Đề tài SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN AT89S52 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐÈN GIAO THÔNG NGÃ TƯ

Đề tài SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN AT89S52 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐÈN GIAO THÔNG NGÃ TƯ

DAI HOC THAI NGUYEN TRUONG CAO DANG KINH TE - Ki THUAT BAI TAP LON NGOAI VI GHEP NOI Dé tai: SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN AT89S52 THIẾT KẾ HỆ THONG DEN GIAO THÔNG NGà TƯ Sinh viên thực hiện: Đinh Trí Lợi Đặng Kim Thắng Nguyễn Khắc Hậu Giáo viên hướng dẫn: Lê Minh Tân Tháng 12 Năm 2012 LOI NOI DAU Trong năm gần giới với phát triển mạnh mẽ ngành công nghiệp chế tạo linh kiện bán dẫn vi mạch tổng hợp, hướng phát triển vi xử lý hình thành vi điều khiển Với nhiều ưu điểm, vi điều khiển sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khác Bằng cách áp dụng vi điều khiển vào trình sản xuất xử lý, vi điều khiển thực thể ưu so với thiết bị điều khiển thơng thường Vì nhiều lý trên, trường Đại Học, Cao Đẳng, vi xử lý thực trở thành môn học quan trọng, vi xử lý 8051 gần môn học sử dụng để trang bị cho kiến thức vi xử lý, từ mở rộng loại vi xử lý khác có cấu trúc phức tạp AVR, PIC, Qua đồ án này, giúp chúng em hình dung thực tế vi xử lý áp dụng thé sống đại, cụ thể hệ thống đèn giao thơng dùng vi điều khiển AT89S52 Đồ án gồm chương: Chương I: Tổng quan đèn giao thông, giới thiệu khái quát đề tài, thành phần hệ thống đèn giao thông, nguyên lý hoạt động, ngôn ngữ sử dụng phần mềm mô Chương II: Khảo sát vi khiển AT89552 Chương III: Thiết kế phần cứng Chương IV: Thiết kế phần mềm Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn giúp đỠ, bảo tận tình Lê Thị Minh Tân suốt thời gian chúng em thực đỒ án Thái Nguyên, tháng 10 năm 2012 Nhóm sinh viên thực hiện: Dinh Tri Loi Dang Kim Thang Nguyén Khac Hau MUC LUC LOIMO DAU: CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI: 1.1: Cơ sở lựu chọn đề: CHUONG II: TỔNG QUAN VỀ HỌ VI ĐIỀU KHIỂN inch 1I.2: Lịch sử phát triển cưa loại vi điều khiển - 1L3: Khảo sát vi điều khiển AT89S52 từ ATMEL CORPOCATION 1I.3.1: Cấu trúc bên AT89S52 .¿ ccccccrrrerrrrtrrrrrrrrrrrrrerirevỔ 1I.3.2: Tóm tắt phần cỨng -¿ 72c2c+++ttEvvveerterrrrerrrrrrerrrrrrrrrrreererỔ 1I.3.3: Mạch để 89S52 làm viỆc 22©22++Ev+xevcrrxeerrrere 14 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ LẬP TRÌNH -ccccccccccccccccc.e.5 III.1: Kết cấu chương trình cc¿-cccveeerrxeererrtrrserrrrrrrrerrreerrei.e, TỔ IIL2: Kết nối ngoại vi gỒm có . 2+-©++++2EEvvettEExtrtrrrtrirtrkrrrrkrrrrkrrer 15 IH:2:1 HGIG 78x% và1G 7BÚB:-:ssscz6s8á6á 6141186 n648s641xg0xpescszsaassuD III.2.2: IC 74245 - Bộ nhớ đệm cho đầu vào -. -¿-+©5s+ccsseccssee 17 TII.2.4 : ĐiỆn trỞ tTO - 5-5 SsS22SxExExEEEEEXE321112111 1111.111.1111 kree 19 III.3: Phần thi cơng mạcch . -.2-©5+©25+vvverrererreeerrererrerrrrrrxerrsecrvecvv, III.3.1: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển đèn giao thông III.3.2: Sơ đồ board mạch điều khiển đèn giao thông III.3.3: Sơ đồ mạch hiển thị đèn thời gian -¿vccecczvcecrs III3.4: Sơ đồ board mạch hiển thị đèn thời gian . -+ TTI/4 Nguyễn lý hoat d6ng cla Mach