đo tần số và hiển thị qua lcd1

Đồ Án Môn Vi Điều khiển File đính kèm 013.rar LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay bộ vi điều khiển (Micro-controller) đã rất phổ biến trong các thiết bị điện và điện tử dân dụng, các bộ vi điều khiển khống chế hoạt động của các thiết bị như TV, máy giặt, đầu đọc laser, điện thoại…Trong hệ thống sản xuất tự động, bộ vi điều khiển được sử dụng trong robot, dây chuyền tự động. Các hệ thống càng thông minh thì vai trò của vi điều khiển càng quan trọng. Nhưng bộ vi điều khiển là gì, nó có tác dụng và hoạt động như thế nào? Thực ra bộ vi điều khiển (Micro-controller) là một mạch tích hợp trên một bộ Chíp có thể lập trình được, dùng để điều khiển hoạt động của hệ thống. Bộ vi điều khiển tiến hành đọc, lưu trữ thông tin, xử lý thông tin, đo lường thời gian và tiến hành đọc mở một cơ cấu nào đó.Người lập trình có thể sử dụng nhiều ngôn ngữ để lập trình cho vi điều khiển. Nhưng thông thường người ta thường sử dụng hai ngôn ngữ chính để lập trình là: ngôn ngữ lập trình C và Assembly. Trong qúa trình học tập và đặc biệt được sự giúp đỡ tận tình của thầy Nguyễn Anh Dũng - Giảng viên bộ môn Vi điều khiển - nhóm sinh viên chúng tôi đã quyết định làm đồ án kết thúc môn vi điều khiển là thiết kế mạch “đo tần số và hiển thị qua LCD”. Nội dung đồ án gồm 3 phần: Phần I : cơ sở lý thuyết liên quan đến nội dung đồ án Phần II : trình tự thiết kế và hoàn chỉnh đồ án Phần III : kết luận tổng quan về đồ án Trường ĐHCN Hà Nội Điện Tử 2 – K9 1 Đồ Án Môn Vi Điều khiển Tuy đã rất cố gắng tìm hiểu,nghiên cứu và hoàn thiện bài tập lớn nhưng có thể vẫn còn có những sai sót. Chúng tôi rất mong nhận được sự góp ý của thầy giáo và các bạn để có thêm những kiến thức vững chắc trong lĩnh vực điện tử đang theo học. Chắc chắn những kiến thức đó sẽ giúp chúng tôi rất nhiều trong việc nghiên cứu học tập và công tác sau này. Xin chân thành cảm ơn ! Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Anh Dũng Sinh viên thực hiện : Ngô Đông Y Nguyễn Văn Hồng Phùng Gia Long Lớp điện tử 2 – K9 Trường ĐHCN Hà Nội Điện Tử 2 – K9 2 Đồ Án Môn Vi Điều khiển BỘ ĐO TẦN SỐ HIỂN THỊ BẰNG MÀN HÌNH TINH THỂ LỎNG I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN NỘI DUNG ĐỒ ÁN A. IC 89S52 1.Giới thiệu về IC 89S52: IC 89S52 là phiên bản 8051 có ROM trên chip ở dạng bộ nhớ Flash. Phiên bản này là lý tưởng với những phát triển nhanh vì bộ nhớ Flash có thể xóa trong vài giây. Ta gọi IC này là bộ vi điều khiển vì trong chúng chứa ROM, RAM, các cổng nối tiếp và song song. 89S5 không được sử dụng trong máy tính nhưng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và trong sản phẩm máy móc tiêu dùng. Cùng với họ 89S52 có một số vi điều khiển khác. Về cơ bản chúng đều giống