Thiết kê mô hình ampemet điện tử hiển thị bằng màn hìnhLCD

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HN ĐỒ ÁN VĐK KHOA ĐIỆN TỬ LỚP ĐT2-K9 Bộ Công Thương Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Điện Tử - Tự Động Hoá ĐỒ ÁN: VI ĐIỀU KHIỂN ĐỀ TÀI: . Thiết kê mô hình Ampemet điện tử hiển thị bằng màn hìnhLCD Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Anh Dũng Sinh viên thực hiện : Đoàn cảnh Anh Phạm chí Linh Chu văn Du GVHD: Nguyễn Anh Dũng SVTH: Đoàn Cảnh Anh Phạm Chí Linh Chu Văn Du 1 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HN ĐỒ ÁN VĐK KHOA ĐIỆN TỬ LỚP ĐT2-K9 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, đất nước ta đang trên đường hội nhập quốc tế đặc biệt là hội nhập WTO. Đất nước ta đang trên đà phát triển mạnh mẽ để bắt kịp thế giới, chúng ta phải thực hiện chíng sách đi tắt đón đầu . Như chúng ta đã biết thế kỷ 21 là thế kỷ của công nghệ thông tin và tự động hoá cả 2 nghành này đều liên quan đến nghành Điện tử . Nghành kỹ thuật Điện tử hiện nay đang phát triển mạnh mẽ , kỹ thuật Vi Điều Khiển đã trở lên quen thuộc trong các nghành kỹ thuật và trong dân dụng . Trong thực tế các bộ Vi Điều Khiển các bộ Vi Điều Khiển được ứng dụng vào mọi lĩnh vực của đời sống từ các thiết bị nhỏ như điện thoại di động , máy nhắn tin, trò chơi điện tử , các thiết bị gia dụng như ( máy giặt, điều hoà , tủ lạnh…) đến những thiết bị có quy mô lớn như các bộ điều khiển tự động trong các nhà máy , xi nghiệp, hệ thống thông tin liên lạc… vi điều khiển đã góp phần đưa con người đến dỉnh cao của nhân loại . Dưới đây chúng em xin giới thiệu một ứng dụng nhỏ của Vi Điều Khiển 8051( cụ thể là vi điều khiển AT89s52) để thiết kế “AMPEMET điện tử hiển thị bằng màn hình máy tinh’” . Đây là một ứng dụng nhỏ của Vi Điều Khiển nhưng được sử dụng rất nhiều trong chuyên nghành Điện _ Điện tử . Do thời gian nghiên cứu và thực hiện đề tài có giới hạn , chúng em đã cố gắng để hoàn thành đề tài .Nhưng không tránh khỏi những thiếu sót về tài liệu , ngôn ngữ , và cách trình bày … vậy rất mong được sự góp ý của thầy cô, bạn bè . Xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội ngày :25/10/2008 Nhóm sinh viên thực hiện . GVHD: Nguyễn Anh Dũng SVTH: Đoàn Cảnh Anh Phạm Chí Linh Chu Văn Du 2 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HN ĐỒ ÁN VĐK KHOA ĐIỆN TỬ LỚP ĐT2-K9 Nội Dung Báo Cáo Thiết Kế Ampemet hiển thị lên màn hình máy tính. A. Cơ Sở Lý Thuyết I. Giới thiệu tổng quan về họ vi điều khiển 8051 Họ vi điều khiển 8051 là một trong những họ vi điều khiển thông dụng nhất . Đây là họ vi điều khiển được sản xuất theo công nghệ CMOS . Có tốc độ cao và công suất thấp, bộ nhớ Flash có thể lập trình được . 