THIẾT kế MẠCH QUANG báo có VI điều KHIỂN AT89C51

Ketnooi.com vi su nghiep giao duc BO CO BI TP LN MễN K THUT VI X Lí ti: THIT K MCH QUANG BO Giỏo viờn hng dn: Phm Ngc Nam Sinh viờn thc hin: Ngụ Hong Anh Dng Trung Huyn Nguyn Xuõn Tin ng Hu Tựng (TN) Nguyn Trung Thu Lp: ^]11/2005^] T9 K47 Li núi u Song hnh vi s phỏt trin ca ngnh khoa hc mỏy tớnh hn 60 nm qua, cụng ngh in t ó cú nhng bc tin vt bc vi kh nng tớch hp ngy cng cao ca vi mch t ú giỳp tng tc tc x lý, nõng cao tin cy v gim giỏ thnh sn phm T nhng ng dng ban u ch yu lnh vc quõn s v mỏy tớnh ca cỏc b vi x lý, ngy nay, s i ca cỏc h vi iu khin vi vic tớch hp cỏc chc nng trờn mt IC, cỏc vi x lý chuyờn dng, cựng vi th mnh cú ca cỏc b vi x lý a nng ó giỳp cho vic ng dng k thut vi x lý vo cỏc h thng phi mỏy tớnh tr nờn n gin hn, m rng i tng ng dng cỏc thnh qu ca ngnh cụng nghip in t hin i ny Ta cú th thy ng dng ca chỳng cỏc h thng mỏy tớnh ln, cỏc h thng vin thụng cho n cỏc sn phm quen thuc nh mỏy git, iu hũa, ốn giao thụng, Trong khuụn kh bi ln ny, vi mc ớch tỡm hiu ng dng thc t ca k thut vi x lý, nhúm chỳng em la chn ti thit k mch quang bỏo ng dng k thut vi x lý MC LC Li núi u I Tng quan II S III S nguyờn lý IV Cỏc IC v linh kin s dng mch AT89C51 Thanh ghi dch 74HC595 21 ULN2803 23 LED ma trn 8x8 24 V Nguyờn lý v tỏc dng linh kin 25 VI Chng trỡnh 26 VII Nhn xột, kt lun, hng m rng ti 29 Ti liu tham kho 31 I Tng quan ỉ Gii thiu sn phm: Mch quang bỏo nhúm thc hin l mch cú chc nng hin th ni dung trờn ma trn im Ni dung ny cú th dch chuyn t phi sang trỏi Ni dung cn hin th c np trc vo b nh ca vi iu khin quỏ trỡnh np chng trỡnh cho vi iu khin Mi cn thay i ni dung hin th cn np li chng trỡnh cho vi iu khin ỉ La chn cỏc linh kin: thc hin mt sn phm nh trờn quy mụ nh ta cú th s dng cỏc h vi iu khin khỏc nh AVR, PIC, 8051 hay vi x lý a nng nh 8086 Tuy nhiờn, tit kim chi phớ cng nh xột trờn kh nng mua cỏc chip trờn trờn th trng, ti liu nghiờn cu v chỳng, b Kit phỏt trin, nhúm em ó la chn AT89C51 lm vi iu khin cho mch quang bỏo ny Ngoi ra, cỏc linh kin khỏc hon ton d kim trờn th trng hin II S Khi ngun 220VAC 5VDC Khi vi iu khin AT89C51 iu khin v khuch i cụng sut hng iu khin hin th (74HC595) Khi hin th Led ma trn 8x32 Khuch i cụng sut ct (ULN2803) III S nguyờn lý (kốm theo): file mach quang bao.pdf IV Cỏc IC v cỏc linh kin s dng mch: AT89C51 - Tng thớch vi cỏc sn phm thuc h vi iu khin MCS-51 - Cú Kbyte b nh flash, kh nng ghi/xúa 1000 ln - Lm vic vi tn s 0Hz 24MHz - Khúa b nh chng trỡnh mc - 128 x bit RAM ni - 32 ng xut/nhp lp