Sử dụng IC 89C51 điều khiển led đơn kèm đủ file đồ án

Ở cổng Port 3 có thêm các đường dẫn điều khiển dùng để trao đối với một bộ nhớ bên ngoài, hoặc để đấu nối giao diện nối tiếp, cũng như các đường ngắtdẫn bên ngoài.. Khối bán dẫn loại P c

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, quang báo là một trong những hình thức quảngcáo hiệu quả, đầy sinh động và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.Việc hằng ngày đi ra đường và bắt gặp những biển quảng cáo xanh đỏ nhiềumàu sắc, chớp nháy với nhiều hình thức, gây cho ta những ấn tượng Đẹp và sinhđộng, gây ra sự chú ý, đó chính là công dụng của các biển quang báo quảng cáo

mà bạn bắt gặp hằng ngày

Quảng cáo cho một thương hiệu, một cái tên, một dịch vụ hay là bảng thôngbáo ở nơi công cộng giờ đây đã trở nên rất gần gủi với chúng ta trong cuộc sốnghiện đại,cuôc sống công nghệ điện tử

Xuất phát điểm từ những kiến thức được học từ ghế nhà trường, môn kỹthuật vi xử lý đã phần nào giải đáp những thắc mắc về công nghệ, những kỹ thuậtđược ứng dụng để tạo nên những sản phẩm bắt mắt đầy công dụng Đó là nhữngứng dụng cơ bản nhất của việc ứng dụng vi điều khiển Học, nghiên cứu kỹ thuật

vi xử lý, với mong muốn được tiếp cận gần hơn với những kỹ thuật đó, đồ án vi

xử lý tiếp cận gần hơn với lĩnh vực quang báo, quảng cáo

Vì vậy, nhóm em chọn đề tài “Sử dụng IC 89C51 điều khiển led đơn” đểthực hiện

Nội dung gồm 3 phần:

Phần 1: Giới thiệu đề tài

Phần 2: Cơ sở lý thuyết

Phần 3: Nội dung đề tài

Sau cùng cho phép nhóm em được bày tỏ lời cám ơn chân thành tới thầyTrần Trung Tín đã hướng dẫn nhóm em trong quá trình thực hiện đồ án này

MỤC LỤC

Phần I GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề

Ứng dụng vi điều khiển thiết kế 1 bảng quang báo hiển thị chữ “ VHIT ”,

tạo hiệu ứng gây sự chú ý, sử dụng led hiển thị

Phần II

CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan về IC 89C51

2.1.1 Giới thiệu IC 89C51

AT89C51 là phiên bản 8051 có ROM trên chip là bộ nhớ Flash Phiên bảnnày rất thích hợp cho các ứng dụng nhanh vi bộ nhớ Flash có thể xóa được trongvài giây

AT89C51 là vi điều khiển do Atmel sản suất, chế tạo theo công nghệ CMOS

 128 Bytes RAM nội

 4 Port xuất nhập I/O 8bit

(Power- Ngoài ra, một số IC khác của họ MCS-51 có thêm bộ định thời thứ 3 và

256 byte RAM nội

2.1.2 Cấu trúc bên trong của 89C51

Hình 2.1: Cấu trúc bên trong IC 89C51

+ Thành phần chính của vi điều khiển AT89C51 là bộ xử lý trung tâm haycòn gọi là CPU (Central Processing unit) CPU bao gồm:

 Thanh ghi tích lũy A

 Thanh ghi tích lũy phụ B, dùng cho phép nhân và phép chia

 Đơn vị logic học ALU (Arithmetric Logical Unit)

 Từ trạng thái chương trình PSW (Program Status Word)

 4 bank thanh ghi

 Con trỏ ngăn xếp

 Ngoài ra còn có bộ nhớ chương trình, bộ giải mã lệnh, bộ điều khiểnthời gian và logic

+ Đơn vị xử lí trung tâm nhận trực tiếp xung từ bộ dao động.

