Thiết kế hệ thống thước đo tuyến tính

Tổng quan về PIC16F877A

PIC16F877A, viết tắt của "Programmable Intelligent Computer", là một trong những vi điều khiển phổ biến nhất hiện nay Với giá thành hợp lý và nhiều chức năng đa dạng, PIC16F877A hỗ trợ hầu hết các tính năng của một bộ vi điều khiển hiện đại.

1.2.1 Hình dạng và bố trí chân của Pic16F877A

Sinh viên: Nguyễn Thị Phương Thảo_ĐT901

1.2.2 Đặc tính nổi bật của bộ xử lý

Sử dụng công nghệ tích hợp cao RICSC CPU

Người sử dụng có thể lập trình với các câu lệnh đơn giản

Tất cả các câu lệnh thực hiện trong 1 chu kì ngoại trừ một số lệnh rẽ nhánh thực hiện trong 2 chu kì

Tốc độ hoạt động là : - Xung đồng hồ vào là DC-20MHz

- Chu kì lệnh thực hiện trong 200ns

Bộ nhớ chương trình Flash 8Kx14 Words

1.2.3 Sơ đồ khối bộ vi điều khiển Pic16F877A

Hình 1.2 Sơ đồ khối của Pic16F877A

1.2.4 Mô tả các chân chức năng của Pic16F877A

Bảng 1.1 Bảng chân chức năng của Pic16F877A

OSC1/CLKIN 13 I Đầu vào của dao động thạch anh/ngõ vào xung clock ngoại

14 O Đầu ra của bộ dao động thạch anh Nối với thạch anh hay cộng

20 hưởng trong chế độ dao động của thạch anh Trong chế độ RC, ngõ ra của chân OSC2

MCLR /VPP 1 I/P Ngõ vào của Master Clear

(Reset) hoặc ngõ vào điện thế được lập trình Chân này cho phép tín hiệu RESET thiết bị tác động ở mức thấp

PORTA là port vào ra hai chiều

RA0 có thể làm ngõ vào tương tự thứ

2 hoặc điện áp chuẩn tương tự âm

3 hoặc điện áp chuẩn tương tự dương

RA4 có thể làm ngõ vào xung clock cho bộ định thời Timer0 Hoặc làm đầu ra

PORTB là port vào ra hai chiều

RB0 có thể làm chân ngắt ngoài

PORTC là port vào ra hai chiều

RC0 có thể là ngõ ra của bộ dao động Timer1 hoặc ngõ vào xung clock cho Timer1

RC1 có thể là ngõ vào của bộ dao động Timer1 hoặc ngõ vào Capture2/ngõ ra compare2/ngõ ra PWM2

RC2 có thể là ngõ vào Capture1/ngõ ra compare1/ngõ vào PWM1

RC3 có thể là ngõ vào xung clock đồng bộ nối tiếp/ngõ ra trong cả hai chế độ SPI và I2C

RC4 có thể là dữ liệu bên trong SPI (chế độ SPI) hoặc dữ liệu I/O (chế độ I2C)

RC5 có thể là dữ liệu ngoài SPI (chế độ SPI)

RC6 có thể là chân truyền không đồng bộ USART hoặc đồng bộ với xung đồng hồ

RC7 có thể là chân nhận không đồng bộ USART hoặc đồng bộ với dữ liệu

PORTD là port vào ra hai chiều hoặc là parallel slave port khi giao tiếp với bus của bộ vi xử lý

PORTE là port vào ra hai chiều

RE0 có thể điều khiển việc đọc parallel slave port hoặc là ngõ vào tương tự thứ 5

RE1 có thể điều khiển việc ghi parallel slave port hoặc là ngõ vào tương tự thứ 6

RE2 có thể điều khiển việc chọn parallel slave port hoặc là ngõ vào tương tự thứ 7

VDD 12, 31 P Cung cấp nguồn dương cho các mức logic và những chân I/O

Các kí hiệu: I: input O: output I/O:input/output P: power

Pic16F877A có 3 khối bộ nhớ: Bộ nhớ chương trình Flash, bộ nhớ dữ liệu RAM, bộ nhớ EEPROM

1.2.5.1 Tổ chức bộ nhớ chương trình Flash

Vi điều khiển Pic16F877A sở hữu bộ nhớ chương trình 13 bit với dung lượng 8Kx14 từ mã Flash, được tổ chức thành 4 trang, mỗi trang có 2Kx14 từ mã.

