ĐIỀU KHIỂN VÀ ĐO NHIỆT ĐỘ HIỂN THỊ LCD
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
100 MB Bao gồm tất cả file,.lưu đồ giải thuật... thuyết minh, bản vẽ nguyên lý, bản vẽ thiết kế, FILE lập trình, ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN tử ĐIỀU KHIỂN VÀ ĐO NHIỆT ĐỘ HIỂN THỊ LCDĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
ĐIỀU KHIỂN VÀ ĐO NHIỆT ĐỘ
HIỂN THỊ LCD
LỜI MỞ ĐẦU
Với sự tiến bộ không ngừng của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là ngành điện tử đã ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp. Trong lĩnh vực điều khiển, từ khi công nghệ chế tạo loại vi mạch lập trình phát triển đã đem đến các kỹ thuật điều khiển hiện đại có nhiều ưu điểm so với việc sử dụng các mạch điều khiển được lắp ráp từ các linh kiện rời như kích thước mạch nhỏ, gọn, giá thành rẻ, độ làm việc tin cậy và công suất tiêu thụ thấp ...
Ngày nay lĩnh vực điều khiển đã được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị, sản phẩm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt hằng ngày của con người như máy giặt, đồng hồ điện tử, ti vi ... nhằm giúp cho đời sống ngày càng hiện đại và tiện lợi hơn.
Đề tài ứng dụng vi điều khiển trong đời sống thực tế rất phong phú và đa dạng nhằm đáp ứng cho cuộc sống tiện nghi của con người.Với mục đích tìm hiểu và đáp ứng những yêu cầu trên em đã lựa chọn một đề tài có tính ứng dụng trong thực tế, nhưng không quá xa lạ đối với mọi người, và từ đó “Mạch điều khiển và đo nhiệt độ” ra đời.
Đề tài được chia làm 2 phần lớn:
- Phần 1: Giới thiệu.
- Phần 2: Thực hiện đề tài.
Trong mỗi phần có nhiều chương nhỏ trải rộng từ hệ thống, phần cứng, phần mềm .
Em đã cố gắng vận dụng những kiến thức đã học ở trường cùng với sự tìm tòi học hỏi để có thể hoàn thành tốt đồ án này. Mặc dù em đã rất cố gắng để hoàn thiện đề tài này nhưng vẫn không tránh khỏi sai sót, kính mong các Thầy cô thông cảm. Em xin chân thành cảm ơn.
Thực hiện đề tài:
ĐẶNG HỮU VINH
LỜI CẢM ƠN
Xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy cô trong trường đại học đã dạy dỗ em cho đến ngày hôm nay, đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Điện Tử Công Nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn văn phòng bộ môn, đặc biệt là thầy , người đã gợi ý, hướng dẫn và đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp này.
Và xin cảm ơn tất cả những người đã gián tiếp tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp này.
Dù em đã rất cố gắng để hoàn thiện đề tài nhưng vẫn không tránh khỏi sai sót, xin quý thầy cô bỏ qua cho em và góp ý cho em, để cho em có thêm kinh nghiệm khi làm những đề tài khác cũng như sau này đi làm, đó là những lời góp ý hết sức cần thiết cho em. Em xin chân thành cảm ơn.
MỤC LỤC
Trang
DẪN NHẬP
LỜI MỞ ĐẦU....................................................................................... 01
LỜI CẢM ƠN ....................................................................................... 02
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 03
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN............................................................ 04
NỘI DUNG
PHẦN I: LÝ THUYẾT CƠ SỞ............................................................. 07
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ĐIỀU KHIỂN VÀ ĐO NHIỆT ĐỘ
HIỂN THỊ LCD
I. Chức năng của mạch:......................................................................... 08
II. Các thành phần chính...................................................................... 08
III. Yêu cầu thiết kế............................................................................... 08
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU LINH KIỆN CHỦ CHỐT TRONG MẠCH
I. LCD TC1602A................................................................................... 09
II. IC ADC0809..................................................................................... 11
III.IC 7805…......................................................................................... 14
IV. IC 7905........................................................................................... 15
V. IC 7414............................................................................................. 16
VI. IC LM335........................................................................................ 17
VII. IC LM324N.................................................................................... 19
CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ IC 89C51
I. Cấu trúc phần cứng họ MCS 51......................................................... 21
II. Sơ đồ chân AT89C51...................................................................... 23
III. Cấu trúc bên trong của vi điều khiển............................................... 25
IV. Hoạt động của port nối tiếp............................................................ 35
PHẦN II: THỰC HIỆN ĐỀ TÀI ........................................................... 42
CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH ............................. 43
I. Tính các thông số cho mạch hiển thị LCD.......................................... 43
II. Tính các thông số cho mạch chuyển đổi tín hiệu ADC...................... 44
III.Thiết kế mạch reset........................................................................... 46
IV. Tính các thông số cho LM324......................................................... 48
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ KHỐI MẠCH HOÀN CHỈNH...................... 49
I. Sơ đồ nguyên lý................................................................................. 49
II. Sơ đồ khối........................................................................................ 49
III. Sơ đồ giải thuật............................................................................... 49
IV.Chương trình nạp cho vi điều khiển................................................. 50
CHƯƠNG 3: TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN............................................ 61
I. Các giai đoạn thực hiện đề tài............................................................ 61
II. Quá trình thiết kế và lắp rắp mạch................................................... 61
III. .. M ƠNAM KHẢO._Các khó khăn gặp phải................................................................... 61
PHẦN III: KẾT LUẬN – TÀI LIỆU THAM KHẢO............................. 62
KẾT LUẬN........................................................................................... 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................... 64
PHẦN I
LÝ THUYẾT CƠ SỞ
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ ĐO NHIỆT ĐỘ HIỂN THỊ LCD
I. CHỨC NĂNG CỦA MẠCH :
“Mạch điều khiển và đo nhiệt độ”có các chức năng sau:
- Đo nhiệt độ và hiển thị nhiệt độ đo được lên màn hình LCD
- Cho phép cài đặt một giá trị nhiệt độ.Khi nhiệt độ đo được bằng với giá trị nhiệt độ cài đặt sẽ đóng Relay báo ra còi
II. CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA“MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ ĐO NHIỆT ĐỘ” :
- LCD TC1602A
- ADC 0809
- Cảm biến nhiệt LM335.
