MẠCH đếm sản PHẨM DÙNG HỒNG NGOẠI, HIỂN THỊ LCD ( có code và mạch in )

có sơ đồ nguyên lý, sơ đồ khối và lưu đồ giải thuật, mạch in và code đầy đủ cho MẠCH đếm sản PHẨM DÙNG HỒNG NGOẠI, HIỂN THỊ LCD ...............................................................................................................................................................

ĐỒ ÁN 2

MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM DÙNG HỒNG

MỤC LỤC

• Hình 2.1 Sơ đồ chân của vi điều khiển 89c51 ……….2

• Hình 2.2 Mạch thu phát hồng ngoại………5

• Hình 2.3 Sơ đồ chân Op-amp LM358……… 5

• Hình 2.4 Sơ đồ PIN ổn áp 7805………6

• Hình 2.5 Thạch anh……… 7

• Hình 2.6 Màn hình LCD 16x2……….…….8

• Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý mạch……… 10

• Hình 3.2 Sơ đồ giải thuật………11

• Hình 3.3 Khối nguồn……… 11

• Hình 3.4 Khối hồng ngoại……… 12

• Hình 3.5 Cách mắc vi điều khiển 89c51 và Khối hiển thị………13

• Hình 3.6 Sơ đồ mạch in……… 13

• Hình 3.7 Mặt trước của mạch thực tế……….14

• Hình 4.1 Mạch chạy mô phỏng………15

2. Bảng: • Bảng 2.3 Tên và chức năng của các chân trong Port 3……… ……… 3

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện

tử mà trong đó là kỹ thuật số đóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹthuật, quản lí, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin Do đó chúng ta phải nắmbắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoahọc kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điện tử nói riêng

Trong quá trình sản xuất thì nhiều khâu được tự động hóa Một trong những khâu đơngiản trong dây chuyền sản xuất tự động hóa đó là số lượng sản phẩm làm ra được đếmmột cách tự động

Tuy nhiên đối với những doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa hoàn toàn chưađược áp dụng trong những khâu đếm sản phẩm, đóng bao bì mà vẫn còn sử dụng nhâncông

Kĩ thuật đang dần thay thế con người thực hiện các công việc từ đơn giản đến phức tạp

Ví dụ như đồng hồ thời gian thực , các sản phẩm thu phát hồng ngoại … Các loạimạch này này sử dụng hệ thống số hoặc các hệ thống tương tự Để hiểu thêm về IC vàcác loại linh kiện thông dụng , hôm nay em thực hiện đồ án với đề tài “Mạch đếm sảnphẩm dùng hồng ngoại” sử dụng IC 8051

Để làm được mạch này cần thiết kế được hai phần chính là: bộ phận cảm biến và bộphận đếm:

* Bộ phận cảm biến: gồm phần phát và phần thu Cụ thể nhóm sử dụng cặp LEDthu phát hồng ngoại

* Bộ phận đếm: Nhóm sử dụng kỹ thuật vi điều khiển

Với thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế , em rất mong nhận được ý kiến nhậnxét từ quý thầy cô và các bạn

Chương 2: CÁC LINH KIỆN CƠ BẢN

2.1. Vi điều khiển AT89C51:

Tổng quan về AT89C51

- IC 8051 là bộ vi điều khiển thuộc hãng Intel sản xuất Bao gồm:

+ 128 byte RAM

+ 4k byte ROM

+ Hai bộ định thời 16 bit

+ Giao diện nối tiếp

+ Quản lý được 64K bộ nhớ code bên ngoài

+Quản lý được 64K bộ nhớ dữ liệu bên ngoài

+ 4 cổng (mỗi cổng 8 bit) vào ra được đặt trên chip

+ Nhân chia trong 4 micro giây

- IC 8051 là bộ xử lý 8 bit nên khi có dung lượng vượt quá 8 bit sẽ được chiathành các dữ liệu 8 bit để xử lý

Sơ đồ chân IC AT89C51

Hình 2.1 Sơ đồ chân của vi điều khiển 89c51

Vi điều khiển 89c51 có tất cả 40 chân Trong đó có 24 chân có tác dụng kép (1chân có 2 chức năng), mỗi đường có thể hoạt động như đường xuất nhập điều khiển IOhoặc là thành phần của các bus dữ liệu và bus địa chỉ để tải địa chỉ và dữ liệu khi giaotiếp với bộ nhớ ngoài

Các Port:

Port 0: Là port có 2 chức năng với số thứ tự chân từ 32 đến 39.

