Tài liệu Xây dựng ứng dụng Market thử nghiệm các ứng dụng cho Microcontroller 8051 docx

xây dựng ứng dụng Market thử nghiệm các ứng dụng cho microcontroller 8051. 1. Tính cấp thiết của đề tài: Với mục đích áp dụng những kiến thức đã học, nâng cao khả năng t- duy sáng tạo trong học tập và đ-ợc sự khuyến khích, h-ớng dẫn của các thầy cô giáo trong khoa Kỹ thuật điện tử I , nhóm sinh viên chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu khoa học với đề tài Xây dựng ứng dụng Maket thử nghiệm các ứng dụng cho MicroController 8051 . Trong những năm gần đây trên thế giới cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ chế tạo linh kiện bán dẫn và vi mạch tổ hợp, một h-ớng phát triển mới của các vi xử lí đã hình thành đó là các vi điều khiển. Ngoài khối xử lý trung tâm thực hiện chức năng nhiệm vụ của một vi xử lý, vi điều khiển đ-ợc tích hợp thêm các khối chức năng hỗ trợ, để tạo thành một khối điều khiển hoàn chỉnh. Bên cạnh đó, vi điều khiển còn cho phép ng-ời sử dụng lập trình tuỳ theo yêu cầu dựa trên tập lệnh riêng khá phong phú. Cùng với đặc điểm nổi bật là công suất tiêu thụ thấp, vi điều khiển đã đ-ợc ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực liên quan tới điều khiển tự động trong đó có lĩnh vực Viễn thông. Để tìm hiểu đ-ợc phần nào các đặc tính -u việt của họ vi điều khiển, với các kiến thức đã học về Kỹ thuật số, Kỹ thuật vi xử lý, Kỹ thuật mạch điện tử, và Điều khiển tự động, . cùng ý t-ởng về một mô hình điều khiển thang máy thực chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu ứng dụng vi điều khiển để điều khiển thang máy và chọn vi điều khiển điển hình là 8051. 2. Nội dung của đề tài: a- Giới thiệu về MicroController 80C51: Theo yêu cầu thực tiễn ngày càng cao, các bộ vi xử lý đ-ợc phát triển để phục vụ cho việc đo l-ờng và điều khiển tự động. Do vậy ng-ời ta đã tích hợp nhiều chức năng vào bộ vi xử lý, trong một chip vi xử lý còn có nhiều chức năng nh-: các bộ nhớ, bộ đếm, bộ tạo xung, các bộ biến đổi A/D hay D/A, các cổng vào ra, . Bộ vi xử lý lúc này đã có đủ những chức năng của một bộ vi điều khiển. Vì vậy các vi mạch này đ-ợc gọi là bộ vi điều khiển. Một cách tổng quát ,ta có thể định nghĩa : Bộ vi điều khiển Bộ vi xử lý + Các khối chức năng Trong những năm qua, cùng với sự phát triển của cách mạng công nghệ, các bộ vi điều khiển phát triển mạnh theo các h-ớng sau : + Giảm nhỏ dòng tiêu thụ. +Tăng tốc độ làm việc hay tần số xung nhịp của bộ xử lý . +Giảm điện áp nguồn nuôi. +Mở rộng các chức năng trên chip. Với xu h-ớng trên, công nghệ chế tạo vi điều khiển phát triển mạnh mẽ không ngừng và vi điều khiển đã xâm nhập vào rất nhiều lĩnh vực của đời sống. Để tìm hiểu về các bộ vi điều khiển chung ta chọn vi điều khiển 80C51 thuộc họ MCS-51 để nghiên cứu nh- một đại diện điển hình do tính mềm dẻo trong sử dụng, với số l-ợng lớn và trong những năm gần đây đã đ-ợc sử dụng nh- một bộ vi điều khiển tiêu chuẩn trong công nghiệp. Sơ đồ khối tổng quát của một vi điều khiển 8051 có thể đ-ợc mô tả nh- sau: b- Hệ thống phần cứng : Trong phạm vi đề tài, chúng tôi tiến hành xây dựng một mô hình thang máy thực và thực hiện viết ch-ơng trình điều khiển cho 80C51 thực hiện chức năng điều khiển hệ thống thang máy. Với cấu trúc đã trình bày ở các phần tr-ớc, vi điều khiển 80C51 hoàn toàn thực hiện đ-ợc chức năng điều khiển. Chúng ta chỉ cần xây dựng thêm một số linh kiện hỗ trợ để tạo thành một mạch điều khiển hoàn chỉnh và ghép nối chúng với mô hình thang máy đã thiết kế. Các bộ phận của hệ thống điều khiển thang máy đ-ợc xây dựng gồm có : 1. Một vi điều khiển 80C51. 2. Mô hình mô phỏng thang máy thực 4 tầng và một bảng điều khiển gọi tầng và chọn tầng (để đơn giản ta gộp chung điều khiển của 4 tầng vào 1 bảng). 3. Bảng mạch ghép nối 80C51 với các thiết bị cần điều khiển. 4. Có 2 động cơ và 4 rơle để thực hiện đ-a thang máy đi lên,xuống và đóng mở cửa. Hình 2.1: Cấu trúc của vi điều khiển 8051. Bộ tạo dao động CPU Điều khiển ngắt. Nguồn ngắt trong. 4Kbyte Bộ nhớ ch-ơng trình trong. 128byte Bộ nhớ RAM trong 2bộ đếm / định thời Khối đ.khiển quản lý Bus. Port 0 Port 1 Port 2 Port 3 Giao diện nối tiép. XTAL 1.2 |PSEN/ALE Cổng I/O 8 bit Cổng I/O Đchỉ cao Dữ liệu 8 bit Cổng I/O Đchỉ thấp Dữ liệu 8 bit Cổng I/O Các chức năng đắc biệt Dữ liệu 8 bit Nguồn ngắt ngoài Đếm sự kiện. Mô hình mô phỏng thang máy và hộp điều khiển nh- sau: Trong đó: L1,L2,L3 : Tín hiệu gọi lên tầng. X2,X3,X4 : Tín hiệu gọi xuống tầng. T1, ,T4 : Tín hiệu chọn tầng. c- Phần mềm điều khiển: Bộ vi điều khiển cần có ch-ơng trình điều khiển thích hợp để thực hiện các ứng dụng của chúng ta. Vì 80C51 chỉ hiểu đ-ợc ngôn ngữ máy d-ới dạng các số nhị phân nên chúng ta phải có một ch-ơng trình dịch từ các ngôn ngữ lập trình khác sang ngôn ngữ máy. Chúng ta có thể Mô Hình Thang máy. X4 T4 L3 X3 T3 L2 X2 T2 L1 T1 Bảng điều khiển. Tầng 1 Tầng 4 Tầng 3 Tầng 2 Đóng/mở cửa thang Kéo thang lên/xuống Động cơ Mạch điều khiển Vi điều khiển 80C51 Rơle lên Rơle xuống Rơle tốc độ Rơle đóng mở cửa. Động cơ 1 Động cơ 2 Bảng điều khiển +12V+5V Nguồn Hình 4.2: Sơ đồ khối mô tả hệ thống. Bộ tạo dao động sử dụng nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau nh- C, PASCAL, BASIC, ASSEMBLY . để viết các ứng dụng cho 80C51. d- Quá trình viết ch-ơng trình đ-ợc tiến hành nh- sau : +Viết ch-ơng trình ASSEMBLY cho 80C51. +Sử dụng một trình dịch để dịch file ASSEMBLY ra file nhị phân (mã máy). +Kiểm tra lỗi. +Dùng bộ nạp ROM để nạp ch-ơng trình vào ROM. +Chạy thử ch-ơng trình và kiểm tra. Trong đề tài này, chúng tôi đã xây dựng một thuật toán điều khiển thang máy và viết ch-ơng trình điều khiển thang máy cho vi điều khiển 80C51. L-u đồ tóm tắt của thuật toán nh- sau: Trong đó các ký hiệu: A : Trạng thái thang máy. L1 L3 : Tín hiệu gọi lên tầng. X2 X4 : Tín hiệu gọi xuống tầng. BEGIN A= 1 A=3 A=2 L1 T1 L2 T2 L3 T3 L2-L3 X2-X3-X4 T2-T3-T4 L3 X3-X4 T3-T4 X4 T4 CLOSE DOOR WAIT OPEN DOOR X2 X3 L1 L2 L3 T1 T2 T3 X2 L1-L2 T1-T2 L1 T1 X2 T2 X4 T4 X3 T3 A=4 A=2 A=3 Ch-ơng trình con UP Ch-ơng trình con DOWN Clear up Clear do + + + + + + + + + + + + + + + + + + _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ T1 T4 : Tín hiệu chọn tầng. 3. Kết luận: a- Kết quả thực nghệm: Sau thời gian 3 tháng thực hiện, d-ới sự h-ớng dẫn của thầy Đặng Hoài Bắc và sự hỗ trợ, giúp đỡ của các thầy, cô trong khoa Kỹ thuật điện tử I, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu cơ sở lý thuyết, tìm hiểu thực tế và xây dựng thuật toán điều khiển thang máy, sau đó viết ch-ơng trình điều khiển cho vi điều khiển 80C51. Đề tài đã hoàn thành và đã thực hiện đ-ợc một số vấn đề cơ bản sau: - Nghiên cứu về vi điều khiển với đại diện điển hình là vi điều khiển 8051. - Tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của thang máy và viết ch-ơng trình phần mềm điều khiển thang máy. - Xây dựng mô hình thang máy. Qua quá trình thử nghiệm, mô hình thang máy đã hoạt động tốt, ổn định đáp ứng đ-ợc các yêu cầu đề ra đối với một hệ thống thang máy thông th-ờng với bộ điều khiển thang mô phỏng t-ơng tự nh- ở thang máy thực. b- Kết luận: Qua đề tài này, chúng tôi đã thu l-ợm đ-ợc những kiến thức hết sức quý báu về các hệ vi điều khiển cũng nh- những kinh nghiệm trong ứng dụng thực tế đối với lập trình điều khiển một hệ thống điều khiển tự động. Và đặc biệt với việc sử dụng mô hình thực, chúng tôi đã có điều kiện để kiểm nghiệm và ứng dụng các kiến thức đã học trong thời gian qua, từ đó rút ra các bài học và củng cố kiến thức của bản thân. Dựa trên nguyên tắc lập trình cho hệ thống thang máy, chúng ta có thể phát triển cho các ứng dụng của vi điều khiển trong lĩnh vực điều khiển tự động nói riêng cũng nh- trong thực tiễn nói chung. Với các bộ vi điều khiển, chúng ta có thể xây dựng đ-ợc các thiết bị điều khiển gọn nhẹ, có độ chính xác cao, mềm dẻo trong ứng dụng đáp ứng cho các nhu cầu thực tiễn trong các ngành công nghiệp, năng l-ợng, giao thông và y tế .đặc biệt là trong lĩnh vực B-u chính Viễn thông.