Khi Reset địa chỉ bắt đầu thực hiện chạy là 0000h, vector ngắt bắt đầu từ 0004h

Stack có 8 mức dùng để lưu địa chỉ lệnh thực hiện tiếp theo sau lệnh CALL và khi xẩy ra ngắt Xem hình 1.3

Hình 1.3 Bản đồ bộ nhớ chương trình và các ngăn xếp

1.2.5.2 Tổ chức bộ nhớ dữ liệu RAM

RAM là bộ nhớ có khả năng đọc và ghi, nhưng không lưu trữ dữ liệu khi mất điện Bộ nhớ RAM của Pic16F877A được chia thành 4 Bank, mỗi Bank có dải địa chỉ từ 0 đến 7FH (128 byte) Trong các Bank này có các thanh ghi đa mục đích, hoạt động như RAM tĩnh, cùng với các thanh ghi chức năng đặc biệt nằm ở vùng địa chỉ thấp.

Các Thanh ghi đa mục đích (General Purpose Register) có thể được truy cập trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua thanh ghi FSR, với tổng dung lượng lên đến 368 bytes.

Các thanh ghi chức năng đặc biệt được sử dụng bởi CPU và các khối ngoại vi để điều khiển hoạt động của thiết bị Chúng có thể được phân loại thành hai nhóm: thanh ghi trung tâm (CPU) và thanh ghi ngoại vi.

Các thanh ghi trạng thái STATUS bao gồm 4 thanh ghi trên 4 dãy, được đặt tại các địa chỉ 03h, 83h, 103h và 108h Những thanh ghi này cung cấp thông tin về trạng thái của phần tử logic toán học ALU, trạng thái Reset, cũng như trạng thái của các bít lựa chọn dãy thanh ghi cho bộ nhớ dữ liệu.

Hình 1.4 Hình ảnh các Bank

Thanh ghi trạng thái có thể được tạo ra từ nhiều lệnh khác nhau, tương tự như các thanh ghi khác Khi thanh ghi trạng thái là kết quả của một lệnh ảnh hưởng đến các bít Z, DC, C, thì việc ghi vào các bít này sẽ không khả thi.

Thanh ghi OPTION_REG bao gồm hai địa chỉ 81h và 181h, cho phép đọc và ghi Các thanh ghi này chứa nhiều bit điều khiển quan trọng, xác định các tham số như hệ số định trước TMR0, hệ số định sau WDT, ngắt ngoài INT và điện áp treo cổng B.

Các thanh ghi INTCON, nằm ở địa chỉ 0Bh, 8Bh, 10Bh và 18Bh, cho phép đọc và ghi Chúng chứa các cờ và quyền truy cập liên quan đến việc tràn thanh ghi TMR0, cũng như các ngắt từ cổng RB và chân ngắt ngoài RB0/INT.

Thanh ghi PIE1 tại địa chỉ 8Ch chứa các bit cho phép điều khiển riêng lẻ các ngắt ngoại vi CCP2, ngắt xung đột tuyến SSP và các hoạt động ghi ngắt của EEPROM.

Thanh ghi PCON (Power Control): chứa bit cờ cho phép phân biệt giữa việc Reset hệ thống (POR) để Reset MCLR ngoại với Reset WDT

Hình 1.5 Hình ảnh nạp PCLATH tới PC

PLC và PCLATH là chương trình xác định địa chỉ của lệnh tiếp theo sẽ được thực hiện Bộ đếm chương trình (PC) có độ rộng 13 bit, trong đó byte thấp được gọi là thanh ghi PLC Thanh ghi này cho phép đọc hoặc ghi toàn bộ sự cập nhật thông qua thanh ghi PCLATH.

1.2.5.3 Bộ nhớ dữ liệu EEPROM

Các bộ nhớ này cho phép đọc và ghi dữ liệu trong khi các hoạt động vẫn diễn ra bình thường Tuy nhiên, bộ nhớ dữ liệu không trực tiếp sắp xếp thông tin trên các thanh.

Có 27 ghi dữ liệu còn trống, thay vì ghi trực tiếp, các địa chỉ được ghi qua các thanh ghi chức năng đặc biệt Có 6 thanh ghi SFR được sử dụng để đọc và ghi bộ nhớ chương trình cũng như bộ nhớ dữ liệu EEPROM.