nhau, chúng chỉ khác nhau ở vùng nhớ nội bao gồm vùng nhớ mã lệnh, vùng nhớ dữ liệu và một số Timer. Sự khác nhau đó được mô tả bằng bảng dưới đây: Vi điều khiển Vùng mã lệnh nội Vùng dữ liệu nội Số Timer Trường ĐHCN Hà Nội Điện Tử 2 – K9 3 Đồ Án Môn Vi Điều khiển 8051 8031 8751 8052 8032 8732 4K ROM 0K 4K EPROM 8K ROM 0K 4K EPROM 128 bytes 128 bytes 128 bytes 256 bytes 256 bytes 256 bytes 2 2 2 3 3 3 Bảng 1. Giới thiệu một số IC họ 8951 2.Cấu trúc của IC 89S52: Trung tâm của 89S52 vẫn là vi xử lý trung tâm (CPU). Để kích thích cho toàn bộ hệ thống hoạt động, 89S52 có bộ tạo dao động nội với thạch anh được ghép từ bên ngoài với tần số khoảng từ vài Mhz đến 24 Mhz. Liên kết các phần tử với nhau là hệ thống BUS nội, gồm có BUS dữ liệu, BUS địa chỉ và BUS điều khiển. 89S52 có 8K ROM, 256 bytes RAM và một số thanh ghi bộ nhớ… Nó giao tiếp với bên ngoài qua 3 cổng song song và một cổng nối tiếp có thể thu, phát dữ liệu nối tiếp với tốc độ lập trình được. Hai bộ định thời 16 bit của 89S52 còn có 2 ngắt ngoài cho phép nó đáp ứng và xử lý điều kiện bên ngoài theo cách ngắt quãng, rất hiệu quả trong các ứng dụng điều khiển. Thông qua các chân điều khiển và các cổng song song 89S52 có thể mở rộng bộ nhớ ngoài lên đến 64Kbs dữ liệu. Sau đây là sơ đồ khối vi điều khiển: Trường ĐHCN Hà Nội Điện Tử 2 – K9 4 Đồ Án Môn Vi Điều khiển Hình 1. Sơ đồ khối Vi điều khiển họ 89S52 3. Sơ lược về các chân IC 89S52: Trường ĐHCN Hà Nội Điện Tử 2 – K9 5 Đồ Án Môn Vi Điều khiển IC 89S52 có 40 chân. Có đến 32 chân làm nhiệm vụ xuất nhập, truyền dữ liệu. Các chân phục vụ ngắt, các chân Timer, trong đó 24 chân làm 2 nhiệm vụ khác nhau. Mỗi chân có thể là đường xuất nhập, đường điều khiển hoặc là một phần của địa chỉ hay dữ liệu. Thiết kế thường có bộ nhớ ngoài hay các thiết bị ngoại vi sử dụng những Port để xuất nhập dữ liệu. Tám đường trong mỗi Port được sử dụng như một dơn vị giao tiếp song song như máy in, bộ biến đổi tương tự số…. Hoặc mỗi đường cũng có thể hoạt động độc lập trong giao tiếp với các thiết bị đơn bit khác như: transistor, LED, switch…. Sau đây là hình dạng sơ đồ của IC 89S52: Trường ĐHCN Hà Nội Điện Tử 2 – K9 6 Đồ Án Môn Vi Điều khiển Hình 2. Hình dạng sơ đồ IC 89S52 4. Chức năng các chân IC 89S52: Trường ĐHCN Hà Nội Điện Tử 2 – K9 7 Đồ Án Môn Vi Điều khiển Sau đây là phần giới thiệu chức năng các chân , các Port tương ứng, chân PSEN, chân ALE, chân REST… a. Port 0 Port 0 là cổng song song dùng cho 2 mục đích, nó là các chân từ 32. Trong những thiết kế nhỏ nó được dùng trong các cổng xuất nhập bình thường. Ở những thiết kế có sử dụng bộ nhớ ngoài, nó vừa là Bus dữ liệu vừa là bytes thấp của Bus địa chỉ. Nó còn được dùng chứa những bytes mã khi nạp ROM nội. b. Port 1 Port 1 dành cho cổng xuất