Thiết kế mô hình bãi giữ xe ô tô tự động hóa

TRNG I HC M THÀNH PH H CHÍ MINH KHOA XÂY DNG VÀ IN  ÁN TT NGHIP K S NGÀNH CÔNG NGHIP THIT K MÔ HÌNH BÃI GI XE Ô-TÔ T NG HÓA (AUTOMATIC AUTO PARKING) SVTH : PHM HUNH MINH QUÂN MSSV : 20702028 GVHD : Th.S PHAN VN HIP TP. H Chí Minh, tháng 02 nm 2012  ÁN TT NGHIP K S CÔNG NGHIP GVHD: ThS. PHAN VN HIP  PHM HUNH MINH QUÂN – 20702028  LI M U Ngày xa, xe máy đc xem là tài sn ln nht và quan trng nht ca nhiu gia đình Vit Nam, còn xe hi ch là món hàng xa x. Nhng ngày nay vi s phát trin chóng mt ca nn kinh t và mc sng ngày càng nâng cao thì ôtô không còn là món hàng không th mua đc. Vit Nam gia nhp WTO, th trng m ca, hàng lot nhà đu t nc ngoài rót nhng khon đu t khng l vào Vit Nam  tt c mi l nh vc, m ra c hi làm vic cho nhiu ngi. Có th nói, ngi Vit Nam ngày nay giàu hn ngày xa rt nhiu và nhu cu s dng ngày càng cao cp hn. Ôtô là mt trong nhng sn phm đy tim nng mang li li nhun cao cho ngi đu t, cng nh nhng ngành ngh có liên quan. Vy làm th nào đ có th qun lý mt s lng ln ôtô nh th mt cách h p lý, nhanh chóng mà li ít tn ngun nhân lc nht? ó qu là 1 câu hi không d tr li chút nào. Chính vì điu này nên em quyt đnh nghiên cu và thit k Mô hình bãi gi xe t đng hóa. T đó ta có th đa vào ng dng thc tin đ gii quyt vn đ đc đt ra.  thay th cho các t điu khin ln, cng knh và khó thao tác, em đã s d ng Vi điu khin PIC 16F877A kt hp vi nhng IC chc nng thích hp khác, ta có th qun lý hn 40 ch đ xe ch vi 1 mch điu khin nh gn.  ÁN TT NGHIP K S CÔNG NGHIP GVHD: ThS. PHAN VN HIP  PHM HUNH MINH QUÂN – 20702028  LI CM N Trc tiên em xin gi li cám n chân thành sâu sc ti các thy cô giáo trong trng i hc M TP. H Chí Minh nói chung và các thy cô giáo trong khoa Xây Dng và in, b môn in – in t nói riêng đã tn tình ging dy, truyn đt cho em nhng kin thc, kinh nghim quý báu trong sut thi gian ngi trên gh nhà trng. c bit em xin gi li cm n đn thy ThS. Phan Vn Hip, thy đã tn tình giúp đ, trc tip ch bo, hng dn em trong sut quá trình làm đ án tt nghip. Trong thi gian làm vic vi thy, em không ngng tip thu thêm nhiu kin thc b ích mà còn hc tp đc tinh thn làm vic, thái đ nghiên cu khoa hc nghiêm túc, hiu qu, đây là nhng điu rt cn thit cho em trong quá trình hc tp và công tác sau này. Sau cùng em xin gi li cm n chân thành đn gia đình, b n bè đã đng viên, đóng góp nhng ý kin có giá tr cng nh s nhit tình h tr ca mi ngi. Xin chân thành cm n!   