4. Vi điều khiển AT 89C51
5. Relay và còi báo
III. YÊU CẦU THIẾT KẾ
- Mạch phải hoạt động đúng chức năng của đề tài.
- Mạch hoạt động phải có độ ổn định và chính xác cao.
- Thiết kế gọn nhẹ.
- Giá thành thấp.
CHƯƠNG 2:
GIỚI THIỆU LINH KIỆN CHỦ CHỐT TRONG MẠCH
I.Giới thiệu về LCD TC16C2A:
-LCD (Liquid crystal direct) TC16C2 là màn hình tinh thể lỏng gồm có:
+ LCD
+ Bộ Driver ( mạch điều khiển)
Màn hình LCD và bộ Driver đã được kết nối sẵn với nhau bởi nhà sản
xuất ,khi sử dụng chỉ cần giao tiếp với bộ driver .LCD TC16C2 là loại màn hình hiển thị được 16 kí tự ×2 dòng,bao gồm tất cả các kí tự chuẩn ngoài ra còn có một số kí tự đặc biệt nhưng không có kí tự dấu tiếng Việt
1) Sơ đồ chân của LCD:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Hình 1.1: Hình dáng và sơ đồ chân LCD
2) Chức năng và nhiệm vụ các chân:
|
Số TT Chân |
Kí Hiệu |
Chức Năng |
|
1 |
Vss |
GND |
|
2 |
Vdd |
Vcc |
|
3 |
Vo |
Chỉnh độ tương phản của màn hình |
|
4 |
RS |
Lựa chọn mức điều khiển:-mức 1 là mã hiển thị -mức 0 là lệnh điều khiển |
|
5 |
R/W |
Báo hiệu đọc hoặc ghi |
|
6 |
E |
Nhận tín hiệu cạnh xuống để nhận dữ liệu |
|
7 |
DB0 |
Trao đổi dữ liệu theo bye(phương thức //) |
|
8 |
DB1 |
Trao đổi dữ liệu theo bye(phương thức //) |
|
9 |
DB2 |
Trao đổi dữ liệu theo bye(phương thức //) |
|
10 |
DB3 |
Trao đổi dữ liệu theo bye(phương thức //) |
|
11 |
DB4 |
Trao đổi dữ liệu theo bye(phương thức //) |
|
12 |
DB5 |
Trao đổi dữ liệu theo bye(phương thức //) |
|
13 |
DB6 |
Trao đổi dữ liệu theo bye(phương thức //) |
|
14 |
DB7 |
Trao đổi dữ liệu theo bye(phương thức //) |
|
15 |
A/Vee |
Cực anod của đèn nền |
|
16 |
K |
Cực katod của đèn nền |
Bảng 1.1: Chức năng các chân LCD
3)Giá trị điện áp:
|
|
Kí hiệu |
Điều kiện |
Giá trị chuẩn |
Đơn vị |
|||
|
|
|
|
Min |
typ |
Max |
|
|
|
Điện áp vào |
VDD |
VDD=+5V |
4.7 |
5.0 |
5.3 |
V |
|
|
VDD=+3V |
2.7 |
3.0 |
5.3 |
||||
|
Dòng cung cấp hiện thời |
IDD |
VDD=5V |
- |
1.2 |
3.0 |
mA |
|
|
Điện áp ở nhiệt độ bình thường |
VDD-V0
|
-200C |
- |
- |
- |
V |
|
|
00C |
4.2 |
4.8 |
5.1 |
||||
|
250C |
3.8 |
4.2 |
4.6 |
||||
|
500C |
3.6 |
4.0 |
4.4 |
||||
|
700C |
- |
- |
- |
||||
|
Điện áp LED màn hình của LCD |
VF |
250C |
- |
4.2 |
4.6 |
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|||||||
Bảng 1.2: Giá trị điện áp của LCD
II)Giới thiệu IC ADC0809:
