Đồ án tập trung nghiên cứu các vấn đề cơ bản của vi điều khiển

MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG KIẾN THỨC TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu điều khiển từ xa 1.1.1 Điều khiển từ xa tần số vô tuyến (RF) 1.1.2 Hoạt động .7 1.2 Giới thiệu linh kiện sử dụng 1.2.1 1.2.1.1 Tổng quan vi điều khiển AT89c51 Tóm tắt lịch sử 8051 1.2.1.2 Kiến trúc vi điều khiển 8051 .14 1.2.1.3 Các cổng vào 8051 26 1.2.2 Tổng quan PT 2262 và PT2272 .32 1.2.4 Relay 39 1.2.5 Tụ điện: 40 1.2.6 Điện Trở: .42 1.2.7 Diode .43 1.2.8 Led đơn : 43 1.2.9 Transistor c1815: 44 CHƯƠNG 46 THIẾT KẾ MẠCH .46 2.1 Sơ đồ khối 46 2.1.1 Chức nhiệm vụ khối 46 2.2 Sơ đồ nguyên lý và hoạt động mạch .51 2.2.1 Sơ đồ nguyên lý 51 2.2.2 Nguyên lý hoạt động mạch .52 2.3.2 Khi tắt thiết bị: .53 2.4 Lưu đồ giải thuật 54 2.5 Code chương trình .54 CHƯƠNG 55 THI CÔNG MẠCH 55 3.1 Dụng cụ sử dụng 55 3.2 Tiến hành thi công mạch 55 3.3 Sản Phẩm hoàn thiện .57 3.4 Hướng Dẫn Sử dụng .57 KẾT LUẬN 59 Tài Liệu Tham Khảo 60 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN Đồ án tập trung nghiên cứu các vấn đề vi điều khiển AT89c51 và xây dựng module điều khiển thiết bị điện từ xa sóng RF với các nhiệm vụ sau: - Nghiện cứu cách tổng quan vi điều khiển AT89c51 - Thiết kế chế tạo module điều khiển thiết bị điện sóng RF LỜI CẢM ƠN Trong suốt qua trình học tập (2009- 2014) và thời gian làm đồ án tại trường ĐH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG, em nhận hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình q thầy cơ, các anh chị và các bạn Quý thầy cô không truyền đạt cho chúng em kiến thức chuyên môn cần thiết sau trường mà chúng em học hỏi nhiều kiến thức thực tế từ thầy cô khoa cô hướng dẫn Do em hoàn thành đồ án tốt nghiệp đúng thời gian quy định Với lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới: Quý thầy cô trường ĐH CNTT &TT giảng dạy cho chúng em nhiều kiến thức quý báu Bộ môn Công nghệ viễn thông tất quý thầy cô khoa Công nghệ điện tử và truyền thông giảng dạy kiến thức chuyên môn làm sở để em thực tốt đồ án tốt nghiệp và tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em hoàn tất khóa học Đặc biệt, em xin cảm ơn thầy giáo … - giáo viên hướng dẫn nhiệt tình giúp đỡ và dạy, giúp em định hướng tốt trong suốt thời gian hoàn thành đồ án, Thái nguyên, ngày…tháng….năm 2014 SINH VIÊN THỰC HIỆN LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan: Những nội dung đồ án này là em thực hướng dấn trực tiếp thầy giáo Lê Văn Chung.- giáo viên hướng dẫn, nghiên cứu Internet, sách báo, và các tài liệu và ngoài nước có liên quan Khơng chép hay sử dụng bài làm khác Mọi tham khảo dùng đồ án trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên cơng trình, thời gian, địa điểm công bố Em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm lời cam đoan trước Quý thầy cô và nhà trường Thái Nguyên, ngày…tháng…năm 2013 SINH VIÊN THỰC HIỆN LỜI MỞ ĐẦU Điện tử trở thành ngành khoa học đa nhiệm vụ điện tử đáp ứng địi hỏi khơng ngừng các ngành, lĩnh vực khác nhu cầu thiết yếu người sống ngày Một ứng dụng quan trọng ngành công nghệ điện tử là kỹ thuật điều khiển từ xa RF Sử dụng RF ứng dụng nhiều công