CHƯƠNG 4 BOARD DEMO KIT

Chương 4: BOARD DEMO_KIT Demo_kit ứng dụng nhỏ chương trình nhằm mô tả số hoạt động lệnh tập lệnh thủ tục Protocol xây dựng chương trình Board mạch thực cho chương trình Demo_kit gồm khối sau: KHỐI HIỂN THỊ KHỐI A/D KHỐI RS-232 KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM (µP) KHỐI D/A KHỐI INPUT KHỐI OUTPUT Sơ đồ khối board Demo- Kit I KHỐI HIỂN THỊ: LED A B C D E F G DB RN1 IC 18 19 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 EA +5V XTA L2 VCC P 0 /A D P /A D P /A D P /A D P /A D P /A D P /A D P /A D E A /V P P P /A XTA L1 RST 10 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 28 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 EA 11 +5V 10 P /TXD P /R XD P /A P /A 26 27 D7 A T89C 52 29 30 CLOCK S TR O B E +5V 15 PSEN A L E /P R O G P /A P /A 16 15 17 P P P P P P P 1 P P /W R P /T1 P /R D P /IN T P 2 /A P /A 1 P /A P 3 /IN T P /T 21 22 12 23 24 25 13 14 +5V 10 IC D D D D D D D D Q Q Q Q Q Q Q Q C LK OE R -R 0G F 18 B 17 C 16 E 15 DB 14 D 13 A 12 A B C D E F G DB Q Q Q Q Q Q Q Q C LK S TR D OE 14 13 12 11 3 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 CK Q Q Q Q Q Q Q Q 18 17 16 15 14 13 12 11 +5V GND QS1 QS2 4094 10 10 COM GND U LN 2803 R 15 10K R 16 150K A B C D E F G DB 10 10 Q2 D 468 LE D 8 A B C D E F G DB 10 CK LE D CK LE D A B C D E F G DB CK LED 10 IC VCC 10 CK LED IC 16 11 10K LED A B C D E F G DB A B C D E F G DB 10 CK LE D CK LED A B C D E F G DB 10 10 CK CK A B C D E F G DB Khối hiển thò bao gồm led 7đoạn ( loại catod chung ) xếp thành dãy (một dãy con) để hiển thò thông số cần quan sát IC chốt 74573 xuất giá trò cần hiển thò cho led IC giao tiếp với vi xử lý qua port 0, nhóm điện trở RN1 cần thiết port có ngõ cực thu hở+.5 V I C B IC 4094 đượ1 c sử dụng với mụIcC đích chọn led hiển thò Đây IC với chức VC C C LK +5V A C (chuyển đổi liệu từ nối tiếp sang song song) Lý QQthanh ghi dòch bit B 74393 18 40 XTA L2 VC C R N chínhQQ DC cho việc1 sử dụng3 IC 4094 trườ ng 9hợp nàyD D0 0là tiế t kiệm chân P 10 Y G N D C LR P / A D C 38 D D1 / A D 1c cho giao tiếp với vi xử lý Để xác lập1 mứ c tíchPP 00 12cự led cầ n thò ta 37 D D2 n hiể XTA L1 /A D 36 D D3 P / A D D 3 P1 M trườ hz 5g led làD catod dòch vào bit hay 1, ng hợp P sử chung1 K(như / A Ddụ n 34 D D5 5 P /A D 33 D D6 +5V / A D cự hình vẽ ) để chọn led sáng ta dòch vào bit 0PP 00 (tích p3 ) c mứcD Dthấ 77 /A D 14 11 10 E A /V P P P /A Bảng thật ghi dòch bit 4094: R ST Inputs Parallel out 11 CLK OE STR D1 ↑ X X +5V 29 30 Q1 P /T X D P /R X D X X ↑ X nc ↑ 1 0 ↓ VC C A A A A A A A A Io 8 10 11 12 1 1 Q8 P P P P P P P P 1 1 nc nc P /A Q … 