Đang tải... (xem toàn văn)
ĐO VẬN TỐC TRUNG BÌNH CỦA MỘT VẬT CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN HIỂN THỊ TRÊN LCD
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội LỜI NÓI ĐẦU Bước sang thế kỷ XXI thế giới và Việt Nam đều khẳng định có 4 lĩnh vực khoa học được gọi là lĩnh vực công nghệ cao đó là :Công nghệ điện tử,Công nghệ vật liệu mới ,công nghệ sinh học và công nghệ năng lượng mới. Ngành công nghệ điện tử ở đây thực chất được hiểu bao gồm công nghệ NANO ,kỹ thuật điện tử ,kỹ thuật máy tính ,điện tử viễn thông và điều khiển tự động.Một trong những yếu tố tạo ra những tiền đề đó là ngành Công nghệ kỹ thuật Điện tử _Tự động hoá . Việc áp dụng hợp lý các thành tựu của điều khiển tự động và máy tính vào sản xuất sẽ mang lại lợi ích to lón về nhiều mặt. I: Đặt vấn đề Ngày nay kỹ thuật vi diều khiển đã trở nên quen thuộc trong nganh kỹ thuật và trong dân dụng .từ các dây truyền sản xuất lớn tới các thiết bị dân dụng .chung ta đều thấy có mặt của vi điều khiển .các bộ vi điều khiển có khả năng sử lý nhiều hoạt động phức tạp mà chỉ cần 1 con chip vi mạch nhỏ ,nó đã thay thế các tủ điều khiển lớn và phức tạp bằng những mạch điện nhỏ gọn ,dễ thao tác sử dụng . Vi điều khiển không những góp phần vào kỹ thuật điều khiển mà còn góp phần to lớn vào việc phát triển thông tin .Đó chính là sự ra đời của hàng loạt các thiết bị tối tân trong ngành điện tử viễn thông ,truyền hình ,đặc biệt là sự ra đời của mạng internet siêu xa lộ thông tin .góp phấn đưa con người tới đỉnh cao của nền văn minh nhân loại. Chính các lý do trên ,việc tìm hiểu vi điều khiển là điều kiện mà các sinh viên các ngành đặc biệt là ngành điện_điện tử phải hết sức quan tâm .Đó chính là một nhu cầu cấp bách và cần thiết với mỗi sinh viên .đề tài được thực hiện chính là đáp ứng nhu cầu đó. Lớp Điện Tử 4_K - 1 – Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Các bộ vi điều khiển sử dụng các vi điều khiển tuy đơn giản nhưng vận hành và sử dụng được là một điều rât phức tạp .Phần công việc sử lý chính vẫn phụ thuocj vào con người đó chính là chương trính hay phần mềm.Tuy chúng ta thấy các máy tinh cực kỳ thông minh giải quyết các bài toán phức tạp trong vài phần triệu giây nhưng đó cũng là dựa trên những sự hiểu biết của con người .Nếu không có sự tham gia của con người thì hệ thống vi điều khiển cũng chỉ là một vật vô tri.đo vậy khi nói đến vi điều khiển cũng giống như máy tính bao gôm hai phần là phần cứng và phần mềm. Các bộ vi điều khiển theo thời gian cùng với sự phát triển của công nghệ bán dẫn đã tiến triển rất nhanh từ bộ vi điều khiển 4 bit đơn giản đến bộ vi điều khiển 32 bit.Với công nghệ tiên tiens ngày nay máy tính có thể đi đến viêc suy nghĩ tri thức các thông tin đưa vào đó là các máy tính thuộc thế hệ trí tuệ nhân tạo. Để tài tìm hiểu vi điều khiển một cách thực tế và tích lũy thêm kinh nghiệm ,ngay khi đang là sinh viên ,việc làm đồ án là vô cùng cần thiết Sau đây chúng ta tìm hiểu về đề tài “ ĐO VẬN TỐC TRUNG BÌNH CỦA MỘT VẬT CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN HIỂN THỊ TRÊN LCD “ .