Đồ án kỹ thuật vi xử lí đề tài thiết kế và điều khiển mô hình đếm sản phẩm hiển thị ra led 7 đoạn

ĐẠI HỌC CẦN THƠ TRƯỜNG BÁCH KHOA BỘ MÔN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG  BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT VI XỬ LÍ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH ĐẾM SẢN PHẨM HIỂN THỊ RA LED ĐOẠN GVHD: SVTH: ThS.TRẦN HỮU DANH NGÔ MINH KHÔI MSSV:B2013016 Học kỳ 1- Năm học: 2022-2023 I – GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Yêu cầu giới hạn đề tài a) Yêu cầu b) Giới hạn đề tài 1.2 Mục tiêu đề tài II – GIẢI QUYẾT ĐỀ TÀI 2.1 Linh kiện sử dụng a) Vi điều khiển MSP430G2553 b) Cảm biến vật cản hồng ngoại c) Led đoạn 2.2 Sơ đồ a) Sơ đồ khối tổng quan hệ thống b) Lưu đồ chương điều khiển cho hệ thống thiết kế III – THIẾT KẾ MẠCH 3.1 Mạch a) Sơ đồ ngun lí mơ b) Thiết kế PCB c) Mạch thực tế 3.2 Cách hoạt động mạch a) Phương thức hoạt động mạch b) Cách sử dụng mạch IV – KẾT LUẬN 5.1 Ưu điểm 5.2 Khuyến điểm 5.3 Hướng phát triển lĩnh vực ứng dụng V - TÀI LIẸU THAM KHẢO I – GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Yêu cầu giới hạn đề tài a) Yêu cầu: - Thiết kế điều khiển mơ hình đếm sản phẩm Hiển thị led đoạn, có điều chỉnh thơng số phím ấn b) Giới hạn đề tài: - Dùng cảm biến hồng ngoại để phát vật thể 1.2 Mục tiêu đề tài -Một số mục tiêu cần đạt thực đề tài: + Hiểu cấu tạo vi điều khiển MSP430 + Tìm hiểu cấu tạo hoạt động cảm biến hồng ngoại + Cách lập trình ngơn ngữ C, sử dụng phần mềm IAR để lập trình cho họ vi điều khiển MSP430 II – GIẢI QUYẾT ĐỀ TÀI 2.1 Linh kiện sử dụng a) Vi điều khiển MSP430G2553 *Những đặc điểm tổng quát họ vi điều khiển MSP430: • Điện áp nguồn: 1.8V – 3.6 V • Mức tiêu thụ lượng cực thấp: - Chế độ hoạt động: 270 μA 1MHz, 2,2 V - Chế độ chờ: 0.7 μA - Chế độ tắt (RAM trì): 0.1 μA • Cấu trúc RISC-16 bit, Thời gian chu kỳ lệnh 62.5 ns • Cấu hình module Clock bản: - Tần số nội lên tới 16 MHz với hiệu chỉnh tần số +- 1% - Thạch anh 32 KHz - Tần số làm việc lên tới 16 MHz - Bộ cộng hưởng - Nguồn tạo xung nhịp bên • Timer_A 16 bit với ghi hình, ghi so sánh độ rộng 16 bit • Timer_B 16 bit với ghi hình, ghi so sánh độ rộng 16 bit • Giao diện truyền thông nối tiếp: - Hỗ trợ truyền thông nối tiếp nâng cao UART, tự động dị tìm tốc độ Baud - Bộ mã hóa giải mã IrDA (Infrared Data Associatio) - Bộ mã hóa giải mã IrDA (Infrared Data Associatio) - Chuẩn giao tiếp động SPI - Chuẩn giao tiếp I2C • Bộ chuyển đổi ADC 10 bit, 200 ksps với điện áp tham chiếu nội, Lấy mẫu chốt Tự động quét kênh, điều khiển chuyển đổi liệu • Bộ nạp chương trình • Module mô chip - MSP430 sử dụng biết đến đặc biệt ứng dụng thiết bị đo có sử dụng khơng sử dụng LCD với chế độ nguồn nuôi thấp Với chế độ nguồn nuôi từ khoảng 1,8 đến 3,6v chế độ bảo vệ nguồn - Với tiêu thụ dịng thấp chế độ tích cực dịng tiêu thụ 200uA, 1Mhz, 2.2v; với chế độ standby dịng tiêu thụ 0.7uA Và chế độ tắt trì nhớ Ram dịng tiêu thụ nhỏ 0.1uA - MSP430 có ưu chế độ nguồn nuôi Thời gian chuyển chế độ từ chế độ standby sang chế độ tích cực nhỏ (< 6us) Và có tích hợp 96 kiểu hình cho hiển thị LCD 16 bit ghi, 16 bit RISC CPU - Có đặc điểm họ nhà MSP MCU khơng có tín hiệu dao động ngoại, MSP tự động chuyển sang hoạt động chế độ dao động nội * Sơ đồ chân :Chip MSP430 có kích thước nhỏ gọn , với 20 chân kiểu chân DIP - Bao gồm port I/O (hay GPIO general purprose input/ output : cổng nhập xuất chung) * Sơ đồ khối: b) Cảm biến vật cản hồng ngoại *Cảm biến vật cản hồng ngoại gì? Cảm biến vật cản hồng ngoại sử dụng cặp truyền nhận tia hồng ngoại Tia hồng ngoại phát tần số định gặp vật cản phản xạ vào đèn thu hồng ngoại, sau qua IC so sánh đèn màu xanh sáng lên, đồng thời cho tín hiệu số đầu Mắt phát hồng ngoại TX, mắt thu hồng ngoại RX Nguyên lý hoạt động mắt thu phát hồng ngoại Chúng ta thấy mắt phát hồng ngoại truyền