nhập và chỉ dành cho mục đích này mà thôi. Nó dùng để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi theo từng bit hoặc bytes . Port 1 chiếm các chân từ 1 đến 8. c. Port 2 Port 2 (chân 21÷ 28) là Port có 2 chưc năng. Ngoài mục đích dành cho xuất nhập thông thường nó còn dùng làm bytes cao cho các địa chỉ bộ nhớ ngoài. d. PSEN (cho phép nạp chương trình) 89S52 có 4 chân tín hiệu điều khiển. PSENT là tín hiệu điều khiển được xuất ra ở chân 29. Tín hiệu điều khiển này cho phép lập trình ở bộ nhớ ngoài và thường được nối với các chân OE của EPROM để đọc mã lệnh từ bộ nhớ ngoài vào thanh ghi đệm của 89S52. Nó xuống mức thấp nhất trong khi đọc lệnh. Mã lệnh đọc từ EPROM, qua Bus dữ liệu, được chốt vào thanh ghi của 89S52. Khi thi hành chương trình từ ROM nội PSEN được giữ ở mức cao (trạng thái không tác động). e. EA (truy xuất vùng nhớ ngoài) EA là một tín hiệu vào có thể ở mức cao hay thấp. Nếu ở mức cao 89S52 thi hành chương trình ở ROM nội, 4K/8K chương trình. Nếu ở mức Trường ĐHCN Hà Nội Điện Tử 2 – K9 8 Đồ Án Môn Vi Điều khiển thấp, chương trình chỉ được thi hành ở bộ nhớ ngoài. Đối với 80431/ 8231 EA phải được giữ ở mức thấp vì chúng không có ROM nội. EA cũng chính là chân nhận điện áp mức cao để nạp EPROM nội. f. ALE ( cho phép chốt địa chỉ) ALE là tín hiệu được xuất ra ở chân 20, rất quen thuộc với những ai đã tùng làm việc với vi xử lý 8085, 8086 của Intel. 89S52 dùng ALE để phân kênh cho từng Bus địa chỉ và Bus dữ liệu. Khi Port 0 được dùng làm Bus dữ liệu và bytes thấp của Bus địa chỉ - ALE là tín hiệu dùng để chốt địa chỉ vào thanh ghi chốt bên ngoài trong nửa đầu của một chu kỳ máy. Sau đó Port 0 sẵn sàng để truy xuất dữ liệu trong nửa chu kỳ còn lại. Xung ALE có tần số bằng 1/6 lần tần số bộ dao động nội và có thể dùng như một xung clock cho mục đích nào đó khi hệ thống không làm việc. Nếu tần số của 89S52 là 12MHz thì tần số xung ALE là 2MHz. Một xung ALE bị mất khi có một lệnh MOVX được thi hành. g. Ngõ vào dao động nội Ngõ vào đao động nội được mô tả như dưới hình hai, có một thạch anh được nối vào chân 19 (XTAL1) và 18 (XTAL2). Có thể mắc thêm tụ để ổn định dao động. Thạch anh 12MHz thường dùng cho họ IC MCs-51, trừ IC 80C31BH có thể dùng thạch anh lên đến 16MHz. Tuy nhiên, không nhất thiết phải dùng thạch anh mà ta có thể dùng mạch dao động TTL tạo xung Clock đưa vào chân XTAL1 và lấy đảo của nó đưa vào XTAL2. h. RST (RESET) Ngõ vào chân RST (chân 19) là chân master reset của 89S52. Khi nó ở mức cao nhất (trong khoảng ít nhất 2 chu kỳ máy ) các thanh ghi nội được nạp với giá trị tương ứng theo thứ tự khởi động hệ thống. i. Nguồn cung cấp Trường ĐHCN Hà Nội Điện Tử 2 – K9 9 Đồ Án Môn Vi Điều khiển 89S52 sử dụng nguồn cung cấp Vcc=5V được cấp vào chân 40,GND