ÁN TT NGHIP K S CÔNG NGHIP GVHD: ThS. PHAN VN HIP  PHM HUNH MINH QUÂN – 20702028  MC LC CHNG 1: TNG QUAN V VI IU KHIN PIC 16F877A 1.1. Khái nim v Vi điu khin (VK) 1 1.1.1. Khái nim 1 1.1.2. Cu trúc tng quan ca VK 1 1.2. PIC là gì? 2 1.2.1. Kin trúc PIC 2 1.2.2. C ch x lý Pipelining 4 1.2.3. Mt s đc tính chung ca PIC 5 1.2.4. Các dòng PIC 6 CHNG 2 : VI IU KHIN PIC 16F877A 2.1. ôi nét v VK PIC 16F877A 7 2.2. T chc b nh trong VK PIC 16F877A 9 2.2.1. Kin trúc b nh ca PIC 9 2.2.2. B nh chng trình ca PIC 9 2.2.3. B nh d liu ca PIC 11 2.2.3.1. Thanh ghi mc đích chung GPR 12 2.2.3.2. Thanh ghi cha nng đc bit SFR 12 2.2.4. Vùng nh STACK 14 2.3. Các Port xut nhp ( I/O ) ca VK PIC 16F877A 14 2.3.1. PORT A 15 2.3.2. PORT B 16 2.3.3. PORT C 17 2.3.4. PORT D 18 2.3.5. PORT E 19 2.4. B đnh thi TIMER 20 2.4.1. TIMER 0 20 2.4.2. TIMER 1 21 2.4.3. TIMER 2 23 2.5. ADC – B chuyn đi tín hiu tng t sang tín hiu s 24 2.6. COMPARATOR – B so sánh 26  ÁN TT NGHIP K S CÔNG NGHIP GVHD: ThS. PHAN VN HIP  PHM HUNH MINH QUÂN – 20702028  2.7. CCP (CAPTURE/COMPARE/PWM) 27 2.8. Giao tip ni tip 29 2.8.1. USART 29 2.8.2. MSSP 30 2.9. Giao tip song song PSP (Parallel slave port) 30 CHNG 3 : NGÔN NG LP TRÌNH CHO PIC 3.1. Ngôn ng lp trình PIC C COMPILER 32 3.1.1. Gii thiu v các ngôn ng lp trình 32 3.1.2. PIC C COMPILER 32 3.2. Các tp lnh và các hàm trong PIC C COMPILER 33 3.2.1. Các lnh tin x lý 33 3.2.2. Các kiu d liu 34 3.2.3. nh ngha các hàm 35 3.2.4. Các phát biu điu kin và vòng lp 35 3.2.5. Các phép toán trong PIC C COMPILER 38 3.2.6. Các hàm th vin ca PIC C COMPILER 38 3.2.7. Các hàm x lý chui chu n 41 3.2.8. Nhóm lnh trên Bit, Byte 44 3.2.9. Nhóm hàm qun lý truyn thông I2C 47 3.2.10. Nhóm hàm qun lý PSP 48 3.2.11. Nhóm hàm kim tra MCU 48 3.2.12. Nhóm hàm qun lý ngt 59 CHNG 4 : THIT K BÃI GI XE Ô-TÔ T NG HÓA (AUTOMATIC AUTO PARKING) 4.1. Gii thiu linh kin liên quan 51 4.1.1. IC n áp LM2576 51 4.1.2. IC đm dòng 74HC245 51 4.1.3. IC 74HC139 52 4.1.4. IC 4052 52 4.1.5. Led 7 seg 5461BH 53 4.1.6. TIP41C 53 4.1.7. Led thu phát hng ngoi 54  ÁN TT NGHIP K S CÔNG NGHIP GVHD: ThS. PHAN VN HIP  PHM HUNH MINH QUÂN – 20702028  4.2. S đ khi cha nng 54 4.3. Thit k chi tit phn cng 55 4.3.1. Khi ngun 55 4.3.2. Khi điu khin 57 4.3.3. Khi cm bin ra – vào 58 4.3.4. Khi rào chn ra – vào 59 4.3.5. Khi hin th 60 4.3.6. Khi cm bin v trí 62 4.3.7. Khi đèn hng dn v trí 62 4.3.8. S đ kt ni tng 63 4.4. Thit k mô hình – Phn cng 64 4.4.1. Thit k mô hình 64 4.4.2. Thit k phn cng 66 4.4.2.1. Khi ngun 66 4.4.2.2. Khi hin th 67 4.4.2.3. Khi điu khin 67 4.4.2.4. Khi đèn hng dn v trí 69 4.4.2.5. Mch tng hp 69 4.5. Lu đ gii thut 70 4.6. M rng 71 PH LC 74 DANH MC TÀI LIU THAM KHO 91 CHNG 1 : TNG QUAN V VI IU KHIN PIC Khái nim v Vi điu khin (VK) Khái nim Nu s dng b vi x lý đ qun lý 1 h thng có quy mô va và nh thì không thích hp, nên cân nhc li. Vì:  B vi x lý đòi hi các khi mch đin giao tip phc tp.  Chim nhiu không gian, mch in phc tp.  òi hi ngi thit k phi hiu bit tinh t ng v các thành phn vi x lý, b nh, các thit b ngoi vi mi có th kt hp chúng thành 1 khi thng nht.  