Bộ nhớ dữ liệu EEPROM cho phép thực hiện các thao tác đọc và ghi từng byte Thanh ghi EEDATA chứa 8 bit dữ liệu cho quá trình đọc/ghi, trong khi thanh ghi EEADR lưu trữ địa chỉ của vị trí EEPROM được truy cập Lưu ý rằng các thanh ghi EEDATH và EEADRH không được sử dụng để truy cập dữ liệu EEPROM Thiết bị này hỗ trợ tối đa 256 byte dữ liệu EEPROM với địa chỉ từ 00h đến FFh.

Bộ nhớ chương trình cho phép thực hiện các thao tác đọc và ghi ký tự Khi tương tác với khối bộ nhớ chương trình, các thanh ghi EEDATH và EEDATA sẽ chứa dữ liệu dạng 2 byte ký tự.

So sánh với Vi Điều Khiển 8051

Vi điều khiển Pic16F877A nổi bật hơn so với 8051 nhờ vào các đặc tính kỹ thuật vượt trội, bao gồm hiệu suất cao và khả năng xử lý tốt hơn.

Vi điều khiển 8051 Pic 16F877A Đặc tính số lượng Đặc tính số lượng

ROM trên chip 4K byte ROM trên chip 4K byte

Bộ định thời 2 Bộ định thời 3

Các chân vào ra 32 Các chân vào ra 40

Cổng nối tiếp 1 Cổng nối tiếp 2

Bộ vi điều khiển Pic16F877A nổi bật hơn 8051 nhờ vào tính năng chuyển đổi A/D 10 bit, giúp loại bỏ nhu cầu sử dụng bộ chuyển đổi ngoài, từ đó đơn giản hóa hệ thống dây nối.

Vi điều khiển Pic16F877A nổi bật với bộ dao động chủ tích hợp, giúp giảm thiểu sai số trong việc tạo xung dao động Ngoài ra, nó còn có khả năng tự Reset thông qua bộ WDT và được trang bị 256 byte EEPROM Tuy nhiên, giá thành của Pic16F877A cao hơn so với dòng vi điều khiển 8051.

Hình dáng kích thước

Có rất nhiều loại LCD với nhiều hình dáng và kích thước khác nhau, được thể hiện trên hình 2.1 và hình 2.2

Hình 2.1 Hai loại LCD thông dụng

Trong quá trình sản xuất LCD, nhà sản xuất đã tích hợp chip điều khiển HD44780 vào bên trong lớp vỏ, chỉ để lại các chân giao tiếp cần thiết Những chân này được đánh số thứ tự và đặt tên rõ ràng.

Hình 2.3 Hình dạng chân của LCD

Các chân chức năng

Bảng 2.1 Các chân chức năng của HD44780

Chân số Tên Chức năng

1 Vss Chân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với GND của mạch điều khiển

2 Vdd Chân cấp nguồn cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với 5V của mạch điều khiển

3 Vo Chân này dùng để điều chỉnh độ tương phản của LCD

To select the register in an LCD, connect the RS pin to logic "0" (GND) or logic "1" (Vcc) When set to logic "0", the data bus DB0-DB7 will interface with the instruction register (IR) of the LCD in write mode or connect to the address counter of the LCD in read mode.

+ Logic “1”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR bên trong LCD

5 RW Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write) Nối chân R/W với logic “0” để LCD hoạt động ở chế độ ghi, hoặc nối

49 với logic “1” để LCD ở chế độ đọc

6 E Chân cho phép (Enable) Sau khi các tín hiệu được đặt lên bus DB0-DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có 1 xung cho phép của chân E

Trong chế độ ghi, dữ liệu trên bus sẽ được LCD chuyển vào thanh ghi nội bộ khi phát hiện xung chuyển từ thấp sang cao của tín hiệu chân E.

Khi ở chế độ đọc, dữ liệu từ LCD sẽ được truyền ra các chân DB0 đến DB7 khi phát hiện sườn lên (low-to-high transition) tại chân E Dữ liệu này sẽ được LCD giữ trên bus cho đến khi chân E trở về mức thấp.

