Đang tải... (xem toàn văn)
có sơ đồ nguyên lý, sơ đồ khối và lưu đồ giải thuật, mạch in và code đầy đủ cho MẠCH đếm sản PHẨM DÙNG HỒNG NGOẠI, HIỂN THỊ LCD ...............................................................................................................................................................
19 ĐỒ ÁN MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM DÙNG HỒNG NGOẠI, HIỂN THỊ LCD MỤC LỤC Mạch đếm sản phẩm dùng LED hồng ngoại, hiển thị LCD 19 DANH MỤC HÌNH VÀ BẢNG BIỂU Hình: • • • • • • • • • • • • • • Hình 2.1 Sơ đồ chân vi điều khiển 89c51 ………………………….2 Hình 2.2 Mạch thu phát hồng ngoại……………………………………5 Hình 2.3 Sơ đồ chân Op-amp LM358………………………………… Hình 2.4 Sơ đồ PIN ổn áp 7805…………………………………………6 Hình 2.5 Thạch anh…………………………………………………… Hình 2.6 Màn hình LCD 16x2…………………………………….…….8 Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý mạch……………………………………… 10 Hình 3.2 Sơ đồ giải thuật………………………………………………11 Hình 3.3 Khối nguồn………………………………………………… 11 Hình 3.4 Khối hồng ngoại…………………………………………… 12 Hình 3.5 Cách mắc vi điều khiển 89c51 Khối hiển thị………………13 Hình 3.6 Sơ đồ mạch in……………………………………………… 13 Hình 3.7 Mặt trước mạch thực tế………………………………….14 Hình 4.1 Mạch chạy mô phỏng…………………………………………15 Bảng: • Bảng 2.3 Tên chức chân Port 3……… ……… Mạch đếm sản phẩm dùng LED hồng ngoại, hiển thị LCD Đồ án Trang 3/19 19 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU Ngày với phát triển ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử mà kỹ thuật số đóng vai trò quan trọng lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin Do phải nắm bắt vận dụng cách có hiệu nhằm góp phần vào phát triển khoa học kỹ thuật giới nói chung phát triển kỹ thuật điện tử nói riêng Trong trình sản xuất nhiều khâu tự động hóa Một khâu đơn giản dây chuyền sản xuất tự động hóa số lượng sản phẩm làm đếm cách tự động Tuy nhiên doanh nghiệp vừa nhỏ việc tự động hóa hoàn toàn chưa áp dụng khâu đếm sản phẩm, đóng bao bì mà sử dụng nhân công Kĩ thuật dần thay người thực công việc từ đơn giản đến phức tạp Ví dụ đồng hồ thời gian thực , sản phẩm thu phát hồng ngoại … Các loại mạch này sử dụng hệ thống số hệ thống tương tự Để hiểu thêm IC loại linh kiện thông dụng , hôm em thực đồ án với đề tài “Mạch đếm sản phẩm dùng hồng ngoại” sử dụng IC 8051 Để làm mạch cần thiết kế hai phần là: phận cảm biến phận đếm: * Bộ phận cảm biến: gồm phần phát phần thu Cụ thể nhóm sử dụng cặp LED thu phát hồng ngoại * Bộ phận đếm: Nhóm sử dụng kỹ thuật vi điều khiển Với thời gian có hạn kiến thức hạn chế , em mong nhận ý kiến nhận xét từ quý thầy cô bạn Mạch đếm sản phẩm dùng LED hồng ngoại, hiển thị LCD Đồ án Trang 4/19 19 Chương 2: CÁC LINH KIỆN CƠ BẢN 2.1 Vi điều khiển AT89C51: Tổng quan AT89C51 - IC 8051 vi điều khiển thuộc hãng Intel sản xuất Bao gồm: + 128 byte RAM + 4k byte ROM + Hai định thời 16 bit + Giao diện nối tiếp + Quản lý 64K nhớ code bên +Quản lý 64K nhớ liệu bên + cổng (mỗi cổng bit) vào đặt chip + Nhân chia micro giây - IC 8051 xử lý bit nên có dung lượng vượt bit chia thành liệu bit để xử lý Sơ đồ chân IC AT89C51 Mạch đếm sản phẩm dùng LED hồng ngoại, hiển thị LCD Đồ án Trang 5/19 19 Hình 2.1 Sơ đồ chân vi điều khiển 89c51 Vi điều khiển 89c51 có tất 40 chân Trong có 24 chân có tác dụng kép (1 chân có chức năng), đường hoạt động đường xuất nhập điều khiển IO thành phần bus liệu bus địa để tải địa liệu giao tiếp với nhớ Các Port: Port 0: Là port có chức với số thứ tự chân từ 32 đến 39 - Xuất nhập liệu Không sử dụng nhớ - Bus địa byte thấp liệu đa hợp Sử dụng nhớ Port 1: Có số thứ tự chân - Port có chức dùng làm đường điều khiển xuất nhập IO Có sử thể sử dụng không sử dụng nhớ Port 2: Là port có chức với số thứ tự chân 21 – 28 - Port xuất nhập liệu Không sử dụng nhớ - Bus địa byte cao Có sử dụng nhớ Port 3: Có số thứ tự chân 10 – 17 Các chân port có nhiều chức năng, công dụng chuyển đổi có liên hệ với đặc tính đặc biệt IC 89c51 Mạch đếm sản phẩm dùng LED hồng ngoại, hiển thị LCD Đồ án Trang 6/19 19 Bit P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 Bảng 2.1 Tên chức chân Port Tên Chức chuyển đổi RxD Ngõ vào nhận liệu nối tiếp TxD Ngõ xuất liệu nối tiếp INT0 Ngõ vào ngắt cứng thứ INT1 Ngõ vào ngắt cứng thứ T0 Ngõ vào timer/counter thứ T1 Ngõ vào timer.counter thứ WR Tín hiệu điều khiển ghi liệu lên nhớ bên RD Tín hiệu điều khiển đọc liệu từ nhớ Các ngõ tín hiệu điều khiển: Ngõ tín hiệu (PSEN)’ (Program store enable): Chân số 29 - Cho phép đọc nhớ chương trình mở rộng - Nối với chân ((OE)’ (RD)’) EPROM để điều khiển đọc mã lệnh - Khi giao tiếp với nhớ chương trình mở rộng dùng (PSEN)’, giao tiếp chân (PSEN)’ bỏ trống - Các mã lệnh chương trình đọc từ EPROM qua bus liệu chốt vào ghi lệnh bên 89c51 để giải mã lệnh Ngõ tín hiệu điều khiển ALE (Address Latch Enable): - Khi dùng nhớ mở rộng, ALE điều khiển mạch giải đa hợp để tách đường địa (A7-A0) liệu (D7 – D0) - Là xung port tải địa - Xung ALE có tần số = 1/6 tần số thạch anh - Có thể dùng làm xung clock cung cấp cho IC khác - Có thể nhận cung lập trình từ bên ghi liệu vào nhớ Flash Rom Ngõ tín hiệu (EA)’ (External Access): - Nếu (EA)’ tích cực mức cao VĐK thực chương trình nhớ nội - Nếu (EA)’ tích cực mức thấp VĐK thực chương trình nhớ ngoại - Nhận điện áp lập trình VPP(Program) ghi liệu vào nhớ Flash Rom Ngõ tín hiệu RST (Reset): - Khi cấp điện nhấn RESET khởi tạo lại VĐK - Tín hiệu Reset phải mức cao, chu kỳ máy - Các ghi bên nạp giá trị Các ngõ vào dao động XTALT1, XTAL2: IC 89c51 có dao động chíp yêu cầu có xung đồng hồ để chạy Một dao động thạch anh nối tới chân đầu vào XTAL1 (chân 19) XTAL2 (chân 18) Bộ dao động thạch anh nối Mạch đếm sản phẩm dùng LED hồng ngoại, hiển thị LCD Đồ án Trang 7/19 19 giá trị khoảng 30pF Một phía tụ điện tới XTAL1 XTAL2 cần hai tụ gốm nối xuống đất - Dùng để nối với thạch anh mạch dao động tạo xung clock bên , cung cấp tín hiệu xung clock cho VĐK hoạt động - XTAL1 : Ngõ vào mạch tạo xung clock chip - XTAL2 : Ngõ mạch tạo xung clock chip Chân 40 (VCC) nối lên nguồn 5V Chân 20 GND nối MASS 2.2 Các linh kiện chung: 2.2.1 LED hồng ngoại: Nguyên lý hoạt động: Bao gồm LED thu LED phát Khi vật qua, LED thu nhận tín hiệu hồng ngoại từ LED phát, ngược lại, có vật qua, tín hiệu hồng ngoại bị ngắt, ta nối thêm điện trở biến trở dùng để so sánh điện áp qua Op-amp LM358 cách gửi tín hiệu vào