- IC ADC0809 dùng để chuyển đổi từ một tín hiệu tuong tu (Analog) sang tín hiệu số (Digital) nhằm mục đích thuận lợi trong việc xử lý và điều khiển và thực tế trong đề tài này là dùng để chuyển từ một mức áp thành một con số để đưa về bộ xử lý trung tâm là vi điều khiển AT89C51 .ADC 0809 có thành phần thu thập dữ liệu là một thiết bị CMOS nguyên khối với bộ chuyển đổi tương tự ra số 8 bit ,gồm 8 logic điều khiển tích hợp và bộ vi xử lý kênh,những đặc tính của bộ chuyển đổi phối hợp với trở kháng cao làm ổn định sự so sánh giữa các mức áp .Chia áp đầu vào ra 256 mức từ mức 0÷255 ,8 bộ dồn kênh có thể trực tiếp truy nhập bất kì 8 tín hiệu tương tự nào được gửi tới
- ADC 0809 dễ dàng kết nối với các bộ vi xử lý
-8 kênh Analog ngõ vào làm việc độc lập
- Độ phân giải 8 bit
- Dải tín hiệu ngõ vào từ 0 ÷ 5V
- Thời gian biến đổi 100 µs
- Dòng tiêu thụ 0,3 mA
1) Sơ đồ chân và chức năng các chân ADC 0809:
Hình 1.2 :Sơ đồ chân ADC 0809
a) Chức năng các chân :
+Chân (1÷5, 26, 27, 28 ) IN0÷IN7:Là các tín hiệu Analog ở ngõ vào
các chân này có chung mass với IC
+Chân (22) ALE : Chốt địa chỉ chọn kênh
+Chân (6) START: Yêu cầu bắt đầu chuyển đổi
+Chân (10) CLOCK :Cấp xung clock định tốc độ chuyển đổi
+Chân (7) EOC :Báo kết thúc quá trình chuyển đổi
+Chân (11) VCC
+Chân (13) GND
+Chân (9) OE(output enable):cho phép/không cho phép chuyển đổi
• Cho phép nối Vcc
• Không cho phép nối GND
+Chân (12,16) Vref (+) ,Vref (-) : Vmax (+10V),Vmin (-10V) cho tín hiệu vào
+ Chân (17÷21,15,8,14) DB0 ÷:Ngõ ra
+Chân ( 25÷23) ADD A,ADD B ,ADD C :Tạo tổ hợp chọn kênh
|
Lựa chọn kênh |
Tổ hợp chọn kênh |
|
||
|
Analog |
ADD C |
ADD B |
ADD A |
|
|
IN0 |
L |
L |
L |
|
|
IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 |
L L L H H H H |
L H H L L H H |
H L H L H L H |
|
Bảng 1.3: Tổ hợp chọn kênh Analog
2)Sơ đồ khối ADC0809:
Hình 1.3:Sơ đồ khối ADC 0809
3)Giá trị điện áp của ADC 0809:
|
KÝ HIỆU |
THAM SỐ |
ĐIỀU KIỆN |
GIÁ TRỊ MIN |
GIÁ TRỊ TB
|
GIÁ TRỊ MAX |
ĐƠN VỊ |
|
VIN(1) |
ĐIỆN ÁP NGÕ VÀO MỨC LOGIC 1 |
|
VCC -1.5 |
|
|
V |
|
VIN(o) |
ĐIỆN ÁP NGÕ VÀO MỨC LOGIC 0 |
|
|
|
1.5 |
V |
|
IIN(1) |
DÒNG VÀO MỨC LOGIC 1 |
VIN=15V |
|
|
1.0 |
µA |
|
IIN(o) |
DÒNG VÀO MỨC LOGIC 0 |
VIN=0V |
-1.0 |
|
|
µA |
|
Icc |
DÒNG CUNG CẤP |
fCLK=640KHZ |
|
0.3 |
3.0 |
mA |
|
VOUT(1) |
ĐIỆN ÁP NGÕ RA MỨC LOGIC 1 |
VCC=4.75V IOUT=-360µA IOUT=-10µA |
|
2.4 4.5 |
|
V(min) V(min) |
|
VOUT(o) |
ĐIỆN ÁP NGÕ RA MỨC LOGIC 0 |
IO=1.6mA |
|
|
0.45 |
V |
|
VOUT(o) |
ĐIỆN ÁP NGÕ RA MỨC LOGIC 0 CỦA CHÂN EOC |
IO=1.2mA |
|
|
0.45 |
V |
|
IOUT |
DÒNG RA |
VO=5V VO=0V |
-3 |
|
3 |
µA µA |
Bảng 1.4:Giá trị điện áp của ADC 0809
III). IC 7805 :
IC 7805 là IC tạo điện áp chuẩn nguồn dương có điện áp ngõ ra là 5V nhưng trong thực tế thì dòng ngõ ra của IC này biến thiên 5% tức là áp ngõ ra khoảng 4.85V. Dòng qua IC 7805 khoảng 100mA.
1)Hình Dáng Và Sơ Đồ Chân:
Hình 1.4: Sơ đồ chân của IC7805
78 – Ổn áp nguồn dương.
05 – Giá trị điện áp ra.