+ Chương trình đang chạy có thể cho dừng lại nhờ một khối điều khiển ngắt

ở bên trong Các nguồn ngắt có thể là: các biến cố ở bên ngoài, sự tràn bộ đếmđịnh thời hoặc cũng có thể là giao diện nối tiếp

+ Hai bộ định thời 16bit hoạt động như một bộ đếm

+ Các cổng (Port 0, Port 1, Port 2, Port 3) được sử dụng vào mục đích điềukhiển Ở cổng Port 3 có thêm các đường dẫn điều khiển dùng để trao đối với một

bộ nhớ bên ngoài, hoặc để đấu nối giao diện nối tiếp, cũng như các đường ngắtdẫn bên ngoài

+ Giao diện nối tiếp có chứa một bộ truyền và một bộ nhận không đồng bộ,làm việc độc lập với nhau Tốc độ truyền qua cổng nối tiếp có thể đặt trong dãyrộng và được ấn định bằng một bộ định thời

+ Trong vi điều khiển 8051 có hai thành phần quan trong khác là bộ nhớ vàcác thanh ghi

 Bộ nhớ gồm có bộ nhớ RAM và bộ nhớ ROM dùng để lưu trữ dữ liệu

Port 0 là port có 2 chức năng:

Chức năng I/O (xuất/nhập):

dùng cho các thiết kế nhỏ Tuy

nhiên khi dùng chức năng này thì

Port 0 phải dùng thêm các điện trở

kéo lên, giá trị của điện trở phụ thuộc vào thành phần kết nối với Port

Chức năng địa chỉ/dữ liệu đa hợp: khi dùng các thiết kế lớn, đòi hỏi phải sửdụng bộ nhớ ngoài thì Port 0 vừa là bus dữ liệu (8bit) vừa là bus địa chỉ (8bitthấp)

a) Port 1: chân 1-8 (P1.0…P1.7)

Port 1 cómột chức năng là IO Có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoài nếu cần.Port 1 không có chức năng khác, vì vậy chúng chỉ được dùng cho giao tiếp với

b) Port 2: chân 21-28 (P2.0…P2.7)

Port 2 có 2 chức năng Được dùng như các đường xuất nhập hoặc byte caocủa bus địa chỉ đối với các thiết bị dùng bộ nhớ mở rộng

c) Port 3: chân 10-17 (P3.0…P3.7)

Các chân của port này có nhiều chức năng, các công dụng chuyển đổi có liên

hệ với các đặc tính dặt biệt của 89C51 như ở bản sau:

P3.0 RxD Ngõ vào port nối tiếp

P3.1 TxD Ngõ ra port nối tiếp

P3.2 INT0 Ngắt ngoài 0

P3.3 INT1 Ngắt ngoài 1

P3.4 T0 Ngõ vào của bộ định thời 0

P3.5 T1 Ngõ vào của bộ định thời 1

P3.6 WR Tín hiệu điều khiển ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài

P3.7 RD Tín hiệu điều khiển đọc từ bộ nhớ dữ liệu ngoài

f) ALE/PROG (Address Latch Enable/Program): chân 30

Xung của ngõ ra cho phép chốt địa chỉ ALE cho phép chốt byte thấp của địachỉ trong thời gian truy suất bộ nhớ ngoài Chân này cũng được làm ngõ vàoxung lập trình(PROG)trong thời gian lập trình Flash

Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chípvà

có thể được dùng làm tín hiệu clock cho các phần khác của hệ thống xung này

có thể cấm bằng cách set bit 0 của SFR tại địa chỉ 8EH lên 1 Khi đó, ALE chỉ cótác dụng khi dùng lệnh MOVX hay MOVC.

g) EA/VPP (External Access): chân 31

EA dùng để cho phép thực thi chương trình từ ROM ngoài Khi nối chân 31với Vcc, AT89C51 sẽ thực thi chương trình từ ROM nội (tối đa 8KB), ngược lạithì thực thi chương trình từ ROM ngoài (tối đa 64KB)

