ÁN VI XỬ LÝ pdf

Đại học Công Nghiệp Hà Nội DH CƠ ĐIỆN TỬ 1 K2 ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ Đề bài : Thiết kế bộ đếm sản phẩm dùng cảm biến hồng ngoại I Giới thiệu về mạch và sơ đồ khối Mạch sử dụng cảm biến hồng ngoại để đếm sản phẩm đi qua một vị trí cô định trên băng truyền. Mạch đếm sản phẩm bằng phương pháp đếm xung nên mỗi khi sản phẩm đi qua băng chuyền thì cần có mạch để chuyển tín hiệu từ cảm biến thành dạng xung.Ta goi phần nay la mạch điều chế. Xung tao ra sẽ được đưa qua khối xử lý để tiến hành đếm sau đó số sản phẩm được hiển thị lên máy tính. Vì vi điều khiển sử dụng mức logic TTL còn máy tính thì được thiết kế cổng COM theo chuẩn RS232 nên để giao tiếp giữa vi điều khiển và máy tính chúng ta cần có một mạch để chuyển đổi mức tín hiệu. Từ đó ta có sơ đồ khối như sau: II Tìm hiểu về các khối chức năng 1/ Khối cảm biến và điều chế a/Cảm biến hồng ngoại - Cảm biến hồng ngoại sử dụng một cặp LED thu/phát hồng ngoại - LED phát sẽ phát ra tia hồng ngoại khi được cấp dòng - LED thu khi không có ánh sáng hồng ngoại chiếu vào thì có điện trở rất lớn.Ánh sáng hồng ngoại có cường độ càng mạnh thì điện trở của LED thu càng nhỏ Đồ án Vi Điều Khiển Nhóm 10 Cảm biến và điều chế Xử lý và tính toán Chuyển đổi mức tín hiệu Hiển thị bằng máy tính Đại học Công Nghiệp Hà Nội DH CƠ ĐIỆN TỬ 1 K2 LED phát LED thu -Sử dụng đặc điểm này của LED thu chúng ta sử dụng mạch so sánh dùng O-amp để tạo ra xung. -Mạch phát chúng ta sử dụng một transistor pnp để tạo dòng cho LED phát Sơ đồ mạch : D 3 L E D p h a t 5 V Q 1 N P N E C B R 6 1 0 0 R 8 4 K 7 Khối phát V C C V C C D 2 L E D V C C V C C R 4 1 0 0 K R 5 4 K 7 V C C R 7 1 K D 4 L E D T H U - + U 5 A L M 3 5 8 3 2 1 84 - + U 5 B L M 3 5 8 5 6 7 84 Khối thu Đồ án Vi Điều Khiển Nhóm 10 Đại học Công Nghiệp Hà Nội DH CƠ ĐIỆN TỬ 1 K2 - Biến trở R4 sẽ được điều chỉnh đẻ tạo điện áp so sánh vào chân 3. - Điện trở R5 kết hợp với LED thu để tạo thành mạch phân áp.Khi không có ánh sáng hồng ngoại chiếu vào thì điện trở của LED thu rất lớn => chân 2(-V) có điên áp > điện áp chân 3 (+V) do đó đầu ra 1 sẽ ở mức thấp = 0V. - O-amp thứ 2 co nhiệm vụ phối hợp trở kháng để tín hiệu đưa ra ơ chân 7 được ổn định. - Led D2 dùng để báo cho ta biết mức logic của đầu ra 7. 2 bộ O-AMP được sử dụng lấy từ IC LM358.Sơ đồ chân của LM 358 : 2/ Khối xử lý và tinh toán Trong khối này chúng ta sử dụng vi điều khiển 89s52 để tính toán và giao tiếp với máy tính.Vi điều khiển thuộc họ 8051. a. Giới thiệu cấu trúc phần cứng 89s52 a1) Sơ đồ chân 89s52: 8051 là họ vi điều khiển (Microcontroller) do hãng Intel sản xuất. 89s52 có đặc điểm như sau: - 8k byte ROM,256 byte RAM - 4 Port I/O 8 bit (32 chân xuất nhập) - 3 bộ đếm/ định thời 16 bit. - Giao tiếp nối tiếp song công hoàn toàn UART (full duplex UART) - 64k byte không gian bộ nhớ chương trình mở rộng. - 64k byte không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng. - Một bộ xử lý luận lý (thao tác trên các bít đơn). - 