1: In (Vào)
2: GND (Mass)
3: OUT (Ra) IOUT = 1A
2)Một Số đặc trưng về điện:
|
Tham Số |
Ký Hiệu |
Điều Kiện |
Giá Trị Điện Áp |
Đơn Vị |
||
|
Áp Ra |
VO |
5mA÷1A,P0≤15W VI = 7V÷20V |
4.75 |
5 |
5.25 |
V |
|
Dòng Tĩnh |
IQ |
TJ=+25V |
- |
5 |
8 |
mA |
|
Độ Biến Thiên Dòng Tĩnh |
IQ |
I0=5mA÷1A |
- |
0.03 |
0.5 |
mA |
|
VI=7V÷25V |
- |
0.3 |
1.3 |
|||
|
Điện Áp Rơi Ngõ Ra |
VDrop |
I0=1A |
- |
2
|
- |
V |
|
Dòng Ngắn Mạch |
ISC |
VI=35V |
- |
230 |
- |
mA |
Bảng 1.5: Đặc trưng về điện của IC LM7805
IV)Giới thiệu về IC 7905:
- 7905 là IC ổn áp nguồn âm cho ra điện áp -5v có ích cho những ứng dụng cần có một điện áp ổn định , 7905 được bảo vệ quá tải nhiệt bên trong và bảo vệ
ngắn mạch vì ngõ ra được tích hợp bởi 2 transistor có tác dụng bảo vệ tải sử dụng,nên chúng rất hữu ích trong phạm vi rộng của những ứng dụng
1)Hình dáng và sơ đồ chân 7905:
Hình 1.4: Hình dạng và sơ đồ chân 7905
2) Sơ đồ khối của 7905:
Hình 1.5: Sơ đồ khối 7905
3)Một số đặc trưng về điện:
|
Tham Số |
Ký Hiệu |
Điều Kiện |
Giá Trị Điện Áp |
Đơn Vị |
||
|
Áp Ra |
VO |
5mA÷1A,P0≤15W VI = -7V÷ -20V |
-4.75 |
-5 |
-5.25 |
V |
|
Dòng Tĩnh |
IQ |
TJ=+25V |
- |
-3 |
-6 |
mA |
|
Độ Biến Thiên Dòng Tĩnh |
IQ |
I0=5mA÷1A |
- |
0.05 |
0.5 |
mA |
|
VI = -8V÷ -25V |
- |
0.1 |
0.8 |
|||
|
Điện Áp Rơi Ngõ Ra |
VDrop |
I0=1A |
- |
2
|
- |
V |
|
Dòng Ngắn Mạch |
ISC |
VI = -35V |
- |
300 |
- |
mA |
Bảng 1.6:Đặc Trưng Về Điện của 7905
V)Giới thiệu về IC 7414:
-IC 7414 là một mạch logic được tích hợp bởi 6 cổng NOT hoàn toàn độc lập với nhau ,ic hoạt động với nguồn 5V
Hình 1.6: Sơ đồ chân IC 7414 Hình 1.7: Sơ đồ khối
b)Một số giá trị về điện của 7414:
|
Ký hiệu |
Tham số |
Giá trị MIN |
Giá trị TB |
Giá trị MAX |
Đơn vị |
|
VCC |
Nguồn |
4.75 |
5 |
5.25 |
V |
|
IOH |
Dòng ngõ ra mức cao |
|
|
-0.8 |
mA |
|
IOL |
Dòng ngõ ra mức thấp |
|
|
16 |
mA |
|
TA |
Giới hạn nhiệt độ |
0 |
|
70 |
0C |
Bảng 1.7:Giá trị điện của 7414
VI)Cảm biến LM335:
-LM335thuộc vào họ cảm biến nhiệt mạch tích hợp chính xác cao có điện áp ra tỉ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang do Celsius. Họ này cho ra điện áp 10mV ứng với thay đổi nhiệt độ là 10C
a)Hình dáng, cấu tạo của LM335:
Hình 1.8: Sơ đồ chân của IC LM335
|
Mã sản phẩm |
Dải nhiệt độ |
Độ chính xác |
Ngõ ra |
|
LM35A |
-550C đến +1500C |
+1.0 0C |
10mV/F |
|
LM35 |
-550C đến +1500C |
+ 1.5 0C |
10mV/F |
|
LM35CA |
-400C đến +1100C |
+ 1.0 0C |
10mV/F |
|
LM35C |
-400C đến +1100C |
+ 1.5 0C |
10mV/F |
|
LM35D |
00C đến +1000C |
+ 2.0 0C |
10mV/F |
Bảng 1.8:Thông số kỹ thuật chính của cảm biến nhiệt họ LM33
b)Một số giá trị của LM335:
|
Tham số |
Giá trị |
|
Nhiệt độ nhỏ nhất (0C) |
-40 |
|
Nhiệt độ lớn nhất (0C) |
100 |
|
Độ chính xác (+/-)(0C) |
3.6 |
|
Nguồn nhỏ nhất (Volt) |
5 |
|
Dòng không có tín hiệu vào (mA) |
1.40 |
|
Bộ cảm biến có hệ số khuếch đại |
10mV/DegK |
|
Trở kháng ngõ ra (ohm) |
60 |
Bảng 1.9: Bảng tham số của IC LM335
VII)Giới thiệu về IC LM324N:
-LM 324N là một ic được tích hợp bởi 4 Op-amp hoạt động hoàn toàn độc lập với nhau ,ic hoạt động với nguồn 5V và trong khoảng từ 0 đến 70oC
a)Hình dạng và sơ đồ chân LM324N:
Hình 1.9: Sơ đồ chân và cấu tạo LM324Nb)Một số giá trị điện của LM324N:
|
Ký hiệu |
Tham số |
Điều kiện |
Giá trị |
Đơn vị |
||
|
|
|
|
Min |
Tb |
Max |
|
|
VIO |
Input offset voltage |
VCC=5V VO=1.4V |
|
3 |
7 |
mV |
|
IIO |
Input offset current |
VO=1.4 , 25OC |
|
2 |
50 |
nA |
|
IOS |
Dòng ngắn mạch |
VCC =5V GND=-5V VO=0V |
|
±40 |
±60 |
mA |
|
Icc |
Dòng cung cấp (chế độ khuyếch đại) |
Vo=2.5V |
|
0.7 |
1.2 |
mA |
Bảng 2.0: Giá trị điện
CHƯƠNG 3
KHẢO SÁT VI ĐIỀU KHIỂN 89C51
I. GIỚI THIỆU CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỌ MCS – 51(8951)
Đặc điểm và chức năng hoạt động của các IC họ MSC-51 hoàn toàn tương tự như nhau. Ở đây giới thiệu IC8951 là một họ IC vi điều khiển do hãng Intel của Mỹ sản xuất. Chúng có các đặc điểm chung như sau:
Các đặc điểm của 8951 được tóm tắt như sau :
- 4 KB EPROM bên trong.
