Đang tải... (xem toàn văn)
Đề tài: Thiết kế mô hình bảng led điện tử dung một Ma trận led đa sắc Yêu cầu: _ xây dựng bộ font gồm 26 chữ cái từ AZ Và 10 chữ số từ 09 _hệ thống hiện thị lần lượt từng chữ cái với Chữ số với 3 màu xanh, đỏ, vàng Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Anh Dũng Nhóm sinh viên thực hiện: Đào Hùng Cường Đào Văn Hảo Hoàng Văn Trình Nguyễn Văn Huy
BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỒ ÁN MÔN HỌC VI ĐIỀU KHIỂN THIẾT KẾ BỘ ĐO VÀ KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ HIỂN THỊ BẰNG MÀN HÌNH MÁY TÍNH GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NGUYỄN ANH DŨNG SINH VIÊN THỰC HIỆN NGUYỄN ĐỨC THỐNG NGUYỄN TUẤN ANH TRẦN VĂN QUANG HÀ NỘI-2014 LỜI NÓI ĐẦU Kỹ thuật vi điều khiển hiện nay rất phát triển, nó được ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp, tự động hóa, trong đời sống và còn nhiều lĩnh vực khác nữa. So với kỹ thuật số thì kỹ thuật vi điểu khiển nhỏ gọn hơn rất nhiều do nó được tích hợp lại và có khả năng lập trình được để điều khiển. Nên rất tiện dụng và cơ động. Với tính ưu việt của vi điều khiển thì trong phạm vi đồ án nhỏ này, em chỉ dùng vi điều khiển để đo và khống chế nhiệt độ, đồng thời cho hiển thị lên máy tính thông qua phần mềm hyper terminal của windows. Mục đích của đề tài hướng đến: tạo ra bước đầu cho sinh viên thử nghiệm những ứng dụng của vi điều khiển trong thực tiễn để rồi từ đó tìm tòi, phát triển nhiều ứng dụng khác trong đời sống hằng ngày cần đến. Việc thực hiện xong đồ án môn học bằng các kiến thức đã học, một số sách tham khảo và một số nguồn tài liệu khác nên không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy nhóm rất mong được sự góp ý của thầy cô và các bạn. CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN THIẾT KẾ PHẦN CỨNG CHO ĐỒ ÁN I. SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT 1.sơ đồ KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM 8051 KHỐI CẢM BIẾN LM35 KHỐI CHUYỂN ĐỔI TƯƠNG TỰ SỐ ADC 0804 KHỐI GIAO TIẾP MÁY TÍNH MAX232 KHỐI HIỂN THỊ : MÁY TÍNH Đầu Ra Ứng Dụng 2 / sơ đồ nguyên lý rd wr int rd wr int 5 6 7 7 6 5 rst rst XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0.0/AD0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0.6/AD6 33 P0.7/AD7 32 P1.0/T2 1 P1.1/T2EX 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17 P3.6/W R 16 P3.5/T1 15 P2.7/A15 28 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 U1 AT89C52 VIN+ 6 VIN- 7 VREF/2 9 CLK IN 4 A GND 8 RD 2 WR 3 INTR 5 CS 1 D GND 10 DB7(MSB) 11 DB6 12 DB5 13 DB4 14 DB3 15 DB2 16 DB1 17 DB0(LSB) 18 CLK R 19 VCC 20 U2 ADC0804 R1 10k C1 150p 27.0 3 1 VOUT 2 U3 LM35 T1IN 11 R1OUT 12 T2IN 10 R2OUT 9 T1OUT 14 R1IN 13 T2OUT 7 R2IN 8 C2+ 4 C2- 5 C1+ 1 C1- 3 VS+ 2 VS- 6 U4 MAX232 1 6 2 7 3 8 4 9 5 J4 CONN-D9M C9 10u C10 10u C11 