Giáo trình Thực hành Vi điều khiển (Nghề Điện tử công nghiệp Trình độ Cao đẳng)

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giảng trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên 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 Thực hành Vi điều khiển môn học chuyên môn nghề tự chọn của nghề Điện tử công nghiệp biên soạn dựa theo chương trình khung đã xây dựng và ban hành năm 2021 của trường Cao đẳng nghề Cần Thơ dành cho nghề Điện tử công nghiệp hệ Cao đẳng Chúng xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Cao Đẳng Nghề Cần Thơ cá nhân, đồng nghiệp góp nhiều cơng sức để nội dung giáo trình hồn thành cách tốt Mặc dù cố gắng biên soạn, chắn tài liệu không tránh khỏi sai sót Chúng tơi mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy giáo, đồng nghiệp bạn đọc giúp giáo trình hồn thiện lần tái sau Nội dung giáo trình biên soạn với lượng thời gian thực hành doanh nghiệp 270 gồm có: Chương 01 MH36-01: Lý thuyết liên quan Chương 02 MH36-02: Nội dung công việc thực hành Mặc dù cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng mục tiêu đào tạo không tránh thiếu sót Rất mong nhận sự đóng góp ý kiến thầy, cơ, để nhóm biên soạn điều chỉnh hồn thiện Cần Thơ, ngày tháng năm 2021 Tham gia biên soạn Chủ biên: Đỗ Hữu Hậu Lê Hữu Nghĩa MỤC LỤC Trang TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN .1 LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT LIÊN QUAN Trình biên dịch CCS-C Các thành phần ngôn ngữ C 2.1 Các toán tử 2.2 Các lệnh C .10 2.3 Cấu Trúc chương trình C đơn giản 12 2.4 Các thành phần khác chương trình C 13 2.5 Con trỏ liệu 13 2.6 Khai báo mảng 13 Giới thiệu Arduino 13 3.1 Các phiên Arduino .14 3.2 Arduino UNO R3 .14 3.3 Lập trình cho Arduino 15 3.4 Bộ nhớ 15 Giới thiệu Arduino Mega 2560 16 Module hình Led 19 5.1 Định nghĩa Module LED 19 5.2 Module LED DIP .20 5.3.Module LED SMD 20 5.4 Màn hình quảng cáo ngồi trời .20 5.5 Màn hình cho nhà hàng, tiệc cưới 20 5.6 Màn hình sân khấu, kiện 21 5.7 Màn hình cho hội trường, phịng họp .21 5.8 Màn hình cho quán karaoke, quán bar 21 5.9 Lắp đặt hình LED ngồi trời 21 CHƯƠNG 2: NỘI DUNG CÔNG VIỆC THỰC HÀNH 23 Các tiêu chí thực cơng việc 23 Thí dụ lắp đặt hình LED 25 2.1 Chuẩn bị 25 2.2 Tiến hành lắp đặt 25 2.3 Sau lắp đặt 38 Nội dung thực hành .39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: THỰC HÀNH VI ĐIỀU KHIỂN Mã môn học: MH36 Vị trí, tính chất, ý nghĩa, vai trị mơn học: - Vị trí mơn học: Mơn học bố trí thực cuối chương trình đào tạo sau sinh viên học xong mô đun Linh kiện điện tử, Vi điều khiển bản, Vi điều khiển nâng cao; sinh viên học song song với môn học, mô đun chuyên môn nghề như: Điều khiển thông minh, SCADA, Mạng truyền thông công nghiệp, Điều khiển điện khí nén, MPS, Robot cơng nghiệp… - Tính chất mơn học: Là mơn học chun mơn nghề tự chọn chương trình đào tạo cao đẳng Điện tử cơng nghiệp - Ý nghĩa, vai trị môn học: Thực hành doanh nghiệp mơn học quan trọng chương trình đào, thơng qua việc thực hành doanh nghiệp theo chuyên đề giúp sinh viên áp dụng kiến thức Vi điều khiển học vào thực tế tiếp cận với thực tiễn