Đồ án VI XỬ LÝ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG HỌ 8051 MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………. 02 A - PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ…………………………… 04 I - SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG…… II - PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ………………………………… B - THIẾT KẾ ………………………………………………. 07 I - GIỚI THIỆU VỀ VĐK 8051…………………………… 07 1. Cấu trúc của VĐK 8051……………………………… 07 2. Các nhóm lệnh của VĐK 8051………………………… 16 II - THIẾT KẾ PHẦN CỨNG……………………………… 23 1. Khối Giải mã……………………………………………. 23 2. Khối xử lý ………………………………………………. 25 3. Khối hiển thị ………………………………………. … 27 4. Sơ đồ nguyên lý hệ thống………………………………. 29 5. Sơ đồ mạch in của hệ thống……………………………. 30 III - THIẾT KẾ PHẦN MỀM……………………………… 31 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG C - NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG … 35 Nhóm SV: Phùng Thịnh,Tiến Phong ,Huy Yên Trang 1 Đồ án VI XỬ LÝ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG HỌ 8051 LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại ngày nay khi nhân loại đang trải qua những bước tiến vượt bậc về khoa học công nghệ, thì ngành điện tử cũng có những bước tiến quan trọng đặc biệt là trong lĩnh vực vi điều khiển. Các bộ vi xử lý ngày càng phát triển và hoàn thiện hơn,được sử dụng trong hầu hết các hệ thống điều khiển tự động trong công nghiệp,khoa học kĩ thuật,cũng như trongcác thiết bị dân dụng. Chính nhờ vai trò,chức năng của vi xử lý đã đem lại nhiều ưu điểm, nhiều tính năng đặc biệt cho các hệ thống điều khiển thay thế con người trong các công việc đòi hỏi sự phức tạp và yêu cầu kỹ thuật cao. Để áp dụng tính năng đặc biệt đó của vi xử lý vào thực tiễn,nhóm sinh viên chúng em gồm các thành viên: 1- Nguyễn Phùng Thịnh 2- Lê Tiến Phong 3- Nguyễn Huy Yên Dưới sự hướng dẫn nhiệt tình và chu đáo của thầy giáo Nguyễn Đình Thư, nhóm chúng em đã tiến hành nghiên cứu và hoàn thành đồ án với đề tài: THIẾT KẾ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG SỬ DỤNG HỌ 8051. Trong hệ thống này nhóm em đã sử dụng IC AT89S52 là IC điều khiển chính. Ngoài việc sử dụng IC 89S52 còn sử dụng một số linh kiện phụ trợ khác. Nhóm SV: Phùng Thịnh,Tiến Phong ,Huy Yên Trang 2 Đồ án VI XỬ LÝ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG HỌ 8051 Mặc dù đã cố gắng nhiều nhưng vì kinh nghiệm chưa có nhiều và sự khác biệt giữa lý thuyết – thực hành nên trong quá trình thực hiện còn nhiều thiếu sót. Mong được sự góp ý chân tình từ thầy cô và các bạn! Chúng em chân thành cám ơn các thầy,các cô giáo dã nhiệt tình giúp đỡ nhóm em trong thời gian hoàn thành đồ án.Cám ơn các anh chị sinh viên đi trước và các bạn sinh viên đã cùng đóng góp ý kiến, thảo luận và giúp đỡ. Đặc biệt chúng em xin chân thành cám ơn Thầy giáo hướng dẫn Nguyễn Đình Thư,cô giáo Trần Thị Thương đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án này. Chúng em xin chân thành cám ơn! Vinh,ngày 05 tháng 09 năm 2010 Nhóm SV: Phùng Thịnh,Tiến Phong ,Huy Yên Trang 3 Đồ án VI XỬ LÝ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG HỌ 8051 A - PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ I - SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG KHỐI GIẢI Mà KHỐI ĐIỀU KHIỂN KHỐI HIỂN THỊ BUS BUS- IC IC LED 7 THANH ( SN 74LS47 ) 89S52 Hình 1: Sơ đồ khối của hệ thống II - PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ Hiện nay việc sử dụng các mạch số kết kợp với chíp vi điều khiển trong các hệ thống điều khiển tự động đã trở nên rất phổ biến vì những ưu việt của nó như: độ chính xác, khả năng lập trình được, tốc độ điều khiển nhanh, sử dụng đơn giản,…Mặt khác kỹ thuật số, vi xử lý, vi điều khiển là lĩnh vực đang phát triển mạnh mẽ và có ứng dụng trong rất nhiều ngành sản xuất. Vì vậy, ta sẽ thiết kế một hệ thống điều khiển giao thông đơn giản, chỉ sử dụng bộ vi điều khiển. Tất cả các tín hiệu điều khiển đều đượcđưađến khối hiển thị trực tiếp từ các cổng của bộ vi điều khiển. Phương án này có đặc điểm là mạch gọn nhẹ, không quá phức tạp, cách thức bố trí linh kiện dễ dàng, lập trình đơn giản, dễ chỉnh sửa. Do đề tài yêu cầu: “ Thiết kế mạch đèn giao thông sử dụng họ VĐK 8051” Nên chúng ta sẽ chọn : Nhóm SV: Phùng Thịnh,Tiến Phong ,Huy Yên Trang 4 Đồ án VI XỬ LÝ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG HỌ 8051 + VĐK AT89S52 ( Họ VĐK 8051) làm khối điều khiển chính của hệ thống mạch đèn giao thông. + Để điều khiển hệ thống , ta sử dụng khối giải mã bao gồm IC SN 74LS247N. + Để hiển thị thời gian ta sử dụng các Led 7 thanh. + Ngoài ra , ta còn sử dụng 1 số điện trở, tụ diện . transistor và 1 số linh kiện phụ trợ khác Nhóm SV: Phùng Thịnh,Tiến Phong ,Huy Yên Trang 5 §iÒu khiÓn ng¾t C¸c thanh ghi kh¸c 128 byte RAM ROM 4k - 8051 Timer1 Timer0 Port nèi tiÕp C¸c Port xuÊt/nhËp §iÒu khiÓn Bus M¹ch dao ®éng CPU Timer1 Timer2 Port nèi tiÕp INT1 INT0 P0 P2 P1 P3 TXD RXD EA RST ALE PSEN §Þa chØ/d÷ liÖu T1 T0 Đồ án VI XỬ LÝ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG HỌ 8051 B - THIẾT KẾ I - GIỚI THIỆU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN 8051 1 - CẤU TRÚC CỦA VĐK 8051 1.1 - Sơ đồ khối và sơ đồ chân của VĐK 8051 Hình 2: Sơ đồ chân của VĐK 8051 Nhóm SV: Phùng Thịnh,Tiến Phong ,Huy Yên Trang 6 Đồ án VI XỬ LÝ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG HỌ 8051 Hình 3: Sơ đồ chân của VĐK 8051 VĐK 8051 bao gồm: + CPU 8 bit + 4KB Rom bộ nhớ chương trình + 128 Byte Ram dữ liệu + 2 Bộ định thời timer 0,1 Nhóm SV: Phùng Thịnh,Tiến Phong ,Huy Yên Trang 7 30pF 30pF 12MHz 19 18 XTAL1 XTAL2 PSEN ALE RST EA 40 VCC INT0 INT1 TXD RXD T0 T1 WR RD 20 VSS 29 30 31 9 17 16 15 14 13 12 11 10 32 33 34 35 36 37 38 39 8 7 6 5 4 3 2 1 28 27 26 25 24 23 22 21 P3.7 P3.6 P3.5 P3.4 P3.3 P3.2 P3.1 