thiet bi do quang duong hien thi len LCD

MỤC LỤC Page Lời nói đầu Ngày nay, điện tử công suất, vi điều khiển, truyền động điện đóng vai trò quan trọng trình công nghiệp hoá đất nước Sự ứng dụng hệ thống truyền động điện lớn nhỏ gọn phần tử bán dẫn việc dễ dàng tự động hoá cho trình sản xuất Các hệ thống truyền động điều khiển điện tử công suất đem lại hiệu suất cao Kích thước, diện tích lắp đặt giảm nhiều so với hệ truyền động thông thường như: khuếch đại từ, máy phát - động Xuất phát từ yêu cầu thực tế sau học môn học : Điện tử công suất, Truyền động điện, Vi điều khiển máy điện chúng em giao thực đề tài: “Thiết kế thước đo thông minh” Với hướng dẫn thầy : Lê Thành Sơn chúng em tiến hành nghiên cứu thiết kế đề tài Trong trình thực đề tài khả kiến thức thực tế có hạn nên tránh khỏi sai sót, kính mong thầy cô đóng góp ý kiến để đề tài hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Lê Viết Hòa Nguyễn Ngọc Hoàng Page Nhận xét giáo viên hướng dẫn ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Ngày Tháng Năm 2015 Giáo Viên Hướng Dẫn Page Nhận xét giáo viên phản biện ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Ngày Tháng Năm 2015 Giáo Viên Phản Biện Page TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Trên sở thực tiễn xã hội,chúng em thấy ngày kỹ sư đo đạc khoảng cách ô đất thường dung thước dây để đo đo phải xong phải thu dây thước thời gian công sức.Vì dựa theo kiến thức học môn truyền động điện,vi điều khiển,điện tử công suất chúng em định “Thiết kế thước đo thông minh “ Đề tài sau thực có vai trò thiết thực thực tế,đề tài chúng em giúp tiết kiệm công sức thời gian độ xác cho kỹ sư đo đạc ô đất,nó sản phẩm thông minh xác định quảng đường dựa theo chuyển động bánh xe gắn encoder thi hình LCD Ứng dụng thiết bị thiết thực có ích thực tế để sử dụng đo đạc khoảng cách ô đất,là sản phẩm hữu ích giúp cho chúng ta.Ngoài ra,sản phẩm tiền đề để chế tạo cá sản phẩm thông minh khác thiết bị đo tính tổng khoảng cách lần đo lại với nhiều sản phẩm khác Page CHƯƠNG I:GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN 1.1.Giới thiệu IC 89C51: Năm 1980 intel tung chip 8051, Vi điều khiển họ MCS-51 chuẩn công nghệ cho nhiều họ Vi điều khiển sản xuất sau Năm 1980 Intel công bố chíp 8051(80C51), vi điều khiển họ vi điều khiển MCS-51bao gồm : 4KB ROM, 128 byte RAM, 32 đường xuất nhập, port nối tiếp định thời 16 bit Tiếp theo sau đời chip 8052,8053,8055 với nhiều tính cải tiến Hiện Intel không cung cấp loại Vi điều khiển họ MCS-51 nữa, thay vào nhà sản xuất khác Atmel, Philips/signetics, AMD, Siemens, Matra&Dallas, Semiconductors cấp phép làm nhà cung cấp thứ hai cho chip họ MSC-51.Chip Vi điều khiển sử dụng rộng rãi giới Việt Nam Vi điều khiển hãng Atmel.các mã số chip thay đổi chút Atmel sản xuất Mã số 80 chuyển thành 89, chẳng hạn 80C52 Intel sản xuất Atmel mã số thành 89C52 (Mã số đầy đủ: AT89C52) với tính chương trình tương tự Tương tự 8051,8053,8055 có