Xem mẫu
-
ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Khoa Cơ Khí Giao Thông
Luận văn
Đề tài :Điều khiển hiển thị nhiệt độ trong xe bằng
LCD (dùng cảm biến nhiệt độ ,ADC…
GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái Trang - 1 -
Nhóm đồ án: 08
-
ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Khoa Cơ Khí Giao Thông
PHỤ LỤC
Trang
PHẦN INỘI DUNG VÀ ĐỒ ÁN THUYẾT MINH
CHƯƠNG I:Giới thiệu chung về vi điều khiển
1.1 Giới thiệu họ vi điều khiển
1.2 Sơ đồ và chức năng các chân
1.3 Tổ chức bộ nhớ
1.4 Phần mềm lập trình vi điều khiển MCS-517
CHƯƠNG II: Giới thiệu chung về quy trình công nghệ hệ thống thiết kế
CHƯƠNG III: Khảo sát các linh kiện trong hệ thống
3.1. Giới thiệu về LM35
3.2. Chip ADC 0804
3.2.Giới thiệu về LCD
CHƯƠNG IV:Thiết kế và thi công mạch
CHƯƠNG V: Lưu đồ thuật toán và chương trình điều khiển
PHẦN II: CÁC BẢN VẼ
GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái Trang - 2 -
Nhóm đồ án: 08
-
ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Khoa Cơ Khí Giao Thông
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, nhân loại đã và đang trải qua những sự phát triển vượt bật về mọi
mặt.Trong đó lĩnh vực điện- điện tử -tự động hoá đóng một vai trò không
nhỏ.Điện tử góp phần rất lớn vào quá trình tự động hoá,thực sự đã giúp con người
có những tiến bộ vượt bậc. Đặc biệt là trong nghành Oto-nghành tổng hợp của
nhiều lĩnh vực tri thức. Trên thế giới, việc ứng dụng điện-điện tử vào xe với xu
hướng tối ưu hóa, hiện đại hóa nhằm đem lại tiện ích và an toàn cho người lái
đang được phát triển mạnh. Tuy vậy ở Việt Nam việc nghiên cứu và ứng dụng các
thành tựu của “vi điều khiển”còn khá mới mẻ trong thời điểm hiện tại.
Trong xu hướng chung đó,vận dụng những kiến thức mà chúng em đã được
học trong quá trình học tập ở trường cũng như tìm hiểu thêm nhóm 5 sinh viên
chúng em thực hiện đồ án môn học “Kỉ thuật vi điều khiển” với đề tài Điều khiển
hiển thị nhiệt độ trong xe bằng LCD (dùng cảm biến nhiệt độ ,ADC…).Đồ án này
được áp dụng chủ yếu dựa vào vi điều khiển, mà thực tế là IC8051, với mục đích
giúp chúng em hiểu một cách tường tận hơn các kiến thức về vi điều khiển, cách
đọc, viết và nhận biết về các chân IC, xây dựng mạch nguyên lý….
Các ứng dụng của vi điều khiển rất đa dạng và phong phú.Từ những ứng dụng
đơn giản chỉ có vài thiết bị ngoại vi cho đến những hệ thống điều khiển phức tạp.
Đặc biệt là các ứng dụng trên Otto như hệ thóng phanh, lái, an toàn...Tuy nhiên do
phạm vi trình độ của chúng em còn hạn chế, nên việc nghiên cứu và tìm hiểu về vi
điều khiển còn nhiều vướng mắc, do đây là lần đầu tiên áp dụng vào thực tế cũng
như là môn đầu mới áp dụng vào cho nghành nên viêc học hỏi gặp nhiều khó khăn
hơn. Trong quá trình làm đề tài chúng em xin chân thành cám ơn thầy Phạm Quốc
Thái đã tận tình chỉ bảo, định hướng cho chúng em hoàn thành tốt đồ án.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, ngày 13 tháng 06 năm 2011
GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái Trang - 3 -
Nhóm đồ án: 08
-
ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Khoa Cơ Khí Giao Thông
PHẦN I: NỘI DUNG THUYẾT MINH ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VI ĐIỀU KHIỂN
1.1 Khái quát chung về vi điều khiển:
Bộ vi điều khiển viết tắt là Micro-controller, là mạch tích hợp trên một chíp có
thể lập trình được, dùng để điều khiển hoạt động của một hệ thống. Theo chương
trình điều khiển đã nạp sẵn bên trong chip, bộ vi điều khiển tiến hành đọc, lưu trữ
thông tin, xử lý thông tin, sau đó dựa vào kết quả của quá trình xử lý để đưa ra các
thông báo, tín hiệu điều khiển tiến hành điều khiển quá trình hoạt động của các
thiết bị bên ngoài. Vi điều khiển được ứng dụng trong rất nhiều sản phẩm công
nghiệp và tiêu dùng. Trong các thiết bị điện và điện tử dân dụng, các bộ vi điều
khiển điều khiển hoạt động của TV, máy giặt, đầu đọc laser, điện thoại, lò vi-ba ...
