BÀI 3: THIẾT KẾ MẠCH THỬ NGHIỆM VÀ PHẦN MỀM BIÊN DỊCH & MÔ PHỎNG Một board mạch vi điều khiển bao gồm nhiều thành phần tạo thành: mạch thực thi, mạch nạp, chương trình viết biên dịch cho assembly Xem lại phần kết nối phần cứng cho vi điều khiển phần 1.3 3.1 MẠCH THỰC THI Mạch thực thi mạch giao tiếp với mạch xuất nhập để vi điều khiển thực chương trình 3.1.1 KHỐI ỔN ÁP Khối mạch điện dùng để ổn áp điện khoảng 5V, cấp nguồn ổn định cho vi điều khiển hoạt động Có nhiều loại mạch ổn áp khác nhau, mạch ổn áp dùng IC ổn áp 7805 thường sử dụng mạch dễ thực Sơ đồ hình dưới: Mạch lấy nguồn chiều từ máy biến áp với điện áp từ 7V đến 9V để đưa vào ngõ IN Khi kết nối mạch điện, nhiều nguyên nhân, người dùng dễ nhầm lẫn cực tính nguồn cung cấp đấu nối vào mạch, trường hợp dễ ảnh hưởng đến linh kiện board mạch Vì lí diode cầu lắp thêm vào mạch, diode cầu đảm bảo cực tính nguồn cấp cho mạch theo chiều nhất, nguời dùng không cần quan tâm đến cực tính nguồn nối vào ngõ IN IC 7805 IC ổn áp, IC giữ ngõ ổn định khoảng 5V Ngõ nguồn Vcc để cung cấp cho mạch vi điều khiển hoạt động, đồng thời ngõ sau ổn áp nối với hai đầu xuất OUT cấp nguồn cho mạch khác cần 3.1.2 VI ĐIỀU KHIỂN VÀ CÁC MẠCH XUẤT NHẬP I Để vi điều khiển hoạt động cần thành phần sau: a Cấp nguồn 5V cho vi điều khiển (Vcc: 5V chân 40; GND: 0V chân 20) b Mạch tạo dao động thạch anh Ghi chú: C1,C2= 30pF±10pF (thường sử dụng với C1,C2 tụ 33pF) dùng ổn định dao động cho thạch anh Hình 1.2.2 c Mạch Reset Việc kết nối chân RESET đảm bảo hệ thống bắt đầu làm việc Vi điều khiển cấp điện, hoạt động mà hệ thống bị lỗi cần tác động cho Vi điều khiển hoạt động trở lại, người sử dụng muốn quay trạng thái hoạt động ban đầu Vì chân RESET kết nối sau: Với Vi điều khiển sử dụng thạch anh có tần số fzat = 12MHz sử dụng C=10µF R=10KΩ Hình d Nối chân EA (chân 31) lên Vcc (5V): Vì thí nghiệm thực chương trình từ nhớ ROM nội, nối chân EA với Vcc để thiết đặt cho Vi điều khiển thực chương trình từ nhớ ROM nội (bộ nhớ ROM tích hợp sẵn vi điều khiển) II Các mạch xuất nhập từ port Sử dụng điện trở treo trước Port, đồng thời nối thêm giắc cắm chân để làm đường nhận xuất tín hiệu kết nối với mạch điện khác từ bên Xem lại phần điện trở treo 3.1.3 MẠCH VI ĐIỀU KHIỂN Kết hợp phần vào mạch tạo thành mạch hoạt động cho vi điều khiển, sơ đồ ngun lí hình (click vào hình để xem kích thước lớn hơn) : Chú ý: Các đường mạch lớn đường nối BUS: tức đường đó, đường tên nối với nhau, đường khơng tên khơng liên quan đến Trong sơ đồ nguyên lí, đường BUS giúp cho sơ đồ dễ quan sát việc xếp linh kiện đơn giản, trật tự Ví dụ: đường kết nối P0_0 nối vào đường BUS từ vi điều khiển, đường P0_0 từ jack chân P0_0 từ điện trở thanh, thực tế nối với vào điểm 3.1.4 MỘT SỐ LINH KIỆN a Vi điều khiển AT89S52 Khi gia công mạch, thường không hàn vi điều khiển trực tiếp lên mạch, mà thay vào đế cắm 40 chân để cần thiết thay đổi vi điều khiển khác lên mạch dễ dàng Một loại đế cắm 40 chân Hình dạng AT89S52 thực tế Sơ đồ chân tương ứng b Thạch anh tụ gốm 33p Thạch anh 12Mhz Tụ gốm 33p c Điện trở chân Các điện trở treo thay điển trở chân, sử dụng điện trở giúp việc thiết kế mạch đơn giản , điện trở chân