8 đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU Có 2 chế độ sử dụng 8 đường bus này:

+ Chế độ 8 bit: Dữ liệu được truyền trên cả 8 đường, với bit MSB là bit DB7

+ Chế độ 4 bit: Dữ liệu được truyền trên 4 đường từ DB4 tới DB7, bit MSB là DB7

15 A 15 là Catot, điện áp khoảng Uak=4,2V

16 K Chân nối đất của đèn Back light

Sơ đồ khối của HD44780

Để hiểu rõ hơn chức năng các chân và hoạt động của chúng, ta tìm hiểu sơ qua chíp HD44780 thông qua các khối cơ bản của nó

Chíp HD44780 có 2 thanh ghi 8 bit quan trọng là: Thanh ghi lệnh IR (Instructor Register) và thanh ghi dữ liệu DR (Data Register)

Để điều khiển màn hình LCD, người dùng cần gửi lệnh thông qua tám đường bus DB0-DB7 Mỗi lệnh được xác định rõ ràng bởi nhà sản xuất LCD Người dùng chỉ cần nhập địa chỉ lệnh vào thanh ghi IR để thực hiện điều khiển.

Khi nạp một chuỗi 8 bit vào thanh ghi IR, chip HD44780 sẽ tra cứu bảng mã lệnh tại địa chỉ do IR cung cấp và thực hiện lệnh tương ứng.

VD : Lệnh “hiển thị màn hình” có địa chỉ lệnh là 00001100 (DB7…DB0)

Hình 2.4: Sơ đồ khối của HD44780

Thanh ghi DR là thành phần lưu trữ dữ liệu 8 bit, có chức năng ghi vào RAM, DDRAM hoặc CGRAM trong chế độ ghi, hoặc truyền dữ liệu từ hai vùng RAM này đến MPU trong chế độ đọc Khi MPU thực hiện ghi thông tin, thanh ghi DR đảm bảo quá trình truyền tải dữ liệu diễn ra hiệu quả.

Khi thông tin được ghi vào chân DR, mạch nội trong chip tự động lưu trữ vào DDRAM hoặc CGRAM Nếu địa chỉ được ghi vào IR, dữ liệu tương ứng trong RAM nội của HD44780 sẽ được chuyển ra DR để gửi tới MPU Việc điều khiển chân RS và R/W cho phép chúng ta chuyển đổi giữa hai thanh ghi này trong quá trình giao tiếp với MPU Bảng 2.2 tóm tắt các thiết lập cho hai chân RS và R/W nhằm phục vụ cho mục đích giao tiếp hiệu quả.

Bảng 2.2 Bảng chức năng chân RS và R/W theo mục đích sử dụng

0 0 Ghi vào thanh ghi IR để ra lệnh cho LCD (VD: cần display clear, …)

0 1 Đọc cờ bận ở DB7 và giá trị của bộ đếm địa chỉ ở

1 0 Ghi vào thanh ghi DR

1 1 Đọc dữ liệu từ DR

*) Cờ báo bận BF (Busy Flag):

Khi chip thực hiện các hoạt động nội bộ, mạch bên trong cần thời gian để hoàn tất Trong quá trình này, LCD ngừng giao tiếp với bên ngoài và kích hoạt cờ BF (qua chân DB7 khi RS=0, R/W=1) để thông báo cho MPU rằng nó đang "bận" Sau khi hoàn thành, cờ BF sẽ được đặt lại về mức 0.

*) Bộ đếm địa chỉ AC (Address Counter):

Trong sơ đồ khối, thanh ghi IR không kết nối trực tiếp với vùng RAM (DDRAM và CGRAM) mà thông qua bộ đếm địa chỉ AC Bộ đếm này kết nối với hai vùng RAM theo kiểu rẽ nhánh Khi một địa chỉ lệnh được nạp vào thanh ghi IR, thông tin sẽ được gửi trực tiếp đến hai vùng RAM, với việc chọn lựa vùng RAM được xác định trong mã lệnh Sau khi thực hiện ghi vào hoặc đọc từ RAM, bộ đếm AC sẽ tự động tăng hoặc giảm 1 đơn vị, đồng thời cập nhật nội dung của AC.

Khi RS=0 và R/W=1, dữ liệu 52 sẽ được xuất ra cho MPU qua DB0-DB6 (xem bảng 2.2) Cần lưu ý rằng thời gian cập nhật AC không được tính vào thời gian thực thi lệnh, mà chỉ được cập nhật sau khi cờ BF đạt mức cao (not busy) Do đó, trong quá trình lập trình hiển thị, bạn cần phải tạo một khoảng delay tADD khoảng 4uS-5uS ngay sau khi BF=1 trước khi nạp dữ liệu mới.