6 nguồn ngắt - Watch Dog Time (WDT) Sơ lược về các chân của 8051 (89s52): Đồ án Vi Điều Khiển Nhóm 10 Đại học Công Nghiệp Hà Nội DH CƠ ĐIỆN TỬ 1 K2 a2/ Chức năng của các chân 8051: Port 0: từ chân 32 đến chân 39 (P0.0 _P0.7). Port 0 có 2 chức năng: trong các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường IO, đối với thiết kế lớn có bộ nhớ mở rộng nó được kết hợp giữa bus địa chỉ và bus dữ liệu. Port 1: từ chân 1 đến chân 9 (P1.0 _ P1.7). Port 1 là port IO dùng cho giao tiếp với thiết bị ngoài nếu cần. Port 2: từ chân 21 đến chân 28 (P2.0 _P2.7). Port 2 là một port có tác dụng kép dùng như các đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết bị dùng bộ nhớ mở rộng. Port 3: từ chân 10 đến chân 17 (P3.0 _ P3.7). Port 3 là port có tác dụng kép. Các chân của port này có nhiều chức năng, có công dụng chuyển đổi có liên hệ đến các đặc tính đặc biệt của 8051 như ở bảng sau : Bit Tên Chức năng chuyển đổi P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 RXD TXD INT0\ INT1\ T0 T1 WR\ RD\ Ngõ vào dữ liệu nối tiếp. Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp. Ngõ vào ngắt cứng thứ 0. Ngõ vào ngắt cứng thứ 1. Ngõ vào TIMER/ COUNTER thứ 0. Ngõ vào của TIMER/ COUNTER thứ 1. Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài. Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài Đồ án Vi Điều Khiển Nhóm 10 Đại học Công Nghiệp Hà Nội DH CƠ ĐIỆN TỬ 1 K2 PSEN (Program store enable): PSEN là tín hiệu ngõ ra có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương trình mở rộng và thường được nối đến chân OE\ của Eprom cho phép đọc các byte mã lệnh. PSEN ở mức thấp trong thời gian 8051 lấy lệnh. Các mã lệnh của chương trình được đọc từ Eprom qua bus dữ liệu, được chốt vào thanh ghi lệnh bên trong 8051 để giải mã lệnh. Khi 8051 thi hành chương trình trong ROM nội PSEN ở mức cao. ALE (Address Latch Enable): Khi 8051 truy xuất bộ nhớ bên ngoài, Port 0 có chức năng là bus địa chỉ và dữ liệu do đó phải tách các đường dữ liệu và địa chỉ. Tín hiệu ra ALE ở chân thứ 30 dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và dữ liệu khi kết nối chúng với IC chốt. Tín hiệu ở chân ALE là một xung trong khoảng thời gian port 0 đóng vai trò là địa chỉ thấp nên chốt địa chỉ hoàn toàn tự động. EA\ (External Access): Tín hiệu vào EA\ ở chân 31 thường được mắc lên mức 1 hoặc mức 0. Nếu ở mức 1, 8051 thi hành chương trình từ ROM nội. Nếu ở mức 0, 8051 thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng. Chân EA\ được lấy làm chân cấp nguồn 21V khi lập trình cho Eprom trong 8051. RST (Reset): Khi ngõ vào tín hiệu này đưa lên mức cao ít nhất 2 chu kỳ máy, các thanh ghi bên trong được nạp những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống. Khi cấp điện mạch phải tự động reset. Các ngõ vào bộ dao động X1, X2: Bộ tạo dao động được tích hợp bên trong 8051. Khi sử dụng 8051, người ta chỉ cần nối thêm tụ thạch anh và các tụ. Tần số tụ thạch anh thường là 12 Mhz -mạch reset C 6 1 0 u F S W 2 R E S E T R S T R 2 1 0 K V C C -Mạch tạo dao động (89s52 có thể lấy tần số thạch anh từ 0  33Mhz) ở đây ta lấy tần số là 11.0592 Mhz để tạo tốc độ baud chuẩn. Đồ án Vi Điều Khiển Nhóm 10 Đại học Công Nghiệp Hà Nội DH CƠ ĐIỆN TỬ 1 K2 Y 1 1 1 . 