KIEN MSP430 mạch đếm và phân loại sảm phẩm

KỸ THUẬT VI XỬ LÝ GVHD:TRẦN HỮU DANH NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN - Cần Thơ, ngày 15 tháng 11 năm 2011 Giáo viên hướng dẫn Trần Hữu Danh KỸ THUẬT VI XỬ LÝ GVHD:TRẦN HỮU DANH MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN…….………………………trang MỞ ĐẦU .4 MỤC LỤC .3 PHẦN I NỘI DUNG .2 CHƯƠNG I GIỚI THIỆU I.Giới thiệu tổng quan II.Mục tiêu cần đạt, hướng giải CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT I.Sơ lược MSP430 .…6 1 Những đặc tính dòng MSP 430 …6 1.2 Sơ đồ chân MSP 430G2152 1.3 Sơ đồ khối vi điều khiển MSP 430G2152 1.4 Cấu trúc chung MSP430GG2152 .8 1.5 Chức chân II LED THU PHÁT HỒNG NGOẠI 11 2.1 Nguyên tắc thu phát hồng ngoại 12 Phần phát 12 Phần thu .12 III LED ĐO ẠN 13 IV CÁC LINH KIỆN KHÁC 13 IC BA62O9 13 IC ổn áp LM 7805 LM 117 14 IC 74HC245 14 CHƯƠNG III THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN 15 Thiết kế phần cứng 15 Giải pháp phần mềm 15 Mạch nguyên lý 16 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 17 I/ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC .17 II/ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .17 TÀI LIỆU THAM KHẢO .18 KỸ THUẬT VI XỬ LÝ GVHD:TRẦN HỮU DANH LỜI CAM ĐOAN Ngày nay, với phát triển không ngừng khoa học kĩ thuật, đem lại cho người thành tựu to lớn, giúp người dễ dàng đạt mục đích thiết kế Nhất mạch tích hợp vi điều khiển khẳng định vị ứng dụng phong phú, tìm hiểu loại vi điều khiển thách thức các sinh viên ngành điện tử, để thực điều cần nhiều yếu tố phần mềm lập trình, card nạp , kiến thức liên quan điều quan trọng có đối tượng điều khiển để tìm hiểu hết tính vi điều khiển Vì em chọn đề tài “ thiết kế mạch đếm phân loại sảm phẩm” để làm đồ án cho Trong đồ án em sử dụng phần nhỏ ứng dụng dòng sản phẩm MSp 430 TI, ngồi nhiều ứng dụng khác Trong trình thực đề tài, nhiều thiếu sót kiến thức hạn chế nội dung trình bày báo cáo hiểu biết thành em đạt giúp đỡ giảng viên hướng dẫn thầy Trần Hữu Danh Em xin cam đoan rằng: nội dung trình bày báo cáo đồ án chép từ cơng trình có trước Nếu không thật, em xin chịu trách nhiệm trước nhà trường Cần Thơ, ngày 30 tháng 11 năm 2011 Sinh viên thực HOANG VAN KIEN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ GVHD:TRẦN HỮU DANH MỞ ĐẦU  - Cùng với phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật hệ vi mạch ln biến đổi cho phù hợp với thời kỳ, vi xử lý vi điều khiển đời 30 năm khơng ngừng phát triển thêm tính mới, ngày có nhiều họ vi điều khiển xuất với tính vơ phong phú Đặc biệt thời đại phát triển khoa học cơng nghệ nhanh chóng ngày hồn thiện với đầy đủ tính tích hợp Các hãng tên tuổi lớn Intel, Motorola, Texas Instrument, Atmel, Phillips đưa hệ vi điều khiển có khả tốc độ siêu xử lý, tiết kiệm lượng Họ vi điều khiển MPS 430 hãng Texas Instrument ví dụ điển hình cho tính vượt trội tốc độ xử lý tín hiệu, tiết kiệm lượng, thông minh Sự đời Họ vi điều khiển MSP430 tạo