công nghệ kĩ thuật số

Đồ án vi xử lý GVHD:Nguyễn Minh Quân Nhóm 05:lớp ĐTVTB_K4 Trang 1 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………ngày …… tháng …… năm 2011 Giáo viên hướng dẫn Nhóm 05:lớp ĐTVTB_K4 Trang 2 Đồ án vi xử lý GVHD:Nguyễn Minh Quân NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM ĐIỂM …………ngày …… tháng …… năm 2011 Giáo viên phản biện Nhóm 05:lớp ĐTVTB_K4 Trang 3 Đồ án vi xử lý GVHD:Nguyễn Minh Quân Ngày nay, khái niệm kỹ thuật số đã trở thành quen thuộc với nhiều người, bởi vì sự phát triển của ngành kỹ thuật số này đã có ảnh hưởng rất lớn đến ngành kinh tế toàn cầu. Có người đã nêu lên ý tưởng gọi nền kinh tế của thời đại chúng ta là “ nền kinh tế kỹ thuật số “, “số hóa” đã gần như vượt khỏi ranh giới của một thuật ngữ kỹ thuật . Nhờ có ưu điểm của xử lý số như độ tin cậy trong truyền dẫn, tính đa thích nghi và kinh tế của nhiều phần mềm khác nhau, tính tiện lợi trong điều khiển và khai thác mạng. Số hóa đang là xu hướng phát triển tất yếu của nhiều lĩnh vực kỹ thuật và kinh tế khác nhau. Không chỉ trong lĩnh vục thông tin liên lạc và tin học. Ngày nay, kỹ thật số đã và đang thâm nhập mạnh mẽ vào Kỹ thuật điện tử, Điều khiển tự động, phát thanh truyền hình, y tế, nông nghiệp…và ngay cả trong các dụng cụ sinh hoạt gia đình. Ngay từ những ngày đầu khai sinh, kỹ thuật số nói riêng và ngành điện tử nói chung đã tạo ra nhiều bước đột phá mới mẻ cho các ngành kinh tế khác và còn đảm bảo được yêu cầu của người dùng cả về chất lượng và dịch vụ. Đồng thời kiến thức về kỹ thuật số là không thể thiếu đối với mỗi sinh viên, nhất là sinh viên điện tử. Công nghệ kĩ thuật số có nhiều ứng dụng rộng rãi trong thực tế, với nhiều những ứng dụng rất tiện ích sử dụng trong kĩ thuật, trong đời sống, trong công nghiệp ở các nhà máy và xí nghiệp sản xuất… và cả những tiện nghi trong ngôi nhà của chúng ta. Một trong những ứng dụng tiện ích của kĩ thuật số đó là chức năng đếm với các mạch đếm như đếm sản phẩm, đếm số người vào phòng, thang máy hay đếm xe ra vào cổng… đó đều là những ứng dụng rất thực tế. Và trong bài đồ án này em đã được nghiên cứu về mạch đếm sản phẩm. B B ài ài b b áo áo cáo cáo n n ày ày được được tìm tìm k k i i ế ế m m từ từ nh nh i i ều ều n n guồ guồ n n k k h h ác ác n n h h a a u u n n h h ư ư : : s s ách ách b b áo áo , , i i n n te te rn rn et… et… Và do kiến thức còn hạn hẹp, nên trong quá trình thực hiện đồ án em không thể tránh khỏi sai sót và đề tài chưa được phát triển một cách hoàn hảo, mong quý thầy cô trong hội đồng khảo thí bỏ qua và có hướng giúp đỡ để em có thể hoàn chỉnh kiến thức của mình . Em xin chân thành cảm ơn ! Nhóm 05:lớp ĐTVTB_K4 Trang 4 Đồ án vi xử lý GVHD:Nguyễn Minh Quân CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ I.1 Lí do chọn đề tài: Ngày nay việc nghiên cứu ứng dụng vi điều khiển vào các lĩnh vực cuộc sống khá phổ biến,điển hình là các loại vi điều khiển họ 8051.