KHẢO SÁT CHIP VI ĐIỀU KHIỂN 89S52 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH DẪN NHẬP 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Sự phát triển của khoa học kỹ thuật ngày càng nhanh tạo ra nhiểu sản phẩm phục vụ nhu cầu của con người trong mọi lĩnh vực. Các công nghệ mới luôn thu hút được sự quan tâm, chú ý của nhiều người. Và một trong số đó là công nghệ hiển thị hình ảnh 3D độc đáo và mới lạ. Đối với việc hiển thị hình ảnh 3D, chúng ta không chỉ được thấy trên máy vi tính, trong các chương trình đồ họa dành cho các nhà thiết kế hay trong các loai game trên thị trường hiện nay, mà trong lĩnh vực điện tử cũng đã phần nào thể hiện được điều đó thông qua những khối led, những mô hình chiếu sáng 3D… Với suy nghĩ là ứng dụng các kiến thức đã học ở trường và tìm hiểu thêm ở bên ngoài, chúng em đã quyết định chọn đề tài “Điều khiển led trang trí”, cho chúng hiển thị các hình ảnh 3D để tạo nên một nét mới mẻ trong việc sử dụng led.
Chương 1: Dẫn nhập CHƯƠNG DẪN NHẬP 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Sự phát triển khoa học kỹ thuật ngày nhanh tạo nhiểu sản phẩm phục vụ nhu cầu người lĩnh vực Các công nghệ thu hút quan tâm, ý nhiều người Và số cơng nghệ hiển thị hình ảnh 3D độc đáo lạ Đối với việc hiển thị hình ảnh 3D, không thấy máy vi tính, chương trình đồ họa dành cho nhà thiết kế hay loai game thị trường nay, mà lĩnh vực điện tử phần thể điều thơng qua khối led, mơ hình chiếu sáng 3D… Với suy nghĩ ứng dụng kiến thức học trường tìm hiểu thêm bên ngồi, chúng em định chọn đề tài “Điều khiển led trang trí”, cho chúng hiển thị hình ảnh 3D để tạo nên nét mẻ việc sử dụng led 1.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU + Thu thập tài liệu + Tham khảo ý kiến thực đồ án theo hướng dẫn giáo viên hướng dẫn + Thiết kế thi công mạch điều khiển 64 led tạo thành hình khối để hiển thị hình ảnh 3D 1.2.1 Nghiên cứu lý thuyết: _ Nghiên cứu lý thuyết chip vi điều khiển 89S52 _ Xây dựng mã hiển thị 3D 1.2.2 Thi công phần cứng: _ Tạo khối 64 led hiển thị 3D _ Thiết kế mạch điều khiển led dùng vi điều khiển 89S52 Chương 1: Dẫn nhập 1.3 GIỚI HẠN THIẾT KẾ Do việc điều khiển led hiển thị hình ảnh 3D nhiều mẻ, thơng tin kinh nghiệm chưa thực tế chưa nhiều nên chúng em thiết kế phần mạch kết hợp với led, hiển thị số hình ảnh hiệu ứng đơn giản, bỏ qua phần giao tiếp máy tính 1.4 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Tạo khối led hiển thị hình ảnh 3D Sản phẩm ứng dụng vào thực tế việc giải trí, cơng nghệ quảng cáo… CHƯƠNG KHẢO SÁT CHIP VI ĐIỀU KHIỂN 89S52 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG Chip vi điều khiển 89S52 thuộc họ MCS-51 họ vi điều khiển hãng Intel Chip 89S52 có số đặc trưng sau: _ Bộ nhớ chương trình bên trong: KB (ROM) _ Bộ nhớ liệu bên trong: 256 byte (RAM) _ Bộ nhớ chương trình bên ngồi: 64 KB (RAM) _ Bộ nhớ liệu bên ngoài: 64 KB (RAM) _ port xuất nhập (I/O port) bit _ định thời 16 bit _ Mạch giao tiếp nối tiếp _ Bộ xử lý bit (thao tác bit riêng lẻ) _ 210 vị trí nhớ định địa chỉ, vị trí bit _ Nhân / Chia 4µs Chương 1: Dẫn nhập 2.2 CÁC CHÂN CỦA CHIP 89S52 2.2.1 Sơ đồ khối chức khối chip 89S52 Chương 1: Dẫn nhập Sơ đồ 2.1: Sơ đồ khối chip 89S52 _ OSC (Oscillator): Mạch dao động → tạo tín hiệu xung clock cung cấp cho khối chip hoạt động _ Interrupt control: Điều khiển ngắt → nhận tín hiệu ngắt từ bên (INT0\, INT1\)), từ định thời (Timer 0, Timer 1) từ cổng nối tiếp (Serial port), đưa tín hiệu ngắt đến CPU để xử lý _ Other registers: Các ghi khác → lưu trữ liệu port xuất/nhập, trạng thái làm việc khối chip suốt trình hoạt động hệ thống Chương 1: Dẫn nhập _ RAM (Random Access Memory): Bộ nhớ liệu chip → lưu trữ liệu _ ROM (Read Only Memory): Bộ nhớ chương trình chip → lưu trữ chương trình hoạt động chip _ I/O port (In/Out ports): Các port xuất/nhập → điều khiển việc xuất nhập liệu dạng song song ngồi chip thơng qua port P0, P1, P2, P3 _ Serial port: Port nối tiếp → điều khiển việc xuất nhập liệu dạng nối tiếp ngồi chip thơng qua chân TxD, RxD _ Timer 0, Timer 1: Bộ định thời 0, → dùng để định thời gian đếm kiện (đếm xung) thông qua chân T0, T1 2.2.2 Sơ đồ chân chức chân chip 89S52 Chương 1: Dẫn nhập Sơ đồ 2.2: Sơ đồ chân chip 89S52 2.2.2.1 Port _ Port (P0.0 – P0.7) có số chân từ 32 – 39 _ Port có hai chức năng: • Port xuất nhập liệu (P0.0 – P0.7) → không sử dụng nhớ ngồi • Bus địa byte thấp bus liệu đa hợp (AD0 – AD7) → có sử dụng nhớ ngồi Lưu ý: Khi Port đóng vai trò port xuất nhập liệu phải sử dụng điện trở kéo lên bên _ Ở chế độ mặc định (khi reset) chân Port (P0.0 – P0.7) cấu hình port xuất liệu, Muốn chân Port làm port nhập liệu cần phải lập trình lại, cách ghi mức logic cao (mức 1) đến tất bit port trước bắt đầu nhập liệu từ port Chương 1: Dẫn nhập _ Khi lập trình cho ROM chip Port đóng vai trò ngõ vào liệu (D0 – D7) 2.2.2.2 Port _ Port (P1.0 – P1.7) có số chân tù – _ Port có chức năng: • Port xuất nhập liệu (P1.0 – P1.7) → sử dụng khơng sử dụng nhớ ngồi _ Ở chế độ mặc định (khi reset) chân Port (P1.0 – P1.7) cấu hình port xuất liệu Muốn chân Port làm port nhập liệu cần phải lập trình lại, cách ghi mức logic cao (mức 1) đến tất bit port trước bắt đầu nhập liệu từ port _ Khi lập trình cho ROM chip Port đóng vai trò ngõ vào địa byte thấp (A0 – A7) 2.2.2.3 Port _ Port (P2.0 – P2.7) có số chân từ 21 – 28 _ Port có hai chức năng: • Port xuất nhập liệu (P2.0 – P2.7) → không sử dụng nhớ ngồi • Bus địa byte cao (A8 – A15) → có sử dụng nhớ ngồi _ Ở chế độ mặc định (khi reset) chân Port (P2.0 – P2.7) cấu hình port xuất liệu Muốn chân Port làm port nhâp liêu cần phải lập trình lại, cách ghi mức logic cao (mức 1) đến tất bit port trước bắt đầu nhập liệu từ port _ Khi lập trình ROM chip Port đóng vai trò ngõ vào địa byte cao (A8 – A11) tín hiệu điều khiển 2.2.2.4 Port _ Port (P3.0 – P3.7) có số chân tù 10 – 17 _ Port có hai chức năng: • Port xuất nhập liệu (P3.0 – P3.7) → không sử dụng nhớ chức đặc biệt Chương 1: Dẫn nhập • Các tín hiệu điều khiển → có sử dụng nhớ ngồi chức đặc biệt _ Ở chế độ mặc định (khi reset) chân Port (P3.0 – P3.7) cấu hình port xuất liệu