Thuyết minh đồ án vi điều khiển

Gvhd: Phạm Quốc Thái THUYẾT MINH ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH QUANG BÁO “COFFEE - C4” NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM 0 Các thành viên của nhóm : 1. Nguyễn Duy Công 2. Trần Thượng Khang 3. Hoàng Minh Phúc 4. Nguyễn Văn Thình Đồ Án Vi Điều Khiển Trang 1 Gvhd: Phạm Quốc Thái MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Trang I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VI ĐIỀU KHIỂN…………………………………04 II. KHÁI QUÁT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG CẦN THIẾT KẾ 06 1. Thiết kế mô phỏng hệ thống với phần mềm Proteus…………………… 06 2. Vẽ mạch chính bằng phần mềm Orcad…………………………………….06 3. Làm mạch…………………………………………………………………… 06 4. Lắp ráp mạch với các linh kiện…………………………………………… 07 III. KHẢO SÁT CÁC LINH KIỆN DÙNG TRONG VI MẠCH…………………07 1. Vi điều khiển AT89C51………………………………………………………07 2. Transistor…………………………………………………………………… 09 3. Điện trở……………………………………………………………………… 09 4. Tụ điên…………………………………………………………………………10 5. Led đơn……………………………………………………………………… 10 IV. THIẾT KẾ MẠCH VI ĐIỀU KHIỂN………………………………………… 10 1. Chọn các linh kiện…………………………………………………………… 10 2. Thiết kế mạch………………………………………………………………… 10 V. LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN…………….13 1. Lưu đồ thuật toán…………………………………………………………… 13 2. Chương trình điều khiển………………………………………………………14 Đồ Án Vi Điều Khiển Trang 2 Gvhd: Phạm Quốc Thái LỜI MỞ ĐẦU Sự ra đời và phát triển nhanh chóng của kỹ thuật vi điện tử mà đặc trưng là kỹ thuật vi xử lý đã tạo ra một bước ngoặt quan trọng trong sự phát triển của khoa học tính toán, điều khiển và xử lý thông tin. Kỹ thuật vi xử lý đóng một vai trò rất quan trọng trong tất cả các lĩnh vực của cuộc sống và khoa học kỹ thuật, đặc biệt là lĩnh vực Tin học và Tự động hóa. Việc dạy và thực hành các môn học liên quan đến vi điều khiển ngày càng cần thiết hơn. Thiết kế đồ án vi điều khiển là một bước quan trọng giúp sinh viên làm quen với công việc thiết kế thực tế. Nhóm em chọn đề tài là: thiết kế mạch quang báo với dòng chữ “COFFEE – C4”. Đồ án gồm các nội dung chính: I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VI ĐIỀU KHIỂN II. KHÁI QUÁT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG CẦN THIẾT KẾ III. KHẢO SÁT CÁC LINH KIỆN DÙNG TRONG VI MẠCH IV. THIẾT KẾ MẠCH VI ĐIỀU KHIỂN V. LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN Bước đầu làm quen với công việc thiết kế nên trong quá trình thiết kế không tránh khỏi những sai sót. Nhóm em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy Phạm Quốc Thái đã chỉ dẫn nhóm em trong