nghiệp và các lĩnh vực khác sống với thiết bị điều khiển từ xa tinh vi và đạt suất, kinh tế thật cao Xuất phát từ ứng dụng đó, em thiết kế và lắp ráp mạch ứng dụng nhỏ thu phát RF: “ Bộ điều khiển từ xa RF ” Bộ điều khiển từ xa sau thi cơng mạch xong điều khiển bốn thiết bị Mạch sử dụng IC phát PT2262 để mã hóa tín hiệu điều khiển Dữ liệu sau mã hóa truyền modul phát RF 315Mhz , tín hiệu thu bưởi khối thu RF, liệu giải mã PT2272 và đưa vi xử lý Vi xử lý xử lý tín hiệu đưa từ PT2272 và điều khiển khối Relay để bật thiết bị yêu cầu mở bên phát Nội Dung báo cáo gồm chương: Chương 1: Kiến Thức Tổng Quan Chương 2:Thiết Kế Mạch Chương 3:Thi Công Mạch Đề tài này giúp em hiểu rõ nguyên lý thu phát và ứng dụng lý thuyết học vào thực tế đồng thời tìm hiểu thêm điều chưa học và nâng cao kỹ thực hành là ứng dụng mạch thực tế Qua quá trình nghiên cứu và thực em: - Đã làm được: Mạch chạy ổn định Kết hợp moldul phát với vi điều khiển Điều khiển tín hiệu dạng on/off từ phím bấm sang vi điều khiển và vi điều khiển xuất lệnh thực thi sang bên phát gửi Chưa làm được: - Mạch hạn chế số thiết bị điều khiển,chỉ điều khiển thiết bị Chưa chế tạo module thu phát mà phải mua Hướng phát triển đề tài: Thiết kế điều khiển nhiều thiết bị, tối đa đươc 15x256 thiết bị Mở rộng điều khiển thiết bị tin nhắn SMS hay internet CHƯƠNG KIẾN THỨC TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu điều khiển từ xa Ít người biết điều khiển từ xa giới đời nhằm mục đích phục vụ cho chiến tranh Các loại điều khiển từ xa tần số vô tuyến xuất vào chiến tranh giới I nhằm hướng dẫn các tàu hải quân Đức đâm vào thuyền quân Đồng Minh Đến chiến tranh giới II, điều khiển từ xa dùng để kích nổ bom Sau chiến tranh, công nghệ tuyệt vời chúng tiếp tục cải tiến để phục vụ đắc lực đời sống người Và đến nay, nói, gần sử dụng điều khiển từ xa để điều khiển thiết bị nào Ban đầu, người ta dùng điều khiển từ xa sử dụng công nghệ tần số vô tuyến RF (Radio Frequency) và sau bắt đầu ứng dụng cơng nghệ hồng ngoại IR (Infrared Remote) vào điều khiển từ xa Hiện đời sống, chúng ta sử dụng hai loại điều khiển từ xa này 1.1.1 Điều khiển từ xa tần số vô tuyến (RF) Là loại điều khiển từ xa xuất và đến giữ vai trò quan trọng và phổ biến đời sống Nếu điều khiển IR dùng nhà điều khiển RF lại dùng cho nhiều vật dụng bên ngoài các thiết bị mở cửa gara xe, hệ thống báo hiệu cho xem các loại đồ chơi điện tử từ xa chí kiểm soát vệ tinh và các hệ thống máy tính xách tay và điện thoại thông minh… 1.1.2 Hoạt động Với loại điều khiển này, sử dụng nguyên lý tương tự điều khiển tia hồng ngoại thay gửi các tfn hiệu ánh sáng, lại truyền sóng vơ tuyến tương ứng với các lệnh nhị phân Bộ phận thu sóng vơ tuyến thiết bị điều khiển nhận tín hiệu và giải mã 1.2 Giới thiệu linh kiện sử dụng 1.2.1 Tổng quan vi điều khiển AT89c51 1.2.1.1 Tóm tắt lịch sử 8051 Vào năm 1981 hãng Intel giới thiệu số vi điều khiển gọi là 8051 Bộ vi điều khiển này có 128 byte RAM, 4K byte ROM chip, hai định thời, cổng nối tiếp và cổng (đều rộng bit) vào – tất đặt chip Lúc coi là “hệ thống chip” 8051 là xử lý bit có nghĩa là CPU làm việc với bit liệu tại thời điểm Dữ liệu lớn bit chia thành các dự liệu bit để xử lý 