Thông tin tài liệu
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN – XÂY DỰNG VÀ NÔNG LÂM TRUNG BỘ GIÁO TRÌNH VI ĐIỀU KHIỂN ỨNG DỤNG NGHỀ : ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ : CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số 77/QĐ-CĐTB-ĐT ngày 19 tháng 01 năm 2021 Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Cơ điện – Xây dựng Nông lâm Trung Năm 2021 Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Cùng với yêu cầu phát triển qui mô chất lượng đào tạo nghề Trường yêu cầu biên soạn giáo trình, tài liệu phục vụ giảng dạy học tập trường yêu cầu cần thiết mang tính thiết thực Việc biên soạn giáo trình vi điều khiển ứng dụng để phục vụ giảng dạy cho nghề điện CN, Điện Tử CN, vấn đề cấp bách để kịp thời phục vụ giảng dạy mơ đun Sự hồn chỉnh giáo trình bước giúp cho việc thống hồn thiện nội dung giảng dạy mơ đun Nội dung giáo trình xây dựng dựa theo chương trình khung mơ đun Vi điều khiển ứng dụng thuộc chương trình đào tạo hệ cao đẳng nghề Điện công nghiệp trường Trên sở tiếp cận kế thừa kiến thức biên soạn từ giáo trình tác giả khác nước với nội dung kiến thức kinh nghiệm giảng dạy lớp, giáo trình thể kiến thức ứng dụng cụ thể giúp người học tự nghiên cứu, tự hoàn chỉnh mẫu qui trình cơng nghệ, ngồi người học vận dụng kiến thức để thực qui trình cơng nghệ theo u cầu thực tế sống Giáo trình xây dựng biên soạn bỡi giáo viên giảng dạy mô đun điện tử, kỹ thuật số, vi điều khiển khoa Điện- điện tử Với quan điểm biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, chủ yếu đề cập nội dung bản, cốt yếu từ mở rộng cho nội dung phức tạp Tuy có cố gắng thành viên nhóm biên soạn tránh khỏi tồn tại, khuyết điểm Chúng tơi mong góp khoa, trường bạn đọc để tái lần sau giáo trình có chất lượng tốt Chúng xin chân thành cảm ơn hỗ trợ động viên tinh thần vật chất trường, khoa giúp chúng tơi hồn thành giáo trình Tham gia biên soạn: Nguyễn Văn Loi - chủ biên Lê Kim Ngọc MỤC LỤC BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN PIC 1.1 Pic ? 1.2 Tại pic mà không họ vi điều khiển khác? 1.3 Kiến trúc pic 1.4 RISC CISC 1.5 PIPELINING 1.6 Các dòng pic cách lựa chọn vi điềukhiểnpic 1.7 Ngơn ngữ lập trình cho pic 10 1.8 Mạch nạp pic 10 BÀI 2: VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F877A 12 2.1 Sơ đồ chân vi điều khiển pic16f877a 12 2.2 Một vài thông số vi điều khiển pic16f877a 13 2.3 Sơ đồ khối vi điều khiển pic16f877a 14 2.4 Tổ chức nhớ 14 2.4.1 Bộ nhớ chương trình 15 2.4.2 Bộ nhớ liệu: 15 2.4.3 STACK 19 2.5 Các cổng xuất nhập PIC16F877A 19 2.5.1 PORTA 19 2.5.2 PORTB 20 2.5.3 PORTC 20 2.5.4 PORTD 21 2.5.5 PORTE 21 2.6 TIMER 21 2.7 TIMER1 23 2.8 TIMER2 25 2.9 ADC 26 2.10 COMPARATOR 29 2.11 CCP 34 2.12 Giao tiếp nối tiếp 38 1.12.1 USART 38 2.12.2 MSSP 48 2.13 Cổng giao tiếp song song PSP (PARALLEL SLAVE PORT) 70 2.14 Tổng quan số đặc tính CPU 72 2.14.1 Configuration BIT 72 2.14.2 Các đặc tính OSCILLATOR 73 2.14.3 Các chế độ reset 74 2.14.4 Ngắt (interrupt) 77 2.14.5 Watchdog timer (WDT) 78 2.14.6 Chế độ sleep 79 BÀI 3: TẬP LỆNH CỦA VI ĐIỀU KHIỂN PIC 82 3.1 Vài nét sơ lược tập lệnh vi điều khiển PIC 82 3.2 Tập lệnh vi điều khiển PIC 83 3.3 Cấu trúc chương trình assembly viết cho vi điều khiển PIC 89 BÀI 4: MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỤ THỂ CỦA PIC16F877A 91 4.1 Điều khiển PORT I/O 91 4.1.1 Chương trình delay 94 4.1.2 Một số ứng dụng đặc tính I/O port điều khiển 101 4.2 Vi điều khiển pic16f877a ic ghi dịch 74HC595 126 4.3 PIC16F877A led đoạn 133 4.5 TIMER ứng dụng 151 4.5.1 TIMER hoạt động định thời 151 4.5.2 TIMER hoạt động đếm 161 MÔ ĐUN: VI ĐIỀU KHIỂN ỨNG DỤNG Mã số mô đun: MĐ 33 Thời gian giảng dạy: 90h; (L thuyết:30h; Thực hành:60h) I VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MƠ ĐUN: * Vị trí mơ đun: Mơ đun bố trí dạy sau học xong môn PLC, điện tử bản, điện tử cơng suất, kỹ thuật số * Tính chất mô đun: Là mô đun chuyên môn tự chọn, mơ đun giúp sinh viên biết cách lập trình điều khiển, đấu nối ngoại vi để thực trình điều khiển mục tiêu cụ thể II MỤC TIÊU CỦA MƠ ĐUN: Học xong mơ đun sinh viên có lực : - Kiến thức: + Trình bày cấu trúc vi điều khiển Pic 16F887A + Phân tích khả giao tiếp vi điều khiển Pic 16F887A + Trình bày cấu trúc lệnh tập lệnh vi điều khiển Pic_16F887A - Kỹ năng: + Viết đoạn mã chương trình chương trình hồn chỉnh + Vẽ sơ đồ kết nối ngoại vi để tạo ứng dụng vi điều khiển + Kiểm tra xác định sửa chữa hư hỏng thông thường - Năng lực tự chủ trách nhiệm: + R n luyện tính c n thận, tỉ mỉ, thao tác + phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo học tập + Hình thành tư khoa học, phát triển lực làm việc theo nhóm + R n luyện tính xác, làm việc khoa học tác phong công nghiệp III NỘI DUNG MÔ ĐUN: Số TT Thời gian (giờ) Tên mô đun Tổng Lý Thực hành, Kiểm số thuyết thí nghiệm, thảo luận, tập Bài 1: Tổng quan vi điều khiển pic 1.1 Pic ? 1.2 Tại pic mà không họ vi điều khiển khác?? 1.3 Kiến trúc pic 1.4 RISC CISC 1.5 Pipelining 1.6 Các dòng pic cách lựa chọn vi điều khiển pic 1.7 Ngơn ngữ lập trình cho pic 1.8 Mạch nạp pic Bài 2: Vi điều khiển pic16f877a 20 2.1 Sơ đồ chân vi điều khiển pic16f877a 2.2 Một vài thông số vi điều khiển pic16f877a 2.3 Sơ đồ khối vi điều khiển pic16f877a 2.4 Tổ chức nhớ 2.5 Các cổng xuất nhập pic16f877a 2.6 Timer 2.7 Timer1 2.8 Timer2 2.9 ADC 2.10 Comparator tra 2.11 CCP 2.12 Giao tiếp nối tiếp 2.13 Cổng giao tiếp song song psp (parallel slave port) 2.14 Tổng quan số đặc tính CPU Bài 3: Tập lệnh vi điều khiển pic 1 20 3.1 Vài nét sơ lược tập lệnh vi điều khiển pic 1 3.2 Tập lệnh vi điều khiển pic 3 3.3 Cấu trúc chương trình assembly viết cho vi điều khiển pic 4.1 Điều khiển port I/O 4.2 Vi điều khiển pic 16f877a ic ghi dịch 74hc595 4.3 Pic 16f877a led đoạn 4.4 Ngắt cấu trúc chương trình ngắt 14 4.5 Timer ứng dụng 30 56 Bài 4: Một số ứng dụng cụ thể pic16f877a Cộng 42 90 BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN PIC Mã bài: VĐK1 Mục tiêu: Sau học xong người học có khả năng: - Trình bày cấu trúc chung vi điều khiển - Phân biệt họ vi điều khiển cách lựa chọn vi điều khiển cho phù hợp - Phát biểu ứng dụng vi điều khiển hướng phát triển vi điều khiển - R n luyện tính xác, nghiêm túc học tập thực công việc Nội dung chính: 1.1 Pic ? PIC viết tắt “Programable Intelligent Computer”, tạm dịch “máy tính thơng minh khả trình” hãng Genenral Instrument đặt tên cho vi điều khiển họ: PIC1650 thiết kế để dùng làm thiết bị ngoại vi cho vi điều khiển CP1600 Vi điều khiển sau nghiên