- Xuất nhập dữ liệu Không sử dụng bộ nhớ ngoài

- Bus địa chỉ byte thấp và dữ liệu đa hợp Sử dụng bộ nhớ ngoài

Port 1: Có số thứ tự chân 1 - 8 Port 1 chỉ có 1 chức năng dùng làm các đường điều

khiển xuất nhập IO Có sử thể sử dụng hoặc không sử dụng bộ nhớ ngoài

Port 2: Là port có 2 chức năng với số thứ tự chân 21 – 28

- Port xuất nhập dữ liệu Không sử dụng bộ nhớ ngoài

- Bus địa chỉ byte cao Có sử dụng bộ nhớ ngoài

Port 3: Có số thứ tự chân 10 – 17

Các chân của port 3 có nhiều chức năng, các công dụng chuyển đổi có liên hệ vớicác đặc tính đặc biệt của IC 89c51

Bảng 2.1 Tên và chức năng của các chân trong Port 3

Bit Tên Chức năng chuyển đổi

P3.0 RxD Ngõ vào nhận dữ liệu nối tiếp

P3.1 TxD Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp

P3.2 INT0 Ngõ vào ngắt cứng thứ 0

P3.3 INT1 Ngõ vào ngắt cứng thứ 1

P3.4 T0 Ngõ vào của timer/counter thứ 0

P3.5 T1 Ngõ vào của timer.counter thứ 1

P3.6 WR Tín hiệu điều khiển ghi dữ liệu lên bộ nhớ bên ngoàiP3.7 RD Tín hiệu điều khiển đọc dữ liệu từ bộ nhớ ngoài

Các ngõ tín hiệu điều khiển:

Ngõ tín hiệu (PSEN)’ (Program store enable): Chân số 29

- Cho phép đọc bộ nhớ chương trình mở rộng

- Nối với chân ((OE)’ hoặc (RD)’) của EPROM để điều khiển đọc mã lệnh

- Khi giao tiếp với bộ nhớ chương trình mở rộng thì dùng (PSEN)’, nếu không cógiao tiếp thì chân (PSEN)’ bỏ trống

- Các mã lệnh của chương trình đọc từ EPROM qua bus dữ liệu và được chốt vàothanh ghi lệnh bên trong 89c51 để giải mã lệnh

Ngõ tín hiệu điều khiển ALE (Address Latch Enable):

- Khi dùng bộ nhớ mở rộng, ALE sẽ điều khiển mạch giải đa hợp để tách cácđường địa chỉ (A7-A0) và dữ liệu (D7 – D0)

- Là một xung khi port 0 tải địa chỉ

- Xung ALE có tần số = 1/6 tần số thạch anh

- Có thể dùng làm xung clock cung cấp cho các IC khác

- Có thể nhận cung lập trình từ bên ngoài khi ghi dữ liệu vào bộ nhớ Flash Rom

Ngõ tín hiệu (EA)’ (External Access):

- Nếu (EA)’ tích cực ở mức cao thì VĐK thực hiện chương trình ở bộ nhớ nội

- Nếu (EA)’ tích cực ở mức thấp thì VĐK thực hiện chương trình ở bộ nhớ ngoại

- Nhận điện áp lập trình VPP(Program) khi ghi dữ liệu vào bộ nhớ Flash Rom

Ngõ tín hiệu RST (Reset):

- Khi cấp điện hoặc nhấn RESET sẽ khởi tạo lại VĐK

- Tín hiệu Reset phải ở mức cao, ít nhất 2 chu kỳ máy

- Các thanh ghi bên trong được nạp những giá trị mặc nhiên

Các ngõ vào bộ dao động XTALT1, XTAL2:

IC 89c51 có một bộ dao động trên chíp nhưng nó yêu cầu có một xung đồng hồngoài để chạy nó Một bộ dao động thạch anh sẽ được nối tới các chân đầuvào XTAL1 (chân 19) và XTAL2 (chân 18) Bộ dao động thạch anh được nối

- XTAL1 : Ngõ vào mạch tạo xung clock trong chip.