ssvyscasssssevsewsssvsseavsessavenonesanncyssassassovsnserseersoeess TITS: LUG Hut toaMsccssssscssnssssnsesosssssssseasssvonsenvasssvosessosastvcssbnnnsssssssssseonssnssoessse TII.6: Phn lp trỡnh ô-ô-seseâ+vseE+xseErxeeerxeeerseerseorseorsersserrseree TII6.1: Phương pháp lập trình: IIL6.2: Chương trình CHUONG I: GIOI THIEU VE DE TAI 1.1: Cơ sở lựa chọn đề tài a Đặt Vấn Đề (ứng dụng): Với dân tộc, để kinh tế phát triển phát triển khoa hoc, kỹ thuật thật cần thiết đặc biệt quan trọng Với phát triển mạnh mẽ kinh tế nay, giao thơng tốn khó địi hỏi nhiều ngành, nhiều cấp phải quan tâm, tìm hướng giải Để làm giảm bớt khó khăn làm cho việc lưu thơng tuyến đường thơng thống giảm thiểu nạn, việc đặt cột đèn ngã thời gian quy định cho phép cấm tuyến đặc biệt quan trọng Đối với ngã tư, thời điểm ngày lưu thông ngã tư la quan trọng Vì thế, chương trình điều khiển đèn giao thông để ngã tư lưu thông cách tốt cần thiết quan trọng Với nhận định thế, chúng em định chọn đề tài “giao thơng ngã tư” này.vì Nhóm chúng em tiến hành thực đề tài Hệ thống điều khiển đèn tín hiệu giao thơng ngã tư đường thiết kế sở sử dụng on-chip 89S52.Vi điều khiển lập trình để điều khiển cơng việc : 1-Chuyển mức đèn tín hiệu đường Việc chuyển mức thực bit truyền tín hiệu : P2.0 : đèn đỏ P2.1 : đèn xanh thẳng P2.2 : đèn xanh rễ trái P2.3 : đèn vàng Các đèn hiển thị LED đơn nối chung anot Đèn sáng tương Ứng với mức logic thấp Chuyển mức đèn xen kẽ đếm kết thúc sễ tương ứng thiết lập lại bit để hiển thị trạng thái đèn Cụ thể thời gian hiển thị sau : Đèn đỏ : 30 s Đèn xanh thẳng : 50s Đèn xanh rễ trái : 40s ( hai đèn xanh kết thúc lúc ) Đèn vàng : 5s 2-Hiển thị đếm tương ứng với trạng thái đèn : Sử dụng số có chữ số để đếm dùng đèn LED : LED để hiển thi chữ số hàng chục nối trực tiếp với bit cổng P1 LED để hiển thị chữ số hàng đơn vị nối trực tiếp với bit cổng P0 CHUONG II: TONG QUAN VE HO VI DIEU KHIEN 1I.1: Giới thiệu Bộ vi điều khiển viết tắt Micro-controller, mạch tích hợp chip lập trình được, dùng để điều khiển hoạt động hệ thống Theo tập lệnh người lập trình, vi điều khiển tiến hành đọc, lưu trữ thông tin, xử lý thông tin, đo thời gian tiến hành đóng mở cấu Trong thiết bị điện, điện điện tử dân dụng, vi điều khiển, điều khiển hoạt động TV, máy giặt, đầu đọc laser, điện thọai, lò vi-ba Trong hệ thống sản xuất tự động, vi điều khiển sử dụng Robot, dây chuyền tự động Các hệ thống “thơng minh” vai trị hệ vi điều khiển quan II.2: Lịch sử phát triển loại điều khiển Bộ vi điều khiển thực ra, loại vi xử lí tập hợp vi xử lý nói chung BỘ vi điều khiển phát triển từ vi xử lí, từ năm 70 phát triển hồn thiện cơng nghệ vi điện tử dựa kỹ thuật MOS (MetalOxide-Semiconductor) , mức đỘ tích hợp linh kiện bán dẫn chip ngày cao Năm 1971 xuất vi xử lí bit loại TMS1000 công ty texas Instruments vừa nơi phát minh vừa nhà sản xuất Nhìn tổng thể vi xử lí có chứa chip chức cần thiết để xử lí chương trình theo trình tự, cịn tất phận phụ trợ khác cần thiết : nhớ liệu , nhớ chương trình , chuển đổi AID, khối điều khiển, khối hiển thị, điều khiển máy in, hối đồng hồ lịch linh kiện nằm bên nối vào vi xử lí Mãi đến năm 1976 cơng ty INTEL (Interlligen-Elictronics) Mới cho đời