10u C12 10u D1 LED-GREEN D2 LED-RED D3 LED-YELLOW X1 CRYSTAL C2 33p C3 33p C4 104 C5 104 C6 104 R2 10k 1 1 C7 10u 1 2 J1 TBLOCK-I2 VI 1 VO 3 GND 2 U5 7805 C8 100u C13 1000u 19% RV1 1k 100% RV2 1k RXD RTS TXD CTS II. CÁC VI MẠCH CHÍNH SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN 1.trong khối cảm biến: có LM35; 2.Trong khối chuyển đổi: ADC 0804; 3.Trong khối xử lý trung tâm: AT89C52; 4.trong giao tiếp máy tính: Max232, cổng Com; 5.khối hiển thị : III. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA TỪNG VI MẠCH. 1> Cảm biến nhiệt LM35. 1. Nguyên lý hoạt động chung của IC đo nhiệt độ. IC đo nhiệt độ là một mạch tích hợp nhận tín hiệu nhiệt độ chuyển thành tín hiệu điện dưới dạng dòng điện hay điện áp. Dựa vào đặc tính rất nhạy của các bán dẫn với nhiệt độ, tạo ra điện áp hoặc dòng điện tỷ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối. Đo tín hiệu điện ta biết được giá trị của nhiệt độ cần đo. Sự tác động của nhiệt độ tạo ra điện tích tự do và các lỗ trống trong chất bán dẫn. Bằng sự phá vỡ các phân tử, bứt các electron thành dạng tự do di chuyển qua vùng cấu trúc mạng tinh thể tạo sự xuất hiện các lỗ trống. Làm cho tỷ lệ điện tử tự do và lỗ trống tăng lên theo quy luật hàm mũ với nhiệt độ. +LM135, LM35 Ngõ ra là điện áp. Độ nhạy 10mv/1 0 C Sai số cực đại 1,5 0 C khi nhiệt độ lớn hơn 100 0 C. Phạm vi sử dụng :0 0 C=>100 0 C 2> bộ chuyển đổi tương tự-số: ADC 0804; a, cấu tạo ADC 0804 là một bộ chuyển đổi tương tự số. Gồm có 20 chân. DB0-DB7: là 8 chân ra dữ liệu. RD: lối vào đọc WR :lối vào ghi. INTR: lối ra ngắt. CLKR/CLKIN: các lối vào điều khiển xung nhịp. VIN: lối vào analog dương b, sơ đồ c, nguyên lý hoạt động DB0- DB7: các lối ra số, dữ liệu chuyển đổi xuất hiện trên 8bit này. Bộ biến đổi có độ phân giải là 5/256=19,53 mV. RD :là chân điều khiển đọc dữ liệu. RD=0: có dữ liệu lối ra. RD=1: không có dữ liệu lối ra. WR: bình thường ở mức logic cao, và lối vào này sẽ được kéo xuống mức thấp, sau đó lại trở về mức cao để bắt đầu quá trình chuyển đổi. INTR: là lối ra ngắt của bộ biến đổi A/D. 1 sườn xung âm được tạo lên chân này khi quá trình chuyển đổi kết thúc. Lối ra này thường được sử dụng để tạo ra một ngắt trong vi điều khiển sao cho dữ liệu đã chuyển đổi có thể được đọc. ADC 0804 chứa một bộ dao động bên trong và cần có 1 tụ điện và 1điện trở bên ngoài nối chân CLKR và CLKIN để khởi động bộ dao động. VIN là chân lối vào của điện áp tương tự. Bít 0 và 1 của ADC phải có điện trở kéo lên, do lối ra bộ điều khiển tại những chân này không có sẵn điện trở kéo lên. 3> vi điều khiển AT89C52; a, cấu tạo và chức năng các khối của AT89S52. • CPU( CPU centralprocessing unit) bao gồm: Thanh ghi tích lũy A; Thanh ghi tích lũy phụ B; Đơn vị logic học (ALU); Thanh ghi từ trạng thái chương trình; Bốn băng thanh ghi; Con trỏ ngăn