CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY PHÁT TẦN SỐ
3.1 Thiết kế phần cứng cho máy phát tần số
Để thuận lợi cho việc thiết kế, chúng em chia thành các modul nhỏ, sau đó ghép lại thành cả khối của máy phát.
Với việc sử dụng công nghệ tổ hợp tần số kết hợp được tích hợp sẵn trong IC tạo dạng sóng tần số cao MAX 038, đồng thời với ý tưởng dùng phương pháp điều khiển số và hiển thị số , chúng em quyết định lựa chọn thiết kế và chế tạo máy phát theo các khối sau:
- Khối mạch chính
- Khối mạch khuếch đại điện áp đầu ra - Khối nguồn
3.1.1 Khối mạch chính
3.1.1.1 Chức năng của khối mạch chính .
Đây là khối mạch quan trọng nhất của máy tạo dao động . Nó có các chức năng sau :
- Tạo ra các dạng xung:,sin, vuông, tam giác . - Điều khiển tần số của xung phát ra .
- Điều khiển độ rộng xung .
Để thực hiện được các chức năng trên, sau một thời gian nghiên cứu, tìm hiểu các phương tiện, công cụ để có thể đáp ứng được các yều cầu trên chúng em đã quyết định lựa chọn sử dụng IC Max 038 của hãng MAXIM với các tính năng như sau :
* Các đặc điểm cấu tạo và hoạt động của IC Max 038:
- Là một IC tạo dao động tần số cao, có khả năng tạo ra các dạng sóng như: tam giác, sin, xung vuông.
- Các loại tín hiệu đầu ra được lựa chọn bởi 2 bit Select TTL
-Tần số đầu ra trong dải từ: 100Hz20MHz bằng điện áp tham chiếu 2,5V - Tần số độc lập và có thể điều khiển được độ rộng xung của tín hiệu trong khoảng từ 15%--> 85%
-Trở kháng đầu ra thấp = 0,1Ω
*Ứng dụng
- Tạo dạo động một cách chính xác
- Bộ tạo dao động điều khiển bằng điện áp
- Ứng dụng điều chế FM (Frequency Modulaytion) - Vòng khóa pha
- Đồng bộ tần số
- Tạo ra FSK của tín hiệu xung vuông và xung sin
*Sơ đồ cấu tạo các chân:
Hình 3. 1 Sơ đồ chân MAX 038
Hình 3. 2 Mô tả các chân MAX 038
* Các đặc tính về điện áp và tần số của IC MAX 038
Hình 3. 3 Các đặc tính về điện áp và tần số của IC MAX038
*Phân tích phổ của tín hiệu hình sin ở dải tần thấp và cao như sau:
Hình 3. 4 Phổ của tín hiệu hình sin ở dải tần thấp và cao
* Sơ đồ nguyên lý
Sơ đồ khối bên trong của IC MAX 038 như hình sau:
Hình 3. 5 Sơ đồ khối bên trong của IC MAX 038
*Lựa chọn dạng sóng đầu ra:
- Max 038 tạo ra các dạng sóng đầu ra nhờ vào 2 chân A0,A1 ở các mức TTL/CMOS
* Hoạt động của Max 038
- IC này hoạt động với điện áp = ±5V±5%
- Cở sở để tạo ra dao động là dựa vào sự phóng nạp của tụ CF với một dòng điện cố định.
- Dòng phóng và dòng nạp được chảy vào chân I_In và được điều chế với điện ỏp cung cấp cho FADJ và DADJ. Dũng chảy vào chõn I_In cú thể từ 20àA đến 750àA.
- Cung cấp điện áp ±2,4V đến FADJ để thay đổi tần số một cách bình thườngg (với VFADJ = 0V).
-Có thể điều khiển tần số đầu ra bằng cách điều chỉnh tụ CF, giá trị của CF
được lựa chọn để tạo ra được tần số trên 20MHz.
