Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế mạch đếm sản phẩm với ứng dụng của họ vi xử lý 8051
Đồ án vi xử lý GVHD:Nguyễn Minh Quân NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - …………ngày …… tháng …… năm 2011 Giáo viên hướng dẫn Nhóm 05:lớp ĐTVTA_K3 _ Trang Đồ án vi xử lý GVHD:Nguyễn Minh Quân NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM ĐIỂM - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - …………ngày …… tháng …… năm 2011 Giáo viên phản biện Nhóm 05:lớp ĐTVTA_K3 _ Trang Đồ án vi xử lý GVHD:Nguyễn Minh Quân Ngày nay, khái niệm kỹ thuật số ñã trở thành quen thuộc với nhiều người, phát triển ngành kỹ thuật số có ảnh hưởng lớn đến ngành kinh tế tồn cầu Có người nêu lên ý tưởng gọi kinh tế thời ñại “ kinh tế kỹ thuật số “, “số hóa” gần vượt khỏi ranh giới thuật ngữ kỹ thuật Nhờ có ưu điểm xử lý số ñộ tin cậy truyền dẫn, tính đa thích nghi kinh tế nhiều phần mềm khác nhau, tính tiện lợi điều khiển khai thác mạng Số hóa xu hướng phát triển tất yếu nhiều lĩnh vực kỹ thuật kinh tế khác Không lĩnh vục thông tin liên lạc tin học Ngày nay, kỹ thật số ñã ñang thâm nhập mạnh mẽ vào Kỹ thuật ñiện tử, Điều khiển tự ñộng, phát truyền hình, y tế, nơng nghiệp…và dụng cụ sinh hoạt gia đình Ngay từ ngày đầu khai sinh, kỹ thuật số nói riêng ngành điện tử nói chung tạo nhiều bước đột phá mẽ cho ngàng kinh tế khác ñảm bảo ñược yêu cầu người dùng chất lượng dịch vụ Đồng thời kiến thức kỹ thuật số khơng thể thiếu sinh viên, sinh viên điện tử Cơng nghệ kĩ thuật số có nhiều ứng dụng rộng rãi thực tế, với nhiều ứng dụng tiện ích sử dụng kĩ thuật, đời sống, cơng nghiệp nhà máy xí nghiệp sản xuất… tiện nghi nhà Một ứng dụng tiện ích kĩ thuật số chức đếm với mạch ñếm ñếm sản phẩm, ñếm số người vào phòng, thang máy hay đếm xe vào cổng… ứng dụng thực tế Và ñồ án em ñã ñược nghiên cứu mạch ñếm sản phẩm Bài báo cáo ñuợc tìm kiếm từ nhiều nguồn khác như: sách báo ,internet… Và kiến thức cịn hạn hẹp, nên q trình thực đồ án em khơng thể tránh khỏi sai sót đề tài chưa đựơc phát triển cách hồn hảo, mong q thầy hội đồng khảo thí bỏ qua có hướng giúp đỡ để em hồn chỉnh kiến thức Em xin chân thành cảm ơn ! Nhóm 05:lớp ĐTVTA_K3 _ Trang Đồ án vi xử lý GVHD:Nguyễn Minh Quân CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ I.1 Lí chọn đề tài: Ngày việc nghiên cứu ứng dụng vi ñiều khiển vào lĩnh vực sống phổ biến,điển hình loại vi điều khiển họ 8051.Ở cơng nghiệp lĩnh vực liên quan ñếm sản phẩm phát huy lợi sử dụng vi ñiều khiển,việc ñếm sản phẩm ñã trở nên ñơn giản hơn, giảm bớt ñược nhiều sức lao ñộng thời gian.