P3.0 P2.3 P2.1 P2.0 P2.2 P2.6 P2.5 P2.4 P2.7 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 8051 Đồ án VI XỬ LÝ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG HỌ 8051 + 1 cổng ra nối tiếp (Seral port) + 4 cổng xuất nhập P0 - P3 (I/O port)8 bit + Mạch giao tiếp nối tiếp + Không gian nhớ chương trình ngoàI 64K. + 210 vị trí nhớ được định địa chỉ , mỗi vị trí 1 bit + Bộ xử lý bit (thao tác trên các bit riêng lẻ ) + Một bộ điều khiển ngắt:Interruptcontrol + Một mạch dao động bên trong và một bộ điều khiển Bus + Các cổng P0-P3 là các cổng vào ra hai chiều. Ngoài ra P0 và P2 còn được xử dụng để truy cập bộ nhớ ngoài với các chương trình ứng dụng này cổng P0 sẽ đưa ra địa chỉ Byte thấp và P2 đưa ra địa chỉ cao + Cổng port 3 có hai công dụng : Khi hoạt động ở chế độ xuất nhập mỗi một cổng của P3 có một chức năng riêng + RxD : chân nhập dữ liệu cổng nối tiếp + TxD : phát dữ liệu cổng nối tiếp + INT : ngắt ngoài + INT1 : Ngõ ngoài của bộ định thời không và ngõ vào của bộ định thời 1 + OE : ( outront enable) cho phép đọc các byte lệnh trong thời gian lấy lệnh + Trong thời gian lấy lệnh tín hiệu PSEN=0 Trong thời gian thực hiện lệnh PSEN=1 + ALE (address lacht Enable): là tín hiệu để chốt địa chỉ + EA : truy xuất bên ngoài. + 8051 thực hiện chương trình trong Rom nội. Ngoài ra EA được dùng chân nhận điện áp 21V cho việc lập trình Eprom + RST : (reset) là chân dùng thiết lập trạng thái ban đầu cho hệ thống Nhóm SV: Phùng Thịnh,Tiến Phong ,Huy Yên Trang 8 Đồ án VI XỬ LÝ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG HỌ 8051 + WR : tín hiệu đIều khiển ghi nhớ ngoài + RD : tín hiệu đIều khiển đọc bộ nhớ ngoài + PSEN : (Program store Enable) là tín hiệu điều khiển cho phép truy xuất bộ nhớ ngoài , tín hiệu này được nối với OE 1.2 - Chức năng các chân của VĐK 8051 Vcc : chân cấp điện Vss : Chân nối đất (0 V) 32 chân trong số 40 chân của 8051 có công dụng xuất/nhập, tuy nhiên 24 trong 32 đường này có 2 mục đích (công dụng). Mỗi một đường có thể hoạt động xuất/nhập hoặc hoạt động như một đường địa chỉ/dữ liệu của bus địa chỉ/dữ liệu đa hợp. 32 chân nêu trên hình thành 4 port 8-bit. Với thiết kế yêu cầu một mức tối thiểu bộ nhớ ngoài hoặc các thành phần bên ngoài khác, ta có thể sử dụng các port này làm nhiệm vụ xuất/nhập. 8 đường cho mỗi port có thể được xử lý như một đơn vị giao tiếp với các thiết bị song song như máy in, bộ biến đổi D-A v.v hoặc mỗi đường có thể hoạt động độc lập giao tiếp với một thiết bị đơn bit như chuyển mạch, LED, BJT, FET, cuộn dây, động cơ, loa, Port 0 : Port 0 ( các chân từ 32 đến 39 trên 8051 ) có hai công dụng . Trong các thiết kế có tối thiểu thành phần, port 0 được sử dụng làm nhiệm vụ xuất/nhập. Trong các thiết kế lớn hơn có bộ nhớ ngoài, port 0 trở thành bus địa chỉ và bus dữ liệu đa hợp ( byte thấp của bus địa chỉ) Port 1 : Port1 chỉ có một công dụng là xuất/nhập ( các chân