Xem mẫu
- Bài tập lớn: Vi xử lí GVHD: Ths. NGUY ỄN
THU HÀ
Mục lục
Nội dung
Nội dung.................................................................................................................................1
Lời nói đầu..............................................................................................................................2
CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT..........................................................................................5
1. Giới thiệu tổng quan về họ Vi điều khiển 8051..............................................................5
2. Giới thiệu tổng quan về encoder..................................................................................11
3. Giới thiều về một số linh kiện khác..............................................................................18
3.1 Sơ lược về led 7 thanh................................................................................................18
CHƯƠNG II. NỘI DUNG.....................................................................................................26
1 – Lưu đồ thuật toán chương trình..................................................................................26
2 – Phần lập trình và mô phỏng.......................................................................................28
CHƯƠNG III. KẾT LUẬN.....................................................................................................36
1. Ưu điểm........................................................................................................................36
2. Nhược điểm..................................................................................................................36
Tài liệu tham khảo................................................................................................................38
Bưởng Kận - Điện1- K6_Haui Page 1
- Bài tập lớn: Vi xử lí GVHD: Ths. NGUY ỄN
THU HÀ
Lời nói đầu
Ngày nay, với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến, thế
giới của chúng ta đã và đang ngày một thay đổi, văn minh và hi ện đ ại h ơn.
Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt nh ững thiết bị với
các đặc điểm nổi bật như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nh ẹ là
những yếu tố rất cần thiết góp phần cho hoạt động của con ng ười đạt
hiệu quả cao.
Các bộ điều khiển sử dụng vi điều khiển tuy đơn gi ản nh ưng đ ể
vận hành và sử dụng được lại là một điều rất phức tạp. Các bộ vi đi ều
khiển theo thời gian cùng với sự phát triển của công nghệ bán dẫn đã ti ến
triển rất nhanh, từ các bộ vi điều khiển 4 bit đơn giản đến các bộ vi điều
khiển 32 bit, rồi sau này là 64 bit. Điện tử đang trở thành một ngành khoa
học đa nhiệm vụ. Điện tử đã đáp ứng được những đòi h ỏi không ng ừng t ừ
các lĩnh vực công – nông – lâm – ngư nghiệp cho đến các nhu c ầu c ần thi ết
trong hoạt động đời sống hằng ngày.
Một trong những ứng dụng thiết thực trong đó là ứng dụng về đo và
hiển thị tốc độ động cơ. Đây là một ứng dụng rất quan trọng được áp dụng
trong nhiều lĩnh vực và dây chuyền sản xuất. Tốc độ đ ộng c ơ s ẽ được
hiển thị trên màn hình nhờ led 7 thanh, Từ đó chúng ta có th ể giám sát đ ược
tốc độ động cơ rùi có các quyết định điều khiển cho phù h ợp v ới yêu c ầu.
Vì thế, với môn học Vi điều khiển này, em đã quy ết đ ịnh nh ận làm bài t ập
lớn về đo tốc độ động cơ dùng 8051. Cụ thể trong bài tập này, chúng em
sẽ ghép nối vi điều khiển 89C51RD2 với 4 led 7 thanh để hiển th ị tốc độ
Bưởng Kận - Điện1- K6_Haui Page 2
- Bài tập lớn: Vi xử lí GVHD: Ths. NGUY ỄN
THU HÀ
động cơ, sử dụng encoder có 100(xung/vòng). Chúng em xin trình bày nội
dụng cụ thể của bài tập lớn như sau. Kính mong các thầy - cô xem và cho
nhận xét, đánh giá để bài tập lớn được đầy đủ hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, Ngày 21/03/1013
Bưởng Kận - Điện1- K6_Haui Page 3
- Bài tập lớn: Vi xử lí GVHD: Ths. NGUY ỄN
THU HÀ
Đề bài:
Ứng dụng họ vi điều khiển 8051 ghép nối 4 led 7 thanh dể hiển thị số đo
tốc độ động cơ dùng encoder có 100(xung/vòng). Khoảng đo (0-2500)v/p.
