Ứng dụng vi điều khiển MCS51 thiết kế mạch điều khiển và giám sát một số thiết bị điện dân dụng

1.2 Lý do chọn đề tài:  Nhu cầu học tập và kế hoạch tốt nghiệp  Sản phẩm này được ứng dụng rộng rãi trong đời sống hiện nay  Muốn tìm hiểu sâu hơn về truyền dữ liệu không dây bằng són

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KHAI THÁC THỦY SẢN

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG

-

BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên sinh viên: Trương Thế Vinh MSSV: 4913024063

Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện – Điện Tử Niên khoá: 2007-2011 Giảng viên hướng dẫn: Thầy Nhữ Khải Hoàn Cán bộ phản biện:

1 Nội dung thiết kế luận văn tốt nghiệp : Đề tài : “Ứng dụng VĐK MCS51 thiết kế mạch điều khiển và giám sát một số thiết bị điện dân dụng” 2 Nhận xét của giáo viên hướng dẫn :

ĐIỂM: (Bằng chữ: )

ĐH Nha Trang, Ngày tháng năm 2011

Cán bộ hướng dẫn

(Ký, ghi rõ họ và tên)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KHAI THÁC THỦY SẢN

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG

-

BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên sinh viên: Trương Thế Vinh MSSV: 4913024063

Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện – Điện Tử Niên khoá: 2007-2011 Giảng viên hướng dẫn: Thầy Nhữ Khải Hoàn Cán bộ phản biện:

3 Nội dung thiết kế luận văn tốt nghiệp : Đề tài : “Ứng dụng VĐK MCS51 thiết kế mạch điều khiển và giám sát một số thiết bị điện dân dụng” 4 Nhận xét của cán bộ phản biện :

ĐIỂM: (Bằng chữ: )

ĐH Nha Trang, Ngày tháng năm 2011

Giáo viên phản biện

(Ký, ghi rõ họ và tên)

DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ

1 Danh mục bảng

3 Bảng 3.3 Các giá trị tốc độ baud thông dụng 26

2 Danh mục hình

7 Hình 3.4 Giao tiếp giữa VĐK với DB9 thông qua RS 232 24

13 Hình 4.5 Sơ đồ nguyên lý khối giao tiếp máy tính 35

20 Hình 4.12 Sơ đồ nguyên lý khối xử lí trung tâm bộ thu 42

21 Hình 4.13 Sơ đồ nguyên lý khối quá, hạ áp 43

22 Hình 4.14 Sơ đồ nguyên lý khối giám sát thiết bị 45

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến, thế giới của

chúng ta đã và đang một ngày thay đổi, văn minh và hiện đại hơn Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng lọat những thiết bị với các đặc điểm nổi bật như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ là những yếu tố rất cần thiết góp phần cho hoạt động của con người đạt hiệu quả cao

Điện tử đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ Điện tử đã đáp ứng được những đòi hỏi không ngừng từ các lĩnh vực công–nông-lâm-ngư nghiệp cho đến các nhu cầu cần thiết trong họat động đời sống hằng ngày

Một trong những ứng dụng rất quan trọng của công nghệ điện tử là kỹ thuật điều khiển đặc biệt là điều khiển từ xa Nó đã góp phần rất lớn trong việc điều khiển các thiết bị từ xa

Xuất phát từ ứng dụng quan trọng trên, em đã thiết kế và thi công mạch điều khiển và giám sát một số thiết bị điện dân dụng

Do thời gian và khả năng còn hạn chế nên cuốn đồ án chắc chắn không thể tránh những thiếu sót Kính mong sự chỉ dẫn và góp ý của tất cả thầy cô và các bạn

Nha Trang ngày 20/05/2011 Sinh viên thực hiện Trương Thế Vinh

Sau một thời gian làm đồ án Em đã rút ra rất nhiều kinh nghiệm cho bản thân,

đó cũng là nhờ vào sự chỉ dạy nhiệt tình của thầy cô và sự góp ý của các bạn

Sau cùng, một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy Nhữ Khải Hoàn và các thầy cô trong bộ môn đã giúp đỡ em hoàn thành cuốn đồ án này Xin cảm ơn sự giúp đỡ của tất cả các bạn trong thời gian thực hiện đồ án

Nha Trang Tháng 06 năm 2011

Trương Thế vinh

CHÖÔNG I TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Giới thiệu chung về đề tài:

Điều khiển từ xa là việc điều khiển một mô hình ở một khoảng cách nào đó mà con người không nhất thiết trực tiếp đến nơi đặt hệ thống Khoảng cách đó tuỳ thuộc vào từng hệ thống có mức phức tạp khác nhau, chẳng hạn như để điều khiển

từ xa một phi thuyền ta cần phải có hệ thống phát và thu mạnh, ngược lại, để điều khiển một trò chơi điện tử từ xa ta chỉ cần một hệ thống phát và thu yếu hơn… Những đối tượng được điều khiển có thể ở trên không gian, ở dưới đáy biển sâu hay ở một vùng xa xôi hẻo lánh nào đó trên mặt điạ cầu

Thế giới càng phát triển thì lĩnh vực điều khiển cần phải được mở rộng hơn Việc ứng dụng điều khiển từ xa vào thông tin liên lạc đã mang lại nhiều thuận lợi cho xa hội loài người, thông tin được cập nhật hơn nhờ sự chính xác và nhanh chóng của quá trình điều khiển từ xa trong đo lường từ xa