* Tần số đầu ra
Tần số đầu ra được xác định bằng dòng chảy vào chân I_In, tụ ở chân COSC (nối với đất), và điện áp chuẩn FADJ
-Khi chân VFADJ=0V, tần số đầu ra F0 được xác định bởi biểu thức:
F0(MHz)=IIN(àA) / CF(pF) ( phương trỡnh 3.1) -Thời gian t0 được xác định như sau:
t0(às) = CF(pF) / IIN(àA) ( phuơng trỡnh 3.2) Trong đó:
IIN là dũng chảy vào chõn I_In ( trong khoảng từ 2àA đến 750àA ) CF tụ nối giữa chõn COSC và GND (trong khoảng từ 20pF đến 100àF) Ví dụ:
0.5MHz = 100àA / 200pF 2às = 200pF / 100àA
Tốt hơn hết là điều chỉnh IIN trong khoảng 10àA - 400àA mặc dự khoảng tuyến tớnh là 2àA đến 750àA, ngoài dải này chỳng ta sẽ khụng đề cập đến.
- Với một tần số cố định chúng ta điều chỉnh dòng chảy vào chân IIN vào khoảng 100àA và lựa chọn giỏ trị cuả tụ cho phự hợp, dũng này sẽ làm giảm nhiệt
độ đến mức thấp nhất và tạo ra sự dịch của tần số là ít nhất khi điều chỉnh độ rộng xung
- Tụ cú thể từ 20pF đến hơn 100àF nhưng tụ này phải nhỏ, cú dõy nối ngắn, đồng thời xung quanh chân COSC phải phủ đất. Max 038 có thể tạo ra dạo động trên 20 MHz, nhưng dạng sóng có thể bị méo dạng đôi chút tùy thuộc vào từng điều kiện cụ thể.
- Ở tần thấp, hệ thống hoạt động tốt nhất với giỏ trị của tụ là 10àF hoặc là tụ có giá trị lớn hơn nhưng không phân cực.
- Với mức điện áp điều chỉnh ±2mV, chân I_In có thể đưa vào điện áp (VIN) hoặc dòng điện (IIN) với chuỗi các điện trở nối tiếp RIN (một điện trở ở giữa REF và I_In là một phương pháp tạo ra dòng điện IIN = VREF / RIN)
- Khi sử dụng điện áp đưa vào các chuỗi điện trở, biểu thức tần số được tính như sau:
F0(MHz) = VIN()/ [RIN x CF(pF)] ( phương trình 3.3) t0(às)= CF(pF) x RIN / VIN ( phương trỡnh 3.4)
Khi tần số của Max 038 được điều khiển bởi điện áp VIN vào chuỗi các điện trở cố định RIN, tần số đầu ra là một chức năng trực tiếp của Max 038 được đưa ra ở trên.
Ví dụ : sử dụng điện trở RIN = 10kΩ, điều khiển VIN từ 20mV đến 7.5V tạo ra sự chờnh lệch tần số, lựa chon RIN sao cho dũng IIN trong khoảng từ 2àA đến 750àA, băng thụng của cỏc bộ khuếch đại sẽ bị giảm khi ở tần số cao.
3.1.1.2 Nguyên lý hoạt động của khối mạch chính
Như đã trình bày trong phần đặc điểm cấu tạo và hoạt động của IC Max 038, tần số xung do IC này phát ra phụ thuộc vào giá trị của tụ điện đưa vào chân số 5, và giá trị dòng điện đưa vào chân số 10 được tính theo công thức:
F0(MHz) = IIN(uA) : CF(pF) .