vi điều khiển đơn chip giới với tên gọi 8048 Bên cạnh xử lí trung tâm 8048 cịn chứa nhớ liệu, nhớ chương trình, đếm phát thời gian cổng vào Digital chip Các công ty khác lần lược cho đời vi điều khiển 8bit tương tự 8048 hình thành họ vi điều khiển MCS-48 (Microcontroller-sustem-48) Đến năm 1980 công ty INTEL cho đời hệ thứ hai vi điều khiển đơn chip với tên gọi 8051 Và sau hàng loạt vi điều khiển loại với 8051 đời hình thành họ vi điều khiển MCS-51 Đến họ vi điều khiển bit MCS51 có đến 250 thành viên hầu hết công ty hàng dẫn hàng đầu giới chế tạo Đứng đầu công ty INTEL nhiều công ty khác : AMD, SIEMENS, PHILIPS, DALLAS, OKI Ngồi cịn có cơng ty khác có họ vi điều khiển riêng như: Ho 68HCOS công ty Motorola Ho ST62 công ty SGS-THOMSON Họ H8 công ty Hitachi Ho pic cua céng ty Microchip 11.3: Khao sat bé vi điều khiển AT89S52 từ ATMEL CORPOCATION Đặc điểm chức hoạt động IC họ MSC-51 hoàn toàn tương tự Ở giới thiệu IC 8951 họ IC vi điều khiển hãng Intel Mỹ sản xuất Chúng có đặc điểm chung sau: Các đặc điểm 89S52 tóm tắt sau: 4KB ROM KB EPROM bên 128 Byte RAM nội Port xuất nhập I/O bit định thời 16 bit Mạch giao tiếp nối tiếp 64 KB vùng nhớ mã 64 KB vùng nhớ liệu Xử lý Boolean (hoạt động bit đơn) 210 vị trí nhớ định vị bit 4s cho hoạt động nhân chia 1I.3.1.Cấu trúc bên AT89S52 Phần vi điều khiển 8051 / 8031 xử lí trung tâm (CPU: central processing unit ) bao gồm : - Thanh ghi tích lũy A - Thanh ghi tích lũy phụ B, dùng cho phép nhân phép chia - Đơn vị logic học (ALU : Arithmetic Logical Unit ) - TỪ trạng thái chương trình (PSW : Prorgam Status Word) - Bốn băng ghi - Con trỏ ngăn xếp Ngồi cịn có nhớ chương trình, giải mã lệnh, điều khiển thời gian logic 1I.3.2:Tóm tắt phần cứng: AT89S52 có tất 40 chân có chức đường xuất nhập Trong có 24 chân có tác dụng kép (có nghĩa chân có hai chức năng), đường hoạt động đường xuất nhập đường điều khiển thành phần bus liệu bus địa + Các cổng vào - Port (Chân 32-39):là cổng hai chiều dùng bit để mở, cổng ra, Port có cấu hình cơng đường dẫn địa chỉ, liệu để truy xuất tới chương trình goài nhớ liệu yêu cầu bên dừng lại lúc kiểm tra chương trình - Port (Chân 1-8): có cổng hai chiều 8bit, phép cộng P1.0 P1.1 thực để tới định thời/bộ đếm bên đếm ngõ vào(P1.0/T2) hai định thời/bộ đếm truy xuất ngõ vào(P1.1/T2EX) - Port (Chân 21-28): có cổng hai chiều 8bit, phát địa byte cao khác lúc tìm từ nhớ chương trình bên ngồi truy xuất từ nhớ liệu bên việc sử dụng 8bit địa Port phát nhỮng nội dung ghi có chức đặc biệt P2 - Port (Chân 10-17): P3.0 RxD Chân phát liệu Port nối tiếp P3.1 TxD Chân thu liệu Port nối tiếp P3.2 INT0 Ngõ vào ngắt P3.3 INT1 Ngõ vào ngắt P3.4 T0 Ngõ vào định thời đếm P3.5 T1 Ngõ vào định thời đếm P3.6 WR Điều khiển ghi liệu vào RAM P3.7 RD Điều khiển đọc liệu từ RAM + Reset (Chân 9): Chân reset có tác dung reset cho chíp, mức tích cực chân mức 1, để reset ta phải đưa mức (5v) đến chân với thời gian tối thiểu chu kỳ máy ( tương đương 2s - tương đương với thạch anh 12Mhz ) Sau mạch reset - RxD :nhận tín hiệu kiểu nối tiếp - TxD :truyền tín hiệu kiểu nối tiếp - /INTO: ngắt - /INT1: ngắt - T0: chân vào timer/counter ~ T1: chân vào timer/counter - /WR: ghi giữ liệu vào nhớ - /Rd: đọc giữ liệu từ nhớ - XTAL1: chân vào mạch khuếch đại dao động - XTAL2: chân từ mạch khuếch đại dao động -/PSEN: chân cho phép đọc chương trình ngồi (Rom ngồi) +3V Ĩ 10UE Tà Reset 8.0 Manual reset 8,0 Power-on reset II.3.3: Mạch để 89552 làm việc: 7v-asv ỦIN _ 0UTỆE— +sv GND 3] 7eos = s ï R| +5V 40] vec PSENKES 3]ï ao Pe.b|ễ P2.5|55 pass ro P2.3|Ê peels? 