7n 21 P /A 22 /QS Q7n nc nc Q8n Q7n nc Q7n nc VR EF+ 14 C Q17n2 Q7n nc … nc nc Q2 8n D D D D D D D D D K ng IC ULN2803 dùng để đệm dò VEE P /W R 15 17 -5 V P /T P /R D P 2 /A P /A P /A P 3 /IN 10 11 12 T1 P /T 5K KHỐI GIAO TIẾP A/D VÀ D/A:+ 12V + 14 TL082 -1 V R 13 10 IC A - TL082 -1 V Q D 468 R 12 IC B 20 19 18 15 14 17 25 24 23 22 10 IC R 11 47K 47K -1 V +5V VC C IN IN IN IN IN IN IN IN D D D D D D D A A A A S O E R EF+ LE TAR T E O C C LK 12V II 23 24 25 13 +12V G N D VAR 1 7 K 0 u F +12V … P /IN T +5V Q1 7nN :C trạng thái củ R a Q7 trước có xung clock 15 VR EFnc: no connect 16 R C O M QS HiZ … HiZ … Serial out PSEN A L E /P R O G IC … P /A P /A E EA A 26 27 A T89C 52 HiZ … HiZ ↓ ↑ 13 31 28 AD C 0808 R EFG N D 11 28 27 26 12 16 13 +5V TM 12 10 11 KHỐI A/D: Khối giao tiếp A/D có nhiệm vụ đọc từ ngõ input giá trò analog đo đạt từ đối tượng điều khiển bên (tín hiệu từ cảm biến, giá trò điện áp ) chuyển đổi thành số digital để đưa vào ghi vi xử lý Giới thiệu ADC0809 : ADC 0809 thiết bò chuyển đổi analog sang digital bit, multiplex kênh tương thích với vi xử lý ADC0809 sử dụng kỹ thuật chuyển đổi A/D xấp xỉ liên tiếp ♦ Khả - Giao tiếp dễ dàng với tất vi xử lý - Hoạt động với thang đo tỷ lệ với 5VDC điện áp chuẩn điều chỉnh - Không cần chỉnh không hay toàn thang - Multiplex kênh với đòa logic - Tầm điện áp vào 0-5V với nguồn cung cấp đơn 5V - Ngõ phù hợp vói mức điện áp TTL - Độ phân giải : bit - Sai số không điều chỉnh tổng cộng : ± ± LSB - Nguồn cung cấp đơn : 5VDC - Công suất thấp : 15mW - Thời gian chuyển đổi : 100µs ♦ Đặc tính kỹ thuật: Ký hiệu Thông số Điều kiện Tối thiểu Điển hình Tối đa Đơn vò VREF+ Điện áp cao thang đo VCC VREF- Điện áp thấp thang đo IIN Dòng vào VIN(1) Điện áp vào logic VIN(0) Điện áp vào logic VOUT(1) Điện áp logic IOUT=-360uA VOUT(0) Điện áp logic IOUT= 1.6mA fCLK Tần số xung clock tEOC Thời gian delay EOC (Xem giản đồ xung) tC Thời gian biến đổi FCLK=640KHz 90 tWS Độ rộng xung Start tối thiểu tALE Độ rộng xung ALE tối thiểu fCLK=640KHz -0.1 -2 ±0.5 VCC+0.1 V V VCC -1.5 µA V 1.5 VCC -0.4 V V 0.45 V 1280 KHz +2µs Chu kỳ clock 100 116 µs (Xem giản đồ thời gian) 100 200 Ns (Xem giản đồ thời gian) 100 200 ns 10 640 ♦ Mô tả chức Mạch chọn kênh(multiplexer) Mỗi kênh ngõ vào riêng biệt chọn cách giải mã đòa theo bảng sau: Kênh analog chọn Đòa A2 A1 A0 IN0 0 IN1 0 1 1 … IN7 Đòa chốt vào giải mã bên cạnh lên xung chốt đòa (ALE) Đặc tính chuyển đổi: Thanh ghi xấp xỉ liên tiếp biến đổi A/D reset cạnh lên xung start (bắt đầu chuyển đổi) Sự cguyển đổi bắt đầu cạnh xuống xung start Quá trình chuyển đổi bò ngắt nhận xung start Sự chuyển đổi liên tiếp