thực chất điện trở giá trị với đầu điện trở nối với đầu chung đưa chân Khi nhìn điện trở thanh, phía đầu có dấu chấm trịn, chân ngồi phía chân chung Thơng thường chân chung thường nối với nguồn Vcc d Jack chân Jack chân kết với với dây nối bus để truyền tín hiệu đến phần khác mạch Dây nối bus đường Thực chất Jack chân tách từ phần lớn hơn, phần thường gọi "rào cắm" Từ "rào cắm" dễ dàng để tách thành jack chân 3,4,5 chân tùy ý người sử dụng BÀI 3-PHẦN 2:CHƯƠNG TRÌNH NẠP VÀ MẠCH NẠP 3.2 MẠCH NẠP Để đưa chương trình viết máy vi tính vào Rom vi điều khiển, cần có phần mềm riêng (hay cịn gọi phần mềm nạp) mạch giao tiếp tương ứng với phần mềm (hay cịn gọi mạch nạp) Có nhiều phần mềm nạp mạch nạp dành cho vi điều khiển, loại vi điều khiển có phần mềm nạp mạch nạp dành riêng cho vi điều khiển Cũng có nhiều chương trình nạp cho vi điều khiển AT89Sxx (xx: hai số sau mã vi điều khiển , ví dụ: AT89S52, AT89S53 ), phần mềm nạp ISP "Mohammad Asim Khan" xây dựng sử dụng phổ biến giới Việt Nam Mạch nạp kèm theo với phần mềm ISP đơn giản thiết kế theo kiểu nạp nối tiếp (các chương trình nạp trước thường chương trình nạp song song, mạch nạp phức tạp,khó chế tạo) ISP nạp chương trình cho vi điều khiển board mạch hoạt động mà không cần phải chuyển vi điều khiển từ mạch hoạt động sang mạch khác để nạp chương trình nạp trước Địa cung cấp phần mềm ISP http://www.kmitl.ac.th/~kswichit/IspPgm30a/ISPPgm30a.html http://www.codientu.info/soft/ Dưới sơ đồ nguyên lí mạch nạp kèm theo phần mềm trên: PRN PORT : đường kết nối đến cổng máy in, số tương ứng ngoặc số chân cổng máy in Nối ngắn mạch chân chân 12 cổng máy in 74HCT245 cấp nguồn 5V vào chân 10 chân 20 Sơ đồ chân cổng máy in Sơ đồ dùng cho mạch thực công việc nạp chương trình cho vi điều khiển Để nạp trực tiếp cho mạch hoạt động, dùng sơ đồ sau Nguồn cấp cho 74HTC541 lấy từ mạch ổn áp board mạch vi điều khiển, điện dương 5V đưa vào chân 20, chân 10 nối với điện 0V (Ground) LED dùng báo hiệu trạng thái hoạt động mạch Trên SPR PORT :chân số nối với chân số vi điều khiển AT89Sxx, chân số nối với chân số vi điều khiển AT89Sxx chân số nối với chân số vi điều khiển AT89Sxx chân số nối với chân số vi điều khiển AT89Sxx chân số nối với chân - từ ngõ OUT mạch ổn áp chân số nối với chân + từ ngõ OUT mạch ổn áp Ngồi dùng 74HC245 theo sơ đồ dưới: 3.3 CHƯƠNG TRÌNH NẠP ISP Chương trình chạy khơng cần cài đặt, khởi động chương trình IspPgm.exe với biểu tượng Chương trình lên giao diện bên dưới: Trước hết bấm vào danh sách sổ (trên hình có chữ "MEGA8"), chọn "89S52" Bấm vào nút "Open File" để chọn file chương trình (có đi".hex") Sau bấm vào "Write" để nạp chương trình cho vi điều khiển Chú ý: Trước nạp cần đảm bảo mạch điện kết nối xác đến vi điều khiển Nếu kết nối mà chưa nạp nên rút mạch giao tiếp khỏi P0, thử nạp lại 3.4 VIẾT CHƯƠNG TRÌNH VÀ BIÊN DỊCH với PINNACLE Nếu bạn chưa có mạch vi điều khiển thực tế, bạn thực hành kiểm tra với hỗ trợ phần mềm mô vi điều khiển Phần mềm mô mô tả lại trạng thái hoạt động vi điều khiển chương trình nạp vào vi điều khiển để thực thi Có nhiều phần mềm mô vi điều khiển Workbench, ISIS Trong này, xin giới thiệu bạn phần mềm viết mô