Giá thành sn phm rt cao. Chính vì th nên các nhà ch to đã tích hp mt ít b nh và mt s mch giao tip ngoi vi cùng vi vi x lý vào mt IC duy nht đc gi là Microcontroller – Vi điu khin. VK là mt h máy tính hoàn chnh vi CPU, b nh, các mch giao tip, các b đnh thi và mch điu khin ngt đc tích hp bên trong nên nó có th đc lp trình 1 cách d dàng. Cu trúc tng quan ca VK CPU: Là trái tim ca h thng. Là ni qun lý tt c các hot đng ca VK. Bên trong CPU gm:  ALU là b phn thao tác trên các d liu  B gii mã lnh và điu khin, xác đnh các thao tác mà CPU c n thc hin  Thanh ghi lnh IR, lu gi opcode ca lnh đc thc thi  Thanh ghi PC, lu gi đa ch ca lnh k tip cn thc thi  Mt tp các thanh ghi dùng đ lu thông tin tm thi ROM: ROM là b nh dùng đ lu gi chng trình. ROM còn dùng đ cha s liu các bng, các tham s h thng, các s liu c đnh ca 1 h thng. Trong quá trình hot đng ni dung ROM là c đnh, không th thay đi, ni dung ROM ch thay đi khi ROM  ch đ xóa hoc np chng trình. RAM: RAM là b nh d liu. B nh RAM dùng làm môi trng x lý thông tin, lu tr các kt qu trung gian và kt qu cui cùng ca các phép toán, x lý thông tin. Nó cng dùng đ t chc các vùng đm d liu, trong các thao tác thu phát, chuyn đi d liu. BUS: BUS là các đng dn dùng đ di chuyn d liu. Bao gm: bus đa ch, bus d liu và bus điu khin.  B NH THI: c s dng cho các mc đích chung v thi gian.  WATCHDOG: B phn dùng đ reset li h thng khi h thng gp “bt thng”.  ADC: B phn chuyn tín hiu analog sang tín hiu digital. Các tín hiu bên ngoài đi vào VK th ng  dng analog. ADC s chuyn tín hiu này v dng tín hiu digital mà VK có th hiu đc. 1.2. PIC là gì? PIC là mth vi điukhinRISC đc snxutbi công ty Microchip Technology. Th h PIC đu tiên là PIC1650 đc phát trin bi Microelectronics Division thucGeneralInstrument. PIC là vitttca "Programmable Intelligent Computer" - máy tính thông minh kh trình - là mtsnphmca hãng General Instruments đt cho dòng sn phm đu tiên là PIC1650. Thi đim đó PIC1650 đc dùng đ giao tip vi các thitb ngoivichomáych 16 bit CP1600, vì vy, ngita cng giPICvi cái tên "Peripheral Interface Controller" – b điu khin giao tip ngoi vi. Sau nm 1985, PIC đcb sung EEPROM đ to thành 1 bđiu khin d dàng vào ra lp trình. Ngày nay rt nhiu dòng PIC đc xut xng vihànglo t các module ngoivitíchhpsn(nh USART, PWM, ADC ), vi b nh chng trình t 512 Word đn 32K Word. 2 Kin trúc PIC Cu trúc phn cng ca mt vi điu khin đc thit k theo hai dng kin trúc: kin trúc Von Neuman và kin trúc Havard. T chc phn cng ca PIC đc thit k theo kin trúc Havard. im khác bit gia kin trúc Havard và kin trúc Von-Neuman là cu trúc b nh d liu và b nh chng trình. 