Được gợi ý giáo viên hướng dẫn NGUYỄN MINH QUÂN qua tìm hiểu thành viên nhóm,nên chúng em chọn đề tài nghiên cứu thiết kế mạch ñếm sản phẩm với ứng dụng họ vi ñiều khiển 8051.Đây hội tốt ñể ứng dụng kiến thức mơn VI XỬ LÝ học vào thực tế I.2 Mục tiêu ñề tài Đề tài nhằm mục đích thiết kế chế tạo thành cơng mạch đếm sản phẩm sử dụng họ vi ñiều khiển 8051,số lượng sản phẩm đếm nhập từ bàn phím,hiện thị kết ñếm ñược hệ thống LED báo hiệu tín hiệu đèn LED I.3 Vấn đề cần giải +Tìm hiểu tài liệu liên quan ñến ñề tài nghiên cứu, ñưa giải pháp tối ưu cho việc thiết kế chế tạo sản phẩm thực tế +Thiết kế chế tạo board mạch gồm khối: khối xử lí trung tâm dùng họ vi điều khiển 8051,khối cảm biến,khối thị,bàn phím +Tiến hành viết chương trình phần mềm phối hợp hoạt ñộng khối ñiều khiển khối mạch chứa IC AT89S52 Nhóm 05:lớp ĐTVTA_K3 _ Trang Đồ án vi xử lý GVHD:Nguyễn Minh Quân CHƯƠNG II: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ II.1.Cơ sở lý thuyết: II.1.1 Tổng quan họ vi ñiều khiển 8051 Giới thiệu chung cấu trúc phần cứng 8051là IC vi ñiều khiển ,là vi mạch tổng quát họ MCS-51, linh kiện ñầu tiên họ ñược hãng sản xuất Intel ñưa thị trường IC 8051 có đặc trưng tóm tắt sau: • KB EPROM bên • 128 Byte RAM nội • Port xuất /nhập I/O bit • Giao tiếp nối tiếp • 64 KB vùng nhớ mã ngồi • 64 KB vùng nhớ liệu ngoại • Xử lý Boolean (hoạt động bit đơn) • 210 vị trí nhớ định v bit ã 4às cho hot ủng nhõn hoc chia Hình : Sơ đồ chân vi điều khiển 8051 Nhóm 05:lớp ĐTVTA_K3 _ Trang Đồ án vi xử lý GVHD:Nguyễn Minh Quân Port : Port0 (P0.0-P0.7) có số chân từ 32-39 Port có chức năng: -Port xuất nhập liệu (P0.0-P0.7) → không sử dụng nhớ ngồi bus địa byte thấp bus liệu đa hợp (AD0-AD7) → có sử dụng nhớ ngồi -Port0 đóng vai trị xuất nhập liệu phải sử dụng điện trở kéo bên ngồi Port1: Port1(P1.0-P1.7) có số chân từ -8 Port có chức xuất nhập liệu (P1.0-P1.7) →sử dụng không sử dụng nhớ ngồi Port 2: Port(P2.0-P2.7) có số chân từ 21-28.Port có chức :port xuất nhập liệu(p2.0-P2.7) khơng sử dụng nhớ ngồi bus địa cao(A8-A5) có sử dụng nhớ ngồi Port 3: Port 3( P3.0-P3.7) có số chân từ 10-17.Có chức năng: Khi khơng hoạt động xuất / nhập,các chân port3 có nhiều chức riêng (mỗi chân có chức riêng liên quan ñến ñặc trưng cụ thể 8051) *Bảng chức port3 chân P1.0 , P1.1 port Bit P3.0 P3.1 P3.2 Tên RxD TxD P3.3 Địa bit B0H B1H B2H Chức Chân nhận liệu bit nối tiếp Chân phát liệu port nối tiếp Ngõ vào ngắt B3H Ngõ vào ngắt P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 T0 T1 B4H B5H B6H B7H Ngõ vào ñịnh thời /ñiểm Ngõ vào ñịnh thời /ñiểm1 Điều khiển ghi nhớ liệu Điều khiển ñọc nhớ liệu P1.0 P1.1 T2 T2EX 90H 91H Ngõ vào ñịnh thời /ñiểm Nạp lại /thu nhận ñịnh thời * Chân PSEN: - PSEN cho phép nhớ chương trình,chân số 29 - tín hiệu cho phép truy xuất (đọc) nhớ chương trinh (ROM) ngồi - Là mức xuất tích cực mức thấp PSEN =0 → thời gian CPU tìm - nạp lệnh từ ROM ,PSEN =1 → CPU sử dụng ROM * Chân ALE : - ALE cho phép chốt ñịa chỉ,chân số 30 -Là tín hiệu cho phép chốt địa ñể thực việc giải ña hợp cho bus ñịa byte thấp byte liệu ña hợp (AD0-AD7) Nhóm 05:lớp ĐTVTA_K3 _ Trang Đồ án vi xử lý GVHD:Nguyễn Minh Quân * Chân EA: Là chân truy xuất - Là tín hiệu cho phép truy xuất ngồi (sử dụng )bộ nhớ chương trình ROM ngồi - Là tín hiệu nhập tích cực mức thấp EA =0 sử dụng chương trình ROM ngồi,AE=1 sử dụng chương trình ROM *Chân XTAL1,XTAL2: tinh thể thạch anh chân số 18,19 -Dùng ñể nối thạch anh với mạch dao ñộng tạo xung clock bên ngồi cung cấp xung clock cho chíp hoạt ñộng - XTAL1 Ngõ vào mạch tạo xung clock chíp - XTAL2 Ngõ mạch tạo xung clock chip f =12MHz f tần số danh ñịnh Chân RST: thiết lập lại chân số - Là tín hiệu cho phép thiết lập lại trạng thái ban đầu cho hệ thống - Là tín hiệu nhập tích cực mức cao RST=0 chip 8051 hoạt động bình thường, RTS=1 chip 8051 ñược thiết lập lại trạng thái ban ñầu Chân Vcc, GND: Nguồn cung cấp ñiện chân số 40-20 -Cung câp nguồn ñiện cho chip hoạt ñộng - Vcc =+5V±10% GND=0V 2.Giới thiệu chung cấu trúc bên *Sơ đồ khối bên 8051 Nhóm 05:lớp ĐTVTA_K3 _ Trang Đồ án vi xử lý GVHD:Nguyễn Minh Quân Hình : sơ đồ cấu trúc bên 8051 *Tổ chức nhớ 8051 Bộ nhớ bên 8051 bao gồm RAM ROM.RAM bao gồm nhiều thành phần: lưu trữ đa dụng,phần lưu trữ địa hố bank ghi ghi chức ñặc biệt 8051 có nhớ theo cấu trúc Harvard: có vùng nhớ riêng biệt cho chương trình liệu.Chương trình liệu chứa bên 8051 8051 kết nối 64k byte nhớ chương trình 64k byte nhớ liệu mở rộng RAM 8051 ñược phân chia sau: - bank ghi có địa từ 00H đến 1FH - RAM địa hố bít có địa từ 20H đến 2FH - RAM ña dụng từ 30H ñến 7FH - Các ghi chức đặc biệt từ 80H đến FFH Nhóm 05:lớp ĐTVTA_K3 _ Trang Đồ án vi xử lý GVHD:Nguyễn Minh Quân Hình : Tổ chức nhớ 8051 Nhóm 05:lớp ĐTVTA_K3 _ Trang Đồ án vi xử lý GVHD:Nguyễn Minh Quân II.1.2 Tìm hiểu IC AT89S52 1.Cấu trúc phần cứng a.Sơ ñồ chânAT89S52 18 19 10 11 12 13 14 15 16 17 20 VCC P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RESET XTAL1 EA/VP ALE/P XTAL2 PSEN RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD GND P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 Hình 1: Sơ đồ chân IC AT89S52 *Sơ đồ khối AT89S52 Hình 2:Sơ đồ khối AT89S52 Nhóm 05:lớp ĐTVTA_K3 _ Trang 10 Đồ án vi xử lý GVHD:Nguyễn Minh Quân liệu nhập Khi truyền liệu ghi lên SBUF, nhận liệu đọc SBUF Các mode vận khác lập trình qua ghi điều khiển Port nối tiếp (SCON) địa hóa bit ñịa 98H - Các