báo cáo thực hành vi điều khiển

MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VI ĐIỀU KHIỂN 1.1.1 Các dòng vi điều khiển 1.2 Họ vi điều khiển 8051 1.3 Giới thiệu board mạch Easy8051 1.3.1 Những tính Easy8051 1.3.2 Tài nguyên phần cứng CHƯƠNG 2: THỰC HÀNH BÀI THỰC HÀNH SỐ 1: CHỨC NĂNG ĐIỀU KHIỂN CỔNG I/O LED ĐƠN .8 Mục đích Yêu cầu Sơ đồ nguyên lý Lựa chọn thiết bị 11 Trình tự thực 12 Lưu ý: 13 BÀI THỰC HÀNH SỐ 2: LED THANH 14 1.Mục đích 14 2.Yêu cầu 14 Sơ đồ nguyên lý .14 Nguyên lý hoạt động: 15 4.Lựa chọn thiết bị .17 5.Trình tự thực 18 6.Lưu ý 19 BÀI THỰC HÀNH SỐ 3: CHỨC NĂNG NGẮT TIMER – ĐỒNG HỒ SỐ 20 1.Mục đích 20 2.Yêu cầu 20 3.Sơ đồ nguyên lý 20 Lựa chọn thiết bị 32 5.Trình tự thực 32 Lưu ý 33 BÀI THỰC HÀNH SỐ 4: CHỨC NĂNG NGẮT NGỒI – BỘ ĐO TẦN SỐ 34 1.Mục đích 34 2.Yêu cầu 34 3.Sơ đồ nguyên lý 34 4.Lựa chọn thiết bị .37 5.Trình tự thực 38 6.Lưu ý 38 BÀI THỰC HÀNH SỐ 5: CHỨC NAWG TRUYỀN THÔNG NỐI TIẾP 39 1.Mục đích 39 2.Yêu cầu 39 3.Sơ đồ nguyên lý 39 4.Lựa chọn thiết bị .41 5.Trình tự thực 42 6.Lưu ý 43 BÀI THỰC HÀNH SỐ 6: LED MA TRẬN .44 1.Mục đích 44 2.Yêu cầu 44 3.Sơ đồ nguyên lý 44 4.Lựa chọn thiết bi 44 5.Trình tự thực 45 BÀI THỰC HÀNH SỐ 7: ĐO NHIỆT ĐỘ HIỂN THỊ LCD 46 1.Mục đích 46 2.Yêu cầu 46 3.Sơ đồ nguyên lý 46 4.Lựa chọn thiết bi 52 Trình tự thực 53 BÀI THỰC HÀNH SỐ 8: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU .54 1.Mục đích 54 2.Yêu cầu 54 3.Sơ đồ nguyên lý 54 4.Lựa chọn thiết bị .59 5.Trình tự thực 59 BÀI THỰC HÀNH SỐ 9: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN .60 1.Mục đích 60 2.Yêu cầu 60 3.Sơ đồ nguyên lý 60 BÀI THI: MẠCH KHÓA SỐ .64 CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH HỆ THỐNG 64 1.Phân tích lựa chọn phương án 64 a) Yêu cầu hệ thống: 64 b) Lựa chọn phương án 64 2.Xác định toán giới hạn đề tài 64 a) Xác định toán 64 b) Giới hạn đề tài 65 CHƯƠNG :THIẾT KẾ HỆ THỐNG 66 Sơ đồ khối tổng thể hệ thống 66 2.Các khối hệ thống 66 2.1 Khối điều khiển trung tâm .67 2.2 Khối hiển thị .67 2.3 Khối bàn phím .68 2.4 Khối động báo động .68 2.5 Khối nguồn 68 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG KHÓA SỐ 69 1.Sơ đồ nguyên lý 69 Nguyên lý hoạt động 69 3.Code chương trình 70 CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VI ĐIỀU KHIỂN 1.1.1 Các dòng vi điều khiển Vi điều khiển, thực chất, hệ thống bao gồm vi xử lý có hiệu suất đủ dùng giá thành thấp (khác với vi xử lý đa dùng máy tính) kết hợp với khối ngoại vi nhớ, mô đun vào/ra, mô đun biến đổi số sang tương tự tương tự sang số, Hiện nay, vi điều khiển bít đứng đầu họ 8051 có số lượng lớn nhà cung cấp đa dạng: Intel, Atmel, Philips/signe-tics, AMD, Siemens, Matra Dallas, semicndictior a)Vi điều khiển Atmel Atmel Atmel hãng cung cấp vi điều khiển lớn, sản phẩm vi điều khiển gồm: - Dòng vi điều khiển dựa kiến trúc 8051 Intel 83xx, 87xx, 89xx - Dòng vi điều khiển AT91CAP AT91CAP7S250A,AT91CAP7S450A với tần số hoạt động từ 80 đến 200 MHz, đến kênh PWM, 10 kênh ADC 10 bít, ghép nối với module SDRAM bên ngồi - Dòng vi điều khiển AT91SAM 32-bit ARM- based nhớ chương trình tới 2Mb, tần số hoạt động đến 240 MHz - Dòng AVR 8-bit kiến trúc RISC AT90PWM1, Atmega 128, Atmega 16, Atmega 32 - Dòng AVR 32 32- bit MCU/DSP AVR32 UC3A, AVR 32 UC3B vi điều khiển 32 bit có thêm lệnh xử lý tín hiệu số để xử lý âm thanh, hình ảnh - Dòng FPSLIC như: AT94K05L, AT94K10L , ATFS40 kết hợp vi điều khiển AVR với mảng cổng Logic lập trình FPGA chip phù hợp để tạo hệ thống số chip - Dòng vi điều khiển 4bit cho ứng dụng đơn giản MARC4 như: ATAM510, ATAR940 b)Vi điều khiển Microchip - Dòng 8bit như: PIC10, PIC12, PIC14, PIC16, PIC18, với nhớ kiểu flash, OTP, ROM ROMless dung lượng từ 0,5 đến 256Kb - Dòng 16bit PIC24F, PIC24H - Dòng xử lý tín hiệu số 16bit như: dsPIC30Fxxxx, dsPIC33FJxxxx c)Vi điều khiển Cypress Cypress tiếng với dòng sản phẩm PsoC, vi mạch tích hợp vi điều khiển, linh kiện tương tự ( khuếch đại, biến đổi A/D, D/A, lọc, so sánh ) linh kiện số( định thời, đếm, tạo xung PWM,SPI,UART,I2C ) chip Việc tích hợp hàng trăm khối chức với vi điều khiển chip cho phép: giảm thời gian thiết kế, thu gọn kích thước sản phẩm, giảm cơng suất tiêu thụ giảm giá thành sản phẩm d)Vi điều khiển Hitachi - H8 dòng vi điều khiển phát triển HITACHI, sản xuất Rcnesas Technology H8 gồm dòng sản phẩm: H8/300, H8/300H, H8/500, H8S( vi điều khiển 32 bit kiểu CISC) Các vi điều khiển họ H8 sử dụng rộng rãi sản phẩm dân dụng công nghiệp như: Tivi, đầu DVD, camera, PLC,biến tần e)Vi điều khiển Motorola Motorola sản xuất dòng vi điều khiển 68xx như: 6801, 6805,6809,6811 sản phẩm tiêu biếu Motorolo 68HC11, vi điều khiển 8bit; 16bit địa chỉ; tập lệnh tương thích với phiên trước như: 6801, 6805, 6809; có tich hợp biến đổi A/D, tạo xung PWM, cổng truyền thông đồng - không đồng RS232, SPI f)Vi điều khiển Maxim Các sản phẩm vi điều khiển Maxim cung cấp gồm: - Vi điều khiển MAXQ 16bit kiến trúc RISC MAXQ3212, MAXQ2000 - Các sản phẩm dựa kiến trúc 8051 Intel vi điều khiển tích hợp đồng hồ thời gian thực DS87C530, vi điều khiển tích hợp biến đổi A/D 10bit DS80CH11, vi điều khiển tích hợp giao tiếp mạng Ethernet DS80C400, DS80C430 ( phù hợp thiết kiế IP camera, trạm đo/điều khiển phân tán AM DS5250, DS2250,DS2252 ) 1.2 Họ vi điều khiển 8051 1.2.1 Họ vi điều khiển 8051 Có hai vi điều khiển thành viên khác họ 8051 lầ 8052 8031 Bảng: So sánh đặc tính thành viên họ 8051 Đặc tính ROM chip RAM Bộ định thời Cổng nối tiếp Nguồn ngắt 8051 4K byte 128 byte 8052 8K byte 256 byte Do tất chường trình viết cho 8051 chạy 8052 điều ngược lại không 1.3 Giới thiệu board mạch Easy8051 Easy8051 kit phát triền hồn chỉnh kỹ thuật, đầy đủ tính dễ sử dụng cho ATMEL 89xxx Microcontroller Easy8051 có thiết kế Header ISP, cho phép người dùng sử dụng cơng cụ lập trình gỡ lỗi khác ICE52 Emulator, SP200S Enhanced, AT89SXX…theo chuẩn ISP, khơng cần tháo chip Bạn cần viết