công nghệ Vi điều khiển doanh nghiệp, sở sản xuất Mục tiêu mơn học: - Kiến thức: Ơn tập, tổng hợp kiến thức, kỹ Vi điều khiển học qua thực tiễn doanh nghiệp - Kỹ năng: + Lập trình ứng dụng dùng Vi điều khiển thực tế đạt yêu cầu kỹ thuật công nghệ + Kết nối mạch điện theo yêu cầu công nghệ thiết bị doanh nghiệp + Lắp đặt bảng LED nhà trời yêu cầu kỹ thuật công nghệ - Năng lực tự chủ trách nhiệm: + Có sáng kiến, tìm tịi, khám phá q trình học tập cơng việc + Có khả tự định hướng, chọn lựa phương pháp tiếp cận thích nghi với học + Có lực đánh giá kết học tập nghiên cứu + Tự học tập, tích lũy kiến thức, kinh nghiệm để nâng cao trình độ chun mơn Nội dung mơn học: Thời gian (giờ) Thực hành, thí Số Tên chương mục Tổng Lý nghiệm, Kiểm TT số thuyết thảo tra luận, tập Chương 1: Lý thuyết liên quan 12 12 Trình biên dịch CCS-C 2 Các thành phần ngôn ngữ C 2 2.1 Các toán tử 2.2 Các lệnh C 2.3 Cấu Trúc chương trình C đơn giản 2.4 Các thành phần khác chương trình C 2.5 Con trỏ liệu 2.6 Khai báo mảng Giới thiệu Arduino 3.1 Các phiên Arduino 3.2 Arduino UNO R3 3.3 Lập trình cho Arduino 3.4 Bộ nhớ Giới thiệu Arduino Mega 2560 Module hình Led 5.1 Định nghĩa Module LED 5.2 Module LED DIP 5.3.Module LED SMD 5.4 Màn hình quảng cáo ngồi trời 5.5 Màn hình cho nhà hàng, tiệc cưới 5.6 Màn hình sân khấu, kiện 5.7 Màn hình cho hội trường, phịng họp 5.8 Màn hình cho quán karaoke, quán bar 5.9 Lắp đặt hình LED ngồi trời Chương 2: Nội dung cơng việc thực hành Các tiêu chí thực cơng việc Thí dụ lắp đặt hình LED 2.1 Chuẩn bị 2.2 Tiến hành lắp đặt 2.3 Sau lắp đặt Nội dung thực hành Kiểm tra Cộng 2 4 258 2 254 270 254 254 15 254 1 CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT LIÊN QUAN Mã chương: MH36-01 Giới thiệu: Trong kỹ thuật lập trình Vi điều khiển nói chung, ngơn ngữ lập trình sử dụng thường chia làm loại: Ngôn ngữ bậc thấp Ngôn ngữ bậc cao Ngôn ngữ bậc cao ngôn ngữ gần vơi ngơn ngữ người hơn, việc lập trình ngơn ngữ trở nên dễ dàng đơn giản Có thể kể đến số ngơn ngữ lập trình bậc cao C, Basic, Pascal… dó C ngơn ngữ thơng dụng kỹ thuật vi điều khiển Về chất, sử dụng ngôn ngữ thay cho ngôn ngữ bậc thấp giảm tải cho lập trình viên việc nghiên cứu tập lệnh xây dựng cấu trúc giải thuật Mục tiêu: - Ôn tập kiến thức vi điều khiển mà sinh viên học trường - Giới thiệu thêm loại vi điều khiển phổ biến doanh nghiệp đồng thời cung cấp cho sinh viên đặc tính kỹ thuật chúng - Hệ thống kiến vi điều khiển học để áp dụng vào thực tiễn - Có khả định hướng, chọn lựa phương pháp tiếp cận thích nghi với nội dung học tập Nội dung chính: Trình biên dịch CCS-C Trình biên dịch PIC-C dùng để biên dịch tập tin mã nguồn C cho họ vi điều khiển PIC với nhiều chủng loại khác nhau, để lập trình C sử dụng phần mềm biên dịch PIC-C, cách cài đặt, lập trình, biên dịch sử dụng ta tham khảo tài liệu thực hành vi điều khiển Khi lập trình cho vi điều khiển PIC dùng PIC-C thành phần giống loại vi điều khiển khác, khác biệt chủ yếu phần cứng vi điều khiển Các lệnh liên quan đến phần cứng trình bày theo phần cứng đó, khảo sát port có lệnh PIC-C liên quan đến port, khảo sát timer/counter