- 128 Byte RAM nội.
- 4 Port xuất /nhập I/O 8 bit.
- Giao tiếp nối tiếp.
- 64 KB vùng nhớ mã ngoài
- 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoại.
- Xử lí Boolean (hoạt động trên bit đơn).
- 210 vị trí nhớ có thể định vị bit.
- 4 ms cho hoạt động nhân hoặc chia.
Hình 2.1: Sơ đồ khối 89c51
II. KHẢO SÁT SƠ ĐỒ CHÂN 8951, CHỨC NĂNG TỪNG CHÂN:
1. Sơ đồ chân 8951:Hình 2.2: Sơ đồ chân IC 8951
2. Chức năng các chân của 8951:
-8951 có tất cả 40 chân có chức năng như các đường xuất nhập. Trong đó có 24 chân có tác dụng kép (có nghĩa 1 chân có 2 chức năng), mỗi đường có thể hoạt động như đường xuất nhập hoặc như đường điều khiển hoặc là thành phần của các bus dữ liệu và bus địa chỉ.
a .Các Port:
Port 0:
- Port 0 là port có 2 chức năng ở các chân 32 – 39 của 8951. Trong các thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường IO. Đối với các thiết kế cỡ lớn có bộ nhớ mở rộng, nó được kết hợp giữa bus địa chỉ và bus dữ liệu.
Port 1:
-Port 1 là port IO trên các chân 1-8. Các chân được ký hiệu P1.0, P1.1, P1.2, … có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoài nếu cần. Port 1 không có chức năng khác, vì vậy chúng chỉ được dùng cho giao tiếp với các thiết bị bên ngoài.
Port 2:
-Là 1 port có tác dụng kép trên các chân 21 - 28 được dùng như các đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết bị dùng bộ nhớ mở rộng.
Port 3:
-Port 3 là port có tác dụng kép trên các chân 10 - 17. Các chân của port này có nhiều chức năng, các công dụng chuyển đổi có liên hệ với các đặc tính đặc biệt của 8951 như ở bảng sau:
|
Bit |
Tên |
Chức năng chuyển đổi |
|
P3.0 |
RXT |
Ngõ vào dữ liệu nối tiếp. |
|
P3.1 |
TXD |
Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp. |
|
P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7
|
INT0\ INT1\ T0 T1 WR\ RD\ |
Ngõ vào ngắt cứng thứ 0. Ngõ vào ngắt cứng thứ 1. Ngõ vào của TIMER/COUNTER thứ 0 Ngõ vào của TIMER/COUNTER thứ 1. Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài. Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài.
|
- Các ngõ tín hiệu điều khiển:
Ngõ tín hiệu PSEN (Program store enable):
PSEN là tín hiệu ngõ ra ở chân 29 có tác dụng cho phép đọc bộ nhớ chương trình mở rộng thường được nói đến chân 0E\ (output enable) của Eprom cho phép đọc các byte mã lệnh.
PSEN ở mức thấp trong thời gian Microcontroller 89C51 lấy lệnh. Các mã lệnh của chương trình được đọc từ Eprom qua bus dữ liệu và được chốt vào thanh ghi lệnh bên trong 89C51 để giải mã lệnh. Khi 89C51 thi hành chương trình trong ROM nội PSEN sẽ ở mức logic 1.
Ngõ tín hiệu điều khiển ALE (Address Latch Enable ) :
Khi 8951 truy xuất bộ nhớ bên ngoài, port 0 có chức năng là bus địa chỉ và bus dữ liệu do đó phải tách các đường dữ liệu và địa chỉ.Tín hiệu ra ALE ở chân thứ 30 dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và dữ liệu khi kết nối chúng với IC chốt.
Tín hiệu ra ở chân ALE là một xung trong khoảng thời gian port 0 đóng vai trò là địa chỉ thấp nên chốt địa chỉ hoàn toàn tự động.
Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và có thể được dùng làm tín hiệu clock cho các phần khác của hệ thống. Chân ALE được dùng làm ngõ vào xung lập trình cho Eprom trong 89C51.
Ngõ tín hiệu EA\ (External Access):
Tín hiệu vào EA ở chân 31 thường được mắc lên mức1 hoặc mức 0, Nếu ở mức, 89C51 thi hành chương trình từ ROM nội trong khoảng địa chỉ thấp 8 Kbyte. Nếu ở mức 0, 89C51 sẽ thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng. Chân EA được lấy làm chân cấp nguồn 21V khi lập trình cho Eprom trong 89C51.
Ngõ tín hiệu RST (Reset):
Ngõ vào RST ở chân 9 là ngõ vào Reset của 89C51. Khi ngõ vào tín hiệu này đưa lên cao ít nhất là 2 chu kỳ máy, các thanh ghi bên trong được nạp những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống. Khi cấp điện mạch tự động Reset.
Các ngõ vào bộ dao động X1, X2:
Bộ dao động được tích hợp bên trong 89C51, khi sử dụng 89C51 người thiết kế chỉ cần kết nối thêm thạch anh và các tụ như hình vẽ trong sơ đồ chân đã nêu ở trên. Tần số thạch anh thường sử dụng cho 89C51 là 12 Mhz.
Chân 40 (Vcc) được nối lên nguồn 5V.