chân Op-amp Hình 2.2 Mạch thu phát hồng ngoại 2.2.2 Op-amp LM358: Bộ khuếch đại thuật toán Gồm op-amp bên trong, op-amp gồm có chân, ngõ vào đảo (- input) ngõ vào không đảo (+ input) ngõ Chức Op-amp mạch so sánh điện áp, Khi hiệu điện + input cao - input, ngõ mức cao (+Vss), ngược lại ngõ mức thấp (-Vss) Trong mạch điện ngõ mức thấp Mạch đếm sản phẩm dùng LED hồng ngoại, hiển thị LCD Đồ án Trang 8/19 19 Hình 2.3 Sơ đồ chân Op-amp LM358 2.2.3 Ổn áp L7805: Là IC ổn áp 5V, tương ứng với dòng 1A IC 7805 dòng IC dùng để ổn định điện áp dương đầu với điều kiện đầu vào luôn lớn đầu Với mạch điện không đòi hỏi độ ổn định điện áp cao, sử dụng IC ổn áp thường người thiết kế sử dụng mạch điện đơn giản IC7805 gồm có chân : + Vin : Chân nguồn đầu vào + GND : Chân nối đất + Vo : Chân nguồn đầu Hình 2.4 Sơ đồ PIN ổn áp 7805 2.2.4 Tụ điện Ký hiệu: Tụ điện linh kiện thụ động cấu tạo tụ điện hai cực kim loại ghép cách khoảng d hai tụ dung dịch hay chất điện môi cách Mạch đếm sản phẩm dùng LED hồng ngoại, hiển thị LCD Đồ án Trang 9/19 19 hai bề mặt, bề mặt xuất điện có điện dung C Khi có chênh lệch điện điện tích cường độ, trái dấu Công thức tính điện dung tụ: C = ε (1) Trong đó: ε số điện môi S điện tích bề mặt tụ d bề giày chất điện môi Tụ điện phẳng gồm hai bàn phẳng kim loại diện tích đặt song song cách khoảng d Trong mạch nhóm sử dụng loại tụ là: Tụ hóa tụ gốm Tụ gốm sử dụng cho VĐK IC 89c51 33 pF, tụ hóa sử dụng cho chức reset 10F 2.2.5 Thạch anh 12 Mhz : Tạo tần số hoạt động cho IC 89c51 Đặc tính vật lý: độ bền học vao, chịu ảnh hưởng nhiệt độ tác dụng hóa học - Thạch anh sử dụng nhiều mạch điện tử dùng vi điều khiển xử lý Thạch anh dùng để tạo dao động với tần số ởn định tần số thạch anh tạo bị ảnh hưởng nhiệt độ mạch RC khác - Trong vi điều khiển bắt buộc phải có thạch anh (trừ loại có dao động nội) xét chi tiết vi điều khiển có CPU, timer, CPU bao gồm mạch logic mạch logic muốn hoạt động cần có xung clock, timer gồm dãy FF cần phải có xung để đếm Tùy loại vi điều khiển mà xung clock ứng với chu kì máy, với xung clock vi điều khiển làm công việc nhỏ ứng với lệnh thực thi Hình 2.5 Thạch anh 2.2.6 Điện trở, biến trở Điện trở : Mạch đếm sản phẩm dùng LED hồng ngoại, hiển thị LCD Đồ án Trang 10/19 Điện trở đại lượng vật lí đặc trưng19cho tính chất cản trở dòng điện vật thể dẫn điện Điện trở linh kiện thụ động có tác dụng cản trở dòng áp.Điện trở đựơc sử dụng nhiều mạch điện tử Ký hiệu: Ứng dụng: Điện trở dùng để chế tạo dịch mức điện áp hai điểm khác mạch • Biến trở : Biến trở thiết bị có điện trở biến đổi theo ý muốn Chúng sử dụng mạch điện để điều chỉnh hoạt động mạch điện Ký hiệu: Biến trở có chân, chân “chân chạy” - Điện trở thiết bị thay đổi cách thay đổi chiều dài dây dẫn điện thiết bị, tác động khác nhiệt độ thay đổi, ánh sáng xạ điện từ 2.2.7 LCD: - LCD tích hợp chíp điều khiển (HD44780) bên lớp vỏ đưa chân giao tiếp cần thiết Các chân đánh số thứ tự đặt tên hình: Hình 2.6 Màn hình LCD 16x2 Mạch đếm sản phẩm dùng LED hồng ngoại, hiển thị LCD Đồ án Trang 11/19 - Chân số LCD nối với GND 19 - Chân số LCD nối với nguồn 5v - Chân số LCD nối với biến trở dùng để điều chỉnh độ tương phản LCD - Chân số LCD chân chọn ghi Nối chân với logic (Vcc) logic (GND) để chọn ghi + Logic “0”: Bus DB0-DB7 nối với ghi lệnh IR LCD (ở chế độ “ghi” - write) nối với đếm địa LCD (ở chế độ “đọc” - read) + Logic “1”: Bus DB0-DB7 nối với ghi liệu DR bên LCD - Chân số chân đọc/ghi Nối chân vào logic để LCD hoạt động chế độ ghi , nối vào logic để LCD hoạt động chế độ đọc - Chân số :Chân cho phép (Enable) Sau tín hiệu đặt lên bus DB0-DB7, lệnh chấp nhận có xung cho phép chân E + Ở chế độ ghi: Dữ liệu bus LCD chuyển vào(chấp nhận) ghi bên phát xung (high-tolowtransition) tín hiệu chân E + Ở chế độ đọc: Dữ liệu LCD xuất DB0-DB7 phát cạnh lên (low-to-high transition) chân E LCD giữ bus đến chân E xuống mức thấp - Từ chân số đến chân 14 LCD dùng để nhận bus địa Tám đường bus liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU Có chế độ sử dụng đường bus : + Chế độ bit : Dữ liệu truyền đường, với bit MSB bit DB7 + Chế độ bit : Dữ liệu truyền đường từ DB4 tới DB7, bit MSB DB7 - Chân 15 LCD nối với nguồn 5v - Chân 16 LCD nối với GND Mạch đếm sản phẩm dùng LED hồng ngoại, hiển thị LCD Đồ án Trang 12/19 19 Mạch đếm sản phẩm dùng LED hồng ngoại, hiển thị LCD Đồ án Trang 13/19 19 Chương 3: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ MÔ PHỎNG 3.1 Sơ đồ nguyên lý: Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý mạch 3.2 Sơ đồ giải thuật: Mạch đếm sản phẩm dùng LED hồng ngoại, hiển thị LCD Đồ án Trang 14/19 19 Hình 3.2 Sơ đồ giải thuật 3.3 Chức nhiệm vụ khối 3.3.1 Khối Nguồn - Toàn mạch sử dụng nguồn 5v nên khối nguồn đảm bảo cung cấp nguồn 5v cho toàn mạch thông qua IC ổn áp 7805 U3 7805 C7 104F VO GND J1 VI TBLOCK-I2 Hình 3.3 Khối nguồn Mạch đếm sản phẩm dùng LED hồng ngoại, hiển thị LCD C5 104F Đồ án Trang 15/19 19 3.3.2 Khối Hồng Ngoại - Nhận tín hiệu từ LED phát LED thu để đưa vào chân INT1 để IC 89c51 sau hiển thị lên LCD Khối ta sử dụng cặp LED hồng ngoại để thu phát tín hiệu - Biến trở 10K để điều chỉnh chênh lệch điện áp cho OpAmp - OpAmp để so sánh áp output LED thu với điện áp điều chỉnh trực tiếp từ biến trở 10K - Khi ta ngắt thu phát LED hồng ngoại, đầu OpAmp có giá trị vào khoảng 2.7 -> 3.0 v tức vào ICIC 89c51 mức cao, ngắt INT1 chân 3.3 IC tích cực mức thấp nên viết code cho vi điều khiển cần trừ số đếm đơn vị khởi động mạch Hình 3.4 Khối hồng ngoại 3.3.3 Khối Điều Khiển Xung, Khối Đếm Khối Giải Mã - Ba khối gói gọn IC 89c51, tất đề điều khiển cách nối dây mã code nạp lên vi điều khiển - Mạch sử dụng vi điều khiển 89c51 để đếm có nút reset để reset - Khi có tín hiệu từ Port 3.3 (Mức 0) ta code cho vi điều khiển 89c51 đếm lên đơn vị xuất LCD Mạch đếm sản phẩm dùng LED hồng ngoại, hiển thị LCD Đồ án Trang 16/19 19 Hình 3.5 Cách mắc vi điều khiển 89c51 Khối hiển thị 3.4 Sơ đồ mạch in Hình 3.6 Sơ đồ mạch in Mạch đếm sản phẩm dùng LED hồng ngoại, hiển thị LCD Đồ án Trang 17/19 3.5 Mạch thực tế 19 Hình 3.7 Mạch thực tế Chương 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM Mạch đếm sản phẩm dùng LED hồng ngoại, hiển thị LCD Đồ án Trang 18/19 19 4.1 Kết mô phỏng: Phần mềm Proteus không chạy mô khối hồng ngoại, phải thiết kế nút nhấn chạy mô Hình 4.1 Mạch chạy mô Chương 5: KẾT LUẬN Mạch đếm sản phẩm dùng LED hồng ngoại, hiển thị LCD Đồ án Trang 19/19 19 5.1 Ưu điểm khuyết điểm: 5.1.1.