Thiết kế bộ KIT thực hành vi điều khiển 8051

Thiết kế bộ KIT thực hành vi điều khiển 8051

1 NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ Hà Nội, ngày… tháng … năm 2015 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hà Nội, ngày… tháng … năm 2015 MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .7 DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ .12 LỜI NÓI ĐẦU 16 PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG 18 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VI ĐIỀU KHIỂN .18 1.2. GIỚI THIỆU MỘT SỐ HỌ VI ĐIỀU KHIỂN THÔNG DỤNG .18 1.2.1. Vi điều khiển Atmel 18 1.2.2. Vi điều khiển Microchip .19 1.2.3. Vi điều khiển Cypress .19 1.2.4. Vi điều khiển Hitachi 20 1.2.5. Vi điều khiển Motorola 20 1.2.6. Vi điều khiển Maxim 20 PHẦN II: TỔNG QUAN VỀ HỌ CỦA VI ĐIỀU KHIỂN HỌ 8051 VÀ AT89S52 21 2.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỌ 8051 .21 Bảng 2.1. Giới thiệu số IC họ 8051 .22 2.1.1. Cấu trúc bus .22 2.1.2. Bộ nhớ chương trình .22 2.1.3. Bộ nhớ liệu 22 2.2. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ AT89S52 23 2.2.1. Sơ đồ khối chức khối họ 8051 24 2.2.2. Sơ đồ chân chức chân họ 8051 26 2.2.3. Sơ đồ cấu trúc AT89S52 26 Hình 2.3. Sơ đồ khối Vi điều khiển họ 89S52 27 2.3. SƠ LƯỢC VỀ CÁC CHÂN IC 89S52 27 Hình 2.4. Hình dạng sơ đồ IC 89S52 28 2.4. CHỨC NĂNG CÁC CHÂN IC 89S52 28 2.4.1. Port : 28 2.4.2. Port 1: .29 2.4.3. Port 2: .30 2.4.4. Port 3( P3.0-P3.7) : 30 2.4.5. Chân /PSEN( Program Store Enable) .31 2.4.6. Chân ALE ( Address Latch Enable) 31 2.4.7. Chân /EA( External Access) .32 2.4.8. RST( Reset) 32 2.4.9. XTAL1, XTAL2 .32 2.4.10. Vcc, GND 32 2.5. HOẠT ĐỘNG ĐỊNH THỜI .32 2.5.1. Giới thiệu 32 2.5.2. Các ghi định thời 33 2.5.2.1. Các ghi Timer0, Timer1 .33 2.5.2.2. Các ghi Timer2 .35 2.5.3. Các chế độ định thời 38 2.5.3.1. Các chế độ Timer0 Timer1 38 Hình 2.9. Hoạt động Timer0 Timer1 chế độ .38 2.5.3.2. Các chế độ Timer 41 Bảng 2.3. Các chế độ hoạt động timer .41 Hình 2.16. Sử dụng Timer tạo tốc độ baud 44 Hình 2.17. Timer chế độ tạo xung .45 2.6. NGẮT VÀ XỬ LÝ NGẮT 45 2.6.1. Giới thiệu 45 2.6.2. Tổ chức ngắt .46 Hình 2.18. Các nguồn ngắt AT89S52 46 2.6.3 Xử lý ngắt 48 2.7. CỔNG NỐI TIẾP .49 2.7.1. Giới thiệu 49 Hình 2.19. Mô tả hoạt động cổng nối tiếp .49 Hình 2.20. Sơ đồ khối cổng nối tiếp 8051 50 2.7.2. Các ghi cổng nối tiếp .50 2.7.3. Các chế độ hoạt động 52 2.7.3.1. Chế độ 52 Hình 2.21. Hoạt động cổng nối tiếp chế độ .52 2.7.3.2. Chế độ .53 Hình 2.22. Giản đồ truyền nhận liệu chế độ 53 Hình 2.23. Giản đồ truyền nhận liệu chế độ 53 Hình 2.24. Giản đồ truyền nhận liệu chế độ 54 Hình 2.25. Dùng Timer 1, cung cấp tốc độ baud cho cổng nối tiếp .54 Hình 2.26. Dùng Timer cung cấp tốc độ baud cho cổng nối tiếp (TCLK=RCLK=0) .54 Hình 2.27. Dùng Timer cung cấp tốc độ baud cho cổng nối tiếp .55 2.7.3.3. Chế độ .55 Hình 2.28. Tốc độ baud chế độ .55 2.7.3.4. Chế độ 55 PHẦN III: NỘI DUNG THIẾT KẾ .56 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CÁC MODUL VÀ CÁC LINH KIỆN DÙNG TRONG MẠCH .56 1. KHỐI NGUỒN 56 2. KHỐI GHÉP NỐI VỚI MÁY TÍNH QUA CỔNG COM .56 2.1. Cổng nối tiếp (COM) 57 2.2. IC MAX232 .58 3. KHỐI VI ĐIỀU KHIỂN 58 3.1.Mạch tạo dao động .59 3.2. Mạch reset 60 Hình 3.7. Sơ đồ mạch reset 8051 .60 4. KHỐI QUÉT LED MA TRẬN 8x8 60 Hình 3.8. Sơ đồ khối quét led matrix .60 4.1. IC 74HC595 .61 4.2. LED MATRIX 8X8 62 4.2.1. Sơ đồ nguyên lý ma trận led 8x8 .62 Hình 3.10. Sơ đồ chân hình ảnh thực tế Led Matrix 8x8 .62 4.2.2. Cách quét LED ma trận 8x8 .62 5. KHỐI GIAO TIẾP LCD .63 5.1. Ý nghĩa chân LCD hiển thị ký tự .64 5.2. Nguyên tắc hiển thị ký tự LCD .64 6. KHỐI ADC0804 .65 7. KHỐI HIỂN THỊ THỜI GIAN THỰC .69 8. KHỐI NGẮT HỒNG NGOẠI 70 8.1 OPTO 71 8.2. LM358 71 9. KHỐI QUÉT LED ĐOẠN .72 Hình 3.21. Hình ảnh thực tế led quét .72 Hình 3.22. Sơ đồ chân led quet .73 10. KHỐI QUÉT LED ĐƠN .74 Hình 3.23. Sơ đồ khối quét led đơn 74 11. KHỐI GHÉP NỐI MA TRẬN PHÍM 4x4 .75 Hình 3.24. Khối ghép nối ma trận phím 4x4 .75 12. KHỐI ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ CHIỀU 76 Hình 3.25. Sơ đồ khối điều khiển động chiều 76 Hình 3.26. Sơ đồ mạch cầu H .77 13. KHỐI NẠP CHƯƠNG TRÌNH THEO CHUẨN ISP 77 Hình 3.27. Sơ đồ khối nạp chương trình theo chuẩn ISP 77 14. MẠCH NẠP CHO AT89S52 DÙNG ATMEGA8 (USB TO COM) 78 Hình 3.28. Sơ đồ mạch nạp chương trình dùng ATMEGA8 .78 Hình 3.29. Sơ đồ chân ATMEGA8 .80 Hình 3.30. Hình ảnh ATMEGA8 80 CHƯƠNG II. THIẾT KẾ MÔ HÌNH BỘ KIT THỰC HÀNH VĐK 81 1. YÊU CẦU: 81 2. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 81 Hình 3.31. Sơ đồ mạch nguyên lý .81 CHƯƠNG III: CÁC VÍ DỤ MINH HỌA CHO CÁC MODUL82 1. LẬP TRÌNH GHÉP NỐI KHỐI QUÉT LED ĐƠN .82 3. LẬP TRÌNH GHÉP NỐI MODUL LED ĐOẠN VÀ BỘ ĐẾM HỒNG NGOẠI 85 4. LẬP TRÌNH QUÉT LED MATRIX 88 5. LẬP TRÌNH BỘ BIẾN ĐỔI ADC VÀ HIỂN THỊ LED THANH .92 PHẦN IV. KẾT LUẬN 96 3.1. ƯU ĐIỂM CỦA MẠCH .96 3.2. NHƯỢC ĐIỂM .96 3.3. HƯỚNG CẢI THIỆN .96 TÀI LIỆU THAM KHẢO .97 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT - ROM: Read Only Memory. - RAM : Random Access Memory. - SRAM: Static Random Access Memory. - EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory. - CPU: Central Processing Unit. - ALU : Arithmetic Logical Unit. - PSW: Program Status Worl. - UART: Universal Ansynchrous Receiver and Transmitter. - WDM: Watch Dog Timer . - RTC: Real Time Clock. - ISP: In System Programmer. - PSEN: Program Store Enable. - ALE : Address Latch Enable. - EA: External Access. DANH MỤC BẢNG MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .7 DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ .12 LỜI NÓI ĐẦU 16 PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG 18 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VI ĐIỀU KHIỂN .18 1.2. GIỚI THIỆU MỘT SỐ HỌ VI ĐIỀU KHIỂN THÔNG DỤNG .18 1.2.1. Vi điều khiển Atmel 18 1.2.2. Vi điều khiển Microchip .19 1.2.3. Vi điều khiển Cypress .19 1.2.4. Vi điều khiển Hitachi 20 1.2.5. Vi điều khiển Motorola 20 1.2.6. Vi điều khiển Maxim 20 PHẦN II: TỔNG QUAN VỀ HỌ CỦA VI ĐIỀU KHIỂN HỌ 8051 VÀ AT89S52 21 2.