Trong hệ thống sản xuất tự động, bộ vi điều khiển được sử dụng trong Robot, dây
chuyền tự động. Các hệ thống càng thông minh thì vai trò của hệ vi điều khiển
càng quan trọng.
1.2. Lịch sử phát triển của vi điều khiển
Bộ vi điều khiển thực ra là một loại vi xử lí trong tập hợp các bộ vi xử lý nói
chung. Bộ vi điều khiển được phát triển từ bộ vi xử lí, từ những năm 1970 do sự
phát triển và hoàn thiện về công nghệ vi điện tử dựa trên kỹ thuật MOS (Metal-
Oxide-Semiconductor), mức độ tích hợp của các linh kiện bán dẫn trong một chip
ngày càng cao.
Năm 1971 xuất hiện bộ vi xử lí 4 bit loại TMS1000 do công ty texas
Instruments vừa là nơi phát minh vừa là nhà sản xuất. Nhìn tổng thể thì bộ vi xử lý
chỉ có chứa trên một chip những chức năng cần thiết để xử lý chương trình theo
một trình tự, còn tất cả bộ phận phụ trợ khác cần thiết như: bộ nhớ dữ liệu, bộ nhớ
chương trình, bộ chuyển đổi AD, khối điều khiển, khối hiển thị, điều khiển máy in,
nối đồng hồ và lịch là những linh kiện nằm ở bên ngoài được nối vào bộ vi xử lý.
Mãi đến năm 1976 công ty INTEL (Intelligen-Elictronics) mới cho ra đời bộ
vi điều khiển đơn chip đầu tiên trên thế giới với tên gọi 8048. Bên cạnh bộ xử lý
trung tâm, 8048 còn chứa bộ nhớ dữ liệu, bộ nhớ chương trình, bộ đếm và phát
thời gian, các cổng vào ra digital trên một chip. Các công ty khác cũng lần lược
GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái Trang - 4 -
Nhóm đồ án: 08
-
ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Khoa Cơ Khí Giao Thông
cho ra đời các bộ vi điều khiển 8 bit tương tự như 8048 và hình thành họ vi điều
khiển MCS-48.
Đến năm 1980 công ty INTEL cho ra đời thế hệ thứ hai của bộ vi điều khiển
đơn chip với tên gọi 8951. Và sau đó hàng loạt các vi điều khiển cùng loại với
8951 ra đời và hình thành họ vi điều khiển MCS-51 .
Đến nay họ vi điều khiển 8 bit MCS51 đã có đến 250 thành viên và hầu hết
các công ty hàng dẫn đầu thế giới chế tạo. Đứng đầu là công ty INTEL và rất
nhiều công ty khác như : AMD, SIEMENS, PHILIPS, DALLAS, OKI …
1.3. Sơ đồ khối của một bộ vi điều khiển
Sơ đồ khối chung của hầu hết các bộ vi điều khiển bao gồm CPU, bộ nhớ
ROM hay EPROM và RAM, mạch giao tiếp, mạch giao tiếp song song, bộ định
thời gian, hệ thống ngắt và các BUS được tích hợp trên cùng một chip.
2. Kiến trúc của vi điều khiển 8951
IC vi điều khiển 8951 thuộc họ MCS51 có các đặc điểm sau :
+ 4 kbyte ROM
+ 128 byte RAM
+ 4 port I/0 8 bit
+ Hai bộ định thời 16 bits
+ Giao tiếp nối tiếp
+ Quản lý được 64K bộ nhớ chương trình bên ngoài
+ Quản lý được 64K bộ nhớ dữ liệu bên ngoài
+ 210 vị trí nhớ được định địa chỉ bit
+Thực hiện phép nhân/chia trong 4s
2.1. Cấu trúc bên trong của 8051
GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái Trang - 5 -
Nhóm đồ án: 08
-
ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Khoa Cơ Khí Giao Thông
EXTERNAL
INTERRUPTS
ETC
COUNTER
TIMER 0
INPUTS
INTERRUPT ON - CHIP
RAM TIMER 1
CONTROL
CPU
SERIAL
4 I/O
OSC BUS
PORT
PORTS
CONTROL
PP PP TXD RXD
ADDRESS/DATA
Sơ Đồ Khối 8051
Phần chính của vi điều khiển 8051 là bộ xử lí trung tâm (CPU: central
processing unit) bao gồm :
+ Thanh ghi tích lũy A
+ Thanh ghi tích lũy phụ B, dùng cho phép nhân và phép chia
+ Đơn vị logic học (ALU : Arithmetic Logical Unit )
+ Từ trạng thái chương trình (PSW : Prorgam Status Word)
+ Bốn băng thanh ghi
+ Con trỏ ngăn xếp
+ Ngoài ra còn có bộ nhớ chương trình, bộ giải mã lệnh, bộ điều khiển thời
gian và logic.
Đơn vị xử lí trung tâm nhận trực tiếp xung từ bộ dao động, ngoài ra còn có
khả năng đưa một tín hiệu giữ nhịp từ bên ngoài.
GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái Trang - 6 -
Nhóm đồ án: 08
-
ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Khoa Cơ Khí Giao Thông
Chương trình đang chạy có thể cho dừng lại nhờ một khối điều khiển ngắt ở
bên trong. Các nguồn ngắt có thể là: các biến cố ở bên ngoài, sự tràn bộ đếm định
thời hoặc cũng có thể là giao diện nối tiếp.
Hai bộ định thời 16 bit hoạt động như một bộ đếm.
Các cổng (port0,1,2,3), sử dụng vào mục đích điều khiển. Ở cổng 3 có thêm
các đường dẫn điều khiển dùng để trao đổi với một bộ nhớ bên ngoài, hoặc để đầu
nối giao diện nối tiếp, cũng như các đường ngắt dẫn bên ngoài. Giao diện nối tiếp
có chứa một bộ truyền và một bộ nhận không đồng bộ, làm việc độc lập với
nhau.Tốc độ truyền qua cổng nối tiếp có thể đặt trong dãi rộng và được ấn định
bằng một bộ định thời.
Trong vi điều khiển 8951 có hai thành phần quan trọng khác đó là bộ nhớ và
các thanh ghi :
+ Bộ nhớ gồm có bộ nhớ RAM và bộ nhớ ROM dùng để lưu trữ dữ liệu và
mã lệnh.
+ Các thanh ghi sử dụng để lưu trữ thông tin trong quá trình xử lí. Khi CPU
làm việc nó làm thay đổi nội dung của các thanh ghi.
1.2 Sơ đồ và chức năng các chân:
Sơ đồ các chân ra trên vỏ của các vi mạch MCS-51 như hình dướ đây
U2
31 39
EA/VP P0.0
C1 30p 38
P0.1
19 37
X1 P0.2 36
P0.3
12MHz 35
P0.4
C2 30p 18 34
X2 P0.5 33
P0.6 32
P0.7
9
RST RESET 21
P2.0 22
P2.1
12 23
INT0 P2.2
13 24
INT1 P2.3
14 25
T0 P2.4
15 26
T1 P2.5 27
P2.6
1 28
P1.0 P2.7
2
P1.1
3 17
P1.2 RD
4 16
P1.3 WR
5 29
P1.4 PSEN
6 30
P1.5 ALE/P
7 11
P1.6 TXD
8 10
P1.7 RXD
8051
GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái Trang - 7 -
Nhóm đồ án: 08
-
ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Khoa Cơ Khí Giao Thông
Vi điều khiển 8051 có 32 trong 40 chân có chức năng như là các cổng I/O, trong
đó 24 chân được sử dụng với hai mục đích. Nghĩa là ngoài chức năng cổng I/O,
mỗi chân có công dụng kép này có thể là một đường điều khiển của Bus địa chỉ
hay Bus dữ liệu hoặc là mỗi chân hoạt động mọt cách độc lập để giao tiếp với các
thiết đơn bit như là công tắc, LED, transistor…
a.Port0: là port có 2 chức năng, ở trên chân từ 32 đến 39 của MC 8051.
Trong các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ ngoài, P0 được sử dụng như là
những cổng I/O.
Còn trong các thiết kế lớn có yêu cầu một số lượng đáng kể bộ nhớ ngoài
thì P0 trở thành các đường truyền dữ liệu và 8 bit thấp của bus địa chỉ.
b. Port1: là một port I/O chuyên dụng, trên các chân 1-8 của MC8051.
Chúng được sử dụng với một múc đích duy nhất là giao tiếp với các thiết bị ngoài
khi cần thiết.
c. Port2: là một cổng có công dụng kép trên các chân 21 – 28 của MC 8051.
Ngoài chức năng I/O, các chân này dùng làm 8 bit cao của bus địa chỉ cho những
mô hình thiết kế có bộ nhớ chương trình ROM ngoài hoặc bộ nhớ dữ liệu RAM có
dung lượng lớn hơn 256 byte.
d. Port3: là một cổng có công dụng kép trên các chân 10 – 17 của MC 8051.
Ngoài chức năng là cổng I/O, những chân này kiêm luôn nhiều chức năng khác
nữa liên quan đến nhiều tính năng đặc biệt của MC 8051, được mô tả trong bảng
sau:
GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái Trang - 8 -
Nhóm đồ án: 08
-
ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Khoa Cơ Khí Giao Thông
Chức năng chuyển đổi
Bit Tên
Ngõ vào dữ liệu nối tiếp.