quá trình thực hiện đồ án. Nhóm thực hiện I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VI ĐIỀU KHIỂN Đồ Án Vi Điều Khiển Trang 3 Gvhd: Phạm Quốc Thái Sự ra đời và phát triển nhanh chóng của kỹ thuật vi điện tử mà đặc trưng là kỹ thuật vi xử lý đã tạo ra một bước ngoặt quan trọng trong sự phát triển của khoa học tính toán, điều khiển và xử lý thông tin. Kỹ thuật vi xử lý đóng một vai trò rất quan trọng trong tất cả các lĩnh vực của cuộc sống và khoa học kỹ thuật, đặc biệt là lĩnh vực Tin học và Tự động hóa. Năm 1971, hãng Intel đã cho ra đời bộ vi xử lý (microprocessor) đầu tiên trên thế giới gọi là Intel-4004/4bit. Intel-4004/4bit là một kết quả của một ý tưởng quan trọng trong kỹ thuật vi xử lý số. Năm 1972, hãng Intel đưa ra bộ vi xử lý 8-bit đầu tiên với tên Intel-8008/8bit. Sau đó, các bộ vi xử lý mới được đưa ra thị trường và ngày càng được phát triển, hoàn thiện hơn trong các thế hệ sau: Thế hệ thứ hai (1974 -1977): - 1974 Intel công bố Chip vi xử lý 8080: • Tần số làm việc: 2 MHz • Address bus: 16 bit • Data bus: 8 bit - 1974 Motorola cũng đưa ra chip vi xử lý 6800 - 1975 Intel công bố chip 8085 - 1976 Zilog đưa ra chip Z80 Ứng dụng rỗng rãi trong công nghiệp và dùng cho máy Thế hệ thứ ba (1978 – 1982): - Intel công bố chip vi xử lý 16 bit: • Năm 1978: chip 8086 • Năm 1982: chip 80286 dùng cho các loại máy vi tính AT - Trong lúc đó, Motorola cũng công bố vi xử lý 16 bit: • 1979: chip MC68000 • 1983: chip MC68010 Thế hệ thứ ba (1983 – 1992): - Intel công bố chip vi xử lý 32 bit: • Năm 1985: chip 80386 • Năm 1989: chip 80486DX • Năm 1992: chip 80486DX2 - Motorola cũng công bố vi xử lý 32 bit: • Năm 1984: chip 68020 • Năm 1987: chip 68030 Đồ Án Vi Điều Khiển Trang 4 Gvhd: Phạm Quốc Thái • Năm 1988: chip MM88000 • Năm 1989: chip 68040. Sau đó công bố 68060 (1994). - Zilog cũng công bố vi xử lý Z80000 32 bit. - AMD (Advance Micro Devices) công bố vi xử lý Am29000 32 bit. Thế hệ thứ năm (1992 -?): - Intel công bố chip vi xử lý 64 bit: • Năm 1993: Pentium. • Năm 1997: Pentium II. • Năm 1999: Pentium III. • Năm 2000: Pentium 4. • Năm 2006: Intel® 2 Duo. - Motorola cũng công bố vi xử lý 68060 và Power PC Họ vi xử lý x86 của Intel: Model Năm sản xuất Số lượng Transistor 4004 1971 2.300 8008 1972 2.500 8080 1974 5.000 8086 1978 29.000 80286 1982 120.000 80386 TM processor 1985 275.000 80486 TM DX processor 1989 1.180.000 Pentium® processor 1993 3.100.000 Pentium II processor 1997 7.500.000 Pentium III processor 1999 24.000.000 Pentium 4 processor 2000 55.000.000 - Năm 2004 AMD công bố chip 64 bit: AMD Athlon và AMD Opteron - Năm 2004 