MẠCH đếm sản PHẨM (000 999) HIỂN THỊ LED 7 đoạn dùng 89c51 (có nguyên lý và code)

MẠCH đếm sản PHẨM (000 999) HIỂN THỊ LED 7 đoạn dùng 89c51 (có nguyên lý và code) MẠCH đếm sản PHẨM (000 999) HIỂN THỊ LED 7 đoạn dùng 89c51 (có nguyên lý và code) MẠCH đếm sản PHẨM (000 999) HIỂN THỊ LED 7 đoạn dùng 89c51 (có nguyên lý và code) MẠCH đếm sản PHẨM (000 999) HIỂN THỊ LED 7 đoạn dùng 89c51 (có nguyên lý và code)

ĐỒ ÁN MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM (000-999) HIỂN THỊ LED ĐOẠN MỤC LỤC CHƯƠNG 1.1 TỔNG QUAN VỀ VI XỬ LY Giơi thiêu vê đê tai Sự phát triển ngày mạnh mẽ của khoa học công nghệ, đòi hỏi người cũng phải thay đổi để phù hợp với thời đại bằng cách ứng dụng những trang thiết bị hiện đại vào đời sống và sản xuất phục vụ cho công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước Góp phần quan trọng vào đó là ngành kĩ thuật điện tử giữ yếu tố chủ đạo Những thành tựu đó xuất hiện hầu hết các thiế bị dân dụng hằng ngày mà ta vẫn hay dùng, đời sống, sản xuất Các mạch điện tử ngày càng đóng vai trò thiết yếu mà công nghệ ngày càng phát triển thì các mạch điện nhỏ gọn dần thay thế các thiết bị cồng kềnh chiếm diện tích lớn Việc gia công xử lý tín hiệu các thiết bị hiện đại đều dựa nguyên tắc xử lý số Nhờ vào vi điều khiển mà ta có thể chuyển đổi các tín hiệu tương tự thành tín hiệu tương tự qua đó người dùng có thể dễ dàng tính toán các số liệu sản xuất với quy mô lớn Từ đó tiết kiệm tối đa chi phí công sức của các nhà sản xuất Với những ưu điểm nổi bật nên em đã chọn “ MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM (000-999) HIỂN THỊ LED THANH ” làm đề tài cho đồ án 1của mình, mạch dựa ứng dụng của vi xử lý họ vi điều khiển 8051, mạch được sử dụng khá phổ biến các dây chuyền sản xuất dùng để đếm số lượng sản phẩm chúng qua một băng chuyền 1.2 Phương an thưc hiên Mạch được xây dựng dựa sở và nguyên lý hoạt động của các linh kiện sau: Họ vi điều khiển 8051 đề tài này em sử dụng AT89C52, các loại điện trở, Opamp so sánh LM358, bàn phím bản dùng để set up số lượng đếm, LED thanh, các LED thu phát hồng ngoại,… 1.3 Môt sô kiên thưc ban vê vi điêu khiên MCS-51 1.3.1 Giới thiệu chung về hệ vi xử ly Phần cứng (Hardware): bao gồm các thiết bị ngoại vi dùng để giao tiếp với người Phần mềm (Software): là chương trình dùng để xử lý dữ liệu 1.3.2 Sơ đồ khối của một hệ vi xử ly Hình 1-1: Sơ đồ khối của một hệ vi xử ly - CPU (Central Processing Unit): đơn vị xử lý trung tâm RAM (Random Access Memory): bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên 5 - ROM (Read Only Memory): bộ nhớ chỉ đọc Interface Circuitry: mạch điện giao tiếp Peripheral Devices (Input): các thiết bị ngoại vi (thiết bị nhập) Peripheral Devices (Output): các thiết bị ngoại vi (thiết bị xuất) Address bus: bus địa chỉ Data bus; bus dữ liệu Control bus: bus điều khiển 1.3.3 Họ vi xử ly 8051 MCS-51 là họ vi điều khiển của hảng Intel Vi mạch tổng quát của họ MCS-5 là chíp 8051 chíp 8051 có một số đặc trưng bản sau: - Bộ nhớ chương trình bên trong: 4KB (ROM) Bộ nhớ dữ liệu bên trong: 128 byte (RAM) Bộ nhớ chương trình bên ngoài: 64 KB (RAM) port xuất nhập (I/O port) bit bộ định thời 16 bit Mạch giao tiếp nối tiếp Bộ xử lý bit (thao tác các bit riêng lẻ) 210 vị trí nhớ được định địa chỉ, mỗi vị trí 1bit Nhân chia 4us 6 CHƯƠNG 2.1 NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI Nôi dung thiêt kê