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỌ 8051 .21 Bảng 2.1. Giới thiệu số IC họ 8051 .22 2.1.1. Cấu trúc bus .22 2.1.2. Bộ nhớ chương trình .22 2.1.3. Bộ nhớ liệu 22 2.2. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ AT89S52 23 2.2.1. Sơ đồ khối chức khối họ 8051 24 2.2.2. Sơ đồ chân chức chân họ 8051 26 2.2.3. Sơ đồ cấu trúc AT89S52 26 Hình 2.3. Sơ đồ khối Vi điều khiển họ 89S52 27 2.3. SƠ LƯỢC VỀ CÁC CHÂN IC 89S52 27 Hình 2.4. Hình dạng sơ đồ IC 89S52 28 2.4. CHỨC NĂNG CÁC CHÂN IC 89S52 28 2.4.1. Port : 28 2.4.2. Port 1: .29 2.4.3. Port 2: .30 2.4.4. Port 3( P3.0-P3.7) : 30 2.4.5. Chân /PSEN( Program Store Enable) .31 2.4.6. Chân ALE ( Address Latch Enable) 31 2.4.7. Chân /EA( External Access) .32 2.4.8. RST( Reset) 32 2.4.9. XTAL1, XTAL2 .32 2.4.10. Vcc, GND 32 2.5. HOẠT ĐỘNG ĐỊNH THỜI .32 2.5.1. Giới thiệu 32 2.5.2. Các ghi định thời 33 2.5.2.1. Các ghi Timer0, Timer1 .33 2.5.2.2. Các ghi Timer2 .35 2.5.3. Các chế độ định thời 38 2.5.3.1. Các chế độ Timer0 Timer1 38 Hình 2.9. Hoạt động Timer0 Timer1 chế độ .38 2.5.3.2. Các chế độ Timer 41 Bảng 2.3. Các chế độ hoạt động timer .41 Hình 2.16. Sử dụng Timer tạo tốc độ baud 44 Hình 2.17. Timer chế độ tạo xung .45 2.6. NGẮT VÀ XỬ LÝ NGẮT 45 2.6.1. Giới thiệu 45 2.6.2. Tổ chức ngắt .46 Hình 2.18. Các nguồn ngắt AT89S52 46 2.6.3 Xử lý ngắt 48 2.7. CỔNG NỐI TIẾP .49 2.7.1. Giới thiệu 49 Hình 2.19. Mô tả hoạt động cổng nối tiếp .49 Hình 2.20. Sơ đồ khối cổng nối tiếp 8051 50 2.7.2. Các ghi cổng nối tiếp .50 2.7.3. Các chế độ hoạt động 52 2.7.3.1. Chế độ 52 Hình 2.21. Hoạt động cổng nối tiếp chế độ .52 2.7.3.2. Chế độ .53 Hình 2.22. Giản đồ truyền nhận liệu chế độ 53 Hình 2.23. Giản đồ truyền nhận liệu chế độ 53 Hình 2.24. Giản đồ truyền nhận liệu chế độ 54 Hình 2.25. Dùng Timer 1, cung cấp tốc độ baud cho cổng nối tiếp .54 Hình 2.26. Dùng Timer cung cấp tốc độ baud cho cổng nối tiếp (TCLK=RCLK=0) .54 Hình 2.27. Dùng Timer cung cấp tốc độ baud cho cổng nối tiếp .55 10 2.7.3.3. Chế độ .55 Hình 2.28. Tốc độ baud chế độ .55 2.7.3.4. Chế độ 55 PHẦN III: NỘI DUNG THIẾT KẾ .56 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CÁC MODUL VÀ CÁC LINH KIỆN DÙNG TRONG MẠCH .56 1. KHỐI NGUỒN 56 2. KHỐI GHÉP NỐI VỚI MÁY TÍNH QUA CỔNG COM .56 2.1. Cổng nối tiếp (COM) 57 2.2. IC MAX232 .58 3. KHỐI VI ĐIỀU KHIỂN 58 3.1.Mạch tạo dao động .59 3.2. Mạch reset 60 Hình 3.7. Sơ đồ mạch reset 8051 .60 4. KHỐI QUÉT LED MA TRẬN 8x8 60 Hình 3.8. Sơ đồ khối quét led matrix .60 4.1. IC 74HC595 .61 4.2. LED MATRIX 8X8 62 