AMD ra mắt vi xử lý nhân 2: AMD Turion 64x2 và AMD Athlon 64x2 - Năm 2007 AMD công bố vi xử lý 4 nhân: Opteron và Phenom. Một số ứng dụng của vi xử lý: Thiết bị nội thất gia đình Văn phòng Ôtô Đồ điện trong nhà Điện thoại Điều khiển động cơ Máy đàm thoại Máy tính Điều khiển ôtô Máy điện thoại Các hệ thống an toàn Điều khiển hộp số tự động Đồ Án Vi Điều Khiển Trang 5 Gvhd: Phạm Quốc Thái Các hệ thống an toàn Máy Fax Điều khiển túi khí Các bộ mở cửa ga-ra xe Lò vi sóng Điều khiển ABS, ESP, EBD Máy Fax Máy sao chụp Hệ thống bảo mật Máy tính gia đình Máy in laze Điều khiển truyền tin Tivi Máy in màu Giải trí Truyền hình cáp … Điều hòa nhiệt độ VCR Điều khiển từ xa Máy quay camera Hệ thống định vị GPS Điều khiển từ xa … Trò chơi điện tử Các nhạc cụ điện tử Điều khiển ánh sáng Máy nhắn tin Đồ chơi Các dụng cụ tập thể hình II. KHÁI QUÁT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG CẦN THIẾT KÊ 1. Thiết kế mô phỏng hệ thống với phần mềm Proteus. Để đơn giản cho mạch mô phỏng, thì hệ thống được thiết kế với 9 led đơn tượng trưng cho 9 cụm led điều khiển dòng chữ: “COFFEE – C4”. 2. Vẽ mạch chính bằng phần mềm Orcad Từ mạch nguyên lý ta thực hiện quá trình vẽ mạch rên Orcad 3. Làm mạch. Từ mạch in được vẽ trên phần mềm Orcad thực hiện quá trình làm mạch theo các bước: - In mạch in ra giấy - Dùng bàn là để là giấy có mạch in lên tấm bảng đồng. - Ngâm trong nước lạnh một thời gian - Sau đó gỡ giấy ra, ngâm mạch vào dung dịch FeCl 3 - Khoan lỗ trên mạch vừa làm xong. - Tiến hành lắp ráp các linh kiện vào mạch: chip điều khiển, transistor, điện trở, tụ điện, thạch anh, nút ấn 4. Lắp ráp mạch với các linh kiện. - Chọn tấm quang báo - Khoan lỗ trên tấm quang báo - Nối các linh kiện với nhau: led đơn, điện trở. Đồ Án Vi Điều Khiển Trang 6 Gvhd: Phạm Quốc Thái III. KHẢO SÁT CÁC LINH KIỆN DÙNG TRONG VI MẠCH 1. Vi điều khiển AT89C51 - AT89C51 là vi điều khiển do Atmel sản xuất, chế tạo theo công nghệ CMOS, có khả năng tới 1000 chu kỳ ghi xóa. - Sơ đồ chân: • Chân nguồn: V cc , GND V cc = 5V ± 20%: chân số 40 GND = 0V: chân số 20 • Các cổng vào/ra: P0, P1, P2, P3 P0: gồm các chân từ 32 – 39, có 2 công dụng o Xuất/nhập: dùng cho các thiết kế nhỏ o Bus địa chỉ/dữ liệu đa hợp: khi dùng các thiết kế lớn, đòi hỏi phải sử dụng bộ nhớ ngoài thì Port 0 vừa là bus dữ liệu (8 bit), vừa là bus địa chỉ (8 bit cao). P1: gồm các chân 1 – 8: chỉ có chức năng xuất/nhập. Tuy nhiên đối với các VĐK: 8032, 8052, 8752 (có sử dụng bộ định thời thứ 3) thì P 1.0 và P 1.1 còn làm ngõ vào cho bộ định thời thứ 3. P2: gồm các chân từ 21 – 28, có 2 công dụng: o Xuất/nhập: dùng cho