Như vậy là muốn thay đổi tần số của xung phát ra ta chỉ việc thay đổi cường độ dòng điện IIN và thay đổi giá trị của tụ CF. Việc thay đổi này được thực hiện như sau:
Sử dụng chuyển mạch 5 mức với 5 tụ đầu vào có giá trị khác nhau lần lượt là 104, 103, 102, 3,3nF, 33pF để chia tần số phát ra thành dải:
- Dải Hz tương ứng với tụ 104 - Dải Khz tương ứng với tụ 103, 102 - Dải MHz tương ứng với tụ 3,3nF; 33pF
Trong mỗi dải tần số như vậy, việc tinh chỉnh tấn số được thực hiện bằng bộ đếm 8 bít nhị phân, với mỗi giá trị của 8 bít này thì Max505 sẽ cho ra một giá trị điện áp tương ứng, các giá trị điện áp này qua mạch điện trở sẽ cho ta các giá trị dòng IIN tương ứng. Việc chỉnh tần số gồm 2 giai đoạn chỉnh thô và chỉnh tinh theo sơ đồ sau:
D 4 D 6 - 5 V V o u t A
D 7
R 1 _ u 3 3 . 3 k
D 5
R E F
C 2 _ u 3 1 0 4 V o u t B
D 1 V o u t B
R 4 _ u 3 1 0 0 k
F A D J
A 0 _ m a x 5 0 5 L D A C
I _ i n
g n d
D 0 V o u t D
C 1 _ u 3 1 0 4
V o u t A
R 3 _ u 3 1 0 0 k
A 1 _ m a x 5 0 5
D 3 U 3
v a l u e 1
2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1
1 2 1 31 41 5
1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 V o u t B 2 4
V o u t A V S S V r e f B V r e f A A G N D D G N D L D A C D 7 D 6 D 5
D 4 D 3D 2
D 1 D 0 W R A 1 A 0 V r e f D V r e f CV D D V o u t D V O u t C
g n d
D 2 J 1 _ u 3
H E A D E R 2 1 2
R 5 _ u 3 4 7 k
W R
R E F V C C
Hình 3. 6 Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh tần số
Quá trình chỉnh thô được điều khiển bởi chân ra VoutD thay đổi làm thay đổi dòng I_In, do đó sẽ thay đổi tần số.
Quá trình chỉnh tinh khi quá trình chỉnh thô đã thiết lập xong, khi đó ta chỉ thay đổi tần số trong khoảng rất nhỏ của thang tần số đang dùng, quá trình này được điều khiển bởi chân VoutC.
Để tần số phát ra có độ rộng xung thay đổi được ta cần chỉnh độ rộng xung bằng mạch chỉnh độ rộng xung.
Bình thường xung phát ra có độ rộng xung là 50% khi chân số 7 của MAX 038 được nối với đất, ta thay đổi độ rộng xung theo mạch sau:
C 5 _ u 2 1 0 4 - 5 V
g n d
C 3 _ u 2 1 0 4
g n d V C C
C 4 _ u 2 1 0 u F R 2 _ u 2
1 0 k
g n d
- +
U 2
L M 7 4 1 3
2 6
7 1
4 5 V C C
R 1 _ u 2 1 0 k
D A D J C 2 _ u 2
1 0 4
C 1 _ u 2 1 0 4
Hình 3. 7 Sơ đồ nguyên lý mạch điều chỉnh độ rộng xung
Bản chất của mạch thay đổi độ rộng xung là một mạch so sánh điện áp cho ra điện áp nằm trong khoảng từ 0V đến 2.5V, muốn có điện áp khác nhau ta chỉ việc vặn biến trở.
Như vậy khi vặn biến trở R2_u2 thì độ rộng xung sẽ thay đổi trong khoảng từ 50% đến 85%.
3.1.2 Mạch điều khiển điện áp ra
3.1.2.1 Chức năng của khối mạch điều khiển điện áp ra
Khối này có chức năng điều chỉnh điện áp ra từ 2V đến 8V với 4 thang chia tương ứng hệ số khuếch đại là x1, x2, x3, x4. Ngoài chức năng thay đổi điện áp ra, khối này còn có tác dụng phối hợp trở kháng đầu ra.
3.1.2.2 Nguyên lý hoạt động của khối mạch điều khiển điện áp ra
Mạch này dùng phần tử khuếch đại thuật toán mắc theo sơ đồ khuếch đại đảo như sau
R k d _ 8 4 k
R k d _ 5 1 0
S W 4 R k d _ 1
1 k
R k d _ 3 1 0 o u t _ m a x 0 3 8
S W 1
R k d _ 9 1 0 R k d _ 2
1 k - +
U 4 A
o p a 2 6 7 7 3
2 1
84
- 5 V
R k d _ 7 1 0
S W 2
R k d _ 6 3 k R k d _ 4
2 k
S W 3 g n d
o u t 1
Hình 3. 8 Mạch khuếch đại điện áp đầu ra
Điện áp ra được tính theo công thức:
Ura= -(Rht/ Rv).Uvao
Việc cố định điện trở đầu vào và chỉ thay đổi điện trở hồi tiếp cho ta các thang có hệ số khuếch đại khác nhau. Trong mạch này cần lưu ý đến một vấn đề là phải lựa chọn được phần tử khuếch đại có độ tuyến tính cao và đặc biệt là phải hoạt động được ở dải tần rộng từ 100Hz đến 20MHz.