0 5 9 2 M h z X T A L 1 C 5 3 3 X T A L 2 C 4 3 3 Trong mạch chúng ta sử dụng ngắt ngoài 0 để đếm xung,cổng nối tiếp để giao tiếp với máy tính qua cổng COM DB9,timer 1 để tạo tốc độ baud.Do đó ta sẽ đi sâu tìm hiểu về : - Các nguồn ngắt - Port nối tiếp (serial port) - Timer b/ Ngắt (interrupt) - 89s52 có 6 nguồn gây ngắt : ngắt ngoài 0,ngắt ngoài 1,ngắt timer 0,timer 1, timer 2,ngắt do port nối tiếp Vector ngắt và các cờ ngắt. Đồ án Vi Điều Khiển Nhóm 10 Đại học Công Nghiệp Hà Nội DH CƠ ĐIỆN TỬ 1 K2 Chúng ta sử dụng ngắt ngoài 0 để đếm xung.Với phương pháp này,nếu sản phẩm đi qua băng tải khi vi điều khiển đang bận xử lý thì chúng ta vẫn đếm được.Do đó sẽ cho kết quả chính xác hơn. - Ngắt ngoài 0 lấy tín hiệu đầu vào là chân INT0 (P3.2).Có hai kiểu gây ngắt đó là ngắt theo mức “0“ và ngắt theo sườn âm.Khi có tín hiệu ngắt vào chân INT0 thì cờ IE0 được dựng lên yêu cầu phục vụ ngắt.IE0 được xóa bởi phần mềm. Có 2 thanh ghi điều khiển ngắt đó là: - Thanh ghi cho phép/cấm ngắt IE Bit Ký hiệu Địa chỉ bit Mô tả IE.7 EA AFH Cho phép / Cấm toàn bộ IE.6 _ AEH Không được mô tả IE.5 ET2 ADH Cho phép ngắt từ Timer 2 (8052) IE.4 ES ACH Cho phép ngắt port nối tiếp Đồ án Vi Điều Khiển Nhóm 10 Đại học Công Nghiệp Hà Nội DH CƠ ĐIỆN TỬ 1 K2 IE.3 ET1 ABH Cho phép ngắt từ Timer 1 IE.2 EX1 AAH Cho phép ngắt ngoài 1 IE.1 ET0 A9H Cho phép ngắt từ Timer 0 IE.0 EX0 A8H Cho phép ngắt ngoài 0 Tóm tắt thanh ghi IE - Thanh ghi ưu tiên ngắt IP: - 2 bit IT0,IT1 nằm trong thanh ghi TCON dùng để chọn kiểu ngắt.IT0=0 cho ta kiểu ngắt theo mức “0”,IT0=1 cho ta kiểu ngắt theo sườn âm.Trong bài này ta sử dụng ngắt theo sườn âm.Code thiết lập ngắt : EA=EX0=1; // cho phep ngat 0 IT0=1; // ngat bang suon am Chúng ta phải đếm số sản phẩm đến 12 chữ số thâp phân,tức là có giá trị bằng 10 12 ,trong khi đó kiểu số nguyên trong C lớn nhất là kiểu unsigned long int co giá trị lớn nhất là 4,3*10 9 (4 byte).Do đó để tiết kiệm bộ nhớ mà vẫn đếm được đến 12 chứ số ta sử dụng 3 biến dạng unsigned int (2byte) x,y,z mỗi biến sẽ đếm từ 0000  9999 .Code: void ngat_ngoai0() interrupt 0 { z=z+1; //tang z len 1 sau moi lan ngat if(z==10000) {z=0;y++;}; //neu z =10000 thi cho z=0 va tang y len 1 if(y==10000) {y=0;x++;}; //neu y =10000 thi cho y=0 va tang x len 1 if(x==10000) x=0; //neu x =10000 thi cho z=0 va quay lai qua trinh dem } c/ Timer 1 Chúng ta dùng timer 1 ở chế độ 2 (tự nạp lại 8 bít – auto- reload) để tạo tốc độ baud cho port nối tiếp. Sơ đồ hoạt động của time 0 va 1 ở chế độ này là : Đồ án Vi Điều Khiển Nhóm 10 Đại học Công Nghiệp Hà Nội DH CƠ ĐIỆN TỬ 1 K2 Các thanh ghi điều khiển timer 1: Thanh ghi chọn chế độ TMOD : Thanh ghi điều khiển TCON : Đồ án Vi Điều Khiển Nhóm 10 Đại học Công Nghiệp Hà Nội DH CƠ ĐIỆN TỬ 1 K2 Để điều khiển và thiết lập cho timer 1 tạo tốc độ baud ta sẽ nói rõ ở phần sau. d/ Port nối tiếp Sơ đồ cổng nối tiếp : Có 2 thanh ghi SBUF dùng để làm phần đệm dữ liệu.Chúng có chung tên gọi là SBUF nhưng một thanh ghi chỉ có thể đọc (dùng để nhận dữ liệu) vả một thanh ghi chỉ ghi (dùng Đồ án Vi Điều Khiển Nhóm 10 [...]