có lệnh PIC-C liên quan đến timer/counter Khi dùng phần mềm PIC-C lập trình cho vi điều khiển PICPIC18F4550 phải khai báo thư viện Trong file định nghĩa tên thành phần vi điều khiển, tên file khơng có ta định nghĩa thêm, phần mềm PIC-C có nhiều thư viện hổ trợ cho ứng dụng giúp ta viết chương trình gọn Các thành phần ngơn ngữ C Trong chương trình thường khai báo biến để lưu liệu xử lý liệu, tùy thuộc vào loại liệu mà ta phải chọn loại liệu cho phù hợp Các biến vi xử lý bao gồm bit, byte, word long word tương ứng với liệu bit, 8bit, 16bit 32bit Các kiểu liệu tùy thuộc vào phần mềm sử dụng, vi điều khiển PIC có nhiều phần mềm biên dịch PIC-C, MIKRO-C, MPLAB, phần trình bày phần mềm PIC-C Bảng 1.1: Các kiểu liệu phần mềm PIC-C Số bit TT Kiểu liêu Giới hạn 0-1 Inti -128-127 signed char 6 unsigned char signed int hay signed int8 unsigned int hay unsigned int8 signed int16 unsigned int16 signed long long unsigned long long 10 float 8 16 16 32 32 32 0-255 -128-127 0-255 -32768-32767 0-65535 -2147483648 to 2147483647 to 4294967295 ±1.175494E-38 to ±3.402823E+38 Ví dụ: Khai báo biến Intl TT; //khai báo biến trạng thái thuộc kiểu liệu bit Unsigned char dem; //khai báo biến đếm (dem) thuộc kiểu kí tự khơng dấu 8bit Chú ý: phần mềm lập trình PIC-C khơng phân biệt chữ hoa hay chữ thường phần mềm khác có phân biệt 2.1 Các tốn tử Các toán tử thành phần quan trọng lập trình, để lập trình cần phải hiểu rõ ràng chức loại toán tử Bảng 1.2: Các tốn tử phổ biến ngơn ngữ C TT Tốn tử Chức Ví dụ + Tốn tử cộng += Toán tử cộng gán &= Toán tử and gán @ Toán tử địa & Toán tử and A= Toán tử ex-or gán A Toán tử ex-or |= Toán tử or gán I Toán tử or nhiều đại lượng với Ví dụ or nhiều bit 1byte thành với 10 Giảm 11 /= Toán tử chia gán x+=y tương đương với x=x+y x&=y tương đương với x=x&y xA=y tương đương với x=xAy x|=y tương đương với x=x|y x/=y tương đương với x=x/y 12 / Toán tử chia 13 == Toán tử dùng để so sánh 14 > Toán tử lớn 15 >= Toán tử lớn hay 16 ++ Tăng 17 * Toán tử truy xuất gián tiếp, trước trỏ 18 != Toán tử khơng 19 Toán tử dịch phải Toán tử dịch trái gán x >y 33 -> Toán tử trỏ cấu trúc 34 -= Toán tử trừ gán 35 - Toán tử trừ 36 Sizeof x - = y tương đương với x=xy Xác định kích thước theo byte tốn tử a Tốn tử gán (=) Dùng để gán giá trị cho biến Ví dụ: A = 5; Gán biến A Ví dụ: A = 2+ (B = 5); Có chức gán biến b cộng với gán cho biến A, kết B = A = b Toán tử số học (+, -, *, /, %) Có toán tử để thực phép toán cộng, trừ, nhân, chia chia lấy phần dư Ví dụ: A = 24; B = A % 5; Gán A 24, B gán số dư A chia cho 5, kết B Tổng quát cho toán tử gán phức hợp: biến += giá_trị tương đương với biến = biến + giá_trị Ví dụ: A+=5; tương đương với A = A +5; A /= 5; tương đương A = A / 5; B *= X + 1; tương đương B = B * (X+1); c Toán tử tăng giảm (++, ) Tổng quát cho toán tử gán phức hợp: biến += giá_trị tương đương với biến = biến + giá_trị Ví dụ: A++;tương đương với A = A +1 hay A+=1; Ví dụ: B = 3; gán B A=++B; kết A 4,B Ví dụ: B = 3; gán B A=B++; kết A B 3, B tăng lên Sự khác “++” đặt trước tính trước gán, đặt sau gán trước tính d Tốn tử quan hệ (==, !=, >, < >=,