8051 có tất cổng vào – I/O cổng rộng bit Mặc dù 8051 có ROM chip cực đại là 64K byte, các nhà sản xuất lúc cho xuất xưởng với 4K byte ROM chip 8051 trở lên phổ biến sau Intel cho phép các nhà sản xuất khác sản xuất và bán dạng biến thể nào 8051 mà họ thích với điều kiện họ phải để lại mã tương thích với 8051 Điều này dẫn đến đời nhiều phiên 8051 với các tốc độ khác và dung lượng ROM chip khác bán nửa các nhà sản xuất Điều này quan trọng là có nhiều biến thể khác 8051 tốc độ và dung lượng nhớ ROM chip, tất chúng tương thích với 8051 ban đầu các lệnh Điều này có nghĩa là viết chương trình cho phiên nào chạy với phiên khác mà không phân biệt sản xuất từ hãng nào Các đặc tính 8051 đầu tiên: Đặc Tính ROM chip RAM Bộ định thời Các chân vào – Cổng nối tiếp Nguồn ngắt Số Lượng 4K byte 128 byte 32 Bộ vi điều khiển 8051 Bộ vi điều khiển 8051 là thành viên họ 8051 Hãng Intel ký hiệu là MCS51 Sơ đồ khối 8051 - Các thành viên khác họ 8051 a Bộ vi điều khiển 8052 Bộ vi điều khiển 8052 là thành viên khác họ 8051, 8052 có tất các đặc tính chuẩn 8051 ngoài có thêm 128 byte RAM và định thời Hay nói cách khác là 8052 có 256 byte RAM và định thời Nó có 8K byte ROM Trên chíp thay 4K byte 8051 Đặc tính 8051 ROM chip 4K byte RAM 128 byte Bộ định thời Chân vào - 32 Cổng nối tiếp Nguồn ngắt So sánh đặc tính thành viên họ 8051 8052 8K byte 256 byte 32 8031 OK 128 byte 32 Như nhìn thấy từ bảng 8051 là tập 8052 Do tất chương trình viết cho 8051 chạy 8052 điều ngược lại là không đúng b Bộ vi điều khiển 8031 Một thành viên khác 8051 là chíp 8031 Chíp này thường coi là 8051 khơng có ROM chíp có OK byte ROM chíp Để sử dụng chíp này ta phải bổ xung ROM ngoài cho ROM ngoài phải chứa chương trình mà 8031 nạp và thực So với 8051 mà chương trình chứa ROM chíp bị giới hạn 4K byte, cịn ROM ngoài chứa chương trinh gắn vào 8031 lớn đến 64K byte Khi bổ xung cổng, lại cổng để thao tác Để giải vấn đề này ta bổ xung cổng vào - cho 8031 Phối phép 8031 với nhớ và cổng vào - Ngoài cịn có các phiên khác tốc độ 8031 từ các hãng sản xuất khác - Các vi điều khiển 8051 từ các hãng khác a Bộ vi điều khiển 8751 Chíp 8751 có 4K byte nhớ UV-EPROM chíp Để sử dụng chíp này để phát triển yêu cầu truy cập đến đốt PROM xoá UV- EPROM để xoá nội dung nhớ UV-EPROM bên 8751 trước ta lập trình lại Do thực tế là ROM chíp 8751 là UV-EPROM nên cần phải 20 phút để xoá 8751 trước lập trình trở lại Điều này dẫn đến nhiều nhà sản xuất giới thiệu các phiên Flash Rom và UV-RAM 8051 Ngoài cịn có nhiều phiên với các tốc độ khác 8751 từ nhiều hãng khác b Bộ vi điều khiển AT8951 từ Atmel Corporation Chíp 8051 phổ biến này có ROM chíp dạng nhớ Flash Điều này là lý tưởng phát triển nhanh nhớ Flash xoá vài giây tương quan so với 20 phút mà 8751 yêu cầu Vì lý này mà AT89C51 để phát triển hệ thống dựa vi điều khiển yêu cầu đốt ROM mà có hỗ trợ nhớ Flash Tuy nhiên lại không yêu cầu xoá ROM Lưu ý nhớ Flash ta phải xoá toàn nội dung ROM nhằm để lập trình lại cho Việc xoá nhớ Flash thực đốt PROM và là lý tại lại không cần đến xoá Để loại trừ nhu cầu đốt PROM hãng Atmel nghiên cứu phiên AT 89C51 lập trình qua cổng truyền thơng COM máy tính IBM PC Số linh kiện ROM RAM Chân Timer Ngắt Vcc Đóng