Thiết kế và thi công hệ thống báo giá trên nhiều LCD điều khiển bằng máy tính

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA XÂY DỰNG VÀ ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NGÀNH CÔNG NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG BÁO GIÁ TRÊN NHIỀU LCD ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH SVTH : NGUYỄN NGỌC ÁNH MSSV : 20762042 GVHD : Ths. TỐNG THANH NHÂN TP. Hồ Chí Minh, tháng 2 năm 2012 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Công Nghiệp GVHD : Ths. Tống Thanh Nhân SVTH : Nguyễn Ngọc Ánh MSSV : 20762042 LỜI MỞ ĐẦU Kỹ thuật vi điều khiển với tốc độ phát triển nhanh đã và đang mang đến những thay đổi to lớn trong khoa học công nghệ cũng như trong đời sống hàng ngày của chúng ta. Ngày nay, các thiết bị máy móc ngày càng trở nên thông minh hơn, các công việc được thực hiện với hiệu quà cao hơn, đó cũng là nhờ vi xủ lý, vi điều khiển. Trong nhịp sống hiện đại hôm nay, quỹ thời gian dành cho gia đình của mọi người chúng ta gần như bị co hẹp lại. Việc mua sắm đồ dùng ngày nay trong các siệu thị, hệ thống cửa hàng… đang được mọi người lựa chọn để rút ngắn thời gian và tăng tính tiện lợi. Ở đó, các sản phẩm hàng hóa đều đươc niêm yết sẵn giá cả, người tiêu dùng có thể thoải mái lựa chọn theo sở thích và túi tiền của mình. Đối với 1 sinh viên chuyên ngành Điện Điện Tử, vận dụng các kiến thức đã được học khi ngồi trên ghế giảng đường đại học, qua đó góp phần củng cố những kiến thức đó em đã thực hiện đề tài: “Thiết kế và thi công hệ thống báo giá trên nhiều LCD điều khiển bằng máy tính”. Mặc dù em đã cố gắng rất nhiều để hoàn thành đồ án này, song do giới hạn về thời gian cũng như kiến thức nên chắc chắn nội dung còn nhiều thiếu sót. Rất mong sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn sinh viên để luận văn này được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn. Sinh viên thực hiện Nguyễn Ngọc Ánh Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Công Nghiệp GVHD : Ths. Tống Thanh Nhân SVTH : Nguyễn Ngọc Ánh MSSV : 20762042 LỜI CẢM ƠN Trước hết con xin cảm ơn ba mẹ, gia đình đã là nguồn động viên rất lớn và là chỗ dựa vững chắc nhất của con trong suốt quá trình học tập trên ghế giảng đường đại học. Em cũng xin kính gửi đến thầy Ths Tống Thanh Nhân lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất, cảm ơn thầy đã tận tình hướng dẫn, chỉ dạy em trong suốt quá trình thực hiện đồ án t ốt nghiệp này. Em cũng xin cảm ơn tất cả các thầy cô của trường Đại Học Mở Tp.HCM nói chung, quý thầy cô của khoa Xây Dựng & Điện nói riêng đã tận tình giảng dạy, trang bị cho em những kiến thức bổ ích trong thời gian học đại học. Tôi cũng xin cảm ơn tất cả bạn bè đã động viên, góp ý, giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình học tập và thực hiện đồ án tốt nghiệp này. Tôi xin cám ơn tất cả. Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 02 năm 2012 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Công Nghiệp GVHD : Ths. Tống Thanh Nhân SVTH : Nguyễn Ngọc Ánh MSSV : 20762042 MỤC LỤC Lời mở đầu Lời cảm ơn Mục lục Chương 1: TỒNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1. Giới thiệu đề tài. 1.2. Ứng dụng đề tài. 1.3. Yêu cầu đề tài. Chương 2: GIỚI THIỆU MỘT SỐ LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH 2 2.1. Vi điều khiển PIC16F877A 2 2.1.1. Các dạng sơ đồ chân 2 2.1.2. Sơ đồ khối. 3 2.1.3. Chức năng các chân 4 2.1.4. Đặc điểm vi điều khiển 6 2.1.5. Tổ chức bộ nh ớ 7 2.1.6. Cổng xuất nhập I/O. 11 2.1.7. Ngắt (INTERRUPT). 12 2.2. Màn hình LCD1602 13 2.3. Tìm hiểu về chuẩn RS232 và IC MAX232. 14 2.3.1. Tìm hiểu về chuẩn RS232 trên các cổng kết nối (cổng com) của máy vi tính 14 2.3.2 Tìm hiểu về ic max 232 . 17 2.4. IC ghi dịch 74HC595 18 Chương 3: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN22 3.1. Trình bày sơ đồ khối 22 3.2. Phân tích sơ đồ khối 22 3.2.1. Khối nguồn 22 3.2.2. Khối giao tiếp 22 3.2.3. Khối đ iều khiển 22 3.2.4. Khối hiển thị 22 3.3. Sơ đồ nguyên lý 22 3.4. Giới thiệu phần mềm mô phỏng 23 3.4.1. Giới thiệu phần mềm PROTEUS. 23 3.4.2. Các ưu điểm 23 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Công Nghiệp GVHD : Ths. Tống Thanh Nhân SVTH : Nguyễn Ngọc Ánh MSSV : 20762042 3.4.3. Nhược điểm 23 3.4.4. Quá trình mô phỏng trên Proteus. 24 3.5. Tính toán các thông số linh kiện cho từng mạch 27 3.5.1. Các linh kiện trong khối nguồn 27 3.5.2. Các linh kiện trong khối điều khiển. 29 3.5.3. Các linh kiện trong khối hiển thị 30 3.5.4. Khối giao tiếp RS232 31 3.6. Thi công mạch. 31 Chương 4: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ CHƯƠNG TRÌNH.33 4.1. Lưu đồ giải thuật 33 4.2. Chương trình cho PIC16F877A 36 Chương 5: THIẾT KẾ GIAO DIỆN VÀ LẬP TRÌNH PHẦN M ỀM TRÊN MÁY TÍNH 49 5.1. Thiết kế giao diện. 49 5.2. Chương trình điều khiển trên máy tính. 56 Chương 6: KẾT LUẬN 59 Phụ lục 1: Bảng mã ASCII Phụ lục 2: RS232. Phụ lục 3: Datasheet 74HC595 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Công Nghiệp GVHD : Ths. Tống Thanh Nhân SVTH : Nguyễn Ngọc Ánh MSSV : 20762042 Trang 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1. Giới thiệu đề tài Kỹ thuật vi điều khiển với tốc độ phát triển nhanh đã và đang mang đến những thay đổi to lớn trong khoa học công nghệ cũng như trong đời sống hàng ngày của chúng ta. Ngày nay, các thiết bị máy móc ngày càng trở nên thông minh hơn, các công việc được thực hiện với hiệu quả cao hơn, đó cũng là nhờ vi xử lý, vi điều khiển. Trong nhịp sống hiện đại hôm nay, quỹ thời gian dành cho gia đình của mọi người chúng ta gần như bị co hẹp lại. Việc mua sắm đồ dùng ngày nay trong các siệu thị, hệ thống cửa hàng… đang được mọi người lựa chọn để rút ngắn thời gian và tăng tính tiện lợi. Ở đó, các sản phẩm hàng hóa đều được niêm yết sẵn giá cả, người tiêu dùng có thể thoải mái lựa chọn theo sở thích và túi tiền của mình. Đối với 1 sinh viên chuyên ngành Điện Điện Tử, vận dụng các kiến thức đã được học khi ngồi trên ghế giảng đường đại học, qua đó góp phần củng cố những kiến thức đó em đã thực hiện đề tài: “Thiết kế và thi công hệ thống báo giá trên LCD điều khiển bằng máy tính”. Với hệ thống này, mỗi loại sản phẩm sẽ được hiển thị tên và giá của sản phẩm đó trên 1 màn hình LCD nhỏ, và các nội dung đó sẽ được điều khiển trên một máy tính. Người tiêu dùng sẽ biết được loại sản phẩm đó là gì và được bán với giá bao nhiêu từ đó sẽ đưa ra quyết định có nên mua nó hay không. Còn đối với người bán hàng, họ chỉ cần ngồi trên một máy tính cá nhân mà vẫn có thể thông báo tới khách hàng những thông tin về các loại sản phẩm c ủa mình. 1.2. Ứng dụng đề tài. Đề tài “Thiết kế và thi công hệ thống báo giá trên nhiều LCD điều khiển bằng máy tính” này sẽ được sử dụng ở rất nhiều nơi như: hệ thống các siêu thị, các showroom, các cửa hàng điện thoại, mĩ phẩm, bánh kẹo…. 1.3. Yêu cầu đề tài. + Thiết kế và thi công một module Master gồm mạch điều khiển và giao tiếp vớ i máy tính qua cổng COM. + Thiết kế và thi công 5 module Slave hiển thị các thông tin về sản phẩm. + Lập trình cho vi điều khiển nhận dữ liệu truyền từ máy tính và xuất nội dung hiển thị lên các LCD. + Thiết kế giao diện và lập trình phần mềm trên máy tính. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Công Nghiệp GVHD : Ths. Tống Thanh Nhân SVTH : Nguyễn Ngọc Ánh MSSV : 20762042 Trang 2 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU MỘT SỐ LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH 2.1. Vi điều khiển PIC16F877A. 2.1.1. Các dạng sơ đồ chân Hình 2.1 Vi điều khiển PIC16F877A/PIC16F874A và các dạng sơ đồ chân Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Công Nghiệp GVHD : Ths. Tống Thanh Nhân SVTH : Nguyễn Ngọc Ánh MSSV : 20762042 Trang 3 2.1.2. Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A Hình 2.2 Sô ñoà khoái vi ñieàu khieån PIC16F877A. Hình 2.2 là sơ đồ khối của PIC 16F877A, gồm các khối: - Khối ALU – Arithmetic Logic Unit. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Công Nghiệp GVHD : Ths. Tống Thanh Nhân SVTH : Nguyễn Ngọc Ánh MSSV : 20762042 Trang 4 - Khối bộ nhớ chứa chương trình – Flash Program Memory. - Khối bộ nhớ chứa dữ liệu EPROM – Data EPROM. - Khối bộ nhớ file thanh ghi RAM – RAM file Register. - Khối giải mã lệnh và điều khiển – Instruction Decode Control. - Khối thanh ghi đặc biệt. - Khối ngoại vi timer. - Khối giao tiếp nối tiếp. - Khối chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số - ADC. - Khối các port xu ất nhập. 2.1.3. Chức năng các chân của PIC16F877A • Chân OSC1/CLK1(13): ngõ vào kết nối với dao động thạch anh hoặc ngõ vào nhận xung clock từ bên ngoài. • Chân OSC2/CLK2(14): ngõ ra dao động thạch anh hoặc ngõ ra cấp xung clock. • Chân (1) có 2 chức năng - : ngõ vào reset tích cực ở mức thấp. Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Công Nghiệp GVHD : Ths. Tống Thanh Nhân SVTH : Nguyễn Ngọc Ánh MSSV : 20762042 Trang 5 - Vpp: ngõ vào nhận điện áp lập trình khi lập trình cho PIC. • Chân RA0/AN0(2), RA1/AN1(3), RA2/AN2(3): có 2 chức năng - RA0,1,2: xuất/ nhập số. - AN 0,1,2: ngõ vào tương tự của kênh thứ 0,1,2. • Chân RA2/AN2/VREF-/CVREF+(4): xuất nhập số/ ngõ vào tương tự của kênh thứ 2/ nhõ vào điện áp chuẩn thấp của bộ AD/ ngõ vào điện áp chẩn cao của bộ AD. • Chân RA3/AN3/VREF+(5): xuất nhập số/ ngõ vào tương tự kênh 3/ ngõ vào điện áp chuẩn (cao) của bộ AD. • Chân