bước đột phá tốc độ xử lý, sử dụng nguồn cực thấp, thiết kế nhỏ gọn, xử lý linh hoạt mạnh mẽ đặc biệt tích hợp sẵn cảm biến nhiệt độ Chip Với lợi điểm này, việc thiết kế điều khiển ngày dễ dàng đáp ứng yêu cầu kỹ thuật để nâng cao chất lượng sản phẩm ngành công nghiệp - Vì kiến thức giới hạn thiếu kinh nghiệm thực tiễn nên không tránh khỏi sai sót, cố gắng Rất mong đóng góp nhiệt tình q thầy cô bạn Cảm ơn giúp đở tận tình thầy bạn giúp đỡ tơi hoàn thành tốt đồ án KỸ THUẬT VI XỬ LÝ GVHD:TRẦN HỮU DANH CHƯƠNG I GIỚI THIỆU I Giới thiệu tổng quan: Đồ án này, mục đích nhằm sử dụng kiến thức học MSP 430 linh kiện khác để thiết kế mơ hình mạch điện ứng dụng thực tế - Đề tài niên luận: Thiết kế mạch đếm phân loại sản phẩm (theo chiều cao) II Mục tiêu cần đạt, hướng giải quyết: Mục tiêu cần đạt: - Thiết kế mạch đếm sản phẩm - Nhận biết phân loại sản phẩm (theo chiều cao) - Hiển thị kết lên led Hướng giải tổng quát: - Tìm hiểu vi xử lý MSP 430G2553 - Sử dụng phần mềm Orcad 9.2 thiết kế vẽ sơ đồ mạch in - Sử dụng kiến thức học mạch số, led hồng ngoại, led đoạn để thực yêu cầu công viêc - Thi cơng lắp ráp mơ hình mạch điện ứng dụng 2.1 Giải pháp phần cứng Với yêu cầu đề tài phần cứng chia làm khối chức năng: - Mạch nguồn - Khối vi xử lý - Khối mạch cơng suất Quy trình thực - Tìm hiểu đề tài - Trao đổi với giáo viên ý tưởng giải pháp để thực đề tài - Đưa giải pháp thực chọn giải pháp để thực - Tiến hành thiết kế phần cứng - Khi hoàn thành chạy demo kiểm tra chỉnh sửa lại viết báo cáo KỸ THUẬT VI XỬ LÝ GVHD:TRẦN HỮU DANH CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT I SƠ LƯỢC VỀ MSP 430 - MSP 430 họ vi điều khiển cấu trúc RISC 16-bit sản xuất công ty Texas Instruments - MSP chữ viết tắt “MIXED SIGNAL MICROCONTROLLER” Là dòng vi điều khiển siêu tiết kiệm lượng, sử dụng nguồn thấp, khoảng điệnáp nguồn cấp từ 1.8V – 3.6V - MSP 430 kết hợp đặc tính CPU đại tích hợp sẵn module ngoại vi Đặc biệt Chíp MSP 430 giải pháp thích hợp cho ứng dụng yêu cầu trộn tín hiệu 1.1 Những đặc tính dòng MSP 430 • Điện áp nguồn: 1.8V – 3.6 V • Mức tiêu thụ lượng cực thấp: - Chế độ hoạt động: 270 μA 1MHz, 2,2 V - Chế độ chờ: 0.7 μA - Chế độ tắt (RAM trì): 0.1 μA • Cấu trúc RISC-16 bit, Thời gian chu kỳ lệnh 62.5 ns • Cấu hình module Clock bản: - Tần số nội lên tới 16 MHz với hiệu chỉnh tần số +- 1% - Thạch anh 32 KHz - Tần số làm việc lên tới 16 MHz - Bộ cộng hưởng - Nguồn tạo xung nhịp bên ngồi • Timer_A 16 bit với ghi hình, ghi so sánh độ rộng 16 bit • Timer_B 16 bit với ghi hình, ghi so sánh độ rộng 16 bit • Giao diện truyền thông nối tiếp: - Hỗ trợ truyền thông nối tiếp nâng cao UART, tự động dò tìm tốc độ Baud - Bộ mã hóa giải mã IrDA (Infrared Data Associatio) - Bộ mã hóa giải mã IrDA (Infrared Data Associatio) - Chuẩn giao tiếp động SPI - Chuẩn giao tiếp I2C • Bộ chuyển đổi ADC 10 bit, 200 ksps với điện áp tham chiếu nội, Lấy mẫu chốt Tự động quét kênh, điều khiển chuyển đổi liệu • Bộ nạp chương