thực cách nối ngõ EOC (End Of Convert – Kết thúc chuyển đổi) vào ngõ start Nếu sử dụng chế độ này, xung start bên phải cung cấp sau bật nguồn Xung EOC xuống mức thấp sau cạnh lên xung start từ đến xung clock lên mức cao việc chuyển đổi xong Biểu thức chuyển đổi: Data ngõ số nguyên N nằm tầm: N= VIN - VREF (-) VREF(+) - VREF (-) x 256 ± độ xác tuyệt đối Mạch tạo dao động cho ADC0809: Biết tần số xung clock ADC0809 nằm khoảng từ 10KHz đến 1280 KHz, nên tần số xung clock mạch lấy từ tần số dao động chuẩn thạch anh, đưa qua IC đếm 74393 với công dụng IC chia tần số Các ngõ QA, QB, QC, QD chia tần số xung clock vào với 2, 4, 8, 16 Vậy tần số 74393 (vào xung clock ADC 0809) là: 11.0592MHz 16 = 691.2KHz KHỐI D/A: Khối D/A giao tiếp với vi xử lý với nhiệm vụ chuyển đổi giá trò digital ghi vi xử lý thành giá trò analog xuất đối tượng điều khiển bên Họ DAC0808 (DAC0808/ DAC0807/ DAC0806) biến đổi digital sang analog bit, có thời gian xử lý dòng toàn thang 150ns, công thức tiêu thụ 33mw với nguồn ±5V Họ DAC0808 giao tiếp trực tiếp với mức logic thông dụng TTL, DTL CMOS Khả - Độ xác tương đối :±0.19% (8 bit) với DAC0808 - Độ xác 6-bit 7-bit với DAC0806 DAC0807 - Thời gian xử lý nhanh : 150 ns - Ngõ vào digital không đảo tương thích TTL CMOS - Tốc độ quét cao : mA/µs - Tầm điện áp cung cấp : ± 4.5V đến ± 18V - Công suất tiêu thụ thấp : 33 mW với nguồn ± 5V I Trò số tối đa - Nguồn cung cấp : VCC=+ 18 VDC VEE =- 18 VDC - Điện áp ngõ vào digital (V5-V12):-10VDC đến +18VDC - Điện áp ngõ dùng (V0):-11 VDC đến +18 VDC - Dòng chuẩn (I14): mA - Điện áp vào chuẩn (V14,V15) : VCC,VEE II Hoạt động bản: Dòng điện chuẩn tạo hai cách : chuẩn dương chuẩn âm 10 11 12 A A A A A A A A VCC Io + V re f N C R 14 R 15 14 15 VREF+ VREF- C OM VEE GND Hình a: V 10 11 12 13 RL VC C Io N C -V re f 16 C1 R 14 R 15 14 15 VR EF+ VR EF- C O M VEE 0 u F -5 V G N D 13 R L 16 C 0 u F -5 V DAC0808 DAC0808 ref A A A A A A A A +5V IC +5V IC Hình b: Vref âm dương Dòng điện vào chuẩn I14, phải luôn chạy vào chân 14, bất chấp cách bố trí cực tính nguồn áp chuẩn Cách kết nối với áp dương hình a Với tín hiệu chuẩn lõng cực, R15 nối với nguồn âm Trò số tụ bù phải tăng R14 tăng để trì lề pha thích hợp Ví dụ với R15 1,2.5 5K trò tối thiểu tụ 15,37 75pF Tụ nối đến VEE đất p chuẩn âm sử dụng R14 nối đất chuẩn nối đến R15 hình b Phương pháp có thuận lợi tổng trở vào cao (tại chân 15) DAC0808 biến đổi A/D tạo dòng điện có trò số tuỳ theo giá trò digital dòng điện chuẩn ngõ vào Dòng điện chuẩn có trò số cố đònh thay đổi từ gần đến mA Dòng ngõ toàn thang (I FS – Full scale) hàm tuyến tính dòng chuẩn cho : IFS= 255 x IREF 256 với I14= I14= VREF R14 Dòng điện ra: IOUT= IREF 256 x giá trò digital ngõ vào R15 (thông thường R14) sử dụng để loại bỏ sai số dòng phân cực R15 bỏ đi, tăng sai số Khi dùng điện áp chuẩn DC nên sử dụng tụ bypasss xuống đất III KHỐI RS-232: +5V +5V IC u F /1 V D B1 C 8 11 13 C u F /1 V 15 V+ VC C R IN R O U T T O U T T IN R IN T IN R 2O U T T1O U T C 1+ C 2+ C 1- C 2- G N D V- 16 12 10 P /T X D 14 P /R X D C u F /1 V C M A X232 u F /1 V Khối thực việc giao tiếp liệu máy tính PC vi xử lý sử dụng IC MAX 232 qua cổng nối tiếp máy tính hai đường TXD RXD Ta thấy MAX232 cần có tụ 16ngoài (mắc vào C1+ C1-, C2+ C1+ V- vào đấ VCC t)để biến đổi điện áp từ 0V đến 5V C2-, V+ vào nguồn dương, V+ BIẾ N ĐỔ I ĐIỆ N ÁP thành điện áp -12V đến +12V p cho truyền thông theo chuẩn RS-232 C1- phù -12Vhợ đến + 12V C2+ VNgoài ra, bên MAX 232 có khuếch đại đảo nhằm chuyển từ mức C2logic TTL chuẩn RS-232 ngược lại +5V +5V 10 uF + 10uF + + + 10 uF 10uF +5V Sơ đồ sau cho thấy cáT1INc khối bên T1OU MAX232 linh kiện mắc T 11 T1 14 bên theo dạnTTL/CMOS g chuẩn : RS-232 RS-232 40 K +5V IN PU T OUOUTPUT T PU T 40 K 10 T2IN 12 T2OU T T2 R1OU T R1 TT L/CMOS OU TPU T R1IN 13 RS-232 IN PU T 5K R2OU T R2 R2IN 5K GN D 15 Sơ đồ bên IC MAX-232 IV KHỐI RƠLE: Các ngõ output kit vi xử lý nối với Rơle để điều khiển đóng ngắt thiết bò điện Trong ứng dụng cụ thể rơle kết nối đến đối tượng cần điều khiển Cũng khối hiển thò, để tiết kiệm chân vi xử lý tín hiệu điều khiển rơle lấy từ chân port vi xử lý dòch vào rơle qua ghi dòch bit 4094 (chuyển liệu từ dạng nối tiếp sang song song) dùng IC đệm ULN2803 +12V R N TM +12V IC +5V +12V LED 11 16 C LO C K D6 STR O B E R 14 +5V 330K 15 C 12 u F /1 V VC C Q IN O U R L1 18 LED 12 C LK Q D IN O U T2 R L2 17 LED 13 S TR Q IN O E Q Q S2 Q Q S1 Q G N D O U T3 Q 14 13 12 11 IN O U T4 IN O U T5 IN O U T6 IN O U T7 IN O U T8 G N D C O M R L3 16 U LN 2803 4094 Q 10 -1 V IC 1 LED 14 15 14 R L1 12V R L2 12V R L3 12V R L4 12V C O M 13 12 11 10 R L4 +12V V KHỐI INPUT: Khối input bao gồm nút nhấn đầu vào tự (lấy tín hiệu từ bên vào có cách ly PC817 ) Ngược với khối hiển thò rơle, ngõ vào input nối qua IC 4021 loại ghi dòch bit chuyển liệu vào từ dạng song song sang nối tiếp Các ngõ vào input đọc bit theo xung clock ghi dòch 4021 chuyển vào chân P3.2 vi xử lý R N IC 16 VC C H F D IN C LO C K C S -4 10 Q G +5V R E S IS T O R S IP E 12 C +5V G SW 1 SW 13 SW 14 SW 15 +5V +12V Q F TM R 23 Q H C LK D IC R R 22 C 15 P /S R C AP N P +5V LED 15 PC 817 LED R 18 R D Z1 V R 25 R R 24 C C 16 R C AP N P +5V IC PC 817 R 19 LED 16 LED R D Z2 V R 27 R 26 B C 17 R R +5V C AP N P R 28 A SER G N D 11 C 18 C AP N P R LED 17 R 20 LED D Z3 R V PC 817 R 29 IC R IC LED 18 PC 817 R 21 LED D Z4 V R [...]... 1 2 16 U LN 2803 40 94 Q 5 10 4 6 -1 2 V IC 1 1 LED 14 15 14 R L1 5 12V 5 3 4 R L2 4 12V 5 3 4 R L3 3 12V 5 3 4 R L4 2 12V C O M 1 8 13 12 11 10 R L4 1 2 5 3 4 +12V V KHỐI INPUT: Khối input bao gồm 4 nút nhấn và 4 đầu vào tự do (lấy tín hiệu từ bên ngoài vào có cách ly bởi PC817 ) Ngược với khối hiển thò và rơle, các ngõ vào input được nối qua IC 40 21 cũng là một loại thanh ghi dòch 8 bit nhưng chuyển... dòch 40 21 và được chuyển vào chân P3.2 của vi xử lý R N 1 5 4 3 2 IC 1 2 16 VC C H F 2 D IN C LO C K C S -4 0 2 1 3 10 9 Q G +5V R E S IS T O R S IP 5 E 12 C +5V 1 G SW 1 1 SW 2 13 SW 3 14 SW 4 15 +5V +12V Q F TM 2 R 23 Q H C LK D IC 1 4 R R 22 4 3 C 15 P /S R C AP N P 4 +5V LED 15 1 PC 817 2 LED 6 R 18 R 5 D Z1 5 1 V R 25 R R 24 C 5 3 C 16 R C AP N P 4 +5V IC 1 5 PC 817 1 2 R 19 LED 16 LED R 4 D Z2... 6 5 4 3 2 TM 2 7 +12V IC 1 0 +5V +12V LED 11 16 C LO C K D6 3 2 STR O B E R 14 +5V 330K 1 15 C 12 1 0 u F /1 6 V VC C Q 1 9 8 1 IN 1 O U 1 R L1 1 2 18 LED 12 C LK Q 2 D 5 2 6 3 IN 2 O U T2 R L2 1 2 17 LED 13 S TR Q 3 IN 3 O E Q 4 Q S2 Q 6 Q S1 Q 7 G N D O U T3 Q 8 7 4 14 5 13 6 12 7 11 8 9 IN 4 O U T4 IN 5 O U T5 IN 6 O U T6 IN 7 O U T7 IN 8 O U T8 G N D C O M R L3 1 2 16 U LN 2803 40 94 Q 5 10 4 6...IV KHỐI RƠLE: Các ngõ ra output của kit vi xử lý được nối với các Rơle để điều khiển đóng ngắt các thiết bò điện Trong từng ứng dụng cụ thể các rơle sẽ được kết nối đến các đối tượng cần điều khiển Cũng như khối hiển thò, để tiết kiệm các chân vi xử lý các tín hiệu điều khiển rơle được lấy từ 1 chân port của vi xử lý và dòch vào các rơle qua thanh ghi dòch 8 bit 40 94 (chuyển dữ liệu từ dạng nối tiếp... 1 V R 25 R R 24 C 5 3 C 16 R C AP N P 4 +5V IC 1 5 PC 817 1 2 R 19 LED 16 LED R 4 D Z2 5 1 V R 27 R 26 B 6 C 17 R R 3 +5V C AP N P 4 R 28 A SER G N D 11 C 18 8 C AP N P R LED 17 R 20 1 2 LED D Z3 3 R 5 1 V PC 817 R 29 7 IC 1 6 R 3 IC 1 7 4 LED 18 2 PC 817 R 21 1 LED D Z4 5 1 V R 2 1  ... T3 Q 14 13 12 11 IN O U T4 IN O U T5 IN O U T6 IN O U T7 IN O U T8 G N D C O M R L3 16 U LN 2803 40 94 Q 10 -1 V IC 1 LED 14 15 14 R L1 12V R L2 12V R L3 12V R L4 12V C O M 13 12 11 10 R L4 +12V... T1 P /T 5K KHỐI GIAO TIẾP A/D VÀ D/A:+ 12V + 14 TL082 -1 V R 13 10 IC A - TL082 -1 V Q D 46 8 R 12 IC B 20 19 18 15 14 17 25 24 23 22 10 IC R 11 47 K 47 K -1 V +5V VC C IN IN IN IN IN IN IN IN D D... 12 23 24 25 13 14 +5V 10 IC D D D D D D D D Q Q Q Q Q Q Q Q C LK OE R -R 0G F 18 B 17 C 16 E 15 DB 14 D 13 A 12 A B C D E F G DB Q Q Q Q Q Q Q Q C LK S TR D OE 14 13 12 11 3 I1 I2 I3 I4 I5 I6