cứu phát triển thêm từ hình thành nên dịng vi điều khiển PIC ngày 1.2 Tại pic mà không họ vi điều khiển khác? Hiện thị trường có nhiều họ vi điều khiển 8051, Motorola 68HC, AVR, ARM, Ngoài họ 8051 hướng dẫn cách môi trường đại học, thân người viết chọn họ vi điều khiển PIC để mở rộng vốn kiến thức phát triển ứng dụng cơng cụ nguyên nhân sau: Họ vi điều khiển tìm mua dễ dàng thị trường Việt Nam Giá thành khơng q đắt Có đầy đủ tính vi điều khiển hoạt động độc lập Là bổ sung tốt kiến thức ứng dụng cho họ vi điều khiển mang tính truyền thống: họ vi điều khiển 8051 Số lượng người sử dụng họ vi điều khiển PIC Hiện Việt Nam giới, họ vi điều khiển sử dụng rộng rãi Điều tạo nhiều thuận lợi trình tìm hiểu phát triển ứng dụng như: số lượng tài liệu, số lượng ứng dụng mở phát triển thành công, dễ dàng trao đổi, học tập, dễ dàng tìm dẫn gặp khó khăn,… Sự hỗ trợ nhà sản xuất trình biên dịch, cơng cụ lập trình, nạp chương trình từ đơn giản đến phức tạp,… Các tính đa dạng vi điều khiển PIC, tính không ngừng phát triển 1.3 Kiến trúc pic Cấu trúc phần cứng vi điều khiển thiết kế theo hai dạng kiến trúc: kiến trúc Von Neuman kiến trúc Havard Hình 1.1: Kiến trúc Havard kiến trúc Von-Neuman Tổ chức phần cứng PIC thiết kế theo kiến trúc Havard Điểm khác biệt kiến trúc Havard kiến trúc Von-Neuman cấu trúc nhớ liệu nhớ chương trình Đối với kiến trúc Von-Neuman, nhớ liệu nhớ chương trình nằm chung nhớ, ta tổ chức, cân đối cách linh hoạt nhớ chương trình nhớ liệu Tuy nhiên điều có nghĩa tốc độ xử lí CPU phải cao, với cấu trúc đó, thời điểm CPU tương tác với nhớ liệu nhớ chương trình Như nói kiến trúc Von-Neuman khơng thích hợp với cấu trúc vi điều khiển Đối với kiến trúc Havard, nhớ liệu nhớ chương trình tách thành hai nhớ riêng biệt Do thời điểm CPU tương tác với hai nhớ, tốc độ xử lí vi điều khiển cải thiện đáng kể Một điểm cần tập lệnh kiến trúc Havard tối ưu tùy theo yêu cầu kiến trúc vi điều khiển mà không phụ thuộc vào cấu trúc liệu Ví dụ, vi điều khiển dịng 16F, độ dài lệnh ln 14 bit (trong liệu tổ chức thành byte), kiến trúc Von-Neuman, độ dài lệnh bội số byte (do liệu tổ chức thành byte) Đặc điểm minh họa cụ thể hình 1.1 XORWF hang don vi giay,0 ; cập nhật hàng chục giá trị giây BTFSS STATUS,Z GOTO exit_int CLRF hang_don_vi_giay INCF hang_chuc_giay,1 MOVLW 0x06 ; so sánh giá trị hàng chục giây với XORWF hang_chuc_giay,0 BTFSS STATUS,Z GOTO exit_int CLRF hang chuc giay ; cập nhật giá trị phút INCF hang_don_vi_phut,1 MOVLW 0x0A ; so sánh hàng đơn vị giá trị phút với 10 XORWF hang_don_vi_phut,0 BTFSS STATUS,Z GOTO exit_int CLRF hang_don_vi_phut INCF hang_chuc_phut,1 MOVLW 0x06 ; so sánh hàng chục giá trị phút với XORWF hang_chuc_phut,0 BTFSS STATUS,Z GOTO exit_int CLRF hang_chuc_phut INCF gio,1 ; cập nhật giá trị MOVLW 0x18 XORWF gio,0 BTFSS STATUS,Z GOTO exit_int CLRF gio GOTO exit_int ; ; Đoạn chương trình bắt buộc dùng để kết thúc chương trình ngắt ; exit_int MOVF FSR_save,W MOVWF FSR 165 MOVF PCLATH_save,W MOVWF PCLATH SWAPF STATUS_save,W MOVWF STATUS SWAPF W_save,1 SWAPF W_save,0 RETFIE ORG 0x0000 GOTO start ORG 0x050 ; ; Chương trình ; start ; ; Khởi tạo PORT điều khiển ; BCF STATUS,RP1 BSF STATUS,RP0 MOVLW 0x00 ; PORTD
Ngày đăng: 23/06/2023, 09:13
Xem thêm:
