(Tiểu luận) báo cáo đồ án môn học 1 đề tài thiết kế mạch đóng mở cửa tự động dùng 89c51

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC Đề tài: Thiết kế mạch đóng mở cửa tự động dùng 89C51 Bùi Duy Anh - DV19CLC – 19H1040064 Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Quỳnh Anh Mã lớp học phần: 010403211601 Thành phố Hồ Chí Minh - 2022 h LỜI CẢM ƠN Sau thời gian thực đồ án môn học “Ứng dụng vi điều khiển 89C51 vào thiết kế hệ thống đóng mở cửa tự động bật tắt đèn thơng minh” em hồn thành Đồ án phát triển phần nhờ nỗ lực tìm hiểu thân, phần nhờ hướng dẫn tận tình, chu đáo ThS Nguyễn Quỳnh Anh Cô bảo cho em bước để thực cô vạch hướng phát triển đắn để em thực đồ án cách tốt đẹp Bên cạnh em có quan tâm, giúp đỡ thầy giáo mơn, nguồn động viên to lớn để em thực tốt đồ án Em xin cảm ơn gia đình, bạn bè người giúp đỡ em nhiều lúc em gặp khó khăn thử thách Qua đây, lần em muốn nói lên lịng biết ơn to lớn đến tất người, người giúp đỡ em thời gian qua Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Bùi Duy Anh h MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN 1.1 Giới thiệu chung cấu trúc vi điều khiển 1.2 Sơ đồ 1.2.1 Sơ đồ khối .8 1.2.2 Sơ đồ chân 1.3 Tổ chức nhớ 11 1.3.1 Tổ chức nhớ 12 1.3.2 Bộ nhớ (External memory): .13 1.4 Hoạt động Timer AT89C51 14 1.5 Các chế độ định vị địa (addressing mode) 22 1.6 Các tập lệnh MSC-51 22 CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ĐĨNG MỞ CỬA TỰ ĐỘNG VÀ BẬT TẮT ĐÈN 24 2.1 Khảo sát hệ thống 24 2.2 Phân tích hệ thống 31 2.2.1 Phân tích .31 2.2.2 Sơ đồ khối 33 2.2.3 Chức khối 33 2.3 Các linh kiện sử dụng mạch 31 2.4 Sơ đồ mạch 41 2.4.1 Sơ đồ nguyên lý mạch 41 2.4.2 Sơ đồ thuật toán 42 2.4.3 Code đầy đủ chạy chương trình 43 CHƯƠNG 3: CÀI ĐẶT CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG VÀ XÂY DỰNG MẠCH PHẦN CỨNG .48 h 3.1 Mạch mô 48 3.2 Kết mô Proteus 49 3.3 Sơ đồ mạch in 50 KẾT LUẬN 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 h DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT - EPROM: Erasable Programmable Read Only Memory - CMOS: Complementary Metal Oxide Semiconductor - CISC: Complex Instruction Set Computer - PSEN: Program Store Enable - ALE: Address Latch Enable - RST: Reset - ROM: Read Only Memory - RAM: Random Access Memory - SRAM: Static Random Access Memory - EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory - SFR: Special Function Register - MSB: Most Significant Bit - LSB: Least Significant Bit - PEROM: Flash Programmable And Erasable Read Only Memory - PCON: Power Control Register - LED: Light Emitting Diode - IC: Integrated Circuit - TTL: Transistor-Transistor Logic - DC: Direct Current h LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, xã hội đại bắt gặp nhiều loại cửa đóng mở tự động nơi cơng cộng Việc sử dụng loại cửa tự động khơng góp phần tăng sang trọng đại cho nơi sử dụng mà giúp tiết kiệm thời gian, đem đến tiện lợi cho người qua lại Chính mà từ đời cửa tự động không ngừng tiến, đại hóa để đáp ứng nhu cầu người sử dụng Nhìn chung cửa tự động loại thiết bị thay cho loại cửa thơng thường, có chức tự động cảm nhận người qua lại, tự động mở có người cần qua tự động đóng lại khơng cịn người qua lại Ưu điểm loại cửa hồn tồn tự động khơng cần điều khiển người, hoạt động liên tục, xác 24/24 ngày Việc sử dụng loại tự động trở thành nhu cầu gần thiếu nơi công cộng khách sạn, nhà ga, sân bay, siêu thị… Nhất bối cảnh dịch bệnh covid 19 tồn Nên việc không chạm tay vào vi trí dễ lây lan tay nắm cửa gần nhu cầu cần thiết cho sống Cửa tự động thiết bị phục vụ cho việc vào người nên đòi hỏi: Sự hoạt động xác cao hồn tồn tự động Bên cạnh thường lắp đặt mặt tiền nơi vào tịa nhà nên địi hỏi cần phải có tính thẩm mỹ cao mang lại sang trọng cho nơi sử dụng h Với ưu điểm loại tự động sử dụng ngày rộng rãi Vì em định chọn đề tài đồ môn học “Ứng dụng vi điều khiển 89C51 vào thiết kế hệ thống đóng mở cửa tự động bật tắt đèn thông