từ 1 đến 8 trên 8051 ) . Nhóm SV: Phùng Thịnh,Tiến Phong ,Huy Yên Trang 9 Đồ án VI XỬ LÝ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG HỌ 8051 Các chân của port 1 được ký hiệu là P1.0, P1.1, , P1.7 và được dùng để giao tiếp với thiết bị bên ngoài khi có yêu cầu. Không có chức năng nào nữa gán cho các chân của port 1, nghĩa là chúng chỉ được sử dụng để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi. Port 2 : Port 2 ( các chân từ 21 đến 28 trên 8051 ) có 2 công dụng, hoặc làm nhiệm vụ xuất/nhập hoặc là byte địa chỉ cao của bus địa chỉ 16 bit cho các thiết kế có bộ nhớ chương trình ngoài hoặc các thiết kế có nhiều hơn 256 bytes bộ nhớ dữ liệu ngoài. Port 3 : Port 3 ( các chân từ 10 đến 17 trên 8051 ) có 2 công dụng. Khi không hoạt động xuất/nhập, các chân của port 3 có nhiều chức năng riêng ( mỗi chân có chức năng riêng liên quan đến các đặc trưng cụ thể của 8051 ) Bảng sau đây cho ta chức năng của các chân của port 3 : Bit Tên Địa chỉ bit Chức năng P3.0 RxD B0H Chân nhận dữ liệu port nối tiếp P3.1 TxD B1H Chân phát dữ liệu port nối tiếp P3.2 INT0 B2H Ngõ vào ngắt ngoài 0 P3.3 INT1 B3H Ngõ vào ngắt ngoài 1 P3.4 T0 B4H Ngõ vào của bộ định thời/đếm 0 P3.5 T1 B5H Ngõ vào của bộ định thời/đếm 1 P3.6 WR B6H Điều khiểnghi bộ nhớ dữ liệu ngoài P3.7 RD B7H ĐiềU khiển đọcbộ nhớ dữ liệu ngoài Nhóm SV: Phùng Thịnh,Tiến Phong ,Huy Yên Trang 10 [...]... Đồ án VI XỬ LÝ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG HỌ 8051 Hình 8: Ghép nối 74LS247N đến LED 7 thanh -Nhóm SV: Phùng Thịnh,Tiến Phong ,Huy Yên Trang 28 Đồ án VI XỬ LÝ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG HỌ 8051 4 - S nguyên lý h th n g m ch è n giao thông ... Thịnh,Tiến Phong ,Huy Yên Trang 25 Đồ án VI XỬ LÝ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG HỌ 8051 B này có c i m là không c n c p ngu n thì nó v n có th phát ra xung chính xác -Nhóm SV: Phùng Thịnh,Tiến Phong ,Huy Yên Trang 26 Đồ án VI XỬ LÝ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG HỌ 8051 ... -Nhóm SV: Phùng Thịnh,Tiến Phong ,Huy Yên Trang 23 Đồ án VI XỬ LÝ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG HỌ 8051 Bảng 5: Bảng chân lý của IC 74LS247N -Nhóm SV: Phùng Thịnh,Tiến Phong ,Huy Yên Trang 24 Đồ án VI XỬ LÝ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG HỌ 8051 2.Kh... Phùng Thịnh,Tiến Phong ,Huy Yên Trang 29 Đồ án VI XỬ LÝ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG HỌ 8051 5 – S m c h in c a h th n g Hình 11: S m c h in h th n g -Nhóm SV: Phùng Thịnh,Tiến Phong ,Huy Yên Trang 30 Đồ án VI XỬ LÝ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG HỌ 8051 ... Làn đường thứ nhất: Làn đường thứ hai: P3.5: đèn xanh P0.2: đèn xanh P3.6: đèn vàng P0.1: đèn vàng P3.7: đèn đỏ P0.0: đèn đỏ Các đèn hiển thị là các LED đơn nối chung nhau anốt .