1INr+ ‘GINTO 8.2K 30pF ——118 © + perso Wr = WRI Roy y are 12MHz P2.llS} Pe.0[F SRESET P.73 P06 posit 1S xe E0 t&————x1 30pF RXOHY TxnH ALEZP 45V 2ị ^—*LEa:zvP P0.3|S2 GND 20: Po.ats? P0 E0.0|° 8051 Hình II.3 : Mạch IC 89S52 16 CHUONG III: THIET KE VA LAP TRÌNH III.1: Kết cấu chương trình Chương trình gồm hai chương trình - Chương trình chương trình ban ngày - Chương trình chương trình ban đêm từ 23h đến 5h sáng + Chương trình chương trình có thời gian đèn đỏ 25s, đèn xanh 30s Đèn vàng 5s + Chương trình chương trình có đèn vàng nhấp nháy - Để chọn chương trình ta phải thiết lập chương trình reset hệ thỐng qua nút nhấn reset III.2: Kết nối ngoại vi gồm có: TII.2.1.-HỌ IC 78xx IC 7805 Với mạch điện khơng địi hỏi độ ổn định điện áp cao, sử dụng IC ổn áp thường người thiết kế sử dụng mạch điện đơn giản Các loại ổn áp thường sử dụng IC 78xx, với xx điện áp cần ổn áp Ví dụ 7805 ổn áp 5V, 7812 ổn áp 12V Việc dùng loại IC ổn áp 78xx tương tự pin 1: in pin 2: gnd pin 3: out * Những dạng seri 78XX: - LA7805 IC ổn áp 5V - LA7806 IC ổn áp 6V 17 - LA7808 IC ổn áp 8V Đây dòng cho điện áp tương ứng với dịng 1A Hình ảnh IC 7805 có chân: INPUT —> — OUTPUT GROUND input ——@— 033£ —=— 78095 | —@——ourrur GND ——t£ Sơ đồ khối IC 7805 III.2.2: IC 74245 - Bộ nhớ đệm cho đầu vào 18 tủ G đáo Al po a |-18 Sr 14 oy ad 2 a : # a Read $119 | =CE Veefe Gnd RA AB’ BA Gad osc 10 wk Ầ \ sensor tiep diem i2 20 LẦUBasaVào củaâ cý.: 5VDC Gad | | œ C104 T4HCT245N 8u Đâu vào Gad — ma % sensor tiép diém 20_ 5VDC 1] Sp BA Vec Gua |Gad 29 T4HCT249N Ci04 Chứcnăng: - Đây loại IC số phổ biến, tên gọi chung 74245, tùy thuộc vào tần số đáp Ứng công ty sản xuất có tên họi khác 74HC245, 74HCT245 loại bỏ kí tự giữa, chung 1a 74245 - Bài toán: Khi ta cần kiểm soát số lượng trạng thái, cảm biến tiếp điểm mà số đầu cần kiểm soát lên tới > 10 điểm, có tới 40 điểm, bạn khơng thể nối tất cảm biến với vi xử lý khơng thể đủ Port Vì vậy, phải sử dụng đọc liệu theo kiểu BUS dùng 74245 nhớ đệm đầu vào cho vi xử lý Các thức hoạt động: - Sơ đồ nguyên lý: Như sơ đồ trên, A ( đầu vào Vi xử lý), B ( đầu vào lấy tín hiệu tỪ sensor), Chân AB/BA nối Gnd quan trọng chân CE (Chip enable) 19 ... Trong hệ thống sản xuất tự động, vi điều khiển sử dụng Robot, dây chuyền tự động Các hệ thống “thơng minh” vai trị hệ vi điều khiển quan II.2: Lịch sử phát triển loại điều khiển Bộ vi điều khiển. .. tài Hệ thống điều khiển đèn tín hiệu giao thơng ngã tư đường thiết kế sở sử dụng on-chip 89S52 .Vi điều khiển lập trình để điều khiển cơng vi? ??c : 1-Chuyển mức đèn tín hiệu đường Vi? ??c chuyển mức... trình điều khiển đèn giao thông để ngã tư lưu thông cách tốt cần thiết quan trọng Với nhận định thế, chúng em định chọn đề tài ? ?giao thơng ngã tư? ?? này.vì Nhóm chúng em tiến hành thực đề tài Hệ thống