xếp • Bộ nhớ chương trình( ROM) gồm 8Kbyte Flash. • Bộ nhớ dữ liệu( RAM) gồm 256 byte. • Bộ UART, có chức năng truyền nhận nối tiếp. • 3 bộ Timer/Counter 16 bit thực hiện chức năng định thời và đếm sự kiện. • Khối điều khiển ngắt với 2 nguồn ngắt ngoài và 4 nguồn ngắt trong. • Bộ lập trình( ghi chương trình lên Flash ROM) cho phép người sử dụng có thể nạp các chương trình cho chíp mà không cần các bộ nạp chuyên dụng. • Bộ chia tần số với hệ số chia là 12. • 4 cổng xuất nhập với 32 chân. b, chức năng các chân của AT89C52 Port 0( P0.0=>P0.7) Port 0 gồm 8 chân, ngoài chức năng xuất nhập, port 0 còn là bus đa hợp dữ liệu và địa chỉ( AD0-AD7), chức năng này sẽ được sử dụng khi 89c52 giao tiếp với các thiết bị ngoài có kiến trúc Bus như các vi mạch nhớ, mạch PIO… Port 1( P1.0=>P1.7) Chức năng duy nhất của Port 1 là chức năng xuất nhập cũng như các Port khác. Port1 có thể xuất nhập theo bit và theo byte. Port 2( P2.0=>P2.7) Port 2 ngoài chức năng là cổng vào/ra như Port 0 và 1 còn là byte cao của bus địa chỉ khi sử dụng bộ nhớ ngoài. Port 3 Mỗi chân trên Port 3 ngoài chức năng xuất nhập còn có một chức năng riêng, cụ thể như sau: Bit Tên Chức năng P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho Port nối tiếp P3.1 TXD Dữ liệu truyền cho Port nối tiếp P3.2 INT0 Ngắt bên ngoài 0 P3.3 INT1 Ngắt ngoài 1 P3.4 TO Ngõ vào của Timer/counter0 P3.5 T1 Ngõ vào của Timer/counter1 P3.6 /WR Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài. P3.7 /RD Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài. Chân /PSEN : là chân điều khiển đọc chương trình ở bộ nhớ ngoài. Chân ALE. ALE là tín hiệu điều khiển chốt địa chỉ có tần số bằng 1/6 tần số dao động của vi điều khiển. Tín hiệu ALE được dùng để cho phép vi mạch chốt bên ngoài như 7473. Chân /EA. Tín hiệu /EA cho phép chọn bộ nhớ chương trình là bộ nhớ trong hay ngoài. EA=1 thì thực hiện chương trình trong RAM nội. EA=0 thực hiện ở RAM ngoài. RST( reset) Ngõ vào reset trên chân số 9. khi RST=1 thì bộ vi điều khiển sẽ được khởi động lại thiết lập ban đầu. XTAL1, XTAL2 2 chân này được nối song song với thạch anh tần số max=33 Mhz. Để tạo dao động cho bộ vi điều khiển. Vcc, GND : cung cấp nguồn nuôi cho bộ vi điều khiển. cấp qua chân 20 và 40. c, sơ đồ AT89C52 trong mạch d, nguyên lý hoạt động của các chân trong mạch +Chân 9 được nối với mạch reset. Khi nhấn SW1 thì bộ vi điều khiển sẽ được khởi động lại từ đầu. +điện trở băng U5: có tác dụng làm điện trở kéo lên nguồn. + chân 18-19 được nối // với thạch anh 12Mhz. mạch có nhiệm vụ tạo dao động cho vi điều khiển +chân p1.0 => p1.7 được giao tiếp nối với ADC 0804 : nhiệm vụ đọc nhiệt độ thu được của bộ chuyển đổi +chân p2.5=> p2.7 điều khiển hiển thị led: khi nhiệt độ đo vượt quá khoảng nhiệt độ khống chế thì 1 trong 3 led sẽ sáng +chân p3.0 => p3.1 kết nối với Max232 nhiệm vụ hiển thị nhiệt độ đo được +chân p3.5=>p3.7 lần lượt nối với /RD và /WR , /INTR nhiệm vụ điều khiển hoạt động của bộ điều khiển số - tương tự 4, HIỂN THỊ , GIAO TIẾP MÁY TÍNH a, +Bộ vi điều khiển AT89S52 có thể giao tiếp vơí máy tính qua cổng nối tiếp + người ta sử dụng mạch giao tiếp giữa vi điều khiển với máy tính qua cổng RS232 +việc truyền một kí tự qua cổng nối tiếp thực chất là truyền mã ASCII của kí tự mà trong bài là truyền con số nhiệt độ +windows cung cấp sẵn cho chúng ta một công cụ truyền tin qua cổng nối tiếp là Hyper Terminal. Từ menu Start ->program -> accessories -> communications -> chọn Hyper terminal. Sau đó chọn cổng nối tiếp và thiết lập các thông số cho cổng nối tiếp.Lưu ý rằng các thông số này phải giống như dã thiết lập cho cổng nôi tiếp của vi điều khiển B,mạch trong bài p3.1 p3.0 1 6 2 7 3 8 4 9 5 J1 CONN-D9M C1 10u T1IN 11 R1OUT 12 T2IN 10 R2OUT 9 T1OUT 14 R1IN 13 T2OUT 7 R2IN 8 C2+ 4 C2- 5 C1+ 1 C1- 3 VS+ 2 VS- 6 U1 MAX232 C2 10u C3 10u C4 10u [...]... thị cảnh báo D3 5 LED- YELLOW D1 6 LED- GREEN D2 7 LED- RED Chức năng hiển thị khi nhiệt độ đo được so sánh với nhiệt độ khống chế +nếu nhiệt độ đo được nhỏ hơn nhiệt độ khống chế thì led đỏ sang +nếu nhiệt độ đo được lớn hơn nhiệt độ khống chế thì led xanh sang +nếu nhiệt độ đo bằng nhiệt độ khống chế thì led vàng sang II, MẠCH THIẾT KẾ VÀ CHƯƠNG TRÌNH 1, Mạch nguyên lý U5 7805 J1 1 VI VO C13 TBLOCK-I2... P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD LED- YELLOW 39 38 37 36 35 34 33 32 D2 6 LED- RED D1 7 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 LED- GREEN C9 10u 5 6 7 1 C1+ 11 12 10 9 T1OUT R1IN T2OUT R2IN VS+ VS- C2+ 5 14 13 7 8 2 6 C2- 4 ADC0804 5 9 4 8 3 7 2 6 1 C1- T1IN R1OUT T2IN R2OUT int wr rd AT89C52 VIN+ VIN- J4 U4 3 C10 CONN-D9M C11 C12 MAX232 10u 10u 2 10u 1k 3 1 rd... d=v=0; } if(adc==27) { d=1; v=x=0; } if(adc . lý rd wr int rd wr int 5 6 7 7 6 5 rst rst XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0.0/AD0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0 .6/ AD6 33 P0.7/AD7 32 P1.0/T2 1 P1.1/T2EX 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1 .6 7 P1.7 8 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17 P3 .6/ W. R 16 P3.5/T1 15 P2.7/A15 28 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2 .6/ A14 27 U1 AT89C52 VIN+ 6 VIN- 7 VREF/2 9 CLK IN 4 A GND 8 RD 2 WR 3 INTR 5 CS 1 D GND 10 DB7(MSB) 11 DB6 12 DB5 13 DB4 14 DB3 15 DB2 16 DB1 17 DB0(LSB) 18 CLK. lý rd wr int rd wr int 5 6 7 7 6 5 rst rst XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0.0/AD0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0 .6/ AD6 33 P0.7/AD7 32 P1.0/T2 1 P1.1/T2EX 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1 .6 7 P1.7 8 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17 P3 .6/ W