Mạch đo khoảng cách có code chi tiết, sử dụng cảm biến siêu âm SRF05 và vi xử lí 8051, thích hợp cho các bạn muốn tìm hiểu thêm về vi xử lí, làm bài tập lớn cho môn vi xử lí hoặc đồ án 1. trong bài có code chi tiết viết cho vi xử lí, số lượng các linh kiện cần thiết để làm mạch thật, sơ đồ mạch in và hình ảnh mạch thật sau khi đã hoàn thành. Các bạn cần làm mạch thật có thể liên hệ với mình qua email nhé.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ KHOA TỰ ĐỘNG HÓA ĐỒ ÁN I ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH ĐO KHOẢNG CÁCH DÙNG CẢM BIẾN SIÊU ÂM VÀ VI XỬ LÍ 8051 Giảng viên hướng dẫn: ThS Đặng Văn Mỹ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Minh Tuấn Mã số sinh viên: 20192146 Lớp: Tự động hóa 03 - K64 Hà Nội, tháng năm 2022 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÍ THUYẾT I Giới thiệu vi điều khiển AT89S52 Sơ lược vi điều khiển AT89S52 Khảo sát vi điều khiển AT89S52 hãng Intell II.CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO KHOẢNG CÁCH 14 1.Đo thủ công 14 Sử dụng Lase để đo khoảng cách 14 Phương pháp đo khoảng cách sóng siêu âm cảm biến SRF05 14 III Ứng dụng ngơn ngữ lập trình Assembler, C điều khiển 20 Ngơn ngữ lập trình Assembler 20 Ngơn ngữ lập trình C 20 CHƯƠNG II: 22 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 22 I Các linh kiện đề tài 22 Điện trở 22 Biến trở 22 Tụ điện 23 LCD 1602 23 Trở băng 26 II Sơ đồ nguyên lí mạch 27 CHƯƠNG III: 28 THIẾT KẾ PHẦN MỀM 28 CHƯƠNG IV: 32 MẠCH THẬT 32 I Chuẩn bị linh kiện 32 II Sơ đồ mạch in 33 III Hình ảnh thực tế 33 KẾT LUẬN 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO 35 LỜI MỞ ĐẦU Ngày kỹ thuật vi điều khiển trở nên quen thuộc ngành kỹ thuật dân dụng Các vi điều khiển có khả xử lý nhiều hoạt động phức tạp mà cần chip vi mạch nhỏ, thay tủ điều khiển lớn phức tạp mạch điện gọn nhẹ, dễ dàng thao tác sử dụng Vi điều khiển khơng góp phần vào kỹ thuật điều khiển mà cịn góp phần to lớn vào việc phát triển thơng tin Chính lý trên, việc tìm hiểu, khảo sát vi điều khiển điều mà sinh viên ngành điện mà đặc biệt chuyên ngành tự động hóa phải quan tâm Đó nhu cầu cần thiết cấp bách sinh viên, đề tài thực đáp ứng nhu cầu Các điều khiển sử dụng vi điều khiển đơn giản để vận hành sử dụng đươc lại điều phức tạp Phần công việc xử lý phụ thuộc vào người, chương trình hay phần mềm Nếu khơng có tham gia người hệ thống vi điều khiển vật vô tri Do nói đến vi điều khiển giống máy tính bao gồm phần phần cứng phần mềm Trên sở kiến thức học hướng dẫn thầy Đặng Văn Mỹ, em xin trình bày đồ án I với đề tài: “Thiết kế mạch đo khoảng cách dùng cảm biến siêu âm vi xử lí 8051” Vì lần đầu thiết kế đồ án nên trình thiết kế em cịn nhiều thiếu sót, kính mong thầy thông cảm Em mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy để em trau dồi thêm nhiều kinh nghiệm kiến thức Em xin chân thành cảm ơn GVHD ThS Đặng Văn Mỹ tận tình hướng dẫn để em hồn thiện đồ án CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÍ THUYẾT I Giới thiệu vi điều khiển AT89S52 Sơ lược vi điều khiển AT89S52 - Là vi điều khiển bit, chế tạo theo công nghệ CMOS - 4KB