trỡnh c - b nh thi/m 16 bit - ngun ngt - Kờnh ni tip lp trỡnh c - Ch tiờu th ớt nng lng a/ Cỏc chõn ca IC 89C51 - Vcc: ni vi in ỏp ngun - GND: ni t - Port 0: cng xut/nhp bit Khi lm cng xut, mi chõn cú th ghộp ni vi u vo TTL Khi cỏc chõn mc 1, cỏc chõn ny cú th c dựng lm u vo tr khỏng cao Ngoi ra, truy cp ti chng trỡnh v d liu bờn ngoi, port cú th c s dng lm bus a ch thp/ d liu a hp Port ny cú th dựng nhn chng trỡnh np vo Flash hoc kim tra - Port 1: cng xut/nhp bit, cỏc b m cú th ghộp ni vi u vo TTL Cỏc chõn ny cú th lm u vo tt c c thit lp mc Port nhn cỏc byte a ch thp quỏ trỡnh ghi chng trỡnh v kim tra - Port 2: cng xuõt/nhp bit, cỏc b m cú th ghộp ni vi u vo TTL Cỏc chõn ny cú th lm u vo tt c c thit lp mc Port truyn byte a ch cao ca bus a ch vi cỏc thit k cú b nh chng trỡnh ngoi hoc cỏc thit k cú nhiu hn 256 byte b nh d liu ngoi Port cng nhn cỏc bit a ch cao v mt vi tớn hiu iu khin quỏ trỡnh np chng trỡnh v kim tra - Port 3: cng xut/nhp bit, cỏc b m cú th ghộp ni vi u vo TTL Khi tt c cỏc chõn mc 1, Port thc hin nhn d liu Ngoi ta, Port cũn phc v mt s chc nng c bit ca AT89C51 nh: Bit Tên Địa bit Chức P3.0 RXD B0H Chân nhận liệu port nối tiếp P3.1 RXT B1H Chân phát liệu port nối tiếp P3.2 INT0 B2H Ngõ vào ngất 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 P3.7 RD B7H Điều khiển đọc nhớ Port cng nhn mt s tớn hiu iu khin quỏ trỡnh np chng trỡnh v kim tra - RST: u vo reset Khi chõn ny mc cao chu k mỏy osccilator ang hot ng thỡ IC s c reset - ALE/PROG: chõn cho phộp cht a chia xung cht byte a ch thp quỏ trỡnh truy cp b nh ngoi Chõn ny cng úng vi trũ u vo xung chng trỡnh PROG quỏ trỡnh np chng trỡnh iu kin bỡnh thng, tớn hiu phỏt t chõn ny cú tn s bng 1/6 tn s ca mch dao ng chip v cú th c s dng lm xung clock - PSEN: chõn cho phộp b nh chng trỡnh Khi AT89C51 thc thi cỏc lnh t b nh chng trỡnh ngoi, chõn ny c tớch cc ln mi chu k mỏy -EA/Vpp: chõn ny phi ni t IC cú th tỡm mó t cỏc ụ nh chng trỡnh ngoi bt u t a ch 0000H n FFFFH (64Kbyte) IC tỡm v thc thi cỏc lnh ca chng trỡnh b nh ni, chõn ny cn ni vi Vcc Chõn ny cng nhn in ỏp cho phộp ghi chng trỡnh 12V quỏ trỡnh np chng trỡnh - XTAL1: u vo ca b khuch i dao ng o - XTAL2: u ca b khuch i dao ng o b/ Tổ chức nhớ Bộ nhớ bên chip bao gồm ROM, RAM va EPROM RAM chip bao gồm vùng RAM đa chức năng, vùng RAM với bit đợc định địa chỉ, dây ghi (bank) ghi chức đặc biệt Có đặc tính đáng lu ý: + Các ghi port I/O đợc định địa theo kiểu ánh xạ nhớ đợc truy xuất nh vị trí nhớ nhớ + Vùng track thờng trú RAM chip thay RAM nh vi xử