trình • Module mô chip KỸ THUẬT VI XỬ LÝ GVHD:TRẦN HỮU DANH - MSP430 sử dụng biết đến đặc biệt ứng dụng thiết bị đo có sử dụng khơng sử dụng LCD với chế độ nguồn nuôi thấp Với chế độ nguồn nuôi từ khoảng 1,8 đến 3,6v chế độ bảo vệ nguồn - Với tiêu thụ dòng thấp chế độ tích cực dòng tiêu thụ 200uA, 1Mhz, 2.2v; với chế độ standby dòng tiêu thụ 0.7uA Và chế độ tắt trì nhớ Ram dòng tiêu thụ nhỏ 0.1uA - MSP430 có ưu chế độ nguồn nuôi Thời gian chuyển chế độ từ chế độ standby sang chế độ tích cực nhỏ (< 6us) Và có tích hợp 96 kiểu hình cho hiển thị LCD 16 bit ghi, 16 bit RISC CPU - Có đặc điểm họ nhà MSP MCU khơng có tín hiệu dao động ngoại, MSP tự động chuyển sang hoạt động chế độ dao động nội 1.2 Sơ đồ chân MSP 430G2553: Hình 1: Các kiểu chân MSP430 KỸ THUẬT VI XỬ LÝ GVHD:TRẦN HỮU DANH 1.3 Sơ đồ khối vi điều khiển MSP 430G2152 1.4 Cấu trúc chung MSP430G2152 1.5 Chức chân KỸ THUẬT VI XỬ LÝ GVHD:TRẦN HỮU DANH KỸ THUẬT VI XỬ LÝ GVHD:TRẦN HỮU DANH 10 KỸ THUẬT VI XỬ LÝ GVHD:TRẦN HỮU DANH II LED THU PHÁT HỒNG NGOẠI - Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) ánh sáng khơng thể nhìn thấy đượcbằng mắt thường , có bước sóng khoảng từ 0.86μm đến 0.98μm Tia hồngngoại có vận tốc truyền vận tốc ánh sáng - Tia hồng ngoại truyền nhiều kênh tín hiệu Nó ứng dụngrộng rãi cơng nghiệp.Lượng thơng tin đạt mega bit /s Lượngthơng tin truyền với ánh sáng hồng ngoại lớn gấp nhiều lần so với sóngđiện từ mà người ta dung - Tia hồng ngoại dễ bị hấp thụ , khả xuyên thấu Trong điều khiển từxa tia hồng ngoại , chùm tia hồng ngoại phát hẹp , có hướng , khithu phải hướng - Sóng hồng ngoại có đặc tính quan trọng giống ánh sáng ( hội tụqua thấu kính , tiêu cự …) Ánh sáng thường ánh sáng hồng ngoại khácnhau rõ xuyên suốt qua vật chất Có vật chất ta thấy màu xám đục với ánh sáng hồng ngoại trở nên xuyên suốt Vìvật liệu bán dẫn “trong suốt” ánh sáng hồng ngoại , tia hồng ngoạikhông bị yếu vượt qua lớp bán dẫn để 11 KỸ THUẬT VI XỬ LÝ GVHD:TRẦN HỮU DANH 2.1 Nguyên tắc thu phát hồng ngoại Phần phát Một bên có điện trở cộng led phát tia sáng hồng ngoại Khi mã lệnh có giá trị bit =’1’ LED phát hồng ngoại khoảng thời gian T bit Khi mã lệnh có giá trị bit=’0’ LED khơng sáng Do bên thu khơng nhận tín hiệu xemnhư bit = ‘0’ Hình 2.1 led phát hồng ngoại Phần Thu Gồm điện trở nối với nguồn, giao tiếp với vi điều khiển, chức thu ánh sáng hồng ngoại từ led phát ứng với mức logic hay mà vi điều khiển thực cơng việc người lập trình đặc 12 KỸ THUẬT VI XỬ LÝ GVHD:TRẦN HỮU DANH III LED ĐOẠN 3.1 Cấu tạo led đoạn - Led đoạn linh kiện điện tử tích hợp led đơn bố trí hiển thị linh hoạt số từ -9 chữ từ a – f ( dùng hệ thập lục phân ) Một led đoạn hiển thị dấu chấm số thực Hình 3.1: Bố trí thực tế đoạn cấu tạo led - Led đoạn có loại Anode chung Cathode chung Hình 3.2: cấu tạo led đoạn IC ổn áp LM 7805 LM 117 Chức năng: - 7805: giảm nguồn từ 12V- 5V cấp nguồn cho led hồng ngoại IC đệm LM 117: giẩm nguồn từ 5V – 3.5V cấp