được nối vào chân 20. Bit Tên Chức năng P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 P1.0 P1.1 RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 W/R RD T2 T2EX Nhận dữ liệu Phát dữ liệu Ngắt ngoài 0 Ngắt ngoài 1 Ngõ vào Timer/couter 0 Ngõ vào Timer/ couter 1 Đọc dữ liệu từ bộ nhớ ngoài Đọc dữ liệu vào bộ nhớ ngoài Ngõ vào của Timer/ couter Bảng 2. Giới thiệu một số chân IC họ 8951 5. Các thanh ghi có chức năng đặc biệt Các thanh ghi nội của 89S52 chiếm một phần của vùng nhớ nội, vì vậy mỗi thanh ghi đều có một địa chỉ. Các thanh ghi chức năng (FSRs) trong vùng nhớ cao từ 80H đến FFH. Lưu ý có một số bytes trong vùng này không được định nghĩa. Chỉ có 21 địa chỉ thanh ghi chức năng được định nghĩa (26 địa chỉ đối với 8052/8032). a. Các thanh ghi chương trình Trường ĐHCN Hà Nội Điện Tử 2 – K9 10 [...]... Điều khiển - Mạch có khả năng đo tần số với dải tần lớn từ 10Hz đến 10Khz - Mạch có khả năng tự động chuyển dải tần đo khi dải tần thay đổi 1 trong 3 dải nhỏ là 10Hz – 100Hz, 100Hz – 1000Hz, 1Khz – 10Khz để chọn ra thuật toán phù hợp khi tính toán trong dải nhằm giảm sai số và thời gian khi đo - Mạch điện hiển thị trên LCD nên quy trình đo tần số và hiển thị dải đo cũng như giá trị tần số sau khi đo được... II TRÌNH TỰ THIẾT KẾ VÀ HOÀN CHỈNH ĐỒ ÁN 1 Lập lưu đồ thuật toán Trường ĐHCN Hà Nội 22 Điện Tử 2 – K9 Đồ Án Môn Vi Điều khiển Đề tài của chúng tôi là đo tần số hiển thị LCD và yêu cầu đo được 3 dải tần 10Hz – 100Hz, 100Hz – 500Hz, 1Khz – 5Khz qua thảo luận của nhóm chúng tôi quyết định chia đề tài thành 2 bài toán Bài toán thứ nhất là thuật toán tính tần số để khi có tần số đưa vào sẽ cho kết quả chính... trỏ, tắt hiển thị Tắt hiển thị bật con trỏ Bật hiển thị, tắt con trỏ Bật hiển thị, nhấp nháy con trỏ 14 Điện Tử 2 – K9 Đồ Án Môn Vi Điều khiển F 10 14 18 1C 80 C0 38 Tăt con trỏ, nhấp nháy con trỏ Dịch vị trí con trỏ sang trái Dịch vị trí con trỏ sang phải Dịch toàn bộ hiển thị sang trái Dịch toàn bộ hiển thị sang phải Ép con trỏ về đầu dòng thứ nhất Ép con trỏ về đầu dòng thứ hai Hai dòng và ma trận... Đưa f vào Đồ Án Môn Vi Điều khiển Hình 6 Lưu đồ thuật toán tính tần số b Lưu đồ thuật toán tự động Bắt đầu chuyển dải đo Đưa f vào đo Đo dải 3 f > 10 Khz Dải 1 – 10 Khz 1 Khz < f < 10 Khz f? f < 1 Khz Đo dải 2 Dải 100 – 1000 Hz f >100 Hz f? Trường ĐHCN Hà Nội Ngoài dải tần < f < 10 Hz 0 24 f 10 Hz Dải 10 – 100 Hz Đồ Án Môn Vi Điều khiển... để khi có tần số xuất ra chương trình có thể tự động nhận ra tần số đo được thuộc dải tần nào để hiển thị dải tần tương ứng Sau đây là 2 lưu đồ thuật toán tương ứng 2 bài toán trên: a Lưu đồ thuật toán tính tần số: Bắt đầu 1 timer đếm sự kiện 1 timer đếm thời gian t f vào Không có f f? Có f 2 timer cùng chạy Timer đếm t chưa