mã số tương đương Atmel 89C51,89C53,89C55 Sau khoảng thời gian cải tiến phát triển, hãng Atmel tung thị trường dòng Vi điều khiển mang số hiệu 89Sxx với nhiều cải tiến đặc biệt có thêm khả nạp chương trình theo chế độ nối tiếp đơn giản tiện lợi cho người sử dụng Dung lượng RAM Dung lượng ROM Chế độ nạp: - 89S51 128 byte Kbyte nối tiếp - 89S52 128 byte Kbyte nối tiếp - 89S53 128 byte 12 Kbyte nối tiếp - 89S55 128 byte 20 Kbyte nối tiếp Page Sơ đồ chân: Hình 1.1-Sơ đồ chân VXL 89C51 * Nhóm chân nguồn: - VCC: chân 40, điện áp cung cấp 5VDC - GND: chân 20(hay nối Mass) * Nhóm chân dao động : Gồm chân 18 chân 19 (Chân XTAL1 XTAL2), cho phép ghép nối thạch anh vào mạch dao động bên vi điều khiển, sử dụng để nhận nguồn xung clock từ bên để hoạt động, thường ghép nối với thạch anh tụ để tạo nguồn xung clock ổn định: XTAL 1: Ngõ vào đến mạch khuếch đại dao động đảo ngõ vào đến mạch tạo xung clock bên Page XTAL 2: Ngõ từ mạch khuếch đại dao động đảo Hình 1.2- Bộ tạo dao động * Chân chọn nhớ chương trình: chân 31 (EA/VPP): dùng để xác định chương trình thực lấy từ ROM nội hay ROM ngoại: - Chân 31 nối mass: sử dụng nhớ chương trình bên vi điều khiển - Chân 31 nối VCC: sử dụng nhớ chương trình (4Kb) bên vi điều khiển * RST (Chân RESET): Ngõ vào RST chân ngõ vào Reset dùng để thiết lập trạng thái ban đầu cho vi điều khiểnHệ thống thiết lập lại giá trị ban đầu ngõ mức tối thiểu chu kì máy * Chân cho phép nhớ chương trình PSEN PSEN ( program store enable) tín hiệu xuất chân 29 dùng để truy xuất nhớ chương trình Chân thường nối với chân OE (outputenable) ROM * Khi vi điều khiển làm việc với nhớ chương trình ngoài, chân phát tín hiệu kích hoạt mức thấp kích hoạt lần chu kì máy Khi thực thi chương trình ROM nội, chân trì mứclogic không tích cực (logic 1) (Không cần kết nối chân không sử dụng đến) Chân ALE :(chân cho phép chốt địa chỉ-chân 30) Page Khi Vi điều khiển truy xuất nhớ từ bên ngoài, port vừa có chức bus địa chỉ, vừa có chức bus liệu phải tách đường liệu địa Tín hiệu chân ALE dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp đường địa đường liệu kết nối chúng với IC chốt Các xung tín hiệu ALE có tốc độ 1/6 lần tần số dao động đưa vào Vi điều khiển, dùng tín hiệu ngõ ALE làm xung clock cung cấp cho phần khác hệ thống * Ghi : không sử dụng bỏ trống chân * Nhóm chân điều khiển vào/ra: + Port 0:gồm chân (từ chân 32 đến 39) có hai chức năng: - Chức xuất/nhập :các chân dùng để nhận tín hiệu từ bên vào để xử lí, dùng để xuất tín hiệu bên ngoài, chẳng hạn xuất tín hiệu để điều khiển led đơn sáng tắt - Chức bus liệu bus địa (AD7-AD0) : chân (hoặc Port 0) làm nhiệm vụ lấy liệu từ ROM RAM ngoại (nếu có kết nối với nhớ ngoài), đồng thời Port dùng để định địa nhớ + Port (P1): gồm chân (từ chân đến chân , có chức làm đường xuất/nhập, chức khác + Port (P2) :gồm chân (từ chân 21 đến chân 28) có hai chức năng: - Chức xuất/nhập - Chức bus địa cao (A8-A15): kết nối với nhớ có dung lượng