Đồ án môn học 2 đo khoảng cách dùng sóng siêu âm

Đồ án môn học 2 đo khoảng cách dùng sóng siêu âm

Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật đã làm cho cuộc sống của con người ngày càng được nâng cao về mọi mặt trong cuộc sống, trong sinh hoạt cũng như trong sản xuất. Với việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào cuộc sống đã làm cho chất lượng cuộc sống nâng lên rõ rệt, đặt biệt là nâng cao năng suất lao động trong các nhà máy, xí nghiệp. Đó là việc ứng dụng các mạch điện tử vào trong các dây chuyền sản xuất. Các mạch điện tử này với độ chính xác cao và dễ sử dụng đã dần dần thay thế được vai trò của người công nhân trong các nhà máy, xí nghiệp. LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án này em đã nhận được sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của Giáo viên hướng dẫn. Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Duy Thảo đã tận tình hướng dẫn và chỉ dạy cho em trong suốt quá trình thực hiện đồ án này. Qua đây em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các Thầy Cô trong khoa Điện- Điện tử cũng như trong trường đã cung cấp cho em những kiến thức nền tảng cũng như chuyên ngành trong suốt những học kỳ qua. Chính những điều này đã giúp em hoàn thành đồ án này một cách tốt đẹp. Xin cảm ơn quí thầy cô trong thư viện trường đã tạo điều kiện cho em có được các tài liệu cần thiết để thực hiện đồ án này. Sau cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến những người thân trong gia đình, các bạn bè trong và ngoài lớp, những người đã luôn góp ý, động viên, khuyến khích và giúp đỡ cho đồ án này hoàn thành. 1 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo Ngày 28 tháng 11 năm 2011 Sinh viên thực hiện Nguyễn Đông Thức NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 2 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo Tp Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 11 năm 2011 Giáo viên hướng dẫn Nguyễn Duy Thảo MỤC LỤC PHẦN 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI PHẦN 2: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN 2.1 Sơ đồ khối của hệ thống. 2.2 Phân tích từng khối. 2.3 Giới thiệu linh kiện. 2.3 Sơ đồ nguyên lý. PHẦN 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 3.1 Lưu đồ giải thuật. 3.2 Mã nguồn chương trình(code). 3.3 Mô phỏng 3.4 Sơ đồ mạch in PHẦN 4: KẾT LUẬN 3 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo PHẦN 5: TÀI LIỆU THAM KHẢO 4 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo PHẦN 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Sau 3 năm học tại khoa Điện-điện tử của trường đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh, em đã có một số kiến thức nhất định về điện tử cơ bản, kỹ thuật số, và những kỹ năng lập trình cho vi xử lý. Quan sát cuộc sống thực tế thì em thấy đo khoảng cách là một ứng dụng thường được sử dụng. Thì bằng những kiến thức đã có em đã tìm hiểu và từng bước cho ra đời sản phẩm là một mạch đo khoảng cách. Mặc dù nó không được chính xác như một chiếc máy đo chuyên dụng nhưng cũng tương đối chính xác và có thể sử dụng được. PHẦN 2: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN 2.1 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG 5 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 KHỐI NGUỒN KHỐI HIỂN THỊ KHỐI XỬ LÝ KHỐI CẢM BIẾN Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo 2.2 PHÂN TÍCH TỪNG KHỐI 2.2.1 Khối nguồn Sử dụng nguồn 5V cung cấp điện áp cho các linh kiện trong mạch hoạt động. 2.2.2 Khối cảm biến Ở đây, ta sử dụng IC SRF05 phát xung tới vị trí cần đo, sau đó nó tự tạo ra một xung ở chân ECHO, độ rộng xung này tỉ lệ với khoảng cách cần đo. 2.2.3 Khối xử lí Sử dụng vi điều khiển AT89S52 để kích xung điều khiển SRF05 hoạt động và đo độ rộng xung ở chân ECHO của SRF05.Sau khi đo xong vi điều khiển sẽ tính toán và đưa giá trị đến cho LCD hiển thị kết quả. 2.2.4 Khối hiển thị Sử dụng LCD 16x2 để hiển thị khoảng cách đo được. 6 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo 2.3 GIỚI THIỆU LINH KIỆN 2.3.1 VI ĐIỀU KHIỂN AT89S52 AT89S52 thuộc họ 8051 có 40 chân cho các chức năng khác nhau như vào ra I/O, đọc RD, ghi WR, địa chỉ, dữ liệu và ngắt. 7 