Báo cáo Lập trình phần mềm nhúng Vy xử lý Xây dựng và Thực thi Leb Cube 5x5x5

Báo cáo Lập trình phần mềm nhúng Vy xử lý Xây dựng và Thực thi Leb Cube 5x5x5 Cần sản phẩm liên hệ facebook nhé Chuẩn bị•Dụng cụoKhung led cube 5x5x5oMỏ hànoChì hànoNhựa thông•Linh kiệnLED CUBE được tạo thành từ 125 bóng led, xếp thành 5 lớp, mỗi lớp 25 bóng. Điều đặc biệt là ta không dùng 125 mối nối để thắp sáng từng bóng mà thay vào đó, ta mắc chung các chân anode của 25 bóng trên 1 lớp lại với nhau và mắc chung 5 chân cathode để tạo thành cột (có 25 cột).

LỜI MỞ ĐẦU Vi điều khiển là một lĩnh vực khá lý thú không chỉ đối với các bạn sinh viên chuyên ngành Điện tử mà còn đối với sinh viên Công nghệ thông tin. Cùng với sự phát triển của ngành điện tử thì nhiều họ vi điều khiển được các hãng sản xuất chíp cho ra đời như: AT89, AVR của Atmel, PIC của Microchip… AT89 là bước phát triển tiếp theo của họ 8051, cùng với sự phát triển đó nhiều ứng dụng về nó đã được ra đời như: Mạch báo chuông tiết học, Điều khiển động cơ mà gần với chúng ta hơn đó là những mạch ứng dụng vi điều khiển điều khiển Led đơn được ứng dụng nhiều trong ngành quảng cáo. Chắc hẳn ai trong chúng ta cũng đã một lần nghe qua từ 3D như xem phim 3D hay Tivi 3D, và ắt hẳn bạn cũng đã từng nghe qua khối Led 3D hay Led Cube. Ngày nay các ứng dụng về 3D ngày càng rộng rãi, đã thúc đẩy nhiều nhà khoa học đi sâu nghiên cứu và cho ra những sản phẩm ứng dụng công nghệ 3D với chất lượng ngày càng được nâng cao đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng vì thế việc nghiên cứu tìm hiểu led 3D đặt nền móng và giúp cho chúng ta hiểu hơn về công nghệ 3D. Trong bài báo cáo này mình sẽ nói rõ hơn về khối led 3D qua đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG LED CUBE 5X5X5 DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN AT89S52. Mục tiêu của đề tài: Tìm hiểu cấu tạo khối led cube từ đó lập trình tạo ra hiệu ứng bắt mắt trong không gian 3 chiều. Phương pháp nghiên cứu: - Nghiên cứu và tìm hiểu 89S52 để ứng dụng hiệu ứng led Cube - Thi công và thử nghiệm thực tế Nội dung đề tài gồm 4 chương: Chương 1: Tổng quan về phần mềm nhúng Chương 2: Cơ sở phần cứng Chương 3: Cơ sở phần mềm Chương 4: Xây dựng chương trình Tuy nhiên, do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi sự thiếu sót, mong nhận được sự đóng góp ý kiến của Thầy và các bạn. GVHD: ThS. Lê Hoàn LỜI CẢM ƠN Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác. Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đại học đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý thầy cô, gia đình và bạn bè. Nhân cơ hội này, em muốn bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của em tới họ. Đầu tiên, em muốn cảm ơn người hướng dẫn của em, thầy Lê Hoàn vì sự hướng dẫn tận tình và khoa học. Đó là một cơ hội lớn cho em để được nghiên cứu và làm việc dưới sự hướng dẫn của thầy. Cảm ơn rất nhiều tới thầy vì sự hướng dẫn em và cách đặt ra các câu hỏi nghiên cứu giúp em tìm hiểu các vấn đề. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các cán bộ, giảng viên trong khoa Công nghệ thông tin – Trường Đại học Điện Lực đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em – những thành viên trong lớp D6- Tin trong suốt thời gian học tập tại trường. Em muốn cảm ơn những thành viên lớp D6-Tin – Trường Đại học Điện Lực. Những người bạn luôn chia sẻ và cổ vũ em trong những lúc khó khăn và em luôn ghi nhớ điều đó. Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn vô hạn đối với cha mẹ và gia đình đã luôn ủng hộ, giúp đỡ em. Hà Nội, tháng 06 năm 2015 Sinh viên thực hiện GVHD: ThS. Lê Hoàn MỤC LỤC GVHD: ThS. Lê Hoàn DANH MỤC CÁC HÌNH GVHD: ThS. Lê Hoàn DANH MỤC CÁC BẢNG GVHD: ThS. Lê Hoàn 6 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM NHÚNG 1.1 Khái niệm phần mềm nhúng • Đó là phần mềm phục vụ các bài toán chuyên dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, tự động hoá điều khiển, quan trắc và truyền tin. Đặc điểm của các hệ thống nhúng là hoạt động ổn định và có tính năng tự động hoá cao. • Có khả năng tự trị, chạy trong các thiết bị mà không cần tới hệ điều hành. • Đó có thể là những thiết bị cầm tay nhỏ gọn như đồng hồ kĩ thuật số và máy chơi nhạc MP3, hoặc những sản phẩm lớn như đèn giao thông, bộ kiểm soát trong nhà máy hoặc hệ thống kiểm soát các máy năng lượng hạt nhân. • Phần mềm được tích hợp vào trong các IC của thiết bị điện tử. • Ưu điểm nhỏ gọn, dễ cài đặt và sản xuất hàng loạt. • Mục đích: Nhằm hỗ trợ cho các sản phẩm phần cứng các chức năng hoàn hảo nhất, phục vụ tốt nhất các nhu cầu của người dùng với sự bảo mật về sản phẩm tốt nhất. Phần mềm nhúng chiếm phần lớn trên thị trường phần mềm thế giới, có tốc độ tăng trưởng cực cao. Càng nhiều thiết bị ra đời thì càng cần đến phần mềm nhúng. Thị trường phần mềm nhúng thế giới hiện nay đang có tốc độ tăng trưởng nhanh chóng do nhu cầu mở rộng, thay đổi và nâng cấp liên tục của các mặt hàng có sử dụng hệ thống nhúng. Ở Việt Nam, hệ thống nhúng mới được quan tâm trong thời gian gần đây. Các doanh nghiệp làm phần mềm nhúng cũng chưa nhiều, mới có một số trung tâm thuộc các trường Đại học Quốc gia, Đại học Bách khoa, các đơn vị như Học Viện Kỹ thuật quân sự, Viện nghiên cứu Điện tử - Tin học và Tự động hóa, Tổng công ty Điện tử - Tin học, Công ty thiết bị điện tử y tế, Công ty VTC - Truyền hình số mặt đất và một số công ty phần mềm khác GVHD: ThS. Lê Hoàn 7 1.2 Một số ví dụ Hình 1.1 Phần mềm điều khiển mạch Led Hình 1.2 Robot của NASA GVHD: ThS. Lê Hoàn 8 1.3 Công cụ phát triển Tương tự như các sản phẩm phần mềm khác, phần mềm hệ thống nhúng cũng được phát triển nhờ việc sử dụng các trình: • Trình biên dịch (compilers) • Chương trình dịch hợp ngữ (assembler) • Các công cụ gỡ rối (debuggers) Và sử dụng ngôn ngữ (C/C++, Java, html, assembly….) Tuy nhiên, các nhà thiết kế hệ thống nhúng có thể sử dụng một số công cụ chuyên dụng như: • Bộ gỡ rối mạch hoặc các chương trình mô phỏng (emulator) • Tiện ích để thêm các giá trị checksum hoặc CRC vào chương trình, giúp hệ thống nhúng có thể kiểm tra tính hợp lệ của chương trình đó. • Đối với các hệ thống xử lý tín hiệu số, người phát triển hệ thống có thể sử dụng phần mềm workbench như MatLab để mô phỏng các phép toán. GVHD: ThS. Lê Hoàn 9 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ PHẦN CỨNG 1.4 Giới thiệu về vi điều khiển AT89S52 1.4.1 Chức năng Vi điều khiển 8051 được InTel cho ra đời vào năm 1980 thuộc vi điều khiển đầu tiên của họ MCS-51. Hiện tại rất nhiều nhà sản xuất như Siemens, Advanced Micro Devices, Fussi và Philips tập trung phát triển các sản phẩm trên cơ sở 8051. Atmel là hãng đã cho ra đời các chip 89C51, 52, 55 và sau đó cải tiến thêm, hãng cho ra đời 89S51, 89S52, 89S8252… Cấu hình 89S52: • 8 KB Flash ROM bên trong • Vùng điện áp hoạt động 4.0V – 5.0V • Xung clock: 0 Hz – 33 MHz • 256 x 8-bit RAM nội • 8 nguồn ngắt • 4 Port xuất nhập I/O 8 bit • 3 bộ Timer/Counter 16 bit • Watchdog Timer • Giao tiếp nối tiếp • Cờ báo ngắt • Có thể mở rộng 64 KByte không nhớ chương trình ngoài • Có thể mở rộng 64 KByte không nhớ dữ liệu ngoài GVHD: ThS. Lê Hoàn 10 Sơ đồ chân: PDIP PLCC Hình 2.3 Sơ đồ chân IC AT89S52 GVHD: ThS. Lê Hoàn [...]... Mục đích Trong đồ án này nhóm em sử dụng phần mềm Keil C để viết code thực hiện hoạt động cho Led 1.8 Proteus 1.8.1 Giới thi u Proteus là một phần mềm hỗ trợ thi t kế và mô phỏng các loại mạch điện tử So với một số các phần mềm hỗ trợ mô phỏng các mạch điện khác như: • • Circuitmaker 2000 ngofi việc hỗ trợ thi t kế sơ dồ mạch in (PCB) thì phần mềm còn cho phép vẽ và mô phỏng mạch số chuẩn xác tới 95%... cả tương tự WorkBench (EWB) phần mềm này có thư viện linh kiện phong phú và có nhiều thi t bị đo kiểm tra như thực tế giúp người thi t kế dễ dàng quan sát cân chỉnh thông số của mạch điện So với các phần mềm khác thì WorkBench cho phép mô phỏng các loại mạch điện (cả số và tương tự) GVHD: ThS Lê Hoàn 20 • ORCAD, Eagle và PROTEL là các phần mềm hỗ trợ vẽ sơ đồ nguyên lý và sơ đồ mạch in (PCB) nhưng... CHƯƠNG 3: CƠ SỞ PHẦN MỀM 1.7 Keil C 1.7.1 Giới thi u Keil C hay còn gọi là Keil 8051 là công cụ phần mềm hỗ trợ khá đầy đủ để người dùng soạn thảo và biên dịch chương trình dành cho các vi điều khiển thuộc họ 8051 bằng ngôn ngữ C và Assembly Hiểu nôm na rằng, trình biên dịch là phần mềm mà trên đó sẽ được viết các chương trình điều khiển để nạp xuống cho con VĐK Ta không thể viết chương trình cho VĐK... một phần mềm chuyên dụng riêng để viết chương trình cho nó Đối với dòng VĐK 8051 thì cũng có một vài trình biên dịch khác nhau, nhưng cơ bản nhất, phổ biến nhất là trình biên dịch KeilC Từ phần mềm này ta có thể viết chương trình bằng cả 2 loại ngôn ngữ là C hoặc ASM Vì VĐK không thể hiểu được các ngôn ngữ mà chúng ta viết chương trình, nó chỉ hiểu được các mã máy (mà do nhà sản xuất tạo ra), phần mềm. .. nhất mà người thực hiện gặp phải do phải đi thực tập ban ngày nên thời gian để thực hiện đề tài không được nhiều Mặt khác vấn đề lập trình cũng là một đề cần được quan tâm nhiều hơn, do trình độ lập trình có hạn nên các hiệu ứng trong khối led chưa thực sự đẹp và bắt mắt Ngoài ra với những hạn chế khách quan cũng như chủ quan nên một số vấn đề chưa được tìm hiểu và quan tâm đầy đủ nên sự thi u sót của... gian tới sẽ có gắng phát triển từ khối led cube 5x5x5 lên khối led cube 8x8x8 và1 0x10x10 sử dụng các loại vi điều khiển khác nhau như PIC hay AVR - Nâng cao khả năng lập trình để thêm vào các hiệu ứng nhấp nháy theo nhạc, cho phép hiển thị ảnh động và trong khối led GVHD: ThS Lê Hoàn 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO  Tài liệu [1] Nguyễn Đình Phú Vi điều khiển lý thuyết và thực hành, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật... Trong đồ án này nhóm em sử dụng phần mềm Proteus để tạo mạch ảo thể hiện hoạt động của các Led GVHD: ThS Lê Hoàn 21 CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH 1.9 Thi t kế phần cứng Hình 4.11 Sơ đồ thi t kế GVHD: ThS Lê Hoàn 22 1.10 Thi t kế phần mềm 1.10.1 Các lưu đồ Hình 4.12 Lưu đồ chương trình chính GVHD: ThS Lê Hoàn 23 Hình 4.13 Lưu đồ Delay GVHD: ThS Lê Hoàn 24 Hình 4.14 Lưu đồ hiệu ứng tỏa ra GVHD: ThS Lê... điện trở hạn dòng cho led: GVHD: ThS Lê Hoàn 18 Hiển thị hiệu ứng trên khối led cube bằng phương pháp quét giải mã bằng phần cứng và phần mềm khối quét và hiển thị led cube được thi t kế gồm 5 lớp, mỗi lớp 25 led đơn được nối anode chung được điều khiển bằng phương pháp quét nhằm hiển thị được các hiệu ứng 3D trên khối led cube Để cho led sáng ở chế độ đóng ngắt thì dòng qua led phải gấp 5 lần dòng có... bộ nhớ của vi điều khiển Bộ nhớ mở rộng bên ngoài và bộ nhớ chương trình bên trong không có gì đặc biệt chỉ có khả năng lưu trữ dữ liệu và mã chương trình Bộ nhớ chương trình bên trong của vi điều khiển thuộc loại bộ nhớ flash rom cho phép xóa bằng xung điện và lập trình lại Bộ nhớ Ram nội bên trong là bộ nhớ đặc biệt, sơ đồ cấu trúc bên trong được trình bày trong hình dưới GVHD: ThS Lê Hoàn 16 Hình... mạch nguyên lý Thì Proteus có thế mạch hơn hẳn về các mặt: o Thư viện linh kiện phong phú o Hỗ trợ nhiều thi t bị đo kiểm tra o Cho phép thi t kế và chạy mô phỏng sơ đồ nguyên lý gồm các mạch o o tương tự, mạch số, mạch tổng hợp cả số cả tương tự Cho phép chạy mô phỏng các loại vi điều khiển, EPPROM, PIC Hỗ trợ thi t kế mạch in (PCB) 1.8.2 Mục đích Trong đồ án này nhóm em sử dụng phần mềm Proteus