Thiết kế robot tự động dò đường sử dụng vi điều khiến 8051

Sơ đồ khối của họ vi điều khiển 8051 như sau:Hình 1.1 Sơ đồ khối của họ vi điều khiển 8051 1.2 Tóm tắt tập lệnh của 8051 Tập lệnh của MSC-51 được tối ưu hoá cho các ứng dụng điều khiến 8

MỤC L ỤC

LỜI NÓI ĐẦU iii

TÓM TẮT ĐỒ ÁN iv

DANH MỤC BẢNG BIỂU V DANH MỤC HÌNH VẼ vi

DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT vii

MỞ ĐẦU 1

PHẦN I Cơ SỞ LÝ THUYẾT 2

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU HỌ VI ĐIỀU KHIỂN 8051 2

1.1 Sự ra đời của họ vi điều khiến 8051 2

1.2 Kiến trúc chung của họ vi điều khiển 8051 2

1.3 Tóm tắt tập lệnh của 8051 3

1.3.1 Chế độ đánh địa chỉ 4

1.3.2 T óm tắt tập lệnh của 8051 7

1.4 Gi ới thiệu về vi điều khiển AT89C51 12

1.4.1 S ơ đồ và chức năng các chân của AT89C51 12

1.4.2 C ấu trúc bên trong của AT89C51 16

1.4.3 C ác hoạt động chức năng chính trong AT89C51 18

PHẦN II PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ 21

CHƯƠNG II MỘT SỐ Bộ PHẬN CHỨC NĂNG CỦA ROBOT 21

2.1 Hệ thống cảm biến nhận vạch 21

2.1.1 Nguyên lý cơ bản 21

2.1.2 Các loại cảm biến 22

2.2 Động cơ DC 24

2.2.1 Cấu tạo 24

2.2.2 Nguyên tắc hoạt động 24

2 CHƯƠNG III TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 34

3.1 Sơ đồ khối tổng quát 34

3.2 Khối nguồn 34

3.3 Khối điều khiến trung tâm 35

3.4 Khối cảm biến 36

3.5 Khối công suất điều khiển động cơ 37

CHƯƠNG IV THI CÔNG PHẦN CÚNG VÀ PHẦN MỀM 38

4.1 Thiết kế mạch in 38

4.1.1 Thiết kế mạch in cho mạch cảm biến hồng ngoại 38

4.1.2 Thiết kế mạch in cho mạch điều khiến 38

4.1.3 Thiết kế mạch in cho mạch công suất 39

4.2 Lập trình phần mềm cho AT89C51 40

4.2.1 Lưu đồ thuật toán 40

4.2.2 Chương trình phần mềm 41

KÉT LUẬN 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

3

LỜI NÓI ĐẨU

Trong cuộc sống của chúng ta, robot có vai trò ngày càng lớn và ngày càngthông minh theo sự phát triển của khoa học kỹ thuật Trên thế giới, đã xuất hiện rấtnhiều robot thông minh có thế giúp con người thực hiện những công việc đơn giảncũng như những công việc nguy hiểm, phức tạp, như robot hồ trợ bác sĩ phẫu thuật,robot làm việc trong môi trường phóng xa, robot thám hiếm mặt trăng ứng dụngcủa robot trong thời đại này là rất lớn đối với con người

Ở nước ta hiện nay, một số ngành thuộc lĩnh vực cơ điện tử và tự động hoáđang phát triển rất nhanh Việc nghiên cún, tìm hiểu về robot đã có những bướcphát triến đáng kế, đặc biệt là trong các viện nghiên cứu, sinh viên các trường đạihọc Với cuộc thi Robocon Châu Á Thái Bình Dương, sinh viên Việt Nam đã cónhiều lần vô địch, vượt qua các đối thủ mạnh của các nước phát triển như Nhật Bản,Trung Quốc Điều đó chứng tỏ sinh viên chúng ta rất quan tâm đến việc nghiêncứu, tìm hiểu về robot

Với niềm đam mê tìm hiếu về robot, và với mong muốn khoa Điện tử - Viễnthông của chúng ta có thể tham gia cuộc thi Robocon toàn quốc, em đã mạnh dạnthực hiện đề tài “Thiết kế Robot tự động dò đường sử dụng vi điều khiến 8051”.Mặc dù phạm vi đề tài rất nhỏ và khiêm tốn, nhưng với em, đây là bước khởi đầuquan trọng khi lần đầu tiên bước vào thế giới robot, một thế giới hấp dẫn, đa dạng

và đầy thử thách

Trong quá trình thực hiện đồ án này, e xin chân thành cảm ơn Thạc sĩ ĐặngThái Sơn đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em thực hiện tốt đề tài này Mặc dù vậynhưng do thời gian và kiến thức của bản thân có hạn nên đồ án không the tránh khỏisai sót, mong quý thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến đế đồ án được hoàn thiện hơn

Vinh, ngày 07 tháng 01 năm 2013

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Duy Tuấn

TÓM TẤT ĐÔ ÁN

Trong thời đại ngày nay, với sự phát triển của công nghệ điện tử tự động hóa

đã làm cho con người dần được thay thế bởi các loại máy móc trong một số côngviệc từ đơn giản đến phức tạp Trong những năm qua, các cuộc thi Robocon đã làmdấy lên phong trào tìm hiểu sâu rộng hơn trong sinh viên cả nước về công nghệ tựđộng hóa Trong phạm vi đồ án này, e nghiên cứu các vấn đề như sau:

- Nghiên cứu các kĩ thuật nhận biết môi trường bên ngoài cho robot sử dụngcác loại cảm biến hiện có trên thị trường

- Nghiên cứu các kĩ thuật điều khiển tốc độ động cơ sử dụng vi điều khiển8051

- Nghiên cứu kỳ thuật lập trình cho vi điều khiển 8051 sử dụng họp ngữ vàngôn ngữ assembly

Các kỹ thuật trên đã được em trình bày một cách chi tiết trong đồ án Các kếtquả nghiên cứu đã được ứng dụng trong sản phẩm “Robot tự động dò đường”

ABSTRACT

Nowadays, with the development of Electronic Automation Technology, ithas made people gradually beinh replaced by machineries in a number of worksfrom simple to complex Machines are applied in doing both simple works andcomplex works instead of human labor In the recent years, it’s robocon contest thathas arisen nation-wide movements of students in studying automation technology

In domain of this research, ĩ concentrate on reseaching these following issues:

- Researching techniques to identiĩy the external environment for robot usingsensors available on the market

- Researching techniques motor speed control using 8051 microcontroller

- Researching on programming techniques for 8051 microcontroller usingassembly language

The techniques above are presented in details in this research The results ofreseaching are applied in product “Automatic Robot Navigation”

5

DANH MỤC BẢNG BIỀU

Bảng 1.1 Các đặc tính của họ vi điều khiến 8051 2

Bảng 1.2 Các lệnh rẽ nhánh 11

Bảng 1.3 Chức năng các chân port 3 14

Bảng 1.4 Nội dung các thanh ghi sau khi Reset 15

Bảng 1.5 Các thanh ghi chức năng đặc biệt điều khiến timer 19

Bảng 1.6 Địa chỉ các vecto ngắt 19

Bảng 1.7 Trạng thái các thanh ghi sau reset 20

Bảng 2.1 Cách hoạt động của mạch cầu H 28

DA NH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Sơ đồ khối của họ vi điều khiển 8051 3

Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý vi điều khiển AT89C51 12

Hình 1.3 Sơ đồ khối bộ vi điều khiển AT89C51 13

Hình 1.4 Mạch dao động dùng thạch anh cho AT89C51 16

Hình 1.5 Bản đồ bộ nhó' data trên chíp AT89C51 18

Hình 2.1 Nguyên tắc nhận biết vạch của led thu phát hồng ngoại 22

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý thu phát hồng ngoại 23

Hình 2.3 Hình ảnh quang trở thực tế 23

Hình 2.4 Nguyên lý thu dùng ánh sáng khả biến 24

Hình 2.5 Sơ đồ mạch cầu H 27

Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý mạch cầu H sử dụng Relay 29

Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý mạch cầu H dùng BJT công suất 30

Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý mạch cầu H dùng MOSFET 31

Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý mạch cầu H dùng Relay kết hợp FET 31

Hình 2.10 Phương pháp điều khiển động cơ bàng PWM 32

Hình 2.11 Một loại ác quy khô 33

Hình 3.1 Sơ đồ khối tống quát 34

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 35

Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiến 35

Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến hồng ngoại 36

Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý mạch đệm tín hiệu dùng bộ so sánh LM324 36

Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lý khối công suất điều khiển động cơ 37

Hình 4.1 Sơ đồ mạch in khối cảm biến hồng ngoại 38

Hình 4.2 Sơ đồ mạch in khối điều khiến 38

Hình 4.3 Sơ đồ mạch in khối công suất 39

7

RAM Random access memory Bộ nhớ ghi/đọc

CPU Central Processing Unit Đon cị xử lý trung tâm

PSW Program Status Word Chương trình từ trạng thái

PSEN Program store enable Chương trình lưu trữ cho phépEPROM Erasable Programmable Read Only

Memory

Bộ nhớ ROM có thể lập trìnhđược bằng xung điện hoặc xóađược bằng tia cực tím

ALE Address Latch Enable Địa chỉ chốt cho phép

Led Light Emitting Diode Đi ốt phát quang

PWM Pulse Width Modulation Độ rộng xung

MOSFET Metal- Oxide Semeconductor

MỞ ĐẦU

- Mục tiêu đề tài:

Robocon viết tắt của chữ Robot Contest, là kì thi sáng tạo robot Châu Á

Thái Bình Dương được tổ chức hằng năm Đây là cuộc thi được khởi xướng tạiNhật Bản Từ năm 2002, nó trở thành cuộc thi thường niên do Hiệp hội Phát thanh

và Truyền hình Châu Á Thái Bình Dương tố chức tại các nước thành viên mang tênABU Robocon để cổ vũ cho phong trào sáng tạo robot trong khu vực Thành viêntại mỗi nước được cử một đội là sinh viên của một trường đại học hay cao đẳngtham dự (ngoại trừ nước đăng cai tố chức được cử 2 đội) Trong đa số trường hợp,đội ABU robocon được tuyển ra tù' vòng thi trong nước do đài truyền hình thànhviên tổ chức với cùng chủ đề Là cuộc thi truyền hình có yếu tố kỹ thuật và tính đốikháng cao, Robocon có được sự quan tâm rất lớn của mọi thành phần trong xã hội

Đe chọn đội tuyển tham gia cuộc thi Robocon quốc tế, Việt Nam tổ chứccuộc thi Robocon Việt Nam Robocon trở thành ngày hội thường niên của sinh viênViệt Nam, nơi tôn vinh năng lực sang tạo của thế hệ trẻ

Trường Đại học Vinh chúng ta đã tham gia cuộc thi Robocon toàn quốc vàonăm 2008 nhưng không thành công Ke tiếp niềm dam mê của cha anh là rất nhiềusinh viên khoa Điện tử - Viễn thông những chưa có điều kiện cũng như kinh nghiệm

đế tham gia cuộc thi Do đó, mục tiêu của đề tài này là khơi dậy niềm dam mê điện

tử của các em sinh viên, tạo dựng một tiền đề đế góp phần giúp cho khoa Điện tử Viễn thông có thế tham gia cuộc thi Robocon trong tương lai

Nhiệm vụ của đề tài

Nhiệm vụ của đề tài này là thiết kế một con robot có thế tự động đi theođường đi đã định trước bằng cách dò theo các vạch đen trên nền trắng mà không có

sự tác động trợ giúp bên ngoài

- Yêu cầu của đề tài

Yêu cầu đề tài là thiết kế một con robot hoạt động với tốc độ cao nhất, ổn định nhất.Robot có thế hoạt động linh hoạt, đi theo các loại đường từ đơn giản đến phức tạp

9

Đặc tính Số lượng

Sơ đồ khối của họ vi điều khiển 8051 như sau:

Hình 1.1 Sơ đồ khối của họ vi điều khiển 8051

1.2 Tóm tắt tập lệnh của 8051

Tập lệnh của MSC-51 được tối ưu hoá cho các ứng dụng điều khiến 8 bit.Nhiều kiểu định địa chỉ cô đọng và nhanh, dung để truy xuất RAM nội được dùngđến nhằm tạo thuận lợi cho các thao tác trên các cấu trúc dữ liệu nhỏ Tập lệnh cũng

hộ trợ các biến 1 bit cho phép quản lý bit trực tiếp trong các hệ logic và điều khiến

có yêu cầu xử lý bit Cũng như trong trong các vi xử lý 8bit, các lệnh của 8051 cócác opcode 8 bit, do đó số lệnh có thể lên đến 256 lệnh (thực tế có 255 lệnh, mộtlệnh không được định nghĩa) Ngoài opcode, một số lệnh còn có thêm 1 hay 2 byte

11

Mã lệnh n n n

Địa chỉ thanh ghiNgoài ra, một số thanh ghi đặc biệt như thanh ghi tích luỹ, con trỏ dữliệu cũng được xác định trong các lệnh nên không các bít địa chỉ Trong các lệnhnày thanh ghi tích luỹ được xác định là “A”, con trỏ dữ liệu là “DPTR”, thanh ghiđếm chương trình là “PC”, cờ nhớ là “C”, cặp thanh ghi tích luỹ B là “AB”

1.3.1.1 Địa chỉ trực tiếp

Kiểu định địa chỉ trực tiếp được sử dụng đế truy xuất các biến nhớ hoặc cácthanh ghi trên chip Một byte thêm vào tiếp theo opcode dùng để xác định địa chỉ

PC hoặc DPTR + ACC =

Ghi chú:

Rn Địa chỉ thanh ghi R0-R7

Direct Địa chỉ 8 bit trong RAM nội (00H-0FH)

Địa chỉ gián tiếp sử dụng thanh ghi RO hoặc RI

Toán hạng nguồn - có thể là Rn, direct hoặc @Ri

Toán hạng đích - có thê là Rn, direct hoặc @Ri

Địa chỉ trực tiếp của một bit

Địa chỉ tương đối (offset) 8 bit

Địa chỉ 11 bit trong trang hiện hành

ADDC A,@Ri Cộng gián tiêp nội dung RAM và cờ nhớ vào A

ADDC A,#data Cộng dữ liệu tức thời và cờ nhớ vào A

Addrló : Địachỉlóbit

1.3.1 ỉ Nhỏm lệnh sổ học

ADD A,Rn : Cộng nội dung thanh ghi Rn vào thanh ghi A

ADD A,data : Cộng trực tiếp 1 byte vào thanh ghi A

ADD A,@Ri : Cộng gián tiếp nội dung RAM chứa tại địa chỉ được khai báo

trong Ri vào thanh ghi A

ADD A,#data : Cộng dữ liệu tức thời vào A

SUBB A,#data Trừ nội dung A cho một sô tức thời và cờ nhớ.

INC A Tăng nội dung thanh ghi A lên 1

INC Rn Tăng nội dung thanh ghi Rn lên 1

INC data Tăng dữ liệu trực tiếp lên 1

INC @Ri Tăng gián tiếp nội dung vùng RAM xuống 1

DEC A Giảm nội dung thanh ghi A xuống 1

DEC Rn Giảm nội dung thanh ghi Rn xuống 1

DEC data Giảm dừ liệu trực tiếp xuống 1

DEC @Ri Giảm dữ liệu trực tiếp xuống 1

INC DPTR Tăng nội dung con trỏ dữ liệu lên 1

MUL AB Nhân nội dung thanh ghi A với nội dung thanh ghi B

DIV AB Chia nội dung thanh ghi A cho nội dung thanh ghi B

ANL A,data AND nội dung thanh ghi A với dữ liệu trực tiêp

ANL A,@Ri AND nội dung thanh ghi A với dữ liệu gián tiếp trong RAM

ANL A,#data AND nội dung thanh ghi với dữ liệu tức thời

ANL data,A AND một dữ liệu trực tiếp với A

ANL data,#data AND một dữ liệu trực tiếp với A một dữ liệu tức thời

ANL c,bit AND cờ nhớ với 1 bit trực tiếp

ANL c,/bit AND cờ nhớ với bù 1 bit trực tiếp

ORL A,Rn OR thanh ghi A với thanh ghi Rn

ORL A,data OR thanh ghi A với một dữ liệu trực tiếp

ORL A,@Ri OR thanh ghi A với một dữ liệu gián tiếp

ORL A,#data OR thanh ghi A với một dữ liệu tức thời

ORL data,A OR một dữ liệu trực tiếp với thanh ghi A

ORL data, #data OR một dữ liệu trực tiếp với một dữ liệu tức thời

ORL c,bit OR cờ nhớ với một bit trực tiếp

ORL c,/bit OR cò' nhớ với bù của một bit trục tiếp

XRL A,Rn XOR thanh ghi A với thanh ghi Rn

DA A : Hiệu chỉnh thập phân thanh ghi A

1.3.2.2 Nhóm lệnh logic

ANL A,Rn : AND nội dung thanh ghi A với nội dung thanh ghi Rn

1.3.2.3 Nhóm lệnh di chuyên

MOV A,data Chuyển

MOV A,#data Chuyển

MOV Rn,data Chuyển

MOV Rn,#data Chuyển

MOV data,A Chuyển

MOV data,Rn Chuyển

MOV data,data Chuyển

MOV data,@Ri Chuyển

MOV data,#data Chuyển

MOV @Ri,data Chuyển

dữ liệu

nội dung thanh ghi Rn với thanh ghi A

dữ liệu trực tiếp vào thanh ghi A

dữ liệu gián tiếp vào thanh ghi A

dữ liệu tức thời vào thanh ghi A

dữ liệu trực tiếp vào thanh ghi Rn

dữ liệu tức thời vào thanh ghi Rn

nội dung thanh ghi A vào một dừ liệu trực tiếp.nội dung thanh ghi Rn vào một dữ liệu trục tiếp.một dữ liệu trực tiếp vào một dữ liệu trục tiếp.một dữ liệu gián tiếp vào một dữ liệu trực tiếp.một dữ liệu tức thời vào một dữ liệu trực tiếp.nội dung thanh ghi A vào một dữ liệu gián tiếp.một dữ liệu trực tiếp vào một dữ liệu gián tiếp

17

MOV @Ri,#data : Chuyên một dữ liệu tức thời vào một dữ liệu gián tiếp.MOV DPTR,#data : Chuyên một hằng 16 bit vào thanh ghicon trỏ dữ liệu.MOV c,bit : Chuyển một bit trực tiếp vào cờ nhớ.

MOV bit,c : Chuyến cờ nhó vào một bit trực tiếp

MOV A,@A+DPTR : Chuyển byte bộ nhớ chưong trình có địa chỉ là @A+DPTRvào thanh ghi A

MOV A,@A+PC : Chuyển byte bộ nhớ chuông trình có địa chỉ là @A+PC vào

Chuyển dữ liệu ngoài (8 bit add) vào thanh ghi A

Chuyển dữ liệu ngoài (16 bit add) vào thanh ghi A

Chuyến nội dung A ra dữ liệu ngoài (8 bit add)

Chuyển nội dung A ra dữ liệu ngoài (16 bit add)

Chuyển dữ liệu trục tiếp vào ngăn xếp và tăng SP

Chuyến dữ liệu trực tiếp vào ngăn xếp và giảm SP

Trao đôi dữ liệu giữa thanh ghi Rn và thanh ghi A

Trao đối giữa thanh ghi A và một dữ liệu trực tiếp

Trao đôi giữa thanh ghi A và một dữ liệu gián tiếp

Trao đôi giữa nibble thấp (LSN) của thanh ghi A và LSN của

dữ liệu gián tiếp

1.3.2.4 Nhóm lệnh chuyên điêu khiên

Gọi chuông trình con dùng địa chỉ tuyệt đối

Gọi chuông trình con dùng điaụ chỉ dài

Trở về từ lệnh gọi chương trình con

trở về từ lệnh gọi ngắt

Nhảy tuyệt đối

Nhảy dài

Nhảy ngắn

Nhảy gián tiếp từ con trỏ dữ liệu

Nhảy nếu A=0

Nhảy nếu A không bằng 0

Nhảy nếu cờ nhớ được đặt

Condition Jump If Not <Condition> Jump If <Condition>

Bit = 1 JNB bit, rel JB bit, rel / JBC bit, rel

Direct = 0 DJNZ direct, rel

A # direct CJNE A, direct, rel

A # data CJNE A, #data, rel

Rn # data CJNE Rn, #data, rel

@Ri # #data CJNE @Ri, #data, rel

Nhảy không điêu kiện : ALJMP, LJMP, SJMP

19

Pl.o PO.OPl.l

40 38

23

22

2 1

20

Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý vi điều khiển AT89C51

cẫng port ũ câng port 2

POC - PQ7 P2 0 -P2 7

Hình 1.3 So’ đồ khối bộ vi điều khiển AT89C51

1.4.1.1 Các cống xuất nhập

Cong 0: Cống 0 là cổng có 2 chức năng ở các chân 32 - 39 của 89C51.

Trong các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như cácđường I/O Đối với các thiết kế cở lớn có bộ nhớ mở rộng, nó được kết họp giữabus địa chỉ và bus dữ liệu

Cổng ỉ: Cổng 1 là cổng I/O trên các chân 1-8 Các chân được ký hiệu

Pl.o, Pl.l, P1.2, pl.7 có thê dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoài nếu cần.Cống 1 không có chức năng khác, vì vậy chúng chỉ được dùng cho giao tiếp với cácthiết bị bên ngoài

21

Bit Tên Chức năng chuyên đôi

P3.6 WR\ Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài

P3.7 RD\ Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài

1.4.1.2 Các ngõ tín hiệu điều khiên

- Ngỗ tín hiệu PSEN (Program store enahle):

PSEN là tín hiệu ngõ ra ở chân 29 có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chuôngtrình mở rộng thường được nối đến chân OE\ (Output Enable) của EPROM chophép đọc các byte mã lệnh

PSEN ở mức thấp trong thời gian Microcontroller 89C51 lấy lệnh Các mãlệnh của chương trình được đọc từ EPROM qua bus dừ liệu và được chốt vào thanhghi lệnh bên trong AT89C51 để giải mã lệnh Khi 89C51 thi hành chương trìnhtrong EPROM nội PSEN sẽ ở mức logic 1

- Ngõ tín hiệu điêu khiên ALE (A ddress Latch Enahle):

Khi AT89C51 truy xuất bộ nhớ bên ngoài, cống 0 có chức năng là bus địachỉ và bus dữ liệu do đó phải tách các đường dữ liệu và địa chỉ Tín hiệu ra ALE ởchân thứ 30 dùng làm tín hiệu điều khiến đế giải đa hợp các đường địa chỉ và dữliệu khi kết nối chúng với IC chốt

Thanh ghi Nội dung Thanh ghi Nội dung

23

I I

30pF

Ị—I 12MHZ C1

. li

II

30pF

83 82 81 80

97 96 95 94 93 92 91 90

Không định địa chỉ bit Không định địa chỉ bit Không định địa chi bít Không định địa chỉ bit

P1

Không định địa chỉ bít 8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 Không định địa chi bít

Không định địa chi bít Không định địa chỉ bit Không định địa chỉ bít

"po RAM CÁC THANH GHI CHỨC NĂNG ĐẶC BIỆT

Hình 1.5 Bản đồ bộ nhớ data trên chíp AT89C51

1.4.1 Các hoạt động chức năng chỉnh trong A T89C51 1.4.3.1 Hoạt động định thời

Bộ định thời của Timer là một chuỗi các Flip Flop được chia làm 2, nó nhậntín hiệu vào là một nguồn xung clock, xung clock được đưa vào Flip Flop thứ nhất

là xung clock của Flip Flop thứ hai mà nó cũng chia tần số clock này cho 2 và cứtiếp tục

Vì mỗi tầng kế tiếp chia cho 2, nên Timer n tầng phải chia tần số clock ngõvào cho 2n Ngõ ra của tầng cuối cùng là clock của Flip Flop tràn Timer hoặc cò' mà

nó kiểm tra bởi phần mềm hoặc sinh ra ngắt Giá trị nhị phân trong các FF của bộTimer có the được nghĩ như đếm xung clock hoặc các sự kiện quan trọng bởi vìTimer được khởi động Ví dụ Timer 16 bit có thê đếm đến từ FFFFH sang 0000H

Các bộ định thòi dùng đế tạo ra các khoảng thời gian khác nhau, dùng đểđếm sự kiện hoặc dùng để tạo tốc độ baud cho việc truyền thông nối tiếp Trong

8051 có hai bộ định thời là T0 và TI Việc lựa chọn chế độ hoạt động cho các Timernày nhờ vào thanh ghi TMOD Còn việc điều khiển các Timer hoạt động nhờ vàothanh ghi TCON Có 4 chế độ hoạt động cho các Timer Chế độ 0 là chế độ địnhthời 13 - bit, chế độ 1 là chế độ định thời 16-bit, chế độ 2 là chế độ định thời tự nạp

Thanh ghi Chức năng Địa chỉ Đảnh địa chỉ từng hỉt

Nguồn ngắt Cờ ngắt Địa chỉ vecto ngắt

Có 5 nguyên nhân đế tạo ra ngắt trong 8051 Đó là 2 ngắt ngoài, hai ngắt do

bộ định thời và một ngắt do cống nối tiếp Khi ta thiết lập trạng thái ban đầu(sau khi khởi động), tất cả các ngắt đều bị vô hiệu hoá và sau đó chúng được chophép riêng rẽ bằng phần mềm

Khi một ngắt được chấp nhận, giá trị được nạp cho bộ đếm chương trình đượcgọi là véc tơ ngắt Véc tơ ngắt là địa chỉ bắt đầu của trình phục vụ ngắt của các ngắttương úng

Các véc tơ ngắt được cho ở bảng sau :

Bảng 1.6 Địa chỉ các vecto ngắt

27

THANH GHI NỘI DUNG

Khi khởi động hệ thông thanh ghi PC được nạp địa chỉ 0000H, khi đó chươngtrình sẽ bắt đầu tù' địa chỉ đầu tiên trong bộ nhớ chương trình Nội dung của RAMtrên chip không bị ảnh hưởng khi ta khởi động hệ thống

PHÂN II PHẢN TÍCH VÀ THI ÉT KÉ

CHƯƠNG II MỘT SÓ Bộ PHẬN CHỨC NẤNG CỦA ROBOT

Dựa trên mục tiêu, nhiệm vụ và yêu cầu của đề tài Robot của em thiết kế sẽ

có 2 bánh chủ động nằm ở phía sau được gắn vào 2 động cơ DC Phía trước là 1bánh xe có khả năng điều hướng cho robot

Đe robot có thể dò đường theo các vạch đen thì phía trước robot cần lắp đặt

hệ thống cảm biến nhận vạch đế phát hiện vạch đen và gửi thông tin về khối điềukhiến trung tâm xử lý

2.1 Hệ thống cảm biến nhận vạch

Có thế nói đây là phần quan trọng nhất trong robot dò đường, quyết định khảnăng di chuyến của robot Neu bộ phận này hoạt động không chính xác, robot sẽ bịlạc đường Như vậy, để có thể hoàn thành mục tiêu là đi đúng đường đi đã địnhtrước, bộ phận này phải có khả năng nhận biết vạch đen trên nền trắng, đồng thời cókhả năng nhận biết được các chỗ đường cong, ngã ba, ngã tư đe đưa về bộ điềukhiển nhằm điều khiển robot đi theo con đường đã định sẵn

2.1.1 Nguyên lý cơ bản

Chúng ta đều biết rằng ánh sáng bao gồm 7 màu co bản: đỏ, cam, vàng, lục,lam, tím, xám, trắng Ánh sáng trắng là ánh sáng tổng hợp của 7 loại ánh sáng đonsắc trên Sở dĩ chúng ta có thể thấy vật màu đỏ, vật kia màu vàng là do khi ánh sángtrắng chiếu tới, những ánh sáng màu khác bị hấp thụ, chỉ còn những ánh sang màuđỏ(hay vàng) là bị phản xạ lại Mắt chúng ta thu nhận được những ánh sáng này vàchúng ta nhận biết được màu sắc của vật

Dựa vào nguyên lý trên, người ta đã cho ra đời những vật biết nhận biết màusắc Những cảm biến này khá đắt so với điều kiện kinh tế của sinh viên Rõ ràng vớimôi trường di chuyển của robot đã nêu thì ta sẽ chỉ cần một cảm biến nhận biếtđược noi nào sáng, nơi nào tối là đủ Với những vạch đen đó sẽ là nơi tối, với nềntrắng đó sẽ là nơi sáng và nhiệm vụ của robot là sẽ đi theo những vạch tối đó.Chúng ta có the làm ra các cảm biến chuyên dụng nhưng giá thành rất cao

29