Ở trong công nghiệp cũng như trong các lĩnh vực liên quan đếm sản phẩm thì đã phát huy được lợi thế khi sử dụng vi điều khiển,việc đếm sản phẩm đã trở nên đơn giản hơn, giảm bớt được nhiều sức lao động và thời gian.Được sự gợi ý của giáo viên hướng dẫn NGUYỄN MINH QUÂN và qua sự tìm hiểu của các thành viên trong nhóm,nên chúng em đã chọn đề tài nghiên cứu và thiết kế mạch đếm sản phẩm với ứng dụng của họ vi điều khiển 8051.Đây cũng là một cơ hội tốt để ứng dụng những kiến thức của môn VI XỬ LÝ đã học vào thực tế. I.2 Mục tiêu của đề tài Đề tài nhằm mục đích thiết kế và chế tạo thành công mạch đếm sản phẩm sử dụng họ vi điều khiển 8051,số lượng sản phẩm đếm được nhập từ bàn phím,hiện thị kết quả đếm được bằng hệ thống LED 7 thanh và báo hiệu bằng tín hiệu đèn LED. I.3 Vấn đề cần giải quyết +Tìm hiểu các tài liệu liên quan đến các đề tài nghiên cứu, đưa ra các giải pháp tối ưu cho việc thiết kế chế tạo sản phẩm thực tế. +Thiết kế và chế tạo 1 board mạch gồm các khối: khối xử lí trung tâm dùng họ vi điều khiển 8051,khối cảm biến,khối hiện thị,bàn phím. +Tiến hành viết chương trình phần mềm phối hợp hoạt động các khối dưới sự điều khiển của khối mạch chính chứa IC AT89S52 Nhóm 05:lớp ĐTVTB_K4 Trang 5 Đồ án vi xử lý GVHD:Nguyễn Minh Quân CHƯƠNG II: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ II.1.Cơ sở lý thuyết: II.1.1 Tổng quan về họ vi điều khiển 8051 1. Giới thiệu chung về cấu trúc phần cứng 8051là IC vi điều khiển ,là vi mạch tổng quát của họ MCS-51, linh kiện đầu tiên của họ này được hãng sản xuất Intel đưa ra thị trường . IC 8051 có các đặc trưng được tóm tắt như sau: 4 KB EPROM bên trong. 128 Byte RAM nội. 4 Port xuất /nhập I/O 8 bit. Giao tiếp nối tiếp. 64 KB vùng nhớ mã ngoài 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoại. Xử lý Boolean (hoạt động trên bit đơn). 210 vị trí nhớ có thể định vị bit. 4 s cho hoạt động nhân hoặc chia. Hình : Sơ đồ chân của vi điều khiển 8051 Nhóm 05:lớp ĐTVTB_K4 Trang 6 Đồ án vi xử lý GVHD:Nguyễn Minh Quân Port 0 : Port0 (P0.0-P0.7) có số chân từ 32-39 . Port 0 có 2 chức năng: -Port xuất nhập dữ liệu (P0.0-P0.7) → không sử dụng bộ nhớ ngoài và bus địa chỉ byte thấp và bus dữ liệu đa hợp (AD0-AD7) → có sử dụng bộ nhớ ngoài. -Port0 đóng vai trò xuất nhập dữ liệu thì phải sử dụng các điện trở kéo bên ngoài. Port1: Port1(P1.0-P1.7) có số chân từ 1 -8. Port có chức năng xuất nhập dữ liệu (P1.0-P1.7) →sử dụng hoặc không sử dụng bộ nhớ ngoài Port 2: Port(P2.0-P2.7) có số chân từ 21-28.Port có 2 chức năng :port xuất nhập dữ liệu(p2.0-P2.7) không sử dụng bộ nhớ ngoài và bus địa chỉ cao(A8-A5) có sử dụng bộ nhớ ngoài Port 3: Port 