Vùng RAM hiển thị DDRAM (Display Data RAM) là bộ nhớ RAM chuyên dùng cho hiển thị, trong đó mỗi địa chỉ RAM tương ứng với một ô ký tự trên màn hình Khi ghi một mã 8 bit vào vùng RAM này, LCD sẽ hiển thị ký tự tương ứng tại vị trí đã chỉ định trên màn hình.

Mối liên hệ giữa địa chỉ DDRAM và vị trí hiển thị trên LCD rất quan trọng Vùng RAM này có dung lượng 80x8 bit, cho phép lưu trữ 80 ký tự mã 8 bit Các vùng RAM không sử dụng cho hiển thị có thể được tận dụng như vùng RAM đa mục đích Để truy cập vào DDRAM, cần cung cấp địa chỉ cho AC theo mã HEX.

*) Vùng ROM chứa kí tự CGROM (Character Generator ROM):

Vùng ROM được sử dụng để lưu trữ các mẫu ký tự có kích thước 5x8 hoặc 5x10 điểm ảnh, với địa chỉ được xác định bằng 8 bit Tuy nhiên, vùng này chỉ chứa 208 mẫu ký tự kích thước 5x8.

32 mẫu kí tự kiểu 5x10 (tổng cộng là 240 thay vì 256 mẫu kí tự) Người dùng không thể thay đổi vùng ROM này Thể hiện trên hình 2.6

Hinh 2.6 Mối liên hệ giữa địa chỉ của ROM và dữ liệu tạo mẫu kí tự

Vùng RAM chứa kí tự đồ họa CGRAM (Character Generator RAM) cho phép người dùng tạo các mẫu kí tự đồ họa riêng, với địa chỉ byte cao là 0000 Tuy nhiên, dung lượng của vùng này rất hạn chế, cho phép tạo tối đa 8 kí tự loại 5x8 điểm ảnh hoặc 4 kí tự loại 5x10 điểm ảnh Để ghi vào CGRAM, tham khảo hình 2.7.

Hình 2.7 Mối liên hệ giữa địa chỉ của CGRAM, dữ liệu CGARM, và mã kí tự.

Tập lệnh của LCD

Trước khi tìm hiểu tập lệnh của LCD, sau đây là một vài chú ý khi giao tiếp với LCD:

Mặc dù sơ đồ khối của LCD bao gồm nhiều thành phần khác nhau, khi lập trình điều khiển LCD, chúng ta chỉ có khả năng tác động trực tiếp vào hai thanh ghi là DR và.

IR thông qua các chân DBx, và ta phải thiết lập chân RS, R/W phù hợp để chuyển qua lại giữ 2 thanh ghi này (xem bảng 2.2)

Mỗi lệnh gửi đến LCD cần một khoảng thời gian nhất định để hoàn tất, và thời gian này có thể kéo dài do tốc độ của MPU Do đó, cần kiểm tra cờ BF hoặc thực hiện một khoảng thời gian chờ (delay) để đảm bảo LCD đã thực thi xong lệnh hiện tại trước khi gửi lệnh tiếp theo.

* Địa chỉ của RAM (AC) sẽ tự động tăng (giảm) 1 đơn vị, mỗi khi có lệnh ghi vào RAM (Điều này giúp chương trình gọn hơn)

* Các lệnh của LCD có thể chia thành 4 nhóm như sau:

• Các lệnh về kiểu hiển thị VD : Kiểu hiển thị (1 hàng / 2 hàng), chiều dài dữ liệu (8 bit / 4 bit), …

• Chỉ định địa chỉ RAM nội

• Nhóm lệnh truyền dữ liệu trong RAM nội

Bảng 2.3 Tập lệnh của LCD

Mã lệnh: DBx = DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1

DBx = 0 0 0 0 0 0 0 1 Lệnh Clear Display (xóa hiển thị) sẽ ghi một khoảng trống

Mã hiển thị ký tự 20H được ghi vào tất cả các ô nhớ trong DDRAM, sau đó bộ đếm địa chỉ AC được đặt về 0 Nếu hiển thị đã bị thay đổi, hệ thống sẽ khôi phục lại hiển thị gốc, tức là tắt hiển thị, di chuyển con trỏ về góc trái của hàng đầu tiên và chế độ tăng AC sẽ được kích hoạt.

