Lập trình nhúng led trái tim

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾCÔNG NGHIỆP LONG AN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ™&˜ BÁO CÁO LẬP TRÌNH NHÚNG ĐỀ TÀI “LẬP TRÌNH HIỆU ỨNG LED CHẠY HÌNH TRÁI TIM SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN 8051” GVHD : TS Nguyễn Thanh Bình SVTH : Trương Thanh Tùng Phan Văn Lắm Lớp : 13TH Long An, 21/11/2016 LỜI MỞ ĐẦU Hiện vi xử lí, hay điều khiển sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực như: điều khiển, tự động hóa, đo đạc, truyền thông,… So với phương pháp điều khiển đo đạc truyền thống (cơ khí, điện tử tương tự) việc sử dụng vi xữ lí có ưu điểm như: nhỏ gọn, tốn lượng, thời gian đáp ứng nhanh, lập trình được,… Ý thức tầm quan trọng lập trình nhúng ứng dụng cho lập trình vi điều khiển sở để chúng em chọn đề tài lập trình nhúng “Lập trình hiệu ứng LED chạy hình trái tim sử dụng vi điều khiển 8051” Với hướng dẫn tận tình Thầy TS Nguyễn Thanh Bình mà chúng em hoàn thành đề tài Mặc dù vậy, trình độ hạn chế thời gian có hạn nên chúng em chắn đề tài tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong nhận thông cảm góp ý quí Thầy cô khoa Chúng em xin chân thành cảm ơn SV thực hiện: Trương Thanh Tùng Phan Văn Lắm Lớp : 13TH Long An, Ngày 21 tháng 11 năm 2016 LỜI CẢM ƠN Trên thực tế thành công mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian từ bắt đầu học tập giảng đường đại học đến nay, chúng em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ quý Thầy Cô, gia đình bạn bè Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy Cô Khoa Khoa Học Máy Tính – Trường Đại Học Kinh Tế Công Nghiệp Long An với tri thức tâm huyết để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập trường Và đặc biệt, học kỳ này, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Thanh Bình tận tâm hướng dẫn chúng em qua buổi nói chuyện, thảo luận Đề tài Lập trình hiệu ứng LED chạy hình trái tim sử dụng vi điều khiển 8051 Nếu lời hướng dẫn, dạy bảo thầy chúng em nghĩ báo cáo chúng em khó hoàn thiện Một lần nữa, nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Tuy cố gắng tìm hiểu, phân tích thiết kế cài đặt hệ thống, kiến thức em hạn chế nhiều bỡ ngỡ nên chắn báo cáo tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong nhận thông cảm góp ý quý Thầy cô khoa Chúng em xin chân thành cảm ơn Trân trọng SV thực hiện: Trương Thanh Tùng Phan Văn Lắm Lớp : 13TH Long An, Ngày 21 tháng 11 năm 2016 Nhận xét GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… CHƯƠNG I GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Tên đề tài Thiết kế Mạch Led điều khiển AT89C51 nhấp nháy hình trái tim Lý chọn đề tài Ngày khoa học kĩ thuật phát triển vũ bão Hệ thống thiết bị điện tử, mạch điện tử, điện tử kĩ thuật số làm thay đổi sâu sắc toàn hoạt động sản xuất người Kỹ thuật thay dần kĩ thuật lâu đời đóng vai trò then chốt cách mạng ứng dụng lập trình nhúng chip điều khiển Hiện thiết bị sử dụng lập trình nhúng có mặt hầu hết thiết bị dân dụng đến thiết bị công nghiệp, đặt biệt lĩnh vực thông tin liênn lạc, phát truyền hình, điều khiển tự động, thương mại Lập trình nhúng vi điều khiển giải khối lượng công việc lớn kích thước nhỏ gọn xác cao Do chúng em định chọn đề tài “Thiết kế Mạch Led điều khiển AT89C51 nhấp nháy hình trái tim” để làm đề tài báo cáo kết thúc môn học Nội dung đề tài • Giúp sinh viên bước đầu tìm hiểu lập trính nhúng vi điều khiển • Hiểu cách thức hoạt động chương trình nhúng • Nắm kiến thức cho tương lai làm việc môi trường lập trình nhúng • Phân tích ưu nhược điểm hệ thống nhúng CHƯƠNG II CƠ SỞ LÍ THUYẾT Lí thuyết nhúng Hệ thống