Ưu điểm Mạch gọn dễ lắp ráp, linh kiện sử dụng IC số đơn giản thông dụng môn điện tử số nên dễ dàng cho sinh viên làm tìm hiểu nguyên lý hoạt động mạch 5.1.2.Khuyết điểm Mạch chưa phát triển đầy đủ chức chưa hoàn thiện để sử dụng vào mục đích cần thiết Mạch tín hiệu số dễ bị nhiễu nên thiết kế mạch in cần phải ý chống nhiễu Mạch khuyết điểm code nên chưa chạy thực xác 5.2 Khả ứng dụng, phát triển: • Ứng dụng đếm sản phẩm • Phát triển thành đếm số lượng người địa điểm định Mạch đếm sản phẩm dùng LED hồng ngoại, hiển thị LCD Đồ án Trang 20/19 19 Tài liệu tham khảo Nguyễn Nhật Huy (17 Tháng 2012) Bài 4: Giao tiếp với LCD 16x2 [Internet] [trích dẫn ngày 30/3/2015] Lấy từ: URL: http://mcu.banlinhkien.vn/threads/bai-4giao-tiep-voi-lcd-16x2.24/ Xuanthanh_haui_dtk16 (23 Tháng 2012) 8051 [Internet] [trích dẫn ngày 30/3/2015] Lấy từ: URL: https://sites.google.com/site/xuanthanhdientu1k6/vi-dieukhien/8501 Vuong Khanh Hung (24 Tháng 2011) Phần B: Cách ráp mạch điện dùn IC 89c52 [Internet] [trích dẫn ngày 30/3/2015] Lấy từ: URL: http://www.phuclanshop.com/TraoDoiHocTap-ChiTiet.aspx?NewsId=146 Vũ Xuân Trường (28 Tháng 2013) [CEES05] - Mạch Đếm Sản Phẩm Sử Dụng LED Hồng Ngoại (0 – 99) [Internet] [trích dẫn ngày 30/3/2015] Lấy từ: URL: https://www.youtube.com/watch?v=K2uKSMATRBg Vũ Văn Thái (24 Tháng 11 2013) Lập trình giao tiếp LCD 16x2 [Internet] [trích dẫn ngày 30/3/2015] Lấy từ: URL: https://www.youtube.com/watch? v=K2uKSMATRBg Mạch đếm sản phẩm dùng LED hồng ngoại, hiển thị LCD Đồ án Trang 21/19 PHỤ19LỤC Mã code chương trình nạp lên IC 89c51: #include #include #define RS P2_0 #define RW P2_1 #define EN P2_2 #define D4 P2_4 #define D5 P2_5 #define D6 P2_6 #define D7 P2_7 #include #include #define IR P3_3 int dem; void main(void) { lcd_init(); dem=0; mp1: { lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("NGUYEN MINH THAI"); lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf(" MSSV: 41202212"); //delay_ms(1000); lcd_clear(); lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("COUNTING "); Mạch đếm sản phẩm dùng LED hồng ngoại, hiển thị LCD Đồ án Trang 22/19 19 lcd_gotoxy(6,1); lcd_putsf("san pham"); } mp2: { lcd_gotoxy(0,1); lcd_putnum(dem); if(IR==0) {delay_ms(50); mp3: if(IR==0) goto mp3; if(IR==1) {dem++;} } if(dem==1000) {dem=0;} delay_ms(100); } goto mp2; } 18.95% Mạch đếm sản phẩm dùng LED hồng ngoại, hiển thị LCD ... #define IR P3_3 int dem; void main(void) { lcd_ init () ; dem=0; mp1: { lcd_ gotoxy(0, 0); lcd_ putsf("NGUYEN MINH THAI "); lcd_ gotoxy(0, 1); lcd_ putsf(" MSSV: 41202212 "); //delay_ms(100 0); lcd_ clear () ; ... lcd_ clear () ; lcd_ gotoxy(0, 0); lcd_ putsf("COUNTING "); Mạch đếm sản phẩm dùng LED hồng ngoại, hiển thị LCD Đồ án Trang 22/19 19 lcd_ gotoxy(6, 1); lcd_ putsf("san pham "); } mp2: { lcd_ gotoxy(0, 1); lcd_ putnum(dem);... lcd_ putnum(dem); if(IR== 0) {delay_ms(5 0); mp3: if(IR== 0) goto mp3; if(IR== 1) {dem++;} } if(dem==100 0) {dem=0;} delay_ms(10 0); } goto mp2; } 18.95% Mạch đếm sản phẩm dùng LED hồng ngoại, hiển thị LCD