lý Chi tiết nhớ liệu chip: FFFF FFFF Code Data Memory Memory Enable via RD and WR Enable via PSEN FF 0000 0000 On- chip External Memory Memory Tóm tắt không gian nhớ chip * Vùng RAM đa mục đích: Có 80 byte, địa từ 30H đến 7FH Bất vị trí vùng RAM ta truy xuất tự cách sử dụng định địa trực tiếp gián tiếp Ví dụ: + Kiểu định địa trực tiếp: MOV A, 5FH ;Đọc nội dung địa 5FH RAM ;vào chứa A + Kiểu định địa gián tiếp: (Qua ghi R0,R1) MOV R0, #5FH ; Di chuyển giá trị5FH vào ghi R0 MOV A, @R0 ; Di chuyển liệu trỏ tới R0 vào chứa A * Vùng RAM định địa Chip 89C51 chứa 210 vị trí định địa có 128 byte chứa byte địa 20H đến 2FH (16 byte x = 128 bits), phần lại chứa ghi chức đặc biệt Công dụng: + Truy xuất bit riêng rẽ thông qua phần mềm + Các port định địa bit, làm đơn giản việc giao tiếp băng phần mềm với thiết bị xuất nhập đơn bit Ví dụ: + Set bit trực tiếp: SETB 67H; lệnh làm nhiệm vụ set bit 67H + Hoặc ta có thẻ sử dụng lệnh sau để set bít 67H bit lớn byte 2CH: MOV A,2CH ; Đọc byte ORL A,#10000000B ;Tác dung set bit MOV 2CH,A ; Ghi trở lại byte FF General purfose RAM 7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 78 30 77 76 75 74 73 72 71 70 2F 6F 6E 6D 6C 6B 6A 69 68 67 66 65 64 63 62 61 60 5F 5E 5D 5C 5B 5A 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 4F 4E 4D 4C 4B 4A 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40 3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 1F 1E 1D 1C 1B 1A 19 18 17 15 14 13 12 11 10 16 10 MOVX @Ri, A MOVX @DPTR, A PUSH direct Cất vào Stack POP direct Lấy từ Stack XCH A, source Trao đồi byte XCHD A, @Ri Trao đồi digit thấp + Nhóm lệnh xử lí bit CLR C xoá bit CLR bit SETB C SETB bit CPL C CPL bit ANL C, bit AND ANL C , /bit AND NOT bit với C ORL C, bit ORL C, /bit MOV C, bit MOV bit, C JC rel Nhảy đến Rel C=1 JNC rel Nhảy đến Rel C=0 JB bit, rel Nhảy bit JNB bit, rel Nhày bit =0 JBC bit , rel Nhảy bit =1 xoá bit +Nhóm lệnh rẽ nhánh ACALL addr11 Gọi chơng trình LCALL addr16 17 RET Quay từ chơng trình RETI Quay từ chơng trình ngắt AJMP addr11 Nhảy LJMP addr16 SJMP rel JMP @ A+DPTR JZ rel Nhảy A=0 JNZ rel Nhảy A 0 CJNE A,direct, rel So sánh nhảy CJNE #data, rel CJNE Rn,#data, rel CJNE @ Ri,# data, rel DJNZ Rn, rel Giảm nhảy khác DJNZ direct, rel NOP Không làm d/ Hoạt động định thời Là chuỗi Flip-Flop nối tiếp nhận tín hiệu từ nguồn xung nhịp Bộ định thời đợc lập trình cho tràn khoảng thời gian định set cờ tràn định thời = Các định thời sử dụng để: - Định thời khoảng thời gian - Đếm kiện - Tạo tốc độ baud cho port nối