thiết kế bộ đếm sản phẩm sử dụng cảm biến hồng ngoại, sản phẩm hiển thị trên lcd

ĐỀ TÀI THIẾT KẾ BỘ ĐẾM SẢN PHẨM SỬ DỤNG CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI, SẢN PHẨM HIỂN THỊ TRÊN LCD File đính kèm 010.rar Phụ lục Lời nói đầu : Phần một: Cơ sở lý thuyết I: Giới thiệu vi điều khiển 8051(89S52): 1: Đặc điểm IC vi điều khiển 2: Cấu trúc bên 8051(89S52) 3: Các Port 89S52 a: Port (P0.0-P0.7) b: Port (P1.0-P1.7) c: Port (P2.0-P2.7) d: Port (P3.0-P3.7) 4: Nghiên cứu tổng thể vi điều khiển 4.1: Hoạt động định thời: 4.2: Cổng nối tiếp: 4.2: Ngắt xử lý ngắt: II: Giới thiệu LM358: 1: Cấu tạo LM358: 2: Hoạt động LM358: III: Bộ cảm biến hồng ngoại: 1: Cấu tạo: 2: Hoạt động: Phần hai :Nội dung thiết kế sản phẩm 1: Sơ đồ nguyên lý: 2: Nguyên lý hoạt động: 3: Thuật tốn chương trình: 4: Phần mềm: 5: Thuyến trình phần mềm: Phần ba: Mạch demo kết luận ưu nhược điểm sản phẩm 1: Mạch demo: 2: Ưu điểm: 3: Nhược điểm: 4: Khắc phục nhược điểm: 5: Ứng dụng thực tế: Phần ba: Tài liệu tham khảo LỜI NÓI ĐẦU Bộ vi điều khiển viết tắt Micro-controller, mạch tích hợp chíp lập trình được, dùng để điều khiển hoạt động hệ thống Bộ vi điều khiển tiến hành đọc, lưu trữ thông tin, xử lý thông tin, đo lường thời gian tiến hành đọc mở cấu Người lập trình sử dụng nhiều ngơn ngữ để lập trình cho vi điều khiển; Nhưng thường sử dụng hai ngôn ngữ để lập trình : Ngơn ngữ lập trình C ngơn ngữ lập trình Assembly (lập trình phần cứng máy tính) Sau lập trình xong phần trình dịch nạp vào IC dùng IC để điều khiển hệ thống theo yêu cầu đề ra: Hiện vi điều khiển phát triển, ứng dụng vào nhiều lĩnh vực như: Sản xuất cơng nghiệp, tự động hố nhiều lĩnh vực khác So với kỹ thuật số vi điều khiển nhỏ gọn nhiều tích hợp lại lập trình để điều khiển Tiếp xúc nghiên cứu vi điều khiển ban đầu có nhiều điều bỡ ngỡ lúng túng lập trình; Nhưng qua học tập hướng dẫn nhiệt tình thầy mơn đặc biệt thầy giáo môn Nguyễn Anh Dũng chúng em bước nắm kiến thức vi điều khiển yêu cầu sử lý: Với đề tài : Mạch đếm sản phẩm thị LCD sử dụng cảm biến hồng ngoại chúng em hy vọng đạt kết tốt Có thể q trình thiết kế ứng dụng có nhiều vấn đề chưa mong muốn, chúng em mong nhận xét bảo thầy để chúng em hồn thành tốt đồ án sau Chúng em xin chân thành cảm ơn!!! Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Anh Dũng Sinh viên thực hiên : Đặng Văn Hoan Nguyễn Văn Hiếu Phạm Sỹ Thìn PHẦN MỘT CƠ SỞ LÝ THUYẾT I: Giới thiệu sơ lược vi điều khiển 8051(89S52): 1: IC vi điều khiển thuộc họ MCS51 có đặc điểm sau: kbyte ROM 128 byte RAM port I/O bit định thời cổng nối tiếp nguồn ngắt Nhưng thực tế ta hay sử dụng 8052 (89S52) thành viên họ 8051 8052 có tất đặc tính 8051 ngồi cịn có thêm kbyte ROM, 128 byte RAM định thời Hình1 : Vi điều khiển 8051 2: Cấu trúc bên IC8051: Phần vi điều khiển 8051 vi xử lý trung tâm ( CPU: central processing unit) Đơn vị xử lý trung tâm nhận trực tiếp xung từ dao động, cịn có khả đưa tín hiệu giữ nhịp từ bên