minh” CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN 1.1 Giới thiệu chung cấu trúc vi điều khiển a Giới thiệu Họ vi điều khiển MCS-51 Intel sản xuất vào năm 1980 IC thiết kế cho ứng dụng hướng điều khiển MCS-51 họ vi điều khiển sử dụng chế CISC (Complex Instruction Set Computer), có độ dài thời gian thực thi lệnh khác Tập lệnh cung cấp cho MCS-51 có lệnh dùng cho điều khiển xuất / nhập tác động đến bit MCS-51 bao gồm nhiều vi điều khiển khác nhau, vi điều khiển 8051 có 4KB ROM, 128 byte RAM 8031, khơng có ROM nội, phải sử dụng nhớ AT89C51 Microcomputer bit, loại CMOS có tốc độ cao cơng suất thấp với nhớ flash lập trình Nó sản xuất với cơng nghệ nhớ khơng bay mật độ cao hãng Atmel tương thích với chuẩn cơng nghiệp 80C51 80C52 chân lệnh Vì lý đó, kể từ sau dùng thuật ngữ “80C51” 8051 b Cấu trúc vi điều khiển AT89C51 AT89C51 vi điều khiển Atmel sản xuất, chế tạo theo cơng nghệ CMOS có đặc tính sau: - KB PEROM (Flash Programmable and Erasable Read Only Memory), có khả tới 1000 chu kỳ ghi xố - Tần số hoạt động từ: 0Hz đến 24 MHz - mức khóa nhớ lập trình h - 128 Byte RAM nội - Port xuất /nhập I/O bit - Timer/counter 16 Bit - nguồn ngắt - Giao tiếp nối tiếp điều khiển phần cứng - 64 KB vùng nhớ mã - 64 KB vùng nhớ liệu - Cho phép xử lý bit - 210 vị trí nhớ định vị bit - chu kỳ máy (4 µs thạch anh 12MHz) cho hoạt động nhân chia - Có chế độ nghỉ (Low-power Idle) chế độ nguồn giảm (Powerdown) h 1.2 Sơ đồ 1.2.1 Sơ đồ khối sơ đồ khối MSC-51 h 1.2.2 Sơ đồ chân Sơ đồ chân AT89C51  Chức chân AT89C51 có tất 40 chân, chân có chức đường I/O (xuất/nhập) Trong có 24 chân có tác dụng kép: đường hoạt động đường I/O đường điều khiển thành phần bus địa bus liệu Mô tả chân + Port 0: port có chức chân 32 – 39 AT89C51 Trong thiết kế cỡ nhỏ khơng dùng nhớ mở rộng có chức đường IO Đối với thiết kế cỡ lớn có nhớ mở rộng, kết hợp bus địa bus liệu + Port 1: port IO chân 1-8 Các chân ký hiệu P1.0, P1.1, P1.2, … dùng cho giao tiếp với thiết bị ngồi cần Port khơng có 10 h d Tụ điện Tụ điện linh kiện điện tử thụ động sử dụng rộng rãi mạch điện tử, chúng sử dụng mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động Một số loại tụ điện Cấu tạo tụ điện Cấu tạo tụ điện gồm hai cực đặt song song, có lớp cách điện gọi điện môi, người ta thường dùng giấy, gốm, mica, giấy tẩm hóa chất làm chất điện môi tụ điện phân loại theo tên gọi chất điện môi ngày như: Tụ giấy, tụ gốm, tụ hóa 2.4 Sơ đồ mạch 40 h 2.4.1 Sơ đồ nguyên lý mạch +5v NGUON 5V R2 220R D1 DC JACK LED C2 33p X1 18 C3 33p 19 12Mhz XTAL1 XTAL2 +5v RESET U1 C1 10u PSEN ALE EA RST 29 30 31 RST R1 10k P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD 39 38 37 36 35 34 33 32 +5v 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 DONG CO +88.8 +5v CAM BIEN VAO CONN-SIL3 AT89C51 VCC=+5V CAM BIEN RA CONN-SIL3 41 h 2.4.2 Sơ đồ thuật tốn Begin Trong đó: B1: tín hiệu từ cảm biến B2: tín hiệu từ cảm biến Khởi Tạo Chương Mở cửa B1=0 trình Tắt đèn Bật đèn Đóng cửa sau 3s B2=0 Đ Mở cửa Bật đèn tắt tăt 42 h Tắt đèn 2.4.3 code đầy đủ khởi chạy chương trình #include sbit Servo=P2^0; sbit Sensor1=P3^2; sbit Sensor2=P3^3; void Delay18ms() //Generating 18ms delay { TH0=0xB9; TL0=0xAF; TR0=1; //Run Timer-0 while(!TF0); //Wait for T0 Interrupt Flag TF0=0; //Clear Interrupt Flag 43 h TR0=0; //Stop Timer-0 } void Delay2ms() //Generating 2ms delay { TH0=0xF8; TL0=0x2F; TR0=1; //Run Timer-0 while(!TF0); //Wait for T0 Interrupt Flag TF0=0; //Clear Interrupt Flag TR0=0; //Stop Timer-0 } void Delay19ms() //Generating 19ms delay { TH0=0xB5; TL0=0xC7; TR0=1; //Run Timer-0 while(!TF0); //Wait for T0 Interrupt Flag TF0=0; //Clear Interrupt Flag TR0=0; //Stop Timer-0 } void Delay1ms() //Generating 1ms delay { TH0=0xFC; 44 h TL0=0x17; TR0=1; //Run Timer-0 while(!TF0); //Wait for T0 Interrupt Flag TF0=0; //Clear Interrupt Flag TR0=0; //Stop Timer-0 } void Delayms(unsigned int TimeDelay) { //Generating delay int i; for(i=0;i