nhúng (tiếng Anh: embedded system) thuật ngữ để hệ thống có khả tự trị nhúng vào môi trường hay hệ thống mẹ Đó hệ thống tích hợp phần cứng phần mềm phục vụ toán chuyên dụng nhiều lĩnh vực công nghiệp, tự động hoá điều khiển, quan trắc truyền tin Đặc điểm hệ thống nhúng hoạt động ổn định có tính tự động hoá cao Hệ thống nhúng thường thiết kế để thực chức chuyên biệt Khác với máy tính đa chức năng, chẳng hạn máy tính cá nhân, hệ thống nhúng thực một vài chức định, thường kèm với yêu cầu cụ thể bao gồm số thiết bị máy móc phần cứng chuyên dụng mà ta không tìm thấy máy tính đa nói chung Vì hệ thống xây dựng cho số nhiệm vụ định nên nhà thiết kế tối ưu hóa nhằm giảm thiểu kích thước chi phí sản xuất Các hệ thống nhúng thường sản xuất hàng loạt với số lượng lớn Hệ thống nhúng đa dạng, phong phú chủng loại Đó thiết bị cầm tay nhỏ gọn đồng hồ kĩ thuật số máy chơi nhạc MP3, sản phẩm lớn đèn giao thông, kiểm soát nhà máy hệ thống kiểm soát máy lượng hạt nhân Xét độ phức tạp, hệ thống nhúng đơn giản với vi điều khiển phức tạp với nhiều đơn vị, thiết bị ngoại vi mạng lưới nằm gọn lớp vỏ máy lớn Hệ thống nhúng thường có số đặc điểm chung sau: • Các hệ thống nhúng thiết kế để thực số nhiệm vụ chuyên dụng đóng vai trò hệ thống máy tính đa chức Một số hệ thống đòi hỏi ràng buộc tính hoạt động thời gian thực để đảm bảo độ an toàn tính ứng dụng; số hệ thống không đòi hỏi ràng buộc chặt chẽ, cho phép đơn giản hóa hệ thống phần cứng để giảm thiểu chi phí sản xuất • Một hệ thống nhúng thường khối riêng biệt mà hệ thống phức tạp nằm thiết bị mà điều khiển • Phần mềm viết cho hệ thống nhúng gọi firmware lưu trữ chip nhớ ROM nhớ flash ổ đĩa Phần mềm thường chạy với số tài nguyên phần cứng hạn chế: bàn phím, hình có với kích thước nhỏ, dung lượng nhớ thấp Các xử lý hệ thống nhúng chia thành hai loại: vi xử lý vi điều khiển Các vi điều khiển thường có thiết bị ngoại vi tích hợp chip nhằm giảm kích thước hệ thống Có nhiều loại kiến trúc CPU sử dụng thiết kế hệ nhúng ARM, MIPS, Coldfire/68k, PowerPC, x86, PIC, 8051, Atmel AVR, Renesas H8, SH, V850, FR-V, M32R, Z80, Z8 … Điều trái ngược với loại máy tính để bàn, thường bị hạn chế với vài kiến trúc máy tính định Các hệ thống nhúng có kích thước nhỏ thiết kế để hoạt động môi trường công nghiệp thường lựa chọn PC/104 PC/104++ làm tảng Những hệ thống thường sử dụng DOS, Linux, NetBSD hệ điều hành nhúng thời gian thực QNX hay VxWorks Còn hệ thống nhúng có kích thước lớn thường sử dụng cấu hình thông dụng hệ thống on chip (System on a chip – SoC), bảng mạch tích hợp cho ứng dụng cụ thể (an application-specific integrated circuit – ASIC) Sau nhân CPU mua thêm vào phần thiết kế chip Một chiến lược tương tự sử dụng FPGA (field-programmable gate array) lập trình cho với thành phần nguyên lý thiết kế bao gồm CPU Công cụ thực đề tài Do yêu cầu nên chúng em thực đề tài phần mềm Proteus 8.1 Proteus VSM (Virtual Simulation Machine) Labcenter Electronics phần mềm mô mạch điện ưa thích So với phần mềm mô mạch điện tử khác, Proteus có nhiều ưu điểm trội như: mô nhiều linh kiện điện tử thiết bị hiển thị, kết mô trực quan mạch điện tử thật Và tính mà chúng ta, người học vi điều khiển, quan tâm khả mô chip vi điều khiển với chương trình người dùng nạp Proteus hỗ trợ nhiều chip vi điều khiển 8051, AVR, PIC, HC11, ARM7/LPC2000 Màn hình ứng dụng khởi động Các công cụ chuẩn Ngôn ngữ lập trình C++ (là loại ngôn ngữ lập trình Đây dạng ngôn ngữ đa mẫu hình tự có kiểu tĩnh hỗ trợ lập trình thủ tục, liệu trừu trượng, lập trình hướng đối tượng, lập trình đa hình Từ thập niên 1990, C++ trở thành ngôn ngữ thương mại phổ biến Trong tiêu