ngồi Chương trình chạy dừng lại nhờ khối điều khiển ngắt bên Các nguồn ngắt : Các biến cố bên ngoài, tràn đếm định thời giao diện nối tiếp Ba định thời 16bit hoạt động đếm Các cổng Port0, Port1, Port2, Port3 Sử dụng vào mục đích điều khiển xuất nhập tín hiệu Ở cổng Port3 có thêm đường dẫn điều khiển dùng để trao đổi với nhớ bên ngoài, để đầu nối giao diện nối tiếp, đường ngắt dẫn bên ngồi Hình2 : Sơ đồ khối 89S52 Giao diện nối tiếp có chứa truyền nhận không đồng bộ, làm việc độc lập với Tốc độ truyền qua cổng nối tiếp đặt dải rộng ấn định định thời Trong vi điều khiển 8051 có hai thành phần quan trọng khác nhớ ghi: Bộ nhớ gồm có nhớ RAM nhớ ROM dùng để lưư trữ liệu mã lệnh Các ghi sử dụng để lưư trữ thơng tin q trình xử lý Khi CPU làm việc thay đổi nội dung ghi 3: Các Port 89S52: a :Port0 (P0.0-P0.7): Port gồm chân, chức xuất nhập, Port bus đa hợp liệu địa (AD0-AD7), chức sử dụng 8051 giao tiếp với thíêt bị ngồi có kiến trúc bus mạch nhớ, mạch PIO… Hình 3: Cấu trúc chân Port b :Port1 (P1.0-P1.7): Đối với 8051, chức Port chức xuất nhập, Port khác Port xuất nhập theo bit theo byte Hình 4: Cấu trúc chân Port Port3 c :Port2 (P2.0-P2.7): Port Port công dụng kép chân 21-28 dùng đường xuất nhập byte cao cua Bus địa với thiết kế dùng nhớ mở rộng Hình : Cấu trúc chân Port d :Port3 (P3.0-P3.7): Mỗi chân Port ngồi chức xuất nhập cịn có chức riêng, cụ thể sau : Port 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 phát cho Port nối tiếp Ngắt bên Ngắt bên Ngõ vào Timer/Counter Ngõ vào Timer/Counter Xung ghi nhớ liệu Xung đọc nhớ liệu : Nghiên cứu tổng thể vi điều khiển : Nhìn tổng thể tìn hiểu vi điều khiển mảng vấn đề là: Các định thời Timer, Port nối tiếp Ngắt 4.1: Hoạt động định thời : Các ghi: Timer Timer : Thanh ghi chế độ định thời (TMOD) Thanh ghi điều khiển Timer ( TCON) Các ghi chứa giá trị định thời Timer : Thanh ghi T2CON Thanh ghi T2MOD Thanh ghi TH2 TL2,RCAP2H RCAP2L Các chế độ hoạt động Timer: Timer Timer 1: Chế độ : Timer 13 bit Chế độ 1: Timer 16 bit Chế độ : bit tự động nạp lại Chế độ : Tách Timer Timer : Chế độ thu nhận (Captuer) : 16bit tự nạp lại Chế độ tự nạp lại (Auto-Reload) : 16bit thu nhận Chế độ cung cấp tốc độ Baud cho cổng nối tiếp 4.2: Cổng nối tiếp: Các ghi cổng nối tiếp: Thanh ghi điều khiển cổng nối tiếp (SCON), ghi đệm truyền nhận cổng nối tiếp (SBUF) Các chế độ hoạt động: Chế độ chế độ 1, chế độ Ứng dụng truyền nhận qua cổng nối tiếp truyền thông đa xử lý 4.3: Ngắt xử lý ngắt: Thanh ghi cho phép ngắt IE ( Interrupt Enable) Thanh ghi ưu tiên ngắt IP Các vector ngắt số hiệu ngắt Ngắt Reset hệ thống Bên Timer Bên Timer Port nối tiếp Timer Cờ RST IE0 TF0 IE1 TF1 TI RI TX2 EXF2 Địa vector 0000H 0003H 000BH 0013H 001BH 0023H 002BH Số hiệu 89S52 có nguồn ngắt: Ngăt INT0\ Ngắt INT1\ Ngắt Timer Ngắt Timer Ngắt Timer Ngắt Port nối tiêp Các ngắt sảy có mức thấp sườn xuống chân INT0 INT1 vi điều khiển Đây chức chuyển đổi bit Port (P3.2 P3.3) Ngắt cổng