- XTAL2 : Ngõ ra mạch tạo xung clock trong chip

Chân 40 (VCC) được nối lên nguồn 5V

Chân 20 GND nối MASS

2.2. Các linh kiện cơ bản chung:

2.2.1 LED hồng ngoại:

Nguyên lý hoạt động: Bao gồm 1 LED thu và 1 LED phát Khi không có vật điqua, LED thu nhận tín hiệu hồng ngoại từ LED phát, ngược lại, khi có vật đi qua, tínhiệu hồng ngoại bị ngắt,ta nối thêm điện trở và biến trở dùng để so sánh điện áp quaOp-amp LM358 bằng cách gửi tín hiệu này vào 2 chân của Op-amp

Hình 2.2 Mạch thu phát hồng ngoại

2.2.2 Op-amp LM358: Bộ khuếch đại thuật toán.

Gồm 2 còn op-amp bên trong, mỗi op-amp gồm có 3 chân, ngõ vào đảo (- input)

và ngõ vào không đảo (+ input) và ngõ ra

Chức năng của Op-amp trong mạch này là so sánh điện áp, Khi hiệu điện thế +input cao hơn - input, ngõ ra sẽ ở mức cao (+Vss), ngược lại ngõ ra ở mức thấp (-Vss).Trong mạch này điện thế ngõ ra sẽ ở mức thấp

Với những mạch điện không đòi hỏi độ ổn định của điện áp quá cao, sử dụng IC

ổn áp thường được người thiết kế sử dụng vì mạch điện khá đơn giản

điện có điện dung C Khi có chênh lệch điện thế tại hai bề mặt, tại các bề mặt sẽ xuấthiện điện tích cùng cường độ, nhưng trái dấu

Công thức tính điện dung của tụ: C = ε (1)

Trong đó: ε là hằng số điện môi

S là điện tích bề mặt tụ

d là bề giày chất điện môi

Tụ điện phẳng gồm hai bàn phẳng kim loại diện tích đặt song song và cách nhaumột khoảng d

Trong mạch nhóm sử dụng 2 loại tụ đó là: Tụ hóa và tụ gốm Tụ gốm được sửdụng cho VĐK IC 89c51 là 33 pF, còn tụ hóa được sử dụng cho chức năng reset là10F

2.2.5 Thạch anh 12 Mhz : Tạo tần số hoạt động cho IC 89c51

Đặc tính vật lý: độ bền cơ học vao, ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và các tác dụng

hóa học

- Thạch anh được sử dụng nhiều trong các mạch điện tử dùng vi điều khiển xử

lý Thạch anh dùng để tạo dao động với tần số ởn định vì tần số thạch anh tạo ra ít bịảnh hưởng bởi nhiệt độ hơn các mạch RC khác

-Trong vi điều khiển bắt buộc phải có thạch anh (trừ các loại có dao động nội) vìxét chi tiết thì vi điều khiển có CPU, timer, CPU bao gồm các mạch logic và mạchlogic muốn hoạt động cũng cần có xung clock, còn timer thì gồm các dãy FF cũngcần phải có xung để đếm Tùy loại vi điều khiển mà bao nhiêu xung clock thì ứng với 1chu kì máy, và với mỗi xung clock vi điều khiển sẽ đi làm 1 công việc nhỏ ứng vớilệnh đang thực thi

Hình 2.5 Thạch anh

2.2.6 Điện trở, biến trở

Điện trở :

Điện trở là đại lượng vật lí đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của một vậtthể dẫn điện

Điện trở là linh kiện thụ động có tác dụng cản trở cả dòng và áp.Điện trở đựơc

sử dụng rất nhiều trong các mạch điện tử

Ký hiệu:

Biến trở có 3 chân, một trong các chân đó sẽ là “chân chạy”

- Điện trở của thiết bị có thể được thay đổi bằng cách thay đổi chiều dài của dây dẫn điện trong thiết bị, hoặc bằng các tác động khác như nhiệt độ thay đổi, ánh sáng hoặc bức xạ điện từ

2.2.7 LCD:

- LCD đã được tích hợp chíp điều khiển (HD44780) bên trong lớp vỏ và chỉ

đưa các chân giao tiếp cần thiết Các chân này được đánh số thứ tự và đặt tên như hình:

Hình 2.6 Màn hình LCD 16x2

- Chân số 1 LCD nối với GND

- Chân số 2 LCD nối với nguồn 5v

- Chân số 3 LCD nối với 1 biến trở dùng để điều chỉnh độ tương phản LCD

- Chân số 4 LCD là chân chọn thanh ghi Nối chân này với logic 1 (Vcc) hoặclogic 0 (GND) để chọn thanh ghi

+ Logic “0”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi lệnh IR của LCD (ở chế độ

“ghi” - write) hoặc nối với bộ đếm địa chỉ của LCD (ở chế độ “đọc” - read)+ Logic “1”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR bên trong LCD