Trường ĐHCN Hà Nộitràn 23 t? Kết thúc kiện Xuất sự f = (10^6/t) *số f Timer... - hiển thị dịch về vị trí gốc DD dòng 1.64 µs RAM không thay đổi Đặt hướng chuyển dịch con Đặt chế 0 0 0 0 0 0 0 1 1 độ / truy S D trỏ và xác định dịch hiển thị các thao tác này 40µs được thực hiện nhập khi đọc và ghi dữ liệu Đặt bật/ tắt màn Điều hình khiển 40µs (D) Bật/ tắt con bật/tắ 0 0 0 0 0 0 1 D C B trỏ t hiển (C) Và nhấp thị nháy ký tự ở vị Dịch trí con trỏ(B) Dịch con trỏ và 0 0 0 0 S R hiển. .. kế nhỏ gọn và tích hợp với kích cỡ nhỏ nhất có thể theo thiết kế nhằm đơn giản cho người sử dụng khi mang theo và làm việc với thiết bị - Mạch có khả năng đáp ứng nhanh khi đo với tần số cao 2 Nhược điểm: - Do thiết kế cố gắng tính toán với sai số nhỏ nên thời gian trễ khi đo với dải tần số thấp vẫn còn hơi cao ( 2s với dải tần 10Hz – 100Hz) - Mạch điện có thể vẫn còn tồn tại những sai số nhỏ không... Đồ Án Môn Vi Điều khiển - Thiết bị rất nhỏ gọn, có khả năng tự động cao, được chú thích chi tiết trên màn hình nên kể cả những người chưa có chuyên môn vẫn có thể sử dụng đo tần số một cách chính xác - Thiết bị được tích hợp 2 que đo chuyên dụng có khả năng linh động cao nên có thể đo được cả trên những vật cần đo có diện tích nhỏ và hẹp 4 Hướng phát triển: - Với yêu cầu đo tần số đơn thuần mạch điện... nhớ mã lệnh 64Kbs dữ liệu Các IC giao tiếp ngoại vi cũng có thể thêm vào để tăng năng xuất nhập Các chân cho phép giao tiếp với bộ nhớ ngoài RD, WR, PSEN, OE… B Tổng quan LCD Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại LCD với mẫu mã và hình dạnh khác nhau Dựa vào kích cỡ và hiển thị ta có thể chia LCD làm 2 loại chính: - Loại hiển thị ký tự (character LCD) có các kích cỡ: 16x1, 16x2, 16x4…mỗi ký tự... Dịch con trỏ và 0 0 0 0 S R hiển / / dịch hiển thị mà thị và C L không thay đổi Trường ĐHCN Hà Nội 0 1 17 - - 40µs Điện Tử 2 – K9 Đồ Án Môn Vi Điều khiển con DD RAM trỏ Đặt chức Thiết lập độ dài 0 0 0 0 1 D N F L năng dữ liệu (DL) số 40µs và dòng ký tự (F) Thiết lập địa chỉ địa chi - dòng hiển thị (L) Đặt chỉ - C6 RAM dữ liệu 0 0 0 1 AGC CG RAM được 40µs gửi đi và nhận CG sau thiết lập này RAM Thiết Thiết . môn vi điều khiển là thiết kế mạch đo tần số và hiển thị qua LCD”. Nội dung đồ án gồm 3 phần: Phần I : cơ sở lý thuyết liên quan đến nội dung đồ án Phần II : trình tự thiết kế và hoàn chỉnh. lại. Xung ALE có tần số bằng 1/6 lần tần số bộ dao động nội và có thể dùng như một xung clock cho mục đích nào đó khi hệ thống không làm việc. Nếu tần số của 89S52 là 12MHz thì tần số xung ALE là. OE… B. Tổng quan LCD Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại LCD với mẫu mã và hình dạnh khác nhau. Dựa vào kích cỡ và hiển thị ta có thể chia LCD làm 2 loại chính: - Loại hiển thị ký tự (character