Tìm hiểu Máy phát xung hiển thị số dùng XR-2206

LỜI CẢM ƠN ! Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám Hiệu trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội đã cho em một môi trường học tập tốt, cũng như là tạo nhiều điều kiện thuận lợi để em có thể phát huy được khả năng của mình. Em xin chân thành cảm ơn đến quý Thầy/Cô, đặc biệt là quý Thầy/Cô trong khoa Điện tử trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội đã tận tình chỉ dạy và truyền đạt những kiến thức quý báu để em có thể hoàn thành báo cáo này, đồng thời đó cũng là một hành trang đáng quý để em có thể tiếp bước trên con đường sự nghiệp sau này. Em xin bài tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với thầy Hà Quang Thanh là người trực tiếp hướng dẫn và động viên em trong suốt thời gian em thực tập. Hà Nội ngày 20 tháng 04 năm 2012 Sinh viên thực hiện Trương Văn Hải Lời mở đầu Sự phát triển của khoa học kỹ thuật ngày càng góp phần nâng cao năng suất lao động đặc biệt là sự ra đời và phát triển của công nghệ mới nhằm tạo ra sự tự động hoá sự tiện lợi trong xã hội cũng như trong công nghiệp. Với phần ứng dụng của vi điều khiển đã tạo lên một nền công nghiệp tự động hoá phát triển mạnh mẽ và rực rỡ như ngày nay. Được ứng dụng trên các thiết bị điện tử dân dụng, trong công nghiệp sản xuất, hay trên những Robot. Với những ứng dụng to lớn ấy đòi hỏi chúng ta luôn tìm cách phát triển làm chủ công nghệ để ứng dụng vào thực tế mang lại hiệu quả và tính chính xác cao. Với tư cách là những sinh viên, những thế hệ đi sau được kế thừa những thành quả công nghệ tiên tiến, với mong muốn luôn phát triển những thành quả công nghệ đó để góp phần đưa khoa khoa học kỹ thuật vào phục vụ đời sống của con người. Em đã tìm hiểu và thực hiện đề tài “máy phát xung hiển thị số dùng XR-2206”. Nội dung báo cáo gồm : I. Tìm hiểu về các linh kiện II. Thiết kế mạch in III. Lập trình cho vi điều khiển IV. Tổng kết báo cáo Em thực hiện đề tài này, vì thời gian có hạn vẫn còn nhiều thiếu sót mong các thầy cô giáo đóng góp ý kiến để sản phẩm của này được hoàn thiện hơn !

Giáo viên hướng dẫn : Th.s Hà Quang Thanh Sinh viên thực hiện : Trương Văn Hải Lớp : ĐT3-K3 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ LỜI CẢM ƠN ! Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám Hiệu trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội đã cho em một môi trường học tập tốt, cũng như là tạo nhiều điều kiện thuận lợi để em có thể phát huy được khả năng của mình. Em xin chân thành cảm ơn đến quý Thầy/Cô, đặc biệt là quý Thầy/Cô trong khoa Điện tử trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội đã tận tình chỉ dạy và truyền đạt những kiến thức quý báu để em có thể hoàn thành báo cáo này, đồng thời đó cũng là một hành trang đáng quý để em có thể