baocao

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ o0o - BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÚNG GIAO TIẾP I2C GIỮA VI ĐIỀU KHIỂN PIC GVHD: ThS TRẦN HỒNG QN NHĨM: TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2016 DANH SÁCH HÌNH VẼ GVHD: ThS TRẦN HỒNG QN MỤC LỤC MỤC LỤC III DANH SÁCH HÌNH VẼ VI ĐẶC TẢ HỆ THỐNG VIII PHÂN CƠNG NHĨM IX BẢNG ĐÁNH GIÁ X CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Sơ lược vi xử lý vi điều khiển 1.2 Tổng quan vi điều khiển PIC 1.2.1 PIC gì? 1.2.2 Đặc điểm PIC so với loại vi điều khiển khác 1.2.3 Kiến trúc PIC 1.2.4 RISC CISC 1.2.5 PIPELINING (xử lí song song) 1.2.6 Các dòng PIC cách lựa chọn vi điều khiển PIC 1.2.7 Ngơn ngữ lập trình cho PIC 1.2.8 Mạch nạp PIC 1.3 Tổng quan PIC 16F877A 11 1.3.1 Sơ đồ khối bảng mô tả chức chân PIC16F877A 11 1.3.2 Tổ chức nhớ 16 1.3.2.1 Tổ chức nhớ chương trình 17 1.3.2.2 Tổ chức nhớ liệu 17 1.3.2.3 Các ghi mục đích chung 17 III NHĨM MỤC LỤC GVHD: ThS TRẦN HỒNG QUÂN 1.3.2.4 Các ghi chức đặc biệt 19 1.3.2.5 Các ghi trạng thái 19 1.3.3 Các cổng PIC 16F877A 20 1.3.3.1 PORTA ghi TRISA 20 1.3.3.2 PORTB ghi TRISB 21 1.3.3.3 PORT C ghi TRIS C 23 1.3.3.4 PORT D ghi TRIS D 25 1.3.3.5 PORT E ghi TRIS E 26 1.3.4 Hoạt động định thời 27 1.3.4.1 Bộ định thời TIMER 27 1.3.4.2 Bộ định thời TIMER1 29 1.3.4.3 Bộ định thời TIMER2 31 1.4 LM35 33 1.4.1 Giới thiệu 33 1.4.2 Thông số kỹ thuật 33 CHƯƠNG Giao tiếp I2C 35 2.1 Giới thiệu chung I2C 35 2.1.1 Đặc điểm giao tiếp I2C 35 2.2 I2C vi điều khiển PIC 37 2.2.1 Tổng quan chung 37 2.2.2 Truyền nhận liệu dùng I2C 38 2.2.3 Giao tiếp I2C vi điều khiển 16F87x 39 2.2.3.1 Cách sử dụng I2C chế độ Master 39 2.2.3.2 Hàm khởi tạo I2C pic 16F87x 40 IV NHÓM MỤC LỤC GVHD: ThS TRẦN HỒNG QN 2.2.3.3 Q trình truyền nhận PIC 16F87x 40 CHƯƠNG THIẾT KẾ 43 3.1 Sơ đồ nguyên lý mạch 43 3.2 Sơ đồ khối hệ thống 45 3.3 Lưu đồ giải thuật 46 3.3.1 Chip Master 46 3.4 Chương trình 47 3.4.1 Phần master 47 3.4.2 Phần slave: 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 V NHĨM DANH SÁCH HÌNH VẼ GVHD: ThS TRẦN HỒNG QN DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1 Kiến trúc Harvard kiến trúc Von-Neumann Hình 1.2 Cơ chế PIPELINING Hình 1.3 PIC 16F877A 11 Hình 1.4 Sơ đồ khối PIC16F877A 12 Hình 1.5 Ngăn xếp đồ nhớ chương trình PIC16F877A 16 Hình 1.6 Các ghi PIC16F877A 18 Hình 1.7 Thanh ghi trạng thái (địa 03h, 83h, 103h, 183h) 19 Hình 1.8 Sơ đồ khối chân RA3: RA0 RA5 21 Hình 1.9 Sơ đồ khối chân RA4/T0CKI 21 Hình 1.10 Sơ đồ khối chân RB3:RB0 22 Hình 1.11 Sơ đồ khối chân RB7:RB4 23 Hình 1.12 Sơ đồ khối chân RC 24 Hình 1.13 Sơ đồ khối chân RC RC 25 Hình 1.14 Sơ đồ khối PORTD (trong chế độ port I/O) 26 Hình 1.15 Sơ đồ khối PORTE (trong chế độ I/O port) 27 Hình 1.16 Sơ đồ khối định thời Timer chia dùng chung với WDT 28 Hình 1.17 Cạnh tăng timer1 30 Hình 1.18 Sơ đồ khối định thời timer1 31 Hình 1.19 Sơ đồ khối TIMER2 32 Hình 1.20 T2CON: Thanh ghi điều khiển Timer2 (địa 12h) 32 Hình 1.21 Cảm biến nhiệt độ LM35 33 Hình 1.22 Sơ đồ chân LM35 34 Hình 2.1 Bus I2C thiết bị ngoại vi 35 VI NHĨM DANH SÁCH HÌNH VẼ GVHD: ThS TRẦN HỒNG QUÂN Hình 2.2 Kết nối thiết bị vào bus I2C chế độ chuẩn (Standard mode) chế độ nhanh (Fast mode) 36 Hình 2.3 Truyền nhận liệu chủ/tớ 37 Hình 2.4 Dạng xung trình truyền nhận PIC 16F877A 