Báo cáo bài tập lớn môn kĩ thuật vi xử lý tên đề tài đồng hồ thể thao cờ vua, cờ tướng

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN KĨ THUẬT VI XỬ LÝ Tên đề tài ĐỒNG HỒ THỂ THAO CỜ VUA, CỜ TƯỚNG Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Minh Hiếu Lớp : TD17B LỜI NÓI ĐẦU Sự ra đời của các bộ vi xử lí nói chung, các bộ vi điều khiển nói riêng đã tạo ra một bước ngoặt lớn trong việc thiết kế các hệ thống xử lí thông tin, đo lường điều khiển và truyền thông. Kết quả là đã tạo ra được những sản phẩm như máy ảnh số, máy chơi nhạc MP3, đầu đĩa DVD, các bộ biến tần, PLC…ngày càng rẻ hơn, nhỏ gọn hơn, thông minh hơn và tiện dụng hơn. Hơn nữa, kỹ thuật vi điều khiển hiện nay rất phát triển, nó được ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp, tự động hóa, trong đời sống và còn nhiều lĩnh vực khác nữa. So với kỹ thuật số thì kỹ thuật vi điểu khiển nhỏ gọn hơn rất nhiều do nó được tích hợp lại và có khả năng lập trình được để điều khiển. Nên rất tiện dụng và cơ động. Với tính ưu việt của vi điều khiển thì trong phạm vi đồ án nhỏ này, chúng em đãchọn đề tài "Thiết kế mạch mạch tạo xung vuông Có nút ấn chọn tầm Hz, KHz, 100 KHz, nút ấn để tăng tần số, nút ấn để giảm tần số. Hiển thị tần số phát ra trên led 7 đoạn Mục đích của đề tài hướng đến: tạo ra bước đầu cho sinh viên thử nghiệm nhữngứng dụng của vi điều khiển trong thực tiễn để rồi từ đó tìm tòi, phát triển nhiều ứng dụng khác trong đời sống hằng ngày cần đến. Việc thực hiện xong đồ án môn học bằng các kiến thức đã học, một số sách tham khảo và một số nguồn tài liệu khác nên không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy nhóm rất mong được sự góp ý của thầy cô và các bạn . MỤC LỤC MỤC LỤC 3 CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN VÀ HỌ MSC-51 5 1.1. Sơ lược về vi xử lý 5 1.2. Họ MSC-51 5 1.3. Các loại VĐK khác 7 CHƯƠNG 2 - GIỚI THIỆU VỀ AT89S52 7 2.1. Cấu hình AT89C52 7 2.2. Cấu trúc bên trong của vi điều khiển 8051 8 2.3. Khảo sát sơ đồ chân 9 Chân VCC 11 Chân GND 11 Port 0 (P0) 11 Port 1 (P1) 11 Port 2 (P2) 11 Port 3 (P3) 11 Chân RESET (RST) 12 Chân XTAL1 và XTAL2 12 .Chân cho phép bộ nhớ chương trình PSEN 12 Chân ALE (chân cho phép chốt địa chỉ-chân 30) 13 Chân EA 13 2.4. Sơ đồ khối 14 CHƯƠNG 3 – THIẾT KẾ ĐỒNG HỒ THỂ THAO CỜ VUA, CỜ TƯỚNG 15 3.2 Sơ đồ khối 15 3.3 Chức năng các khối 15 3.4 Sơ đồ mạch 16 3.4.1 Khối nút nhấn 16 3.4.2 Khối điểu khiển 16 3.4.3 Khối hiển thị 17 CHƯƠNG 4 : GIỚI THIỆU LINH KIỆN VÀ SƠ ĐỒ GIẢI THUẬT 18 4.1 Vi điều khiển AT89C52 18 Chân VCC 18 Chân GND 19 Port 0 (P0) 19 Port 1 (P1) 19 Port 2 (P2) 19 Port 3 (P3) 19 4.2 Nút nhấn (Button) 20 4.3 Led 7 đoạn 20 4.4 Sơ đồ mạch mô phỏng trên Proteus 21 Nguyên tắc hoạt động 21 4.5 .Sơ đồ giải thuật 22 Code của chương trình 23

ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA : ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG  BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN KĨ THUẬT VI XỬ LÝ Tên đề tài ĐỒNG HỒ THỂ THAO CỜ VUA, CỜ TƯỚNG Giáo viên hướng dẫn : Lớp : Nguyễn Minh Hiếu TD17B LỜI NÓI ĐẦU Sự đời vi xử lí nói chung, vi điều khiển nói riêng tạo bước ngoặt lớn việc thiết kế hệ thống xử lí thơng tin, đo lường điều khiển truyền thơng Kết tạo sản phẩm máy ảnh số, máy chơi nhạc MP3, đầu đĩa DVD, biến tần, PLC…ngày rẻ hơn, nhỏ gọn hơn, thông minh tiện dụng Hơn nữa, kỹ thuật vi điều khiển phát triển, ứng dụng vào nhiều lĩnh vực sản xuất cơng nghiệp, tự động hóa, đời sống nhiều lĩnh vực khác So với kỹ thuật số kỹ thuật vi điểu khiển nhỏ gọn nhiều tích hợp lại có khả lập trình để điều khiển Nên tiện dụng động Với tính ưu việt vi điều khiển phạm vi đồ án nhỏ này, chúng em đãchọn đề tài "Thiết kế mạch mạch tạo xung vng Có nút ấn chọn tầm Hz, KHz, 100 KHz, nút ấn để tăng tần số, nút ấn để giảm tần số Hiển thị tần số phát led đoạn Mục đích đề tài hướng đến: tạo bước đầu cho sinh viên thử nghiệm nhữngứng dụng vi điều khiển thực tiễn để từ tìm tịi, phát triển nhiều ứng dụng khác đời sống ngày cần đến Việc thực xong đồ án môn học kiến thức học, số sách tham khảo số nguồn tài liệu khác nên không tránh khỏi thiếu sót Vì nhóm mong góp ý thầy cô bạn MỤC LỤC MỤC LỤC CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN VÀ HỌ MSC-51 1.1 Sơ lược vi xử lý 1.2 Họ MSC-51 1.3 Các loại VĐK khác CHƯƠNG - GIỚI THIỆU VỀ AT89S52 2.1 Cấu hình AT89C52 2.2 Cấu trúc bên vi điều khiển 8051 2.3 Khảo sát sơ đồ chân Chân VCC 11 Chân GND 11 Port (P0) 11 Port (P1) 11 Port (P2) 11 Port (P3) 11 Chân RESET (RST) 12 Chân XTAL1 XTAL2 12 Chân cho phép nhớ chương trình PSEN 12 Chân ALE (chân cho phép chốt địa chỉ-chân 30) 13 Chân EA .13 2.4 Sơ đồ khối 14 CHƯƠNG – THIẾT KẾ ĐỒNG HỒ THỂ THAO CỜ VUA, CỜ TƯỚNG 15 3.2 Sơ đồ khối 15 3.3 Chức khối 15 3.4 Sơ đồ mạch .16 3.4.1 Khối nút nhấn .16 3.4.2 Khối điểu khiển 16 3.4.3 Khối hiển thị .17 CHƯƠNG : GIỚI THIỆU LINH KIỆN VÀ SƠ ĐỒ GIẢI THUẬT 18 4.1 Vi điều khiển AT89C52 18 Chân VCC .18 Chân GND 19 Port (P0) 19 Port (P1) 19 Port (P2) 19 Port (P3) 19 4.2 Nút nhấn (Button) .20 4.3 Led đoạn 20 4.4 Sơ đồ mạch mô Proteus 21 Nguyên tắc hoạt động 21 4.5 Sơ đồ giải thuật 22 Code chương trình 23 CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN VÀ HỌ MSC-51 1.1 Sơ lược vi xử lý Trong thập niên cuối kỉ XX, từ đời công nghệ bán dẫn, kĩ thuật điện tử có phát triển vượt bậc Các thiết bị điện tử sau tích hợp với mật độ cao cao diện tích nhỏ, nhờ thiết bị điện tử nhỏ nhiều chức Các thiết bị điện tử ngày nhiều chức giá thành ngày rẻ hơn, điện tử có mặt khắp nơi Vi xử lý có khối chức cần thiết để lấy liệu, xử lý liệu xuất liệu sau xử lý Và chức Vi