Thiết kế hệ thống đo và khống chế nhiệt độ bằng máy vi tính

35 775 1
Thiết kế hệ thống đo và khống chế nhiệt độ bằng máy vi tính

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Thiết kế hệ thống đo và khống chế nhiệt độ bằng máy vi tính

thiết kế hệ thống đo khống chế nhiệt độ máy vi tính PHẦN MỘT TÌM HIỂU VỀ 8051 Chương I BỘ VI ĐIỀU KHIỂN 8051 I/ Tổng quan vi điều khiển 8051 1)Định nghĩa : Bộ vi điều khiển 8051 hay gọi vi xử lý cấu tạo vi mạch số mật độ cực lớn làm việc theo chương trình tức theo nguyên tắc nhận lệnh từ bên thực lệnh Bộ vi xử lý hệ thống thao tác bit 1, thân hệ thống không giải vấn đề cả, mà tốn giải vi xử lý thực tất chương trình ứng dụng mà lập trình đưa vào 2) Sự phát triển điều khiển 8051 Sự phát triển kĩ thuật vi xử lý gán liền với phát triển vi điều khiển Intel hãng sản xuất vi sử lý hãng có vi điều khiển lớn phong phú Trong họ vi điều khiển bít hàng đầu 8051 có số lượng lớn có nhiều hãng cung cấp Nhà cung cấp lầ nhà sản xuất bên cạnh nhà sáng chế vi điều khiển 8051 nhà sáng chế Intel Nhưng hiên có nhiều hãng cung sản xuất Các hãng gồm Intel , Atmel , Philips/ Signetics , AMD , Simens , Matra , Pallas Năm 1981 hãng Intel cho mắt vi điều khiển gọi 8051 Bộ vi điều khiển vi mạch tổng quát họ MCS – 51 , vi điều khiển có thống số đặc trưng sau - 4KB ROM thiết kế hệ thống đo khống chế nhiệt độ máy vi tính - 128 byte RAM - port xuất nhập ( cổng vào/ra) 8bít - 2bộ định thời 16 bít - Mạch giao tiếp nối tiếp - Khơng gian nhớ chương trình ( mã) ngồi 64K - Bộ xử lý bít - 210 vị trí nhớ định địa , vị trí bít - Nhân / chia 4μs 8051 trở nên phổ biến sau Intel cho phép nhà sản xuất khác sản xuất bán biến dạng 8051 với điều kiện họ phải mã chương trình tương thích với 8051 hãng sản xuất khác nên tốc độ dung lượng nhớ ROM chíp khác tất lệnh tương thích với 8051 ban đầu Các thơng số 8051 Đặc tính Số lượng ROM 4K byte RAM 128 byte Bộ định thời Chân vào / 32 Cổng nối tiếp Nguồn ngắt 3) Sơ đồ chức 8051 Bộ vi điều khiển 8051 thành viên họ 8051 bao gồm thành phần sau : Bộ vi sử lý , nhớ thiết bị vào ngồi cịn mạch phụ trợ khác tuỳ theo loại vi điều khiển 8051 thiết kế hệ thống đo khống chế nhiệt độ máy vi tính Ngắt ngồi Đ/khiển ngắt ETC ROM On chip chương trình Timer0 RAM on chip Vào Bộ đếm Timer1 CPU Bộ tạo dao động Bus điều khiển cổng vào P0 P1 P2 P3 Cổng nối tiêp TXD RXD Địa liệu sơ đồ khối vi điều khiển 8051 * CPU Cịn gọi xử lý trung tâm đIều khiển hoạt động hệ hoạt động theo chương trình đIều khiển có sẵn * Bộ nhớ Bộ nhớ nơi chứa chương trình liệu bao gồm có nhớ nhớ + Bộ nhớ bao gồm thành phần ROM RAM thiết kế hệ thống đo khống chế nhiệt độ máy vi tính ROM ( Read only memory ) : Là nhớ cố định có đặc điểm thơng tin đọc thông tin thông tin không bị mất điện Bộ nhớ ROM dùng để chứa chương trình chứa chương trình điều hành hay chương trình hướng dẫn RAM ( .) nhớ động có đặc điểm thơng tin ghi đọc ra cách tuỳ ý thơng tin bị mất điện RAM sử dụng để nạp phần lại hệ điều hành từ đĩa khởi động nạp vào chương trình ứng dụng từ nhớ ngồi, lưu trữ số liệu trạng thái hệ thống trình làm việc + Bộ nhớ ngồi gồm băng từ, đĩa từ sử dụng nhiều giá thành rẻ dùng để lưu trữ thông tin liệu • Cổng vào + Thực trao đổi thông tin CPU với thiết bị ngoại vi bàn phím, chuột máy in + Để tránh cho CPU nhiều thời gian cho cổng vào/ máy tính người ta sử dụng xử lý giá thành thấp, chuyên dụng cho cổng vào/ Vì CPU bận xử lý vào làm cơng việc • Các Bus Các đường dây dùng để truyền song song tín hiệu có chức có loại Bus sau + Bus địa chỉ: Là hệ thống dây dẫn song song mà CPU cần tới để xác định địa chỏ thành phần qúa trình làm việc + Bus liệu: Là hệ thống đường truyền song song dùng để trao đổi liệu CPU với thành phần bên thành phần với thiết kế hệ thống đo khống chế nhiệt độ máy vi tính + Bus điều khiển: Gồm đường dây dùng để truyền tín hiệu điều khiển cần thiếu giúp cho CPU điều khiển việc trao đổi liệu, xử lý cố đồng toàn hệ thống II/ Sơ đồ, chức chân 8051 1) Sơ đồ chân 8051 40 30pF Vcc 19 XTAL 12MHZ 30pF 18 XTAL 8051 P07 P06 P05 P04 P03 P02 P01 P00 32 AD7 33 AD6 34 AD5 35 AD4 36 37 AD3 38 AD2 39 AD1 AD0 P17 P16 P15 P14 P13 P12 P11 P10 P27 P26 P25 P24 P23 P22 P21 P20 28 27 26 25 24 23 22 21 29 PSEN 30 ALE 31 EA RST RD 17 P37 WR 16 P36 T1 15 P35 T0 14 P34 INT1 13 P33 INT0 12 P32 TXD 11 P31 RXD 10 P30 Vss AD15 AD14 AD13 AD12 AD11 AD10 AD9 AD8 20 2) Chức chân 8051 - Chíp 8051 có 40 chân có 32 chân có công dụng xuất/ nhập nhiên 24 32 chân có mục đích sử dụng Mỗi chân hoạt động xuất/nhập đường địa chỉ/dữ liệu bus địa chỉ/dữ liệu đa hợp, 32 chân hình thành port bít chân cho bort sử dụng đơn vị giao tiếp song song máy in, biến đổi DA - Các chân lại dành cho nguồn Vcc , đất GND, chân dao động XTAL1 thiết kế hệ thống đo khống chế nhiệt độ máy vi tính 3) Nhóm chân cổng vào Bốn cổng vào Port0, Port1, Port2, Port3, đèu có chân tạo thành cổng bít Khi Reset tất cảc cổng làm nhiệm vụ đầu để làm nhiệm vụ đầu vào cần phải lập trình a) Cổng Port Cổng Port0 Có chân (Chân từ 32 đến 39) bình thường cổng ra, vào có hai tác dụng thiết kế tối thiểu Port sử fụng làm nhiệm vụ xuất nhập cịn thiết bị lớn Port trở thành bus địa bus liệu đa hợp b) Cổng Port Cổng Port có chân ( Các chân từ đến 8) chân có tác dụng dùng để giao tiếp với thiết bị ngoại vi (làm đường xuất nhập làm ngõ vào cho mạch dịch thời thứ 3) Để chuyển cổng port thành đầu vào cần lập trình cách ghi đến tất bít cổng c) Cổng port Cổng Port có chân( từ chân 24 đến chân 28) sử dụng làm đầu vào đầu Cổng có hai chức chuyển địac hỉ liệu, byte địa cao bus địa 16 bít cho thiết kế có nhớ chương trình ngồi d) Cổng Port Cổng Port có chân từ chân 10 đến chân 17 Cổng sử dụng làm đầu vào đầu Khi không làm nhiệm vụ xuất nhập có chức riêng liên quan đến đặc trung cụ thể 8051 , nhiên cổng Port3 cịn có chấc quan trọng khác cung cấp số tín hiệu đặc biệt chẳng hạn ngắt thiết kế hệ thống đo khống chế nhiệt độ máy vi tính Bảng chức cổng Port3 Bít Tên Địa bít Chức P3.0 RXD B0H Chân nhận liệu Port nối tiếp P3.1 TXD B1H Chân phát liệu Port nối tiếp P3.2 INT0 B2H Ngõ vào ngắt P3.3 INT1 B3H Ngõ vào ngắt P3.4 T0 B4H Ngõ vào định thời / đếm P3.5 T1 B5H Ngõ vào định thời / đếm P3.6 WR B6H Điều khiển ghi nhớ liệu P3.7 RD B7H Điều khiển đọc nhớ liệu ngồi 4) Nhóm chân nguồn dao động điều khiển a) Nhóm chân nguồn + Chân Vcc: Chân 40 cung cấp điện áp nguồn +5V cho chíp + Chân GND: Chân số 20 cung cấp nguồn âm (là chân mát) b) Nhóm chân dao động Nhóm chân XTAL1 XTAL2 chân 18 19 chíp 8051 có mơt dao động đồng hồ bên ngồi dùng để kích hoạt hai chân cần nối với dao động thạch anh va mắc với tụ ổn định tần số dao động cho thạch anh Tần số danh định thạch anh 12 MHz cho tất họ vi điều khiển 8051 Bộ dao động tạo xung đồng hồ không thiết dao động dùng thạch anh mà dùng dao động TTL dao động nối tới chân XTAL1 cịn chân XTAL2 để hở c) Nhóm chân điều khiển + Chân RESET ( chân số ) chân khởi động lại trạng thái ban đầu hệ thống Khi có xung cao đặt tới chân vi điều khiển 8051 kết thiết kế hệ thống đo khống chế nhiệt độ máy vi tính thúc hoại động tiến hành khởi động lại Quá trình xảy hoàn toàn tương tự bật nguồn giá trị ghi bị xoá hết + Chân EA ( Chân số 31 ) Là chân truy xuất ngồi nối với +5V có mức logic1 nối đất có mức logic Nếu có mức logic thực thi chương trình ROM Nếu có mức logic chân PSEN mức chương trình cần thực thi chứa nhớ ngồi chíp khơng có nhớ chương trình + Chân PSEN (chân 29 ) Là chân có chức cho phép cất chương trình cho phép nhớ chương trình cung cấp cho ta tín hiệu điều khiển bus tín hiệu xuất chân tín hiệu cho phép truy xuất nhớ chương trình ngồi nối với OE Tín hiệu PSEN mức logic thực thời gian tìm nạp lệnh Tín hiệu PSEN mức logic thực chương trình chứa ROM + Chân chốt địa ALE ( Chân 30 ) Là chân có mức tích cực cao chân xuất tín hiệu cho phép xuất địa ALE Khi pỏt chọn làm bus địa / liệu thi chân ALE xuất tín hiệu để chốt địa sau chốt chân port xuất / nhập liệu hợp lệ suốt 1/2 thứ chu kì nhớ Chân ALE sử dụng để phân kênh địa liệu cách nối tới chân G chíp 74LS373 Tín hiệu ALE có tần số 1/6 tần số mạch dao động , chân ALE dùng làm chân nhận xung ngõ vào lập trình cho EDROM thiết kế hệ thống đo khống chế nhiệt độ máy vi tính 5) Cấu trúc port xuất nhập sơ đồ mạch bên port xuất / nhập 8051 internal bus Vcc +V 5V Read latch Read Pin internal Pull-up Q D Port latch Write NJFET Port Pin to latch Việc ghi đến chân port nạp dung lượng vào chốt port , ngõ Q chốt điều khiển trạm trường transitor nối với chân port Khả fan out port , tải vi mạch TTL loại Schottky công suất thấp cịn tải loại Shottky cơng suất thấp Trong 8051 internal bus : Đường truyền bên 8051 Read latch : Đọc chốt Internal pull up : Kéo lên bên Read pin : Đọc chân port port pin : Chân port Write to latch : Ghi vào chốt thiết kế hệ thống đo khống chế nhiệt độ máy vi tính 6) Truy suất nhớ chương trình ngồi Bộ nhớ chương trình ngồi nhớ đọc cho phép tín hiệu PSEN Khi có EPROM ngoaì sử lý port khơng cịn port xuất nhập Sơ đồ 8051 truy xuất với nhớ Port0 8051 EA D ALE G Q D0 ÷ D7 RAM (1kbyte) A0 ÷ A7 Port2 A18÷A15 PSEN OE Khi nhớ ngồi sử dụng port khơng làm nhiệm vụ port xuất / nhập , port trở thành bus địa ( A0 ÷ A7 ) bus liệu ( P0 ÷ P7 ) đa hợp Ngõ ALE chốt byte thấp địa thời điểm bắt đầu chu kỳ nhớ ngồi Cịn port thường dùng làm byte cao bus địa Sự xắp xếp đa hợp có hoạt động 1/2 chu kỳ đầu chu kỳ nhớ , byte thấp địa cung cấp port chốt nhờ tín hiệu ALE Mạch chốt 74HC374 giữ cho byte địa ổn định chu kỳ nhớ Trong 1/2 chu ky sau chu kỳ nhớ port sử dụng làm bus liệu liệu đọc hay ghi 7) Truy suất nhớ liệu Sơ dồ cấu trúc truy suất 8051 vói nhớ liệu ngồi 10 ... dựng card giao tiếp với máy tính 13 thiết kế hệ thống đo khống chế nhiệt độ máy vi tính qua cổng RS232 ( com com ) thực chức đo khống chế nhiệt độ yều cầu đề tài đặt vi? ??t chương trình điều khiển... lại trạng thái ban đầu hệ thống Khi có xung cao đặt tới chân vi điều khiển 8051 kết thiết kế hệ thống đo khống chế nhiệt độ máy vi tính thúc hoại động tiến hành khởi động lại Quá trình xảy... khiển máy tính • Mạch điều khiển phần tử chấp hành : Là mạch nhận liệu từ 8051 máy tính sau điều khiển cấu chấp hành theo lệnh có sẵn 14 thiết kế hệ thống đo khống chế nhiệt độ máy vi tính II

Ngày đăng: 24/04/2013, 16:24

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan