bản-chính-thức

Trường ĐHCN Hà Nội BTL VI XỬ LÝ GVHD: Đỗ Duy Phú Lời nói đầu Với tiến người, với phát triển khoa học kỹ thuật nghành cơng nghiệp phát triển mạnh mẽ, hệ thống ứng dụng đời, điều đặt yêu cầu cao chất lượng, độ xác Một hệ thống ứng dụng nhiều là: hệ thống đo điều khiển hiển thị led thanh.Các hệ thống ngày dần tự động hóa với kỹ thuật vi xử lý, vi điều khiển… ngày làm cho tự động dần trở nên tốt đảm bảo yêu cầu Trong trình sản xuất nhà máy,xí nghiệp; q trình điều khiển nhiệt độ phòng, hội nghị, khu chung cư, việc đo khống chế nhiệt độ tự động yêu cầu cần thiết quan trọng Vì nắm bắt nhiệt độ làm việc hệ thống, dây chuyền sản xuất… giúp biết tình trạng làm việc theo u cầu có xử lý kịp thời để tránh hư hỏng giải cố sảy ra.Yêu cầu hệ thống phải đảm bảo xác, kịp thời nhanh, hệ thống làm việc ổn định có nhiễu tác động khác Nhóm sinh viên thực Nguyễn Văn Khoa Phạm Văn Huân Lê Xuân Toàn Vũ Ngọc Khánh Trường ĐHCN Hà Nội BTL VI XỬ LÝ GVHD: Đỗ Duy Phú Đề tài: Ứng dụng họ điều khiển ghép nối 04 LED để hiển thị số đo nhiệt độ dung vi mạch DS18B20 , khoảng đo (-55 – 125)◦C, Hệ số gồm có: - 01 vi điều khiển 89C51RD2 - Mạch truyền thong chuẩn RS – 232 (dùng vi mạch MAX232) - Ghép nối 04 LED bảy - Ghép nối phần với vi mạch DS18B20 - Ghép nối loa cảnh bảo ngưỡng thấp, ngưỡng cao - Hai nút RUN, STOP Hoạt động: Khi ấn RUN, hệ thống thực đo nhiệt độ, ấn STOP, hệ thống lưu lưu lại giá trị đo cuối Quá trình thực hiện: Xây dựng mạch nguyên lý Làm mạch in Lắp linh kiện kiểm tra phần cứng Xây dựng thuật tốn Viết chương trình Thực nghiệm Trường ĐHCN Hà Nội BTL VI XỬ LÝ GVHD: Đỗ Duy Phú PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương I: Tổng quan vi điều khiển Giới thiệu họ vi xử lý họ điều khiển thông dụng Lịch sử phát triển vi xử lý vi điều khiển Sự đời phát triển nhanh chóng kĩ thuật vi điện tử mà đặc trưng kĩ thuật vi xử lý tạo bước ngoặt quan trọng phát triển khoa học tính tốn, điều khiển vi xử lý thơng tin.Kĩ thuật vi xử lý đóng vai trò rât quan trọng tất lĩnh vực sống khoa học kĩ thuật, đặc biệt lĩnh vực tin học tự động hoá Năm 1971, hãng Intel cho đời vi xử lý( microprocessor ) giới tên gọi Intel – 4004/4 bit, nhằm đáp ứng nhu cầu cấp thiết công ty kinh doanh hãng truyền thông BUSICOM Intel-4004 kết ý tưởng quan trọng kĩ thuật vi xử lý số Đó kết cấu logic mà thay đổi chức chương trình ngồi không phát triển theo hướng tạo cấu trúc cứng thực số chức định trước Sau đó, vi xử lý liên tục đưa thị trường ngày phát triển, hoàn thiện hệ sau Vào năm 1972, hãng Intel đưa vi xử lý bit với tên Intel 8008/8 bit Từ năm 1974 – 1975, Intel chế tạo vi xử lý 8-bit 8080 8085A Cũng vào khoảng thời gian này, loạt hãng khác giới cho đời vi xử lý tương tự : 6800 Motorola với 5000 Tranzitor, signetics 6520, 1801 RCA, 6502 hãng MOS Technology Z80 hãng Zilog Các vi điều khiển 2.1 Các vi điều khiển xử lý nhúng Trong mục bàn nhu cầu vi điều khiển (VĐK ) so sánh chúng với vi xử lý dạng chung Pentium vi xử lý 86 khác Chúng ta xem xét vai trò vi điều khiển thị trường sản phẩm nhúng Ngồi ra, cịn cung cấp số tiêu chuẩn vể cách lựa chọn vi điều khiển Trường ĐHCN Hà Nội BTL VI XỬ LÝ GVHD: Đỗ Duy Phú Bộ vi điều khiển so với vi xử lý dùng chung Sự khác vi điều khiển vi xử lý gì? Bộ xử lýở cá vi xử lý công dụng chung họ Intel 86(8086, 80286, 80386, 80486 Pentium) họ Motorola 680 ( 68000, 68010, 68020, 68030, 68040 vv ) Những vi xử lý RAM, ROM khơng có cổng vào chíp.Với lý mà chúng gọi chung vi xử lý công dụng chung 2.2 Hình: Hệ thống vi xử lý so sánh với hệ thống vi điều khiển a)Hệ thống vi xử lý công dụng chung b) Hệ thống vi điều khiển Như thiết kế hệ thống sử dụng vi xử lý công dụng chung chẳng hạn Pentium hay 68040 phải bổ xung thêm RAM, ROM, cổng vào định thời để làm cho chúng hoạt động Mặc dù việc bổ sung RAM, ROM cổng vào bên làm cho hệ thống cồng kềnh đắt hơn, chúng có ưu điểm linh hoạt chẳng hạn người thiết kế có quyền định số lượng RAM, ROM cổng vào cần thiết phù hợp với toán tam tay Điều khơng thể có với vi điều khiển Một vi điều khiển có CPU (một vi xử lý) với lượng cố định RAM, ROM, cổng vào định thời tất chíp Hay nói cách khác xử lý RAM, ROM cổng vào định thời nhúng với chíp; người thiết kế bổ xung thêm nhớ , cổng vào đinh thời cho Số lượng cố định RAM, ROM chíp số cổng vào – vi điều khiển làm cho chúng trở nên lý tưởng với nhiều ứng dụng mà giá thành không gian lại hạn chế Trong nhiều ứng dụng , ví dụ điều khiển TV từ xa khơng cần cơng suất tính tốn vi xử lý 486 thâm chí Trường ĐHCN Hà Nội BTL VI XỬ LÝ GVHD: Đỗ Duy Phú 8086 Trong nhiều ứng dụng khơng gian chiếm, cơng suất tiêu tốn giá thành đợn vie cân nhắc nghiêm ngặt nhiều so với cơng suất tính tốn Những ứng dụng thường yêu cầu số thao tác vào-ra để đọc tín hiệu tắt- mở bit định Điều thú vị số nhà sản xuất vi điều khiển xa tích hợp chuyển đổi ADC ngoại vi khác vào điều khiển Chương II:Tổng quan họ vi điều khiển 8051 I Họ vi điều khiển 8051 Giới thiệu chung Họ vi điều khiển 8051(còn gọi C51) họ vi điều khiển thông dụng Bộ vi điều khiển có 128 byte RAM,4K byte ROM chíp, hai định thời, cổng nối tiếp cổng (đều rộng bit) vào rat ấ t c ả đ ợ c đ ặ t t r ê n m ộ t c h íp L ú c ấ y n ó đ ợ c c o i l m ộ t “ h ệ t h ố n g t r ên chíp” 8051 xử lý bit có nghĩa CPU làm việc với bit liệu thời điểm Dữ liệu lớn bit chia thành liệu bit xử lý 8051 có tất cổng vàora I/O cổng rộng b i t M ặ c d ù c ó t h ể c ó m ộ t R O M t r ên c h íp c ự c đ i l K b y t e , n hư n g c c n hà s ả n x uấ t l ú c đ ó đ ã c ho x uấ t x n g c h ỉ vớ i K b y t e R O M chíp 8051 trở nên phổ biến sau Intel cho phép nhà sản xuất khác sản xuất bán dạng biến thể 8051 mà họ thích với điều kiện họ phải để mã lại tương thích với 8051.Điều dẫn đến đ i n h i ề u p h i ên b ả n c ủ a vớ i cá c t ố c đ ộ k há c n u d un g l ợ n g ROM chíp khác bán nửa nhà sản xuất Điềunày quan trọng có nhiều biến thể khác 8051 tốc độ dung lương nhớ ROM chíp, tất chúng tương thích với 8051 ban đầu lệnh Điều có nghĩa ta viết chương trình cho phiên chạy với phiên khác mà khơng phân biệt từ hãng sản xuất Sơ đồ cấu trúc chung họ 8051 Interrupt control : Điều khiển ngắt Other registers : Các ghi khác • • Trường ĐHCN Hà Nội • • • • • • • • • BTL VI XỬ LÝ GVHD: Đỗ Duy Phú ROM : loại nhớ không liệu nguồn cung cấp, gọi nhớ chương trình bên RAM : nhớ liệu bên có dung lượng 128Byte dùng để lưu trữ liệu biến số, số, đệm truyền thông Timer 2, , : Bộ định thời , , CPU : Đơn vị điều khiển trung tâm Oscillator : Mạch dao động Bus control: Điều khiển Bus I/O ports: Các ports vào/ Serial port: port nối tiếp Address/data : địa chỉ/ liệu Sơ đồ chân 8051 Trường ĐHCN Hà Nội BTL VI XỬ LÝ GVHD: Đỗ Duy Phú - Chức : - Chân 40 nối dương nguồn 5V - Chân 20 nối đất (Mass,GND) - Chân 29 (PSEN): tín hiệu điều khiển xuất 8051, cho phép chọn nhớ ngồi nối chung với chân OE (output) EPROM phép đọc byte chương trình ( đọc lệnh- khác với đọc liệu) - Chân 30 (ALE) tín hiệu điều khiển xuất 8051, cho phép kênh Bus địa Bus liệu Port - Chân 31 (EA) đưa xuống thấp cho phép chọn nhớ mã 8051 - P0 từ chân 39-> 32 tương ứng chân P0_0 -> P0_7 - P1 từ chân 1->8 tương ứng với chân P1_0 -> P1_7 P2 từ chân 21->28 tương ứng chân P2_0->P2_7 P3 từ chân 10->17 tương ứng chân P3_0->P3_7 Riêng cổng có chức chân hình vẽ : P3.0 – RxD : chân nhận liệu nối tiếp giao tiếp với RS232 (COM) - P3.1 – TxD : phân truyền liệu nối tiếp giao tiếp RS232 P3.2 – INT0 : interupt 0, ngắt P3.3 – INT1 : interupt ngắt Trường ĐHCN Hà Nội - BTL VI XỬ LÝ GVHD: Đỗ Duy Phú P3.4 – T0 : Timer đầu vào timer P3.5 – T1 : Timer đầu vào timer P3.6 – WR : Điều khiển ghi liệu P3.7 – RD : Điều khiển đọc liệu Chân 18,19 nối với thạch anh tạo thành mạch dao động cho vi điều khiển, vi xử lý Tần số thạch anh thường dùng ứng dụng 12Mhz 11.092MHz (Giao tiếp với cổng COM), tần số tối đa 24Mhz 4.Các ghi đặc biệt - Ký Tên Địa hiệu * Acc Thanh ghi chứa 0E0H *B Thanh ghi B 0F0H * PSW Thanh ghi trạng thái 0D0H Con trỏ ngăn xếp (8bit) 81H SP DPTR Con trỏ liệu DPL Byte thấp DPTR 82H DPH Byte cao DPTR 83H * P0 Thanh ghi đệm cổng P0 80H * P1 Thanh ghi đệm cổng P1 90H * P2 Thanh ghi đệm cổng P2 0A0H * P3 Thanh ghi đệm cổng P3 0B0H * IP Thanh ghi điều khiển mức ưu tiên ngắt 0B8H * IE Thanh ghi cho phép/ che chắn ngắt 0A8H Thanh ghi chọn chế độ Time/Counter 0,1 89H * TCON Thanh ghi điều khiển Time/Counter 0,1 88H *+T2CON Thanh ghi điều khiển Time/Counter 0C8H TH0 Byte cao đếm Timer/Counter 8CH TL0 Byte thấp đếm Timer/Counter 8AH TH1 Byte cao đếm Timer/Counter 8DH TMOD Trường ĐHCN Hà Nội BTL VI XỬ LÝ GVHD: Đỗ Duy Phú TL1 Byte thấp đếm Timer/Counter 8BH + TH2 Byte cao đếm Timer/Counter 0CDH + TL2 Byte thấp đếm Timer/Counter 0CCH + RCAP2H Byte cao ghi Capture/ Reload Timer/Counter 0CBH + RCAP2L Byte thấp ghi Capture/ Reload Timer/Counter 0CAH * SCON Thanh ghi điều khiển cổng truyền thông nối tiếp 98H SBUF Bộ đếm cổng truyền thông nối tiếp 99H PCON Thanh ghi điều khiển công suất tiêu thụ 8051 87H Chú ý: *: Chỉ ghi truy cập theo bit : Các ghi có 89C52 Bộ phát xung nhịp - Dùng để tạo xung đồng cho hệ thống vi điều khiển làm việc Có cách để tạo xung nhịp dùng thạch anh lấy xung dao động từ nguồn ngồi Thơng thường tần số xung nhịp là: 12MHz 11,0592MHz 24MHz Vcc Xung Trường ĐHCN Hà Nội 33pF 10k BTL VI XỬ LÝ GVHD: Đỗ Duy Phú X1 X1 12MHz X2 33pF X2 Dùng thạch anh Các Timer/ Counter (T/C) a Timer/ Counter Timer/ Counter Khi ứng dụng Timer/ Counter ta phải cài đặt chúng chế độ làm việc xác định Các ghi đặc biệt thiết kế để đặt chế độ làm việc cho Timer/ Counter TMOD (Time Mode) TCON ( Time Control)  TMOD Thanh ghi TMOD GATE T /C M1 M0 GATE Timer T /C M1 M0 Timer Thanh ghi TMOD có phần tử giống dùng để cài đặt chế độ cho T/C T/C tương ứng hình vẽ T / C =1 T /C =0 Làm Counter (Đếm xung từ bên ngoài) Làm Timer ( Đếm xung hệ thống) GATE: Khi TRx=1 (x=0,1) nếu: + GATE=0 cho phép T/C làm việc 10