1. . Sơ đồ khối của AT89s52 2. Những đặc trưng của AT89s52  4 Kbyte bộ nhớ Flash có thể lập trình lặp vơi 1000 chu kỳ đọc xoá  Hoạt động tĩnh đầy đủ : Từ 0 HZ đến 24 MHZ  Khoá bộ nhớ chương trình ba cấp GVHD: Nguyễn Anh Dũng SVTH: Đoàn Cảnh Anh Phạm Chí Linh Chu Văn Du 3 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HN ĐỒ ÁN VĐK KHOA ĐIỆN TỬ LỚP ĐT2-K9  128x8 bit RAM nội  32 đường xuất nhập lập trình được  Hai timer / counter khoong bit  Một port nối tiếp sang công có thể lập trình được  Mạch đồng hồ và bộ dao động trên chíp 3. Sơ đồ chân và chức năng của AT89s52 120 Như vậy theo sơ đồ trên AT89s52 có 40 chân .mỗi chân có chức năng như các đường I/O (xuất nhập ) , trong đó 24 chân có công dụng kép, môi x đường có thể hoạt động như một đường I/O hoặc như đường điều khiển hoặc như thành phần của bus điều khiển và bus dữ liệu. 3.1 Port 0 ( P0.0- P0.7) Port 0 gồm 8 chân, ngoài các chức năng xuất nhập, Port 0 còn là bus đa hợp dữ liệu và địa chỉ(AD0-AD7), chức năng này sẽ được sử dụng khi 8051 giao tiếp với các thiết bị ngoài có kiến trúc bus như các vi mạch nhớ, mạch nhớ PIO… GVHD: Nguyễn Anh Dũng SVTH: Đoàn Cảnh Anh Phạm Chí Linh Chu Văn Du 4 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HN ĐỒ ÁN VĐK KHOA ĐIỆN TỬ LỚP ĐT2-K9 3.2 Port 1 ( P1.0- P1.7) Port 1 có chức năng xuất nhập theo bit và byte. Ngoài ra, ba chân P1.5, P1.6, P1.7 được dùng để nạp ROM theo chuẩn ISP, hai chân P1.0, và P1.1 được dùng cho bộ Timer 2. 3.3 Port 2 (P2.0-P2.7) Là một port có công dụng kép, là đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus dịa chỉ đối vớo các thiết bị đồng bộ nhớ mở rộng. 3.4 Port 3 (P3.0- P3.7) Mỗi chân trên Port 3 ngoai chớc năng xuất nhập còn có chớc năng riêng, GVHD: Nguyễn Anh Dũng SVTH: Đoàn Cảnh Anh Phạm Chí Linh Chu Văn Du 5 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HN ĐỒ ÁN VĐK KHOA ĐIỆN TỬ LỚP ĐT2-K9 cụ thể như sau : Bit Tên Chức năng P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho port nối tiếp P3.1 TXD Dữ liệu truyền cho port nối tiếp P3.2 INT0 Ngắt bên ngoài 0 P3.3 INT1 Ngắt bên ngoài 1 P3.4 T0 Ngõ vào của Timer/counter 0 P3.5 T1 Ngõ vào của Timer/ counter 1 P3.6 /WR Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài P3.7 /RD Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài. 3.5 Chân /PSEN ( Program store Enable) /PSEN là chân điều khiển đọc chương trình ở bộ nhớ ngoài, nó được nối với chân /OE để cho phép đọc các byte mã lệnh trên ROM ngoài . /PSEN sẽ ở mức thấp trong thời gian đọc mã lệnh . Mã lẹnh được đọc từ bộ nhơ s ngoài qua bus dữ liệu (Port 0) thanh ghi ệnh để được giải mã . Khi thực hiện chương trình trong ROM nội thì /PSEN ở mức cao. 3.6 Chân ALE (Address Latch Enable) ALE là tín hiệu điều chỉnh chốt địa chỉ có tần số bằng 1/6 tần số dao động của vi điều khiển. tín hiệu ALE được dùng để cho phép vi mạch chốt bên ngoài như 74373, 74573 chốt byte địa chỉ thấp ra khỏi bus đa hợp địa chỉ / dữ liệu (Port 0). 3.7 Chân /EA (External Access) Tín hiệu /EA cho phép chọn bộ nhớ chương trình là bộ nhớ trong hay ngoài vi điều khiển . Nếu EA ở mức cao (nối với vcc), thì vi điều khiển thi hành chương trình trong ROM nội . Nếu /EA ở mức thấp (nối với GND), thì vi điều khiển thi hành chương trình từ bộ nhớ ngoài . 3.8 RST (Reset) Ngõ vào RST trên chân 9 la f ngõ Reset của 8051. Khi tín hiệu này được đưa lên mức cao , các thanh ghi trong bộ vi điều khiển được tải những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống . 3.9 XTAL1, XTAL2 GVHD: Nguyễn Anh Dũng SVTH: Đoàn Cảnh Anh Phạm Chí Linh Chu Văn Du 6 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HN ĐỒ ÁN VĐK KHOA ĐIỆN TỬ LỚP ĐT2-K9 AT89s52 có một bộ dao động trên chíp, nó thường được nối với với bộ dao động bằng thạch anh có tần số lớn nhất là 33MHZ, thông thường là 12MHZ. Hình trên là cách nối bộ dao động thạch anh 3.10 Vcc, GND AT89s52 dùng nguồn điện áp một chiều có dải điện áp từ 4v đến 5,5v được cấp qua chân 20 và 40. II. Tổng Quan Về ADC 0804 Chíp ADC 0804 là bộ chuyển đổi tương tự số loạt họ ADC800 từ hãng National Semiconductor , nó cũng được nhièu hãng khác sản xuất . Nó làm việc với +5v và có độ phân giải 8 bit , ngoài độ phan giải thì thời gian chuiyển đổi cũng là một yếu tố quan trọng khác khi đánh giá bộ ADC. Thời gian chuyển đổi được định nghĩa như là thời gian mà bộ ADC cần chuyển đổi một đầu vào tương tự thành một số nhi phân. Trong ADC0804 thời gian chuyển đổi thay đổi phụ thuộc vào tần số đồng hồ được cấp tới chân CLK R và CLK IN nhưng không thể nhanh hơn 110µs, các chân của ADC0804 được mô tả như sau : 1. Chân CS_ chọn chíp : Là một đầu vào tích cực mức thấp, được sử dụng để kích hoạt chíp ADC 0804 . Để truy cập ADC 0804 thì chân này phải ở mức thấp . GVHD: Nguyễn Anh Dũng SVTH: Đoàn Cảnh Anh Phạm Chí Linh Chu Văn Du 7 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HN ĐỒ ÁN VĐK KHOA ĐIỆN TỬ LỚP ĐT2-K9 2. Chân RD : Đây là một tín hiệu đầu vào được tích cực mức thấp . các bộ ADC chuyển đổi đầu vào tương tự thanh số nhị phân tương đương với nó và giữ nó trong một thanh ghi trong. RD được sử dụng để nhận dữ liệu được chuyển đổi ở đầu ra của ADC 0804 . khi CS =0 ,nếu một xung cao xuống thấp được áp đến chân RD thì đầu ra số 8 bit được hiển thị ở các chân dữ liệu D0-D7 . Chân RD cũng được coi như cho phép đầu ra. 3. Chân ghi WR : Đây là chân đầu vào tích cực ở mức thấp được dùng để báo cho ADC 0804 bắt đầu quá trình chuyển đổi . Nếu CS =0, khi WR tạo ra xung thấp lên cao thì bộ ADC 0804 bắt đầu chuyển đổi giá trị đầu vào tương tự Vin về số nhị phân 8 bit . Lượng thời gian cần thiết để chuyển đổi, thay đổi phụ thuộc vào tần số đưa đến chân CLK IN và CLK R. Khi việc chuyển đổi dữ liệu hoàn tất thì chân INTR được ép xuống thấp bởi ADC 0804. 4. Chân CLK IN và CLK R : Chân CLK IN là một chân đầu vào được nối với một nguồn đồng hồ ngoài. Khi đồng hồ ngoài được sử dụng để tạo là thời gian . Tuy nhiên ADC 0804 cũng có máy tạo xung đồng hồ , để sử dụng được máy tạo xung đồng hhồ trong của ADC 0804 thì chân CLK IN và CLK R được nối tới một tụ điện và một điện trở . chỉ ra trên hình 3 . Trong trường hợp này tần số được xác định bằng biểu thức: f = 1/ 1,1RC Gia trị của các đại lượng : R = 10 KΩ và C = 150 µF và tần số nhận được giá trị là f = 606 KHZ , thời gian chuyển đổi sẽ mất 110 µs . GVHD: Nguyễn Anh Dũng SVTH: Đoàn Cảnh Anh Phạm Chí Linh Chu Văn Du 8 ADC080 4 +5 V 1 1 1 4 1 2 10 9 19 10k 150 pF 11 12 13 14 15 16 17 18 3 5 to LE Ds Nomal ly Open STA RT D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 WR INTR D GND RD CS CLK in CLK R A GND Vref/2 Vin(-) Vin(+) 20 Vcc 10k PO T TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HN ĐỒ ÁN VĐK KHOA ĐIỆN TỬ LỚP ĐT2-K9 Hình 3: Kiểm tra ADC 0804 chạy ở chế độ tự do 5. Chân ngắt INTR Đây là chân đầu ra tích cực mức thấp, bình thường nó ở trạng thái cao , và khi việc chuyển đổi hoàn tất thì nó xuống thấp để báo cho CPU biết là dữ liệu được chuyển đổi sẵn sàng để lấy đi . Sau khi INTR xuống thấp ta lấy CS =0 và gửi một xung xuống thấp tới chân RD lấy dữ liệu ra của ADC 0804. 