xử lý xử lý liệu, chẳng hạn cộng, trừ, nhân, chia, so sánh.v.v Vi xử lý khơng có khả giao tiếp trực tiếp với thiết bị ngoại vi, có khả nhận xử lý liệu mà Để vi xử lý hoạt động cần có chương trình kèm theo, chương trình điều khiển mạch logic từ vi xử lý xử lý liệu cần thiết theo yêu cầu Chương trình tập hợp lệnh để xử lý liệu thực lệnh lưu trữ nhớ, công việc thực hành lệnh bao gồm: nhận lệnh từ nhớ, giải mã lệnh thực lệnh sau giải mã Để thực công việc với thiết bị cuối cùng, chẳng hạn điều khiển động cơ, hiển thị kí tự hình địi hỏi phải kết hợp vi xử lý với mạch điện giao tiếp với bên gọi thiết bị I/O (nhập/xuất) hay gọi thiết bị ngoại vi Chẳng hạn hệ thống sản xuất tự động công nghiệp, tổng đài điện thoại, robot có khả hoạt động phức tạp v.v 1.2 Họ MSC-51 Hiện có nhiều họ Vi điều khiển thị trường với nhiều ứng dụng khác nhau, họ Vi điều khiển họ MCS-51 sử dụng rộng rãi giới Việt nam Vào năm 1980 Intel công bố chíp 8051(80C51), vi điều khiển họ vi điều khiển MCS-51 Nó bao gồm 4KB ROM, 128 byte RAM, 32 đường xuất nhập, port nối tiếp định thời 16 bit Tiếp theo sau đời chip 8052,8053,8055 với nhiều tính cải tiến Hiện Intel khơng cung cấp loại Vi điều khiển họ MCS-51 nữa, thay vào nhà sản xuất khác Atmel, Philips/signetics, AMD, Siemens, Matra&Dallas, Semiconductors cấp phép làm nhà cung cấp thứ hai cho chip họ MSC-51 Chip Vi điều khiển sử dụng rộng rãi giới Việt Nam Vi điều khiển hãng Atmel với nhiều chủng loại vi điều khiển khác Hãng Atmel có chip Vi điều khiển có tính tương tự chip Vi điều khiển MCS-51 Intel, mã số chip thay đổi chút Atmel sản xuất Mã số 80 chuyển thành 89, chẳng hạn 80C52 Intel sản xuất Atmel mã số thành 89C52 (Mã số đầy đủ: AT89C52) với tính chương trình tương tự Tương tự 8051, 8053, 8055 có mã số tương đương Atmel 89C51, 89C53, 89C55 Vi điều khiển Atmel sau ngày cải tiến bổ sung thêm nhiều chức tiện lợi cho người dùng Bảng – Vi điều khiển 89Cxx Sau khoảng thời gian cải tiến phát triển, hãng Atmel tung thị trường dòng Vi điều khiển mang số hiệu 89Sxx với nhiều cải tiến đặc biệt có thêm khả nạp chương trình theo chế độ nối tiếp đơn giản tiện lợi cho người sử dụng Bảng 2- Vi điều khiển 89Sxx Tất Vi điều khiển có đặc tính giống phần mềm (các tập lệnh lập trình nhau), cịn phần cứng bổ sung với chip có mã số hai số cuối cao hơn, Vi điều khiển sau có nhiều tính vượt trội Vi điều khiển hệ trước Các Vi điều khiển 89Cxx bảng có cấu tạo ROM RAM 89Sxx bảng 2, nhiên 89Sxx bổ sung số tính có thêm chế độ nạp nối tiếp Các phần thực hành phần cứng thực tế, thực hành với Vi điều khiển 89S52 (Mã đầy đủ:AT89S52; AT viết tắt nhà sản xuất ATMEL) :     1.3     Các Vi điều khiển 89Sxx cải tiến từ dịng 89Cxx Chương trình viết dành cho 89Cxx chạy với 89Sxx 89Sxx rẻ 89Cxx 89Sxx có chế độ nạp nối tiếp với mạch nạp đơn giản