các thiết kế nhỏ. o Bus địa chỉ/dữ liệu đa hợp: khi dùng các thiết lớn, đòi hỏi phải sử dụng bộ nhớ ngoài thì Port 2 vừa là bus dữ liệu (8 bit) vừa là bus địa chỉ (8 bit cao). P3: gồm các chân từ 10 – 17, có 2 công dụng: Đồ Án Vi Điều Khiển Trang 7 Gvhd: Phạm Quốc Thái o Xuất/nhập. o Các công dụng khác được mô tả như sau: Bit Tên Chức năng P3.0 RxD Ngõ vào port nối tiếp P3.1 TxD Ngõ ra port nối tiếp P3.2 /INT 0 Ngắt ngoài 0 P3.3 /INT 1 Ngắt ngoài 1 P3.4 T 0 Ngõ vào của bộ định thời 0 P3.5 T 1 Ngõ vào của bộ định thời 1 P3.6 /WR Điều khiển ghi dữ liệu lên bộ nhờ ngoài P3.7 /RD Điều khiển đọc từ bộ nhớ dữ liệu ngoài • Chân truy xuất bộ nhớ ngoài: /EA (External Access) EA (chân 31) dùng để cho phép thực thi chương trình từ ROM ngoài. Khi nối EA với V cc (5V), AT89C51 sẽ thực thi chương trình từ ROM nội. Ngược lại, khi nối EA với GND (0V), AT89C51 sẽ thực thi chương trình từ ROM ngoài. Ngoài ra, chân EA còn được dùng để nhận điện áp cho việc lập trình (V pp ) EPROM nội. • Chân cho phép bộ nhớ chương trình: /PSEN • Chân cho phép chốt địa chỉ: ALE (Address Latch Enable) ALE/ PROG (chân 30) cho phép tách các đường địa chỉ và dữ liệu tại Port 0 vầ Port 2 Khi truy xuất bộ nhớ ngoài. ALE thường nối với chân Clock của IC chốt (74373, 74573). Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip (12/6 = 2 MHz). Ngoài ra, chân này được dùng để nhận ngõ vào xung lập trình cho ROM nội (PROG). • Chân Reset: RST Ngõ vào Reset (chân 9): dùng để thiết lập trạng thài ban đầu (Reset) cho hệ thống. Để thực hiện Reset cần phải giữ ngõ vào RST ở mức cao ítn nhất 2 chu kỳ máy. • Các chân XTAL1 và XTAL2. Đồ Án Vi Điều Khiển Trang 8 Gvhd: Phạm Quốc Thái Ngõ vào và ngõ ra bộ dao động, được nối với mạch dao động bên ngoài (thạch anh). Tần số thạch anh thường sử dụng cho AT89C51 khoảng 12MHz. 2. Transistor Ký hiệu và hình dạng: Transistor dùng trong mạch là loại D468và A1015 3. Điện trở Ký hiệu: Điện trở dùng cho mạch điều khiển là loại 4,7kΩ và 220Ω Thân điện trở 220Ω có 4 vòng màu: - Vòng 1 và 2: màu đỏ - Vòng 3: màu nâu - Vòng 4: màu vàng kim Giá trị của điện trở được tính như sau: Đỏ đỏ nâu vàng kim 2 2 1x10 5% = 220Ω sai số 5%. 4. Tụ điện: Ký hiệu và hình dạng: Tụ dùng trong mạch là loại tụ không phân cực, có giá trị 33p. Đồ Án Vi Điều Khiển Trang 9 Gvhd: Phạm Quốc Thái Thân có màu vàng với 2 chân. 5. Led đơn: Loại dùng cho mạch thiết kế có màu đỏ Ký hiệu và hình dạng: a: anot (cực dương) k: katot (cực âm) Các thông số của led: - Dòng điện cực đại I Fmax : 10 mA - Điện áp trng bình V Ftyp : 1,7V - Điện áp cực đại V Fmax : 2,1V - Điện áp ngược cực đại V Rmax : 5V - Góc chiếu sáng: 60 ° - Bước sóng: 600 nm IV. THIẾT KẾ MẠCH VI ĐIỀU KHIỂN 1. Chọn các linh kiện: Từ yêu cầu của nhiệm vụ của đồ án, ta chọn các linh kiện, gồm có: - Vi điều khiển AT89C51 - Led đơn thường , màu đỏ - Tụ điện 33p - Transistor loại A1015 và D468 - Điện trở: Giá trị của điện trở được xác định như sau: R = (V CC – V led )/ I đm = (5 – 2)/10(mA) = 330Ω Ta chọn các giá trị của điện 4,7k Ω và 220 Ω - Thạch anh Thạch anh được dùng trong hệ thống là loại 12MHz - Nút ấn - Dây nối - Tấm đồng Đồ Án Vi Điều Khiển Trang 10 [...]... Sáng dần trái sang phải, tắt từ trái sang phải Sáng đuổi và tắt từ phải sang trái Sáng đuổi và tắt từ trái sang phải Đồ Án Vi Điều Khiển Sáng nhấp nháy Trang 13 Gvhd: Phạm Quốc Thái 2 Chương trình điều khiển ORG MOV 0000H TMOD,#01H MOV MOV MOV MOV MOV MOV R7,#8 R6,#8 R5,#8 R4,#8 R3,#7 A,#07FH MP: MP1: RL A MOV P0,A ACALL DELAY DJNZ R7,MP1 MOV P0,#0FFH CLR P2.0 ACALL DELAY SETB P2.0 Đồ Án Vi Điều Khiển. .. hàn cứng lại: đế vi điều khiển, vi điều khiển, điện trở, transistor, mạch Reset e Làm mạch quang báo Tiến hành khoan lỗ trên tấm mica, sau đó lắp ráp các linh kiện led đơn, điện trở 220Ω Mỗi chữ được điều khiên bởi 9 cụm led mắc song song với nhau V LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 1 Lưu đồ: BẮT ĐẦU Sáng đuổi và tắt từ trái sang phải Sáng đuổi và tắt từ phải sang trái Sáng dần trái sang... MOV P0,A JNC MP4 MOV P0,#0FFH Đồ Án Vi Điều Khiển Trang 15 Gvhd: Phạm Quốc Thái MP5: ACALL DELAY2 CLR C MOV A,P0 RLC A MOV P0,A JC MP5 CLR P2.0 ACALL DELAY2 MOV P0,#00H MP6: ACALL DELAY2 MOV A,P0 SETB C RLC A MOV P0,A JNC MP6 SETB P2.0 ACALL DELAY2 MOV A,#0FEH CLR P2.0 ACALL DELAY2 SETB P2.0 MP7: RR A MOV P0,A ACALL DELAY DJNZ R5,MP7 MOV A,#07FH MP8: RL Đồ Án Vi Điều Khiển A Trang 16 Gvhd: Phạm Quốc... P0.5 Đồ Án Vi Điều Khiển Trang 21 Gvhd: Phạm Quốc Thái ACALL DELAY2 SETB P0.5 CLR P0.5 ACALL DELAY2 SETB P0.5 CLR P0.4 ACALL DELAY2 SETB P0.4 CLR P0.3 ACALL DELAY2 SETB P0.3 CLR P0.2 ACALL DELAY2 SETB P0.2 CLR P0.1 ACALL DELAY2 SETB P0.1 CLR P0.7 ACALL DELAY2 SETB P0.7 CLR P2.0 ACALL DELAY2 SETB P2.0 CLR P2.0 ACALL DELAY2 SETB P2.0 CLR P0.7 ACALL DELAY2 SETB P0.7 SETB P0.6 MP19: MOV CLR Đồ Án Vi Điều Khiển. .. TH0,#HIGH(-10000) TL0,#LOW(-10000) TR0 TF0,WAIT TF0 TR0 R0,MP20 DELAY2: MP21: WAIT2: MOV R2,#05 MOV TH0,#HIGH(-10000) MOV TL0,#LOW(-10000) SETB TR0 JNB TF0,WAIT2 Đồ Án Vi Điều Khiển Trang 23 Gvhd: Phạm Quốc Thái CLR TF0 CLR TR0 DJNZ R2,MP21 RET END Đồ Án Vi Điều Khiển Trang 24 ... In mạch chính ra giấy, dùng bàn là là mạch chính lên tấm đồng để giúp cho mực in bám lên tấm đồng trong vòng khoảng 5 – 10 