phạm vi giới hạn đến khoảng cách định khơng có đối tượng phản xạ lại nên mắt thu hồng ngoại phát vật cản, ngược lại gặp vật cản cản ánh sáng hồng ngoại phản chiếu lại mắt thu phát vật cản xuất tín hiệu ảnh hưởng đối tượng tới việc phát cảm biến Ngồi độ nhạy cảm biến cịn phụ thuộc vào mặt vật cản gặp phải, ví dụ vật có xu hướng màu trắng có khả phản xạ ánh sáng hồng ngoại mạnh vật cản có màu tối, vật cản màu tối hấp thụ ánh sáng hồng ngoại nhiều phản xạ lại số lượng khơng đủ để mắt thu phát * Nguyên lý hoạt động mạch cảm biến vật cản hồng ngoại Sơ đồ nguyên lý cảm biến vật cản hồng ngoại Led phát hồng ngoại ( IR LED ) ln phát sóng ánh sáng có bước song hồng ngoại mắt người khơng thể nhìn thấy ánh sáng này, người ta sử dụng led thu hồng ngoại, led thu hồng ngoại bình thường có nội trở lớn ( vài trăm KΩ ), led thu tia hồng ngoại chiếu vào đủ lớn nội trở giảm xuống (cỡ vài chục Ω) Khi gặp vật cản, chùm tia hồng ngoại gặp vật cản phản xạ lại led thu làm led thu thay đổi giá trị điện trở Ở thấy cầu chia áp điện trở R2 mắt thu hồng ngoại, thay đổi điện trở mắt thu hồng ngoại dẫn đến điện áp đầu vào chân Op-Amp thay đổi Khi khoảng cách gần, thay đổi lớn Khi đó, điện áp đầu vào chân Op-Amp so sánh với giá trị điện áp không đổi gim biến trở R3, điện áp chân Op-Amp lớn điện áp chân Op-Amp Op-Amp xuất mức ( VCC) Ngược lại điện áp chân Op-Amp nhỏ điện áp chân Op-Amp Op-Amp xuất mức ( GND) Điện trở R1 (150Ω), R2 (10KΩ ), R4 (1 KΩ ) giúp led hoạt động mà không bị cháy Biến trở R3 dùng để chỉnh độ nhạy biến trở *Thông số kỹ thuật Điện áp cung cấp cho mạch: 3.3V-5V Bộ so sánh dùng Op Amp LM358 LM393 Đầu kỹ thuật số mức ( ) c) Led đoạn - Led đoạn linh kiện điện tử tích hợp led đơn bố trí hiển thị linh hoạt số từ -9 chữ từ a – f ( dùng hệ thập lục phân ) Một led đoạn hiển thị dấu chấm số thực - Led đoạncó loại Anode chung Cathode chung Bố trí thực tế Led đoạn Cấu tạo Led đoạn Sơ đồ chân Led đoạn số Anode chung 2.2 Sơ đồ a) Sơ đồ khối tổng quan hệ thống KHỐI CẢM BIẾN KHỐI ĐIỀU KHIỂN KHỐI HIỂN THỊ PHÍM ẤN ĐIỀU KHIỂN b) Lưu đồ chương điều khiển cho hệ thống thiết kế Bắt đầu Đặt điều chỉnh sản phẩm đếm dem=0 Cảm biến phát vật cản Đ dem= dem +1 Đ Đ Buzzer dem >= san pham set S Hiển thị led đoạn C Code #include "io430G2553.h" #include "stdio.h" //Khai bao led 7SEG #define L1 P2OUT_bit.P0 #define L2 P2OUT_bit.P1 10 #define L3 P2OUT_bit.P2 #define DLED P1OUT void delayms(int ms); void hienthi(); void print(int num); void bao(); void tang_set(); void giam_set(); unsigned char led7segA[10]= {0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90}; char buff[3]={0,0,0}; int dem; int giatri=0; int set=0; int sp_set=999; void main(void) { //Stop watchdog time to prevent time out reset WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; bis_SR_register(GIE); dem=0; P1DIR = 0xFF; P1OUT = BIT7; P2SEL &=~BIT6; // chon chuc nang xuat /nhap cho p2.6 P2SEL2 &=~BIT6; // _ P2DIR = BIT5+BIT3; P2IE = BIT6; P2IES = BIT6; P2IFG &=~ BIT6; P2DIR = BIT4; P2DIR = (BIT0+BIT1+BIT2); while (1) { hienthi(); if ((P2IN & BIT4)!=giatri) { if ((P2IN & BIT4)==0) // co san pham di qua { dem++; print(dem); delayms(10); } 11 giatri=(P2IN & BIT4); } if (dem>=sp_set) { dem=0; } tang_set(); giam_set(); bao(); } } // hien thi SEG void hienthi() { DLED = led7segA[buff[0]]; L1 = 1; delayms(2); L1 = 0; L2 = 0;L3=0; DLED = led7segA[buff[1]]; L2 = 1; delayms(2); L1 = 0; L2 = 0;L3 = 0; DLED = led7segA[buff[2]]; L3 = 1; delayms(2); L1 = 0; L2 = 0;L3 = 0; } // In 7SEG -void print(int dem) { buff[0]=((dem%1000))/100; buff[1]=((dem%1000)%100)/10; buff[2]=dem%10; } // delay -void delayms (int ms) { for(int i=0;i999) { sp_set=0; } } } //giam dv void giam_set(){ hienthi(); if(set==1){ print(sp_set); if ((P2IN & BIT5)==0) { sp_set ; delayms(10); while(( P2IN & BIT5)) { print(sp_set); } } if (sp_set