lớn,cần byte để định địa nhớ, byte thấp P0 đảm nhận, byte cao P2 đảm nhận + Port (P3): gồm chân (từ chân 10 đến 17): Chức xuất/nhập Với chân có chức riêng: P3.0 RxD : Ngõ vào nhận liệu nối tiếp P3.1 TxD : Ngõ xuất liệu nối tiếp P3.2 INT0: Ngõ vào ngắt cứng thứ P3.3 INT1: Ngõ vào ngắt cứng thứ P3.4 T0: Ngõ vào Timer/Counter thứ P3.5 T1: Ngõ vào Timer/Counter thứ P3.6 WR : Ngõ điều khiển ghi liệu lên nhớ P3.7 RD : Ngõ điều khiển đọc liệu từ nhớ bên P1.0 T2 : Ngõvào Timer/Counter thứ P1.1 T2X : Ngõ Nạp lại/thu nhận Timer/Counter thứ Page 1.2 Vùng RAM định vị bit Gồm 16 byte có địa từ 20H -> 2FH vùng ta tác động tới bit Có nghĩa set bit lên clear bit Có 128 bit vùng RAM định vị có địa từ 00H -> 7FH Vùng RAM đa dụng:Có địa từ 30H -> 7FH (80 byte) sử dụng làm công việc chương trình Vùng ghi đặc biệt: Có địa từ 80H -> FFH Thanh ghi tích lũy A (AC: Accumulartor) ghi trung tâm thường sử dụng để chứa lưu giá trị lệnh chương trình có địa chit E0H Ví dụ:Mov A, #3FH Lấy 3FH đưa vào ghi A : Mov A, 3FH Lấy nội dung 3FH đưa vào A Thanh ghi B: có địa FH ghi dùng kết hợp với ghi A phép toán Ví dụ:Mul AB Nhân ghi A B với nhau, kết đưa vào A Div AB :Chia A với B, kết đưa vào A, số dư đưa cào B Thanh ghi PSW (Program status word):Là ghi chứa trạng thái chương trình Page 10 E (Enable) – chân cho phép: Chân E LCD sử dụng để chốt thông tin có chân liệu Khi liệu cấp đến chân liệu xung mức Cao-xuốngthấp áp đến chân E để LCD chốt liệu chân liệu Xung phải rộng tối thiểu 450ns D0 – D7: Đây la chân liệu bits, dùng để gửi thông tin lên LCD đọc nội dung ghi LCD Để hiển thị chữ số, mã ASCII chữ từ A đến Z, a đến z, số tự – gửi đến chân RS = Cũng có mã lệnh gửi đến LCD để xoá hình đưa trỏ đầu dòng nhấp nháy trỏ Cũng sử dụng RS = để kiểm tra bit cờ bận xem LCD sẵn sàng nhận thông tin chưa Khi R/W = RS = cờ bận D7 thực chức nhưsau: Nếu D7 = (cờ bận 1) có nghĩa LCD bận công việc bên không nhận thông tin nào, D7 = LCD sẵn sàng nhận thông tin Trong trường hợp cần kiểm tra cờ bận trước ghi dữliệu lên LCD LCD ghép nối với cổng P2.0 P2.7 cổng p2 cổng liệu dùng để chuyễn liệuvà chênh lệch giá trị, 3chân EN, RW, RS nối với chân vi xử lý có nhiệm vụ nhưđã nói , chân thứ 15, 16 lắp cho đèn 1.4 Encoder Page 16 Encoder mục đích dùng để quản lý vị trí góc đĩa quay, đĩa quay bánh xe, trục động cơ, thiết bị quay cần xác định vị trí góc Hình 1.4- Encoder Encoder chia làm loại, absolute encoder (encoder tuyệt đối ) incremental encoder (encoder tương đối) Nguyên lý hoạt động encoder, LED lỗ Nguyên lý encoder, đĩa tròn xoay, quay quanh trục Trên đĩa có lỗ (rãnh) Người ta dùng đèn led để chiếu lên mặt đĩa Khi đĩa quay, chỗ lỗ (rãnh), đèn led không chiếu xuyên qua được, chỗ có lỗ (rãnh), đèn led chiếu xuyên qua Khi đó, phía mặt bên đĩa, người ta đặt mắt thu Với tín hiệu có, ánh sáng chiếu qua, người ta ghi nhận đèn led có chiếu qua lỗ hay không Khi trục quay, giả sử đĩa có lỗ nhất, lần mắt thu nhận tín hiệu đèn led, có nghĩa