chương trình > biên dịch > nạp kết chạy ngay, không cần phải bận tâm khác Easy8051 tối ưu thiết kế theo kiểu modules, Các module kết nối ngắt khỏi MCU cách linh hoạt Jumper DipSW tiện lợi gọn gàng 1.3.1 Những tính Easy8051 - Power Supply: Sử dụng nguồn AC/DC ~ 12V có cơng tắc nguồn ON/OFF - Có đường ISP programmer sẵn sàng sử dụng cho mạch nạp gỡ lỗi ISP (Ví dụ: ICE52 Emulator, SP200S Enhanced, AT89SXX… ISP programmer) - Suport 89xxx DIP40 (có thể dùng cho DIP20 cách sử dụng Adapter chuyển chân) - RS-232 Comunication giao tiếp truyền liệu với PC - DS1820 Digital thermometer dùng để đo nhiệt độ từ -55ºC to 125ºC - RTC DS1307 Real time clock kết nối ngắt khỏi 8051 qua DIPSW - Battery Backup 3V dùng cho RTC DS1307 - Led 7seg Anode chung multiplex mode kết nối ngắt khỏi 8051 qua DIPSW - LCD 16x2 BIT có biến trở chỉnh độ tương phản - Graphic LCD 128x64 / Charracter LCD16x2 8-bit có biến trở chỉnh độ tương phản - led đơn anod chung nối qua header 5x2 - Switch pull up/down nối qua header 5x2 - Xtal sử dụng socket dễ dàng thay đổi - I/O Direct port kiểu header 5x2 (gồm bit port VCC, GND) Pull Up/Down - RESET Switch - loại lớn cho phép dễ dàng Reset mạch tay - SPI ADC sử dụng MCP3204 (Lựa chọn thêm) - SPI DAC sử dụng MCP4921 (Lựa chọn thêm) - Điện áp tham chiếu 4.096V REF sử dụng MCP1541 (Lựa chọn thêm) - Mạch in xuyên lớp chất lượng cao kích thước 140x200 mm - Có Mica bảo vệ bên khỏi sợ ngắn mạch 1.3.2 Tài nguyên phần cứng Danh sách tài nguyên phần cứng Số Số 10 11 12 13 14 15 16 Mô tả Power module ISP programmer RS232 conmunication module SPI ADC ISP DAC 6-digital display module LCD1602 module GLCD12864/ LCD1602 8bit module Mô tả DS1370 module button module single LED module DS18B20 thermometer module Reset button 40P chip ZIF socket I/O external output MCP1541 4,096V REF CHƯƠNG 2: THỰC HÀNH BÀI THỰC HÀNH SỐ LẬP TRÌNH CHỨC NĂNG I/O VỚI LED ĐƠN Mục đích - Thực hành với công cụ phần mềm: phần mềm lập trình KeilC, phần mềm mơ Proteus, phần mềm nạp chương trình cho vi điều khiển ISP_Prog - Lập trình chức vào/ra 8051 - Điều khiển LED đơn - Viết chương trình tạo thời gian trễ u cầu - Tính tốn, lựa chọn thông số linh kiện, giá trị điện trở, dòng, áp cấp cho led - Lập trình điều khiển led sáng, tắt theo yêu cầu - Nắm bắt chức phần tử sơ đồ mạch - Biết cách sử dụng phần mềm lập trình, phần mềm mơ phỏng, phần mềm nạp chương trình cho vi điều khiển - Lập trình tốn yêu cầu, hiểu rõ câu lệnh, hàm, chương trình quy tắc, cấu trúc câu lệnh chức tác dụng Sơ đồ nguyên lý Hình – Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển LED đơn Nguyên lý hoạt động: Theo sơ đồ nguyên lý trên, để led sáng ta cần cấp mức 1, led tắt ta cấp mức Ví dụ : o LED chạy sáng dồn từ trái sang phải o LED chạy sáng dồn từ phải sang trái o LED chạy sáng từ hai bên o LED chạy sáng hai bên vào Begin Lặp vô hạn Chạy xuôi P1=0xfe; so1[5]={0xff,0xe7,0xc3,0x81,0x00}; so2[5]={0xff,0x7e,0x3c,0x18,0x00}; n=0;k