3( P3.0-P3.7) có số chân từ 10-17.Có 2 chức năng: Khi không hoạt động xuất / nhập,các chân của port3 có nhiều chức năng riêng (mỗi chân có chức năng riêng liên quan đến đặc trưng cụ thể của 8051) *Bảng chức năng của port3 và 2 chân của P1.0 , P1.1 của port. Bit Tên Địa chỉ bit Chức năng P3.0 RxD B0H Chân nhận dữ liệu của bit nối tiếp P3.1 TxD B1H Chân phát dữ liệu của port nối tiếp P3.2 B2H Ngõ vào ngắt ngoài 0 P3.3 B3H Ngõ vào ngắt ngoài 1 P3.4 T0 B4H Ngõ vào của bộ định thời /điểm 0 P3.5 T1 B5H Ngõ vào của bộ định thời /điểm1 P3.6 B6H Điều khiển ghi bộ nhớ dữ liệu P3.7 B7H Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu P1.0 T2 90H Ngõ vào của bộ định thời /điểm 2 P1.1 T2EX 91H Nạp lại /thu nhận của bộ định thời 2 * Chân PSEN: - PSEN cho phép bộ nhớ chương trình,chân số 29 - là tín hiệu cho phép truy xuất (đọc) bộ nhớ chương trinh (ROM) ngoài - Là mức xuất tích cực ở mức thấp PSEN =0 → trong thời gian CPU tìm - nạp lệnh từ ROM ngoài ,PSEN =1 → CPU sử dụng ROM trong. * Chân ALE : - ALE cho phép chốt địa chỉ,chân số 30 -Là tín hiệu cho phép chốt địa chỉ để thực hiện việc giải đa hợp cho bus địa chỉ byte thấp và byte dữ liệu đa hợp (AD0-AD7). Nhóm 05:lớp ĐTVTB_K4 Trang 7 Đồ án vi xử lý GVHD:Nguyễn Minh Quân * Chân EA: Là chân truy xuất ngoài - Là tín hiệu cho phép truy xuất ngoài (sử dụng )bộ nhớ chương trình ROM ngoài. - Là tín hiệu nhập tích cực ở mức thấp EA =0 sử dụng chương trình ROM ngoài,AE=1 sử dụng chương trình ROM trong. *Chân XTAL1,XTAL2: tinh thể thạch anh chân số 18,19 -Dùng để nối thạch anh với mạch dao động tạo xung clock bên ngoài cung cấp xung clock cho chíp hoạt động . - XTAL1 Ngõ vào mạch tạo xung clock trong chíp - XTAL2 Ngõ ra mạch tạo xung clock trong chip f =12MHz f tần số danh định Chân RST: thiết lập lại là chân số 9 - Là tín hiệu cho phép thiết lập lại trạng thái ban đầu cho hệ thống - Là tín hiệu nhập tích cực mức cao RST=0 chip 8051 hoạt động bình thường, RTS=1 chip 8051 được thiết lập lại trạng thái ban đầu Chân Vcc, GND: Nguồn cung cấp điện chân số 40-20 -Cung câp nguồn điện cho chip hoạt động - Vcc =+5V±10% và GND=0V 2.Giới thiệu chung về cấu trúc bên trong *Sơ đồ khối bên trong 8051 Nhóm 05:lớp ĐTVTB_K4 Trang 8 Đồ án vi xử lý GVHD:Nguyễn Minh Quân Hình : sơ đồ cấu trúc bên trong của 8051 *Tổ chức bộ nhớ của 8051 Bộ nhớ bên trong 8051 bao gồm RAM và ROM.RAM bao gồm nhiều thành phần: lưu trữ đa dụng,phần lưu trữ địa chỉ hoá từng bank thanh ghi và các thanh ghi chức năng đặc biệt. 8051 có bộ nhớ theo cấu trúc Harvard: có những vùng nhớ riêng biệt cho chương trình và dữ liệu.Chương trình và dữ liệu có thể chứa bên trong 8051 nhưng 8051 vẫn có thể kết nối 64k byte bộ nhớ chương trình và 64k byte bộ nhớ dữ liệu mở rộng. RAM trong 8051 được phân chia như sau: - các bank