Ngoài ra, chân EA được lấp làm chân cấp nguồn 12V khi lập trình choROM

Hình 2.3: Hình dạng Led trong thiết bị điện tử

LED (viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa là điốt phát quang) là cácđiốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại Cũng giống nhưđiốt, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫnloại N

2.2.1 Hoạt động

Giống như nhiều loại điốt bán dẫn khác

Khối bán dẫn loại P chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khighép với khối bán dẫn N (chứa các điện tử tự do) thì các lỗ trống này có xuhướng chuyển động khuếch tán sang khối N Cùng lúc khối p lại nhận thêm cácđiện tử (điện tích âm) từ khối N chuyển sang Kết quả là khối P tích điện âm(thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điện tử) trong khi khối N tích điện dương (thiếu hụtđiện tử và dư thừa lỗ trống)

Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khichúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp với nhau tạo thành cácnguyên tử trung hòa Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánhsáng (hay các bức xạ điện từ có bước sóng gần đó).

2.2.2 Tính chất

Tùy theo mức năng lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sángphát ra khác nhau (tức màu sắc của LED sẽ khác nhau) Mức năng lượng (và màusắc của LED) hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc năng lượng của các nguyên tửchất bán dẫn

Tùy vào từng loại LED mà điện áp phân cực thuận khác nhau Đối với LEDthường thì điện áp phân cực thuận khoảng 1,5V đến 2,5V, còn đối với LED siêusáng thì điện áp phân cực thuận có thể lên tới 5V

Khi LED hoạt động bình thường thì cường độ dòng điện từ 10mA đến50mA

Các LED phát ra tia hồng ngoại được dùng trong các thiết bị điều khiển từ

xa cho đồ điện tử dân dụng

2.3 Tụ điện

Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động được sử dụng rất rộng rãi trong cácmạch điện tử, chúng được sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạchtruyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động

Hình 2.4: Cấu tạo tụ gốm và tụ hóa

2.3.2 Điện dung, đơn vị và ký hiệu của tụ điện

Điện dung của tụ điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụđiện ở một hiệu điện thế nhất định Nó được xác định bằng thương số của điệntích của tụ điện và hiệu điện thế giữa hai bản của nó

C = Q/U hay Q = CU

Đơn vị điện dung của tụ điện là F: fara 1Fara là rất lớn do đó trong thực tếthường dùng các đơn vị nhỏ hơn như MicroFara (µF) , NanoFara (nF), PicoFara(pF)

1µF = 10-6F

1nF = 10-9F

1pF = 10-12F

Ký hiệu : Tụ điện có ký hiệu là C (Capacitor)

Hình 2.5: Ký hiệu của tụ điện trên các sơ đồ nguyên lý.

2.3.3 Phân loại

Có hai loại chính tụ không phân cực và tụ phân cực

a) Tụ không phân cực như tụ gốm, tụ giấy, tụ mica

Các loại tụ này không phân biệt âm dương và thường có điện dung nhỏ từ 0,47

µF trở xuống, các tụ này thường được sử dụng trong các mạch điện có tần số caohoặc mạch lọc nhiễu

Hình 2.6: Hình ảnh thực tế các tụ không phân cực

b) Tụ có phân cực như tụ hóa

Hình 2.7: Hình dạng của tụ hóa trong thiết bị điện tử

Tụ hoá là tụ có phân cực, có trị số từ 0,47µF đến khoảng 4.700 µF Tụ hoáthường được sử dụng trong các mạch có tần số thấp hoặc dùng để lọc nguồn, tụhoá thường có hình trụ

2.3.4 Ứng dụng

Cho điện áp xoay chiều đi qua và ngăn điện áp một chiều lại, do đó tụ được

sử dụng để truyền tín hiệu giữa các tần khuyếch đại có chênh lệch về điện áp mộtchiều

Lọc điện áp xoay chiều sau khi đã được chỉnh lưu (loại bỏ pha âm) thànhđiện áp một chiều bằng phẳng – đó là nguyên lý của các tụ lọc nguồn

Với điện áp xoay chiều thì tụ dẫn điện còn với điện áp một chiều thì tụ trởthành tụ lọc