4.2.1. Sơ đồ nguyên lý ma trận led 8x8 .62 Hình 3.10. Sơ đồ chân hình ảnh thực tế Led Matrix 8x8 .62 4.2.2. Cách quét LED ma trận 8x8 .62 5. KHỐI GIAO TIẾP LCD .63 5.1. Ý nghĩa chân LCD hiển thị ký tự .64 5.2. Nguyên tắc hiển thị ký tự LCD .64 6. KHỐI ADC0804 .65 7. KHỐI HIỂN THỊ THỜI GIAN THỰC .69 8. KHỐI NGẮT HỒNG NGOẠI 70 8.1 OPTO 71 8.2. LM358 71 9. KHỐI QUÉT LED ĐOẠN .72 Hình 3.21. Hình ảnh thực tế led quét .72 Hình 3.22. Sơ đồ chân led quet .73 10. KHỐI QUÉT LED ĐƠN .74 Hình 3.23. Sơ đồ khối quét led đơn 74 11. KHỐI GHÉP NỐI MA TRẬN PHÍM 4x4 .75 Hình 3.24. Khối ghép nối ma trận phím 4x4 .75 12. KHỐI ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ CHIỀU 76 82 CHƯƠNG III: CÁC VÍ DỤ MINH HỌA CHO CÁC MODUL 1. LẬP TRÌNH GHÉP NỐI KHỐI QUÉT LED ĐƠN - Mục đích: Quét led đơn sáng theo ý muốn. - Chương trình điều khiển AT89S52. #include unsigned char x; void delay(unsigned int n) { unsigned int i; for(i=0;i[...]... với 8051 ban đầu Như vậy nếu ta vi t chương trình cho một phiên bản của 8051 thì cũng chạy được với mọi phiên bản khác không phụ thuộc vào hãng sản xuất 8051 có 2 thành vi n khác trong họ đó là: - Bộ vi điều khiển 8052 - Bộ vi điều khiển 8031 8051 có 2 phiên bản sau: - Bộ vi điều khiển 8751 - Bộ vi điều khiển AT8951 từ Atmel Corporation 22 Vi điều khiển Vùng mã lệnh nội Vùng dữ liệu nội Số Timer 8051. .. hợp bộ biến đổi A/D, bộ tạo xung PWM, cổng truyền đồng bộ/ không đồng bộ RS232, SPI 1.2.6 Vi điều khiển của Maxim Các sản phẩm vi điều khiển do Maxim cung cấp gồm: - Vi điều khiển MAXQ 16 bit kiến trúc RISC như MAXQ3212, MAXQ2000 - Các sản phẩm dựa trên kiến trúc 8051 của Intel như vi điều khiển tích hợp đồng hồ thời gian thực DS87C530, vi điều khiển tích hợp bộ biến đổi A/D 10 bit DS80HC11, vi điều khiển. .. Vi c trang bị những kiến thức về VĐK cho sinh vi n là hết sức cần thiết Xuất phát từ thực tế này em đã quyết định thực hiện đề tài “ Thiết kế bộ KIT thực hành vi điều khiển 8051 17 Đề tài của em gồm 4 phần: Phần I: GIỚI THIỆU CHUNG Phần II: TỔNG QUAN VỀ HỌ CỦA VI ĐIỀU KHIỂN HỌ 8051 VÀ AT89S52 Phần III: NỘI DUNG THIẾT KẾ Phần IV: KẾT LUẬN Trong quá trình thực hiện đề tài do lượng kiến thức còn hạn chế... trợ ở bên ngoài Vi điều khiển có những đặc điểm sau: - Về cấu trúc : Vi điều khiển là một chip có chứa CPU, bộ nhớ, mạch vào/ra và các mạch đặc biệt khác như bộ đếm/định thời, mạch biến đổi A/D, D/A - Về ứng dụng : Vi điều khiển được dùng trong những ứng dụng điều khiển - Về tập lệnh : Vi điều khiển chủ yếu là những tập lệnh vào/ra đơn giản và các lệnh xử lý bit - Về bộ nhớ : Vi điều khiển thì chương... H8/300H, H8/500, H8S (vi điều khiển 16 bit) và H8SX (vi điều khiển 32 bit kiểu CISC) Các vi điều khiển họ H8 được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm dân dụng và công nghiệp như tivi, đầu ghi DVD, camera, PLC, biến tần… 1.2.5 Vi điều khiển của Motorola