tiếp bước trên con đường sự nghiệp sau này. Em xin bài tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với thầy Hà Quang Thanh là người trực tiếp hướng dẫn và động viên em trong suốt thời gian em thực tập. Hà Nội ngày 20 tháng 04 năm 2012 Sinh viên thực hiện Trương Văn Hải Báo cáo thực tập tốt nghiệp 1 Giáo viên hướng dẫn : Th.s Hà Quang Thanh Sinh viên thực hiện : Trương Văn Hải Lớp : ĐT3-K3 Lời mở đầu Sự phát triển của khoa học kỹ thuật ngày càng góp phần nâng cao năng suất lao động đặc biệt là sự ra đời và phát triển của công nghệ mới nhằm tạo ra sự tự động hoá sự tiện lợi trong xã hội cũng như trong công nghiệp. Với phần ứng dụng của vi điều khiển đã tạo lên một nền công nghiệp tự động hoá phát triển mạnh mẽ và rực rỡ như ngày nay. Được ứng dụng trên các thiết bị điện tử dân dụng, trong công nghiệp sản xuất, hay trên những Robot. Với những ứng dụng to lớn ấy đòi hỏi chúng ta luôn tìm cách phát triển làm chủ công nghệ để ứng dụng vào thực tế mang lại hiệu quả và tính chính xác cao. Với tư cách là những sinh viên, những thế hệ đi sau được kế thừa những thành quả công nghệ tiên tiến, với mong muốn luôn phát triển những thành quả công nghệ đó để góp phần đưa khoa khoa học kỹ thuật vào phục vụ đời sống của con người. Em đã tìm hiểu và thực hiện đề tài “máy phát xung hiển thị số dùng XR-2206”. Nội dung báo cáo gồm : I. Tìm hiểu về các linh kiện II. Thiết kế mạch in III. Lập trình cho vi điều khiển IV. Tổng kết báo cáo Em thực hiện đề tài này, vì thời gian có hạn vẫn còn nhiều thiếu sót mong các thầy cô giáo đóng góp ý kiến để sản phẩm của này được hoàn thiện hơn ! Báo cáo thực tập tốt nghiệp 2 Giáo viên hướng dẫn : Th.s Hà Quang Thanh Sinh viên thực hiện : Trương Văn Hải Lớp : ĐT3-K3 NỘI DUNG BÁO CÁO I. Tìm hiểu về các linh kiện A. IC 89S52 1. Giới thiệu chung về 89S52 IC 89S52 là phiên bản 8051 có ROM trên chip ở dạng bộ nhớ Flash. Phiên bản này là lý tưởng với những phát triển nhanh vì bộ nhớ Flash có thể xóa trong vài giây. Ta gọi IC này là bộ vi điều khiển vì trong chúng chứa ROM, RAM, các cổng nối tiếp và song song. 89S52 không được sử dụng trong máy tính nhưng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và trong sản phẩm máy móc tiêu dùng. Cùng với họ 89S52 có một số vi điều khiển khác. Về cơ bản chúng đều giống nhau, chúng chỉ khác nhau ở vùng nhớ nội bao gồm vùng nhớ mã lệnh, vùng nhớ dữ liệu và một số Timer. Sự khác nhau đó được mô tả bằng bảng dưới đây: Vi điều khiển Vùng mã lệnh nội Vùng dữ liệu nội Số Timer 8051 8031 8751 8052 8032 8732 4K ROM 0K 4K EPROM 8K ROM 0K 4K EPROM 128 bytes 128 bytes 128 bytes 256 bytes 256 bytes 256 bytes 2 2 2 3 3 3 Bảng 1. Giới thiệu một số IC họ 8051 2.Cấu trúc của IC 89S52: Báo cáo thực tập tốt nghiệp 3 Giáo viên hướng dẫn : Th.s Hà Quang Thanh Sinh viên thực hiện : Trương Văn Hải Lớp : ĐT3-K3 Trung tâm của 89S52 vẫn là vi xử lý trung tâm (CPU). Để kích thích cho toàn bộ hệ thống hoạt động, 89S52 có bộ tạo dao động nội với thạch anh được ghép từ bên ngoài với tần số khoảng từ vài Mhz đến 24 Mhz. Liên kết các phần tử với nhau là hệ thống BUS nội, gồm có BUS dữ liệu, BUS địa chỉ và BUS điều khiển. 89S52 có 8K ROM, 256 bytes RAM và một số thanh ghi bộ nhớ… Nó giao tiếp với bên ngoài qua 3 cổng song song và một cổng nối tiếp có thể thu, phát dữ liệu nối tiếp với tốc độ lập trình được. Hai bộ định thời 16 bit của 89S52 còn có 2 ngắt ngoài cho phép nó đáp ứng và xử lý điều kiện bên ngoài theo cách ngắt quãng, rất hiệu quả trong các ứng dụng điều khiển. Thông qua các chân điều khiển và các cổng song song 89S52 có thể mở rộng bộ nhớ ngoài lên đến 64Kbs dữ liệu. Sau đây là sơ đồ khối vi điều khiển: Hình 1. Sơ đồ khối Vi điều khiển họ 89S52 3. Sơ lược về các chân IC 89S52: Báo cáo thực tập tốt nghiệp 4 Giáo viên hướng dẫn : Th.s Hà Quang Thanh Sinh viên thực hiện : Trương Văn Hải Lớp : ĐT3-K3 IC 89S52 có 40 chân. Có đến 32 chân làm nhiệm vụ xuất nhập, truyền dữ liệu. Các chân phục vụ ngắt, các chân Timer, trong đó 24 chân làm 2 nhiệm vụ khác nhau. Mỗi chân có thể là đường xuất nhập, đường điều khiển hoặc là một phần của địa chỉ hay dữ liệu. Thiết kế thường có bộ nhớ ngoài hay các thiết bị ngoại vi sử dụng những Port để xuất nhập dữ liệu. Tám đường trong mỗi Port được sử dụng như một dơn vị giao tiếp song song như máy in, bộ biến đổi tương tự số…. Hoặc mỗi đường cũng có thể hoạt động độc lập trong giao tiếp với các thiết bị đơn bit khác như: transistor, LED, switch…. Sau đây là hình dạng sơ đồ của IC 89S52: Hình 2. Hình dạng sơ đồ IC 89S52 4. Chức năng các chân IC 89S52: Báo cáo thực tập tốt nghiệp 5 Giáo viên hướng dẫn : Th.s Hà Quang Thanh Sinh viên thực hiện : Trương Văn Hải Lớp : ĐT3-K3 Sau đây là phần giới thiệu chức năng các chân , các Port tương ứng, chân PSEN, chân ALE, chân REST… a. Port 0 Port 0 là cổng song song dùng cho 2 mục đích, nó là các chân từ 32. Trong những thiết kế nhỏ nó được dùng trong các cổng xuất nhập bình thường. Ở những thiết kế có sử dụng bộ nhớ ngoài, nó vừa là Bus dữ liệu vừa là bytes thấp của Bus địa chỉ. Nó còn được dùng chứa những bytes mã khi nạp ROM nội. b. Port 1 Port 1 dành cho cổng xuất nhập và chỉ dành cho mục đích này mà thôi. Nó dùng để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi theo từng bit hoặc bytes . Port 1 chiếm các chân từ 1 đến 8. c. Port 2 Port 2 (chân 21÷ 28) là Port có 2 chưc năng. Ngoài mục đích dành cho xuất nhập thông thường nó còn dùng làm bytes cao cho các địa chỉ bộ nhớ ngoài. d. PSEN (cho phép nạp chương trình) 89S52 có 4 chân tín hiệu điều khiển. PSENT là tín hiệu điều khiển được xuất ra ở chân 29. Tín hiệu điều khiển này cho phép