Ngoài ra điều khiển từ xa còn được ứng dụng trong kỹ thuật đo lường Trước đây, muốn đo độ phóng xạ của lò hạt nhân thì hết sức khó khăn và phức tạp nhưng giờ đây con người có thể ở một nơi hết sức an toàn nào đó cũng có thể đo được độ phóng xạ của lò hạt nhân nhờ vào kỹ thuật điều khiển từ xa Như vậy, hệ thống điều khiển từ xa đã hạn chế được mức độ phức tạp của công việc và đảm bảo an toàn cho con người

Trong sinh họat hằng ngày của con người như những trò chơi giải trí (robot, xe điều khiển từ xa …) cho đến những ứng dụng gần gũi với con người cũng được cải tiến cho phù hợp với việc sử dụng và đạt mức tiện lợi nhất Điều khiển từ xa đã thâm nhập vào vấn đề này do đó cho ra những loại tivi điều khiển từ xa, đầu video, VCD, CD,… đến các hệ thống cửa tự động trong các nhà hàng, khách sạn hoặc các kho chứa hàng, tất cả đều được điều khiển từ xa

1.2 Lý do chọn đề tài:

 Nhu cầu học tập và kế hoạch tốt nghiệp

 Sản phẩm này được ứng dụng rộng rãi trong đời sống hiện nay

 Muốn tìm hiểu sâu hơn về truyền dữ liệu không dây bằng sóng vô tuyến

 Cuối cùng, xuất phát từ những ý tưởng trên nên em đã chọn đề tài: “Ứng dụng VĐK MCS51 thiết kế mạch điều khiển và giám sát một số thiết bị điện dân dụng”

1.3 Mục tiêu đề tài:

 Tổng quan các vấn đề nghiên cứu

 Thiết kế sơ đồ khối chức năng tổng quát

 Thiết kế sơ đồ nguyên lý các mạch điện, tính toán và lập trình chức năng mạch

 Mô phỏng và hiệu chỉnh các thông số mạch điều khiển

 Thi công mạch thật, chạy thử và hiệu chỉnh sản phẩm

1.4 Khả năng ứng dụng:

Với thiết bị điều khiển từ xa trong tay, chúng ta có thể điều khiển không dây các thiết bị điện dân dụng ở một nơi nào đó, và từ đó có thể làm cho cuộc sống trở nên

dễ dàng, thoải mái hơn

Với khả năng ứng dụng rộng rãi, trong tương lai, bộ điều khiển từ xa không dây này sẽ là một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại

CHƯƠNG II

LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỪ XA

2.1 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA:

Hệ thống điều khiển từ xa là một hệ thống cho phép ta điều khiển các thiết bị

từ một khoảng cách xa Ví dụ hệ thống điều khiển bằng vơ tuyến, hệ thống điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại, hệ thống điều khiển từ xa bằng cáp quang dây dẫn

 Sơ đồ kết cấu của hệ thống điều khiển từ xa bao gồm:

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống điều khiển từ xa

 Thiết bị phát: biến đổi lệnh điều khiển thành tin tức tín hiệu và phát đi

 Đường truyền: đưa tín hiệu điều khiển từ thiết bị phát đến thiết bị thu

 Thiết bị thu: nhận tín hiệu điều khiển từ đường truyền, qua quá trình biến đổi, biến dịch để tái hiện lại lệnh điều khiển rồi đưa đến các thiết bị thi hành

 Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống điều khiển từ xa:

- Phát tín hiệu điều khiển

- Sản sinh ra xung hoặc hình thành các xung cần thiết

- Tổ hợp xung thành mã

- Phát các tổ hợp mã đến điểm chấp hành

- Ở điểm chấp hành (thiết bị thu) sau khi nhận được mã phải biến đổi các mã nhận được thành các lệnh điều khiển và đưa đến các thiết bị, đồng thời kiểm tra sự chính xác của mã mới nhận

thiết bị phát

đường truyền

thiết bị thu

Do hệ thống điều khiển từ xa có những đường truyền dẫn xa nên ta cần phải

nghiên cứu về kết cấu hệ thống để đảm bảo tín hiệu được truyền đi chính xác và nhanh chóng theo những yêu cầu sau:

2.1.1 Kết cấu tin tức:

Trong hệ thống điều khiển từ xa độ tin cậy truyền dẫn tin tức có quan hệ rất nhiều đến kết cấu tin tức Nội dung về kết cấu tin tức có hai phần: về lượng và về chất

Về lượng có cách biến lượng điều khiển và lượng điều khiển thành từng loại xung

gì cho phù hợp, và những xung đó cần áp dụng những phương pháp nào để hợp thành tin tức, để có dung lượng lớn nhất và tốc độ truyền dẫn nhanh nhất

2.1.2 Kết cấu hệ thống:

Để đảm bảo các yêu cầu về kết cấu tin tức, hệ thống điều khiển từ xa có các yêu cầu sau:

- Tốc độ làm việc nhanh

- Thiết bị phải an toàn tin cậy

- Kết cấu phải đơn giản

- Hệ thống điều khiển từ xa có hiệu quả cao là hệ thống đạt tốc độ điều khiển cực