Motorola sản xuất dòng vi điều khiển 68xx như 6801, 6805, 6809, 6811… Một sản phẩm tiêu biểu của Motorola là 68HC11, đây là một bộ vi điều khiển 8 bit; 16bit... giao tiếp mạng Ethernet DS80C400, DS80C430 (rất phù hợp thiết kế IP camera, các trạm đo /điều khiển phân tán AM như DS5250, DS2250, DS2252…) 21 PHẦN II: TỔNG QUAN VỀ HỌ CỦA VI ĐIỀU KHIỂN HỌ 8051 VÀ AT89S52 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỌ 8051 Năm 1981 hãng Atmel giới thiệu bộ vi điều khiển 8051 Bộ vi điều khiển (VĐK) này có 128 byte RAM, 4 byte ROM, hai bộ định thời, một cổng nối tiếp và bốn cổng vào/ra song... 3 DANH MỤC CHỮ VI T TẮT .7 DANH MỤC BẢNG 8 DANH MỤC HÌNH VẼ .12 LỜI NÓI ĐẦU 16 PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG 18 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VI ĐIỀU KHIỂN .18 1.2 GIỚI THIỆU MỘT SỐ HỌ VI ĐIỀU KHIỂN THÔNG DỤNG 18 1.2.1 Vi điều khiển của Atmel 18 1.2.2 Vi điều khiển của Microchip .19 1.2.3 Vi điều khiển của Cypress 19 1.2.4 Vi điều khiển của Hitachi... dụng đề tài vào thực tế Em xin chân thành cảm ơn Thầy Cô! Giáo vi n hướng dẫn: Ths Nguyễn Vi t Tuyến Hà nội, ngày 15 tháng 06 năm 2015 18 PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VI ĐIỀU KHIỂN Năm 1976, hãng Intel giới thiệu bộ vi điều khiển 8748 – mở đầu cho họ vi điều khiển MCS-48 8748 là một vi mạch chứa hơn 17.00 transistor bao gồm một CPU, 1kbyte bộ nhớ EPROM, 64B RAM, một bộ đếm/định thời... các bộ so sánh…) và các linh kiện số (bộ định thời, bộ đếm, bộ tạo xung PWM, SPI, UART,T2C…) trên một chip duy nhất Vi c tích hợp hàng trăm khối chức năng cùng với một bộ vi điều khiển trên một chip cho phép giảm thời 20 gian thiết kế, thu gọn kích thước sản phẩm, giảm công suất tiêu thụ và giá thành sản phẩm 1.2.4 Vi điều khiển của Hitachi H8 là dòng vi điều khiển được phát triển bởi Hitachi, được... trình điều khiển ứng dụng, hầu như không thay đổi nội dung còn RAM được dùng để chứa số liệu tạm thời cho chương trình như trạng thái của các chân vào/ra, nội dung các biến được khai báo trong chương trình Điều này chứng tỏ ROM có bộ nhớ lớn gấp nhiều lần RAM 1.2 GIỚI THIỆU MỘT SỐ HỌ VI ĐIỀU KHIỂN THÔNG DỤNG 1.2.1 Vi điều khiển của Atmel Atmel là một hãng cung cấp vi điều khiển lớn, sản phẩm vi điều khiển . 18 1.2.1. Vi điều khiển của Atmel 18 1.2.2. Vi điều khiển của Microchip 19 1.2.3. Vi điều khiển của Cypress 19 1.2.4. Vi điều khiển của Hitachi 20 1.2.5. Vi điều khiển của Motorola 20 1.2.6. Vi điều khiển. 18 1.2.1. Vi điều khiển của Atmel 18 1.2.2. Vi điều khiển của Microchip 19 1.2.3. Vi điều khiển của Cypress 19 1.2.4. Vi điều khiển của Hitachi 20 1.2.5. Vi điều khiển của Motorola 20 1.2.6. Vi điều khiển. VI ĐIỀU KHIỂN 18 1.2. GIỚI THIỆU MỘT SỐ HỌ VI ĐIỀU KHIỂN THÔNG DỤNG 18 1.2.1. Vi điều khiển của Atmel 18 1.2.2. Vi điều khiển của Microchip 19 1.2.3. Vi điều khiển của Cypress 19 1.2.4. Vi điều