thị chữ chạy bảng chữ số: “ A B C D E F G H I K N M L K O P Q R S T U V W X Y Z : “ Phần II LÝ THUYẾT TỔNG QUAN 2.1 Vi điều khiển 89C51 2.1.1.Giới thiệu họ vi điều khiển AT89C51 AT89C51 phiên có Rom nằm Chip nhớ Flash Phiên thích hợp cho ứng dụng nhanh nhớ Flash xóa liệu vài giây (chứ 20 giây 8751) Dĩ nhiên để dung AT89C51 cần có đốt ROM hỗ trợ nhớ Flash, xong lại khơng cần xóa, nhớ Flash xóa đốt PROM Để tiện sử dụng, hang Atmel nghiên cứu phiên AT89C51 lập trình qua cổng COM máy tính khơng cần đốt PROM 2.1.2.Giới thiệu cấu trúc phần cứng họ MCS-51 Đặc điểm chức hoạt động họ IC MCS-51 hoàn toàn tương tự Ở giới thiệu IC AT89C51 IC điều khiển hang intel Mỹ sản xuất, chúng có đặc điểm sau: - 4KB EFROM bên 128 byte RAM nội Port xuất nhập I/O bit Giao tiếp nối tiếp 64 KB nhớ mã 64 KB vùng nhớ liệu Xử lý bit (hoạt động Bit đơn) Giáo viên hướng dẫn : Đào Văn Đã -7- Đồ án môn học : Vi điều khiển – Kỹ thuật số - 210 vị trí định vị Bit - us cho hoạt động nhân, hoạt động chia 2.1.3.Khối điều khiển trung tâm ( CPU ) : Sơ đồ khối hệ vi xử lý: a Định nghĩa hệ vi xử lý: - Khả lập trình để thao tác liệu mà không cần can thiệp người - Khả lưu trữ phục hồi liệu b.Tổng quát hệ vi xử lý gồm: Hình 2.1: Sơ đồ khối vi xử lý - Phần cứng (hardware): thiết bị ngoại vi để giao tiếp với người Phần mềm (software):chương trình để xử lý liệu CPU (Central Processing Unit): đơn vị xử lý trung tâm RAM (Random Access Memory): nhớ truy xuất ngẫu nhiên Rom (Read Only Memory): nhớ đọc Interface Circuitry: mạch điện giao tiếp Peripheral Devices (Input): thiết bị ngoại vi (thiết bị nhập) Peripheral Devices (Output): thiết bị ngoại vi (thiết bị xuất) Addressbus: bus địa Data bus: bus liệu Giáo viên hướng dẫn : Đào Văn Đã -8- Đồ án môn học : Vi điều khiển – Kỹ thuật số - Control bus: bus điều khiển 2.1.4 Đơn vị xử lý trung tâm: - CPU đóng vai trị chủ đạo hệ vi xử lý, quảnlý tất hoạt động hệ thựchiện tất thao tác liệu - CPU vi mạch điện tử có độ tích hợp ca Khi hoạt động CPU đọc mã lệnh ghi dạng cácbit bit từ nhớ, sau thực giải mã lệnh thành dãy xung điều khiển tương ứng với thao táctrong lệnhđể điều khiển cáckhối khác thực bước thao tác đóvà từ tạo xung điều khiển cho toàn hệ - IR/IP (Instruction Register/Intruction Pointer): ghi lệnh/con trỏ lệnh - PC (Program Counter): đếm chươngtrình - Instruction decode and control unit: đơn vị giải mã lệnh điều khiển - ALU (arithmetic and Logic Unit): đơn vị số học logic - Registers: Các ghi - Khi hoạt động CPU thực liên tục thao tác: tìm nạp lệnh giãi mã thực lệnh Thao tác tìm nạp lệnh: Nội dung ghi PC đượcCPU đưa lên bus địa Tín hiệu điều khiển đọc (Read) chuyển sang trạng thái tích cực Mã lệnh (Opcode) từ nhớ đưa lên bus liệu Nội dung ghi PC tăng lên đơn vị để chuẩn bị tìm nạp lệnh từ nhớ Thao tác giải mã - thực lệnh: - Mã lệnh từ ghi IR đưa vào đơn vị giải mã lệnh điều khiển - Đơn vị giải mã lệnh điều khiển thực giải mã opcode tạo tín hiệu để điều khhiển việc xuất nhập liệu giữ ALU cácthanh ghi - Căn tín hiệu điều khiển này, ALU thực hịên thao tác xác định - Một chuỗi lệnh (Opcode) kết hợp lại với để thực cơng việc có nghĩa gọi chương trình (Program) hay phần mềm Giáo viên hướng dẫn : Đào Văn Đã -9- Đồ án môn học : Vi điều khiển – Kỹ thuật số Bộ nhớ bán dẫn khác quan trọng hệ vi xử lý, chương trình liệu lưu giữ nhớ Bộ nhớ bán dẫn hệ vi xử lý gồm: - ROM: nhớ chương trình _ lưu giữ chương trình điều khiển hoạt động toàn hệ thống - RAM: nhớ liệu _ lưu giữ liệu, phần chương trình điều khiển hệ thống, ứng dụng kết tính toán - Sơ lược cấu trúc phân loại ROM – RAM: - ROM (Read Only Memory): nhớ đọc - RAM (Random Access Memory): nhớ truy xuất ngẫu nhiên (bộ nhớ ghi đọc) 2.1.5 Các chân chip 89C51: a) Sơ đồ khối chức khối chip 89C51: - CPU (Central Processing Unit): Đơn vị xử lý trung tâm tính tốn điều khiển trình hoạt động hệ thống - OSC (Oscillator): Mạch dao động _ tạo tín hiệu xung clock cung cấp cho khối chip hoạt động - Interrupt control: Điều khiển ngắt _ nhận tín hiệu ngắt từ bean (INT0\, INT1\), từ định thời (TIMER0, TIMER1) từ cổng nối tiếp (SERIAL PORT), đưa tín hiệu ngắt đến CPU để xử lý - Other registers: Các ghi khác _ lưu trữ liệu port xuất/nhập, trạng thái làm việc khối chip suốt trình hoạt động hệ thống - RAM (Random Access Memory): Bộ nhớ liệu chip lưu trữ liệu - ROM (Read Only Memory): Bộ nhớ chương trình chip lưu trữ chương trình hoạt động chip - I/O ports (In/Out ports): Các port xuất/nhập _ điều khiển việc xuất nhập liệu dạng song song ngồi chip thơng qua port P0, P1, P2, P3 - Serial port: Port nối tiếp _ điều khiển việc xuất nhập liệu dạng nối tiếp ngồi chip thơng qua chân TxD, RxD Giáo viên hướng dẫn : Đào Văn Đã - - 10 ... Led đa sắc chuyên dụng, font chữ tham khảo Hiển thị font gồm 26 chữ không dấu (A - Z) 10 chữ số (0 – 9) Hiển thị chữ, theo màu xanh, đỏ, vàng ma trận Led Các tài liệu, xưởng thực hành, vật dụng... điều khiển – Kỹ thuật số Phần I : MỞ ĐẦU 1.1Nhiệm vụ đề tài 1.1.1 Dữ liệu cho trước: Nguồn cung cấp 220V/50Hz Datasheet số ma trận Led đa sắc chuyên dụng, font chữ. .. hướng dẫn : Đào Văn Đã -2- Đồ án môn học : Vi điều khiển – Kỹ thuật số Văn Đã chúng em nhận thiết kế thi công: “ Mạch quang báo Điều khiển ma trận Led? ?? Làm đề tài cho đồ án Với nỗ lực thành viên