chuẩn 1998 C++ có hai phần chính: phần ngôn ngữ cốt lõi phần Thư viện chuẩn C++(STL - Standard Template Library) Phần thư viện lại bao gồm hầu hết thư viện tiêu chuẩn phiên có điều chỉnh chút thư viện chuẩn C Nhiều thư viện C++ hữu không thuộc tiêu chuẩn thư viện Boost Thêm vào đó, nhiều thư viện không theo tiêu chuẩn viết C cách tổng quát sử dụng chương trình C++ Giới thiệu tổng quan họ Vi điều khiển 8051(AT89C51) MS-51 họ IC vi điều khiển hãng intel sản xuất Các IC tiêu biểu cho họ 8031,8051,8951… Những đặc điểm nguyên tắc hoạt động vi điều khiển không nhiều Khi sử dụng thành thạo loại vi điều khiển ta nhanh chóng vận dụng kinh nghiệm để làm quen làm chủ ứng dụng vi điều khiển khác Các đặt điểm 8051 tóm tắc sau: - 4KB rom bên 128 Byte RAM nội port xuất nhập bit định thời 16 bit Mạch giao tiếp nối tiếp Không gian nhớ chương trình 64k Không gian nhớ liệu 64k Bộ xử lí bit 210 vị trí định địa chỉ, mổi vị trí bit Nhân/ chia micro giây //Main main() { while(1) { hieu_ung_1(); delay(300); hieu_ung_2(); delay(300); hieu_ung_3(); delay(300); hieu_ung_4(); delay(300); hieu_ung_5(); delay(300); hieu_ung_5(); delay(300); hieu_ung_6(); delay(300); hieu_ung_6(); delay(300); hieu_ung_7(); delay(300); hieu_ung_8(); delay(300); hieu_ung_9(); delay(300); hieu_ung_10(); delay(300); P0=P1=P2=P3=0x00; hieu_ung_11(); delay(300); hieu_ung_12(); delay(300); hieu_ung_11(); delay(300); hieu_ung_12(); delay(300); hieu_ung_13(); delay(300); hieu_ung_13(); delay(300); hieu_ung_13(); delay(300); hieu_ung_13(); delay(300); hieu_ung_14(); delay(300); hieu_ung_14(); delay(300); hieu_ung_14(); delay(300); hieu_ung_14(); delay(300); hieu_ung_15(); delay(300); hieu_ung_16(); delay(300); hieu_ung_17(); delay(300); hieu_ung_18(); delay(300); hieu_ung_19(); delay(300); hieu_ung_20(); delay(300); hieu_ung_21(); delay(300); hieu_ung_22(); delay(300); hieu_ung_23(); delay(300); hieu_ung_24(); delay(300); hieu_ung_24(); delay(300); hieu_ung_25(); delay(300); hieu_ung_25(); delay(300); hieu_ung_30(); delay(300); hieu_ung_31(); delay(300); hieu_ung_32(); delay(300); hieu_ung_33(); delay(300); hieu_ung_34(); delay(300); hieu_ung_35(); delay(300); hieu_ung_36(); delay(300); hieu_ung_41(); delay(300); hieu_ung_42(); delay(300); hieu_ung_37(); delay(300); hieu_ung_38(); delay(300); P0=P1=P2=P3=0x00; hieu_ung_37(); delay(300); hieu_ung_39(); delay(300); hieu_ung_38(); delay(300); hieu_ung_40(); delay(300); hieu_ung_11(); delay(300); hieu_ung_12(); delay(300); hieu_ung_30(); delay(300); hieu_ung_25(); delay(300); hieu_ung_24(); delay(300); hieu_ung_23(); delay(300); hieu_ung_22(); delay(300); hieu_ung_21(); delay(300); hieu_ung_15(); delay(300); hieu_ung_26(); delay(300); hieu_ung_16(); delay(300); hieu_ung_27(); delay(300); hieu_ung_17(); delay(300); hieu_ung_28(); delay(300); hieu_ung_18(); delay(300); hieu_ung_19(); delay(300); hieu_ung_20(); delay(300); hieu_ung_29(); delay(300); hieu_ung_37(); delay(300); hieu_ung_39(); delay(300); hieu_ung_38(); delay(300); hieu_ung_40(); delay(300); hieu_ung_30(); delay(300); hieu_ung_11(); delay(300); hieu_ung_12(); delay(300); } } Mô qua Proteus CHƯƠNG IV – KẾT LUẬN Những điểm đạt Nhóm thiết kế Mạch Led điều khiển AT89C51 nhấp nháy hình trái tim Những điểm chưa Nhóm làm hiệu ứng, viết báo cáo chưa tốt Hướng phát triển Ngày nay, internet trở thành phương tiện tra cứu thông tin khổng lồ tiện dụng cho tất người giới Việc học hành, tìm hiểu thông tin qua mạng trở nên phổ biến Hiểu tầm quan trọng tin tức, chúng em muốn hoàn thiện đề tài nhóm tốt hơn, phân tích kỹ yêu cầu tìm hiểu thêm hiệu ứng nhấp nháy hoàn thiện hơn, có tính chuyên nghiệp