Đây là một cách hiển thị khá phổ biến hiện nay. Lớp Điện Tử 4_K - 2 – Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội II: Mục đích yêu cầu của đề tài. Đề tài “ ĐO VẬN TỐC TRUNG BÌNH CỦA MỘT VẬT CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN HIỂN THỊ TRÊN LCD” Hệ thống sử dụng 2 cảm biến phát hiện vật đặt tại 2 vị trí khác nhau trên hướng chuyển động của vật. III :Cơ sở lý luận: Dựa trên cơ sở của các đề tài vi điều khiển ,đặc biệt là các tính năng của chúng cũng như các họ IC giao tiếp ,hiển thị và giải mã …. Nhằm thiết kế môt hệ thống vi điều khiển góp phần làm phong phú cho việc hiểu biết về lĩnh vực này đồng thời có thể mở rộng và định hướng về sau . Đề tài này được thực hiện chủ yếu dựa trên kiến thức về vi điều khiển ,các phương pháp truyền dữ liệu ,tìm hiểu vè các IC được dung . Các linh kiện được dùng trong đề tài bao gôm: • Vi điều khiển IC AT89S52 • LCD 16*2 • IC LM358 • Cảm biến(octo) VI: Giới hạn của đề tài: Do thời gian nghiên cứu và thực hiện có hạn mặc dù đã nỗ lực nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Vì thế,nhóm chúng tôi rất mong nhận được những đóng góp từ thầy cô và các bạn để đề tài hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn !!! Lớp Điện Tử 4_K - 3 – Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ VI ĐIỀU KHIỂN Bộ vi điều khiển viết tên tiếng anh là Micro- Controller là mạch tích hợp trên 1 chip có thể lập trình được ,dung để điều khiển hoạt đọng của một hệ thống .Theo các tập lệnh của người lập trình .Bộ vi điều khiển tiến hành đọc ,lưu chữ thông tin ,đo thời gian và tiến hành đóng mở một co cấu nào đó Trong các thiết bị điện và điện tử dân dụng các bộ vi điều khiển ,điều khiển hoạt động của TV,máy giặt,đầu loicj lazer ,điện thoại,lò vi song… Trong hệ thống sản xuất tự động ,bộ vi điều khiển được sủ dụng trong robot ,dây truyền tự động ,các hệ thống càng thông minh thi vai trò của vi điều khiển càng quan trọng . Vi điều khiển 8051 được Intel cho ra đời vào năm 1980 thuộc vi điều khiển đầu tiên của họ MCS-51. Hiện tại rất nhiều nhà sản xuất như Siemens, Advanced Micro Devices, Fusisu và Philips tập trung phát triển các sản phẩm trên cơ sở 8051. hgAtmel là hãng đã cho ra đời các chip 89C51, 52, 55 và sau đó cải tiến thêm, hãng cho ra đời 89S51, 52, 89S8252… Hiện nay các bộ vi điều khiển 8 bit đứng đầu là họ 8051 có số lượng lớn nhất các nhà cung cấp đa dạng .8051 là một bộ vi sử lý 8 bit có nghĩa la CPU chỉ co thể làm việc với 8 bit dữ liệu tại một thời điểm .Dữ liệu lớn hơn 8 bit được chia ra thành các dũ liệu 8 bit để cho sử lý. 8051 có tất cả 4 cổng vào – ra