... Sau đó chon cổng nối tiếp : Đồ án Vi Điều Khiển Nhóm 10 Đại học Công Nghiệp Hà Nội DH CƠ ĐIỆN TỬ 1 K2 Cai đặt các thông số cho cổng : Và bây giờ thì xem kết quả III Đánh già về sản phẩm *Ưu điểm : Mạch đơn giản do hiển thị trên máy tính (không phải thiết kế thêm phẩn hiển thị như LCD hay led 7 thanh …) và cảm biến hồng ngoại không có phần chống nhiễu (thu và phát ánh sáng hồng ngoại ở một tần số nào... K2 để gửi dữ liệu).Tùy vào cách truy xuất thanh ghi này là đọc hay ghi để vi điều khiển biết là thanh ghi nào Thanh ghi điều khiển SCON: Các bít SM0,SM1 để chọn chế độ truyển thông: Chúng ta sử dụng chế độ 1 (truyền, nhận 8 bít) Ta có bảng tốc độ baud : Đồ án Vi Điều Khiển Nhóm 10 Đại học Công Nghiệp Hà Nội DH CƠ ĐIỆN TỬ 1 K2 Để vi điều khiển khớp với máy tính chúng ta sử dụng tốc độ baud là 9600 Do... số nào đó để chống nhiễu ).Do đó mạch rẻ tiền và dễ làm *Nhược điểm : Đồ án Vi Điều Khiển Nhóm 10 Đại học Công Nghiệp Hà Nội DH CƠ ĐIỆN TỬ 1 K2 - Mạch không co giao tiếp với cac phím nhấn nên không đặt được giá trị cần đếm ban đầu (chi đếm được từ 0) hoăc giá trị dừng đếm - Chỉ đếm được các sản phẩm có khả năng che đươc ánh sáng hồng ngoại - Không chống được những nguồn nhiễu hồng ngoại - Khoảng cách... // cho phep ngat 0 IT0=1; // ngat bang suon am while(1) { if((z!=m)) { bat_coi(); k=x;l=y;m=z; send_data(k); send_data(l); send_data(m); khoang_trong(8); }; Đồ án Vi Điều Khiển Nhóm 10 Đại học Công Nghiệp Hà Nội DH CƠ ĐIỆN TỬ 1 K2 }; } Đồ án Vi Điều Khiển Nhóm 10 ... 2 IN R 1O U T R 2O U T T 1 IN T 2 IN T1O U T T2O U T 10uF 14 7 R XD _R S 232 C 1+ C 1C 2+ C 2V+ VM A X232 C 10 12 9 P1 TXD _R S 232 R XD _R S 232 10uF VCC C O M D B9 Cổng COM DB9 : 4/ Mạch nguyên lý Đồ án Vi Điều Khiển 5 9 4 8 3 7 2 6 1 Nhóm 10 Đại học Công Nghiệp Hà Nội DH CƠ ĐIỆN TỬ 1 K2 SW 1 VC C 1 SW _VD K VC C U 1 1 N 4 0 0 71 IN R 1 C 2 J1 C 1 2 1 Y 1 P1 C 6 10uF R ESET C 4 33 C 3 1000uF 104... cuoi cua m M[0]=tg/1000; //so hang ngan M[1]=(tg%1000)/100; //so hang tram M[2]=(tg%100)/10; //lay so hang chuc M[3]=tg%10; //lay so hang don vi for(i=0;i . ánh sáng hồng ngoại chiếu vào thì có điện trở rất lớn.Ánh sáng hồng ngoại có cường độ càng mạnh thì điện trở của LED thu càng nhỏ Đồ án Vi Điều Khiển Nhóm 10 Cảm biến và điều chế Xử lý. bộ nhớ dữ liệu mở rộng. - Một bộ xử lý luận lý (thao tác trên các bít đơn). - 6 nguồn ngắt - Watch Dog Time (WDT) Sơ lược về các chân của 8051 (89s52): Đồ án Vi Điều Khiển Nhóm 10 Đại học Công. Đại học Công Nghiệp Hà Nội DH CƠ ĐIỆN TỬ 1 K2 ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ Đề bài : Thiết kế bộ đếm sản phẩm dùng cảm biến hồng ngoại I Giới thiệu về mạch và sơ đồ