đại đồng thời đảm bảo độ chính xác trong phạm vi cho phép

2.2 Các phương pháp mã hóa trong điều khiển từ xa:

Trong hệ thống truyền thông tin rời rạc hoặc truyền thông tin liên tục nhưng

đã được rời rạc hóa tin tức thường phải được biến đổi thông qua một phép biến đổi thành số (thường là số nhị phân) rồi mã hóa và được phát đi từ máy phát Ở máy thu, tín hiệu phải thông qua các phép biến đổi ngược lại với các phép biến đổi trên: giải mã, liên tục hóa …Sự mã hóa tín hiệu điều khiển nhằm tăng tính hữu hiệu và

độ tin cậy của hệ thống điều khiển từ xa, nghĩa là tăng tốc độ truyền và khả năng chống nhiễu

Trong điều khiển từ xa ta thường dùng mã nhị phân tương ứng với hệ, gồm cĩ hai phần tử [0] và [1] Do yêu cầu về độ chính xác cao trong các tín hiệu điều khiển được truyền đi để chống nhiễu ta dùng loại mã phát hiện và sửa sai Mã phát hiện và sửa sai thuộc loại mã đồng đều bao gồm các loại mã: mã phát hiện sai, mã sửa sai, mã phát hiện và sửa sai Dạng sai nhầm của các mã được truyền đi tùy thuộc tính chất của kênh truyền, chúng cĩ thể phân thành 2 lọai:

- Sai độc lập: Trong quá trình truyền, do nhiều tác động, một hoặc nhiều ký hiệu trong các tổ hợp mã cĩ thể bị sai nhầm, nhưng những sai nhầm đĩ khơng liên quan nhau

- Sai tương quan: Được gây ra bởi nhiều nhiễu tương quan, chúng hay xảy ra trong từng chùm, cụm ký hiệu kế cận nhau Sự lựa chọn của cấu trúc mã chống nhiễu phải dựa trên tính chất phân bố xác suất sai nhầm trong kênh truyền Hiện nay lý thuyết mã hĩa phát triển rất nhanh, nhiều loại mã phát hiện và sửa sai được nghiên cứu như: mã Hamming, mã chu kỳ, mã nhiều cấp.2.3

2.3 Sơ đồ khối của một hệ thống điều khiền từ xa:

Sơ đồ khối máy phát

Khuếch

đại thu

Giải điều chế

Khuếch đại

Chấp hành

C1 7p

Q2

Y 1

315m

L1 R6

R

2.4 GIỚI THIỆU VỀ SÓNG ĐIỆN TỪ:

2.4.1 Định nghĩa sóng điện từ:

Sóng điện từ trường quen gọi là sóng điện từ hay gọn hơn là sóng Sóng điện từ

là các dao động lập đi lập lại và càng lúc càng lan ra xa, nó lan truyền cũng giống như sóng nước lan truyền trên mặt nước Vậy, sóng điện từ cũng có các đặc tính, như:

 Tần số của sóng: Chỉ số lần dao động đếm được trong 1 giây

 Bước sóng: Chỉ đoạn đường sóng đi được ứng với 1 chu kỳ sóng

 Tốc độ lan truyền: Chỉ đoạn đường sóng đi được trong 1 giây

 Cường độ sóng: Chỉ biên độ của sóng

 Tần số cho thấy chuyển động nhanh chậm của các dao động, còn cường độ dùng chỉ sức mạnh yếu của sóng Tóm lại, Bạn có thể dùng sóng điện từ để tạo liên thông "vô tuyến" với các thiết bị đặt ở xa

2.4.2 Phương pháp tạo ra sóng điện từ:

Người ta có thể dùng một bóng đèn bình thường để tạo

ra sóng điện từ trường, rất đơn giản, vì ánh sáng chính là sóng điện từ trường, nhưng ánh sáng là dạng sóng "hỗn tạp", trong đó có rất nhiều tần

số rất khó phân lọc, trong khi

đó cái mà ta cần là một sóng dạng sin có tần số cao nhưng tần số phải thuần nhất và khống chế được Để có loại sóng này dùng trong "điều khiển vô tuyến", khởi đầu người ta dùng mạch dao động

cộng hưởng LC, nó được kết nối bởi một cuộn dây và một tụ điện, khi mạch LC bị kích thích, trong cuộn dây sẽ xuất hiện từ trường và trong tụ điện sẽ xuất hiện điện trường, khi vào trạng thái cộng hưởng, từ trường trong cuộn dây L và điện trường trong tụ C sẽ kết hợp tạo ra dạng sóng điện từ trường Bây giờ chỉ cần dùng dây anten cho sóng trong mạch LC phát vào không gian, chúng ta đã có tia sóng dùng cho công việc điều khiển vô tuyến

2.4.3 Phương thức điều khiển vô tuyến

Khi chúng ta đã biết dùng mạch cộng hưởng LC để tạo ra các tia sóng dùng làm sóng mang để phát vào không gian, bây giờ phải nghĩ đến cách dùng nó để đóng

mở các thiết bị đặt ở xa Để làm được điều này, người ta phải nghĩ ra cách tạo ra các nhóm mã lệnh và "cho điều chế" các mã lệnh này vào nằm trong sóng mang Tóm lại cách điều khiển các thiết bị bằng sóng vô tuyến sẽ được thực hiện như sau:

Bước 1: Ở bên phát: dùng mạch cộng hưởng LC tạo ra sóng mang có tần số ổn

định dùng làm sóng mang Dùng mạch tạo ra tín hiệu mã lệnh và cho mã lệnh điều

chế vào sóng mang rồi cho phát vào không gian

Bước 2: Ở bên thu: dùng mạch cộng hưởng LC làm bẩy sóng để bắt thu sóng

điện từ có trong không gian, nó đã được phát ra từ bên phát, cho giải mã để lấy ra tín hiệu mã lệnh có trong sóng mang, dùng tín hiệu mã lệnh để đóng mở các thiết

bị

CHƯƠNG III CÁC LINH KIỆN LIÊN QUAN

3.1 Giới thiệu về họ vi điều khiển AT89C51

AT89C51 là phiên bản có Rom nằm trên Chip là bộ nhớ Flash Phiên bản này rất thích hợp cho các ứng dụng nhanh vì bộ nhớ Flash có thể xóa được dữ liệu chỉ trong vài giây (chứ không phải 20 giây như 8751) Dĩ nhiên là để dùng AT89C51 cần có một bộ đốt ROM hỗ trợ bộ nhớ Flash, xong lại không cần bộ xóa, bộ nhớ Flash được xóa bằng bộ đốt PROM Để tiện sử dụng, hiện nay hang Atmel đang nghiên cứu một phiên bản mới của AT89C51 có thể lập trình qua cổng COM của máy tính và như vậy sẽ không cần bộ đốt PROM

3.1.1 Giới thiệu về cấu trúc phần cứng họ MCS-51

Đặc điểm và chức năng hoạt động của họ IC MCS-51 hoàn toàn tương tự nhau

Ở đây giới thiệu IC AT89C51 là một IC điều khiển do hang intel của Mỹ sản xuất, chúng có những đặc điểm như sau: Hình 3.1: Sơ đồ chân AT89C51

 4KB EFROM bên trong

 128 byte RAM nội

 4 Port xuất nhập I/O 8 bit

 Giao tiếp nối tiếp

3.1.2 Các chân của chip 89C51:

3.1.2.1 Sơ đồ khối và chức năng các khối của chip 89C51:

 CPU (Central Processing Unit): Đơn vị xử lý trung tâm tính toán và điều khiển quá trình hoạt động của hệ thống

 OSC (Oscillator): Mạch dao động _ tạo tín hiệu xung clock cung cấp cho các khối trong chip hoạt động

 Interrupt control: Điều khiển ngắt _ nhận tín hiệu ngắt từ bean ngoài (INT0\, INT1\), từ bộ định thời (TIMER0, TIMER1) và từ cổng nối tiếp (SERIAL PORT), lần lượt đưa các tín hiệu ngắt này đến CPU để xử lý

 Other registers: Các thanh ghi khác _ lưu trữ dữ liệu của các port xuất/nhập, trạng thái làm việc của các khối trong chip trong suốt quá trình hoạt động của hệ thống

 RAM (Random Access Memory): Bộ nhớ dữ liệu trong chip lưu trữ các dữ liệu

 ROM (Read Only Memory): Bộ nhớ chương trình trong chip lưu trữ chương trình hoạt động của chip

 I/O ports (In/Out ports): Các port xuất/nhập _ điều khiển việc xuất nhập dữ liệu dưới dạng song song giữa trong và ngoài chip thông qua các port P0, P1, P2, P3

 Serial port: Port nối tiếp _ điều khiển việc xuất nhập dữ liệu dưới dạng nối tiếp giữa trong và ngoài chip thông qua các chân TxD, RxD

 Timer 0, Timer 1: Bộ định thời 0, 1 _ dùng để định thời gian hoặc đếm sự kiện (đếm xung) thông qua các chân T0, T1

 Bus control: Điều khiển bus _ điều khiển hoạt động của hệ thống bus và việc

di chuyển thông tin trên hệ thống bus

 Bus system: Hệ thống bus _ liên kết các khối trong chip lại với nhau

3.1.2.2 Chức năng các chân của chip 89C51

Chip 89C51: gồm 40 chân

 2 chân nguồn cấp điện (VCC, VSS)

 32 chân xuất/nhập

 6 chân chức năng (EA, ALE, PSEN, XTAL1, XTAL2, RST)

 Port xuất/nhập 8 bit (P0.0 – P0.7)

 Port xuất/nhập 8 bit (P1.0 – P1.7)

 Port xuất/nhập 8 bit (P2.0 – P2.7)

 Port xuất/nhập 8 bit (P3.0 – P3.7)

 Port 0:

- Port 0 (P0.0 – P0.7) có số chân từ 32 – 39

- Port 0 có hai chức năng:

• Port xuất nhập dữ liệu (P0.0 - P0.7) không sử dụng bộ nhớ ngoài

• Bus địa chỉ byte thấp và bus dữ liệu đa hợp (AD0 – AD7) có sử dụng bộ nhớ ngoài

* Lưu ý: Khi Port 0 đóng vai trò là port xuất nhập dữ liệu thì phải sử dụng các

điện trở kéo lên bên ngoài

- Khi lập trình cho ROM trong chip thì Port 0 đóng vai trò là ngõ vào của dữ liệu (D0  D7)

 Port 2:

