đồ án vi điều khiển bk

ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN MỤC LỤC ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại công nghệ phát triển mạnh mẽ, thiết bị số có vai trò quan trọng công nghiệp đời sống người dần chiếm ưu số lượng chủng loại Công nghệ số ứng dụng nhiều lĩnh vực cộc sống, chủ yếu làm nhiêm vụ như: đo lường, điều khiển cấu máy, truyền thong thiết bị …tạo tiện dụng cho người sử dụng thiết bị điện tử Với tính ưu việt vi điều khiển hệ thống vừa nhỏ thực nhiều trình, đồ án hệ thống vi điều khiển dùng lĩnh vực thường gặp nói đến nhắc đến vi điều khiển : đếm kiện Một ứng dụng thực tế phần đếm sản phẩm dây truyền công nghiệp ngày Đồ án cải tiến thêm nhiều chức cho phù hợp với dây truyền đại mục đích sử dụng mạch liên kết với cấu để xếp đủ sản phẩm vào thùng, hay đếm số thùng lô hàng, lưu lại liệu ca làm việc tiện cho việc kiểm tra bảo mật… Đồ án thực nhằm làm rõ chất vi điều khiển việc điều khiển trình chất cấu thành hệ thống vi điều khiển Từ kiến thức học đồng thời tham khảo thêm thông tin từ nhiều nguồn với trợ giúp thầy cô bạn bè, với vốn kiến thức có hạn không tránh khỏi thiếu sót thực Mong thầy cô người góp ý cho đề tài thêm hoàn chỉnh ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI I MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM Ngày nay, với phát triển khoa học kỹ thuật nói chung kỹ thuật điện tử nói riêng Kỹ thuật số đóng vai trò quan trọng lĩnh vực khoa học kỹ thuật , quản lý, công nghiệp hóa tự động hóa Do phải nắm bắt vận dụng cách hiệu nhằm góp phần vào phát triển khoa học kỹ thuật giới nói chung phát triển kỹ thuật điện tử nói chung Việc áp dụng lĩnh vực điện tử vào nghành sản xuất sản phẩm gia dụng nhà hệ thống quản lý sản xuất đưa vào ứng dụng rộng rãi phù hợp với chức cụ thể làm tăng suất làm việc cho dây truyền làm việc Phù hợp với tiến trình công nghiệp hóa đại hóa công nghiệp nước ta Trong thực tế nhà máy sản xuất lớn ứng dụng việc đếm sản phẩm khâu đóng gói sản phẩm mạch điện tử làm tăng suất lao động giảm chi phí nhân công, tự động hóa dây truyền công nghiệp, xác hóa sản phẩm Mạch đếm sản phẩm mà giao làm đồ án mô hệ thống đếm sản phẩm dây truyền công nghiệp Với đề tài chọn mạch đếm sản phẩm dùng 89s52 dòng vi xử lý mà học môn vi điều khiển với linh kiện nhỏ gọn thực viêc đếm sản phẩm Linh kiện hồng ngoại chọn mạch thu phát hồng ngoại tích hợp nhằm đảm bảo gọn nhẹ cho mạch mô Phần giao tiếp máy tính dùng Max232 để đồng tín hiệu mạch với máy tính (đồng điện áp) ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN II.TỔNG QUAN CẤU TRÚC HỆ THỐNG Sơ đồ khối Hình - Chức khối Mạch nguồn: cung cấp nguồn điện cho hệ thống hoạt động Mạch Reset: Reset Vi điều khiển Mạch tạo xung: tạo xung cho Vi điều khiển Cảm biến hồng ngoại: phát sản phẩm Mạch so sánh: gây ngắt cho vi điều khiển có sản phẩm qua Led đơn: báo sang đếm đủ sản phẩm Led đoạn: hiển thị số lượng sản phẩm Max 232: Tương thích mức điện áp máy tính với vi điều khiển Cổng COM: truyền nhận dử liệu từ máy tính tới vi điều khiển Giao diện: giao diện điều khiển hệ thống ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN III GIỚI THIỆU VỀ LINH KIỆN SỬ DỤNG Giới thiệu 89S52 Hình AT89S52 vi