- Chân số 5 là chân đọc/ghi Nối chân này vào logic 0 để LCD hoạt động ở chế

độ ghi , nối vào logic 1 để LCD hoạt động ở chế độ đọc

- Chân số 6 :Chân cho phép (Enable) Sau khi các tín hiệu được đặt lên busDB0-DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có 1 xung cho phép của chân E

+ Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus sẽ được LCD chuyển vào(chấp nhận) thanh ghi bên trong nó khi phát hiện một xung (high-to-lowtransition) của tín hiệu chân E

+ Ở chế độ đọc: Dữ liệu sẽ được LCD xuất ra DB0-DB7 khi phát hiện cạnh lên (low-to-high transition) ở chân E và được LCD giữ ở bus đến khi nào chân E xuống mức thấp

- Từ chân số 7 đến chân 14 LCD dùng để nhận các bus địa chỉ Tám đường củabus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU Có 2 chế độ sử dụng 8 đườngbus này :

+ Chế độ 8 bit : Dữ liệu được truyền trên cả 8 đường, với bit MSB là bit DB7

+ Chế độ 4 bit : Dữ liệu được truyền trên 4 đường từ DB4 tới DB7, bit MSB là DB7

- Chân 15 LCD nối với nguồn 5v

- Chân 16 LCD nối với GND

19

Hình 3.2 Sơ đồ giải thuật

3.3 Chức năng và nhiệm vụ từng khối

2

J1

TBLOCK-I2

Hình 3.3 Khối nguồn

3.3.2 Khối Hồng Ngoại

- Nhận tín hiệu từ LED phát và LED thu để đưa vào chân INT1 để IC 89c51 sau đóhiển thị lên LCD Khối này ta sử dụng 1 cặp LED hồng ngoại để thu và phát tín hiệu

- Biến trở 10K để điều chỉnh sự chênh lệch điện áp cho OpAmp

- OpAmp để so sánh áp giữa output của LED thu với điện áp được điều chỉnh trực tiếp

từ biến trở 10K ở trên

- Khi ta ngắt sự thu phát của 2 LED hồng ngoại, đầu ra của OpAmp sẽ có giá trị vàokhoảng 2.7 -> 3.0 v tức khi vào ICIC 89c51 sẽ ở mức cao, trong khi đó ngắt INT1 tạichân 3.3 của IC được tích cực ở mức thấp nên khi viết code cho vi điều khiển cần trừ

số đếm đi 1 đơn vị khi khởi động mạch

Hình 3.4 Khối hồng ngoại

3.3.3 Khối Điều Khiển Xung, Khối Đếm và Khối Giải Mã

- Ba khối này được gói gọn trong IC 89c51, tất cả đề được điều khiển bằng cách nốidây và mã code khi nạp lên vi điều khiển

- Mạch sử dụng vi điều khiển 89c51 để đếm có nút reset để reset về 0

- Khi có tín hiệu từ Port 3.3 (Mức 0) ta sẽ code cho vi điều khiển 89c51 đếm lên 1 đơn

vị và xuất ra LCD

Hình 3.5 Cách mắc vi điều khiển 89c51 và Khối hiển thị

3.4 Sơ đồ mạch in

Hình 3.6 Sơ đồ mạch in

5.2. Khả năng ứng dụng, phát triển:

• Ứng dụng đếm sản phẩm

• Phát triển thành đếm số lượng người trong một địa điểm nhất định

Tài liệu tham khảo

1. Nguyễn Nhật Huy (17 Tháng 9 2012) Bài 4: Giao tiếp với LCD 16x2 [Internet] [trích dẫn ngày 30/3/2015] Lấy từ: URL: http://mcu.banlinhkien.vn/threads/bai-4-giao-tiep-voi-lcd-16x2.24/

2. Xuanthanh_haui_dtk16 (23 Tháng 6 2012) 8051 [Internet] [trích dẫn ngày

30/3/2015] Lấy từ: URL: khien/8501

https://sites.google.com/site/xuanthanhdientu1k6/vi-dieu-3. Vuong Khanh Hung (24 Tháng 4 2011) Phần B: Cách ráp mạch điện dùn IC 89c52 [Internet] [trích dẫn ngày 30/3/2015] Lấy từ:

void main(void) {

lcd_init();

dem=0;

mp1:

{ lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("NGUYEN MINH THAI");

lcd_gotoxy(6,1);

lcd_putsf("san pham");

} mp2:

{ lcd_gotoxy(0,1);

delay_ms(100);

} goto mp2;

}

18.95%