- Port 2 (P2.0 – P2.7) có số chân từ 21 – 28

- Port 2 có hai chức năng:

• Port xuất nhập dữ liệu (P2.0 – P2.7) _ không sử dụng bộ nhớ ngoài

• Bus địa chỉ byte cao (A8 – A15) _ có sử dụng bộ nhớ ngoài

- Khi lập trình cho ROM trong chip thì Port 2 đóng vai trò là ngõ vào của địa chỉ byte cao (A8 – A11) và các tín hiệu điều khiển

 Port 3:

- Port 3 (P3.0 – P3.7) có số chân từ 10 – 17

- Port 0 có hai chức năng:

• Port xuất nhập dữ liệu (P3.0 – P3.7) _ không sử dụng bộ nhớ ngoài hoặc các chức năng đặc biệt

• Các tín hiệu điều khiển _ có sử dụng bộ nhớ ngoài hoặc các chức năng đặc biệt

- Khi lập trình cho ROM trong chip thì Port 3 đóng vai trò là ngõ vào của các tín hiệu điều khiển

Chức năng của các chân Port3:

Bit Tên Địa chỉ bit Chức năng

P3.0 RxD B0H Chân nhận dữ liệu của port nối tiếp

P3.1 TxD B1H Chân phát dữ liệu của port nối tiếp

P3.2 INT0\ B2H Ngõ vào ngắt ngoài 0

P3.3 INT1\ B3H Ngõ vào ngắt ngoài 1

P3.4 T0 B4H Ngõ vào của bộ định thời đếm 0

P3.5 T1 B5H Ngõ vào của bộ định thời đếm 1

P3.6 WR\ B6H Điều khiển ghi bộ nhớ dữ liệu Ram ngoài P3.7 RD\ B7H Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu Ram ngoài

Bảng 3.1: Chức năng các chân port P3

PSEN\ = 0 _ trong thời gian CPU tìm-nạp lệnh từ ROM ngoài

PSEN\ = 1 _ CPU sử dụng ROM trong (không sử dụng ROM ngoài)

- Khi sử dụng bộ nhớ chương trình bên ngoài, chân PSEN\ thường được nối với chân OE\ của ROM ngoài để cho phép CPU đọc mã lệnh từ ROM ngoài

• Là tín hiệu xuất, tích cực mức cao

ALE = 0 _ trong thời gian bus AD0 – AD7 đóng vai trò là bus D0 – D7

ALE = 1 _ trong thời gian bus AD0 – AD7 đóng vai trò là bus A0 – A7

- Khi lập trình cho ROM trong chip thì chân ALE đóng vai trò là ngõ vào của xung lập trình (PGM\)

Khi lệnh lấy dữ liệu từ RAM ngoài (MOVX) được thực hiện thì 1 xung ALE bị

bỏ qua

 Chân EA\:

- EA (External Access): truy xuất ngoài, chân số 31

- Chức năng:

• Là tín hiệu cho phép truy xuất (sử dụng) bộ nhớ chương trình (ROM) ngoài

• Là tín hiệu nhập, tích cực mức thấp

EA\ = 0 _ Chip 89C51 sử dụng chương trình của ROM ngoài

EA\ = 1 _ Chip 89C51 sử dụng chương trình của ROM trong

- Khi lập trình cho ROM trong chip thì chân EA đóng vai trò là ngõ vào của điện

áp lập trình (Vpp = 12V/89xx, 21V/80xx,87xx)

* Lưu ý: Chân EA\ luôn luôn phải được nối lên Vcc (sử dụng chương trình của

ROM trong) hoặc xuống Vss (sử dụng chương trình của ROM ngoài)

 Chân XTAL1, XTAL2:

- XTAL (Crystal): tinh thể thạch anh, chân số 18-19

- Chức năng:

• Dùng để nối với thạch anh hoặc mạch dao động tạo xung clock bên ngoài, cung cấp tín hiệu xung clock cho chip hoạt động

• XTAL1 _ ngõ vào mạch tạo xung clock trong chip

• XTAL2 _ ngõ ra mạch tạo xung clock trong chip

RST = 0 _ Chip 89C51 hoạt động bình thường

RST = 1 _ Chip 89C51 được thiết lặp lại trạng thái ban đầu

3.2 HOẠT ĐỘNG CỦA MCS-51

3.2.1 Hoạt động truyền thông nối tiếp của AT89C51

3.2.1.1 Khái quát

Khi MCS-51 chọn chức năng truyền thông nối tiếp thì cổng P3 sử dụng 2 chân

cổng P3.0 và P3.1 làm cổng truyền thông nối tiếp

Cổng P3.0 sẽ là RxD thực hiện chức năng thu dữ liệu, cổng P3.1 sẽ là TxD thực hiện chức năng phát dữ liệu

Đặc trưng truyền thông nối tiếp của MCS-51 là hoạt động song công, truyền thông giữa MCS-51 với PC hoặc giữa các MCS-51 với nhau

Hình 3.2: Phối ghép MCS51 với PC

Hình 3.3: Phối ghép giữa 2 MCS51

3.2.1.2 Các thanh ghi tham gia vào hoạt động truyền thông nối tiếp

Thanh ghi điều khiển port nối tiếp SCON có địa chỉ là 98H và được địa chỉ hóa

từng bit

Thanh ghi đệm dữ liệu nối tiếp SBUF có địa chỉ là 99H

* Thanh ghi điều khiển port nối tiếp SCON

a> Cấu trúc thanh ghi SCON

b> Chức năng thanh ghi SCON

Bit số 7, 6 (SM0,SM1): Các bit chọn chế độ port nối tiếp có 4 chế độ hoạt động

như bảng sau:

Bit số 5 (SM2): Chọn chế độ truyền thông đa xử lý

Bit số 4 (REN): Cho phép bộ thu phải được đặt lên 1 để thu các ký tự

Bit số 3 (TB8): Bit 8 phát, bit thứ 9 được phát trong các chế độ 2 và 3; được đặt

và xóa bằng phần mềm

Bit số 2 (RB8): Bit 8 thu, bit thứ 9 thu được

Bit số 1 (TI): Cờ ngắt phát Đặt lên 1 khi kết thúc phát ký tự; được xóa bằng phần

mềm

Bit số 0 (RI): Cờ ngắt thu Đặt lên 1 khi kết thúc thu ký tự; được xóa bằng phần

mềm, trước khi sử dụng port nối tiếp, phải khởi động SCON cho đúng chế độ

* Thanh ghi đệm

Thanh ghi đêm dữ liệu truyền thông nối tiếp SBUF gồm 2 thanh ghi dài 8 bit có

cùng địa chỉ, một thanh ghi đệm dữ liệu truyền phát và một thanh ghi đệm dữ liệu nhận thu Khi truyền phát CPU trong MCS-51 ghi dữ liệu vào thanh ghi đệm truyền phát Khi nhận thu thì CPU trong MCS-51 đọc thanh ghi đệm nhận thu

* Các thanh ghi khác tham gia hoạt động TT-NT

- Hoạt động truyền thông nối tiếp phải xác định tốc độ truyền, vậy các thanh ghi của hoạt động định thời tham gia vào xác định tốc độ truyền của hoạt động truyền thông nối tiếp

- Bit số 7 (SMOD) trong thanh ghi điều khiển nguồn PCON Nếu bit SMOD =1, tốc độ baud do bộ định thời 1 tạo ra được tăng gấp đôi

3.2.2 Giao tiếp máy tính qua cổng nối tiếp

3.2.2.1 Cấu trúc cổng nối tiếp

- Cổng nối tiếp được sử dụng để truyền dữ liệu hai chiều giữa 2 PC hoặc giữa PC với TBNV, có ưu điểm sau:

- Khoảng cách truyền xa hơn truyền song song

- Số dây kết nối ít

- Có thể truyền không dây dùng hồng ngoại

- Cho phép nối mạng

- Có thể tháo lắp thiết bị trong lúc máy tính đang làm việc

- Có thể cung cấp nguồn cho mạch điện đơn giản

3.2.2.2 Truyền thông khoảng cách gần

a/ Chuẩn truyền thông RS-232

* Ghép nối của chuẩn RS-232

- Cổng COM ghép nối với đầu nối DB9:

b/ Truyền thông giữa 2 máy tính

* Ghép nối bằng cáp link COM

- Khi thực hiện kết nối link COM

phải bảo đảm tốc độ ở đầu phát và thu giống nhau Khi có dữ liệu đến DTE, dữ liệu này sẽ được đưa vào bộ đệm và tạo ngắt

- Có thể kết nối giữa hai DTE, ta dùng sơ đồ kết nối tín hiệu bắt tay:

3.2.2.3 Truyền dữ liệu qua cổng Com

- Vì tín hiệu cổng Com thường ở mức +12V, -12V nên không tương thích với điện áp TTL nên để giao tiếp Kit Vi điều khiển 8051 với máy tính qua cổng Com ta phải qua một vi mạch biến đổi điện áp cho phù hợp với mức TTL, ta chọn vi mạch Max 232 để thực hiện việc tương thích điện áp

- Ở trạng thái tĩnh trên đường dẫn có điện áp -12V, một bít khởi động (Startbit) sẽ

mở đầu cho việc truyền dữ liệu Tiếp đến là các bít dữ liệu riêng lẻ sẽ đến, trong đó các bít có giá trị thấp sẽ được gửi trước tiên Con số của các bit dữ liệu thay đổi giữa 5 và 8 Ở cuối của chuỗi dữ liệu là bit dừng (Stopbit)

- Các tốc độ Baud là: 300, 600, 1200, 9600 và 19200 baud Là số bit truyền trong

1 giây

- Khi dữ liệu từ PC được gửi đến VDK 8051 qua cổng Com thì dữ liệu này sẽ được đưa vào từng bit (nối tiếp) vào thanh ghi SBUF (thanh ghi đệm), đến khi thanh ghi đệm đầy thì cờ RI trong thanh ghi điều khiển sẽ tự động Set lên 1 và lúc này CPU sẽ gọi chương trình con phục vụ ngắt và dữ liệu sẽ được đưa vào để xử lý

Hình 3.4 : Giao tiếp giữa VĐK với DB9 thông qua Max 232

3.2.2.4 Truyền thông nối tiếp dùng ActiveX

a/ Mô tả

- Điều khiển sự kiện:

Truyền thông điều khiển sự kiện là phương pháp tốt nhất trong quá trình điều khiển việc trao đổi thông tin Quá trình điều khiển thực hiện thông qua sự kiện OnComm