có khả nạp bo mạch mà không cần tháo chip vi điều khiển sang mạch khác để nạp chương trình nhiều tính cải tiến khác Các loại VĐK khác Vi điều khiển AVR Vi điều khiển PIC Vi điều khiển MCUs Philips Các loại vi điều khiển chuyên dụng hãng sản xuất khác: Các loại vi điều khiển sử dụng chuyên dụng theo chức cần điều khiển CHƯƠNG - GIỚI THIỆU VỀ AT89S52 Giới thiệu sơ lược Vi điều khiển 8051 Intel cho đời vào năm 1980 thuộc vi điều khiển họ MCS-51 Hiện nhiều nhà sản xuất Siemens, Advanced Micro Devices, Fusisu Philips tập trung phát triển sản phẩm sở 8051 Atmel hãng cho đời chip 89C51, 52, 55 sau cải tiến thêm, hãng cho đời 89S51, 52, 89S8252… 2.1 Cấu hình AT89C52:  8KB nhớ chương trình  Dao động bên ngồi với thạch anh < 24Mhz Thông thường VĐK 89S52 chạy với thạch anh 12MHz  256 Byte Ram nội  Port xuất nhập  Timer/ Counter 16 bit Timer 0,1,2 Timer có chức Capture/Compare  nguồn ngắt  Nạp chương trình song song nạp nối tiếp qua đường SPI 2.2 Cấu trúc bên vi điều khiển 8051 Phần vi điều khiển 8051 xử lý trung tâm (CPU: central processing unit) bao gồm: - Thanh ghi tích lũy A - Thanh ghi tích lũy phụ B, dùng cho phép nhân chia - Đơn vị logic học (ALU: Arithmetic Logical Unit) - Từ trạng thái trương trình (PSW: Program Status Word) - Bốn băng ghi - Con trỏ ngăn xếp - Ngồi cịn có nhớ chương trình, giải mã lệnh, điều khiển thời gian logic Đơn vị xử lí trung tâm nhận trực tiếp xung từ giao động, ngồi cịn có khả đưa tín hiệu giữ nhịp từ bên ngồi Chương trình chạy dừng lại nhờ khối điều khiển ngắt bên Các nguồn ngắt là: biến cố bên ngoài, tràn đếm định thời giao diện nối tiếp Hai định thời 16 bit hoạt động đếm Các cổng (port0, port1, port2, port 3) sử dụng vào mục đích điều khiển Ở cổng có thêm đường dẫn điều khiểu dùng để trao đổi với nhớ bên ngoài, để đầu nối giao diện nối tiếp, đường ngắt dẫn bên Giao diện nối tiếp có chứa truyền nhận không đồng bộ, làm việc độc lập với Trong vi điều khiển 8051 có hai thành phần quan trọng khác nhớ ghi Bộ nhớ bao gồm: có nhớ RAM nhớ ROM dùng để lưu trữ liệu mã lệnh Các ghi sử dụng để lưu thông tin trình xử lý Khi CPU làm việc làm thay đổi nội dung ghi 2.3 Khảo sát sơ đồ chân IC 89S52 có 40 chân cho chức khác như: vào I/0, đọc , ghi , địa chỉ, liệu ngắt Tuy nhiên, hầu hết nhà phát triển dụng chíp đóng vỏ 40 chân với hai hàng chân DIP, nên khảo sát Vi điều khiển với 40 chân dạng DIP Chân ALE (chân cho phép chốt địa chỉ-chân 30) Khi Vi điều khiển truy xuất nhớ từ bên ngồi, port vừa có chức bus địa chỉ, vừa có chức bus liệu phải tách đường liệu địa Tín hiệu chân ALE dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp đường địa đường liệu kết nối chúng với IC chốt Các xung tín hiệu ALE có tốc độ 1/6 lần tần số dao động đưa vào Vi điều khiển, dùng tín hiệu ngõ ALE làm xung clock cung cấp cho phần khác hệ thống Ghi chú: khơng sử dụng bỏ trống chân Chân EA Chân EA dùng để xác định chương trình thực lấy từ ROM nội hay ROM ngoại  Khi EA nối với logic 1(+5V) Vi điều khiển thực chương trình lấy từ nhớ nội  Khi EA nối với logic 0(0V) Vi điều khiển thực chương trình lấy từ nhớ ngoại 2.4 Sơ đồ khối Hình – Sơ đồ khối IC AT89C52 CHƯƠNG – THIẾT KẾ ĐỒNG HỒ THỂ THAO CỜ VUA, CỜ TƯỚNG 3.1 Yêu cầu toán Có nút ấn cho đấu thủ Có nút ấn chỉnh thời gian (phút) cho kỳ thủ Nếu thời gian kỳ thủ hết trước chớp đèn báo hiệu (thua) Thời gian hiển thị led đoạn (phút giây) 3.2 Sơ đồ khối Hình 3: Sơ đồ khối 3.3 Chức khối  Khối nguồn : Dùng để cấp nguồn hoạt động  Nút nhấn gồm nút : Dùng để hiệu chỉnh thời gian nút dành cho thí sinh  Khối vi điều khiển sử dụng vi điều khiển 8051 điều khiển toàn hoạt động mạch  Khối hiển thị : led đoạn 3.4 Sơ đồ mạch 3.4.1 Khối nút nhấn Hình – Khối nút nhấn 40: tăng thời gian 41 : Bắt đầu đếm 43,44: nút dành cho cờ thủ 3.4.2 Khối điểu khiển Hình – Khối điều khiển Khối vi điều khiển AT89C52 Dùng để điều chỉnh hoạt động hệ thống 3.4.3 Khối hiển thị Hình – khối hiển thị CHƯƠNG : GIỚI THIỆU LINH KIỆN VÀ SƠ ĐỒ GIẢI THUẬT 4.1 Vi điều khiển AT89C52 Hình : Sơ đồ chân vi điều khiển AT89C52 Chân VCC Chân số 40 VCC cấp điện áp nguồn cho Vi điều khiển Nguồn điện cấp +5V±0.5 Chân GND: Chân số 20 nối GND(hay nối Mass) Khi thiết kế cần sử dụng mạch ổn áp để bảo vệ cho Vi điều khiển, cách đơn giản sử dụng IC ổn áp 7805 Port (P0) Port gồm chân (từ chân 32 đến 39) có hai chức năng: Chức xuất/nhập Các chân dùng để nhận tín hiệu từ bên ngồi vào để xử lí, dùng để xuất tín hiệu bên ngồi, chẳng hạn xuất tín hiệu để điều khiển led đơn sáng tắt Chức bus liệu bus địa (AD7-AD0) : chân (hoặc Port 0) làm nhiệm vụ lấy liệu từ ROM RAM ngoại (nếu có kết nối với nhớ ngoài), đồng thời Port dùng để định địa nhớ   Port (P1) Port P1 gồm chân (từ chân đến chân 8), có chức làm đường xuất/nhập, khơng có chức khác Port (P2) Port gồm chân (từ chân 21 đến chân 28) có hai chức năng: Chức xuất/nhập Chức bus địa cao (A8-A15): kết nối với nhớ ngồi có dung lượng lớn, cần byte để định địa nhớ, byte thấp P0 đảm nhận, byte cao P2 đảm nhận   Port (P3)   Port gồm chân (từ chân 10 đến 17): Chức xuất/nhập Với chân có chức riêng thứ hai bảng sau : ... tử có mặt khắp nơi Vi xử lý có khối chức cần thiết để lấy liệu, xử lý liệu xuất liệu sau xử lý Và chức Vi xử lý xử lý liệu, chẳng hạn cộng, trừ, nhân, chia, so sánh.v.v Vi xử lý khả giao tiếp trực... bị ngoại vi, có khả nhận xử lý liệu mà Để vi xử lý hoạt động cần có chương trình kèm theo, chương trình điều khiển mạch logic từ vi xử lý xử lý liệu cần thiết theo yêu cầu Chương trình tập hợp... Chân EA .13 2.4 Sơ đồ khối 14 CHƯƠNG – THIẾT KẾ ĐỒNG HỒ THỂ THAO CỜ VUA, CỜ TƯỚNG 15 3.2 Sơ đồ khối 15 3.3 Chức khối 15