nguồn cho Vi Điều Khiển Hình 4.2: LM7805 LM 117 13 KỸ THUẬT VI XỬ LÝ GVHD:TRẦN HỮU DANH THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN I Thiết kế phần cứng: Nguyên tắc hoạt động: Với ý tưởng thiết kế mạch đếm phân loại sản phẩm nên băng truyền thiết kế theo hình chữ T, với motor băng truyền thứ chạy Băng truyền thứ hai điều khiển chân số chân số vi điều khiển kếtGiả sử, ta gọi cặp led thu phát hồng ngoại thứ led phân loại cặp thu phát thứ hai led đếm Ở trạng thái thường trực hai led thu led phát thông với nên chân P2.2 P2.3 vi điều khiển mức logic Nếu có sản phẩm qua chân P2.2 chân P2.3 lên mức logic tùy theo led phân loại hay led đếm.Nếu sản phẩm tốt qua motor thứ hai quay theo chiều thuận, sản phẩm đưa bên trái Nếu sản phẩm bi loại di qua motor thứ quay theo chiều ngược lại kéo sản phẩm bên phải II GIẢI PHÁP PHẦN MỀM Sơ đồ khối: 14 KỸ THUẬT VI XỬ LÝ GVHD:TRẦN HỮU DANH III Sơ đồ mạch thực tế 15 KỸ THUẬT VI XỬ LÝ R1 11 Q1 PNP 10 1k GVHD:TRẦN HỮU DANH Q2 R2 R3 PNP 4.7K 1k 8 U1 13 14 15 16 17 18 19 20 P1.0/TACLK P2.0/ACLK P1.1/TA0 P2.1/INCLK P1.2/TA1 P2.2/CAOUT/TA0 P1.3/TA2 P2.3/CA0/TA1 P1.4/SMCLK/TCK P2.4/CA1/TA2 P1.5/TA0/TMS P2.5/ROSC P1.6/TA1/TDI/TCLK P1.7/TA2/TDO/TDI XIN XOUT RST/NMI TEST 10 11 12 10 11 PCO MSP430F1121 PC0 C1 10 5V 1N4148 R11 1k A 3r K R20 A 47k LED LEDP5 K A LED-RED K LEDP5 R21 330r 74HC14 K R20 47k LED Q1 C1815 U1:E LEDT5 74HC14 11 R2 U1:E LEDT5 11 D5 10 1nP RL3 A LED-RED R21 330r Khối mạch vi điều khiển CODE #include "msp430g2152.h" union reg { struct bit { unsigned char b0:1; unsigned char b1:1; unsigned char b2:1; unsigned char b3:1; unsigned char b4:1; unsigned char b5:1; unsigned char b6:1; unsigned char b7:1; 16 KỸ THUẬT VI XỬ LÝ GVHD:TRẦN HỮU DANH }_BIT; unsigned char _BYTE; }; union reg* _P2_DIRECT = (union reg*)0x2A ; union reg* _P2_OUT = (union reg*)0x29 ; union reg* _P2_IN = (union reg*)0x28 ; union reg* _P2_SEL = (union reg*)0x2E ; union union union union reg* reg* reg* reg* _P1_DIRECT = (union reg*)0x22 ; _P1_IN = (union reg*)0x20 ; _P1_OUT = (union reg*)0x21 ; _P1_SEL = (union reg*)0x26 ; unsigned char To7Seg(unsigned char nVal,unsigned char nPt); void Delay(unsigned int nLoop); unsigned char mDigit[2]; unsigned char mDigNo; void main(void) { // Chuong trình unsigned char i; WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; _P2_SEL->_BIT.b2 =0; _P2_SEL->_BIT.b3 =0; _P1_DIRECT->_BYTE =0x7F; _P1_DIRECT->_BIT.b7 = 1; _P2_DIRECT->_BIT.b0 = 1; _P2_DIRECT->_BIT.b1 = 1; _P2_DIRECT->_BIT.b2 = 1; _P2_DIRECT->_BIT.b3 = 1; _P2_DIRECT->_BIT.b4 = 0; INPUT //dinh nghia 1byte lam OUPUT // ÐInh nghia P2.2 _P2_DIRECT->_BIT.b5 = 0; //_P2_OUT->_BIT.b0 = 1; //_P2_OUT->_BIT.b1 = 1; // _P2_OUT->_BIT.b1 = 0; CCTL0 = CCIE; CCR0 = 10000; overload,TACCRO,CCRO, TACCR0 TACCIFG TACTL = TASSEL_2 + MC_1; _BIS_SR(GIE); // CCR0 interrupt enabled // cycles to // SMCLK, upmode // interrupt mDigNo = 0; i=0; mDigit[1] = To7Seg(i/10,0); mDigit[0] = To7Seg(i%10,0); 17 KỸ THUẬT VI XỬ LÝ GVHD:TRẦN HỮU DANH while(1) { if ((1 & _P2_IN->_BIT.b5)) { Delay(20000); while((1 & _P2_IN->_BIT.b5)) {}; { _P2_OUT->_BIT.b3 = 1; } } het if ((1 & _P2_IN->_BIT.b4)) { Delay(20000); while((1 & _P2_IN->_BIT.b4)) {}; //co san pham di qua // doi san pham di qua //for(i=0;i_BIT.b3 = 0; if(i>=99) { i=0; } //Delay(50000); } //for } } } //********************************************************************** ******** // Timer A0 interrupt service routine #pragma vector=TIMER0_A0_VECTOR vector=TIMERA0_VECTOR(msp430) // #pragma // sua lai TIMER0_A0_VECTOR interrupt void Timer_A (void) { switch(mDigNo) { case 0: _P2_OUT->_BIT.b0 =1; _P2_OUT->_BIT.b1 = 0; //TACCR0 = TACCR0 + 10000; //_P2_OUT->_BYTE =~0x01; break; case 1: _P2_OUT->_BIT.b1 = 1; _P2_OUT->_BIT.b0 = 0; //TACCR0 = TACCR0 + 10000; //_P2_OUT->_BYTE =~0x02; break; } 18 KỸ THUẬT VI XỬ LÝ GVHD:TRẦN HỮU DANH P1OUT = mDigit[mDigNo]; } mDigNo++; if(mDigNo >1) mDigNo = 0; //********************************************************************** ******** unsigned char To7Seg(unsigned char nVal,unsigned char nPt) { unsigned char nRet; switch(nVal) { case 0: nRet = 192; break; case 1: nRet = 249; break; case 2: nRet = 164; break; case 3: nRet = 176; break; case 4: nRet = 153; break; case 5: nRet = 146; break; case 6: nRet = 130; break; case 7: nRet = 248; break; case 8: nRet = 128; break; case 9: nRet = 144; break; case 10: nRet = 255; break; } //switch //C0 //F9 //A4 //B0 //99 //92 //82 //F8 //80 //90 //FF if(nPt) nRet = nRet & 127; //7F return(nRet); } 19 KỸ THUẬT VI XỬ LÝ GVHD:TRẦN HỮU DANH //********************************************************************** ******** void Delay(unsigned int nLoop) { while(nLoop ); } //********************************************************************** ******** CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI I KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Mạch chạy phần đếm, II HƯỚNG PHÁT TRIỂN 20 KỸ THUẬT VI XỬ LÝ GVHD:TRẦN HỮU DANH TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đỗ Thị Thu,Lê Đức Thành Công, Những kiến thức MSP430, đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh [2]Nguyễn trung Lập , Giáo trình Kỹ Thuật Số, Đại học Cần Thơ, 2010 [3] Trương Văn Tám, Giáo trình Mạch điện tử, Đại học Cần Thơ, 2003 Các website: http: www.alldatasheet.com 21 ... hình mạch điện ứng dụng thực tế - Đề tài niên luận: Thiết kế mạch đếm phân loại sản phẩm (theo chiều cao) II Mục tiêu cần đạt, hướng giải quyết: Mục tiêu cần đạt: - Thiết kế mạch đếm sản phẩm. .. theo led phân loại hay led đếm. Nếu sản phẩm tốt qua motor thứ hai quay theo chiều thuận, sản phẩm đưa bên trái Nếu sản phẩm bi loại di qua motor thứ quay theo chiều ngược lại kéo sản phẩm bên... tính vi điều khiển Vì em chọn đề tài “ thiết kế mạch đếm phân loại sảm phẩm để làm đồ án cho Trong đồ án em sử dụng phần nhỏ ứng dụng dòng sản phẩm MSp 430 TI, ngồi nhiều ứng dụng khác Trong