thanh ghi có địa chỉ từ 00H đến 1FH. - RAM địa chỉ hoá từng bít có địa chỉ từ 20H đến 2FH. - RAM đa dụng từ 30H đến 7FH. - Các thanh ghi chức năng đặc biệt từ 80H đến FFH. Nhóm 05:lớp ĐTVTB_K4 Trang 9 Đồ án vi xử lý GVHD:Nguyễn Minh Quân - Hình : Tổ chức bộ nhớ của 8051 Nhóm 05:lớp ĐTVTA_K3 Trang 10 P1.0 VCC P1.1 P0.0 P1.2 P0.1 P1.3 P0.2 P1.4 P0.3 P1.5 P0.4 P1.6 P0.5 P1.7 P0.6 RESET P0.7 EA / VP XTAL1 ALE / P XTAL2 PSEN RXD TXD P2.7 INT0 P2.6 INT1 P2.5 T0 P2.4 T 1 P2.3 W R P2.2 RD P2.1 GND P2.0 2 39 3 38 4 37 5 36 6 35 7 34 8 33 9 32 31 18 30 19 29 10 28 11 12 27 13 26 14 25 15 24 16 23 17 22 20 21 Đồ án vi xử lý GVHD:Nguyễn Minh Quân II.1.2 Tìm hiểu IC AT89C51 1.Cấu trúc phần cứng a.Sơ đồ chânAT89C51 1 40 Hình 1: Sơ đồ chân của IC AT89C51 *Sơ đồ khối của AT89C51 Hình 2:Sơ đồ khối AT89C51 [...]... qua, ngăn cản dòng điện một chiều Công thức tính điện dung của tụ: C = ε.S/d ε là hằng số điện môi 2 S là điện tích bề mặt tụ m d là bề giày chất điện môi Tụ điện phẳng gồm hai bàn phẳng kim loại diện tích đặt song song và cách nhau một khoảng d Cường độ điện trường bên trong tụ có trị số E= 0 0 = 8.86.10 -12 2 2 C / N.m là hằng số điện môi của chân không là hằng số điện môi tương đối của môi trường;... set hay Clear ở mỗi chu kỳ máy để lập Parity chẵn với thanh ghi A Sự đếm các bit 1 trong thanh ghi A cộng với bit Parity luôn luôn chẵn Ví dụ A chứa 10101101B thì bit P set lên 1 để tổng số bit 1 trong A và P tạo thành số chẵn Bit Parity thường được dùng trong sự kết hợp với những thủ tục của Port nối tiếp để tạo ra bit Parity trước khi phát đi hoặc kiểm tra bit Parity sau khi thu + Thanh ghi B : Thanh... BANK 0 0 0 0 1 1 1 0 2 1 1 3 + Cờ tràn OV (Over Flag): Cờ tràn được set sau một hoạt động cộng hoặc trừ nếu có sự tràn toán học Khi các số có dấu được cộng hoặc trừ với nhau, phần mềm có thể kiểm tra bit này để xác định xem kết quả có nằm trong tầm xác định không Khi các số không có dấu được cộng bit OV được bỏ qua Các kết quả lớn hơn +127 hoặc nhỏ hơn -128 thì bit OV=1 + Bit Parity (P) : Bit tự động được... đổi điện xoay chiều – thường là điện thế 50Hz đến 60Hz sang điện thế một chiều Diode này tùy loại có thể chịu đựng được dòng từ vài trăm mA đến loại công suất cao có thể chịu được đến vài trăm ampere Diode chỉnh lưu chủ yếu là loại Si Hai đặc tính kỹ thuật cơ bản của Diode chỉnh lưu là dòng thuận tối đa và đi ngược tối đa (Điện áp sụp đổ) Hai đặc tính này do nhà sản xuất cho biết 6- Led: Led là một... 2 1 9 10 a b c d e f g 8 ca 3 ca Dp 5 led 7 doan Anod chung Đây là lọai đèn dùng hiển thị các số từ 0 đến 9, đèn gồm 7 đọan a, b, c, d, e, f, g, bên dưới mỗi đọan là một led (đèn nhỏ) hoặc một nhóm led mắc song song (đèn lớn).Qui ước các đọan cho bởi: Khi một tổ hợp các đọan cháy sáng sẽ tạo được một con số thập phân từ 0 - 9 Led 7 đoạn có hai loại là loại anot chung và catot chung: Nhóm 05:lớp ĐTVTA_K3... LED anot chung LED catot chung Đối với led 7 đoạn ta phải tính toán sao cho mỗi đoạn của led 7 đoạn có dòng điện từ 10 20mA Với điện áp 5V thì điện trở cần dùng là 270Ω; công suất là 1,4 Watt Bảng giá trị Led 7 Đoạn II.2.Thiết kế và thi công II.2.1 Thiết kế phần cứng 1 Sơ đồ khối của sản phẩm KHỐI NGUỒN BÀN PHÍM KHỐI XỬ LÝ KHỐI HIỆN THỊ KHỐI CẢM BIẾN 2 Chức năng các khối *Khối nguồn: là hệ thống điện... thống gồm 16 phím (dạng bàn phím hexa) Thông tin số lượng sản phẩm sẽ được nhập ở đây và tác động đến khối xử lý biết đã sẵn sàng sau khi nhập xong *Khối cảm biến : để cảm nhận mỗi sản phẩm đi qua thì cảm biến phải có phần thu và phần phát Phần thu phát ra ánh sáng hồng ngoại , phần thu nhận ánh sáng hồng ngoại Hai bộ phận phát và thu hoạt động chung tần số. Bình thường khi có ánh sáng chiếu vào thì led... nhân chia Lệnh MUL AB sẽ nhận những giá trị không dấu 8 bit trong hai thanh ghi A và B, rồi trả về kết quả 16 bit trong A (byte cao) và B(byte thấp) Lệnh DIV A,B lấy A chia B, kết quả nguyên đặt ở A, số dư đặt ở B Thanh ghi B có thể được dùng như một thanh ghi đệm trung gian đa mục đích Nó là những bit định vị thông qua những địa chỉ từ F0H - F7H + Con trỏ Ngăn xếp SP (Stack Pointer) : Con trỏ ngăn... - D7) với tín hiệu ALE để chốt byte của bus địa chỉ chỉ khi bắt đầu mỗi chu kỳ bộ nhớ Port2 được cho là byte cao của bus địa chỉ d Các tập lệnh của AT89C51 Tập lệnh củaAT89C51 được chia thành 5 nhóm: Số học Logic Chuyển dữ liệu Chuyển điều khiển Chi tiết tệp lệnh của họ 8051 có thể tham khảo trong “Họ vi điều khiển” của tác giả Tống Văn Ôn và Hoàng Đức Hải II.1.3.Các linh kiện thường dùng cho đề tài:... ρ là điện trở suất của vật liệu S là thiết diện của dây ℓ là chiều dài của dây Điện trở là đại lượng vật lí đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của một vật thể dẫn điện Nó được định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật thể đó với cường độ dòng điện đi qua nó: Trong đó: U : là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đo bằng vôn (V) I : là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn điện, đo . lượng và dịch vụ. Đồng thời kiến thức về kỹ thuật số là không thể thiếu đối với mỗi sinh viên, nhất là sinh viên điện tử. Công nghệ kĩ thuật số có nhiều ứng dụng rộng rãi trong thực tế, với. trong kĩ thuật, trong đời sống, trong công nghiệp ở các nhà máy và xí nghiệp sản xuất… và cả những tiện nghi trong ngôi nhà của chúng ta. Một trong những ứng dụng tiện ích của kĩ thuật số đó. của thời đại chúng ta là “ nền kinh tế kỹ thuật số “, số hóa” đã gần như vượt khỏi ranh giới của một thuật ngữ kỹ thuật . Nhờ có ưu điểm của xử lý số như độ tin cậy trong truyền dẫn, tính đa