phút Sau đó ngâm nước và bóc giấy in ra - Rửa mạch chính bằng dung dịch FeCl3 bão hòa Khi thấy phần đồng không có mực in bong ra hết là đạt yêu cầu Đồ Án Vi Điều Khiển Trang 12 Gvhd: Phạm Quốc Thái - Khoan lỗ trên tấm bo đồng để lắp ráp với các linh kiện được dùng trong hệ thống... nhiệm vụ đồ án, ta thực hiện vẽ mạch mô phỏng trên phần mềm Protues Đây là cơ sở để giúp ta thiết kế mạch chính với phần mềm Orcad Để đơn giản cho mạch mô phỏng thì hệ thống được thiết kế với 9 led đơn thay cho 9 cụm led điều khiển dòng chữ quang báo “COFFEE – C4” b Vẽ mạch chính trên phần mềm Orcad Sau khi thực hiện mô phỏng trên Protues, ta tiến hành thiết kế mạch chính trên Orcad Đồ Án Vi Điều Khiển. .. Đồ Án Vi Điều Khiển Trang 18 Gvhd: Phạm Quốc Thái CLR P0.3 ACALL DELAY2 SETB P0.3 CLR P0.4 ACALL DELAY2 SETB P0.4 CLR P0.5 ACALL DELAY2 MP12: CLR P0.0 ACALL DELAY2 SETB P0.0 CLR P0.1 ACALL DELAY2 SETB P0.1 CLR P0.2 ACALL DELAY2 SETB P0.2 CLR P0.3 ACALL DELAY2 SETB P0.3 CLR P0.4 ACALL DELAY2 MP13: CLR P0.0 ACALL DELAY2 SETB P0.0 CLR P0.1 ACALL DELAY2 SETB P0.1 CLR P0.2 ACALL DELAY2 SETB P0.2 Đồ Án Vi. .. DELAY2 SETB P0.2 Đồ Án Vi Điều Khiển Trang 19 Gvhd: Phạm Quốc Thái CLR P0.3 ACALL DELAY MP14: CLR P0.0 ACALL DELAY2 SETB P0.0 CLR P0.1 ACALL DELAY2 SETB P0.1 CLR P0.2 ACALL DELAY2 MP15: CLR P0.0 ACALL DELAY2 SETB P0.0 CLR P0.1 ACALL DELAY2 CLR P0.0 ACALL DELAY2 MP16: MOV SETB P0,#0FFH P2.0 MP17: CLR P0.0 CLR P0.1 CLR P0.2 CLR P0.3 CLR P0.4 CLR P0.5 ACALL DELAY Đồ Án Vi Điều Khiển Trang 20 Gvhd: Phạm... DELAY2 SETB P0.2 CLR P0.3 ACALL DELAY2 SETB P0.3 CLR P0.4 ACALL DELAY2 SETB P0.4 CLR P0.5 ACALL DELAY2 SETB P0.5 CLR P0.5 ACALL DELAY2 SETB P0.5 CLR P0.6 ACALL DELAY2 SETB P0.6 CLR P0.7 ACALL DELAY2 Đồ Án Vi Điều Khiển Trang 17 Gvhd: Phạm Quốc Thái MP10: CLR P0.0 ACALL DELAY2 SETB P0.0 CLR P0.1 ACALL DELAY2 SETB P0.1 CLR P0.2 ACALL DELAY2 SETB P0.2 CLR P0.3 ACALL DELAY2 SETB P0.3 CLR P0.4 ACALL DELAY2 SETB . Thái THUYẾT MINH ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH QUANG BÁO “COFFEE - C4” NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM 0 Các thành vi n của nhóm : 1. Nguyễn Duy Công 2. Trần Thượng Khang 3. Hoàng Minh Phúc 4 thực hành các môn học liên quan đến vi điều khiển ngày càng cần thiết hơn. Thiết kế đồ án vi điều khiển là một bước quan trọng giúp sinh vi n làm quen với công vi c thiết kế thực tế. Nhóm em chọn. hiện I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VI ĐIỀU KHIỂN Đồ Án Vi Điều Khiển Trang 3 Gvhd: Phạm Quốc Thái Sự ra đời và phát triển nhanh chóng của kỹ thuật vi điện tử mà đặc trưng là kỹ thuật vi xử lý đã tạo ra một