III. CẤU TRÚC BÊN TRONG VI ĐIỀU KHIỂN
1. Tổ chức bộ nhớ:
FF
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
F0 |
F7 |
F6 |
F5 |
F4 |
F3 |
F2 |
F1 |
F0 |
B |
|
||||||||||
|
|
RAM đa dụng |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
E0 |
E7 |
E6 |
E5 |
E4 |
E3 |
E2 |
E1 |
E0 |
ACC |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
D0 |
D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
PSW |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
30 |
|
|
B8 |
- |
- |
- |
BC |
BB |
BA |
B9 |
B8 |
IP |
|
||||||||||
|
2F |
7F |
7E |
7D |
7C |
7B |
7A |
79 |
78 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
2E |
77 |
76 |
75 |
74 |
73 |
72 |
71 |
70 |
|
B0 |
B7 |
B6 |
B5 |
B4 |
B3 |
B2 |
B1 |
B0 |
P.3 |
||||
|
2D |
6F |
6E |
6D |
6C |
6B |
6A |
69 |
68 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
2C |
67 |
66 |
65 |
64 |
63 |
62 |
61 |
60 |
|
A8 |
AF |
|
|
AC |
AB |
AA |
A9 |
A8 |
IE |
||||
|
2B |
5F |
5E |
5D |
5C |
5B |
5A |
59 |
58 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
2A |
57 |
56 |
55 |
54 |
53 |
52 |
51 |
50 |
|
A0 |
A7 |
A6 |
A5 |
A4 |
A3 |
A2 |
A1 |
A0 |
P2 |
||||
|
29 |
4F |
4E |
4D |
4C |
4B |
4A |
49 |
48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
28 |
47 |
46 |
45 |
44 |
43 |
42 |
41 |
40 |
|
99 |
không được địa chỉ hoá bit |
SBUF |
|
||||||||||
|
27 |
3F |
3E |
3D |
3C |
3B |
3A |
39 |
38 |
|
98 |
9F |
9E |
9D |
9C |
9B |
9A |
99 |
98 |
SCON |
||||
|
26 |
37 |
36 |
35 |
34 |
33 |
32 |
31 |
30 |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
25 |
2F |
2E |
2D |
2C |
2B |
2A |
29 |
28 |
|
90 |
97 |
96 |
95 |
94 |
93 |
92 |
91 |
90 |
P1 |
||||
|
24 |
27 |
26 |
25 |
24 |
23 |
22 |
21 |
20 |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
23 |
1F |
1E |
1D |
1C |
1B |
1A |
19 |
18 |
|
8D |
không được địa chỉ hoá bit |
TH1 |
|
||||||||||
|
22 |
17 |
16 |
15 |
14 |
13 |
12 |
11 |
10 |
|
8C |
không được địa chỉ hoá bit |
TH0 |
|
||||||||||
|
21 |
0F |
0E |
0D |
0C |
0B |
0A |
09 |
08 |
|
8B |
không được địa chỉ hoá bit |
TL1 |
|
||||||||||
|
20 |
07 |
06 |
05 |
04 |
03 |
02 |
01 |
00 |
|
8A |
không được địa chỉ hoá bit |
TL0 |
|
||||||||||
|
1F |
Bank 3 |
|
89 |
không được địa chỉ hoá bit |
TMOD |
|
|||||||||||||||||
|
18 |
|
|
88 |
8F |
8E |
8D |
8C |
8B |
8A |
89 |
88 |
TCON |
|
||||||||||
|
17 |
Bank 2 |
|
87 |
không được địa chỉ hoá bit |
PCON |
|
|||||||||||||||||
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
0F |
Bank 1 |
|
83 |
không được địa chỉ hoá bit |
DPH |
|
|||||||||||||||||
|
08 |
|
|
82 |
không được địa chỉ hoá bit |
DPL |
|
|||||||||||||||||
|
07 |
Bank thanh ghi 0 |
|
81 |
không được địa chỉ hoá bit |
SP |
|
|||||||||||||||||
|
00 |
(mặc định cho R0 -R7) |
|
88 |
87 |
86 |
85 |
84 |
83 |
82 |
81 |
80 |
P0 |
|
||||||||||
- RAM CÁC THANH GHI CHỨC NĂNG ĐẶC BIỆT
Bộ nhớ trong 89C51 bao gồm ROM và RAM. RAM trong 89C51 bao gồm nhiều thành phần: phần lưu trữ đa dụng, phần lưu trữ địa chỉ hóa từng bit, các bank thanh ghi và các thanh ghi chức năng đặc biệt.
89C51 có bộ nhớ theo cấu trúc Harvard: có những vùng bộ nhớ riêng biệt cho chương trình và dữ liệu. Chương trình và dữ liệu có thể chứa bên trong 89C51 nhưng 89C51 vẫn có thể kết nối với 64K byte bộ nhớ chương trình và 64K byte dữ liệu.
Hai đặc tính cần chú ý là:
u Các thanh ghi và các port xuất nhập đã được định vị (xác định) trong bộ nhớ và có thể truy xuất trực tiếp giống như các địa chỉ bộ nhớ khác.
u Ngăn xếp bên trong Ram nội nhỏ hơn so với Ram ngoại như trong các bộ Microcontroller khác.
RAM bên trong 89C51 được Phân chia như sau:
u Các bank thanh ghi có địa chỉ từ 00H đến 1FH.
u RAM địa chỉ hóa từng bit có địa chỉ từ 20H đến 2FH.
u RAM đa dụng từ 30H đến 7FH.
u Các thanh ghi chức năng đặc biệt từ 80H đến FFH.
RAM đa dụng:
- Mặc dù trên hình vẽ cho thấy 80 byte đa dụng chiếm các địa chỉ từ 30H đến 7FH, 32 byte dưới từ 00H đến 1FH cũng có thể dùng với mục đích tương tự (mặc dù các địa chỉ này đã có mục đích khác).