mach Để làm được mạch này cần thiết kế được hai phần chính là bộ phận cảm biến và bộ phận đếm Bộ phận cảm biến bao gồm phần phát và phần thu Cụ thể là ta sử dụng cặp LED thu phát hồng ngoại Bộ phân đếm ta sử dụng họ vi điều khiển 8051 (cụ thể là AT89C52) 2.2 Cac linh kiên chinh sư dung mach 2.2.1 Vi điều khiển AT89C52 Hình 2-1: Sơ đồchân của AT89C52 Nhận tín hiệu vào có tín hiệu và từ chân EA và thực hiện đếm và hiển thị và các LED đoạn AT89C52 là một vi điều khiển mạnh ( có công suất lớn), các đặc điểm của AT89C52: - Thuộc họ MCS-51 của Intel Bộ nhớ chương trình KB thuộc loại Flash Memory Độ bền 1000 lần ghi/xóa Tần số hoạt động Hz đến 24 MHz chế độ khóa bộ nhớ 256 x8 bit RAM nội 32 đường I/O lập trình được ( Port) timer/counter 16-bit nguồn ngắt Tóm tắc về phần cứng của AT80C52 Port (P0.0- P0.7) có số chân từ 32đến 39 Port có hai chức năng: Port xuất nhập dữ liệu, không sử dụng bộ nhớ ngoài Bus địa chỉ byte thấp và bus dữ liệu đa hợp (AD0AD7), có sử dụng bộ nhớ ngoài Port (P1.1-P1.7) có số chân từ đến Port có một chức năng: Port xuất nhập dữ liệu, sử dụng hoặc không sử dụng bộ nhớ ngoài Port (P2.0- P2.7) có số chân từ 21-28 Port có hai chức năng: Port xuất nhập dữ liệu không sử dụng bộ nhớ ngoài Bus địa chỉ byte cao (A8- A15) có sử dụng bộ nhớ ngoài Port (P3.0-P3.7) có số chân từ 10 đến 17 Port có hai chức năng: Port xuất nhập dữ liệu không sử dụng bộ nhớ ngoài hoặc chức đặc biệt Các tín hiệu điều khiển có sử dụng bộ nhớ ngoài hoặc các chức đặc biệt Chân PSEN (Program Store Enable) cho phép bộ nhớ chương trình, chân số 29 Có chức năng: Là tín hiệu cho phép truy xuất (đọc) bộ nhớ chuong trình (ROM) ngoài Là tín hiệu xuất tích cực ở mức thấp PSEN=0 thời gian CPU tìm nạp lệnh từ bên ngoài, PSEN=1 CPU sử dụng ROM Khi sử dụng bộ nhớ chương trìn bên ngoài, chân PSEN thường được nối với chân OE của ROM ngoài để cho phép CPU đọc mã lệnh từ ROM ngoài 8 Chân ALE (Address Latch Enable) cho phép chốt địa chỉ, chân số 30 Có chức năng: Là tín hiệu cho phép chốt địa chỉ dể thực hiện việc giải đa hợp cho bus địa chỉ byte thấp và bus dữ liệu đa hợp (AD0-AD7) Là tín hiệu xuất tích cực ở mức cao Khi lập trình cho ROM chíp thì chân ALE đóng cai trò là ngõ vào của xung lập trình Chân EA (Extarnal Access) truy xuất ngoài châ số 31 Có chức năng: Là tín hiệu cho phép truy xuất bộ nhớ chương trình ROM ngoài Là tín hiệu nhập tích cực ở mức thấp EA=0 chíp sử dụng chương trình ROM ngoài, EA=1 chíp sử dụng chương trình của ROM Khi lập trình cho ROM chíp thì chân EA đóng vai trò là ngõ vào của điện áp lập trình Chân RST (Reset) thiết lập lại, chân số Có chức năng: Là tín hiệu cho phép thiết lập lại trạng thái ban đầu cho hệ thống Là tín hiệu nhập, tích cực ở mức cao RST=0 chíp hoạt động bình thường, RST=1 chíp được thiết lập lại trạng thái ban đầu Chân XTAL1,XTAL2 (Crystal) tinh thể thạch anh chân số 18, 19 Có chức năng: Dùng để nối với thạch anh hoặc mạch dao động tạo xung clock bên ngoài, cung cấp tín hiệu xung clock cho chip hoạt động XTAL1 ngõ vào mạch tạo xung clock, XTAL2 ngõ mạch tạo xung clock chíp Chân Vcc và GND là nguồn cấp điện chân số 40 và 20 Có chức : Vcc, GND nguồn điện cho chíp hoạt động Vcc=+5V và GND=0V 2.2.2 Led phát, led thu hồng ngoại Hình 2-2: Hình ảnh thực tế của LED thu, phat hồng ngoại Ánh sáng hồng ngoại (hay còn gọi là tia hồng ngoại) là ánh sáng không thể nhìn thấy bằng mắt thường có thể quan