YÊU CẦU:
Xây dựng mạch nguyên lí?
Xây dựng thuật toán?
Viết chương trình bằng hợp ngữ?
Nhóm sinh viên thực hiện:
1. Nguyễn Tuấn Anh
2. Nguyễn Văn Anh
3. Nguyễn Ngọc Anh
4. Nguyễn Kim Biên
5. Trần Huy Bình
6. Lê Thanh Bình
7. Hà Văn Bình
8. Bùi Đức Chính
9. Nguyễn Quốc Chỉnh
10. Nguyễn Văn Công
Bưởng Kận - Điện1- K6_Haui Page 4
- Bài tập lớn: Vi xử lí GVHD: Ths. NGUY ỄN
THU HÀ
CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1. Giới thiệu tổng quan về họ Vi điều khiển 8051
AT89C51 là một vi điều khiển 8 bit, chế tạo theo công nghệ CMOS
chất lượng cao, công suất thấp với 4 KB PEROM (Flash Programeable and
erasable read only memory).
Các đặc điểm của 8951 được tóm tắt như sau:
- 4KB bộ nhớ, có thể lập trình lại nhanh, có khả năng ghi xóa
tới 1000 chu kỳ
- Tần số hoat động từ 0 Hz đến 24 MHz
- 3 mức khóa bộ nhớ lập trình
- 2 bộ Timer/Counter 16 bit
- 128 Byte RAM nội
- 4 Port xuất/nhập (I/O) 8 bit
- Giao tiếp nối tiếp
- 64 KB vùng nhớ mã ngoài
- 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoài
- Xử lý Boolean (hoạt động trên bit đơn)
- 210 vị trí nhớ có thể định vị bit
- 4μs cho hoạt động nhân hoặc chia
Bưởng Kận - Điện1- K6_Haui Page 5
- Bài tập lớn: Vi xử lí GVHD: Ths. NGUY ỄN
THU HÀ
a – Sơ đồ khối và sơ đồ chân của AT89C51
INT1 INT0 SERIAL PORT
TEMER0
TEMER1
TEMER2
128 byte RAM
8032\8052 TEMER2
8032\8052 ROM
8032\8052
0K: TEMER1
INTERRUPT OTHER 128 byte RAM
CONTROL REGISTER 8031\803 TEMER1
2
CPU 4K:8951
8K:8052
BUS CONTROL SERIAL
I/O PORT PORT
OSCILATOR
EA\ ALE RST PSEN\ P0 P1 P2 P3
TXD RXD
Address\Data
Hình 1 – Sơ đồ khối của AT89C51
Bưởng Kận - Điện1- K6_Haui Page 6
- Bài tập lớn: Vi xử lí GVHD: Ths. NGUY ỄN
THU HÀ
Hình 2 – Sơ đồ chân của AT89C51
b – Chức năng các chân của AT89C51
+ Port 0 (P0.0 – P0.7 hay chân 32 – 39): Ngoài chức năng xuất nhập
ra, port 0 còn là bus đa hợp dữ liệu và địa ch ỉ (AD0 – AD7), ch ức năng này
sẽ được sử dụng khi AT89C51 giao tiếp với thiết bị ngoài có kiến trúc bus.
Hình 3 – Port 0
Bưởng Kận - Điện1- K6_Haui Page 7
- Bài tập lớn: Vi xử lí GVHD: Ths. NGUY ỄN
THU HÀ
+ Port 1 (P1.0 – P1.7 hay chân 1 – 8): có chức năng xuất nhập theo
bit và byte. Ngoài ra, 3 chân P1.5, P1.6, P1.7 được dùng để nạp ROM theo
chuẩn ISP, 2 chân P1.0 và P1.1 được dùng cho bộ Timer 2.
Hình 4 – Port 1
+ Port 2 (P2.0 – P2.7 hay chân 21 – 28): là một port có công dụng
kép. Là đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus đ ịa ch ỉ đ ối với các thi ết
kế dùng bộ nhớ mở rộng.
Hình 5 – Port 2
Bưởng Kận - Điện1- K6_Haui Page 8
- Bài tập lớn: Vi xử lí GVHD: Ths. NGUY ỄN
THU HÀ
+ Port 3 (P3.0 – P3.7 hay chân 10 – 17): mỗi chân trên port 3 ngoài
chức năng xuất nhập ra còn có một số chức năng đặc biệt sau:
Bit Tên Chức năng chuyển đổi
P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho port nối tiếp
P3.1 TXD Dữ liệu truyền cho port nối tiếp
P3.2 INT0 Ngắt bên ngoài 0
P3.3 INT1 Ngắt bên ngoài 1
P3.4 T0 Ngõ vào của Timer/Counter 0
P3.5 T1 Ngõ vào của Timer/Counter 1
P3.6 WR Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài
P3.7 RD Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài
Hình 6 – Port 3
Bưởng Kận - Điện1- K6_Haui Page 9
- Bài tập lớn: Vi xử lí GVHD: Ths. NGUY ỄN
THU HÀ
+ RST (Reset – chân 9): mức tích cực của chân này là mức 1, để
reset ta phải đưa mức 1 (5V) đến chân này với th ời gian t ối thi ểu 2 chu kỳ
máy (tương đương 2µs đối với thạch anh 12MHz.)
+ XTAL 1, XTAL 2: AT89S52 có một bộ dao động trên chip, nó
thường được nối với một bộ dao động thạch anh có tần số lớn nh ất là
33MHz, thôn thường là 12MHz.
Hình minh hoạ
+ EA (External Access): EA thường được mắc lên mức cao (+5V)
hoặc mức thấp (GND). Nếu ở mức cao, bộ vi điều khiển thi hành ch ương
trình từ ROM nội. Nếu ở mức thấp, chương trình chỉ được thi hành từ bộ
nhớ mở rộng.
+ ALE (Address Latch Enable): ALE là tín hiệu để chốt địa chỉ vào
một thanh ghi bên ngoài trong nửa đầu của chu kỳ bộ nhớ. Sau đó các
đường port 0 dùng để xuất hoặc nhập dữ liệu trong nửa chu kỳ sau của b ộ
nhớ.
+ PSEN (Program Store Enable): PSEN là điều khiển để cho phép
bộ nhớ chương trình mở rộng và thường được nối với đến chân /OE
Bưởng Kận - Điện1- K6_Haui Page 10
- Bài tập lớn: Vi xử lí GVHD: Ths. NGUY ỄN
THU HÀ
(Output Enable) của một EPROM để cho phép đọc các bytes mã l ệnh.
PSEN sẽ ở mức thấp trong thời gian đọc lệnh. Các mã nh ị phân c ủa
chương trình được đọc từ EPROM qua Bus và được chốt vào thanh ghi
lệnh của bộ vi điều khiển để giải mã lệnh. Khi thi hành ch ương trình trong
ROM nội, PSEN sẽ ở mức thụ động (mức cao).
+ Vcc, GND: AT89C51 dùng nguồn một chiều có dải điện áp từ 4V
– 5.5V được cấp qua chân 40 (+Vcc) và chân 20 (GND).
2. Giới thiệu tổng quan về encoder
Encoder mục đích dùng để quản lý vị trí góc của một đĩa quay, đĩa
quay có thể là bánh xe, trục động cơ, hoặc bất kỳ thiết bị quay nào cần xác
định vị trí góc.
Encoder được chia làm 2 loại, absolute Encoder và
incremental Encoder. Tạm dịch là Encoder tuyệt đối và Encoder tương đối.
Chữ Encoder tuyệt đối dịch theo nguyên văn, nhưng vì tiếng Việt mình cái
gì có 2 loại, thì loại còn lại được dịch ngược lại với lo ại kia. Cho nen d ịch
là Encoder tương đối cho incremental Encoder.
Nếu dịch sát nghĩa, khi ta đọc absolute Encoder, có nghĩa
là Encoder tuyệt đối, tức là tín hiệu ta nhận được, chỉ rõ ràng vị trí
của Encoder, chúng ta không cần xử lý gì thêm, cũng biết chính xác vị trí
của Encoder. Còn incremental Encoder, là loại Encoder chỉ có 1, 2, hoặc tối
đa là 3 vòng lỗ. Các bạn hình dung thế này, nếu bây giờ các bạn đục một lỗ
trên một cái đĩa quay, thì cứ mỗi lần đĩa quay 1 vòng, các bạn s ẽ nh ận
được tín hiệu, và các bạn đã biết đĩa quay một vòng. N ếu bây gi ờ các b ạn
có nhiều lỗ hơn, các bạn sẽ có được thông tin chi tiết hơn, có nghĩa là đĩa
quay 1/4 vong, 1/8 vòng, hoặc 1/n vòng, tùy theo số lỗ nằm trên
Bưởng Kận - Điện1- K6_Haui Page 11
- Bài tập lớn: Vi xử lí GVHD: Ths. NGUY ỄN
THU HÀ
incremental Encoder.
Cứ mỗi lần đi qua một lỗ, chúng ta phải lập trình để thi ết b ị đo đ ếm lên 1.
Do vậy, Encoder loại này có tên incremental Encoder (Encoder tăng lên 1
đơn vị).
Bưởng Kận - Điện1- K6_Haui Page 12
- Bài tập lớn: Vi xử lí GVHD: Ths. NGUY ỄN
THU HÀ
Nguyên lý hoạt động cơ bản của Encoder, LED và lỗ
Nguyên lý cơ bản của Encoder, đó là một đĩa tròn xoay, quay quanh trục.
Trên đĩa có các lỗ (rãnh). Người ta dùng một đèn led để chiếu lên mặt đĩa.
Khi đĩa quay, chỗ không có lỗ (rãnh), đèn led không chi ếu xuyên qua đ ược,
chỗ có lỗ (rãnh), đèn led sẽ chiếu xuyên qua. Khi đó, phía mặt bên kia c ủa
đĩa, người ta đặt một con mắt thu. Với các tín hiệu có, hoặc không có ánh
sáng chiếu qua, người ta ghi nhận được đèn led có chiếu qua lỗ hay không.
Khi trục quay, giả sử trên đĩa chỉ có một lỗ duy nhất, cứ mỗi lần con mắt
thu nhận được tín hiệu đèn led, thì có nghĩa là đĩa đã quay đ ược m ột vòng.
Đây là nguyên lý rất cơ bản của Encoder.
Tuy nhiên, những vấn đề được đặt ra là, làm sao để xác định chính
xác hơn vị trí của đĩa quay (mịn hơn) và làm thế nào để xác định được đĩa
đang quay theo chiều nào? Đó chính là vấn đề để chúng ta tìm hiểu
về Encoder.
Hình sau sẽ minh họa nguyên lý cơ bản của hoạt động Encoder.
Bưởng Kận - Điện1- K6_Haui Page 13
- Bài tập lớn: Vi xử lí GVHD: Ths. NGUY ỄN
THU HÀ
Các bạn thấy trong hình, có một đĩa mask, không quay, đó là đĩa cố định,
thực ra là để che khe hẹp ánh sáng đi qua, giúp cho việc đọc Encoder được
chính xác hơn mà thôi. Chúng ta không để cập đến đĩa mặt nạ này ở đây.
Hoạt động của Encoder
Ở đây ta sẽ xét đến incremental Encoder
Các bạn thấy rằng, cứ mỗi lần quay qua một lỗ, thì Encoder sẽ tăng một
đơn vị trong biến đếm.
Bưởng Kận - Điện1- K6_Haui Page 14
- Bài tập lớn: Vi xử lí GVHD: Ths. NGUY ỄN
THU HÀ
Tuy nhiên, một vấn đề là làm sao để biết được Encoder quay hết một
vòng? Nếu cứ đếm vô hạn như thế này, thì chúng ta không thể biết được
khi nào nó quay hết một vòng. Nếu bây giờ các bạn đ ếm s ố l ỗ Encoder để
biết nó đã quay một vòng, thì nếu với Encoder 1000 lỗ chắc các bạn sẽ
đếm đến sáng luôn. Chưa kể, mỗi lần có những rung động nào đó mà ta
không quản lý được, Encoder sẽ bị sai một xung. Khi đó, nếu hoạt động lâu
dài, sai số này sẽ tích lũy, ngày hôm nay sai một xung, ngày hôm sau sai một
xung. Đến cuối cùng, có thể động cơ quay 2 vòng rồi các bạn mới đ ếm
được 1 vòng.
Để tránh điều tai hại này xảy ra, người ta đưa vào thêm một lỗ định
vị để đếm số vòng đã quay của Encoder.
Như vậy, cho dù có lệch xung, mà chúng ta th ấy rằng Encoder đi ngang qua
lỗ định vị này, thì chúng ta sẽ biết là Encoder đã bị đếm sai ở đâu đó. Nếu
vì một rung động nào đó, mà chúng ta không thấy Encoder đi qua lỗ định vị,
vậy thì từ số xung, và việc đi qua lỗ định vị, chúng ta sẽ bi ết rõ hi ện t ượng
sai của Encoder.
Đây là hình Encoder có lỗ định vị:
Bưởng Kận - Điện1- K6_Haui Page 15
- Bài tập lớn: Vi xử lí GVHD: Ths. NGUY ỄN
THU HÀ
Tuy nhiên, một vấn đề lớn nữa là, làm sao chúng ta biết Encoder đang xoay
theo chiều nào? Bởi vì cho dù xoay theo chiều nào, thì tín
hiệu Encoder cũng chỉ là các xung đơn lẻ và xoay theo hai chiều đều giống
nhau.
Bưởng Kận - Điện1- K6_Haui Page 16
- Bài tập lớn: Vi xử lí GVHD: Ths. NGUY ỄN
THU HÀ
Chính vì vậy, người ta đặt thêm một vòng lỗ ở giữa vòng lỗ thứ 1 và lỗ
định vị như hình sau:
Chú ý rằng, vị trí góc của các lỗ vòng 1 và các lỗ vòng 2 l ệch nhau. Các
cạnh của lỗ vòng 2 nằm ngay giữa các lỗ vòng 1 và ngược lại.
Chúng ta sẽ khảo sát tiếp vấn đề Encoder trong phần tín hiệu xung để
hiểu rõ hơn về Encoder. Tuy nhiên, các bạn sẽ thấy một điều rằng, thay vì
làm 2 vòng Encoder, và dùng 2 đèn LED đặt thẳng hàng, thì người ta ch ỉ
cần làm 1 vòng lỗ, và đặt hai đèn LED lệch nhau.
Kết quả, các bạn sẽ thường thấy các Encoder có dạng như hình 2:
Đây là dạng Encoder phổ biến nhất hiện nay
Bưởng Kận - Điện1- K6_Haui Page 17
- Bài tập lớn: Vi xử lí GVHD: Ths. NGUY ỄN
THU HÀ
3. Giới thiều về một số linh kiện khác.
3.1 Sơ lược về led 7 thanh
a. Tổng quát
Led 7 đoạn có cấu tạo bao gồm 7 led đơn có dạng thanh xếp theo
hình và có thêm một led đơn hình tròn nhỏ thể hiện dấu chấm tròn ở góc
dưới, bên phải của led 7 đoạn.
8 led đơn trên led 7 đoạn có Anode(cực +) hoặc Cathode(cực -) được
nối chung với nhau vào một điểm, được đưa chân ra ngoài để kết nối với
mạch điện. 8 cực còn lại trên mỗi led đơn được đưa thành 8 chân riêng,
cũng được đưa ra ngoài để kết nối với mạch điện. Nếu led 7 đoạn có
Anode(cực +) chung, đầu chung này được nối với +Vcc, các chân còn lại
dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các led đơn, led chỉ sáng khi tín
hiệu đặt vào các chân này ở mức 0. Nếu led 7 đoạn có Cathode(cực -)
chung, đầu chung này được nối xuống Ground (hay Mass), các chân còn lại
dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các led đơn, led chỉ sáng khi tín
hiệu đặt vào các chân này ở mức 1.
Bưởng Kận - Điện1- K6_Haui Page 18
- Bài tập lớn: Vi xử lí GVHD: Ths. NGUY ỄN
THU HÀ
Vì led 7 đoạn chứa bên trong nó các led đơn, do đó khi kết nối cần
đảm bảo dòng qua mỗi led đơn trong khoảng 10mA-20mA để bảo vệ led.
Nếu kết nối với nguồn 5V có thể hạn dòng bằng điện trở 330Ω trước các
chân nhận tín hiệu điều khiển.
Sơ đồ vị trí các led
Các điện trở 330Ω là các điện trở bên ngoài được kết nối để giới
hạn dòng điện qua led nếu led 7 đoạn được nối với nguồn 5V.
Bưởng Kận - Điện1- K6_Haui Page 19
- Bài tập lớn: Vi xử lí GVHD: Ths. NGUY ỄN
THU HÀ
Chân nhận tín hiệu a điều khiển led a sáng tắt, ngõ vào b để điều khiển led
b. Tương tự với các chân và các led còn lại.
b. Kết nối với Vi điều khiển
Ngõ nhận tín hiệu điều khiển của led 7 đoạn có 8 đường, vì vậy có
thể dùng 1 Port nào đó của Vi điều khiển để điều khiển led 7 đoạn. Như
vậy led 7 đoạn nhận một dữ liệu 8 bit từ Vi điều khiển để điều khiển hoạt
động sáng tắt của từng led led đơn trong nó, dữ liệu được xuất ra điều
khiển led 7 đoạn thường được gọi là "mã hiển thị led 7 đoạn". Có hai kiểu
mã hiển thị led 7 đoạn: mã dành cho led 7 đoạn có Anode(cực +) chung và
mã dành cho led 7 đoạn có Cathode(cực -) chung. Chẳng hạn, để hiện thị
số 1 cần làm cho các led ở vị trí b và c sáng, nếu sử dụng led 7 đoạn có
Anode chung thì phải đặt vào hai chân b và c điện áp là 0V(mức 0) các chân
còn lại được đặt điện áp là 5V(mức 1), nếu sử dụng led 7 đoạn có Cathode
chung thì điện áp(hay mức logic) hoàn toàn ngược lại, tức là phải đặt vào
chân b và c điện áp là 5V(mức 1).
Bảng mã hiển thị led 7 đoạn:
• Phần cứng được kết nối với 1 Port bất kì của Vi điều khiển, để
thuận tiện cho việc xử lí về sau phần cứng nên được kết nối như sau: Px.0
nối với chân a, Px.1 nối với chân b, lần lượt theo thứ tự cho đến Px.7 nối
với chân h.
• Dữ liệu xuất có dạng nhị phân như sau : hgfedcba
Bảng mã hiển thị led 7 đoạn dành cho led 7 đoạn có Anode chung (các
led đơn sáng ở mức 0):
Bưởng Kận - Điện1- K6_Haui Page 20
nguon tai.lieu . vn