- Mọi địa chỉ trong vùng RAM đa dụng đều có thể truy xuất tự do dùng kiểu địa chỉ trực tiếp hoặc gián tiếp.
RAM có thể truy xuất từng bit:
- 89C51 chứa 210 bit được địa chỉ hóa, trong đó có 128 bit có chứa các byte có chứa các địa chỉ từ 20F đến 2FH và các bit còn lại chứa trong nhóm thanh ghi có chức năng đặc biệt.
- Ý tưởng truy xuất từng bit bằng phần mềm là các đặc tính mạnh của vi điều khiển. Các bit có thể được đặt, xóa, AND, OR, . . . , với 1 lệnh đơn. Đa số các microcontroller xử lý đòi hỏi một chuổi lệnh đọc – sửa - ghi để đạt được mục đích tương tự. Ngoài ra các port cũng có thể truy xuất được từng bit.
- 128 bit truy xuất từng bit này cũng có thể truy xuất như các byte hoặc như các bit phụ thuộc vào lệnh được dùng.
Các bank thanh ghi:
- 32 byte thấp của bộ nhớ nội được dành cho các bank thanh ghi. Bộ lệnh 8951 hổ trợ 8 thanh ghi có tên là R0 đến R7 và theo mặc định sau khi reset hệ thống, các thanh ghi này có các địa chỉ từ 00H đến 07H.
- Các lệnh dùng các thanh ghi RO đến R7 sẽ ngắn hơn và nhanh hơn so với các lệnh có chức năng tương ứng dùng kiểu địa chỉ trực tiếp. Các dữ liệu được dùng thường xuyên nên dùng một trong các thanh ghi này.
- Do có 4 bank thanh ghi nên tại một thời điểm chỉ có một bank thanh ghi được truy xuất bởi các thanh ghi RO đến R7 để chuyển đổi việc truy xuất các bank thanh ghi ta phải thay đổi các bit chọn bank trong thanh ghi trạng thái.
2. Các thanh ghi có chức năng đặc biệt:
Các thanh ghi nội của 89C51 được truy xuất ngầm định bởi bộ lệnh.
Các thanh ghi trong 89C51 được định dạng như một phần của RAM trên chip vì vậy mỗi thanh ghi sẽ có một địa chỉ (ngoại trừ thanh ghi bộ đếm chương trình và thanh ghi lệnh vì các thanh ghi này hiếm khi bị tác động trực tiếp). Cũng như R0 đến R7, 89C51 có 21 thanh ghi có chức năng đặc biệt (SFR: Special Function Register) ở vùng trên của RAM nội từ địa chỉ 80H đến FFH.
Chú ý: tất cả 128 địa chỉ từ 80H đến FFH không được định nghĩa, chỉ có 21 thanh ghi có chức năng đặc biệt được định nghĩa sẵn các địa chỉ.
Ngoại trừ thanh ghi A có thể được truy xuất ngầm như đã nói, đa số các thanh ghi có chức năng đặc biệt SFR có thể địa chỉ hóa từng bit hoặc byte.
Thanh ghi trạng thái chương trình (PSW: Program Status Word):
Từ trạng thái chương trình ở địa chỉ D0H được tóm tắt như sau:
|
BIT |
SYMBOL |
ADDRESS |
DESCRIPTION |
|
PSW.7 |
CY |
D7H |
Cary Flag |
|
PSW.6 |
AC |
D6H |
Auxiliary Cary Flag |
|
PSW.5 |
F0 |
D5H |
Flag 0 |
|
PSW4 |
RS1 |
D4H |
Register Bank Select 1 |
|
PSW.3 |
RS0 |
D3H |
Register Bank Select 0 |
|
|
|
|
00=Bank 0; address 00H¸07H |
|
|
|
|
01=Bank 1; address 08H¸0FH |
|
|
|
|
10=Bank 2; address 10H¸17H |
|
|
|
|
11=Bank 3; address 18H¸1FH |
|
PSW.2 |
OV |
D2H |
Overlow Flag |
|
PSW.1 |
- |
D1H |
Reserved |
|
PSW.0 |
P |
DOH |
Even Parity Flag |
Chức năng từng bit trạng thái chương trình:
Cờ Carry CY (Carry Flag):
- Cờ nhớ có tác dụng kép. Thông thường nó được dùng cho các lệnh toán học: C=1 nếu phép toán cộng có sự tràn hoặc phép trừ có mượn và ngược lại C= 0 nếu phép toán cộng không tràn và phép trừ không có mượn.
Cờ Carry phụ AC (Auxiliary Carry Flag):
- Khi cộng những giá trị BCD (Binary Code Decimal), cờ nhớ phụ AC được set nếu kết quả 4 bit thấp nằm trong phạm vi điều khiển 0AH¸ 0FH. Ngược lại AC= 0.
Cờ 0 (Flag 0):
Cờ 0 (F0) là 1 bit cờ đa dụng dùng cho các ứng dụng của người dùng.
Những bit chọn bank thanh ghi truy xuất:
- RS1 và RS0 quyết định dãy thanh ghi tích cực. Chúng được xóa sau khi reset hệ thống và được thay đổi bởi phần mềm khi cần thiết.