Muốn chân Port làm port nhập liệu cần phải lập trình lại, cách ghi mức logic cao (mức 1) đến tất bit port trước bắt đầu nhập liệu từ port _ Khi lập trình cho ROM chip Port đóng vai trò ngõ vào tín hiệu điều khiển _ Chức chân Port 3: Bảng 2.1: Chức chân Port 2.2.2.5 Chân PSEN\ _ PSEN (Program Store Enable): cho phép nhớ chương trình, chân số 29 _ Chức năng: • Là tín hiệu cho phép truy xuất (đọc) nhớ chương trình (ROM) ngồi • Là tín hiệu xuất, tích cực mức thấp PSEN\ = → thời gian CPU tìm – nạp lệnh từ ROM PSEN\ = → CPU sử dụng ROM (khơng sử dụng ROM ngồi) _ Khi sử dụng nhớ chương trình bên ngồi, chân PSEN\ thường nối với chân OE\ ROM phép CPU đọc mã lệnh từ ROM 2.2.2.6 Chân ALE\ Chương 1: Dẫn nhập _ ALE (Address Latch Enable): cho phép chốt địa chỉ, chân số 30 _ Chức năng: • Là tín hiệu cho phép chốt địa để thực việc giải đa hợp cho bus địa byte thấp bus liệu đa hợp (AD0 – AD7) • Là tín hiệu xuất tích cực mức cao ALE = → thời gian bus AD0 – AD7 đóng vai trò ngõ vào xung lập trình (PGM\) Lưu ý: f ALE = f OSC → làm xung clock cho mạch khác f ALE (MHz): tần số xung chân ALE f OSC (MHz): tần số dao động chip (tần số thạch anh) _ Khi lệnh lấy từ liệu từ RAM ngồi (MOVX) thực xung ALE bị bỏ qua 2.2.2.7 Chân EA\ _ EA (External Access): truy xuất ngoài, chân số 31 _ Chức năng: • Là tín hiệu cho phép truy xuất (sử dụng) nhớ chương trình (ROM) ngồi • Là tín hiệu nhập, tịch cực mức thấp EA\ = → chip 89S52 sử dụng chương trình ROM ngồi EA\ = → chip 89S52 sử dụng chương trình ROM _ Khi lập trình cho ROM chip chân EA đóng vai trò ngõ vào điện áp lập trình ( VPP = 12V – 12,5V cho họ 89xx; 21V cho họ 80xx, 87xx) Lưu ý: Chân EA\ phải nối lên VCC (nếu sử dụng chương trình ROM trong) nối xuống GND (nếu sử dụng chương trình ROM ngồi), khơng phép bỏ trống chân 2.2.2.8 Chân XTAL1, XTAL2 _ XTAL (Crystal): tinh thể thạch anh, chân số 18 – 19 _ Chức năng: Chương 1: Dẫn nhập • Dùng để nối với thạch anh 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 chip • XTAL2 → ngõ mạch tạo xung clock chip Lưu ý: f TYP (MHz): tần số danh định f TYP = 12MHz Sơ đồ 2.3: Sơ đồ kết nối thạch anh mạch dao động bên 2.2.2.9 Chân RST _ RST (Reset): thiết lập lại, chân số _ Chức năng: • Là tín hiệu cho phép thiết lặp (đặt) lại trạng thái ban đầu cho hệ thống • Là tín hiệu nhập tích cực mức cao RST = → Chip 89S52 hoạt động bình thường RST = → Chip 89S52 thiết lặp trạng thái ban đầu Lưu ý: t Re set ≥ xTMachine t RESET ( µs ) : thời gian reset TMachine = 12 f OSC f OSC (MHz): tần số thạch anh TMACHINE ( µs ) : chu kỳ máy 10 Chương 1: Dẫn nhập MOV P2,#0FFH MOV P3,#00H CALL DELAY1 MOV P3,#01H MOV P0,#0FEH CALL DELAY1 CALL LOOP31 MOV P3,#01H MOV P0,#0FFH MOV P2,#0EFH CALL DELAY1 CALL LOOP31 MOV P3,#01H MOV P0,#0F7H MOV P2,#0FFH CALL DELAY1 CALL LOOP31 MOV P3,#01H MOV P0,#0FFH MOV P2,#7FH CALL DELAY1 CALL LOOP31 MOV P3,#01H MOV P0,#0EFH MOV P2,#0FFH CALL DELAY1 CALL LOOP31 39 Chương 1: Dẫn nhập MOV P3,#01H MOV P0,#0FFH MOV P2,#0FEH CALL DELAY1 CALL LOOP31 MOV P3,#01H MOV P0,#0FFH MOV P2,#0F7H CALL DELAY1 CALL