6. Chân V in (+) và V in (-) Đây là các đầu vào tương tự vi sai mà V in = V in(+) + V in (-). Thông thường V in(-)được nối xuống đất và V in(+)được dùng như đầu vào tương tự được chuyển đổi về dạng số . 7. Chân Vcc Đây là chân nguồn mức +5v nó được dùng như điện áp tham chiếu . Khi đầu vào V ref/2 để hở. 8. Chân V ref/2 Chân 9 là một điện áp đầu vào được dùng cho điện áp tham chiếu . Nếu chân này hở thì điện áp đầu vào tương tự cho ADC 0804 nằm trong dải 0 – 5v. Tuy nhiên, có nhiều ứng dụng mà đầu vào tương tự áp đến V in còn phải khác ngoài dải 0 – 5v . Chân V ref/2 được dùng để thực thi các điện áp đầu vào khác ngoài dải 0 – 5v. ví dụ, nếu dải đầu vào tương tự cần phải là 0 đến 4v thi V ref/2 được nối với +2v. Bảng 12 .5 biểu diễn dải điện áp V in đối với các đàu vào V ref/2 khác nhau. Bảng 12.5 : Điện áp V ref/2 liên hệ với dải V in GVHD: Nguyễn Anh Dũng SVTH: Đoàn Cảnh Anh Phạm Chí Linh Chu Văn Du 9 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HN ĐỒ ÁN VĐK KHOA ĐIỆN TỬ LỚP ĐT2-K9 V ref / 2(V) V in (V) Step Size (mV) Hë * 0 ®Õn 5 5/256 = 19.53 2.0 0 ®Õn 4 4/255 = 15.62 1.5 0 ®Õn 3 3/256 = 11.71 1.28 0 ®Õn 2.56 2.56/256 = 10 1.0 0 ®Õn 2 2/256 = 7.81 0.5 0 ®Õn 1 1/256 = 3.90 Ghi chú: + Vcc =5v + Khi V ref/2 hở thì đo được ở đó khoảng 2,5v + Kích thước bước (độ phân giải) là sự thay đổi nhỏ nhất mà ADC có thể phân biệt được. 9 . Các Chân dữ liệu D0 – D7 Các chân dữ liệu D0 – D7 là các chân đầu ra dữ liệu số. Đây là những chân đệm ba trạng thái và dữ liệu và dữ liệu được chuyển đổi chỉ được truy cập khi CS = 0 và chân RD bị đưa xuống thấp để tich s điện áp đầu ra ta có thể sử dụng công thức sau : buocthuockich V D in out = Với D out là đầu ra dữ liệu số . V in là điện áp ở đầu vào tương tự và độ phân giải là sự thay đổi nhỏ nhất được tính như là: (2xV ref/2) chia cho 255, đối với ADC 8 bit. 10 . Chân đất tương tự và chân đất số Đây là những chân đầu vào cấp đất chung cho cả tín hiệu số và tương tự . Đất tương tự được nối tới đất của chân V in tương tự . còn đất số được nối tới đất của chân Vcc. Lý do mà ta phải có hai đất là để cách ly tín hiệu tương tự Vcctừ các điẹn áp ký sinh tạo ra viẹc chuyển mạch số được chính xác Trong phần trình bay f này của chúng ta thì các chân này được nối chung một đất . Tuy nhiên, trong thực tế khi đo dữ liệu các chân đất này được nối tách biệt . Từ những điêu f trên ta kết luận rằng các bước cần phải thực hiện khi chuyển đổi dữ liệu bởi ADC 0804 là: a. Bật CS =0 và gửi một xung thấp lên cao tới chân WR để bắt đầu chuyển đổi . b. Duy trì hiển thị chân INTR . Nếu INTR xuống thấp thì việc chuyển đổi được hoàn tất và ta có thể sang bước kế tiếp . Nếu INTR cao tiép tục thăm dò cho đến khi nó xuống thấp . GVHD: Nguyễn Anh Dũng SVTH: Đoàn Cảnh Anh Phạm Chí Linh Chu Văn Du 10 [...]...TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HN KHOA ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN VĐK LỚP ĐT2-K9 c Sau khi chân INTR xuống thấp đến chân RD để lấy dữ liệu ra khỏi chíp ADC 0804 phân chia thời gian cho quá trình này được trình bày trên hình 4 CS WR D0 – D7 Data out INTR RD Start conversion End conversion Read it Hình 4 : Phân chia thời gian đọc và ghi của ADC 0804 B Bản thiết kế Ampemet hiển thị màn hình LCD I Sơ đồ mạch nguyên lý GVHD:... 1.Vi điều khiển cấu trúc lập trình và ứng dụng (Nhà xuất bản giáo dục) 2.Họ vi điều khiển 8051 3 Internet: dientuvietnam.net diendandientu.com dientuvienthong.net GVHD: Nguyễn Anh Dũng 17 SVTH: Đoàn Cảnh Anh Phạm Chí Linh Chu Văn Du TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HN KHOA ĐIỆN TỬ GVHD: Nguyễn Anh Dũng ĐỒ ÁN VĐK LỚP ĐT2-K9 18 SVTH: Đoàn Cảnh Anh Phạm Chí Linh Chu Văn Du TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HN KHOA ĐIỆN TỬ GVHD:... nguyên lý GVHD: Nguyễn Anh Dũng 11 SVTH: Đoàn Cảnh Anh Phạm Chí Linh Chu Văn Du TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HN KHOA ĐIỆN TỬ GVHD: Nguyễn Anh Dũng ĐỒ ÁN VĐK LỚP ĐT2-K9 12 SVTH: Đoàn Cảnh Anh Phạm Chí Linh Chu Văn Du TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HN KHOA ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN VĐK LỚP ĐT2-K9 II Chương trình điều khiển #include #include //Khai bao cac chan dieu khien LCD sbit rs=P0^0; sbit rw=P0^1; sbit en=P0^2;... 16 SVTH: Đoàn Cảnh Anh Phạm Chí Linh Chu Văn Du TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HN KHOA ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN VĐK LỚP ĐT2-K9 PHẦN KẾT LUẬN Đồ án đã cơ bản hoàn thành về các yêu cầu thiết kế và đã đạt được yêu cầu về kỹ thuật và ứng dụng,.Song bên cạnh đó đồ án của chúng em còn một số hạn chế như: khả năng đochưa được chuẩn, sai số còn cao ,thiết kế phần code chưa tối ưu Do hạn chế về thời gian và kiến thức nên đồ án... while(1) { //thang 0,1A while(thang_do1==0) { dieu_khien_adc(); giatri = ((5*x)*1.0/255)/47; hien_thi(); GVHD: Nguyễn Anh Dũng 15 SVTH: Đoàn Cảnh Anh Phạm Chí Linh Chu Văn Du TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HN KHOA ĐIỆN TỬ } ĐỒ ÁN VĐK LỚP ĐT2-K9 } //thang 1A while(thang_do2==0) { dieu_khien_adc(); giatri=((5*x)*1.0/255)/4.7; hien_thi(); } //thanh 10A while(thang_do3==0) { dieu_khien_adc(); giatri=((5*x)*1.0/255)/0.47;... long int n; for(n=0;n . KHOA ĐIỆN TỬ LỚP ĐT2-K9 Bộ Công Thương Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Điện Tử - Tự Động Hoá ĐỒ ÁN: VI ĐIỀU KHIỂN ĐỀ TÀI: . Thiết kê mô hình Ampemet điện tử hiển thị bằng màn hìnhLCD Giáo. dụng nhỏ của Vi Điều Khiển 8051( cụ thể là vi điều khiển AT89s52) để thiết kế AMPEMET điện tử hiển thị bằng màn hình máy tinh’” . Đây là một ứng dụng nhỏ của Vi Điều Khiển nhưng được sử dụng. ÁN VĐK KHOA ĐIỆN TỬ LỚP ĐT2-K9 Nội Dung Báo Cáo Thiết Kế Ampemet hiển thị lên màn hình máy tính. A. Cơ Sở Lý Thuyết I. Giới thiệu tổng quan về họ vi điều khiển 8051 Họ vi điều khiển 8051 là