Đèn sáng sẽ tương ứng với mức logic thấp Giữa các lần hiển thị sẽ kết hợp đèn của hai làn đường Đèn xanh ở làn 1 thì tương ứng sẽ là đèn đỏ ở làn 2 và ngược lại.Và chuyển mức giữa các đèn sẽ xen kẽ những bộ đếm,kết thúc mỗi bộ... 3.Kh i hi n th Khối hiển thị có chức năng đưa ra thông tin điều khiển giao thông tương ứng với trạng thái hiện thời của hệ thống Khối này gồm 2 phần :đèn điều khiển và đồng hồ Đèn điều khiển bao gồm: Đèn dành cho các phương tiện tham gia giao thông: xanh, đỏ, vàng Đồng hồ dùng các LED 7 thanh để tạo thành các bộ hiển thị từ 00 đến 99 Ở đây ta dùng loại Anode chung (phù hợp với IC 74LS47), cấu trúc... vi điều khiển 8051 * ROM: Bộ vi điều khiển AT89S52 có 4KB FLASH lập trình được ROM luôn chiếm vùng địa chỉ thấp nhất trong bộ nhớ chương trình 1.4-Các Bộ định thời/Bộ đếm: Bộ vi điều khiển 8051 có 2 Bộ định thời/Bộ đếm là Bộ định thời/Bộ đếm 0 và -Nhóm SV: Phùng Thịnh,Tiến Phong ,Huy Yên Trang 13 Đồ án VI XỬ LÝ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG HỌ 8051 ... điều khiển ACALL addr11 (2,2): Gọi chương trình con dùng địa chì tuyệt đối LCALL addr16 (3,2): Gọi chương trình con dùng địa chỉ dài RET (2,2): Trở về từ lệnh gọi chương trình con RET1 (1,2): Trở về từ lệnh gọi ngắt -Nhóm SV: Phùng Thịnh,Tiến Phong ,Huy Yên Trang 20 Đồ án VI XỬ LÝ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG HỌ 8051 ... Thịnh,Tiến Phong ,Huy Yên Trang 34 Đồ án VI XỬ LÝ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG HỌ 8051 C - NGUYÊN LÝ HO T TH N G NG CA H Các mạch hiển thị hoạt động trên nguyên tắc điều khiển bit vào/ra của các cổng trên IC AT89S52 Cụ thể như sau: Vi điều khiển được lập trình để điều khiển 2 công việc chính: a) Chuyển mức của các đèn tín hiệu trên hai làn đường(Xanh,đỏ,vàng).Việc... 21 Đồ án VI XỬ LÝ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG HỌ 8051 II - THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 1-Khối giải mã (SN74LS247N) Khối giải mã nhận tín hiệu điều khiển từ khối xử lý, sau đó giải mã để đưa đến hiển thị trên các đồng hồ đếm ngược Với chức năng trên thì khối này chính là khối giải mã cho đèn LED 7 thanh Vì các đồng hồ được hiển thị bằng các đèn LED 7 thanh . kế mạch đèn giao thông sử dụng họ VĐK 8051 Nên chúng ta sẽ chọn : Nhóm SV: Phùng Thịnh,Tiến Phong ,Huy Yên Trang 4 Đồ án VI XỬ LÝ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG HỌ 8051 + VĐK AT89S52 ( Họ VĐK 8051) . Đồ án VI XỬ LÝ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG HỌ 8051 MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………. 02 A - PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ…………………………… 04 I - SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG…… II - PHƯƠNG. XỬ LÝ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG HỌ 8051 B - THIẾT KẾ I - GIỚI THIỆU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN 8051 1 - CẤU TRÚC CỦA VĐK 8051 1.1 - Sơ đồ khối và sơ đồ chân của VĐK 8051 Hình 2: Sơ đồ chân của VĐK 8051