Tùy theo RS1, RS0 = 00, 01, 10, 11 sẽ được chọn Bank tích cực tương ứng là Bank 0, Bank1, Bank2, Bank3.
|
RS1 |
RS0 |
BANK |
|
0 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
1 |
|
1 |
0 |
2 |
|
1 |
1 |
3 |
Cờ tràn OV (Over Flag) :
- Cờ tràn được set sau một hoạt động cộng hoặc trừ nếu có sự tràn toán học. Khi các số có dấu được cộng hoặc trừ với nhau, phần mềm có thể kiểm tra bit này để xác định xem kết quả có nằm trong tầm xác định không. Khi các số không có dấu được cộng bit OV được bỏ qua. Các kết quả lớn hơn +127 hoặc nhỏ hơn –128 thì bit OV = 1.
..............................................
DB 64
DB 65
DB 65
DB 66
DB 66
DB 66
DB 67
DB 67
DB 68
DB 68
DB 68
DB 69
DB 69
DB 70
DB 70
DB 70
DB 71
DB 71
DB 72
DB 72
DB 72
DB 73
DB 73
DB 74
DB 74
DB 74
DB 75
DB 75
DB 76
DB 76
DB 76
DB 77
DB 77
DB 78
DB 78
DB 78
DB 79
DB 79
DB 80
DB 80
DB 80
DB 81
DB 81
DB 82
DB 82
DB 82
DB 83
DB 83
DB 84
DB 84
DB 84
DB 85
DB 85
DB 86
DB 86
DB 86
DB 87
DB 87
DB 88
DB 88
DB 88
DB 89
DB 89
DB 90
DB 90
DB 90
DB 91
DB 91
DB 92
DB 92
DB 92
DB 93
DB 93
DB 94
DB 94
DB 94
DB 95
DB 95
DB 96
DB 96
DB 96
DB 97
DB 97
DB 98
DB 98
DB 98
DB 99
DB 99
RET
DELAY: MOV R7,#250
DJNZ R7,$
RET
END
CHƯƠNG 3
TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN
I. CÁC GIAI ĐOẠN THỰC HIỆN:
Tìm hiểu tra cứu các linh kiện liên quan đến hồng ngoại. Tìm hiểu thị trường linh kiện điện tử để có phương án thiết kế hợp. Tiến hành thiết kế mạch và vẽ mạch trên phần mềm. Tìm điểm còn thiếu sót sau đó tiến hành lắp ráp linh Kiện.
Lập trình thực nghiệm để có chương trình tốt nhất đồng thời viết báo cáo II. QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ VÀ LẮP RÁP
- Thực hiện vẽ mạch trên phần mềm ORCAD.
- Tính toán chỉ số linh kiện cần thiết để lắp ráp mạch.
- Thi công mạch in để làm test.
- Thực hiện mạch hoàn chỉnh.
III. CÁC KHÓ KHĂN GẶP PHẢI:
Trong quá trình thiết kế thi công luôn gặp khó khăn về điều kiện thực hiện, đó là tìm hiểu linh kiện cần thiết và nghiên cứu thiết kế nhưng đồng thời cũng phải biết được thị trường nước ta có loại linh kiện đó hay không.
Kế đến là các vấn đề về tài chính sau đó là các thiết bị thí nghiệm cần thiết để kiểm tra.
PHẦN III
KẾT LUẬN- TÀI LIỆU THAM KHẢO
KẾT LUẬN
Sau nhiều ngày cố gắng làm việc khẩn trương với sự hướng dẫn nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn là thầy Lê Đình Kha. Đề tài: “Điều khiển và đo nhiệt độ hiển thị LCD” đã hoàn thành đúng thời gian qui định và có các đặc điểm sau:
-
Ưu điểm:
- Đo giá trị nhiệt độ
- Cài đặt giá trị nhiệt độ mong muốn .
- Hiển thị lên màn hình LCD
- Có hệ thống báo cháy.
- Nhược điểm:
- Độ chính xác chưa cao
- Chưa tận dụng hết khả năng của IC.
Sau này đề tài sẽ được nâng cấp và hoàn thiện hơn cụ thể là có phần điều khiển thiết bị trong nhà bằng remote bằng hồng ngoại, bộ phận chống trộm có hệ thống quay số điện thoại được định trước, có khả năng báo giờ bằng giọng nói. Đó chính là hướng phát triển của đề tài sau này.
Với tập đồ án này đã giúp cho em bước đầu làm quen với đề tài khoa học và em đã thật sự tích lũy một số kiến thức cơ bản về vi điều khiển, thiết kế mạch và kỹ thuật lập trình.
Mặc dù thời gian hạn hẹp, tài liệu tham khảo quá ít, và có nhiều vấn đề nảy sinh trong quá trình thiết kế phần cứng, nhưng em đã cố gắng hết sức mình cũng như sự tận tâm giúp đỡ của giáo viên hướng dẫn nên đã đạt được những yêu cầu đặt ra.
Qua quá trình thực hiện đề tài, em đã tự đánh giá được phần nào còn hạn chế và ít nhiều bổ sung các kiến thức còn hạn hẹp trong thời gian học tại trường.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình, quý báu của giáo viên hướng dẫn, các giáo viên trong khoa và toàn thể các bạn đã tạo nhiều điều kiện giúp em hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao đúng thời gian qui định.
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2013 Thực hiện đề tài
ĐẶNG HỮU VINH
TÀI LIỆU THAM KHẢO
- Tác giả: Tống Văn On – Hoàng Đức Hải : Họ Vi Điều Khiển 8951 - NXB KHKT.
- Lê Phi Yến –Lưu Phú –Nguyễn Như Anh –Kỹ Thuật Điện Tử - NXB KHKT.
- Hồ Trung Mỹ – Ứng Dụng IC Ổn Áp.