I/O mỗi cổng rộng 8 bit .Các nhà sản xuất đã cho xuất xưởng chỉ với 4K byte ROM trên chip. Đặc tính Số lượng Rom 4K byte Ram 128 byte Bộ định thời 2 Chân vào/ra 32 Cổng nối tiếp 1 Nguồn ngắt 6 Bảng đặc tính của 8051 đầu tiên Lớp Điện Tử 4_K - 4 – Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội I:Sơ đồ khối và chức năng các khối của 8051/8052/AT89S52 Sơ đồ khối của bộ vi điều khiển AT89S52 II:Bộ vi điều khiển AT89S52 gồm các khối chức năng là : Lớp Điện Tử 4_K - 5 – Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội 1. CPU(Centralprocessing unit): • Thanh ghi tích lũy A • Thanh ghi tích lũy phụ B • Đơn vị logic học(ALU:Arithmetic logical unit) • Thanh ghi từ trạng thái chương trình(PSW :Program status word) • Bốn băng thanh ghi • Con trỏ ngăn xếp 2. Bộ nhớ chương trình:( bộ nhớ ROM ) gồm 8 Kbyte flash 3. Bộ nhớ giữ liệu:( bộ nhớ RAM ) gồm 256 byte 4. Bộ UART: có chức năng truyền nhận nối tiếp,AT89S52 có thể giao tiếp với cổng nối tiếp với máy tính thông qua bộ UART. 5. 3 bộ timer/counter: 26 bit thực hiện chức năng định thời và đếm sự kiện. 6. WDM ( Wath Dog Timer ): để phục hồi lại hoạt động của CPU khi nó bi treo. Thanh ghi WDTPRG 7 6 5 4 3 2 1 0 - - - - - S2 S1 S0 Tùy theo các giá trị khác nhau được ghi vào SO,S1,S2 sẽ có số chu kỳ máy mà WDT sẽ đếm trong bảng sau S2 S1 S0 Machine Cyle Count 0 0 0 2 14 0 0 1 2 15 0 1 0 2 16 0 1 1 2 17 1 0 0 2 18 1 0 1 2 19 1 1 0 2 20 1 1 1 2 21 SƠ LƯỢC VỀ CÁC LINH KIỆN Lớp Điện Tử 4_K - 6 – Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội I: Sơ đồ chân,chức năng các chân của AT89S52. Sơ đồ chân IC AT89S52 II: Chức năng của các chân của 1. Port 0 (P0.0 - P0.7) Port 0: gồm 8 chân (chân 39-32) ngoài chức năng xuất nhập port còn là bus dữ liệu và địa chỉ (AD0-AD7), chức năng này sẽ được sử dụng khi 8051 giao tiếp với các thiết bị ngoài có kieents trúc bus như là các vi mạch nhớ ,mạch PIO … 2. Port 1 (P1.0 - P1.7) Port 1 (chân 1 – 8) có chức năng xuất nhập theo bit và theo byte .Đối với dòng 89Sxx ba chân P1.5,P1.6,P1.7 dduocj dung để nạp ROM theo chuẩn ISP ,2 chân P1.0 và P1.1 được dùng cho bộ timer 2. 3. Port 2 (P2.0 – P2.7) Port 2( chân 21-28)là cổng vào/ra là còn byte cao của Bus địa chỉ khi sử dụng bộ nhớ ngoài 4. Port 3 (P3.0_P3.7) Lớp Điện Tử 4_K - 7 – Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội P ort 3(chân 10 – 17) mỗi chân trên port3 ngoài chức năng nhập còn có chức năng riêng: 5. Chân /PSEN( program Store Enable): /PSEN Là chân điều khiển đọc chương trình ở bộ nhớ ngoài nó được nối với chân /OE để cho phép đọc các byte mã lệnh trên ROM ngoài /PSEN sẽ ở mức thấp trong thời gian đọc mã lệnh ,mã lệnh được đọc từ bộ nhớ ngoài qua Bus dũ liệu (port 0) thanh ghi lệnh để được giải mã khi thực hiệm chương trình trong ROM nội thì /PSEN ở mức cao. 6. Chân ALE ( Address Latch Enable): ALE là tín hiệu điều