lập trình ở bộ nhớ ngoài và thường được nối với các chân OE của EPROM để đọc mã lệnh từ bộ nhớ ngoài vào thanh ghi đệm của 89S52. Nó xuống mức thấp nhất trong khi đọc lệnh. Mã lệnh đọc từ EPROM, qua Bus dữ liệu, được chốt vào thanh ghi của 89S52. Khi thi hành chương trình từ ROM nội PSEN được giữ ở mức cao (trạng thái không tác động). e. EA (truy xuất vùng nhớ ngoài) Báo cáo thực tập tốt nghiệp 6 Giáo viên hướng dẫn : Th.s Hà Quang Thanh Sinh viên thực hiện : Trương Văn Hải Lớp : ĐT3-K3 EA là một tín hiệu vào có thể ở mức cao hay thấp. Nếu ở mức cao 89S52 thi hành chương trình ở ROM nội, 4K/8K chương trình. Nếu ở mức thấp, chương trình chỉ được thi hành ở bộ nhớ ngoài. Đối với 80431/ 8231 EA phải được giữ ở mức thấp vì chúng không có ROM nội. EA cũng chính là chân nhận điện áp mức cao để nạp EPROM nội. f. ALE ( cho phép chốt địa chỉ) ALE là tín hiệu được xuất ra ở chân 20, rất quen thuộc với những ai đã tùng làm việc với vi xử lý 8085, 8086 của Intel. 89S52 dùng ALE để phân kênh cho từng Bus địa chỉ và Bus dữ liệu. Khi Port 0 được dùng làm Bus dữ liệu và bytes thấp của Bus địa chỉ - ALE là tín hiệu dùng để chốt địa chỉ vào thanh ghi chốt bên ngoài trong nửa đầu của một chu kỳ máy. Sau đó Port 0 sẵn sàng để truy xuất dữ liệu trong nửa chu kỳ còn lại. Xung ALE có tần số bằng 1/6 lần tần số bộ dao động nội và có thể dùng như một xung clock cho mục đích nào đó khi hệ thống không làm việc. Nếu tần số của 89S52 là 12MHz thì tần số xung ALE là 2MHz. Một xung ALE bị mất khi có một lệnh MOVX được thi hành. g. Ngõ vào dao động nội Ngõ vào đao động nội được mô tả như dưới hình hai, có một thạch anh được nối vào chân 19 (XTAL1) và 18 (XTAL2). Có thể mắc thêm tụ để ổn định dao động. Thạch anh 12MHz thường dùng cho họ IC MCs-51, trừ IC 80C31BH có thể dùng thạch anh lên đến 16MHz. Tuy nhiên, không nhất thiết phải dùng thạch anh mà ta có thể dùng mạch dao động TTL tạo xung Clock đưa vào chân XTAL1 và lấy đảo của nó đưa vào XTAL2. h. RST (RESET) Ngõ vào chân RST (chân 9) là chân master reset của 89S52. Khi nó ở mức cao nhất (trong khoảng ít nhất 2 chu kỳ máy ) các thanh ghi nội được nạp với giá trị tương ứng theo thứ tự khởi động hệ thống. Báo cáo thực tập tốt nghiệp 7 Giáo viên hướng dẫn : Th.s Hà Quang Thanh Sinh viên thực hiện : Trương Văn Hải Lớp : ĐT3-K3 i. Nguồn cung cấp 89S52 sử dụng nguồn cung cấp Vcc=5V được cấp vào chân 40,GND được nối vào chân 20. Bit Tên Chức năng P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 P1.0 P1.1 RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 W/R RD T2 T2EX Nhận dữ liệu Phát dữ liệu Ngắt ngoài 0 Ngắt ngoài 1 Ngõ vào Timer/couter 0 Ngõ vào Timer/ couter 1 Đọc dữ liệu từ bộ nhớ ngoài Đọc dữ liệu vào bộ nhớ ngoài Ngõ vào của Timer/ couter Bảng 2. Giới thiệu một số chân IC họ 8951 5. Các thanh