đĩa quay vòng Page 17 CHƯƠNG II :THIẾT KẾ MẠCH VÀ CHẾ TẠO MẠCH 2.1 Thiết kế mạch 2.1.1 Sơ đồ khối Khối vi xử lý AT98C52 Khối nguồn Khối hiển thị (PIN 9V) (LCD) ENCODER có gắn bánh xe Khối nguồn : Là mạch ổn áp 5V dùng để cấp nguồn cho toàn mạch Sử dụng biến áp với đầu 12VAC, dùng IC 7805 hệ thống tụ lọc Khối điều khiển : sử dụng vi xử lý AT89S52 giao động , điều chế xung nút nhấn điều khiển , giao tiếp với encoder Họat động dựa code lập trình cài đặt vi xử lý Encoder: Lắp đặt trục tích hợp sẵn bên số loại động chiều có gắn bánh xe Cung cấp tín hiệu dưa vi xử lý để hiển thị quãng đường bánh xe Hiển thị : Khối LCD có nhiệm vụ hiển thị quang đường động thông qua vi xử lý 2.1.2 sơ đồ nguyên lý Page 18 2.1.3 Bord mạch Page 19 2.2 Chế tạo mạch 2.2.1 Tính toán chọn linh kiện Mạch phát tiêu thụ công suất thấp, dòng điện cần để hoạt động không lớn, điện áp cần khoảng 5V hoạt động ổn đinh Tuy nhiên “khối nguồn ” dùng cho cần có kích thước nhỏ gọn, dễ lắp ráp vào điền khiển không gây bất tiện cho người sử dụng Không có muốn dùng điều khiển từ xa to lớn, nặng nề cần kết nối với nguồn điện cố định để sử dụng Vì em định sử dụng pin đại 9V để tạo nguồn 5V dùng cho mạch vi điều khiển encoder (loại pin cửa hàng tạp hóa bán nên dễ thay thế) 2.2.2 Công thức tính quãng đường thuật toán Page 20 Ta có chu vi bánh xe : 22 cm Động có gắn encoder là: 448 xung Cứ vòng quay encoder bánh xe quay vòng tức là: Cứ 448 xung => bánh xe quay vòng tức (22cm) ? xung => bánh xe quay 100cm Vậy ta có số lỗ cần thiết encoder để bánh xe quay 100cm : (100*448)/22 = 2036 lỗ Vậy ta có công thức tính quáng đường : s = - Lưu đồ thuật toán sử dụng encoder BEGIN Nạp số lỗ encoder ,nạp tốc độ động Chạy động giảm số lỗ encoder Số lỗ encoder o Dừng động END Page 21 * Lưu đồ thuật toán BEGIN Đếm xung encoder Tính toán Kiểm tra thông số Hiển thị LCD END Page 22 2.2.3 Code lập trình #include #include #include #define RS_LCD P2_5 #define RW_LCD P2_6 #define EN_LCD P2_7 Sbit reset = P1^4; unsigned char x; unsigned long dem=0; unsigned int s; void delay(unsigned int time)/////////////ham tre delay vi du: viet delay(100) time=100 { while (time ) //time - giam di don vi cho vong quet {unsigned int time=20 ; while (time ); }; } //ham kiem tra LCD ban// void ban(void) { P0=0xff; RW_LCD=1;//doc gia tri tu LCD// RS_LCD=0; //lenh // Page 23 { EN_LCD=1; delay(1); EN_LCD=0; x=P0; x=x&&0x80; }//giu lai bit D7 de so sanh// while(x==0x80);//cho bit D7 bang thi dung lai } //ham gui di lenh void ghi_lenh(unsigned char lcd_lenh) { ban(); P0=lcd_lenh; RS_LCD=0; RW_LCD=0; //kiem tra LCD ban //ma cua lenh can truyen //8051 ghi xuong LCD //chon truyen lenh EN_LCD=1; delay(1); EN_LCD=0; delay(1); } //ham gui ky tu xuong LCD void ghi_du_lieu(unsigned char lcd_data) { Page 24 ban(); P0=lcd_data; RS_LCD=1; RW_LCD=0; //chon truyen ky tu //8051 ghi xuong LCD EN_LCD=1; delay(1); EN_LCD=0; delay(1); } //ham gui chuoi ky tu xuong LCD // void