khiển chốt địa có tần số bằng 1/6 tần số dao động của vi điều khiển 7. Chân /EA: (External Access ) Tín hiệu /EA cho phép chọn bộ nhớ chương trình là bộ nhớ trong hay ngoài vi điều khiển . nếu /EN ở mức cao thì vi điều khiển thi hành chương trình trong ROM nội. nếu /EA ở mức thấp thì vi điều khiển thi hành chương trình từ bộ nhớ ngoài, 8. RST( Reset ); Ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ reset của 8051.khi tín hiệu này được đưa lên mức cao ,các thanh ghi trong bộ vi điều khiển được tải những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống 9. XTAL1,XTAL2 Lớp Điện Tử 4_K - 8 – Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội AT89S52 có một bộ dao động trên chip,nó thường được gắn với bộ dao động thạch anh có tần số lớn nhất là 33MHz ,thông thường là 12MHz 10.VCC,GND AT89S52 dùng nguồn 1 chiều có dải điện áp từ 4V đến 5.5V được cấp qua chân 40 và 20. III: Tổ chức bộ nhớ AT89S52 có bộ nhớ theo cấu trúc Harvard có những vùng chia bộ nhớ riêng biệt cho chương trình và dữ liệu: 1. Bộ nhớ chương trình AT89S52 có 8 Kbyte flash ROM trên chip ,khi chân /EA được đặt ở mức logic cao bộ vi điều khiển sẽ thực hiện chương trình trong bộ nhớ mày bắt dầu từ địa chỉ 0000H.số lần lập trình cho bộ nhớ này là khoảng 1000 lần.còn nếu chân /EA đặt ở mức thấp thì thực hiện chương trình ở bộ nhớ chương trình ngoài (EPPOM ngoài ) 2. Bộ nhớ dữ liệu AT89S52 có 256 byte RAM nội được chia làm thành • Các bank thanh ghicos địa chỉ từ 00H đến 1FH • RAM địa chỉ hóa từng bit có địa chỉ từ 20H đến 2FH • RAM đa dụng từ 30H đến FFH • Các thanh ghi chức năng đặc biệt từ 80H đến FFH IV: Các thanh ghi chức năng 1, Từ trạng thái chương trình(PSW: Program Status Word ) Bit Ký hiệu Địa chỉ Mô tả PSW.7 CY D7H Cary Flag PSW.6 AC D6H Auxiliary Cary Flag PSW.5 FO D5H Flag o PSW.4 RS1 D4H Register Bank Select 1 PSW.3 RS0 D3H Register Bank Select 0 PSW.2 OV D2H Overlow Flag PSW.1 - D1H Reserved PSW.0 P D0H Even Parity Flag • Cờ nhớ CY:( Cary Flag ) • Cờ nhớ phụ AC: (Auxiliary Cary Flag ) Lớp Điện Tử 4_K - 9 – Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội • Cờ 0 : (Flag o ) • Bit chọn Bank thanh ghi truy xuất RS0,RS1 • Cờ tràn OV : (Overlow Flag ) • Bit Parity : ( P) 2, Thanh ghi B Ở địa chỉ F0H được dùng cùng thanh ghi A trong các phép toán nhân .cũng có thể dùng như một thanh ghi trung gian,thanh ghi này được định địa chỉ theo bit từ F0H đến F7H 3, Con trỏ ngăn xếp SP(Stack Pointer) Là 1 thanh ghi 8 bit ở địa chỉ 81H để chứa địa chỉ của đỉnh ngăn xếp 4, Con trỏ dữ liệu DPTR( Data pointer ) Dùng để truy xuất bộ nhớ ngoài 5, Thanh ghi của các công ( port register ) • Port 0 ở địa chỉ 80H • Port 1 ở địa chỉ 90 H • Port 2 ở địa chỉ A0H • Port 3 ở địa chỉ B0H Các thanh ghi của các Port này đều có thể truy xuất theo Bit và theo Byte 6, Thanh ghi của các bộ định thời( Timer Register ) Chứa 3 bộ đếm định thời (Timer/counter) 16 Bit được dùng cho việc định thời hoặc đếm sự kiện 7, Thanh ghi của cổng nối tiếp (Serial port Register) At89S52 chứa 1 port nối tiếp phục vụ cho việc trao đổi thông tin với các thiết bị có khả năng giao tiếp nối tiếp 8, Thanh ghi ngắt ( interrupt register) AT89s52 có 6 nguồn ngắt ,2 mức ưu tiên 9, Thanh ghi điều khiển nguồn PCON (power Control Register) PCOM gồm 8 bit nằm ở địa chỉ 87H,thanh ghi nay không được định địa chỉ theo bit.ý nghĩa của từ bit như sau: Bit 7(SMOD) Bit tăng tốc độ Bank ở mode1,2,3 của cổng nối tiếp Bit 6,5,4 Không sử dụng Bit 3(GF1) Bit cờ đa năng 1 Bit 2(GF0) Bit cờ đa năng 2 Bit 1(PD) Bit khởi tạo hế độ Power Down BiT 0(IDL) Bit khởi tạo chế độ IDLE Lớp Điện Tử 4_K - 10 – [...]... vận tốc trung bình của một vật chuyển động tịnh tiến I : Sơ đồ nguyên lý Mạch nguyên lý II : Sơ đồ mạch in Lớp Điện Tử 4_K - 21 – Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Mạch in III: Phần lập trình hoạt đông của mạch Lớp Điện Tử 4_K - 22 – Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội /* Đề số 30: Đo Vận Tốc Trung Bình Của Một Vật Chuyển Động Tịnh Tiến Hiển Thị Trên LCD */ #include #include... ngoài 0 0 Phần hiển thi Hiển thị giá trị vận tốc trung bình đo được trên LCD Lớp Điện Tử 4_K - 17 – Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Trong những năm gần đây LCD ngày càng được sử dụng rộng dãi thay thế dần cho các loại đen LED ( các đen LED 7 đo n hay nhiều đo n ) đó là vì: • Khả năng hiển thi các số ,ký tự và đồ họa tốt hơn nhiều so với các đèn LED( vì đèn LED chi hiển thị được các số và một số ký tự)... dao động và Reset………………………………… 11 4.HOẠT ĐỘNG ĐỊNH THỜI CỦA AT89S52…….……………… 13 I : Các thanh ghi của bộ định thời:……………………………… 13 II: Hoạt động của cổng nối tiếp………………………………… 16 III:Ngắt & xử lý ngắt…………………………………………… 17 5.PHẦN HIỂN THỊ………………………………………………….18 I: Phân loại LCD: ……………………………………………… 18 II:Ý nghĩa các chân và mã lệnh điều khiển LCD hiển thị ký tự… 19 III:Nguyên tắc hiển thị ký tự trên LCD ………………………... Port 1 của vi điều khiển • Các chân 7,8,9,10,11,12,13,14 dùng để truyền và nhận tín hiệu III,Nguyên tắc hiển thị ký tự trên LCD Một chương trình hiển thị ký tự trên LCD sẽ đi theo 4 bước sau : 1 Xóa toàn bộ màn hình 2 Đặt chế độ hiển thị 3 Đặt vị trí con trỏ(nơi bắt đầu của ký tự hiển thị ) 4 Hiển thị ký tự IV, Bộ đếm sản phẩm sử dụng ngắt ngoài(Cảm biến hồng ngoại) Lớp Điện Tử 4_K - 19 – Trường Đại... như một bộ so sánh ,biến trở 100K có chức năng điều khiển điện áp ngưỡng so sánh mỗi khi có một vật đi qua tức là có sự che,không che khuất tia hồng ngoại từ diode phát sang photo_transistor dẫn đến sự chuyển mức từ 1 sang 0 ở đầu ra của bộ khuếch đại thuật toán gây ra ngắt ngoài INT 1 Lớp Điện Tử 4_K - 20 – Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Sơ đồ nguyên lý của