Lệnh Return home trả bộ đếm địa chỉ AC về 0, trả lại kiểu

56 hiển thị gốc nếu nó bị thay đổi Nội dung của DDRAM không thay đổi

I/D: Tăng (I/D=1) hoặc giảm (I/D=0) bộ đếm địa chỉ hiển thị AC 1 đơn vị mỗi khi có hành động ghi hoặc đọc vùng

DDRAM Vị trí con trỏ cũng di chuyển theo sự tăng giảm này

S: Khi S=1 toàn bộ nội dung hiển thị bị dịch sang phải

Mỗi khi có hành động ghi vào vùng DDRAM, giá trị I/D sẽ là 0 nếu dịch sang phải và 1 nếu dịch sang trái Khi S=0, nội dung hiển thị sẽ không được dịch Nội dung này cũng không bị dịch khi thực hiện thao tác đọc DDRAM hoặc đọc/ghi vùng CGRAM.

Hình 2.8 Hoạt động dịch trái và dịch phải nội dung hiển thị

D: Hiển thị màn hình khi D=1 và ngược lại Khi tắt hiển thị, nội dung DDRAM không thay đổi

C: Hiển thị con trỏ khi C=1 và ngược lại Vị trí và hình

57 dạng con trỏ, xem hình 3.8

B: Nhấp nháy kí tự tại vị trí con trỏ khi B=1 và ngược lại

Xem thêm hình 8 về kiểu nhấp nháy Chu kì nhấp nháy khoảng 409,6ms khi mạch dao động nội LCD là 250kHz

Hình 2.9 Kiểu con, kiểu kí tự và nhấp nháy kí tự

Lệnh DBx = 0 0 0 1 [S/C] [R/L] cho phép dịch chuyển con trỏ hoặc dữ liệu hiển thị sang trái mà không cần thực hiện ghi hoặc đọc dữ liệu Khi hiển thị ở chế độ 2 dòng, con trỏ sẽ tự động xuống dòng thứ hai khi vượt quá vị trí thứ 40 của hàng đầu tiên Cả dữ liệu ở hàng đầu và hàng thứ hai sẽ được dịch chuyển đồng thời Chi tiết về cách sử dụng có thể tham khảo trong bảng hướng dẫn.

DL: Khi DL=1, LCD giao tiếp với MPU bằng giao thức 8 bit (từ bit DB7 đến DB0) Ngược lại, giao thức giao tiếp là

Khi sử dụng giao thức 4 bit, dữ liệu được truyền và nhận theo hai lần liên tiếp, trong đó 4 bit cao được gửi và nhận trước, sau đó là 4 bit thấp.

N: Thiết lập số hàng hiển thị Khi N=0: hiển thị 1 hàng, N=1: hiển thị 2 hàng

F: Thiết lập kiểu kí tự Khi F=0: kiểu kí tự 5x8 điểm ảnh, F=1: kiểu kí tự 5x10 điểm ảnh

Chỉ thực hiện thay đổi Function set ở đầu chương trình và sau khi lệnh này được thực thi một lần, LCD sẽ không chấp nhận bất kỳ thay đổi nào khác, ngoại trừ việc thiết lập chuyển đổi giao thức giao tiếp.

• Không thể hiển thị kiểu kí tự 5x10 điểm ảnh ở kiểu hiển thị 2 hàng

Mã lệnh: DBx = DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0

DBx= 0 1 [ACG][ACG][ACG][ACG][ACG][ACG]

Lệnh này ghi địa chỉ của CGRAM vào AC, với ký hiệu [ACG] đại diện cho 1 bit trong chuỗi dữ liệu 6 bit Ngay sau lệnh này, sẽ có lệnh đọc/ghi dữ liệu từ CGRAM tại địa chỉ đã chỉ định.

Set Mã lệnh: DBx = DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1

DBx = 1 [AD] [AD] [AD] [AD] [AD] [AD] [AD]

Lệnh này ghi địa chỉ của DDRAM vào AC, cần thiết để thiết lập tọa độ hiển thị mong muốn Ngay sau đó, lệnh sẽ thực hiện việc đọc hoặc ghi dữ liệu từ DDRAM tại địa chỉ đã chỉ định Trong chế độ hiển thị 1 hàng, địa chỉ có thể từ 00H đến 4FH, trong khi ở chế độ hiển thị 2 hàng, địa chỉ sẽ từ 00H đến

27H cho hàng thứ nhất, và từ 40h đến 67h cho hàng thứ 2

DBx = DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0

DBx= [BF] [AC] [AC] [AC] [AC] [AC] [AC] [AC] (RS=0,

Khi cờ BF được bật, LCD đang hoạt động và bất kỳ lệnh tiếp theo nào sẽ bị bỏ qua cho đến khi cờ BF trở về mức thấp Do đó, trong quá trình lập trình điều khiển, việc kiểm tra cờ BF là rất quan trọng trước khi ghi dữ liệu vào LCD.

BF, giá trị của AC cũng được xuất ra các bit [AC] Nó là địa chỉ của CG hay DDRAM là tùy thuộc vào lệnh trước đó

Khi thiết lập RS=1 và R/W=0, dữ liệu cần ghi được đưa vào các chân DBx từ mạch ngoài và LCD sẽ chuyển dữ liệu này vào trong tại địa chỉ đã được xác định từ lệnh ghi địa chỉ trước đó Lệnh ghi địa chỉ cũng xác định vùng RAM cần ghi Sau khi hoàn tất quá trình ghi, bộ đếm địa chỉ AC sẽ tự động tăng hoặc giảm.

1 tùy theo thiết lập Entry mode Lưu ý là thời gian cập nhật

AC không tính vào thời gian thực thi lệnh

Khi thiết lập RS=1, R/W=1,dữ liệu từ CG/DDRAM được chuyển ra MPU thông qua các chân DBx (địa chỉ và vùng

RAM được xác định qua lệnh ghi địa chỉ trước đó Sau khi thực hiện đọc, AC sẽ tự động tăng hoặc giảm 1 theo thiết lập Entry mode, nhưng nội dung hiển thị vẫn không bị dịch dù ở chế độ Entry mode nào.

Đặc tính của các chân giao tiếp

LCD sẽ bị hỏng nghiêm trọng, hoặc hoạt động sai lệch nếu bạn vi phạm khoảng đặc tính điện sau đây:

Bảng 2.4 Đặc tính điện làm việc điển hình

61 Đặc tính điện làm việc điển hình: (Đo trong điều kiện hoạt động Vcc = 4.5V đến 5.5V, T = -30 đến +75C)

Bảng 2.5 Miền làm việc bình thường.

Sơ đồ khối của hệ thống

Hình 3.1.Sơ đồ khối của hệ thống

Tín hiệu từ thước được truyền vào bộ vi xử lý, nơi tín hiệu này được chuyển đổi thành các giá trị đếm tiến hoặc lùi để xác định tọa độ Sau đó, tọa độ này được hiển thị trên màn hình hiển thị.

Thiết kế các khối

Mạch nguồn bắt đầu với điện áp xoay chiều (AC) được đưa vào bộ biến áp, nơi nó được chuyển đổi thành điện áp một chiều (DC) Sau đó, điện áp này đi qua bộ chỉnh lưu để tạo ra điện áp một chiều duy nhất, mặc dù vẫn còn một số biến động Cuối cùng, điện áp được ổn định thông qua bộ ổn áp, cho ra đầu ra là điện áp một chiều DC ổn định.

Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý

Biến áp Bộ ổn áp

Nguồn ổn định cung cấp cho hệ thống là nguồn +5V

Mạch sử dụng nguồn một chiều từ máy biến áp với điện áp từ 0V đến 12V vào ngõ IN, qua cầu diode để đảm bảo nguồn cấp một chiều Sau đó, IC ổn áp 7805 được sử dụng để tạo ra ngõ ra OUT +5V ổn định cho toàn mạch Tụ điện giúp ổn định và chống nhiễu cho nguồn.

Thước đo bao gồm một đầu đo di động trên thanh trượt với dải vạch đen - trắng xác định tọa độ Vị trí a có các khe trong suốt cho ánh sáng đi qua, trong khi vị trí b là các vạch đen không cho ánh sáng truyền qua Khi đầu đo di chuyển, bộ cảm biến trong đầu đo phát hiện vị trí các vạch và tạo tín hiệu cho bộ xử lý Đầu đọc nhận ánh sáng từ đầu phát, cho phép xác định số vạch khi di chuyển Hình 3.4 minh họa đặc điểm này.