LOOP31 MOV P3,#01H MOV P0,#07FH MOV P2,#0FFH CALL DELAY1 CALL LOOP31 MOV P3,#01H MOV P0,#0FFH MOV P2,#0DFH CALL DELAY1 CALL LOOP31 MOV P3,#01H MOV P0,#0FDH MOV P2,#0FFH CALL DELAY1 CALL LOOP31 40 Chương 1: Dẫn nhập MOV P3,#01H MOV P0,#0FFH MOV P2,#0BFH CALL DELAY1 CALL LOOP31 MOV P3,#01H MOV P0,#0FBH MOV P2,#0FFH CALL DELAY1 CALL LOOP31 RET ;======================================================== LOOP31: MOV A,P3 RL A MOV P3,A LCALL DELAY1 JNB P3.3,LOOP31 RET ;======================================================== ;CHUONG TRINH CON SANG DAN LOP ;======================================================== SANG_DAN: MOV R5,#3 MOV P3,#01H MOV P0,#00H MOV P2,#00H LCALL DELAY1 41 Chương 1: Dẫn nhập LOOP111: MOV A,P3 SETB C RLC A MOV P3,A LCALL DELAY1 CJNE A,#0FH,LOOP111 LOOP121: MOV A,P3 CLR C RLC A MOV P3,A CALL DELAY1 CJNE A,#00H,LOOP121 DJNZ R5,LOOP111 RET ;======================================================== ;CHUONG TRINH CON SANG DAN COT TU PHAI QUA TRAI ;======================================================== SANG_COT: MOV R5,#3 LOOP112: MOV P3,#0FFH MOV P0,#0F0H MOV P2,#0FFH LCALL DELAY1 MOV P3,#0FFH MOV P0,#0FH 42 Chương 1: Dẫn nhập MOV P2,#0FFH LCALL DELAY1 MOV P3,#0FFH MOV P0,#0FFH MOV P2,#0F0H LCALL DELAY1 MOV P3,#0FFH MOV P0,#0FFH MOV P2,#0FH LCALL DELAY1 MOV P3,#0FFH MOV P0,#0FFH MOV P2,#0F0H LCALL DELAY1 MOV P3,#0FFH MOV P0,#0FH MOV P2,#0FFH LCALL DELAY1 DJNZ R5,LOOP112 RET ;======================================================== ;CHUONG TRINH CON XOAY TUNG LOP ;======================================================== XOAY_TL: MOV R5,#3 MOV P3,#00H 43 Chương 1: Dẫn nhập MAIN1: MOV P2, #0FFH MOV P0, #0FFH CLR P3.3 SETB P3.0 LCALL C1 LCALL DL1 LCALL C2 LCALL DL1 LCALL C3 LCALL DL1 LCALL C4 LCALL DL1 LCALL C5 LCALL DL1 LCALL C6 LCALL DL1 CLR P3.0 SETB P3.1 LCALL C1 LCALL DL1 LCALL C2 LCALL DL1 LCALL C3 LCALL DL1 LCALL C4 LCALL DL1 LCALL C5 LCALL DL1 LCALL C6 44 Chương 1: Dẫn nhập LCALL DL1 CLR P3.1 SETB P3.2 LCALL C1 LCALL DL1 LCALL C2 LCALL DL1 LCALL C3 LCALL DL1 LCALL C4 LCALL DL1 LCALL C5 LCALL DL1 LCALL C6 LCALL DL1 CLR P3.2 SETB P3.3 LCALL C1 LCALL DL1 LCALL C2 LCALL DL1 LCALL C3 LCALL DL1 LCALL C4 LCALL DL1 LCALL C5 LCALL DL1 LCALL C6 LCALL DL1 45 Chương 1: Dẫn nhập MOV P3, #0FFH LCALL C1 LCALL DL1 LCALL C2 LCALL DL1 LCALL C3 LCALL DL1 LCALL C4 LCALL DL1 LCALL C5 LCALL DL1 LCALL C6 LCALL DL1 LCALL C6 LCALL DL1 LCALL C5 LCALL DL1 LCALL C4 LCALL DL1 LCALL C3 LCALL DL1 LCALL C2 LCALL DL1 LCALL C1 LCALL DL1 DJNZ R5,MAIN11 RET MAIN11: LJMP MAIN1 C1: MOV P2, #0FFH 46 Chương 1: Dẫn nhập MOV P0, #0FFH CLR P0.0 CLR P0.6 CLR P2.2 CLR P2.4 RET C2: MOV P2, #0FFH MOV P0, #0FFH CLR P0.6 CLR P0.7 CLR P2.2 CLR P2.3 RET C3: MOV P2, #0FFH MOV P0, #0FFH CLR P2.0 CLR P2.1 CLR P0.5 CLR P0.4 RET C4: MOV P2, #0FFH MOV P0, #0FFH CLR P2.1 CLR P2.7 CLR P0.5 CLR P0.3 RET C5: MOV P2, #0FFH MOV P0, #0FFH CLR P2.6 47 Chương 1: Dẫn nhập CLR P2.1 CLR P0.5 CLR P0.2 RET C6: MOV P2, #0FFH MOV P0, #0FFH CLR P2.5 CLR P2.2 CLR P0.6 CLR P0.1 RET ======================================================== ;CHUONG TRINH CON NO HOA CHOP TAT ;======================================================== NOHOA: MOV R5,#3H HOASANG: MOV P3,#00H MOV P0,#0FFH MOV P2,#0FFH LCALL DELAY500MS SETB P3.2 MOV P0,#0DFH LCALL DELAY500MS SETB P3.1 MOV P2,#0FDH LCALL DELAY500MS MOV P0,#9FH 48 Chương 1: Dẫn nhập LCALL DELAY500MS MOV P2,#0F9H LCALL DELAY500MS MOV P0,#97H LCALL DELAY500MS MOV P2,#79H LCALL DELAY500MS MOV P2,#69H LCALL DELAY500MS MOV P0,#96H LCALL DELAY500MS SETB P3.3 LCALL DELAY500MS SETB P3.0 LCALL DELAY500MS MOV P0,#86H LCALL DELAY500MS MOV P2,#68H LCALL DELAY500MS MOV P2,#48H LCALL DELAY500MS MOV P0,#84H LCALL DELAY500MS MOV P2,#40H LCALL DELAY500MS MOV P0,#04H LCALL DELAY500MS MOV P0,#00H LCALL DELAY500MS MOV P2,#00H LCALL DELAY500MS 49 Chương 1: Dẫn nhập MOV P0,#00H MOV P2,#00H LCALL DELAY500MS CHOPTAT: MOV P3,#00H LCALL DELAY500MS MOV P3,#0FH LCALL DELAY500MS MOV P3,#00H LCALL DELAY500MS MOV P3,#0FH LCALL DELAY500MS MOV P3,#00H LCALL DELAY500MS MOV P3,#0FH LCALL DELAY500MS DJNZ R5,NHAYVE RET NHAYVE: LJMP HOASANG ;======================================================== ;CHUONG TRINH CON SANG COT TU TRUOC RA SAU ;======================================================== TRUOCSAU: MOV R5,#3H MOV P3,#0FFH MOV P0,#0FFH MOV P2,#0FFH TRUOCSAU1: MOV P0,#0E7H MOV P2,#0E7H 50 Chương 1: Dẫn nhập LCALL DELAY1 MOV P0,#0DBH MOV P2,#0DBH LCALL DELAY1 MOV P0,#0BDH MOV P2,#0BDH LCALL DELAY1 MOV P0,#7EH MOV P2,#7EH LCALL DELAY1 MOV P0,#0BDH MOV P2,#0BDH LCALL DELAY1 MOV P0,#0DBH MOV P2,#0DBH LCALL DELAY1 DJNZ R5,TRUOCSAU1 RET ;================================================== ; CHUONG TRINH CON DELAY 500MS ;================================================== DELAY500MS: MOV R6,#255 DELAY500MS1: MOV R7,#255 DELAY500MS2: DJNZ R7,DELAY500MS2 DJNZ R6,DELAY500MS1 51 Chương 1: Dẫn nhập RET ;================================================== ; CHUONG TRINH CON DELAY ;================================================== DL1: MOV R6,#0FFH DE1: MOV R7,#7FH DE2: DJNZ R7,DE2 DJNZ R6,DE1 RET ;================================================== ;CHUONG TRINH CON DELAY ;================================================== DELAY1: MOV R7,#0FFH DE11: MOV R6,#0BFH DJNZ R6,$ DJNZ R7,DE11 RET ;================================================= ;CHUONG TRINH CON DELAY ;================================================= DELAY2: MOV R7,#0FFH DE22: MOV R6,#5FH DJNZ R6,$ DJNZ R7,DE22 52 Chương 1: Dẫn nhập RET END 53 ... KHỐI 64 LED HIỂN THỊ 3D _ Thiết kế khối led siêu sáng hình lập phương gồm tầng, với led cạnh Như vậy, tầng có 16 led tầng tạo khối 64 led Hình 3.1: Khối 64 led hiển thị 3D _ Các chân led tầng... 3.6.1 Lưu đồ giải thuật Chương trình chính: Xóa led Chương trình sáng lớp Chương trình sáng dần cột phải trái Chương trình sáng cột trước sau Chương trình xoay lớp Chương trình sáng led Chương... tạo khối led 3D điều khiển trực tiếp đến led 26 Chương 1: Dẫn nhập 3.2 Thiết kế nguồn cho mạch Sơ đồ 3.1: Khối nguồn 3.3 Thiết kế mạch nguyên lý 27 Chương 1: Dẫn nhập Sơ đồ 3.2: Sơ đồ mạch nguyên