nối tiếp xảy cờ phát (TI) cờ ngắt thu (RI) đặt lên mức1 Ngắt phát xảy ký tự nhận xong đợi SBUF để đọc Các ngắt cổng nối tiếp khác với ngắt Timer Cờ gây ngắt cổng nối tiếp không bị xáo phấn cứng CPU chuyển tới ngắt, có hai nguồn ngắt cổng nối tiếp TI RI Nguồn ngắt phải xác định ISR cờ tạo ngắt xoá phần mềm Các ngắt Timer cờ ngắt xoá phần cứng CPU hướng tới ISR II : Giới thiệu LM358 : : Cấu tạo LM358 : Hình : Cấu tạo hình dạng thực tế LM358 Cấu trúc mạch điện thực tế LM358 : Hình : Cấu tạo mạch điện LM358 : Hoạt động LM358 : IC LM358 thực nhiệm vụ so sánh tín hiệu vào để đưa tín hiệu chuẩn, nguồn cấp cho IC : 3V-32V Mỗi có thay đổi điện áp chân tín hiệu đầu vào LM358 thực so sánh điện áp với điện áp chuẩn chân để tạo biến đổi tín hiệu đẩu chân III : Bộ cảm biến hồng ngoại: : Cấu tạo : Gồm có phần phát phần thu Phần phát gồm LED hồng ngoại Phần thu gồm Transistor Hình 7: Cấu tạo LM358 10 2: Hoạt động: Để cảm nhận lần sản phẩm qua cảm bíên hồng ngoại phấn phát phát ánh sáng hồng ngoại phần thu hấp thụ ánh sáng hồng ngoại ánh sáng hồng ngoại có đặc điểm bị nhiễu so với loại ánh sáng khác Hai phận phát thu hoạt động tần số Khi có sản phẩm qua phần phát phần thu ánh sáng hồng ngoại bị che phận thu hoạt động với số khác so với tần số phát tạo xung tác động tới phận xử lý Vậy phận phát thu phải có nguồn tạo dao động 11 PHẦN HAI NỘI DUNG THIẾT KẾ SẢN PHẨM LC D C 104 LM O 1602 D D D D D D D D A K 15 16 20k 10 11 12 13 14 VR 1 LCD LMO1602 R S R W E C 100uF O N AP VO U T VSS VD D VEE 78H T2 V IN 2 VC C 9V G N D 1: Sơ đồ nguyên lý mạch đếm sản phẩm thị LCD: Mạch gồm IC 89S52, IC LM358, IC 7805, LCD(1602), cảm biến hồng ngoại, thạch anh 12MHz, biến trở 20k, nút nhấn, điện trở(220R,10k,1k), tụ (33pF,10uF,100uF,104), đèn LED báo C C 12M H z 18 31 C 10uF R 220 R ESET 30pF R R R 10k 3 3 3 3 10k 2 470 X1 VC C Y 19 40 89S52 30pF X2 EA R ST P P P P P P P P 0 /A /A /A /A /A /A /A /A D D D D D D D D P P P P P P P P 1 1 1 P /A P /A P 2 /A P /A P /A P /A P /A P /A P /R XD P /T XD P /IN T P 3 /IN T P /T P /T P /W R P /R D ALE PSEN G N D 2 2 2 2 1 1 1 1 30 29 20 D TH U _PH AT VR 20K + K D _TTA LM 358 IS O LED Hình 8: Sơ đồ nguyên lý mạch đếm sản phẩm 2: Nguyên lý hoạt động mạch: Ở chế độ bình thường chân INT0( chân 12 89S52) ln mức cao Khi có sản phẩm qua cảm biến hồng ngoại, sản phẩm che không cho ánh sáng hống ngoại từ bên phát tới bên thu lên sảy chênh lệch điện áp tạo nên chênh lệch tần số bên phát bên thu lên khơng có tín hiệu chân IC LM358 Khi IC LM358 thực so sánh tín hiệu với tín hiệu nguồn cấp chân LM358 qua biến trở VR2, đầu tai chân LM358 mức thấp đưa tới chân INT0 (chân 12) sảy tượng ngắt biến đếm tăng lên LCD hiển thị kết đếm 12 3: Thuật toán chương trình: 13 4:Phần mềm: #include #include #include sbit RS_LCD = P1^0; sbit RW_LCD = P1^1; sbit E_LCD = P1^2; unsigned char dong[] = {0x00 unsigned long d=0; , 0x80 , 0xc0}; void delay_short(){ // Tao tre ngan unsigned int i; for(i=0;i