điều khiển thông dụng giá rẻ có nhiều tính hay,đặc biệt có tích hợp mạch nạp ISP chíp giúp người sử dụng dễ dàng thực thí nghiệm với chi phí thấp AT89S52 gồm chức sau: * CPU gồm: - Thanh ghi tích lũy A; - Thanh ghi tích lũy phụ B,dùng cho phép nhân phép chia; - Đơn vị logic học (ALU: Arithmetic Logical Unit); - Thanh ghi từ trạng thái chương trình (PSW: Programe Status Word); - Bốn băng ghi; - Con trỏ ngăn xếp ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN * Bộ nhớ chương trình (bộ nhớ ROM) gồm 8kbyte Flash * Bộ nhớ liệu (bộ nhớ RAM) gồm 256 byte * Bộ UART (Universal Ansynchronous Receiver and Transmitter) có chức truyền nhận nối tiếp, AT89S52 giao tiếp với cổng nối tiếp máy tính thông qua UART * Timer/Counter 16 bit thực chức định thời đếm kiện * WDM (Watch Dog Timer): WDM dùng để phục hồi lại hoạt động CPU bị treo nguyên nhân * Khối điều khiển ngắt với nguồn ngắt nguồn ngắt * Bộ lập trình (ghi chương trình lên Flash ROM) cho phép người sử dụng nạp chương trình cho chíp mà không cần nạp chuyên dụng * Bộ chia tần số với hệ số chia la 12 * cổng xuất nhập với 32 chân Sơ đồ chân: ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Hình 1.1 Port (P0.0->P0.7) Ngoài chức xuất nhập, Port bus đa hợp liệu địa chỉ,chức sử dụng giao tiếp với thiết bị có kiến trúc vi mạch nhớ 1.2 Port (P1.0->P1.7) Chức Port chức xuất nhập liệu Port khác Port xuất nhập liệu theo bit theo byte Có chân P1.5,P1.6,P1.7 dùng để nạp ROM theo chuẩn ISP; hai chân P1.0,P1.1 dùng cho timer2 1.3 Port (P2.0->P2.7) Ngoài chức cổng xuất nhập byte cao bus địa sử dụng nhớ 1.4.Port 3(P3.0->P3.7) Mỗi chân Port chức xuất nhập có chức riêng cụ thể khác: Bit Tên Chức P3_0 RXD Dữ liệu nhận cho port nối tiếp P3_1 TXD Dữ liệu truyền cho port nối tiếp P3_2 INT0 Ngắt bên P3_3 INT1 Ngắt bên P3_4 T0 Ngõ vào counter/timer ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN P3_5 T1 Ngõ vào counter/timer P3_6 WR Xung ghi nhớ liệu P3_7 RD Xung đọc liệu từ nhớ thiết bị ngoại vi 1.5 Chân /PSEN (Program Store Enable) Là chân điều khiển đọc chương trình nhớ ngoài, nối với chân /OE phép đọc byte mã lệnh ROM /PSEN mức thấp thời gian đọc mã lệnh Mã lệnh đọc từ nhớ qua bus liệu (Port 0) , ghi lệnh để giải mã Khi thực chương trình ROM nội /PSEN mức cao 1.6 Chân /ALE (Adress Latch Enable) ALE tín hiệu điều khiển chốt địa có tần số 1/6 tần số dao động vi điềukhiển Tín hiêu ALE dùng cho phép vi mạch chốt bên 74373,74573, chốt byte địa thấp khỏi bus đa hợp địa chỉ/ liệu (Port 0) 1.7 Chân /EA (External access) Tín hiệu /EA cho phép chọn nhớ chương trình nhớ hay vi điều khiển Nếu /EA mức cao (đối với VCC ) vi điều khiển thi hành chương trình ROM nội Nếu /EA mức thấp (đối với GND) vi điều khiển thi hành chương trình từ nhớ 1.8 Chân/RST ( Reset) Ngõ vào /RST chân ngõ reset 8051 Khi tín hiệu mức cao (trong chu kỳ máy) ghi vi điều khiển tải giá trị thích hợp để khởi động hệ thống ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Mạch reset cho 8051 Reset tay Reset tự động cấp nguồn Hình 1.9 Chân /XTAL1, /XTAL2 AT89S52 có dao động chíp,nó thường nối với dao động thạch anh có tần số lớn 33 MHz, thông thường 12MHz Sơ đồ mạch dao động: Hình 1.10 Chân /VCC /GND 89S52 dùng nguồn chiều có dải điện áp từ 4v đến 5.5v cấp qua chân 40 20 1.11 Bộ định thời/bộ đếm (timer/counter) 8051 có 2timer timer0 timer1.Các timer timer 16bit,giá trị đếm max 65536(đếm từ đến 65335) Hai timer có nguyên lý hoạt động hoàn toàn giống độc lập.Sau cho phép chạy,mỗi có thêm xung đầu vào đếm,giá trị timer tự động tăng them đơn vị,cứ giá trị tăng lên vượt giá trị max mà ghi đếm biểu diễn giá trị đếm lại đưa giá trị min(thông thường min=0).