sát qua được bằng camera điện thoại, có bước sóng khoảng từ 0.86um-0.98um Tia hồng ngoại có vận tốc truyền gần bằng vận tốc ánh sáng Lưu lượng thông tin có thể đạt 3mega bit/s LED trắng là LED phát ánh sáng hồng ngoại LED đen là LED thu ánh sáng hồng ngoại 2.2.3 Điện trơ Điện trở được nhận dạng bằng các vạch màu tiêu chuẩn, đồng thời kích thước tỷ lệ với công suất tiêu thụ nhiệt của nó quá trình làm việc Hình 2-3: Hình ảnh thực tế của diện trơ vòng màu 2.2.4 Biến trơ Biến trở là thiết bị có diệ trở thuần có thể biến đổi được theo ý muốn cuản người sử dụng Nó có thể sử dụng các mạch điện để điều chỉnh hoạt động của mạch điện, điện trở của mạch có thể được thay đổi bằng các tác động khác nhiệt độ thay đổi, ánh sáng hoặc bức xạ điện Cấu tạo của biến trở gồm hai thành thành phần chính là chạy và cuộn dây được là bằng hợp kim có điện trở suất lớn 10 Hình 2-4: Hình ảnh thực tế của biến trơ 2.2.5 Opamp LM358 Là một opmap so sánh, bộ khuếch đại thuật toán kép, bên nó có hai opamp Mỗi opamp có chân, ngõ vào đảo (-) hoặc là ngõ vào không đảo (+) và một ngõ Nó có chức chính là hiệu điện thế của ngõ vào input (+) cao ngõ vào (-) thì ngõ của nó sẽ là mức cao còn ngược lại thì ngõ của nó sẽ là ở mức thấp Ứng dụng của nó thì được dùng để so sánh điện áp, chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số 11 Hình 2-5: Sơ đồ chân của Opam LM358 2.2.6 Transistor A1015 Là một loại transistor PNP (transistor thuận) có dòng điện bão hòa cao Các thông số bản của nó sau: A1015 có Vce cực đại =-50V Dòng Ic cực đại=-150mA Hệ số khuếch đại của transistor nằm khoảng từ 70 đến 400 Hình 2-6: Hình ảnh thực tế và sơ đồ chân của Transistor A1015 12 CHƯƠNG 3.1 KẾT QUẢ MƠ PHỎNG Sơ đờ khới của thiết kế Khối tạo dao động Khối vi điều khiển Khối hiển thị Khối nguồn Hình 3-1: Sơ đồ khối của thiết kế 3.2 Nguyên ly hoạt động của mạch Trong đồ án này em xây dựng mạch đếm dựa nguyên lý đếm tín hiệu, chưa có sản phẩm qua tức là cảm biến chưa tác động, chưa có tín hiệu đến mạch điều khiển ta thấy hai LED hiển thị về Mỗi tín hiệu qua sẽ có một thiết bị để cảm nhận tín hiệu này, thiết bị này dược gọi là cảm biến (cặp LED thu phát hồng ngoại) mỗi có vật qua giữa cặp LED này thì nó sẽ che chắn ánh sáng hồng ngoại chiếu từ LED thu đến LED phát, đó mỗi lần tín hiệu qua sẽ tạo thành một xung, sau đó nó sẽ được đưa qua opamp so sánh tín hiệu điện để quyết định xuất xung ở mức cao hay mức thấp Sau đó xung sẽ được đưa vào vi xử lý để thực hiện các quá trình để biến đổi các tín hiệu điện áp thành tín hiệu số để xuất LED thanh, đó LED sẽ bắt đầu tăng, mỗi lần LED sẽ tăng một đơn vị 13 3.3 Mô hình mô phỏng tổng hợp Hình 3-2: Hình ảnh mô phỏng của thiết kế 14 3.3.1 Khối tạo dao động Hình 3-3: Hình ảnh mô phỏng mạch thu phát hồng ngoại Khối thu phát hồng ngoại dùng ngắt ngoài của timer1 để đếm Khối thu phát hồng ngoại có chức là phát hiện sự mất xung (khi có sản phẩm qua) và đưa về con89c51 để xử lý tăng số đếm lên một đơn vị Nguyên lý hoạt động của bộ thu phát hồng ngoại: có sản phẩm qua thì LED thu không nhận được tín hiệu từ LED phát, điện trở của LED thu sẽ rất lớn V2>V3, dẫn đến lối của điện áp bằng 0, LED thu nhậ dược tín hiệu từ LED phát, điện trở của LED thu giảm mạnh xuống sự giảm đó sẽ phụ thuộc vào cường độ LED phát, đó V2V3, dẫn đến lối của điện áp bằng 0, LED thu nhậ dược tín hiệu từ LED phát, điện trở của LED thu giảm mạnh xuống sự