mạch đo vận tốc trung bình của một vật chuyển. .. hợp một bộ vi điều khiển làm tươi vào LCD làm giải phóng cho CPU công việc làm tươi LCD trong khi đen LED phải được làm tươi bằng CPU (hoặc bằng cách nào đó) để duy trì việc hiển thị các dữ liệu • Dễ dàng lập trình cho các ký tự và đồ họa I Phân loại LCD: Có thể chia các mudule LCd thành 2 loại chính là: • Loại hiển thị ký tự: • Loại hiển thị đồ họa : II,Ý nghĩa các chân và mã lệnh điều khiển LCD hiển. .. tiếp Bit điều khiển hoạt động của Timer2 Bit điều khiển cho timer 2 hoạt động Bit chọn chế độ đếm hoặc định thời của Timer 2 Bit chọn chế độ thu nhận hay nạp lại của Timer 2 II:,hoạt động của cổng nối tiếp 1,giới thiệu AT89S52có một cổng nối tiếp trên chip có thể hoạt ở nhiều chế độ khác nhau với các tốc độ khác nhau Lớp Điện Tử 4_K - 15 – Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Chức chủ yếu của cổng nối tiếp... điều khiển LCD hiển thị ký tự Lớp Điện Tử 4_K - 18 – Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Hầu các mudule LCd hiển thị ký tự được thiết kế dựa trên bộ điều khiển HD44780 của Hitachi nên chúng có tập lệnh và các chân tương thích nhau Tên Bit I/D S D C B S/C R/L DL N F BF 0=Decrement cursor position 0=không dịch chuyển hiển thị 0=tắt hiển thị 0= tắt con trỏ 0=con trỏ không nhấp nháy 0= di chuyển con trỏ 0=dịch... 1=Increment cursor possition 1=dịch chuyển hiển thị 1=bật hiển thị 1= bật con trỏ 1= con trỏ nhấp nháy 1= dịch chuyển hiển thị 1= dịch phải 1= chế độ 4 bit dữ liệu 2 dòng 1=font chữ 5*10 1=đang bận Các chân của LCD : • Chân 1,16:VSS nối với GND • Chân 2,15:VDD nối với VCC • Chân 3: VEE nối với biến trở • Chân 4 _RS,5_RW,6_EN nối với 3 chân đầu Port 1 của vi điều khiển • Các chân 7,8,9,10,11,12,13,14... Reset là chân 9 của AT89S52 AT89S52 có ngõ vào RST tác động ở mức cao trong khoảng thời gian 2 chu kỳ sau đó xuống mức thấp để nó bắt đầu làm việc RST có thể được kích bằng tay bởi một nút nhấn thông thường Hoạt động định thời của AT89S52 Lớp Điện Tử 4_K - 12 – Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Các bộ định thời (Timer) được sử dụng rộng dãi trong các ứng dụng đo lường và điều khiển vi điều khiển AT89S52 . Đề tài “ ĐO VẬN TỐC TRUNG BÌNH CỦA MỘT VẬT CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN HIỂN THỊ TRÊN LCD Hệ thống sử dụng 2 cảm biến phát hiện vật đặt tại 2 vị trí khác nhau trên hướng chuyển động của vật. III. CỦA MỘT VẬT CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN HIỂN THỊ TRÊN LCD “ .Đây là một cách hiển thị khá phổ biến hiện nay. Lớp Điện Tử 4_K - 2 – Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội II: Mục đích yêu cầu của đề tài. . dịch chuyển hiển thị 1=dịch chuyển hiển thị D 0=tắt hiển thị 1=bật hiển thị C 0= tắt con trỏ 1= bật con trỏ B 0=con trỏ không nhấp nháy 1= con trỏ nhấp nháy S/C 0= di chuyển con trỏ 1= dịch chuyển