RA4/TOCK1/C1OUT(6): xuất nhập số/ ngõ vào xung clock bên ngoài cho Timer 0/ ngõ ra bộ so sánh 1. • Chân RA5/AN4/ / C2OUT(7): xuất nhập số/ ngõ vào tương tự kênh 4/ ngõ vào chọn lựa SPI phụ/ ngõ ra bộ so sánh 2. • Chân RB0/INT (33): xuất nhập số/ ngõ vào tín hiệu ngắt ngoài. • Chân RB1(34), RB2(35): xuất nhập số. • Chân RB3/PGM(36): xuất nhập số/ cho phép lập trình điện áp thấp ICSP. • Chân RB4(37), RB5(38): xuất nhập số. • Chân RB6/PGC(39): xuất nhấp số/ mạch gỡ rối và xung clock lập trình ICSP. • Chân RB7/PGD(40): xu ất nhập số/ mạch gỡ rối và dữ liệu lập trình ICSP. • Chân RC0/T1OCO/T1CKI(15): xuất nhập số/ ngõ vào bộ giao động Timer1/ ngõ vào xung clock bên ngoài Timer 1. • Chân RC1/T1OSI/CCP2(16) : xuất nhập số/ ngõ vào bộ dao động Timer 1/ ngõ vào Capture2, ngõ ra compare2, ngõ ra PWM2. • Chân RC2/CCP1(17): xuất nhập số/ ngõ vào Capture1 ,ngõ ra compare1, ngõ ra PWM1. • Chân RC3/SCK/SCL(18): xuất nhập số/ ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ, ngõ ra chế độ SPI./ ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ, ngõ ra của chế độ I2C. • Chân RC4/SDI/SDA(23): xuất nhập số/ d ữ liệu vào SPI/ xuất nhập dữ liệu I2C. • Chân RC5/SDO(24): xuất nhập số/ dữ liệu ra SPI. • Chân RC6/TX/CK(25): xuất nhập số/ truyền bất đồng bộ USART/ xung đồng bộ USART. • Chân RC7/RX/DT(26): xuất nhập số/ nhận bất đồng bộ USART. • Chân RD0-7/PSP0-7(19-30): xuất nhập số/ dữ liệu port song song. [...]... giao tiếp - Là khối giao tiếp giữa máy tính và vi điều khiển - Khối giao tiếp có nhiệm vụ nhận dữ liệu từ máy tính truyền xuống và truyền cho PIC16F877A trong khối điều khiển 3.2.3 Khối điều khiển - Là bộ não trung tâm của tồn bộ hệ thống - Khối điều khiển có nhiệm vụ: + Nhận giữ liệu từ khối giao tiếp + Phân tích và sử lý các dữ liệu đã nhận + Điều khiển hoạt động và hiển thị của khối hiển thị 3.2.4... 3 của cổng com , cho vào chân 13 , sau khi được khuếch đại đảo pha , nó ra trên chân 12 và sẽ cho vào các thi t bị bên ngồi ,ở đây nó là tín hiệu rxd 2.4 IC ghi dịch 74HC595 Đề tài sử dụng PIC để điều khiển hiển thị lên 5 màn hình LCD Vi điều khiển sẽ dùng 3 chân để điều khiển hiển thị và 8 chân để truyền dữ liệu cho LCD Như vậy với 5 màn hình LCD sẽ khơng đủ số chân của vi điều khiển Vì thế nên trong... cơng nghệ CMOS năng lượng thấp, có thể hiển thị 16 ký tự trên 1 hàng, và 32 ký tự trên hai hàng, với độ phân giải tới 5x8 điểm/ký tự Có thể giao tiếp với vi điều khiển qua bus 4 bits hoặc 8 bits - Sơ đồ cấu trúc bên trong của LCD 1602: Trong LCD 1602, gồm hai module chính là module điều khiển và module hiển thị Module điều khiển thu nhận những tín hiệu điều khiển từ vi điều khiển bên ngồi, lưu trữ và xử... dùng nhận dữ liệu vào máy tính pc, các dữ liệu dạng bit đến từ các thi t bị khác Chân 3(TXD,TRANSIMITTER DATA) cho phát ra dữ liệu dạng bit từ máy tính pc,truyền dến các thi t bị khác Các tín hiệu khác có tác dụng “bắt tay ” giữa các thi t bị kết nối đó là: Chân 1(DCD, DATA CARRIER DETECT ) Dùng dò dữ liệu trên sóng mang , hộp modem sẽ gửi tín hiệu dcd quan chân này về máy tính pc để báo cho pc biết... từ vi điều khiển xuống LCD