41 Hình 3.1 Master 43 Hình 3.2 Slave 44 Hình 3.3 Nguồn 44 Hình 3.4 Nối chân I2C 45 Hình 3.5 Sơ đồ khối hệ thống 45 Hình 3.6 Sơ đồ giải thuật chip master 46 Hình 3.7 Sơ đồ giải thuật chip slave 47 VII NHÓM ĐẶC TẢ HỆ THỐNG GVHD: ThS TRẦN HỒNG QN ĐẶC TẢ HỆ THỐNG No Specification (thơng số kỹ thuật) Product Specification Engineering Specification Hardware Specification Description( mơ tả) Hệ thống có khả hiển thị nhiệt độ môi trường, đồng thời cảnh báo nhiệt độ vượt ngưỡng cho phép Input: Cảm biến nhiệt độ Output: LCD Vi điều khiển: PIC 16F877A Cảm biến : LM35 Chức năng: hiển thị nhiệt độ, điều chỉnh mức cho phép nhiệt độ Software Specification Giải thuật điều khiển: -Điều khiển chuyển đổi kênh mong muốn -Cảnh báo theo nhiệt độ cài đặt trước Platform: mạch PIC16F877 Tiến trình kiểm tra: Test Specification - Kiểm tra hoạt động bàn phím, LCD - Kiểm tra hoạt động cảm biến nhiệt - Kiểm tra hoạt động giải thuật điều khiển VIII NHÓM PHÂN CƠNG NHĨM GVHD: ThS TRẦN HỒNG QN PHÂN CƠNG NHĨM Tên nhóm: Nhóm Ngày 5/12/2016 Tên thành viên Vai trị Mức độ hồn thành Phạm Bá Quốc Hùng Thiết kế phần mềm 100% Phạm Minh Hải Làm báo cáo 100% Võ Đức Hòa Làm mạch kiểm tra 100% Nguyễn Trọng Hiếu Làm mạch kiểm tra 100% Đinh Công Đức Thiết kế phần cứng 100% Vận hành Tất thành viên Họp nhóm Thứ hàng tuần IX NHĨM BẢNG ĐÁNH GIÁ GVHD: ThS TRẦN HỒNG QN BẢNG ĐÁNH GIÁ Linh kiện Đánh giá PIC16F887 LCD 16x2 LM35 Nút nhấn LM7805 B688 Hoạt động ổn định S S S M S S Tuổi thọ cao S S M M M S Tiết kiệm lượng M M S S W W Chính xác S S M M S S Chi phí thấp M M M S S S X NHÓM BÀI TẬP LỚN GVHD: ThS TRẦN HOÀNG QUÂN CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Sơ lược vi xử lý vi điều khiển Trong thập niên cuối kỉ XX, từ đời cơng nghệ bán dẫn, kĩ thuật điện tử có phát triển vượt bậc Các thiết bị điện tử sau tích hợp với mật độ cao cao diện tích nhỏ, nhờ thiết bị điện tử nhỏ nhiều chức Các thiết bị điện tử ngày nhiều chức giá thành ngày rẻ hơn, điện tử có mặt khắp nơi Bước đột phá công nghệ điện tử, công ty Intel cho đời vi xử lý đầu tiên, tức phần cứng đóng vai trị thứ yếu, phần mềm (chương trình) đóng vai trị chủ đạo chức cần thực Nhờ vi xử lý có mềm dẻo hóa chức Ngày vi xử lý có tốc độ tính tốn cao khả xử lý lớn Vi xử lý có khối chức cần thiết để lấy liệu, xử lý liệu xuất liệu sau xử lý Và chức Vi xử lý xử lý liệu, chẳng hạn cộng, trừ, nhân, chia, so sánh.v.v Vi xử lý khơng có khả giao tiếp trực tiếp với thiết bị ngoại vi, có khả nhận xử lý liệu mà Để vi xử lý hoạt động cần có chương trình kèm theo, chương trình điều khiển mạch logic từ vi xử lý xử lý liệu cần thiết theo yêu cầu.Chương trình tập hợp lệnh để xử lý liệu thực lệnh lưu trữ nhớ, công việc thực hành lệnh bao gồm: nhận lệnh từ nhớ, giải mã lệnh thực lệnh sau giải mã Để thực công việc với thiết bị cuối cùng, chẳng hạn điều khiển động cơ, hiển thị kí tự hình địi hỏi phải kết hợp vi xử lý với mạch điện giao tiếp với bên gọi thiết bị I/O (nhập/xuất) hay gọi thiết bị ngoại vi Bản thân vi xử lý đứng khơng có nhiều hiệu sử dụng, phần máy tính, hiệu ứng dụng Vi xử lý lớn Vi xử lý kết hợp với thiết bị khác sử hệ thống lớn, phức tạp đòi hỏi phải xử lý lượng lớn phép tính phức tạp,có tốc độ nhanh Chẳng hạn hệ thống sản xuất tự động công nghiệp, tổng đài điện thoại, robot có khả hoạt động phức tạp v.v NHÓM