nhớ, lập trình lại nhanh, có khả ghi xóa tới 1000 chu kì - Tần số hoạt động từ Hz đến 24 MHz - mức khóa nhớ lập trình - Timer/Couter 16 bit - 128byte RAM nội - Port xuất/nhập (I/O) bit - Giao tiếp nối tiếp - 64 KB vùng nhớ mã - 64 KB vùng nhớ liệu ngồi - Xử lí Boolean (hoạt động bit đơn) - 210 vị trí nhớ định vị bit - 4µs cho hoạt động nhân chia Khảo sát vi điều khiển AT89S52 hãng Intell 2.1 Sơ đồ chân vi điều khiển AT89S52 a) Sơ đồ chân AT89S52 thuộc họ 8051 có 40 chân cho chức khác vào I/O, đọc RD, ghi WR, địa chỉ, liệu ngắt Mô tả chân vi điều khiển AT89S52 b) Chức chân Chân VCC: Chân số 40 VCC cấp điện áp nguồn cho chip Nguồn điện áp +5V Chân GND: Chân số 20 GND Chân Reset: Chân số chân tái lập reset Nó đầu vào tích cực mức cao (bình thường mức thấp) Nhằm làm cho đầu vào RESET có hiệu phải có tối thiểu chu kì máy, hay nói cách khác, xung cao phải kéo dài chu kì máy trước xuống thấp.Trong 8051 chu kì máy 12 chu kì dao động Chân XTAL1 XTAL2: 89S52 có giao động chip yêu cầu có xung đồng hồ ngồi để chạy Bộ giao động thạch anh thường xuyên nối tới chân đầu vào XTAL1 (chân 19) XTAL2 (chân 18) Bộ giao động thạch anh nối tới XTAL1 XTAL2 cần hai tụ điện giá trị 33pF Một phía tụ điện nối xuống đất Chân Reset: Chân số chân tái lập reset Nó đầu vào tích cực mức cao (bình thường mức thấp) Nhằm làm cho đầu vào RESET có hiệu phải có tối thiểu chu kì máy, hay nói cách khác, xung cao phải kéo dài chu kì máy trước xuống thấp.Trong 8051 chu kì máy 12 chu kì dao động Chân EA: Tín hiệu vào EA chân 31 thường mắ lên mức mức Nếu mức 1, 89S52 thi hành chương trình từ nhớ nội Nếu mức 0, 89S52 thi hành chương trình từ nhớ ngoại Chân PSEN (program store enable): Tín hiệu xuất từ vi điều khiển để điều khiển đọc nhớ chương trình Nếu sử dụng nhớ chương trình ngồi PSEN nối với OE ROM, khơng sử dụng bỏ trống chân Chân ALE (address latch enable): Cho phép chốt địa Tín hiệu ALE nối với chân LE IC chốt Các PORT: Port (chân 32 – 39): port có hai chức 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 (chân – 8): port IO, chân P1.0, P1.1, P1.2, dùng cho giao tiếp với thiết bị cần Ngoài chân P1.0 ngõ vào timer 2, chân P1.1 ngõ vào ngắt timer 8952 Port (chân 21 – 28): port đa dùng đường xuất nhập byte cao bus địa thiết bị dùng nhớ mở rộng Port (chân 10 – 17): port đa không sử dụng port dùng làm IO; có sử dụng có chức đặc biệt sau: ▪ P3.0 - RxD: dùng để nhận liệu nối tiếp giao tiếp UART hay giao tiếp máy tính ▪ P3.1 - TxD: dùng để truyền liệu nối tiếp giao tiếp UART hay giao tiếp máy tính ▪ P3.2 - INT0: tín hiệu ngắt ngồi thứ ▪ P3.3 - INT1: tín hiệu ngắt ngồi thứ ▪ P3.4 - T0: ngõ vào nhận xung ngoại cho timer / counter ▪ P3.5 - T1: ngõ vào nhận xung ngoại cho timer / counter ▪ P3.6 - WR: điều khiển ghi liệu ▪ P3.7 - RD: điều khiển đọc liệu 2.2 Sơ đồ khối a) Sơ đồ Sơ đồ khối AT89S52 b) Tổ chức nhớ - Vi điều khiển 89S52 có nhớ nội bên có khả giao tiếp với nhớ bên nhớ bên khơng có đủ khả lưu trữ chương trình - Bộ nhớ bên gồm có loại nhớ: nhớ liệu nhớ chương trình Bộ nhớ liệu có 256 byte, nhớ chương trình có dung lượng kbyte - Bộ nhớ mở rộng bên ngồi gồm có loại: nhớ liệu