TXD RXD

TXD

232 8051

- Hỏi vòng:

Quá trinh điều khiển bằng phương pháp hỏi vòng thực hiện thông qua kiểm tra các giá trị của thuộc tính CommEvent sau một chu kỳ nào đó để xác định xem

có sự kiện nào xảy ra hay không

Thông thường phương pháp này sử dụng cho các chương trình nhỏ ActiveX

MsComm được bổ sung vào Visual Basic thông qua menu Project / Components/ Microsoft Comm Control

MSComm1.Settings = "9600,N,8,1”: tốc độ truyền 9600bps, không kiểm tra

parity, 8 bit dữ liệu và stop =1 bit

3.2.2.5 Tốc độ baud port nối tiếp

Công thức tổng quát để xác định giá trị nạp vào thanh ghi đếm để xác định tốc

độ baud là:

Giá trị nạp = 12 x 32 xbaud fOSC _ rate

Nếu sử dụng bit SMOD trong thanh ghi PCON để tăng gấp đôi tốc độ baud thì công thức tổng quát có dạng sau:

Giá trị nạp = x f xbaud x rate

SMOD OSC

_ 32

- CONST: contrast, chỉnh độ tương phản

- EN: Enable, cho phép chốt data

- R/W: Điều khiển đọc/ ghi

- D7 – D0: data bus, hai hướng

- RS: register selection, chọn thanh ghi: Chọn thanh ghi lệnh RS=0, Chọn thanh ghi data RS=1

- A, K: anod và cathode của đèn chiếu sáng LCD

Hình 3.5: Giao tiếp giữa VĐK với LCD

Chú ý: LCD có 3 đường điều khiển:

 Đường EN cho phép hay không việc giao tiếp với LCD

Nếu E=1 cho phép, sau đó kiểm tra trạng thái chân RS và RW

Nếu E=0 cấm

E khởi tạo quá trình truyền dữ liệu từ VĐK tới LCD

 Đường RS qui định dữ liệu/ lệnh được gửi tới LCD RS=1 Dữ liệu (kí tự) đang được viết lên LCD

RS=0 Lệnh đang được viết lên LCD

 Đường RW - Qui định hướng truyền dữ liệu giữa LCD và VĐK Nếu RW=0 VĐK viết dữ liệu lên LCD

RS

D7 D2

R5 10K

D3 D0

D5

Q1 c1815

R6 R RW

3.3.2 Giao tiếp với LCD:

LCD ghép nối với VĐK làm nhiệm vụ hiển thị các thông tin cần thiết của bộ

phát Từ đó, ta có thể kiểm soát và điều khiển các thiết bị chính xác hơn

SANG TRÁI 06H DỊCH CON TRỎ SANG PHẢI 14H DỊCH VỊ TRÍ CON TRỎ

SANG PHẢI 05H DỊCH HIỂN THỊ SANG PHẢI 18H DỊCH TOÀN BỘ HIỂN THỊ

SANG TRÁI 07H DỊCH HIỂN THỊ SANG TRÁI 1CH DỊCH TOÀN BỘ HIỂN THỊ

SANG PHẢI 08H TẮT CON TRỎ, TẮT HIỂN

THỊ

80H ĐƯA CON TRỎ VỀ ĐẦU

DÒNG 1 0AH TẮT HIỂN THỊ, BẬT CON

TRỎ

C0H ĐƯA CON TRỎ VỀ ĐẦU

DÒNG 2 0CH BẬT HIỂN THỊ, TẮT CON

TRỎ

38H XÁC LẬP CHẾ ĐỘ 2 DÒNG

VÀ ĐỘ PHÂN GIẢI 5x7 Bảng 3.4: Tập lệnh LCD

3.4 IC điều chế PT2262:

IC PT2262 có nhiều nhóm, nhiều phiên bản, phân nhóm theo cách chữ viết tiếp theo ở bên sau chữ PT2262, hình vẽ cho thấy có nhóm 18 chân và có nhóm 20 chân, theo tên ghi trên các chân của IC, công dụng của từng chân như sau:

* Chân cuối của hàng dưới cho nối masse và chân cuối của hàng trên cho nối với nguồn Vcc, từ 4V đến 15V

* Trên chân OSC1 và OSC2 dùng gắn điện trở R để định tần cho xung nhịp, dùng tạo ra các dãy xung mã lệnh Tần số xung nhịp phải lấy tương thích giữa bên phát

* Chân TE dùng cho xuất nhóm xung mã lệnh, nó có tác dụng ở mức áp thấp Nghĩa là khi chân này ở mức áp thấp, nó sẽ cho xuất ra xung mã lệnh trên chân Dout

* Chân Dout, là chân ngã ra của nhóm tín hiệu mã lệnh, các tín hiệu mã lệnh đều

ở dạng xung, nghĩa là lúc ở mức áp thấp, lúc ở mức áp cao

* PT2262 có " 3 mũ 12 " mã hóa tức là có thể mã hóa 531441 mã mới có thể trùng lặp lại So với HT12E ra đời trước nó thì nó trội hơn hẳn về cái khoản mật

* Cách mã hóa PT2262 có thể làm được bằng cách nối ngắn mạch các chân "mã hóa địa chỉ" lên dương nguồn (mã hóa +) và xuống âm nguồn (mã hóa -) hoặc có