Như vậy, chúng ta chỉ cần dùng 6 chân của vi điều khiển để điều khiển, và khi đó chúng ta có thể mở rộng thêm ra nhiều LCD mà vẫn chỉ dùng 6 chân của Vi điều khiển SVTH : Nguyễn Ngọc Ánh MSSV : 20762042 Trang 18 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Cơng Nghiệp GVHD : Ths Tống Thanh Nhân Về ngun tắt hoạt động cũng đơn giản, đại khái là như thế này: bạn cho 1 bit vào SERIAL DATA INPUT và tác... /AN5(8): xuất nhập số/ điều khiển port song song/ ngõ vào tương tự 5 • Chân RE1/ /AN6(9): xuất nhập số/ điều khiển ghi port song song/ ngõ vào tương tự kênh thứ 6 • Chân RE2/ /AN7(10): xuất nhấp số/ Chân chọn lụa điều khiển port song song/ ngõ vào tương tự kênh thứ 7 • Chân VDD(11, 32) và VSS(12, 31): là các chân nguồn của PIC 2.1.4 Đặc điểm vi điều khiển PIC16F877A Đây là vi điều khiển thuộc họ PIC16Fxxx... GVHD : Ths Tống Thanh Nhân 3.5.2 Các linh kiện trong khối điều khiển - Việc kết nối chân RESET để đảm bảo hệ thống bắt đầu làm việc khi Vi điều khiển được cấp điện, hoặc đang hoạt động mà hệ thống báo lỗi cần tác động cho Vi điều khiển hoạt động trở lại, hoặc do người dùng muốn quay về trạng thái hoạt động ban đầu Vì vậy MCLR ở mức thấp, vi điều khiển sẽ được reset Tín hiệu RESET được cấp bởi mạch ngoại... 10uF trên chân 4, 5 và trên chân 6 Nó tạo ra đường nguồn âm -10v Chúng ta có thể đo mức áp này trên chân số 6 Trong max 232 có 2 tầng truyền khuếch đại đảo pha dùng cho đường RXD(đường thu nhận tín hiệu vào máy tính pc) Tín hiệu chuẩn TTL vào trên chân 10 hoặc 11, sau khi cho khuếch đại đảo pha, ở ngả ra nó sẽ tương thích với chuẩn rs 232 , tín hiệu này cho ra trên chân 7 hoặc 14 để vào máy tính pc... ra từ các máy tính pc) Tín hiệu này có chuẩn rs 232 sẽ cho vào trên chân 8 hoặc 13 , sau khi cho khuếch đại đảo pha,ở ngả ra nó sẽ tương thích với chuẩn TTL, tín hiệu này cho ra trên chân 9 hoặc 12 để vào các thi t bị khác Về đường đi của tín hiệu: Tín hiệu ra (TXD) từ thi t bị ngồi (theo chuẩn TTL) sẽ cho vào chân 11, sau khi được khuếch đại đảo pha cho ra trên chân 14, tín hiệu này sẽ cho vào chân... tính pc để báo cho pc biết đã phát hiện dữ liệu trên sóng mang , như vậy cho biết đã có kết nối tốt giữa thi t bị đầu cuối (DTE) và hộp modem DCD là tín hiệu của hộp modem gửi về máy tính pc qua cổng com Chân 4 (DTR ,DATATERMINAL READY) Tín hiệu này từ thi t bị đầu cuối (hay từ cổng com ) báo cho hộp modem biết là nó đã sẵn sàng để truyền dữ liệu , vậy nếu thi t bị đầu cuối có “trục trặc gì ”, nó sẽ khơng . HỒ CHÍ MINH KHOA XÂY DỰNG VÀ ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NGÀNH CÔNG NGHIỆP THI T KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG BÁO GIÁ TRÊN NHIỀU LCD ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH SVTH. ngồi trên ghế giảng đường đại học, qua đó góp phần củng cố những kiến thức đó em đã thực hiện đề tài: Thi t kế và thi công hệ thống báo giá trên LCD điều khiển bằng máy tính . Với hệ thống. khi ngồi trên ghế giảng đường đại học, qua đó góp phần củng cố những kiến thức đó em đã thực hiện đề tài: Thi t kế và thi công hệ thống báo giá trên nhiều LCD điều khiển bằng máy tính . Mặc