ghi ngắt (Interrupt Register): AT89S52 có cấu trúc nguồn ngắt, mức ưu tiên Các ngắt bị cấm sau bị reset hệ thống ñược cho phép việc ghi ghi cho phép ngắt (IE) ñịa A8H Cả hai địa hóa bit Thanh ghi ñiều khiển nguồn PCON (Power Control Register): Thanh ghi PCON khơng có bit định vị Nó địa 87H chứa nhiều bit điều khiển Thanh ghi PCON tóm tắt sau: Bit 7(SMOD): Bit có tốc độ Baud mode 1, 2,3 Port nối tiếp set Bit 6, 5, 4: Khơng có địa Bit (GF1): Bit cờ ña Bit (GF0): Bit cờ ña Bit 1* (PD): Set ñể khởi ñộng mode Power Down để reset Bit 0*(IDL): Set để khởi động mode Idle thoát ngắt mạch reset Các bit điều khiển Power Down Idle có tác dụng tất IC họ MSC-51 ñược thi hành biên dịch CMOS c Bộ nhớ ngồi (External Memory) AT89S52 có khả mở rộng nhớ lên ñến 64K byte nhớ chương trình 64K byte nhớ liệu ngồi Do ñó dùng thêm RAM EPROM cần Khi dùng nhớ ngồi, Port khơng cịn chưc I/O Nó kết hợp bus địa (A0 - A7) bus liệu (D0 - D7) với tín hiệu ALE để chốt byte bus ñịa chỉ bắt ñầu chu kỳ nhớ Port2 ñược cho byte cao bus ñịa d Các tập lệnh AT89S52 Tập lệnh củaAT89S52 chia thành nhóm: • Số học • Logic • Chuyển liệu • Chuyển ñiều khiển Chi tiết tệp lệnh họ 8051 tham khảo “Họ vi điều khiển” tác giả Tống Văn Ơn Hồng Đức Hải Nhóm 05:lớp ĐTVTA_K3 _ Trang 19 Đồ án vi xử lý GVHD:Nguyễn Minh Quân II.1.3.Các linh kiện thường dùng cho ñề tài: - Đ i ện t rở : Điện trở linh kiện thụ động có tác dụng cản trở dịng áp Điện trở đựơc sử dụng nhiều mạch ñiện tử R =ρℓ/S Trong ρ điện trở suất vật liệu S thiết diện dây ℓ chiều dài dây Điện trở đại lượng vật lí đặc trưng cho tính chất cản trở dịng điện vật thể dẫn điện Nó định nghĩa tỉ số hiệu ñiện hai ñầu vật thể với cường độ dịng điện qua nó: Trong đó: U : hiệu điện hai ñầu vật dẫn ñiện, ño vôn (V) I : cường độ dịng điện qua vật dẫn điện, ño ămpe (A) R : ñiện trở vật dẫn ñiện, ño Ohm (Ω) 2-Biến trở Là điện trở thay đổi , có tác dụng thay ñổi ñiện áp theo yêu cầu người sử dụng Ở đề tài có tác dụng kiểm sốt độ sáng Led phát quang tốc độ nhận tín hiệu led thu hồng ngoại Nhóm 05:lớp ĐTVTA_K3 _ Trang 20 ... tìm hiểu thành vi? ?n nhóm,nên chúng em ñã chọn ñề tài nghiên cứu thiết kế mạch ñếm sản phẩm với ứng dụng họ vi ñiều khiển 8051. Đây hội tốt ñể ứng dụng kiến thức môn VI XỬ LÝ ñã học vào thực tế... tiêu ñề tài Đề tài nhằm mục ñích thiết kế chế tạo thành cơng mạch đếm sản phẩm sử dụng họ vi ñiều khiển 8051, số lượng sản phẩm ñếm ñược nhập từ bàn phím,hiện thị kết đếm hệ thống LED báo hiệu tín... Một ứng dụng tiện ích kĩ thuật số chức ñếm với mạch ñếm ñếm sản phẩm, đếm số người vào phịng, thang máy hay đếm xe vào cổng… ứng dụng thực tế Và ñồ án em ñã ñược nghiên cứu mạch ñếm sản phẩm