Điều ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN hiểu tràn timer (overflow) gây ngắt ngắt tràn timer cho phép Việc cho timer chạy/dừng thực bit TR ghi TCON (đánh địa đến bit) Khi bit TRx =1,timer x đếm,ngược lại TRx =0,timer không đếm có xung đưa vào.Khi dừng không đếm,giá trị timer giữ nguyên Các bit TFx cờ báo tràn timer.khi tràn timer xảy ra,cờ tự động đặt lên ngắt tràn timer cho phép,ngắt xảy ra.Khi CPU xử lý ngắt tràn timerx,cờ ngắt TFx tương ứng tự động xóa Giá trị đếm 16 bit timer lưu hai ghi THx (byte cao) TLx (byte thấp).Hai ghi ghi/đọc lúc nào.Tuy nhiên nhà sản xuất khuyến cáo nên dừng timer (cho bit TRx=0) trước ghi/đọc ghi chứa giá trị đếm Các ghi hoạt động nhiều chế độ,được quy định bit ghi TMOD (không đánh địa đến bit) GATE1 C/T1# M1 Bít Tên Timer M0 GATE1 C/T1# GATE0 C/T0# M1 Mô tả M0 Bit mở cổng cho timer 1,khi đặt timer chạy chân INT1 mức cao.Nếu bit hoạt động timer không bị ảnh hưởng mức logic chân INT1 Bit chọn chế độ counter/timer timer 1=bộ đếm kiện 1.0=bộ định khoảng thời gian ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN hợp ý nghĩa Thông thường kiểu ngắt hay chọn ngắt theo sướn xuống Giới thiệu Max 232 Hình Khi giao tiếp với máy tính, toán đặt tín hiệu ic 89s52 không tương thích điện áp với tín hiệu điện áp máy tính để giải vấn đề ta dùng ic max232 Cổng com máy tính có mức đến 12v mức -12 đến -3v Tuy nhiên, ic89s52 mức 2.4 đến 5v, mức âm đến 0.45 v Max232 ic biến đổi điện áp cho chúng giao tiếp với Khi đặt đồng hóa giữ máy tính với vi điều khiển điện áp tần số dao động chúng truyền liệu cho ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN 3.Thu phát hồng ngoại mạch so sánh điện áp Mắt hồng ngoại gồm led phát hồng ngoại transistor kích mở hồng ngoại từ led phát Khi đưa cấp nguồn cho led hồng ngoại có tín hiệu hồng ngoại đến chân B transistor thu làm transistor thông Mức logic chân C (chân 3) Nếu che khuất led phát( sản phẩm qua) mức logic chân C (chân 3) LM358 linh kiện dùng để so sánh điện áp Nó OPAM làm việc so sánh điện áp, tạo điện áp chuẩn giao tiếp mạch cảm biến với ic 89s52 Khi cảm biến hộng ngoại bị che khuất (có sản phẩm qua) đầu khuếch đại thuật toán chuyển mức từ xuông gây ngắt theo sườn âm chân INT0 Hoạt động : + Bình thường, vật chắn transistor dẫn cực E cực C transistor thông với nhau.mức logic chân C (chân 3) chân OPAM mức Mức logic đầu vào OPAM mức 2.5v lúc(vì qua cầu phân áp) đầu OPAM mức cao Không gây ngắt cho chân INT0 + Khi có vật chắn,cực C transistor thu có mức logic 1(bằng 5v) lớn mức logic chân OPAM nên đầu OPAM có mức logic 0.Sự thay đổi mức từ sang làm ngắt chân INT0 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Hình OPAM LM358 Hình ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Sơ đồ mạch hồng ngoại so sánh dùng OPAM Lm358 Hình ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN CHƯƠNG II : THỰC HIỆN ĐỀ TÀI I MẠCH HỆ THỐNG Mạch nguyên lý: Hình 10 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Mạch in: Hình 11 Hình ảnh đồ án: ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN II Chương Trình: 1.Lưu đồ khởi tạo chương trình: Hình 13 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN 2.Lưu đồ ngắt ngoài: Hình 14 Lưu đồ truyền thông nối tiếp Hinh 15 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Chương trình: Chương trình cho vi điều khiển viết trình biên dịch Keil C version Chương trình cụ thể nằm phần Phụ lục III Giao Diện: Giới thiệu: Hiện có nhiều phần mền tạo lập giao diện giao tiếp máy tính RS232 như: Visual C, Matlab… chúng em định sử dụng phần mền Matlab cho đồn án MATLAB môi trường lập trình xem “là sinh dùng để tính toán kỹ thuật “ Mặc dù chuyên ngành hẹp có phần mềm tiện lợi MATLAB, MATLAB cho điểm cao nhờ nhiều lợi như: - Ngôn ngữ sáng, không đòi hỏi biết nhiều thủ tục (cái matlab giống java, giúp người học ngôn ngữ dễ dàng hơn, không phức tạp C).Để người lập trình giới (vốn quen với ngôn ngữ C) học matlab nhanh hơn, ngôn ngữ matlab giống ngôn ngữ C, chương trình matlab dịch thành chương trình C - Tổ chức nhớ để lưu trữ mảng tốt, tính toán mảng matlab thực nhanh Có thể nhanh chống thấy kết lệnh, nên dễ dàng kiểm tra chương trình Đa số ngôn ngữ khác cần phải biên dịch chương trình lỗi chạy, chạy chế độ debug tốn thời gian - Các công cụ (toolbox) phát triển matlab dễ dàng, toolbox có số lệnh, lệnh đặt file test đơn giản Nhờ chế mà người ta nhanh chống phát triển matlab để phục vụ nghiên cứu lĩnh vực cụ thể (ví dụ : có toolbox dành cho việc tối ưu hóa, có dành cho chuẩn truyền thông 802.11, có dùng để tính toán thiết kế ô tô,…) nói chế mở yếu tố để matlab ngày thông dụng - Các công cụ (toolbox) phát triển matlab dễ dàng, toolbox có số lệnh, lệnh đặt file test đơn giản Nhờ chế mà người ta nhanh chống phát triển matlab để phục vụ nghiên cứu lĩnh vực cụ thể (ví dụ : có toolbox dành cho việc tối ưu hóa, có dành cho chuẩn truyền thông 802.11, có ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN dùng để tính toán thiết kế ô tô,…) nói chế mở tếu tố để matlab ngày thông dụng - MATLAB có phiên chạy hệ hành khác nhau, việc trao đổi liệu phiên đơn thaun62 trao đổi file test (các file.m) Ở điểm có lẽ Java có giải pháp hay dùng “máy ảo Java”, thông qua máy ảo Java nên tốc độ không cao, Matlab viết riêng để tận dụng khả hệ điều hành nên cho tốc độ cao - Công cụ simulink theo Matlab giúp mô hệ vật lý để quan sát kết máy, không cần chế độ phần cứng Phải nói simulink, giới nhiều báo khoan học Giao diện Guide: Hinh16 CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN I.ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA ĐỀ TÀI: Ưu điểm: - Mạch nhỏ gọn, phù hợp với việc học tập nghiên cứu vi điều khiển ứng dụng vào đời sống ngày Linh kiện phổ biến, dễ dàng thực việc mô ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN - - Tiết kiệm nguồn điện cách sử dụng nguồn máy tính, nguồn chuẩn 5v cho mạch hoạt động Thiết kế phần mềm ORCAD thông dụng nghành điện tử Thích hợp phòng thí nghiệm, dạy học vi điều khiển Đó dẫn chứng cụ thể cho việc sử dụng vi điều khiển áp dụng vào đời sống Làm rõ chất ngắt ngắt nối tiếp vi điều khiển Phát triển thêm ta có đc hệ thống phù hợp với môi trường làm việc, nâng cao suất lao động, tiết kiệm nhân công Nhược điểm: - Mạch đồ án thực mô hệ thống đếm sản phẩm nên dùng thu phát hồng ngoại tích hợp làm khoảng thu phát ngắn, không phù hợp với việc đếm sp thực tế II.HƯỚNG CÁI TIẾN : - - - Mạch phát triển thêm nhiều chức để thành hệ thống cho dây truyền công nghiệp Dùng thu phát hông ngoại riêng biệt để có khoảng cách xa Với dung lượng nhớ AT89S52 lập trình thếm việc đếm số lượng sản phẩm hay thùng hàng vào lô cách xác Việc giao tiếp mạch với máy tính dùng máy tính để điều khiển số lượng sản phẩm cần đếm Lưu lại tiến trình làm việc ca làm việc hay lưu lại lịch sử làm việc ca làm việc máy tính Quản lý xưởng xác mà không cần phải xuống tận nơi Với cải tiến trên, có hệ thống đế sản phẩm xác, tiện lợi mà giá thành phù hợp với dây truyền vừa nhỏ hệ thống dây truyền lớn TÀI LIỆU THAM KHẢO Cấu trúc lập trình họ vi điều khiển 8051 (Nguyễn Tăng Cường – Phan Quốc Thắng) Vi Điều Khiển, Cấu Trúc- Lập Trình Và Ứng Dụng (Vũ Thị Thu Hương- Vũ Trung Kiên) Internet ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN PHỤ LỤC #include #include #define NUT1 P2_3 #define NUT2 P2_4 unsigned int count; unsigned char temp; unsigned char dem; unsigned char code Code7Seg[] = {0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F}; void delay(unsigned long ms) { while(ms ) continue; } void hienthisanpham(){ dem=count; P2 = Code7Seg[dem]; delay(500); } unsigned char nhandl(void){ if(RI==1) { RI=0; temp=SBUF; } return temp; } ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN void ngatngoai0( ) interrupt { count++; } void main () { SCON = 0x52; // cong noi tiep hoat dong o che TMOD = 0x21; // timer1 hoat dong o che 2-8 bit tu nap lai,timer hoat dong che 1,16 bit nap lai bang phan mem TH1=TL1 = -3; TR1 =1; // tao toc duong truyen cho cong noi tiep baud=9600 // de timer bat dau hoat dong IE=0x85; // bat ngat ngoai IT0=1; // ngat suon xuong count=0; temp=0; dem=0; P2=0x3F; P1=0x00; while(1) { printf("SO_SAN_PHAM_DEM_DUOC_LA: %d\n",count); delay(500); hienthisanpham(); if(count==5){ P1_0=1; } else{ nhandl(); ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN if(temp==1){ P1_0=1; } if(temp==2){ P1_0=0; } } } } ... Hình 10 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Mạch in: Hình 11 Hình ảnh đồ án: ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN II Chương Trình: 1.Lưu đồ khởi tạo chương trình: Hình 13 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN 2.Lưu đồ ngắt... mức từ sang làm ngắt chân INT0 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Hình OPAM LM358 Hình ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Sơ đồ mạch hồng ngoại so sánh dùng OPAM Lm358 Hình ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN CHƯƠNG II : THỰC HIỆN ĐỀ TÀI... lưu lại liệu ca làm vi c tiện cho vi c kiểm tra bảo mật… Đồ án thực nhằm làm rõ chất vi điều khiển vi c điều khiển trình chất cấu thành hệ thống vi điều khiển Từ kiến thức học đồng thời tham khảo