Những IC khuếch đại thuật toán đáp ứng được nhu cầu này tương đối hiếm ở Việt Nam. Qua quá trình tìm hiểu chúng em đã sử dụng OPA 2677 của hãng TI với các đặc tính nổi bật như sau:
OPA 2677 tạo ra một sự liên kết chưa từng có giữa băng thông , tốc độ quay và dòng điện đầu ra. Bộ khuếch đại này có thể trực tiếp đưa tới tụ tải 100pF mà không tạo dao động và tín hiệu 10V vào trong một hệ thống cáp đồng trục 50Ω.
Đây là sự cải tiến căn bản trong việc điều khiển đầu ra đối với các bộ khuếch đại tốc độ cao DIP 8 chân, do đó rất lý tưởng đối với các ứng dụng video.
OPA 2677 sử dụng hồi tiếp dòng điện để cung cấp băng thông mà không thay đổi đáng kể với hệ số khuếch đại điện áp, 200MHz với G= 4 và 220MHz với G=1. Với tốc độ quay là 1800V/às , thời gian thiết lập là 50ns.
Các đặc điểm của OPA 2677U:
- Tốc độ quay slew rate 1800V/às - Thời gian thiết lập 50ns
- Đặc tính dải điện áp cung cấp ±5V và ±6V, điều khiển điện áp nguồn cung cấp một cách linh hoạt
- Hệ số khuếch đại vi phân thấp - Băng thông đảm bảo
* Các ứng dụng của OPA 2677 - Khuếch đại video
- Ứng dụng rộng rãi cho các bộ điều khiển trong đường kết nối ADSL
* Sơ đồ chân OPA 2677 :
Hình 3. 9 Sơ đồ chân OPA 2677U Các đặc tính kỹ thuật của OPA 2677 được mô tả như hình sau:
Hình 3. 10 Các đặc tính kỹ thuật của OPA 2677U
3.1.3 Khối nguồn
3.1.3.1 Mô tả chức năng
Một yêu cầu cơ bản nhất của máy phát tần số là nguồn cung cấp cho nó hoạt động cần có độ ổn đinh cao. Qua tìm hiểu chúng em đã thiết kế nguồn riêng cho
máy phát dùng IC tích hợp ACT 4065 của hãng SEMICONDUCTOR với các ưu điểm nổi bật như sau:
- ACT 4065 là một IC tích hợp với chức năng là bộ chuyển đổi nguồn DC-DC ở tấn số chuyển mạch lên tới 200Khz
- Dòng ra có thể đạt được là 2A
- Hiệu suất của mạch có thể lên tới 95%
- Có chế độ bảo vệ quá dòng
- Nguồn cung cấp cho tín hiệu vào có thể lên tới 28V
* Ứng dụng của IC 4065:
Dùng làm nguồn cho các thiết bị viễn thông như điện thoại, modem, router, các thiết bị đầu cuối…
* Mô tả chân linh kiện
Hình 3. 11 Sơ đồ chân IC ACT4065
Hình 3. 12 Mô tả các chân linh kiện ACT4065
* Các đặc tính kỹ thuật của linh kiện
Hình 3. 13 Các thông số đặc tính của ACT4065 3.1.3.2 Sơ đồ nguyên lý
Để thiết kế mạch ta tính toán các thông số cho mạch theo các tiêu chuẩn dựa vào đặc tính của linh kiện
Điện trở phản hồi
Chọn tỉ lệ điện trở phản hồi RFB1 và RFB2 dựa vào hiệu điện thế đầu ra theo công thức:
Với VOUT=5V, ta thường chọn RFB2=10K
Chọn lựa cuộn cảm
Giá trị của cuộn cảm được tính theo công thức sau:
Trong đó:
VIN là hiệu điện thế đầu vào VOUT là hiệu điện thế đầu ra fSW là tần số chuyển mạch
IOUTMAX là dòng ra tối đa của mạch KRIPPLE là hệ số gợn sóng
Thụng thường chọn L=33à H đến 47à H
Từ những tính toán trên ta có sơ đồ nguyên lý của khối nguồn
U 1
A C T 4 0 6 5 s h
BS1
2 I N S W 3
Ground4
F B 5
Comp6
E n a b l e 7
N / C 8
R 2
R 1
R 3 C 1
C 4 C 3
C 2
D 1 L 1
G N D
I n p u t o u t p u t
e n a b l e
Hình 3. 14 Sơ đồ nguyên lý khối nguồn
Sơ đồ mạch in khối nguồn:
Hình 3. 15 Sơ đồ mạch in khối nguồn 3.2 Thiết kế phần mềm cho máy phát tần số
3.2.1 Khối ghép nối vi điều khiển
3.2.1.1 Khối giao tiếp giữa vi điều khiển Pic16F877A với Max505
Max505 Là một IC dựa trên công nghệ CMOS, chuyển đổi số - tương tự( DAC). MAX505 gồm có 4 đầu ra DAC được điều khiển riêng biệt với nhau và mỗi DAC có một điện áp tham chiếu độc lập. Giá trị điện áp ra được thiết lập thông qua số 8 bit đưa vào các chân data. Do đó điện áp tham chiếu được chia nhỏ thành 256 mức khác nhau.
Hình 3. 16 Khối điều khiển MAX505
Các tín hiệu A0, A1 kết hợp với chân WR và LDAC dùng để chọn chế độ cho phép và chốt điện áp đầu ra của các cổng DAC:
Hình 3. 17 Trạng thái logic của MAX 505
Mạch kết nối:
F A D J
A 1 _ m a x 5 0 5 A 0 _ m a x 5 0 5 G N D
G N D
W R - 5 V
L D A C
D 5 D 6 D 7
D 1 D 0
D 4 D 3D 2
V o u t D V C C V o u t A
V o u t B
R E F
U 5
v a l u e V o u t B 1
V o u t A 2
V S S 3
V r e f B 4
V r e f A 5
A G N D 6
D G N D 7
L D A C 8 9 D 7 1 0 D 6 1 1 D 5 1 2 D 4
D 3 1 3
D 2 1 4
D 1 1 5
D 0 1 6
W RA 1A 0 1 71 81 9 V r e f D 2 0 V r e f CV D D 2 12 2 V o u t D 2 3 V O u t C 2 4
Max505
R E F
C 1 _ u 4 2 2 p F
C 2 _ u 4
2 2 p F R C 6
D 7
R C 7 r e s e t
D 6
C 3 _ u 3 1 0 4 u 8
PIC16F877A
R A 0 / A N 0 2
R A 1 / A N 1 3
R A 2 / A N 2 / V R E F - / C V R E F 4
R A 3 / A N 3 / V R E F + 5
R A 4 / T 0 C K I / C 1 O U T 6
R A 5 / A N 4 / S S * / C 2 O U T 7
R B 0 / I N T 3 3 R B 1 3 4 R B 2 3 5 R B 3 / P G M 3 6 R B 4 3 7 R B 5 3 8 R B 6 / P G C 3 9 R B 7 / P G D 4 0 R C 0 / T 1 O S O / T 1 C K I
1 5
R C 1 / T 1 O S I / C C P 2 1 6
R C 2 / C C P 1 1 7
R C 3 / S C K / S C L 1 8
R C 4 / S D I / S D A 2 3
R C 5 / S D O 2 4
R C 6 / T X / C K 2 5
R C 7 / R X / D T 2 6
R D 0 / P S P 0 1 9 R D 1 / P S P 1 2 0 R D 2 / P S P 2 2 1 R D 3 / P S P 3 2 2 R D 4 / P S P 4 2 7 R D 5 / P S P 5 2 8 R D 6 / P S P 6 2 9 R D 7 / P S P 7 3 0 O S C 1 / C L K I N
1 3
O S C 2 / C L K O U T 1 4
V D D 3 2
V D D 1 1
V S S 3 1 V S S 1 2
M C L R * / V P P 1
R E 0 / R D * / A N 5 8 R E 1 / W R * / A N 6 9 R E 2 / C S * / A N 7 1 0
D 3 D 4 D 5 D 2
A 0 _ M a x 0 3 8 s y n c _ o u t
R 6 _ u 1 1 k R D 4
R D 5
R 5 _ u 1 1 k
V C C
R 4 _ u 1 1 k W R
I n _ A D C
A 1 _ m a x 5 0 5 L D A C
R D 6 A 0 _ m a x 5 0 5
R D 7 D 1 D 0
D 7 L E D
D 8 L E D
D 9 L E D
V C C R C 5
R C 4 I n p u t _ f i n e I n p u t _ x u n g
A 1 _ M a x 0 3 8
R S
D 1 0 L E D
L C D _ E
R 7 _ u 11 k
D 1 1 L E D
R 8 _ u 1 1 k
Y 2 Z T A
V C C
Hình 3. 18 Sơ đồ kết nối MAX 505 và PIC
Giao tiếp Max505 : khi tín hiệu được đưa vào, được thực hiện theo thứ tự thời gian sau thì điện áp ra sẽ được chốt trên đầu ra của Max505:
Hình 3. 19 Lưu đồ thời gian thực hiện chốt điện áp đầu ra
Trong đó chú ý đến khoảng thời gian tối thiểu cần thiết để đáp ứng cho Max505 chốt ở đầu ra :
tAS = 5 nS tAH = 5 nS tDS = 45 nS tDH = 0 nS tWR = 40 nS
tLC = 40 nS
Đối với vi điều khiển Pic dùng thạch anh 20Mhz thì mỗi chu kì lệnh mất khoảng 0.2 uS, nên trong chương trình thời gian trễ sau mỗi lệnh là đã đủ thời gian để đáp ứng trên. Đoạn mã sau minh hoạ cho việc chốt điện áp nên đầu ra C :
output_high(WR); output_high(LDAC);
output_LOW(Max_A0); output_high(Max_A1);
output_low(WR);
portb=128;
output_high(WR);
output_low(LDAC);output_high(LDAC);
output_high(WR); output_high(LDAC);
Tương tự ta có thể lần lượt chốt điện áp nên đầu ra A, B, D độc lập với nhau.
Trong ứng dụng này đối với máy phát tần số, khi muốn thay đổi tần số, ta sử dụng 2 đầu ra C và D để lần lượt chốt điện áp lên các chân FADJ và IIN của
Max038.
3.2.1.2 Khối giao tiếp giữa vi điều khiển PIC16F877A với máy tính Giao tiếp với máy tính qua cổng COM:
Để đảm bảo sự tương thích giữa các thiết bị truyền dữ liệu nối tiếp do các hãng khác nhau sản xuất, Hiệp Hội Công nghiệp Điện tử EIA đã xây dựng một chuẩn giao diện được gọi là RS232. Ở RS232, mức 1 tương ứng từ -3V đến -25V, còn mức 0 tương ứng từ +3V đến 25V. DO đó, để nối RS232 với máy tính đều phải qua bộ biến đổi điện áp như MAX232 để chuyển mức logicTTL sang mức điện áp RS232 và ngược lại.
Hình 3. 20 Sơ đồ cấu tạo MAX232
Mạch giao tiếp
D 2 D 3
A 0 _ M a x 0 3 8 s y n c _ o u t
R D 4
R 6 _ u 3 1 k R D 5
R 5 _ u 4 1 k
V C C
R 4 _ u 4 1 k I n _ A D C
L D A C
R D 6 W R
A 0 _ m a x 5 0 5
R D 7 A 1 _ m a x 5 0 5
D 1 D 0
D 7 L E D
D 8 L E D
D 9 L E D
V C C J _ u 7
H E A D E R 3 1 2 3
U 9
M A X 2 3 2 C 1 + 1
C 1 - 3
C 2 + 4
C 2 - 5
V + 2
V - 6
R 1 O U T 1 2 R 2 O U T 9
T 1 I N 1 1 T 2 I N 1 0 R 1 I N
1 3 R 2 I N 8
T 1 O U T 1 47 T 2 O U T
C 2 _ u 1 0 1 0 4
C 5 _ u 4 1 0 4
C 3 _ u 9 1 0 4 G N D
R C 7 C 1 _ u 1 0
1 0 4
C 4 _ u 7 1 0 4 V C C
G N D R C 6
V C C
I n p u t _ x u n g
R C 5 R C 4 I n p u t _ f in e
R S A 1 _ M a x 0 3 8
L C D _ E
D 1 0 L E D
R 7 _ u 3 1 k
D 1 1 L E D
R 8 _ u 3 1 k
Y 2 Z T A
V C C
C 1 _ u 9 2 2 p F
C 2 _ u 9
2 2 p F R C 7 R C 6 r e s e t
D 6 D 7
C 3 _ u 8 1 0 4 u 8
P I C 1 6 F 8 7 7 A R A 0 / A N 0
2 R A 1 / A N 1 3
R A 2 / A N 2 / V R E F - / C V R E F 4
R A 3 / A N 3 / V R E F + 5
R A 4 / T 0 C K I / C 1 O U T 6
R A 5 / A N 4 / S S * / C 2 O U T 7
R B 0 / I N T 3 3 R B 1 3 4 R B 2 3 5 R B 3 / P G M 3 6 R B 4 3 7 R B 5 3 8 R B 6 / P G C 3 9 R B 7 / P G D 4 0 R C 0 / T 1 O S O / T 1 C K I
1 5
R C 1 / T 1 O S I / C C P 2 1 6
R C 2 / C C P 1 1 7
R C 3 / S C K / S C L 1 8
R C 4 / S D I / S D A 2 3
R C 5 / S D O 2 4
R C 6 / T X / C K 2 5
R C 7 / R X / D T 2 6
R D 0 / P S P 0 1 9 R D 1 / P S P 1 2 0 R D 2 / P S P 2 2 1 R D 3 / P S P 3 2 2 R D 4 / P S P 4 2 7 R D 5 / P S P 5 2 8 R D 6 / P S P 6 2 9 R D 7 / P S P 7 3 0 O S C 1 / C L K I N
1 3
O S C 2 / C L K O U T 1 4
V D D 3 2
V D D 1 1
V S S 3 1 V S S 1 2
M C L R * / V P P 1
R E 0 / R D * / A N 5 8 R E 1 / W R * / A N 6 9 R E 2 / C S * / A N 7 1 0
D 4 D 5
Hình 3. 21 Sơ đồ nguyên lý ghép nối PIC16F877A với máy tính
Lập trình giao tiếp:
Thiết lập chế độ truyền nối tiếp: Tốc độ truyền 9600 bit/giây, 8 bit dữ liệu, 1 bit Stop, không truyền bit chẵn lẻ
#use rs232(baud=9600,parity=N,xmit=PIN_C6,rcv=PIN_C7,bits=8)
Truyền dữ liệu:
Fputc(var); // Var là một giá trị 8 bit ký tự.
Nhận dữ liệu: có tín hiệu truyền từ máy tính xuống, khi nhận được tín hiệu stop, dữ liệu sẽ được nạp từ thanh ghi RSR vào thanh ghi RCREG (nếu thanh ghi này trống), cờ ngắt RCIF ( PIR1<5>) được bật lên. Ta có thể nhận dữ liêu:
Data = fgetc(); // Data : là một giá trị 8 bit ký tự.
3.2.1.3 Khối hiển thị
Mô tả chân của LCD DM1602 ( 16 cột, 2 hàng) :
D7
4
D6
3
D5
2
D4
1
D3
0
D2
9
D1
8
D0
7
E
6
RW
5
RS
4
VSS
1 VDD
2 VEE
3
LCD1
LM016L
Hình 3. 22 Sơ đồ chân LCD1602
RS ( Register Select) : dùng để chọn hai thanh ghi bên trong LCD. Nếu RS=0 thì thanh ghi mã lệnh được chọn, cho phép người dùng gửi một lệnh. Nếu RS
=1 thì thanh ghi dữ liệu được chọn và cho phép người dùng gửi dữ liệu cần hiển thị lên LCD.
R/W ( Read/Write): cho phép người dùng đọc/ghi thông tin từ/lên LCD. R/W
= 0 thì đọc, R/W = 1 thì ghi.
E ( Enable ) : Chân cho phép E được LCD sử dụng để chốt thông tin hiện có trên chân dữ liệu. Khi dữ liệu được cấp đến chân dữ liệu thì một xung mức cao - xuống - thấp được áp đến chân dữ liệu. Xung này phải rộng tối thiểu là 450nS.
D0÷D7 : 8 chân dữ liệu8 bit, được dùng để gửi thông tin lên LCD hoặc đọc nội dung của các thanh ghi trong LCD.
Mạch kết nối:
- 65 -
C 1 _ u 5 2 2 p F
C 2 _ u 5
2 2 p F R C 7 R C 6
D 6 D 7 r e s e t
C 3 _ u 5 1 0 4 u 7
P I C 1 6 F 8 7 7 A R A 0 / A N 0
2 R A 1 / A N 1 3
R A 2 / A N 2 / V R E F - / C V R E F 4
R A 3 / A N 3 / V R E F + 5
R A 4 / T 0 C K I / C 1 O U T 6
R A 5 / A N 4 / S S * / C 2 O U T 7
R B 0 / I N T 3 3 R B 1 3 4 R B 2 3 5 R B 3 / P G M 3 6 R B 4 3 7 R B 5 3 8 R B 6 / P G C 3 9 R B 7 / P G D 4 0 R C 0 / T 1 O S O / T 1 C K I
1 5
R C 1 / T 1 O S I / C C P 2 1 6
R C 2 / C C P 1 1 7
R C 3 / S C K / S C L 1 8
R C 4 / S D I / S D A 2 3
R C 5 / S D O 2 4
R C 6 / T X / C K 2 5
R C 7 / R X / D T 2 6
R D 0 / P S P 0 1 9 R D 1 / P S P 1 2 0 R D 2 / P S P 2 2 1 R D 3 / P S P 3 2 2 R D 4 / P S P 4 2 7 R D 5 / P S P 5 2 8 R D 6 / P S P 6 2 9 R D 7 / P S P 7 3 0 O S C 1 / C L K I N
1 3
O S C 2 / C L K O U T 1 4
V D D 3 2
V D D 1 1
V S S 3 1 V S S 1 2
M C L R * / V P P 1
R E 0 / R D * / A N 5 8 R E 1 / W R * / A N 6 9 R E 2 / C S * / A N 7 1 0
D 5 D 2 D 3 D 4
s y n c _ o u t
L C D t e x t L 1
L C D 1VSS2VDD3VEE4RS5RW6E 7D48D59D610D711LED+12LED-
R D 4 A 0 _ M a x 0 3 8
R 6 _ u 5 1 k
V C C
R D 5
R 5 _ u 5 1 k
V C C
LCD_E
RS
R 4 _ u 5 1 k I n _ A D C
L D A C
R D 6 W R
R D 7 A 1 _ m a x 5 0 5
D 0
A 0 _ m a x 5 0 5
D 1
D 1 L E D
D 2 L E D
D 3 L E D
V C C
RD4 RD6RD5 RD7
R 1 _ L 1 1 o h m _ 1 W
g n d
V C C
R C 4 I n p u t _ x u n g
R C 5 I n p u t _ f in e
R S
A 1 _ M a x 0 3 8 L C D _ E
D 4 L E D
R 7 _ u 51 k
D 5 L E D
R 8 _ u 5 1 k
Y 1 Z T A
V C C
Hình 3. 23 Sơ đồ nguyên lý kết nối 16F877A với LCD
Trong mạch này, giao tiếp với LCD1602 chỉ sử dụng 4 bit dữ liệu ( D4÷D7).
Do R/W được nối đất, LCD chỉ cho phép ghi , không cho phép đọc các thanh ghi từ LCD.
Giao tiếp với LCD
Để viết dữ liệu lên LCD cần thực hiện các bước theo trình tự như sau:
+ Kéo dây R/W =0
+ Đặt RS=0 hay RS=1 tùy mục đích gửi lệnh hay dữ liệu.
+ Đặt dữ liệu vào bus dữ liệu (RB4-RB7) (Nếu là quá trình viết).
+ Kéo E lên 1.
+ Kéo E xuống 0.
+ Đọc dữ liệu tại Bus dữ liệu (nếu là quá trình đọc)
Chế độ sử dụng 4 bit giao tiếp này sẽ tiết kiệm số chân của vi điêu khiển, nhưng tốc độ chậm hơn so với chế độ 8 bit.
3.2.1.4 Giao tiếp PIC 16F877A với Max038 ( Kỹ thuật lập trình đếm tần dùng Pic17F877A)
Nguyên lý đếm xung:
Trong Pic16F877A có 3 Timer chạy độc lập với nhau. Trong đó ta sử dụng 2 Timer để đếm xung: Timer0 và Timer1. Timer0 sử dụng nguồn đồng hồ bên trong