Thiết kế bộ đếm sản phẩm dùng cảm biến hồng ngoại hiển thị trên phần mềm tiện ích Hyper terminal

Lời nói đầu Sự ra đời của các bộ vi xử lý nói chung ,và các bộ vi điều khiển nói riêng đã tạo ra một bước ngoặt lớn trong việc thiết kế các hệ thống xử lý thông tin,đo lường điều khiển và truyền thông.kêt quả là đã tạo ra được những sản phẩm như máy vi tính,máy ảnh kĩ thuật số,TV LCD,máy nghe nhạc MP3,Mp4….. ngày càng nhỏ gọn hơn,giá cả rẻ hơn,tiện ích hơn,đa năng hơn,tiệm dụng hơn. Ứng dụng thực tế nhóm 10 được giao đề tài “Thiết kế bộ đếm sản phẩm dùng cảm biến hồng ngoại hiển thị trên phần mềm tiện ích Hyper terminal” Nội dung gồm có: Chương I : Giới thiệu về mạch và sơ đồ khối Chương II: Tìm hiểu về các khối chức năng Chương III: Đánh giá về sản phẩm Chương IV:Code Do còn thiếu kinh nghiệm nên không khỏi sai sót và thiếu thốn chúng em rất mong sự đóng góp ý kiến và sự giúp đỡ của thầy cô. Chúng em xin trân thành cảm ơn Hà nội,ngày 19 tháng 5 năm 2011 Nhón sinh viên lớp ĐT3K3 thực hiện 1.Nguyễn văn Chính 2.Nguyễn văn Du 3.Phạm thế Nam ĐỒ ÁN VI XỬ LÝ Đề tài : Thiết kế bộ đếm sản phẩm dùng cảm biến hồng ngoại hiển thị trên phần mềm tiện ích Hyper terminal 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:

Lời nói đầu

S ự ra đời của các bộ vi xử lý nói chung ,và các bộ vi điều khiển nói riêng đã tạo ra một bước ngoặt lớn trong việc thiết kế các hệ thống xử lý thông tin,đo lường điều khiển và truyền thông.kêt quả

là đã tạo ra được những sản phẩm như máy vi tính,máy ảnh kĩ thuật số,TV LCD,máy nghe nhạc MP3,Mp4… ngày càng nhỏ gọn hơn,giá cả rẻ hơn,tiện ích hơn,đa năng hơn,tiệm dụng hơn Ứng dụng thực tế nhóm 10 được giao đề tài “ Thiết kế bộ đếm sản phẩm dùng cảm biến hồng ngoại hiển thị trên phần mềm tiện ích Hyper terminal”

Nội dung gồm có:

Chương I : Giới thiệu về mạch và sơ đồ khối

Chương II: Tìm hiểu về các khối chức năng

Chương III: Đánh giá về sản phẩm

Chương IV:Code

Do còn thiếu kinh nghiệm nên không khỏi sai sót và thiếu thốn chúng em rất mong

sự đóng góp ý kiến và sự giúp đỡ của thầy cô.

Chúng em xin trân thành cảm ơn!

Hà nội,ngày 19 tháng 5 năm 2011

Nhón sinh viên lớp

ĐT3-K3 thực hiện

1.Nguyễn văn Chính 2.Nguyễn văn Du 3.Phạm thế Nam

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

để chuyển đổi mức tín hiệu

Từ đó ta có sơ đồ khối như sau:

II Tìm hiểu về các khối chức năng

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

Cảm biếnvàđiều chế

Xửlývàtínhtoán

Chuyển đổi mức tínhiệu

Hiểnthịbằngmáytính

LED phát LED thu

-Sử dụng đặc điểm này của LED thu chúng ta sử dụng mạch so sánh dùng O-amp để tạo

- Biến trở R4 sẽ được điều chỉnh để tạo điện áp so sánh vào chân 3

- Điện trở R2 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 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

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 nhưsau:

- 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):

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, đốivới 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 :

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

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 đểgiải 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 dùnglàm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và dữ liệu khi kết nối chúngvới 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 Khicấp điện mạch phải tự động reset

ở đây ta lấy tần số là 11.0592 Mhz để tạo tốc độ baud chuẩn.

- 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

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 chokết 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

IE.4 ES ACH Cho phép ngắt port nối tiếp

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

khi đó kiểu số nguyên trong C lớn nhất là kiểu unsigned long int co giá trị lớn nhất là

biến dạng unsigned int (2byte) x,y,z mỗi biến sẽ đếm từ 0000  9999 Code:

void ngat_int() interrupt 0

Sơ đồ hoạt động của time 0 va 1 ở chế độ này là :

Các thanh ghi điều khiển timer 1:

Thanh ghi chọn chế độ TMOD :

Thanh ghi điều khiển TCON :

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 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 :

Để vi điều khiển khớp với máy tính chúng ta sử dụng tốc độ baud là 9600

Do đó tần số thach anh là 11.0582Mhz,SCON = 0,TH1=-3

Ta thiết lập cho cổng nối tiếp như sau:

3.Khối chuyển đổi mức điện áp

Như đã nói ở trên,vi điều khiển sử dụng mức điện áp TTL trong khi cổng COM của máy tính sử dụng mức RS232

1 6

1 5 2

1 6

1 5 2

XTAL2 18

XTAL1 19

ALE 30 EA 31 PSEN 29

RST 9

C2-C1+

1

3

5 Hiển thị trên máy tính bằng phần mền Hyper teminal

Trong Windows có cung cấp sẵn cho chúng ta một phần mền truyền tin qua cổng nối tiếp

là Hyper teminal.Cách sử dụng như sau:

Từ menu Start  programs Acessories  communications  hyper teminal

Nhập tên cho kết nối :

Sau đó chon cổng nối tiếp :

Cài đặt các thông số cho cổng com :

Và bây giờ thì kết quả đã hiện ra!

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 đó để chống nhiễu ).Do đó mạch rẻ tiền và dễ làm.

+Nhược điểm :

- 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 giữa thu và phát còn hạn chế

int num0,num1,num2,i,j,n; //cac bien noi voi nhau tao so co 12 con so

int a0,a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8,a9,a10,a11;//so co 12 chu so

a10=((num2%1000)%100)/10;

a11=((num2%1000)%100)%10;

putchar(0X0d); //con tro da ve cuoi dong

putchar(m[a8]); //bat dau truyen so san pham

truyen_mang(" ===>>>>DESIGN BY GROUP 10<<<<===" );

truyen_mang(" 1.Nguyen Van Chinh" );

truyen_mang(" 2.Nguyen Van Du" );

truyen_mang(" 3.Pham The Nam" );

Tài liệu tham khảo

“ nhóm tác giả Kiều Xuân Thực-Vũ Thị Thu Hương- Vũ Trung