ghi_chuoi(unsigned char*s) { while(*s) { ghi_du_lieu(*s); s++; } } //ham cai dat cho LCD// void khoi_tao_LCD(void) { ghi_lenh(0x38); //LCD dong,ma tran diem 5x7 ghi_lenh(0x0c); //bat man hinh tat tro ghi_lenh(0x01); // xoa man hinh Page 25 ghi_lenh(0x80); //dua tro ve dau dong thu nhat ghi_lenh(0x06); // dich tro sang phai } void ghi_so(long num) { int nghin,tram,chuc,donvi; nghin=num/1000; tram=(num%1000)/100; chuc=((num%1000)%100)/10; donvi=((num%1000)%100)%10; ghi_du_lieu(nghin+48); ghi_du_lieu(tram+48); ghi_du_lieu(chuc+48); ghi_du_lieu(donvi+48); } void encoder(void) interrupt //nhan xung encoder bang ngat ngoai { dem++; } void tinh_quang_duong() { s = ((dem/100)*12)/100; /// chia 100 de doi met ghi_lenh(0x80); ghi_chuoi("DO QUANG DUONG"); Page 26 ghi_lenh(0xc0); ghi_chuoi("S: "); ghi_so(s); } void quet_phim() { if(reset==0) { while(reset==0); ghi_lenh(0x01); dem=0; s=0; } } void main() { IE=0x8E; //cho phep cac ngat hoat dong TMOD=0x12; //timer che 1, timer0 che EX0=1; //cho phep ngat ngoai IT0=1; //dat ngat theo suon am khoi_tao_LCD(); ghi_lenh(0x01); while(1) Page 27 { quet_phim(); tinh_quang_duong(); } } Page 28 KẾT LUẬN Trong trình thực đồ án gặp nhiều khó khăn thực tế phát sinh thiết kế chế tạo mạch nên mạch chúng em đạt độ xác chưa cao Trong suốt trình làm đồ án chúng em rèn luyện khả làm việc theo nhóm, đồng quen dần với cách làm việc độc lập, biết cách tổ chức công việc xếp thời gian cách hợp lý, rèn luyện kỹ cần thiết cho chuyên ngành Đó kết to lớn mà chúng em thu nhận sau nghiên cứu thực xong đề tài Mong đề tài bạn sinh viên khoá sau tiếp tục thực yêu cầu khắc phục hạn chế đề tài này, để tạo sản phẩm có chất lượng cao phục vụ cho sản xuất đời sống xã hội Cuối lần chúng em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn thầy Lê Thành Sơn thầy cô khoa, bạn giúp chúng em hoàn thành đồ án Chúng em xin chân thành cảm ơn! Page 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Văn Doanh: Điện tử công suất, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2009 [2] Nguyễn Bính : Điện tử công suất, NXB Kỹ thuật, 2007 [3] Đỗ Công Thắng : Giáo trình Điện tử công suất [4] Nguyễn Đình Hùng : Giáo trình Điện tử công suất [5] Website:http://www.dientuvietnam.net [6]Website:http://luanvan.net.vn [7]Website: http://www.datasheetcatalog.com Page 30 ... TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Trên sở thực tiễn xã hội,chúng em thấy ngày kỹ sư đo đạc khoảng cách ô đất thường dung thước dây để đo đo phải xong phải thu dây thước thời gian công sức.Vì dựa theo kiến thức... tế để sử dụng đo đạc khoảng cách ô đất,là sản phẩm hữu ích giúp cho chúng ta.Ngoài ra,sản phẩm tiền đề để chế tạo cá sản phẩm thông minh khác thiết bị đo tính tổng khoảng cách lần đo lại với nhiều... suất chúng em định “Thiết kế thước đo thông minh “ Đề tài sau thực có vai trò thiết thực thực tế,đề tài chúng em giúp tiết kiệm công sức thời gian độ xác cho kỹ sư đo đạc ô đất,nó sản phẩm thông