+ Dữ liệu + mã hóa được truyền trên một khung 12 bit gồm 8 bit đầu là mã hóa (A0A7) và 4 dữ liệu Bởi vậy ta có thể truyền được song song 4 bit dữ liệu 0 hoặc 1 Nếu để truyền dữ liệu thì nên để mặc định cho 4 chân dữ liệu này là 0 hoặc

là 1 bằng cách nối thêm điện trở " kéo lên " hoặc " đưa xuống GND) để tránh nhiễu

3.5 IC giải mã PT2272:

Khi xung mã lệnh phát ra từ ic PT2262, nhóm xung mã lệnh này sẽ được đưa vào ic PT2272 để được giải mã và phát ra tín hiệu để điều khiển các thiết bị PT2272 là con giải mã của PT2262 nó cũng có 8 địa chỉ giải mã tương ứng + 4 dữ

liệu ra + 1 chân báo hiệu mã đúng VT (chân 17)

Từ sơ đồ khối chức năng chúng ta thấy hoạt động của ic PT2272 sẽ như sau: Chân OSC1 và OSC2 dùng gắn điện trở để định tần cho xung nhịp Giá trị R của PT2272 sẽ bằng khoảng : (Giá trị R của PT2262) chia cho 10

 ví dụ : PT2262 mắc điện trở 4,7 megaom thì PT2272 sẽ mắc 470k Các chân địa chỉ là A0 đến A5 và chân địa chỉ/dữ liệu là A6/D5 đến A11/D0, trạng thái bit trên các chân này dùng xác lập mã lệnh dùng cho việc dò mã lệnh của bên phát Chân ngả vào là DIN, sau khi qua 2 tầng khuếch đại đảo, tín hiệu mã lệnh cho vào mạch computer logic để dò mã lệnh, nếu mã lệnh của bên phát đúng với

mã lệnh đã xác lập trong ic, nó sẽ cho qua mạch Output Logic chờ xuất ra, khi mạch dò xung đồng bộ Synchro Detect xác nhận tín hiệu vào là chính xác, nó sẽ

cho xuất lệnh điều khiển trên chân VT

Giải mã : các chân mã hóa

của PT2262 (chân 1 đến chân 8), nối thế nào thì các chân giải

mã của PT2272 cũng phải nối

Các hình vẽ trên cho thấy có nhiều phiên bản của cặp ic PT2262 và PT2272 dùng trong điều khiển theo mã lệnh Có loại không có chân Data, có loại có 2 chân Data, 3 chân Data, 4 chân Data, 5 chân Data và 6 chân Data

C1 7p

Q2

Y 1 315m L1 R6

R

CHƯƠNG IV THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH

4.1 Nghiên cứu về các module phát RF

4.1.1 Khối phát RF không có IC mã hóa

IN+

LOAD2 LOAD1

IN-D2

OCTO3

1 2 4

3

IN+

LOAD2 LOAD1

J5 DIPSOC-8x2/SM

1 2 3 4 5 6 7 8

1 1 1 1 1 1 1 9

472

4.7M R

470

P0.2

OCTO4

1 2 4

3

IN+

LOAD2 LOAD1

IN-D4 D5

1 2 4

3

IN+

LOAD2 LOAD1

IN-10K

VCC

473 VCC_BAR

10K

- Các điện trở 10K dùng để đặt các chân 10,11,12,13 xuống mass

hóa data phát để điều khiển

thiết bị, đồng thời ghép nối

với Lcd để hiển thị thông tin

RXT

RW

SW1 reset

VCC

P0.5

VCC

D5 P0.4

C2 10uF

P0.1

TXT

E

D0 P0.6

100 R

29 30

31

1 2 3 4 5 6 7 8

21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17

39 38 37 36 35 34 33 32

RST

XTAL2 XTAL1

PSEN ALE/PROG

EA/VPP

P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7

P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD

P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7

30p CAP NP

P0.5

D1 P0.2

10k R

VCC

P0.3

D2

D7 P0.6

C9

30p

RS D3

P0.2

P0.7

Y 1 11.059

470uF CAPACITOR

VCC_BAR

R1 R

U2 LM7805C/TO

4.4 Khối giao tiếp máy

tính:

Hoạt động truyền thông

nối tiếp Thông qua cổng

DB9 Bộ phát và máy tính

có thể giao tiếp với nhau,

từ đó ta có thể điều khiển

từ xa thông qua máy tính

Hình 4.5: Sơ đồ nguyên lý khối giao tiếp máy tính

Sơ đồ mạch in bộ phát:

VCC

C5 C7

C4

P1

CONNECTOR DB9

5 9 4 8 3 7 2 6 1

2 6

12 9 11

10

13 8

14 7

C1+

C2+

T2IN

R1IN R2IN T1OUT T2OUT

Hình 4.6: Sơ đồ nguyên lý toàn bộ phát

12 14 16 18

16 14 12 10 9

4.5 Nghiên cứu về các module thu RF

4.5.1 Khối thu RF không có IC giải mã

R18 R

J6

RECEIVE

1 3

R21

C15 C16

Q4

R9 R

R16 R R14

R

C19 CAP NP Anten

C12

L3 R10

R

R22 R

-U9A

3 2 1

R15 R

R19

R

R15 R

R20 R

R8 R C11