P3.0 RxD
Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp.
P3.1 TxD
Ngắt ngoài 0.
P3.2 INT0
Ngắt ngoài 1.
P3.3 INT1
P3.4 Ngõ vào TIMER 0.
T0
Ngõ vào của TIMER 1.
P3.5 T1
Điều khiển ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài.
P3.6
ÖWR
Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài.
P3.7
RD
Chức năng của các chân trên port3
e. PSEN (Program Store Enable): 80 51 có 4 tín hiệu điều khiển, PSEN là tín hiệu
ra trên chân 29. Nó là tín hiệu điều khiển để cho phép truy xuất bộ nhớ chương
trình mở rộng và thường được nối đến chân OE (Output Enable) của một EPROM
để cho phép đọc các byte mã lệnh của chương trình. Tín hiệu PSEN ở mức thấp
trong suốt phạm vi quá trình của một lệnh. Các mã nhị phân của chương trình
được đọc từ EPROM qua bus và được chốt vào thanh ghi lệnh của 8051 để giải
mã lệnh. Khi thi hành chương trình trong ROM nội PSEN sẽ ở mức cao.
f. ALE (Address Latch Enable ): Tín hiệu ra ALE trên chân 30 tương hợp với các
thiết bị làm việc với các xử lý 8585, 8088. 8051 dùng ALE để giải đa hợp bus địa
chỉ và dữ liệu, khi port 0 được dùng làm bus địa chỉ/dữ liệu đa hợp: vừa là bus dữ
liệu vừa là byte thấp của địa chỉ 16 bit . ALE là tín hiệu để chốt địa chỉ vào một
thanh ghi bên ngoài trong nữa đầu của chu kỳ bộ nhớ. Sau đó, các đường Port 0
dùng để xuất hoặc nhập dữ liệu trong nữa sau chu kỳ của chu kỳ bộ nhớ.
Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và
có thể được dùng là nguồn xung nhịp cho các hệ thống. Nếu xung trên 8951 là
12MHz thì ALE có tần số 2MHz. Chân này cũng được làm ngõ vào cho xung lập
trình cho EPROM trong 8051.
GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái Trang - 9 -
Nhóm đồ án: 08
-
ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Khoa Cơ Khí Giao Thông
g. EA (External Access): Tín hiệu vào EA trên chân 31 thường được nối lên mức
cao (+5V) hoặc mức thấp (GND). Nếu ở mức cao, 8051 thi hành chương trình từ
ROM nội trong khoảng địa chỉ thấp (4K). Nếu ở mức thấp, chương trình chỉ được
thi hành từ bộ nhớ mở rộng. Người ta còn dùng chân EA làm chân cấp điện áp
21V khi lập trình cho EPROM trong 8051.
h. RST (Reset): Ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ reset của 8051. Khi tín hiệu này
được đưa lên mức cao (trong ít nhất 2 chu kỳ máy), các thanh ghi trong 8051 được
đưa vào những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống.
i.OSC: 8051 có một bộ dao động trên chip, nó thường được nối với thạch anh giữa
hai chân 18 và 19. Tần số thạch anh thông thường là 12MHz.
j. POWER: 8051 vận hành với nguồn đơn +5V. Vcc được nối vào chân 40 và Vss
(GND) được nối vào chân 20.
1.3 Tổ chức bộ nhớ:
Bộ nhớ của MCS-51 bao gồm :bộ nhớ trong và bộ nhớ ngoài.
Bộ nhớ trong
Bộ nhớ ngoài
Bộ nhớ chương trình 64 KB
ROM4KB
0000h-FFFFh
0000h-0FFFh
Điều khiển bằng PSEN
RAM 128byte
00h-7Fh
Bộ nhớ dữ liệu 64 KB
0000h-FFFFh
SFR
Điều khiển bằng RD và WR
80h-0FFh
GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái Trang - 10
Nhóm đồ án: 08
-
-
ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Khoa Cơ Khí Giao Thông
-Khi /EA được nối với +5v thì bộ nhớ ngoài không được dùng, MCS-51 chỉ
truy nhập EEPROM trong để đọc mã chương trình và cất số liệu vào RAM trong.
Khi /EA được nối đất thì bộ nhớ chương trình ROM trong không được dùng,
MCS-51 đọc mã chương trình từ bộ nhớ chương trình ngoài bằng tín hiệu /PSEN,
còn bộ nhớ số liệu ngoài được truy nhập bằng các tín hiệu /WR và /RD, do có bộ
nhớ chương trình và bộ nhớ số liệu ngoài có thể dùng chung bus địa chỉ A0
A15.Bộ nhớ số liệu trong của họ MCS-51 có địa chỉ từ 00h đến FFh, trong đó
nhóm 8052 có đủ 256 byte RAM, nhóm 8051 chỉ có 128 byte RAM ở các địa chỉ
thấp từ 00h đến 7fh, vùng địa chỉ cao từ 80h đến FFh đ ược dành cho các thanh ghi
chức năng đặc biệt SFR. Tổ chức vùng 128 byte thấp bộ nhớ số liệu RAM trong
của họ MCS-51như trên hình 3, nó được chia thành ba miền.
-Miền các băng thanh ghi chiếm địa chỉ từ 00h đến 1fh có 32 byte chia thành
băng, mỗi băng có 8 thanh ghi được đánh số từ R0 đến R7.
-Tại mỗi thời điểm chỉ có một băng thanh ghi có thể truy nhập và được gọi là
băng tích cực. Để chọn băng tích cực cần nạp giá trị thích hợp cho các bít RS0 và
RS1 của thanh ghi từ trạng thái PSW, mặc định bằng 0 là tích cực. Miền RAM
được định địa chỉ bít có 16 byte 8 bít = 128 bít, chiếm địa chỉ từ 20h đến 1fh. Mỗi
bít ở miền này được định địa chỉ riêng từ 00h đến 7fh nên có thể truy nhập đến
từng bít riêng rẽ bằng các lệnh xử lý bít. Vùng RAM được định địa chỉ bít và các
lệnh xử lý bít là một trong những đặc tính nổi bật đem lại sứcmạnh cho họ bộ vi
điều khiển MCS-51.
-Miền RAM thông thường có 80 byte chiếm địa chỉ từ 30h đến 7fh. Các thanh
ghi chức năng đặc biệt (viết tắt theo tiếng Anh là SFR) là tập các thanh ghi bên
trong của bộ vi điều khiển. Họ MCS-51 định địa chỉ cho tất cả các SFR ở vùng
128 byte cao của bộ nhớ số liệu trong (xem hình 2), mỗi SFR có tên gọi và địa chỉ
riêng, một số SFR có định địa chỉ cho từng bít. Khi bật nguồn hoặc RESET, tất cả
GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái Trang - 11
Nhóm đồ án: 08
-
-
ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Khoa Cơ Khí Giao Thông
các SFR đều được nạp giá trị đầu, sau đó chương trình cần nạp lại giá trị cho các
SFR cần dùng theo yêu cầu sử dụng.
-Việc truy nhập đến các SFR chỉ có thể thực hiện bằng phương pháp địa chỉ
trực tiếp với tên gọi hoặc địa chỉ của SFR là toán hạng của lệnh. Với các SFR có
định địa chỉ bít, có thể truy nhập và thay đổi trực tiếp từng bít.của nó bằng các
lệnh xừ lý bít. Bảng 2 cho biết thông tin chủ yếu về các SFR.
-Ở nhóm 8051vùng 128 byte cao của bộ nhớ số liệu trong chỉ có các
SFR,không tồn tại các ô nhớ khác ở vùng nhớ này. Ở nhóm 8052 bộ nhớ số liệu
trong có 256 byte RAM, các ô nhớ của vùng RAM 128 byte cao chỉ có thể truy
nhập được bằng phương pháp địa chỉ gián tiếp, còn các SFR cũng có địa chỉ nằm
trong vùng đó nhưng chỉ truy nhập được bằng phương pháp địa chỉ trực tiếp, vì thế
việc truy nhập chúng không bị xung đột và nhầm lẫn.
GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái Trang - 12
Nhóm đồ án: 08
-
-
ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Khoa Cơ Khí Giao Thông
RAM
7F
RAM đa dụng
30
2F 7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 78
2E 77 76 75 74 73 72 71 70
2D
6F 6E 6D 6C 6B 6A 69 68
2C
67 66 65 64 63 62 61 60
2B
5F 5E 5D 5C 5B 5A 59 58
2A
57 56 55 54 53 52 51 50
29
4F 4E 4D 4C 4B 4A 49 48
28
27 47 46 45 44 43 42 41 40
26 3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 38
25 37 36 35 34 33 32 31 30
24 2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28
23 27 26 25 24 23 22 21 20
22 1F 1E 1D 1C 1B 1A 19 18
21 17 16 15 14 13 12 11 10
20
0F 0E 0D 0C 0B 0A 09 08
1F
07 06 05 04 03 02 01 00
18
17 BANK 3
10
BANK 2
0F
08 BANK 1
07
Default register
00
Bank for ROR7
1.4 Phần mềm lập trình vi điều khiển MCS-51
-Có thể viết trên ngôn ngữ Assembler hoặc các ngôn ngữ bậc cao khác như C,
Basic, Forth... Tập lệnh Assembler của họ MCS-51 có 83 lệnh, được chia thành 5
nhóm là các lệnh số học, các lệnh logic, các lệnh chuyển số liệu, các lệnh xử lý bít
GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái Trang - 13
Nhóm đồ án: 08
-
-
ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Khoa Cơ Khí Giao Thông
và các lệnh rẽ nhánh. Các lệnh xứ lý bít là điểm mạnh cơ bản của họ MCS-51, vì
chúng làm cho chương trình ngắn gọn hơn và chạy nhanh hơn. Chương trình
Assembler được viết trên máy tính, sau đó phải dịch ra mã máy của họ MCS-51
bằng trình biên dịch ASM51, rồi mới nạp. Chương trình mã máy vào bộ nhớ cho
trình EEPROM (hoặc EPROM) ở bên trong hoặc bên ngoài MCS-51. Khi lập trình
bằng ngôn ngữ bậc cao như C, Basic, Forth.... cũng phải dịch chúng ra mã máy
của họ MCS-51 bằng các trình biên dịch tương ứng, sau đó nạp chương trình mã
máy vào bộ nhớ chương trình. Nói chung, chương trình viết trên ngôn ngữ
Assembler khó hơn viết trên ngôn ngữ bậc cao, nhưng khi dịch ra mã máy sẽ ngắn
gọn hơn và chạy nhanh hơn các chương trình viết trên ngôn ngữ bậc cao. Để viết
và nạp phần mềm cho MCS-51, bạn phải có các công cụ là máy vi tính, trình biên
dịch ngôn ngữ sử dụng ra mã máy của họ MCS-51 và bộ nạp chương trình mã máy
từ máy tính vào bộ nhớ chương trình EEPROM trong Mcs-51 hoặc bộ nhớ
EPROM ngoài.
GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái Trang - 14
Nhóm đồ án: 08
-
-
ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Khoa Cơ Khí Giao Thông
CHƯƠNG II:KHÁI QUÁT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG THIẾT KẾ
Nhiệt độ trong xe
Bộ cảm biến nhiệt độ
LM35
Bộ chuyển đổi ADC
Bộ xử lý trung tâm 8051
Màn hình hiển thị LCD
Nguyên lý hoạt động của hệ thống:Để biết được nhiệt độ trong xe là bao nhiêu
thì trong xe ta đặt một cảm biến nhiệt độ tuy nhiên nhiệt độ trong xe là một đại
GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái Trang - 15
Nhóm đồ án: 08
-
-
ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Khoa Cơ Khí Giao Thông
lượng vật lý mà các máy tính số lại sử dụng các giá trị nhị phân.Do vậy ta cần một
bộ chuyển đổi ADC tương tự số cao cho vi điều khiển có thể đọc được chúng một
chíp ADC được sử dụng rộng rải là ADC 804,sau khi chuyển đổi xong toàn bộ dử
liệu được đưa về bộ xử lý trung tâm ở đây dử liệu sẽ được xử lý và cho phếp hiện
thị lên màn hình LCD.
CHƯƠNG III: KHẢO SÁT CÁC LINH KIỆN DÙNG TRONG VI MẠCH
3.1.Giới thiệu về LM35:
Để đo nhiệt độ được chính xác, tất nhiên cần có một đầu dò thích hợp. Đầu dò
là một cảm biến nhiệt độ có nhiệm vụ vận chuyển từ nhiệt độ qua tín hiệu điện. Có
rất nhiều loại cảm biến.Dựa vào lý thuyết và thực tế của mạch cần thiết kế ta dùng
phương pháp đo bằng IC cảm biến nhiệt độ. Các IC cảm biến nhiệt độ có độ chính
xác cao, dễ tìm và giá thành rẽ. Một trong số đó là IC LM35, là loại thông dụng
trên thị trường hiện nay, đồng thời nó có những đặc tính làm việc phù hợp với thiết
kế chi tiết của mạch.
-Một số tính chất cơ bản của LM35:
LM35 có độ biến thiên theo nhiệt độ: 10mV / 1oC.Độ chính xác cao, tính năng
cảm biến nhiệt độ rất nhạy, ở nhiệt độ 25oC nó có sai số không quá 1%. Với tầm
đo từ -55oC – 150oC, tín hiệu ngõ ra tuyến tính liên tục với những thay đổi của tín
hiệu ngõ vào.
-Thông số kỹ thuật:
Tiêu tán công suất thấp.
Dòng làm việc từ 450A – 5mA.
Dòng ngược 15mA.
Dòng thuận 10mA.
Đặc tính điện:
Theo thông số của nhà sản xuất LM35, quan hệ giữa nhiệt độ và điện áp ngõ ra
như sau:Vout = 0,01ToC (V).
Vậy ứng với tầm hoạt động từ 0oC – 150oC ta có sự biến thiên điện áp ngõ ra là:
Ở 0oC thì điện áp ngõ ra Vout = 0 (V).
GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái Trang - 16
Nhóm đồ án: 08
-
-
ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Khoa Cơ Khí Giao Thông
o
Ở 150 C thì điện áp ngõ ra Vout = 1,5(V).
3.2. Chip ADC 0804.
Chíp ADC 0804 là bộ chuyển đổi tương tự sang số trong họ các loạt ADC
0800 từ hãng National Semiconductor. Nó cũng được nhiều hãng khác sản xuất,
làm việc với +5V và có độ phân giải là 8 bít. Ngoài độ phân giải thì thời gian
chuyển đổi cũng là một yếu tố quan trọng khác khi đánh giá một bộ ADC. Thời
gian chuyển đổi được định nghĩa như là thời gian mà bộ ADC cần để chuyển một
đầu vào tương tự thành một số nhị phân. Trong ADC 0804 thời gian chuyển đổi
thay đổi phụ thuộc vào tần số đồng hồ được cấp tới chân CLK và CLK IN nhưng
không thể nhanh hơn 110s. Các chân của ADC 804 được mô tả như sau:
Chân CS - chọn chíp: Là một đầu vào tích cực mức thấp được sử dụng để kích
hoạt chíp ADC 804. Để truy cập ADC 804 thì chân này phải ở mức thấp.
Chân RD (đọc): Đây là một tín hiệu đầu vào được tích cực mức thấp. Các bộ
ADC chuyển đổi đầu vào tương tự thành số nhị phân tương đương với nó và giữ
nó trong một thanh ghi trong. RD được sử dụng để nhận dữ liệu được chuyển đổi ở
đầu ra của ADC 804. Khi CS = 0 nếu một xung cao - xuống - thấp được áp đến
chân RD thì đầu ra số 8 bít được hiển diện ở các chân dữ liệu D0 - D7. Chân RD
cũng được coi như cho phép đầu ra.
Chân ghi WR :(thực ra tên chính xác là “Bắt đầu chuyển đổi”). Đây là chân đầu
vào tích cực mức thấp được dùng để báo cho ADC 804 bắt đầu quá trình chuyển
đổi. Nếu CS = 0 khi WR tạo ra xung cao - xuống - thấp thì bộ ADC 804 bắt đầu
chuyển đổi giá trị đầu vào tương tự Vin về số nhị phân 8 bít. Lượng thời gian cần
thiết để chuyển đổi thay đổi phụ thuộc vào tần số đưa đến chân CLK IN và CLK
R. Khi việc chuyển đổi dữ liệu đ ược hoàn tất thì chân INTR được ép xuống thấp
bởi ADC 804.
Chân CLK IN và CLK R:Chân CLK IN là một chân đầu vào được nối tới một
nguồn đồng hồ ngoài khi đồng hồ ngoài được sử dụng để tạo ra thời gian. Tuy
GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái Trang - 17
Nhóm đồ án: 08
-
-
ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Khoa Cơ Khí Giao Thông
nhiên 804 cũng có một bộ tạo xung đồng hồ. Để sử dụng bộ tạo xung đồng hồ
trong (cũng còn được gọi là bộ tạo đồng hồ riêng) của 804 thì các chân CLK IN và
CLK R được nối tới một tụ điện và một điện trở như chỉ ra trên hình 3.6.1. Trong
1
trường hợp này tần số đồng hồ được xác định bằng biểu thức: f
1,1 RC
Giá trị tiêu biểu của các đại lượng trên là R = 10k và C= 150pF và tần số nhận
được là f = 606kHz và thời gian chuyển đổi sẽ mất là 110s.
Chân ngắt INTR (ngắt hay gọi chính xác hơn là “kết thúc chuyển đổi’).Đây là
chân đầu ra tích cực mức thấp. Bình thường nó ở trạng thái cao và khi việc
chuyển đổi hoàn tất thì nó xuống thấp để báo cho CPU biết là dữ liệu được chuyển
đổi sẵn sàng để lấy đi. Sau khi INTR xuống thấp, ta đặt CS = 0 và gửi một xung
cao 0 xuống - thấp tới chân RD lấy dữ liệu ra của 804.
Chân Vin (+) và Vin (-):Đây là các đầu vào tương tự vi sai mà Vin = Vin (+) - Vin (-
). Thông thường Vin (-) được nối xuống đất và Vin (+) được dùng như đầu vào
tương tự được chuyển đổi về dạng số.
Chân VCC:Đây là chân nguồn nuôi +5v, nó cũng được dùng như điện áp tham
chiếu khi đầu vào Vref/2 (chân 9) để hở.
Chân Vref/2:Chân 9 là một điện áp đầu vào được dùng cho điện áp tham chiếu.
Nếu chân này hở (không được nối) thì điện áp đầu vào tương tự cho ADC 804
nằm trong dải 0 đến +5v (giống như chân VCC). Tuy nhiên, có nhiều ứng dụng mà
đầu vào tương tự áp đến Vin cần phải khác ngoài dải 0 đến 5v. Chân Vref/2
đượcdùng để thực thi các điện áp đầu vào khác ngoài dải 0 - 5v. Ví dụ, nếu dải đầu
vào tương tự cần phải là 0 đến 4v thì Vref/2 được nối với +2v.
GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái Trang - 18
Nhóm đồ án: 08
-
-
ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Khoa Cơ Khí Giao Thông
ADC080
4 +5 4
20
1
10k
18
Vin(+ Vc
1 D0
PO 17
Vin(-
1 D1
16
A
9 D2
to
15
Vref/ D3
19 14 LED
D4
CLK
13
D5
12
4
10k D6
CLK 11
D7
150p 1
CS
2 3
Noma
W
RD
10 5
lly
INT
D
Open
3.2.Giới thiệu về LCD:
Trong những năm gần đây LCD đang ngày càng được sử dụng rộng rãi thay
thế dần cho các đèn LED (các đèn LED 7 đoạn hay nhiều đoạn). Đó là vì các
nguyên nhân sau:
Các LCD có giá thành hạ.
Khả năng hiển thị các số, các ký tự và đồ hoạ tốt hơn nhiều so với các đèn LED (vì
các đèn LED chỉ hiển thị được các số và một số ký tự).
Nhờ kết hợp một bộ điều khiển làm tươi vào LCD làm giải phóng cho CPU công
việc làm tươi LCD. Trong khi đèn LED phải được làm tươi bằng CPU (hoặc bằng
cách nào đó) để duy trì việc hiển thị dữ liệu.
Dễ dàng lập trình cho các ký tự và đồ hoạ.
3.2.1 Mô tả các chân của LCD.
LCD được nói trong mục này có 14 chân, chức năng của các chân được cho trong
bảng 12.1. Vị trí của các chân được mô tả trên hình 12.1 cho nhiều LCD khác
nhau.
GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái Trang - 19
Nhóm đồ án: 08
-
-
ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Khoa Cơ Khí Giao Thông
Chân VCC, VSS và VEE: Các chân VCC, VSS và VEE: Cấp dương nguồn - 5v và đất
tương ứng thì VEE được dùng để điều khiển độ tương phản của LCD.
Chân chọn thanh ghi RS (Register Select): Có hai thanh ghi rất quan trọng bên
trong LCD, chân RS được dùng để chọn các thanh ghi này như sau: Nếu RS = 0
thì thanh ghi mà lệnh được chọn để cho phép người dùng gửi một lệnh chẳng hạn
như xoá màn hình, đưa con trỏ về đầu dòng v.v… Nếu RS = 1 thì thanh ghi dữ liệu
được chọn cho phép người dùng gửi dữ liệu cần hiển thị trên LCD.
Chân đọc/ ghi (R/W):Đầu vào đọc/ ghi cho phép người dùng ghi thông tin lên
LCD khi R/W = 0 hoặc đọc thông tin từ nó khi R/W = 1.
Chân cho phép E (Enable):Chân cho phép E được sử dụng bởi LCD để chốt
thông tin hiện hữu trên chân dữ liệu của nó. Khi dữ liệu đ ược cấp đến chân dữ liệu
thì một xung mức cao xuống thấp phải được áp đến chân này để LCD chốt dữ liệu
trên các chân dữ liêu. Xung này phải rộng tối thiểu là 450ns.
Chân D0 - D7:Đây là 8 chân dữ liệu 8 bít, được dùng để gửi thông tin lên LCD
hoặc đọc nội dung của các thanh ghi trong LCD.Để hiển thị các chữ cái v à các con
số, chúng ta gửi các mã ASCII của các chữ cái từ A đến Z, a đến f và các con số từ
0 - 9 đến các chân này khi bật RS = 1.
Cũng có các mã lệnh mà có thể được gửi đến LCD để xoá màn hình hoặc đưa con
trỏ về đầu dòng hoặc nhấp nháy con trỏ. Bảng 12.2 liệt kê các mã lênh.
Chúng ta cũng sử dụng RS = 0 để kiểm tra bít cờ bận để xem LCD có sẵn s àng
nhân thông tin. Cờ bận là D7 và có thể đượcđọc khi R/W = 1 và RS = 0 như sau:
Nếu R/W = 1, RS = 0 khi D7 = 1 (cờ bận 1) thì LCD bận bởi các công việc bên
trong và sẽ không nhận bất kỳ thông tin mới nào. Khi D7 = 0 thì LCD sẵn sàng
nhận thông tin mới. Lưu ý chúng ta nên kiểm tra cờ bận trước khi ghi bất kỳ dữ
liệu nào lên LCD.
Bảng 12.1: Mô tả các chân của LCD.
GVHD: GVC.Phạm Quốc Thái Trang - 20
Nhóm đồ án: 08
-
nguon tai.lieu . vn