tiếp Các định thời đợc truy xuất cách sử dụng ghi chức đặc biệt SFR Mục đích định thời 18 Địa Địa Bit TCON Điều khiển 88H Có TMOD Chon chế độ 89H Không TL0 Byte thấp định thời 8AH Không TL1 Byte thấp định thời 8BH Không TH0 Byte cao định thời 8CH Không TH1 Byte cao định thời 8DH Không e/ Hoạt động ngắt - Là xảy kiện, điều kiện làm cho chơng trình hành tạm dừng điều kiện đợc phục vụ chơng trình khác Ngắt đóng vai trò quan trọng việc thiết kế, thực ứng dụng vi điều khiển - Tổ chức ngắt 8951: + Có nguyên nhân tạo ngắt: ngắt bên ngoài, ngắt định thời, ngắt port nối tiếp + Khi xảy hay nhiều ngắt đồng thời ngắt thực hiên ngắt khác ta có sơ đồ xử lý ngắt: Sơ đồ chuỗi vòng sơ đồ mức u tiên ỉ Các cách thức cho phép ngắt không cho phép ngắt: Một số nguyên nhân ngắt đợc cho phép không đợc cho phép Bit Kí Địa Mô tả hiệu bit (0= Không cho phép; 1= Cho phép) IE.7 EA AFH Cho phép/ không cho phép toàn cục IE.6 - AEH Không sử dụng IE.5 ET2 ADH Cho phép ngắt định thời IE.4 ES ACH Cho phép ngắt port nối tiếp IE.3 ET1 ABH Cho phép ngắt định thời IE.2 EX1 ÂAH Cho phép ngắt từ bên (Ngắt 1) 19 IE.1 ET0 A9H Cho phép ngắt định thời IE.0 EX0 A8H Cho phép ngắt từ bên (Ngắt ) ỉƯu tiên ngắt: Các u tiên ngắt đợc lập trình riêng rẽ để có mức u tiên thông qua ghi chức đặc biệt đợc định địa bit Bit Kí Địa Mô tả hiệu bit (0= Không cho phép; 1= Cho phép) IP.7 - - Không sử dụng IP.6 - - Không sử dụng IP.5 PT2 BDH Ưu tiên ngắt định thời IP.4 PS BCH Ưu tiên ngắt port nối tiếp IP.3 PT1 BBH Ưu tiên ngắt định thời IP.2 PX1 BAH Ưu tiên ngắt từ bên (Ngắt 1) IP.1 PT0 B9H Ưu tiên ngắt định thời IP.0 PX0 B8H Ưu tiên ngắt từ bên (Ngắt ) ỉXử lý ngắt: Các thao tác xảy sau ngắt: - Hoàn tất việc thực thi lệnh hành - Bộ đếm chơng trình PC đợc hoàn tất - Trạng thái ngắt hành đợc lu giữ lại - Các ngắt đợc chặn lại mức ngắt - Bộ đếm chơng trình PC đợc nạp địa véctơ trình phục vụ ngắt ISR - ISR đợc thực thi Các cờ ngắt: Ngắt Cờ Thanh ghi SFR vị trí bít Do bên (ngắt 0) IE0 TCON.1 Do bên (ngắt 1) IE1 TCON.3 20 Do định thời TF1 TCON.7 Do định thời TF0 TCON.5 Do port nối tiếp TI SCON.1 Do port nối tiếp RI SCON.0 Thanh ghi dch 74HC595 74HC595 l mt ghi dch bit u vo ni tip, cú cỏc u song song v ni tip, ngừ cú b m trng thỏi S chõn ca 74HC595 nh sau: S chõn 74HC595 21 S logic ca 74HC595 + QA,QB,QC,QD,QE,QF,QG,QH: l cỏc ngừ song song ca 74HC595 + Chõn 14 (A): u vo ni tip + Chõn (SQH) : u ni tip + Chõn 13 (Output Enable): Tớch cc mc thp, chõn ny mc thp thỡ tớn hiu t b cht c a u Khi nú mc cao thỡ cỏc u song song trng thỏi tr