3 Hình 1.2.1: Kin trúc Von-Neuman và kin trúc Havard i vi kin trúc Von-Neuman, b nh d liu và b nh chng trình nm chung trong mt b nh, do đó ta có th t chc, cân đi mt cách linh hot b nh chng trình và b nh d liu. Tuy nhiên điu này ch có ý ngha khi tc đ x lý ca CPU phi rt cao, vì vi cu trúc đó, trong cùng mt thi đim CPU ch có th  tng tác vi b nh d liu hoc b nh chng trình. Nh vy có th nói kin trúc Von-Neuman không thích hp vi cu trúc ca mt vi điu khin. i vi kin trúc Havard, b nh d liu và b nh chng trình tách ra thành hai b nh riêng bit. Qua vic tách ri b nh chng trình và b nh d liu, bus chng trình và bus d liu, CPU có th cùng mt lúc truy xut c b nh chng trình và b nh d liu, giúp tng tc đ x lý ca vi điu khin lên gp đôi. ng thi cu trúc lnh không còn ph thuc vào cu trúc d liu na mà có th linh đng điu chnh tùy theo kh nng và tc đ ca tng vi điu khin. Và đ tip tc ci ti n tc đ thc thi lnh, tp lnh ca h vi điu khin PIC đc thit k sao cho chiu dài mã lnh luôn c đnh (ví d đi vi h 16Fxxxx chiu dài mã lnh luôn là 14 bit) và cho phép thc thi lnh trong mt chu k ca xung clock ( ngoi tr mt s trng hp đc bit nh lnh nhy, lnh gi chng trình con … cn hai chu k xung đng h). iu này có ngha tp lnh ca vi điu khin thuc cu trúc Havard s ít lnh hn, ngn hn, đn gin hn đ đáp ng yêu cu mã hóa lnh bng mt s lng bit nht đnh. Vi điu khin đc t chc theo kin trúc Havard còn đc gi là vi 4 [...]... tr c a t ng b nh mà không nh h V i PIC thì b nh ch i s ng l n nhau ng trình v i m i ô nh l u tr 14 bit, còn b nh d li u v i m i ô nh l u d li u 8 bit u i m: t c B nh ch truy su t nhanh, tùy ý thay i s bit c a ô nh ng trình c a PIC B nh ch ng trình c a PIC16F877A có dung l 14 ng 8K word (1 word = 14 bit) c chia làm 4 trang b nh , m i trang 2K Thanh ghi b m ch ch c a b nh ch 8192 ô nh t ng ng trình PC... i m là vi c dùng chung n u không bi t gi i h n s l n chi m l n nhau và làm m t d li u l u trong b nh ng n x p làm ch ng trình th c thi sai 16 Hình 2.2.2a: S b nh ch M i ô nh c a b nh ch ng trình V K PIC 16F877A ng trình vi i u khi n PIC có th l u tr d li u nhi u bit bao g m c mã l nh và d li u Khi CPU th c hi n thì CPU ch th c hi n 1 l n c mã l nh c c mã l nh và d li u Hình 2.2.2b:T ch c b nh ch a... (SLEEP) Trong ch ng trình ph c v ng t thì ng t có th xóa b ng các cách sau: B t k l nh t c hay ghi PortB i u này s k t thúc i u ki n không ng thích Xóa bit c RBIF i u ki n không t b ng 1 Khi ng thích s ti p t c làm khi c báo ng t RBIF c PortB s ch m d t i u ki n không t ng thích và cho phép xóa bit c báo ng t RBIF B ng 2.3.2a: Các ch c n ng c a Port B Tên Chân Ki u m Ch c n ng RB0/INT 33 TTL/ST RB1... thanh ghi liên quan ng b ng b ng b n Port C PORT D Port D là port 8 bit v i ngõ vào có m ch Schmitt Trigger Thanh ghi TRISD s c u hình là ngõ vào ho c ngõ ra