2.5 Điện trở

Điện trở là đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện củamột vật thể dẫn điện Nó được định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầuvật thể đó với cường độ dòng điện đi qua nó:

2.5.1 Hình dáng, ký hiệu và đơn vị của điện trở

Trong thiết bị điện tử điện trở là một linh kiện quan trọng, chúng được làm

từ hợp chất cacbon và kim loại tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà người ta tạo ra đượccác loại điện trở có trị số khác nhau

2.5.3 Công dụng

Hạn chế hoặc điều chỉnh dòng điện và phân chia điện áp trong mạch

Phần III NỘI DUNG ĐỀ TÀI 3.1 Sơ đồ khối của mạch

3.2 Các khối chức năng

3.2.1 Khối reset

IC 89C51 có ngõ vào reset RST tác động ở mức cao trong khoảng thời gian

2 chu kỳ xung máy, sau đó xuống mức thấp để IC 89C51 bắt đầu làm việc RST

có thể kích bằng tay bằng một phím nhấn thường hở, sơ đồ mạch reset như sau:

Hình 3.1: Sơ đồ mạch RST

3.2.2 Bộ tạo dao động thạch anh

KHỐI HIỂN THỊ

NÚT RESET

KHỐI XỬ

LÝ VÀ ĐIỀU KHIỂN

BỘ DAO

ĐỘNG

THẠCH

ANH

Hình 3.2: Bộ tạo dao động thạch anh

Bộ này có tác dụng tạo ra tần số dao động chuẩn bị cho chip Thông thườngtần số của thạch anh là 12MHz, thạch anh được nối tới 2 chân XTAL1-chân 19

và XTAL2-chân 18 và 2 tụ 33pF

3.2.3 Khối xử lý và điều khiển

Khối này là IC 89C51 mọi quá trình xử lý dữ liệu đều được thực hiện ở đây.Trong đồ án này sử dụng port 1 xuất tín hiệu điều khiển led

Hình 3.3: Khối xử lý và điều khiển

3.2.4 Khối hiển thị

Khối này có

chức năng hiển thị tín hiệu sẽ được lấy từ port 1 của IC 89C51

Hình 3.4: Sơ đồ khối hiển thị

Tổ hợp các led được ghép song song với nhau tạo thành 1 chữ cái tương ứng với 1 cổng đầu

ra ở vi điều khiển P1.x ở đây ta được chuỗi 4 chữ cái tương ứng với 4 chân của

vi điều khiển Việc lập trình để được tín hiệu xuất ra các chân một cách nhip nhàng để được các hiệu ứng mong muốn từ các tổ hợp chữ cái led lại với nhau

Về nguyên lý, khi cấp nguồn cho vi điều khiển hoạt động, tại các port mà ta

sử dụng của vi điều khiển hoạt động ở 2 trạng thái: ở mức 0 tương ứng với thế là 0V, ở mức 1(+5V)

 Tại mức 0: có sự chênh lệch áp giữa nguồn VCC và P1.x: dòng điện đi từ VCC qua Rx và P1.x về mass Do dó hiệu điện thế giữa 2 chân led gần như bằng 0 nên led không sáng

 Tại mức 1(+5V): dòng điện từ VCC không chạy qua chân Px.x của vi điềukhiển về mass được, khi đó 2 đầu led sẽ có sự chênh lệch về mức điện áp tương ứng làm sáng led

3.7 Mô phỏng mạch

Hình 3.7: Mạch mô phỏng

3.8 Hình ảnh thực tế

Hình 3.8: Hình ảnh thực tế

Vì thời gian tìm hiểu có hạn, vốn kiến thức và nguồn tài liệu còn hạn chếnên sẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót Nhóm em mong nhận được ý kiếnđánh giá của thầy cô và các bạn.

Cuối cùng, một lần nữa chúng em xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành tớithầy Trần Trung Tín đã tận tình chỉ bảo nhóm em trong quá trình thực hiện đồ ánnày

Nhận xét: