MỤC LỤC Đề bài: Xây dựng mạch nguyên lí vi điều khiển gồm: vi điều khiển họ 8051, LED đơn, LED 7 vạch, nút ấn và các vi mạch phụ trợ khác nhằm thực hiện chức năng thu thập ý kiến biểu quyết (YES/NO) và hiển thị kết quả trên LCD 7 vạch. Nội dung Trang CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ 1.1. Giới thiệu về hệ thống thu thập ý…………… …………………… 3 1.2. Hệ thống biểu quyết (Yes/No) sử dụng 8051………… ……………4 1.3. Xây dựng sơ đồ tổng quát…………………………………………….5 CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ PHẦN CỨNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG. 2.1. Giới thiệu về khối xử lý (8051)…………………………………… 7 2.2. Khối hiển thị…………………………………………………… 12 2.3. Bàn phím……………………………………………………………16 CHƯƠNG 3 :THIẾT KẾ PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN. 3.1. Xây dựng lưu đồ thuật toán……………………………………… 17 3.2. Phần mềm điều khiển……………………………………………….19 Kết luận………………………………………………………………. 28 Tài liệu tham khảo……………………………………………………….29 Lời nói đầu Trong sự phát triển của kỹ thuật điện tử ngày nay việc sử dụng các con vi điều khiển trong các hệ thống điện tử rất phổ biến cả về số lượng các ứng dụng của nó trên nhiều thiết bị điện tử từ dân dụng cho đến chuyên dụng, trong nhiều lĩnh vực như đo lường, điều khiển, v.v nhờ vào nhiều ưu điểm của nó. Cùng với nó là sự phát triển kỹ thuật số với nền tảng là các mạch logic số dựa trên sự kết hợp của các cổng logic cơ bản mà ngày nay đã được tích hợp trong các IC số. Việc sử dụng màn hình LED để hiển thị thông tin nhằm mục đích thông báo, quảng cáo, tại các nơi công cộng đã được sử dụng rất rộng rãi. Trên cơ sở những kiến thức đã được học trong môn học kỹ thuật vi xử lý và Kỹ thuật số chúng em đã thiết kế một mạch logic số sử dụng vi điều khiển với tên đề tài đầy đủ là: Thiết kế hệ thống thu thập ý kiến biểu quyết hiển thị trên LED 7 vạch sử dụng VĐK 8051 với mục đích là tìm hiểu thêm về vi điều khiểnvà lĩnh vực kỹ thuật số, nâng cao kiến thức của mình. Mặc dù đã cố gắng phần nào thiết kế và tính toán một cách chi tiết các mạch, các thông số nhưng đôi khi còn mang tính lý thuyết, chưa thực tế. Em mong có sự góp ý và sửa chữa để đề tài này có tính khả thi hơn về cả phương diện kinh tế cũng như kỹ thuật. Chương 1: Khái quát về vấn đề cần nghiên cứu 1.1. Giới thiệu về hệ thống thu thập ý kiến Hệ thống thu thập ý kiến là việc tổng hợp, phân loại, đánh giá về một vấn đề nào đó có sự tham gia của nhiều người. Hệ thống thu thập ý kiến được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: thu thập ý kiến đồng tình trong một cuộc họp, thu thập các câu trả lời từ vài phương án có sẵn, thu thập ý kiến khách hàng về chất lượng sản phẩm… Trước đòi hỏi của một xã hội phát triển nhanh chóng như ngày nay việc thu thập được nhiều ý kiến với một tốc độ nhanh và chính xác thì các hệ thống thu thập ý kiến đã không ngừng đổi mới phương thức với sự hỗ trợ đắc lực của công nghệ thông tin và các thiết bị điện tử hiện đại Dựa trên công nghệ thông tin và các thiết bị điện tử hiện đại các hệ thống thu thập ý kiến biểu quyết ngày càng hoàn thiện có thể thu thập được nhiều ý kiến biểu quyết trong cùng một thời gian. Đảm bảo nhanh chóng và chính xác. Có thể xử lý, lưu trữ các thông tin đã thu thập theo yêu cầu nhất định. Có thể hoạt động từ xa với sự hỗ trợ của internet và các thiết bị thu phát không dây. Giá thành ngày càng giảm, đặc biệt nếu sử dụng các VĐK với mục đích điều khiển nhất định nào đó có thể xây dựng được hệ thống đơn giản nhưng vẫn thỏa mãn yêu cầu đặt ra. 1.2. Hệ thống biểu quyết( Yes/ No) sử dụng 8051 *Phân loại: Một hệ thống thu thập ý kiến có thể được phân loại theo mục đích cần thực hiện: - Hệ thống thu thập ý kiến đồng tình, phản đối; thích hay không thích( Yes/ No) về một vấn đề nào đó. - Hệ thống thu thập ý kiến về một vấn đè nào đó với các phương án đưa ra để mọi người chọn. Nói chung hệ thống càng thu thập và xử lý nhiều thông tin thì càng phức tạp.Sau đây em xin trình bày về vấn đề “ Thiết kế hệ thống thu thập ý kiến biểu quyết sử dụng VĐK AT89C51” *Yêu cầu công nghệ: Hệ thống thu thập ý kiến biểu quyết(Yes/ No) là hệ thống khá phổ biến được dùng để tổng hợp số lượng( %) người đồng tình( Yes) và số lượng( %) người phủ định( No). Hệ thống thu thập ý kiến biểu quyết sử dụng 8051 sẽ nhận tín hiệu từ người cần thu thập qua nút ấn. Để đảm bảo tính nhất quán thì những người đã ấn Yes thì ấn No sẽ không có tác dụng và ngược lại. Để giới hạn trong một khoảng thời gian thì khi quá thời gian yêu cầu mọi tín hiệu Yes hoặc No sẽ không được hệ thống xử lý. Để đảm bảo yêu cầu mở rộng hệ thống tức là thu thập được nhiều ý kiến hơn thì ta sử dụng truyền thông nối tiếp giữa các vi điều khiển. Cuối cùng hệ thống sẽ tổng hợp và đưa ra số lượng ý kiến đồng tình( Yes) và phủ định( No) được hiển thị trên Led 7 đoạn, LCD hay máy tính. 1.5. Xây dựng sơ đồ tổng quát 1.3. Xây dựng sơ đồ tổng quát Hình 1.1 sơ đồ khối hệ thống NÚT ẤN NÚT ẤN NÚT ẤN KHỐI XỬ LÝ KHỐI HIỂN THỊ Chương 2: Xây dựng mạch phần cứng 2.1 Giới thiệu về vi điều khiển AT89C51 AT89C51 là một bộ vi xử lý 8 bit, loại CMOS, có tốc độ cao và công suất thấp với bộ nhớ Flash có thể lập trình được. Nó được sản xuất với công nghệ bộ nhớ không bay hơi mật độ cao của hãng Atmel, và tương thích với họ MCS-51 TM về chân ra và tập lệnh. Sơ đồ khối của AT89C51 AT89C51 có các đặc trưng cơ bản như sau: 4 K byte Flash, 128 byte RAM, 32 đường xuất nhập, hai bộ định thời/đếm 16-bit, một cấu trúc ngắt hai mức ưu tiên và 5 nguyê nhân ngắt, một port nối tiếp song công, mạch dao động và tạo xung clock trên chip. AT89C51 được thiết kế với logic tĩnh cho hoạt động có tần số giảm xuống 0 và hỗ trợ hai chế độ tiết kiệm năng lượng được lựa chọn bằng phần mềm. Chế độ nghỉ dừng CPU trong khi vẫn cho phép RAM, các bộ định thời/đếm, port nối tiếp và hệ thống ngắt tiếp tục hoạt động. Chế độ nguồn giảm duy trì nội dung của RAM nhưng không cho mạch dao động cung cấp xung clock nhằm vô hiệu hóa các hoạt động khác của chip cho đến khi aos reset cứng tiếp theo. Sơ đồ cỏc chừn 89C51 Như vậy AT89C51 c ó tất cả 40 ch â n với các chức năng như sau: - Vcc (40) Chân cung cấp điện (5V) - GND (20) Chân nối đất (0V) - Port 0 (32-39) Port 0 là port xuất nhập 8-bit hai chiều. Port 0 còn được cấu hình làm bus địa chỉ (byte thấp) và bus dữ liệu đa hợp trong khi truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài và bộ nhớ chương trình ngoài. Port 0 cũng nhận các byte mó trong khi lập trình cho Flash và xuất các byte mã trong khi kiểm tra chương trình (Các điện trở kéo lên bên ngoài được cần đến trong khi kiểm tra chương trình). - Port 1(1-8) Port 1 là port xuất nhập 8-bit hai chiều. Port 1 cũng nhận byte địa chỉ thấp trong thời gian lập trình cho Flash. - Port 2 (21-28) Port 2 là port xuất nhập 8-bit hai chiều. Port 2 tạo ra các byte cao của bus địa chỉ trong thời gian tìm nạp lệnh từ bộ nhớ chương trình ngoài và trong thời gian truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài sử dụng các địa chỉ 16-bit. Trong thời gian truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài sử dụng các địa chỉ 8-bit, Port 2 phát các nội dung của thanh ghi chức năng đặc biệt P2. Port 2 cũng nhận các bit địa chỉ cao và vài tín hiệu điều khiển trong thời gian lập trình cho Flash và kiểm tra chương trình. - Port 3 (10-17) Port 3 là Port xuất nhập 8-bit hai chiều. Port 3 cũng còn làm các chức năng khác của AT89C51. Các chức năng này được liệt kê như sau: Chân Tên Chức năng P3.0 RxD Ngõ vào Port nối tiếp P3.1 TxD Ngõ ra Port nối tiếp P3.2 INT0 Ngõ vào ngắt ngoài 0 P3.3 INT1 Ngõ vào ngắt ngoài 1 P3.4 T0 Ngõ vào bên ngoài của bộ định thời 1 P3.5 T1 Ngõ vào bên ngoài của bộ định thời 0 P3.6 WR Điều khiển ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài P3.7 RD Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài Port 3 cũng nhận một vài tín hiệu điều khiển cho việc lập trình Flash và kiểm tra chương trình. - RST (9) Ngõ vào reset. Mức cao trên chân này trong 2 chu kỳ máy trong khi bộ dao động đang hoat động sẽ reset AT89C51. Mạch reset tác động bằng tay và tự động reset khi khởi động máy - ALE/ PROG (30) ALE là một xung ngõ ra để chốt byte thấp của địa chỉ trong khi truy xuất bộ nhớ ngoài. Chân này cũng làm ngõ vào xung lập trình ( PROG ) trong thời gian lập trình cho Flash. Khi hoạt động bình thường, xung ngõ ra ALE luôn có tần số không đổi là 1/6 tần số của mạch dao động, có thể được dùng cho các mụch đích định thời từ bên ngoài và tạo xung clock. Tuy nhiên, lưu ý là một xung ALE sẽ bị bỏ qua trong mỗi một chu kỳ truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài. RST Khi cần, hoạt động ALE có thể được vô hiêu hóa bằng cách set bit 0 cuỷa thanh ghi chức năng đặc biệt có địa chỉ 8EH. Khi bit này được set, ALE chỉ tích cực trong thời gian thực hiện lệnh MOVX hoặc MOVC. Ngược lại, chân này sẽ được kéo lên cao. Việc set bit không cho phép hoạt động chốt byte thấp của địa chỉ sẽ không có tác dụng nếu bộ vi điều khiển đang ở chế độ thực thi chương trình ngoài. - PSEN (29) PSEN (Program Store Enable) là xung điều khiển truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài. Khi AT89C52 đang thực thi chương trình từ bộ nhớ chương trình ngoài, PSEN được kích hoạt 2 lần mỗi chu kỳ máy, nhưng hai hoạt đông PSEN sẽ bị bỏ qua mỗi khi truy cập bộ nhớ dữ liệu ngoài. - EA /Vpp (31) EA (External Access Enable) là chân cho phép truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài ( bắt đầu từ 0000H đến FFFFH). EA = 0 cho phép truy xuất bộ nhớ chương trình ngoài, ngược lại EA =1 sẽ thực thi chương trình bên trong chip Tuy nhiên, lưu ý rằng nếu bit khóa 1 (lock-bit 1) được lập trình, EA sẽ được chốt bên trong khi reset. Chân này cũng nhận điện áp cho phép lập trình Vpp=12V khi lập trình Flash. - XTAL1 và XTAL2 XTAL1 và XTAL2 là hai ngõ vào và ra của một bộ khuếch đại đảo của mạch dao động, được cấu hình để dùng như một bộ dao đông trên chip. [...]... * Điều chưa đạt được: - Tuy nhiên phần mềm điều khiển phải thực hiện công vi c kiểm tra từng cổng xuất nhập nên nếu hệ thống tổng hợp nhiều ý kiến biểu quyết sẽ mất thời gian cho vi c vi t phần mềm, làm chậm quá trình xử lý và tốn bộ nhớ Nên thay 1 chương trình khác hợp lý hơn> - Vi c hiển thị trên led 7 vạch làm cho hệ thống cồng kềnh nếu muốn hiển thị nhiều giá trị và không thu n tiện cho vi c thu. .. SERIAL1 : CJNE R7,#00H,SERIAL2 JB TI,TRANS1 MOV A,SBUF MOV R0,A CLR RI MOV R7,#01H RETI TRANS1 : CLR TI RETI SERIAL2 : CJNE R7,#01H,SERIAL1 JB TI,TRANS2 MOV A,SBUF MOV R1,A CLR RI MOV R7,#00H RETI TRANS2 : CLR TI RETI END 3.3 Kết luận - Mạch đã thực hiện được yêu cầu đặt ra với chức năng chính là tổng hợp ý kiến biểu quyết - Mạch còn có khả năng thực hiện mở rộng để tổng hợp được nhiều ý kiến do sử dụng... không biết nó là 0 hay 1 +Hai VĐK AT89C51: Có nhiệm vụ thu thập tín hiệu từ nút ấn gửi đến, thực hiệ đếm các tín hiệu Yes, No Tất cả các công vi c này thực hiện chủ yếu trên VĐK U1 còn U2 thực hiện nhiệm vụ đưa tín hiệu truyền thông nối tiếp từ IC1 gửi đến để hiển thị +IC giải mã LED 7 vạch 74 47: Đây là IC dùng để chuyển tín hiệu dạng số nhị phân sang thập phân IC này hoạt động ở mức tích cực thấp +Bảng... IC 74 47 để giải mã hiển thị Hai chân P2.0 và P2.1 được sử dụng để cho phép xuất giá trị đếm Yes hoặc No Chương 3: Thiết kế phần mềm điều khiển 3.1 Lưu đồ thu t toán *Lưu đồ thu t toán được tóm tắt như sau: Trong mỗi một khối lại có một chương trình con thực hiện một công vi c nhất định như: đếm giá trị đúng, sai; truyền thông nối tiếp; hiển thị( mã BCD nén)… 3.2 Phần mềm điều khiển Chương trình chạy... kết nối chân 16 (Vcc) với nguồn 5 V, chân số 8 với đất Ngỏ vào có 4 chân là 7, 1,2,6 tương ứng với A,B,C,D trong đó mức ý nghĩa giảm dần từ A đến D Kết nối các ngõ ra A,B,C,D của IC với các công tắc mà mỗi công tắc đơn giản là nằm giữa 2 mức cao hoặc thấp Các chân LT, BI/RBO, RBI không cần kết nối Led 7 vạch là kiểu Cathod chung Sử dụng 2 IC 74 47 và 2 Led 7 vạch để để thể hiện giá trị từ 0 đến 99 *Thuyết... thu n tiện cho vi c thu thập ý kiến từ xa TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]: Mazidi, Mazidi and McKinlay Chung-Ping Young 楊中平, “8051 MICROCONTROLLERS The 8051 Microcontroller and Embedded Systems: Using Assembly and C” [2]: Tống Văn On, “Họ Vi Điều Khiển 8051”, Nxb Lao động xã hội, 2001 [3]: Nguyễn Tăng Cường, Phan Quốc Thắng, “Cấu trúc và lập trình họ vi điều khiển 8051”, Nxb Khoa học và Kỹ thu t, 2004 ... nút ấn dùng để lấy tín hiệu từ người điều khiển đưa vào hệ thống Có 15 người cần được thu thập ý kiến nên ta sử dụng 30 nút ấn, mỗi người có 2 nút tương ứng với 2 nút Yes( nút trên) và No( nút dưới) Các điện trở treo( 10K) một đầu treo lên cao( Vcc) và một đầu vào chân output Nếu không có điện trở treo này thì khi chân output chưa xuất dữ liệu thì dữ liệu đọc vào sẽ bị chập chờn, không biết nó là... động vào nút ấn đều vô nghĩa Do AT89C51 chỉ có 32 chân xuất nhập nên để có thể đưa tín hiệu ra để hiển thị ta phải dùng một VĐK 89C51 nữa, ta sử dụng truyền thông nối tiếp, VĐK U2 sẽ nhận dữ liệu gửi đến qua chân TxD của U1 và xuất ra cổng P0 của U2 Do phải dùng đến hai led 7 vạch để hiển thị được nhiều giá trị hơn nên lúc này các tín hiệu đưa ra ở cổng P0 sẽ là các mã BCD nén và đưa vào 2 IC 74 47 để... 2.4 Chân XTAL1 và XTAL2 Không có yêu cầu nào về chu kỳ nhiệm vụ của tín hiệu xung clock bên ngoài do tín hiệu này phải qua một flip-flop chia hai trước khi đến mạch tạo xung clock bên trong, tuy nhiên các chi tiết kĩ thu t về thời gian mức thấp và mức cao, điện áp cực tiểu và cực đại cần được xem xét 2.2.Sơ đồ phần cứng *Sơ đồ nguyên lí *Sơ đồ nguyên lí *Các phần tử trong mạch: + Nguồn: Mạch sử dụng... vạch để để thể hiện giá trị từ 0 đến 99 *Thuyết minh nguyên lý hoạt động của mạch: Khi một trong 15 người ấn một trong các nút Yes( trên) hoặc No( dưới) sẽ có các tín hiệu logic 1 đưa vào các cổng xuất nhập của 8051( U1) VĐK U1 sẽ đếm các tín hiệu Yes hoặc No do mỗi người gửi đến, đặc biệt nếu những người đã ấn Yes rồi thì ấn No sẽ không được chấp nhận và ngược lại Hệ thống còn khống chế được khoảng thời . bài: Xây dựng mạch nguyên lí vi điều khiển gồm: vi điều khiển họ 8051, LED đơn, LED 7 vạch, nút ấn và các vi mạch phụ trợ khác nhằm thực hiện chức năng thu thập ý kiến biểu quyết (YES/NO) và hiển. học kỹ thu t vi xử lý và Kỹ thu t số chúng em đã thiết kế một mạch logic số sử dụng vi điều khiển với tên đề tài đầy đủ là: Thiết kế hệ thống thu thập ý kiến biểu quyết hiển thị trên LED 7 vạch. bị điện tử hiện đại Dựa trên công nghệ thông tin và các thiết bị điện tử hiện đại các hệ thống thu thập ý kiến biểu quyết ngày càng hoàn thiện có thể thu thập được nhiều ý kiến biểu quyết trong