PortD có th nh port c a vi x lý 8 bit b ng cách thi t l p bit PSPMODE (TRISE) Trong c u hình này thì các b nh c u hình i u khi n m ngõ vào d ng TTL B ng 2.3.4a: Các ch c n ng c a Port D Tên Chân Ki u m Ch c n ng RD0/PSP0 19 ST/TTL Port I/O ho... Port D PORT E Port E có 3 chân, có c u hình cl p thi t l p ngõ vào ho c ngõ ra Nh ng chân này có m ch i n Schmitt Trigger ngõ vào Port E là port nh p khi bit PSPMODE (TRISE) b ng 1, các bit TRISE ph i b ng 1 và c u hình các bit trong thanh ghi ADCON1 portE là xu t/nh p s Trong ch Port E c ng a h p v i các ngõ vào t này, b m ngõ vào d ng TTL ng t Khi nh c u hình là ngõ vào t ng t thì khi c các... PORTA,BIT3 5 instruction @ address SUB_1 ây ta ch bàn n qui trình vi i u khi n x lý o n ch thông qua t ng chu k l nh Quá trình trên s B ng 1.2.2: C ch Pipelining 5 ng trình trên c th c thi nh sau: TCY0: c l nh 1 TCY1: th c thi l nh 1, c l nh 2 TCY2: th c thi l nh 2, c l nh 3 TCY3: th c thi l nh 3, c l nh 4 TCY4: vì l nh 4 không ph i là l nh s th c thi c a ch c th c thi theo qui trình ng trình (l nh ti p theo... word = 14 bit) c chia làm 4 trang b nh , m i trang 2K Thanh ghi b m ch ch c a b nh ch 8192 ô nh t ng ng trình PC (Program Counter) s qu n lý ng trình Thanh ghi PC có a dài 13 bit s qu n lý ng v i 8K ô nh M i ô nh ch ng trình l u 14 bit d li u Khi PIC b reset thì thanh ghi PC có giá tr là 0000H và PIC s b t th c hi n ch ng trình t i Khi có b t k ng t nào tác v ng t t i u a ch 0000H ng thì PIC s th c hi... nh c u tiên t i label SUB_1 Nh v y có th xem lênh 3 c n 2 chu k xung clock TCY5: th c thi l nh th c thi u tiên c a SUB_1 và c l nh ti p theo c a SUB_1 Quá trình này ch c th c hi n t ng, th c thi m t l nh, ta c n m t chu k l nh ó, và m t chu k xung clock n a ch pipelining c trình bày thi trong m t chu k l nh g i l nh gi i mã và th c thi l nh V i c trên, m i l nh xem nh ch c th c i v i các l nh mà quá... t l nh c a ch 18 ng trình B ng 19 2.2.3: S b nh d li u V K PIC 16F877A Thanh ghi m c ích chung GPR Các thanh ghi này có th c truy xu t tr c ti p ho c gián ti p thông qua thanh ghi FSG (File Select Register) ây là các thanh ghi d li u thông th ng, ng i s d ng có th tùy theo m c ích ch ng trình mà có th dùng các thanh ghi này ch a các bi n s , h ng s , k t qu ho c các tham s ph c v cho ch ng trình Thanh... phép b i các bit i u khi n ch a trong thanh ghi PIE2 22 Thanh ghi PCON (8Eh): ch a các c hi u cho bi t tr ng thái các ch reset c a vi i u khi n Vùng nh STACK Stack không n m trong b nh ch m t vùng nh ng trình hay b nh d li u mà là c bi t không cho phép c hay ghi Khi l nh CALL c th c hi n hay khi m t ng t x y ra làm ch giá tr c a b m ch ng trình PC t ng ng trình b r nhánh, c vi i u khi n c t vào trong