ghi có chức năng đặc biệt Các thanh ghi nội của 89S52 chiếm một phần của vùng nhớ nội, vì vậy mỗi thanh ghi đều có một địa chỉ. Các thanh ghi chức năng (FSRs) trong vùng nhớ cao từ 80H đến FFH. Lưu ý có một số bytes trong vùng này không được định nghĩa. Chỉ có 21 địa chỉ thanh ghi chức năng được định nghĩa (26 địa chỉ đối với 8052/8032). Báo cáo thực tập tốt nghiệp 8 Giáo viên hướng dẫn : Th.s Hà Quang Thanh Sinh viên thực hiện : Trương Văn Hải Lớp : ĐT3-K3 a. Các thanh ghi chương trình b. Thanh ghi B c. Con trỏ ngăn sắp xếp d. Con trỏ dữ liệu e. Các thanh ghi Port f. Các thanh ghi bộ định thời g. Các thanh ghi cổng nối tiếp h. Các thanh ghi ngắt i. Thanh ghi PCON 6. Bộ nhớ ngoài Mở rộng bộ nhớ là một khả năng quan trọng đói với vi điều khiển nhằm tránh gặp bế tắc trong vấn đề thiết kế. Họ MCs-51 có thể mở rộng 64Kbs và bộ nhớ mã lệnh 64Kbs dữ liệu. Các IC giao tiếp ngoại vi cũng có thể thêm vào để tăng năng xuất nhập. Các chân cho phép giao tiếp với bộ nhớ ngoài RD, WR, PSEN, OE… B. Tổng quan LCD Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại LCD với mẫu mã và hình dạnh khác nhau. Dựa vào kích cỡ và hiển thị ta có thể chia LCD làm 2 loại chính: - Loại hiển thị ký tự (character LCD) có các kích cỡ: 16x1, 16x2, 16x4…mỗi ký tự được tạo thành bởi một ma trận các điểm sáng kích thước 5x7 hoặ 5x10 điểm ảnh. - Loại hiển thị đồ họa (Grafic LCD) đen trắng hoặc màu, gồm các kích thước 1.47 inch (128x128 điểm ảnh) 1,8 inch (128x160 điểm ảnh), 2 inch (176x220 điểm ảnh), 2,2 inch (240x320 điểm ảnh), 2,4 inch (240x320 điểm ảnh), 3,5 inch (320x240 điểm ảnh), 4,3 Báo cáo thực tập tốt nghiệp 9 Giáo viên hướng dẫn : Th.s Hà Quang Thanh Sinh viên thực hiện : Trương Văn Hải Lớp : ĐT3-K3 inch (480x272 điểm ảnh ), 7 inch (800x480 điểm ảnh), 8 inch (800x600 điểm ảnh). Được dùng nhiều trong điện thoại di động, máy ảnh số, camera… 1. Cấu tạo LCD Hình ảnh minh họa hình dạng thực tế LCD: Hình 3. Hình dạng thực tế của LCD 16x2 LCD được nói trong mục này có 16 chân, chức năng của các chân được cho trong bảng 3. Chân Ký hiệu I/O Mô tả 1 Vss - Đất 2 Vcc - Dương nguồn 5 V 3 Vee - Cấp nguồn cho điều khiển 4 RS I RS= 0 chọn thanh ghi lệnh. RS= 1 chọn thanh ghi dữ liệu 5 R/W I R/W= 1 đọc dữ liệu. R/W = 0 ghi dữ liệu 6 E I/O Cho phép 7 DB0 I/O Các bit dữ liệu 8 DB1 I/O Các bit dữ liệu 9 DB2 I/O Các bit dữ liệu 10 DB3 I/O Các bit dữ liệu 11 DB4 I/O Các bit dữ liệu 12 DB5 I/O Các bit dữ liệu 13 DB6 I/O Các bit dữ liệu Báo cáo thực tập tốt nghiệp 10 . tài máy phát xung hiển thị số dùng XR-2206 . Nội dung báo cáo gồm : I. Tìm hiểu về các linh kiện II. Thiết kế mạch in III. Lập trình cho vi điều khiển. Bộ phát xung. 3. Bộ hiển thị Bộ hiển thị dùng IC 89S52 được điều khiển bằng code lập trình trên phần mềm Keil C. Tần số sau khi được đưa vào vi điều khiển