PINNACLE Phần mềm cung cấp từ website http://www.vaultbbs.com/pinnacle , bạn tải phần mềm địa http://www.codientu.info/soft/ Sau cài đặt chương trình địi hỏi bạn phải đăng kí để sử dụng tiện ích đầy đủ, thời hạn cho phép sử dụng chương trình 30 ngày Tuy nhiên sau 30 ngày bạn khơng đăng kí, chương trình sử dụng Khi khởi động, chương trình lên bảng giới thiệu lựa chọn đăng kí sử dụng chương trình, cần bấm vào nút Register Later để bắt đầu sử dụng chương trình.Bạn đăng kí để sử dụng hết tính chương trình này, khơng đăng kí để sử dụng chương trình, bạn dịch chương trình 2K 3.4.1 Soạn thảo biên dịch Soạn thảo: để soạn thảo chương trình mới, vào menu File/New tổ hợp phím Ctrl+N Lưu: sau soạn thảo chương trình, lưu chương trình tổ hợp phím Ctrl+S menu File/Save Lưu ý: tên file khơng q kí tự khơng có khoảng trắng Biên dịch: sau lưu chương trình, để biên dịch chọn menu Project/Compile & Link File tổ hợp phím Ctrl+F2 Chương trình kiểm lỗi cú pháp, có lỗi chương trình lên thơng báo lỗi, để trở sửa chữa dịng lệnh bị lỗi double click vào dịng thơng báo lỗi Nếu chương trình khơng có lỗi, máy tính biên dịch chương trình vừa viết thành mã máy vi điều khiển, mã lưu file có hex, file có tên với tên file soạn thảo nằm thư mục (Folder) Sau biên dịch xong máy thông báo với dòng cuối Build complete error(s), warning(s) 3.4.2 Hướng dẫn mô trạng thái vi điều khiển Sau biên dịch thành cơng, có phần cứng, bạn đổ chương trình vào chip vi điều khiển, chương trình chứa file có ".hex" Hoặc mơ chương trình máy vi tính phần mềm PINNACLE với thao tác sau: Cách a: - Vào menu Simulator/Load Memory/Code Memory - Chương trình lên hộp thoại: Ở ô Filename to Load chọn đường dẫn đến file có ".hex" chứa chương trình cần mô Hoặc thực thao tác sau: Cách b: -Vào menu File\Open (hoặc Ctrl+O), chương trình xuất hộp thoại, trình đơn List file of type chọn Intel Hex (*.hex) để mở file có *.hex Tìm file có *.hex cần mở nhấn nút OK Sau thực cách a b,vào menu Veiw\Ports (hoặc Ctrl+P) để xem trạng thái Port Cuối cùng, để xem trạng thái chương trình viết, vào menu Execute\Run (hoặc bấm F5 chọn biểu tượng ) Để ngừng vào menu Execute\Stop (hoặc chọn biểu tượng ) Cịn nhiều cơng cụ khác để hỗ trợ cho trình viết chương trình bảng trạng thái phần khác trạng thái ghi Rx, ghi trạng thái bạn tự tìm hiểu để biết thêm Chú ý: tốc độ xử lí phần mơ nhanh vi điều khiển với thạch anh 12MHz nhiều nên trạng thái xảy nhanh khơng quan sát tồn được, để quan sát rõ trạng thái Port chương trình mơ cần viết chương trình cho khoảng thời gian lần xuất tín hiệu Port kéo dài  ... dụng chương trình. Bạn đăng kí để sử dụng hết tính chương trình này, khơng đăng kí để sử dụng chương trình, bạn dịch chương trình 2K 3.4.1 Soạn thảo biên dịch Soạn thảo: để soạn thảo chương trình. .. sử dụng chương trình 30 ngày Tuy nhiên sau 30 ngày bạn khơng đăng kí, chương trình sử dụng Khi khởi động, chương trình lên bảng giới thiệu lựa chọn đăng kí sử dụng chương trình, cần bấm vào nút... TRÌNH NẠP VÀ MẠCH NẠP 3.2 MẠCH NẠP Để đưa chương trình viết máy vi tính vào Rom vi điều khiển, cần có phần mềm riêng (hay gọi phần mềm nạp) mạch giao tiếp tương ứng với phần mềm (hay cịn gọi mạch