khỏng cao u ni tip khụng b nh hng bi chõn ny + Chõn 12 (Latch clock): Quỏ trỡnh chuyn t mc thp sang mc cao Latch clock s cht d liu c dch ghi dich vo b cht + Chõn 11 (Shift Clock) : u vo xung nhp, mt quỏ trỡnh chuyn t mc thp n mc cao chõn ny s dch d liu ghi dch mt nhp 22 + Chõn 10 (Reset) : reset khụng ng b, tớch cc mc thp Mc thp chõn ny s reset ghi dch nhng khụng reset b cht li ULN2803 + Gm cp transistor mc kiu darlington, cú E chung S chõn ca ULN2803 S mc darlington vo ca ULN2803 23 + Chõn -> chõn (In -> In 8): u vo + Chõn 11-> chõn 16 : u + Chõn : t chung ca cỏc cc E ca Darlington + Chõn 10 : Cc C chung Led ma trn 8x8 Loi led mu, 24 chõn, chung Anode theo hng 24 V Nguyờn lý v tỏc dng linh kin: õy l loi led Anode chung hng nờn mt led sỏng thỡ d liu hng phi mc cao v xut ct phi mc thp Vi iu khin iu khin ghi dch la chn ct sỏng Ti mi thi im ch cú mt ct c sỏng, nhng ta li dng tớnh cht lu nh trờn vừng mc cú th hin th c ng thi c 32 ct Tn s quột lỳc ny phi m bo >=24 hỡnh/s led sỏng p v n nh thỡ dũng qua led khong Itb =10mA Mt ct cú led, ngha l ti a mt thi im cú led sỏng Vy dũng cn thit cho mt ct led l Ict=Itb x x H s an ton =10x8x2 =160mA ct ta dựng ULN2803 hỳt dũng, m kh nng hỳt dũng ca ULN2803 lờn ti 500mA nờn hon ton phự hp trng hp ny V nguyờn lý ti mt thi im ch cú mt ct c phộp sỏng, nhng ta quột nhanh nờn s cm thy tt c cỏc ct u sỏng, thi gian sỏng ct ch l 1/32 chu k quột m bo mt ngi nhỡn thy cỏc led sỏng khụng b nhp nhỏy thỡ dũng cung cp cho mt led cn gp 32 ln dũng trung bỡnh chia u khong thi gian nú khụng c chiu sỏng Dũng cn thit cung cp cho cỏc hng l: Ihng = 10x32x2 = 640 mA Vi A1015 loi GR cú h s khuch i l 200-400 Qua o thc t h s khuch i ca cỏc Transistor l khong 250 Khi hot ng dũng cung cp cho ma trn n nh Tran hot ng trng thỏi bóo ho Icbh=Ihng = 640mA 25 * Ib >= Icbh Ib >= 640/250 =2.56 mA Ub /Rb >=2.56 Rb [...]... nối tiếp: Chip 8951 có 1 port nối tiếp để truyền thông với các thiết bị nh các thiết bị đầu cuối hoặc modem + Các thanh ghi ngắt: có một cấu trúc ngắt với 2 mức u tiên và 5 nguyên nhân ngắt Các ngắt bị vô hiệu hoá sau khi Reset hệ thống và đợc phép bằng cách vào thanh ghi IE ở địa chỉ A8H Mức u tiên ngắt đợc thiết lập bởi thanh ghi IP ở địa chỉ B8H + Thanh ghi điều khiển nguồn: PCON có địa chỉ 87H c/... bởi một chơng trình khác Ngắt đóng vai trò quan trọng trong vi c thiết kế, thực hiện ứng dụng các bộ vi điều khiển - Tổ chức ngắt của 8951: + Có 5 nguyên nhân tạo ra ngắt: 2 ngắt do bên ngoài, 2 ngắt do bộ định thời, một ngắt do port nối tiếp + Khi xảy ra 2 hay nhiều ngắt đồng thời hoặc một ngắt trong khi đang thực hiên một ngắt khác thì ta sẽ có 2 sơ đồ xử lý các ngắt: Sơ đồ chuỗi vòng và sơ đồ 2 mức... cỏc LED tng ng vi ký hiu ú Phng ỏn ny ũi hi lp trỡnh phc tp hn v cú ghộp ni vi mỏy tớnh trong cỏc ng dng cao cp Tuy nhiờn vi mc ớch tỡm hiu ng dng ca k thut vi x lý v yờu cu bi toỏn n gin cng nh thi gian gii hn, nhúm chỳng em mi hon thnh sn phm mc hin nay Trong quỏ trỡnh thc hin d ỏn ny, chỳng em ó hc tp c thờm nhiu kin thc thc t, trao i thờm gia cỏc thnh vi n, lm quen vi tỏc phong lm vic theo nhúm... định thời 18 Địa chỉ Địa chỉ của Bit TCON Điều khiển 88H Có TMOD Chon chế độ 89H Không TL0 Byte thấp của bộ định thời 0 8AH Không TL1 Byte thấp của bộ định thời 1 8BH Không TH0 Byte cao của bộ định thời 0 8CH Không TH1 Byte cao của bộ định thời 1 8DH Không e/ Hoạt động ngắt - Là sự xảy ra một sự kiện, một điều kiện làm cho chơng trình hiện hành tạm dừng trong khi điều kiện đợc phục vụ bởi một chơng trình... chỉ B0H + Các thanh ghi định thời: 8951 có 2 bộ định thời/đếm dùng để định khoảng thời gian hoặc đếm các sự kiện - Bộ định thời 0: địa chỉ 8AH (TL0 ) va 8CH (TH0) - Bộ định thời 1: địa chỉ 8bH (TL1 ) va 8DH (TH1) Hoạt động của bộ định thời đợc thiết lậpbởi thanh ghi chế độ định thời TMOD ở địa chỉ 89H và thanh ghi đieèu khiển bộ định thời TCON ở địa chỉ 88H (chỉ có TCON đợc định địa chỉ từng bit) + Các... Windows, NXB Khoa hc K thut 6 Hunh c Thng - Cm nang thc hnh vi mch tuyn tớnh, TTL/LS, CMOS, NXB Khoa hc v K thut, H Ni, 1994 7 Phm Minh H, K thut mch in t, NXB KHKT, 1998 8 Robert Boylestad, Louis Nashelsky - Electronic Device and Circuit Theory Sixth Edition, Prentice - Hall International, Inc 9 Victor P Nelson, H Troy Nagle, Bill D Carroll, J David Irwin - Digital Logic Circuit Analysis and Design, Prentice... s ct ca bng hin th, do ú yờu cu cng dũng in ln cp cho tt c cỏc LED sỏng bỡnh thng Rừ rng vi mi phng phỏp thỡ u cú u v nhc im riờng - Ni dung hin th c np vo trong ROM nờn nu ni dung hin th m ln thỡ ũi hi tng kớch thc b nh ROM bng cỏch ghộp ni thờm ROM K c nh vy thỡ b nh ghộp ni ch c phộp ti a 64Kbyte (vi IC AT89C51) Do vy õy vn l mt phng ỏn cha ti u khc phc iu ny, cỏc ký hiu hn th cn c mó húa v lu... sỏng Dũng cn thit cung cp cho cỏc hng l: Ihng = 10x32x2 = 640 mA Vi A1015 loi GR cú h s khuch i l 200-400 Qua o thc t h s khuch i ca cỏc Transistor l khong 250 Khi hot ng dũng cung cp cho ma trn n nh Tran hot ng trng thỏi bóo ho Icbh=Ihng = 640mA 25 * Ib >= Icbh Ib >= 640/250 =2.56 mA Ub /Rb >=2.56 Rb