nhớ chương trình Khả giao tiếp 64kbyte cho loại - Bộ nhớ mở rộng bên ngồi nhớ chương trình bên nhớ chương trình bên khơng có đặc biệt – có chức lưu trữ liệu mã chương trình nên khơng cần phải khảo sát - Bộ nhớ chương trình bên vi điều khiển thuộc loại nhớ FLASH ROM cho phép xố xung điện lập trình lại - Bộ nhớ RAM nội bên nhớ đặc biệt người sử dụng vi điều khiển cần phải nắm rõ cách tổ chức chức đặc biệt nhớ - Bản đồ nhớ Data chip sau: - Hai đặc tính cần ý là: + Các ghi port xuất nhập định vị (xác định) nhớ truy xuất trực tiếp giống địa nhớ khác + Ngăn xếp bên RAM nội nhỏ so với RAM ngoại Microcontroller khác - RAM bên 89S52 phân chia sau: ▪ Các bank ghi có địa từ 00H đến 1FH ▪ RAM địa hóa bit có địa từ 20H đến 2FH ▪ RAM đa dụng từ 30H đến 7FH Từ hình vẽ cho thấy 80 byte đa dụng chiếm địa từ 30H đến 7FH, 32 byte từ 00H đến 1FH dùng với mục đích tương tự (mặc dù địa có mục đích khác).Mọi địa vùng RAM đa dụng truy xuất tự dùng kiểu địa trực tiếp gián tiếp ▪ Các ghi chức đặc biệt 80H đến FFH + Vùng RAM đa dụng: 10 + Điều chỉnh tay chậm Assembler 21 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG Đề tài: “Thiết kế mạch đo khoảng cách dùng cảm biến siêu âm vi xử lí 8051” bao gồm phần sau: -Sử dụng cảm biến siêu âm SRF05 để đo khoảng cách -Sử dụng Timer1 để lấy thời gian lúc đo -Hiện thị kết đo lên LCD -Nguồn cung cấp 5VDC I Các linh kiện đề tài Điện trở Điện trở đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dịng điện vật dẫn điện Nó định nghĩa tỉ số hiệu điện hai đầu vật thể với cường độ dịng điện qua Nó xác định công thức: 𝑅 = 𝑈 𝐼 Trong đó: U: hiệu điện hai đầu vật dẫn điện, đo Vôn (V) I: cường độ dòng điện qua vật dẫn điện, đo Ampe(A) R: điện trở vật dẫn điện, đo Ohm(Ω) Ký hiệu: Ký hiệu hình dạng điện trở Điện trở linh kiện thu động có tác dụng cản trở điện áp dòng điện Điện trở sử dụng nhiều mạch điện tử Biến trở Biến trở điện trở thay đổi được, có tác dụng thay đổi điện áp theo yêu cầu người sử dụng Ký hiệu: 22 Ký hiệu hình dạng biến trở Tụ điện Tụ điện linh kiện thụ động cấu tạo tụ điện hai cực kim loại ghép cách khoảng d hai tụ dung dịch hay chất điện mơi cách điện có điện dung Đặc điểm tụ cho dòng xoay chiều qua, ngăn cản dòng điện chiều Ký hiệu: Ký hiệu hình dạng tụ điện LCD 1602 LCD tên viết tắt Liquid Crystal Display hay cịn gọi hình tinh thể lỏng Có nhiều loại hình LCD khác Với ứng dụng nhỏ thường sử dụng loại hình cỡ nhỏ đơn giản loại LCD1602 Các ký tự hiển thị hình với hàng, hàng hiển thị 16 ký tự 23 LCD 1602 LCD 1602 mành hình sử dụng rộng rãi cho ứng dụng vi điều khiển LCD 1602 có nhiều ưu điểm so với dạng hiển thị khác như: khả hiển thị kí tự đa dạng (chữ, số, kí tự đồ họa); dễ dàng đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau, tiêu tốn tài nguyên hệ thống, giá thành rẻ,… Có ghi quan trọng bên LCD 1602 ghi liệu ghi lệnh Thanh ghi lệch suer dụng để gửi lệnh xóa hình, chỉnh trỏ đầu tiên… Thanh ghi liệu sử dụng để gửi liệu cần hiển thị hình LCD 1602 Thông số kĩ thuật sản phẩm LCD 1602: - Điện áp MAX: 7V - Điện áp MIN: - 0,3V - Hoạt động ổn định: 2.7-5.5V - Điện áp mức cao: > 2.4 - Điện áp mức thấp: