Ứng dụng Họ vi điều khiển 8051 điều khiển ghép nối 04 LED 7 thanh để hiển thị số đo và cảnh báo tần số lưới điện công nghiệp, khoảng đo (45:55)Hz

Đề tài: Ứng dụng Họ vi điều khiển 8051 điều khiển ghép nối 04 LED 7 thanh để hiển thị số đo và cảnh báo tần số lưới điện công nghiệp, khoảng đo (45:55)Hz . Hệ thống gồm có: + 01 Vi điều khiển 89C51RD2 + Mạch truyền thông chuẩn RS_232 ( dùng vi mạch MAX 232) + Ghép nối 04 LED bảy thanh + Ghép nối mạch chuẩn hóa đo tần số + Ghép nối loa cảnh báo ngưỡng thấp, ngưỡng cao + Hai nút ấn RUN, STOP Hoạt động:Khi nhấn RUN , hệ thống thực hiện đo tần số, còn khi nhấn STOP hệ thống lưu lại giá trị đo cuối cùng Quá trình thực hiện: 1)Xây dựng mạch nguyên lý 2)Làm mạch in 3)Lắp linh kiện và kiểm tra phần cứng 4)Xây dựng thuật toán 5)Viết chương trình 6)Thực nghiệm

Với sự tiến bộ của con người, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì cácngành công nghiệp phát triển mạnh mẽ , đặc biệt là ngành kỹ thuật điện tử, bêncạnh sự phát triển của ngành thì vi xử lý đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển

đó và nó có nhiều ứng dụng trong đời sống Các hệ thống ứng dụng ra đời, điều đócũng đặt ra yêu cầu cao về chất lượng, độ chính xác.Một trong những hệ thốngđược ứng dụng là: hệ thống điều khiển ghép nối 04 LED 7 thanh với 8051 để hiểnthị số đo và cảnh báo tần số lưới điện công nghiệp.Các hệ thống đang ngày dầnđược tự động hóa với những kỹ thuật như vi xử lý, vi điều khiển… đang ngày mộtlàm cho các bộ tự động dần trở nên tốt hơn đảm bảo yêu cầu hơn

Chúng em được thầy bộ môn giao nhiệm vụ thiết kế : ứng dụng họ vi điềukhiển 8051 điều khiển ghép nối với 4 led 7 thanh Với đề tài thiết kế này cần phảituân thủ theo các yêu cầu đã ở phía trên Dựa trên nỗ lực của bản thân và hợp tácnhiệt tình của các bạn trong nhóm cũng như sự tận tình chỉ bảo của các thầy , cô

trong bộ môn đặc biệt là cô Tống Thị Lý Qua đó giúp chúng em hoàn thành đề tài

thiết kế của mình

Đề tài:

Ứng dụng Họ vi điều khiển 8051 điều khiển ghép nối 04 LED 7 thanh để hiểnthị số đo và cảnh báo tần số lưới điện công nghiệp, khoảng đo (45:55)Hz Hệthống gồm có:

+ 01 Vi điều khiển 89C51RD2

+ Mạch truyền thông chuẩn RS_232 ( dùng vi mạch MAX 232)

+ Ghép nối 04 LED bảy thanh

+ Ghép nối mạch chuẩn hóa đo tần số

+ Ghép nối loa cảnh báo ngưỡng thấp, ngưỡng cao

+ Hai nút ấn RUN, STOP

Hoạt động:Khi nhấn RUN , hệ thống thực hiện đo tần số, còn khi nhấn STOP hệ

thống lưu lại giá trị đo cuối cùng

Ch ương 1: Cơ sở lý thuyết ng 1: C s lý thuy t ơng 1: Cơ sở lý thuyết ở lý thuyết ết

1 Tổng quan họ vi điều khiển 8051

AT89C51 là một vi điều khiển 8bit, chế tạo theo công nghệ CMOS, với 4Kb

PEROM

 Một số đặc điểm của AT89c51

 Bộ nhớ 4Kb, với khả năng ghi xóa tới 1000 chu kì

 Tần số hoạt động 0 -24Mz

 3 mức khóa bộ nhớ lập trình

 2 bộ timer- counter 16bit

 128byte RAM nội

 4 Port xuất nhập(I/O) 8bit

 Giao tiếp nối tiếp

 64Kb vùng nhớ mã ngoài

 64Kb vùng nhớ dữ liệu ngoài

 Xử lý boolean (xử lý trên từng bit)

 4µs cho một phép tính nhân, chia

1.1 sơ đồ chân AT89s52

Giớ Thiệu sơ qua về phần cứng.

89s52 có tất cả 40 chân có chức năng như các đường xuất nhập Trong đó

có 24 chân có tác dụng kép (có nghĩa 1 chân có 2 chức năng), mỗi đường cóthể hoạt động như đường xuất nhập hoặc như đường điều khiển hoặc là thành phần của các bus dữ liệu và bus địa chỉ

 Chân số 40,31 được nối với nguồn dương 3.5-6V

VCC

Chan 40

 Chân số 19 và chân số 18 là 2 chân mắc với thạnh anh tạo dao động ngoại

X1 12Mhz

C1 33pF C2 33pF

SW1 SW C3

Port 0 : Port 0 là port có 2 chức năng ở các chân 32 – 39 của 8951 Trong

các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường IO Đối với các thiết kế cỡ lớn có bộ nhớ mở rộng, nó được kết hợp giữa bus địa chỉ và bus dữ liệu

Port 1 : Port 1 là port IO trên các chân 1-8 Các chân được ký hiệu P1.0,

P1.1, P1.2, … có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoài nếu cần Port 1không có chức năng khác, vì vậy chúng chỉ được dùng cho giao tiếp với các thiết bị bên ngoài

Port 2 : Port 2 là 1 port có tác dụng kép trên các chân 21 - 28 được dùng

như các đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết

bị dùng bộ nhớ mở rộng

Port 3 : Port 3 là port có tác dụng kép trên các chân 10 - 17 Các chân của

port này có nhiều chức năng, các công dụng chuyển đổi có liên hệ với các đặc tính đặc biệt của 8951 như ở bảng sau:

Chân(bit) Tên Chức năng chuyển đổi

Các thanh ghi đặc biệt

82H83H

TMOD Thanh ghi chọn chế độ cho Timer/Counter0 89H

TH0 Byte cao của bộ đếm trong Timer/Counter0 8CHTL0 Byte thấp của bộ đếm trong Timer/Counter0 8AHTH1 Byte cao của bộ đếm trong Timer/Counter1 8DHTL1 Byte thấp của bộđếm trong Timer/Counter1 8BHTH2 Byte cao của bộ đếm trong Timer/Counter2 0CDHTL2 Byte thấp của bộ đếm trong Timer/Counter2 0CCHRCAP2H Byte cao của thanh ghi Capture/Reload trong

RCAP2L Byte thấp của thanh ghi Capture/Reload trong

SCON Thanh ghi điều khiển cổng truyền thông nối tiếp 98H

PCON Thanh ghi điều khiển công suất tiêu thụ 87H

2 Tổng quan LED 7 thanh

Hình 1.2 led 7 thanh

Các led đơn lần lượt được gọi tên theo chữ cái A- B -C-D-E-F-G, và dấu chấm dot

Như vậy nếu như muốn hiển thị ký tự nào thì ta chỉ cần cấp nguồn vào chân đó là led sẽ sáng như mong muốn

Thông số :

LED 7 thanh dù có nhiều biến thể nhưng tựu chung thì cũng chỉ vẫn có 2 loại đó

là :

+ Chân Anode chung (chân + các led mắc chung lại với nhau )

+ Chân Catode chung (Chân - các led được mắc chung với nhau )

* Đối với loại Anode chung :

+ Chân 3 và 8 là 2 chân Vcc(nối ngắn mạch lại với nhau , sau đó nối chung với chân anode của 8 led đơn ), vậy muốn led nào đó sáng thì chỉ việc nối chân catot xuống mass

Điện áp giữa Vcc và mass phải lớn hơn 1.3 V mới cung cấp đủ led sáng, tuy nhiên không được cao quá 3V

bảng giải mã LED 7 đoạn Anode chung

bảng giải mã LED 7 đoạn catot chung

4 Giới thiệu opto PC817

Opto là một trong những linh kiện điện tử cơ bản được người dùng sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực điện tử

-Opto hay còn được gọi là bộ cách ly quang dùng để truyền tín hiệu điện bằng cách chuyển tín hiệu ánh sáng và sau đó mới truyền đi

-Nó dùng để cách ly điện giữa đầu vào và đầu ra

Opto PC 817.

PC-817

hình 1.3 opto

Định nghĩa

-PC 817 cũng là dạng opto nó hoạt động tượng tự như các opto khác

-khi cung cấp 5V vao chân số 1, LED phía trong Opto nối giữa chân số 1 và 2 sáng, xảy ra hiệu ứng quang điện dẫn đến 3-4 thông,mức logic sẽ bị chuyển từ 1 sang 0

mà không cần tác động trực tiếp từ IC

 Cấu tạo

Chương 2: thiết kế hệ thống

I lưu đồ thuật toán

Lưu đồ thuật toán chương trình khởi tạo

Init

EA=0 T2CON,TH2,TL2 (timer2 auto_reload 10ms) TMOD=01H (timer 0 lam bo dem 16bit )

dn=0 digit=01h R0=D1 loa=0 TR0=1 TR2=1 EX0=1 IE.5=1 EA=1

Doi ngắt

D

Lưu đồ thuật toán chương trình con phục vụ ngắt tràn timer 2

TF=0KT_START_STOP

begin=1 ?

f=TSKT_TAN_SO

QUET_LED

reti

ret

RET

Luu do thuat toan phuc vu ngat ngoai INT0 de tinh tan so

Luu do thuat toan doi ma HEX sang ma BCDTR0=0

XH=TH0XL=TL0TR0=1TS=10^6/(XH,XL)HEX_BCD

reti

D4=f/10 (phép chia số nguyên lấy phần dư)

Z=f/10 (phép chia số nguyên lấy phần nguyên)

D3=Z/10 (phép chia số nguyên lấy phần dư)

Z=Z/10 (phép chia số nguyên lấy phần nguyên)

D2=Z/10 (phép chia số nguyên lấy phần dư)

D1=KQ/10 (phép chia số nguyên lấy phần nguyên)

RET HEX_BCD

digit dich trai 1 bit

dn=0digit=01hR0=D1 (R0 nhay ve dia chi D1)

RET

II viết chương trình

digit equ 56h

;===============================================================

=====

;cac bien dung trong phep tinh cong tru nhan chia

ZOV equ 00h ; khai bao trong vung dia chi bit

mov T2CON,#00h ; timer 2 auto reload

mov TH2,#0F4h ; ngat tran 4ms

mov TL2,#47H ;h

setb IT0 ; chon ngat ngoai INT0 suon xuong

setb EX0 ; cho phep ngat ngoai INT0

setb TR2 ; cho phep timer 2 chay

setb IE.5 ; cho phep ngat tran timer 2

;chuong trinh con tinh tan so khi co 1 xung vao

mov TS,Z0 ; Z0 la phan nguyen chia duoc

mov _TS,Z2 ; Z2 la phan du chia duoc

;chuyen so du thanh so thap phan sau dau phay

; chuong trinh kiem tra nut nhan start, stop xem co duoc an ko

;input nut an start, stop

JC CHUONG_CAO ;neu f>55 thi canh bao nguong cao

clr loa ; neu 55 >= f >= 45 thi khong canh bao loa sjmp KT_KT

SUBB16 -;thuc hien tinh hieu so 2 byte

;Z(ZH,ZL) = X(XH,XL) - Y(YH,YL) , ZOV=1 neu X<Y

III thiết kế mạch nguyên lý và mạch in

1 sơ đồ nguyên lý của mạch

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý

Hình 2.2 mạch in 3d

2 sơ đồ mạch in

Sơ đồ mạch in

Chương 1: Cơ sở lý thuyết 2

1 Tổng quan họ vi điều khiển 8051 4

2 Tổng quan LED 7 thanh 9

3 Trở hạn dòng : 11

4 Giới thiệu opto PC817 14

Chương 2: thiết kế hệ thống 16

I lưu đồ thuật toán 16

II viết chương trình 24

III thiết kế mạch nguyên lý và mạch in 43

1 sơ đồ nguyên lý của mạch 43

2 sơ đồ mạch in 45