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo A/ MÔ TẢ CÁC CHÂN Chân VCC: Chân số 40 là VCC cấp điện áp nguồn cho chip. Nguồn điện áp là +5V. Chân GND: Chân số 20 là GND. Chân XTAL1 và XTAL2: 89S52 có một bộ giao động trên chip nhưng nó yêu cầu có một xung đồng hồ ngoài để chạy nó. Bộ giao động thạch anh thường xuyên nhất được nối tới các chân đầu vào XTAL1 (chân 19) và XTAL2 (chân 18). Bộ giao động thạch anh được nối tới XTAL1 và XTAL2 cũng cần hai tụ điện giá trị 33pF. Một phía của tụ điện được nối xuống đất. Chân Reset: Chân số 9 là chân tái lập reset. Nó là một đầu vào tích cực mức cao(bình thường mức thấp).Nhằm làm cho đầu vào RESET có hiệu quả thì nó phải có tối thiểu 2 chu kì máy, hay nói cách khác, xung cao phải kéo dài 2 chu kì máy trước khi nó xuống thấp.Trong 8051 một chu kì máy bằng 12 chu kì dao động. Mạch reset: 8 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 C1 10uF R1 100 R2 8K2 Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo Chân EA: Tín hiệu vào EAở chân 31 thường được mất lên mức 1 hoặc mức 0. Nếu ở mức 1, 89S52 thi hành chương trình từ bộ nhớ nội. Nếu ở mức 0, 89S52 sẽ thi hành chương trình từ bộ nhớ ngoại. Chân PSEN (program store enable): tín hiệu xuất ra từ vi điều khiển để điều khỉên đọc bộ nhớ chương trình. Nếu sử dụng bộ nhớ chương trình ngoài thì PSEN được nối với OE của ROM, nếu không sử dụng thì bỏ trống chân này. Chân ALE ( address latch enable): cho phép chốt địa chỉ. Tín hiệu ALE sẽ được nối với chân LE của IC chốt. Các PORT: Port 0 (chân 32 – 39): là port có hai chức năng. Trong các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng, nó có chức năng như các đường IO. Đối với các thiết kế cỡ lớn có bộ nhớ mở rộng, nó được kết hợp giữa bus địa chỉ và bus dữ liệu. Port 1 (chân 1 – 8): là port IO, các chân P1.0, P1.1, P1.2, có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoài nếu cần. Ngoài ra chân P1.0 cũng là ngõ vào của timer 2, chân P1.1 là ngõ vào ngắt ngoài timer 2 của 8952. Port 2 (chân 21 – 28): là 1 port đa năng được 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 (chân 10 – 17): là port đa năng nếu không sử dụng thì port 3 dùng làm IO; nếu có sử dụng thì có các chức năng đặc biệt sau :  P3.0 - RxD: dùng để nhận dữ liệu nối tiếp trong khi giao tiếp UART hay giao tiếp máy tính.  P3.1 - TxD: dùng để truyền dữ liệu nối tiếp trong khi giao tiếp UART hay giao tiếp máy tính.  P3.2 - INT0: tín hiệu ngắt ngoài thứ 0.  P3.3 - INT1: tín hiệu ngắt ngoài thứ 1.  P3.4 - T0: ngõ vào nhận xung ngoại cho timer / counter 0. 9 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo  P3.5 - T1: ngõ vào nhận xung ngoại cho timer / counter 1.  P3.6 - WR: điều khiển ghi dữ liệu.  P3.7 - RD: điều khiển đọc dữ liệu. B/ TỔ CHỨC BỘ NHỚ Vi điều khiển 89S52 có bộ nhớ nội bên trong và có khả năng giao tiếp với bộ nhớ bên ngoài nếu bộ nhớ bên trong không có đủ khả năng lưu trữ chương trình. Bộ nhớ bên trong gồm có 2 loại bộ nhớ: bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình. Bộ nhớ dữ liệu có 256 byte, bộ nhớ chương trình có dung lượng 8 kbyte. Bộ nhớ mở rộng bên ngoài cũng gồm có 2 loại: bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình. Khả năng giao tiếp là 64kbyte cho mỗi loại. Hình sau minh hoạ khả năng giao tiếp bộ nhớ của vi điều khiển 89S52. Bộ nhớ mở rộng bên ngoài và bộ nhớ chương trình bên trong và bộ nhớ chương trình bên trong không có gì đặc biệt – chỉ có chức năng lưu trữ dữ liệu và mã chương trình nên không cần phải khảo sát. Bộ nhớ chương trình bên trong của vi điều khiển thuộc loại bộ nhớ FLASH ROM cho phép xoá bằng xung điện và lập trình lại. Bộ nhớ RAM nội bên trong là một bộ nhớ đặc biệt người sử dụng vi điều khiển cần phải nắm rõ cách tổ chức và các chức năng đặc biệt của bộ nhớ này. 10 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 [...]... đồ chân SRF05 19 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo Giản đồ xung mode 1: 20 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo B/ TÍNH TOÁN KHOẢNG CÁCH 21 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học 2 2.3 .2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo LCD 16X2 A/ CHỨC NĂNG CÁC CHÂN 22 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học. .. 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo B/ CÁC LỆNH ĐẾN THANH GHI CỦA LCD C/ DẠNG SÓNG DIỀU KHIỂN LCD 23 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học 2 2.4 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 24 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo PHẦN 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 3.1 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT 3.1.1 LƯU ĐỒ KHỞI TẠO LCD 25 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án. .. Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo 3.1 .2 LƯU ĐỒ MAIN PROGRAM 26 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo 27 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo 3 .2 MÃ NGUỒN CHƯƠNG TRÌNH 3 .2. 1 CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH LCD_E BIT P3.0 LCD_RW BIT P3.1 LCD_RS BIT P3 .2 LCD_DATA EQU P2 ECHO BIT P1.0 TRIGGER BIT P1.1... Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo Hoạt động của từng bit trong thanh ghi cho phép ngắt IE được tóm tắt trong bảng dưới đây:  Cấu trúc ngắt của vi điều khiển 17 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo  Các vector ngắt 2. 3.1 CẢM BIẾN SIÊU ÂM 18 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo... MOV A,NGANTRAM ANL A,#0FH ADD A,#30H MOV 32H,A MOV A ,25 H ADD A,#30H MOV 33H,A 35 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo MOV A ,26 H ADD A,#30H MOV 34H,A RET D/ CHƯƠNG TRÌNH CON CAL_PULSE CAL_PULSE: MOV A,TL0 SUBB A, #23 MOV B,#58 DIV AB MOV 20 H,B MOV 21 H,A MOV A,DEM MOV B,#4 MUL AB MOV 22 H,B ADD A ,21 H MOV 23 H,A MOV A ,22 H ; SO DU CUA PHEP CHIA ;BYTE CAO CUA KET... EQU 12H DEMTV EQU R3 CHUKY EQU R4 BL EQU R6 BH EQU R7 ORG 000H JMP MAIN ORG 000BH 28 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo INC DEM MOV TH0,#HIGH( -23 2) MOV TL0,#LOW( -23 2) RETI MAIN: MOV TMOD,#01H SETB EA SETB ET0 CALL KTAO_LCD CALL HT_HANG1 CALL HT_HANG2 LB0: MOV DEM,#0 SETB TRIGGER CALL DELAY10US CLR TRIGGER JNB ECHO,$ MOV TH0,#HIGH( -23 2) MOV TL0,#LOW( -23 2)... 13 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo  Thanh ghi điều khiển- Control Register 14 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo E/ HOẠT ĐỘNG NGẮT CỦA VI ĐIỀU KHIỂN 15 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo  Tổ chức ngắt Vi điều khiển 89S 52 có 6 nguồn ngắt  Cho phép ngắt/cấm ngắt... Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo MOV LCD_DATA,#0CH CALL GHI_DIEUKHIEN MOV LCD_DATA,#01H CALL GHI_DIEUKHIEN MOV LCD_DATA,#06H CALL GHI_DIEUKHIEN RET B/ CHƯƠNG TRÌNH CON HEXTOBCD HEXTOBCD: MOV CHUCDONVI,#0 MOV NGANTRAM,#0 MOV CHUCNGAN,#0 MOV BH,A MOV BL,B MOV 50H,BH MOV 51H,BL MOV DEMTV,#15 31 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy... HEXTOBCD5: 33 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo DJNZ DEMTV,HEXTOBCD1 CALL XOAYDULIEU RET XOAYDULIEU: CLR C MOV A,BL RLC A MOV BL,A MOV A,BH RLC A MOV BH,A MOV A,CHUCDONVI RLC A MOV CHUCDONVI,A MOV A,NGANTRAM RLC A MOV NGANTRAM,A RLC A MOV CHUCNGAN,A RET 34 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo C/ CHƯƠNG TRÌNH CON... SETB TRIGGER CALL DELAY10US CLR TRIGGER JNB ECHO,$ MOV TH0,#HIGH( -23 2) MOV TL0,#LOW( -23 2) SETB TR0 JB ECHO,$ 29 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo CLR TR0 CALL CAL_PULSE MOV B ,23 H MOV A ,24 H CALL HEXTOBCD CALL BCDTOASCII CALL HT_RESULT JMP LB0 3 .2. 2 CÁC CHƯƠNG TRÌNH CON A/ CHƯƠNG TRÌNH CON KHỞI TẠO LCD KTAO_LCD: MOV LCD_DATA,#38H CALL GHI_DIEUKHIEN MOV LCD_DATA,#38H . Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo  Các vector ngắt 2. 3.1 CẢM BIẾN SIÊU ÂM 18 SVTH: Nguyễn Đông Thức MSSV: 08101139 Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo A/. NGUỒN KHỐI HIỂN THỊ KHỐI XỬ LÝ KHỐI CẢM BIẾN Đồ Án Môn Học 2 GVHD: Th.S Nguyễn Duy Thảo 2. 2 PHÂN TÍCH TỪNG KHỐI 2. 2.1 Khối nguồn Sử dụng nguồn 5V cung cấp điện áp cho các linh kiện trong mạch hoạt động. 2. 2 .2 Khối cảm biến Ở. TÀI PHẦN 2: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN 2. 1 Sơ đồ khối của hệ thống. 2. 2 Phân tích từng khối. 2. 3 Giới thiệu linh kiện. 2. 3 Sơ đồ nguyên lý. PHẦN 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 3.1 Lưu đồ giải thuật. 3 .2 Mã nguồn