Hình 3.4.Thước đo tuyến tính kiểu vạch đen trắng

Hình 3.5 Cấu tạo bên trong của thước

3.2.2.2 Nguyên tắc hoạt động: Đầu đo có chứa hai bộ thu hồng ngoại độc lập A và B đặt cách nhau 1/4 chiều dài bước vạch Đèn phát hồng ngoại và đèn thu đặt đối diện nhau ở hai băng vạch Khi dịch tới vạch trong suốt, tín hiệu từ đèn phát tới được đèn thu và tạo mức ra - tín hiệu A (B) thấp (trang thái 0) Ở vạch đen, tia hồng ngoại bị che chắn, tín hiệu ra là cao (trạng thái 1)

Khi di chuyển tiến, bộ thu A bị che chắn ở phía trước, trong khi bộ thu B vẫn ở vị trí trắng Ngược lại, khi di chuyển lùi, bộ thu B bị che chắn ở phía trước, trong khi bộ thu A vẫn giữ vị trí trắng.

Bộ xử lý nhận tín hiệu số và hiển thị số đếm trên màn hình LCD, sử dụng vi điều khiển PIC16F877A với 40 chân và 5 cổng vào ra: Port A (RA0÷RA5), Port B (RB0÷RB7), Port C (RC0÷RC7), Port D (RD0÷RD7), Port E (RE0÷RE2) Vi điều khiển này trang bị 8K Flash ROM và 368 Bytes RAM.

Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lý của PIC16F877A trong mạch

Hình 3.8 Sơ đồ khối hiện thị LCD

Màn hình LCD, cụ thể là loại LCD1602 với khả năng hiển thị 2 dòng và 16 ký tự, đã được giới thiệu trong chương 2 Loại màn hình này rất phổ biến trên thị trường nhờ vào tính đơn giản trong lập trình và tính thẩm mỹ cao Nó hoạt động với nguồn nuôi thấp từ 2,5 đến 5V và có thể hoạt động ở hai chế độ 4 bit hoặc 8 bit, trong đề tài này, tôi sẽ sử dụng chế độ 4 bit.

Sơ đồ mạch chi tiết

Hình 3.9 Sơ đồ mạch chi tiết

Hệ thống thiết kế được mô tả trong sơ đồ hình 3.9, trong đó tín hiệu số từ thước được truyền qua các chân RD0-RD2 của Port D vào vi điều khiển PIC16F877A Tín hiệu này sau đó được xử lý và hiển thị các số đếm trên màn hình LCD thông qua các chân RB2-RB5.

Thuật toán

Khai báo biến A,B,C,n,m Khởi tạo cho LCD n=0; m=0; đọc giá tri A,B n=1; đọc giá trị A,B m=m+n

A=1 và B=0 n=1 đọc giá trị A,B n=1 đọc giá trị A,B

Chương trình

// Ten chuong trinh : Thiet ke he thong thuoc do tuyen tinh

// Mo ta phan cung : Dung pic16F877A - thach anh 10Mhz

// : LCD HD44780 giao tiep voi Port B qua cac chan RB2-RB7

// : Cac chan RD0-RD2 la ngo vao

// : So dem duoc hien thi len LCD

#FUSES NOWDT, HS, NOPUT, NOPROTECT, NODEBUG, NOBROWNOUT, NOLVP, NOCPD, NOWRT

#include int A,B,C,n,m; void main()

LCD_init(); lcd_putcmd(0x80); printf(LCD_putchar,"thuoc do"); lcd_putcmd(0xC0); printf(LCD_putchar,"tuyen tinh");

{m=m+n; lcd_putcmd(0x80); printf(lcd_putchar,"dem tien");

{m=m-n; lcd_putcmd(0x80); printf(lcd_putchar,"dem lui");

{m=m+n; lcd_putcmd(0x80); printf(lcd_putchar,"dem tien");

Sơ đồ mạch in

Tiêu đề	Thiết Kế Hệ Thống Thước Đo Tuyến Tính
Tác giả	Nguyễn Thị Phương Thảo
Người hướng dẫn	Th.S Nguyễn Văn Dương
Trường học	Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng
Chuyên ngành	Điện Tử Viễn Thông
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2009
Thành phố	Hải Phòng

Định dạng
Số trang	75
Dung lượng	1,18 MB