Hình ảnh thực tế của ma trận bàn phím và phím đơnTrên sơ đồ nguyên lý ta thấy có 2 chân cắm trong đó chân cắm PX-PAD-SINGLEchân cắm phím đơn là chân cắm kết nối dữ liệu với BOARD mạch ch
Trang 11 Module 8 LED 7 thanh.
Trong các ứng dụng điều khiển rất nhiều thông tin được hiển thị trên LED 7 thanh ví dụ như thiết lập và điều khiển nhiệt độ cho một hay nhiều phòng Dưới đây
là sơ đồ nguyên lý của module 8 LED 7 thanh (hình…) Trên sơ đồ BOARD mạch thực tế ta thấy có 2 chân cắm PX_DATA(chân cắm dữ niệu) và PX_LE(chân cắm chốt) Trên BOARD chủ đã lập trình cho IC 89C51 sử dụng 2 trong 4 cổng trong đó
có một cổng dùng truyền dữ liệu và một cổng chốt Với đầu ra là 2 trong 4 chân cắm tương ứng với các cổng Trên 2 chân cắm có chân số 20 là chân nối nguồn 5V(được cấp từ BOARD chủ ), chân số 19 chân nối GND(đã được kết nối với BOARD chủ) Sau 2 chân cắm để kết nối với 8 LED 7 thanh tín hiệu được đưa qua 8 IC giải mã 4511N có chốt ( từ IC số 1 đến IC số 8 ) Tín hiệu ra từ IC giải mã được đưa qua điện trở và tới LED 7 thanh Để kết nối với BOARD chủ được chúng ta nối 2 chân cắm PX_DATA và PX_LE với 2 trong 4 chân cắm SV0, SV1 và SV2, SV3
Nguyên lý hoạt động của mạch có thể hiểu như sau Mạch điện dùng IC 4511 giải mã 7 thanh có khả năng chốt được dữ liệu Để hiển thị chữ số tại một LED thì chỉ LED đó được nạp data còn các LED khác phải khóa Nếu LED1 đến LED4 = 1 Tất cả các LED khóa, không phụ thuộc vào dữ liệu đầu vào ABCD Nếu LED1 đến LED4 =
0 các LED hiển thị số tùy thuộc bộ mã được xác định bởi số nhị phân ABCD Các giá trị ABCD 0000 đến 1001 sẽ làm LED hiển thị các số từ 0 đến 9 Các giá trị lớn hơn
1001 của ABCD sẽ làm LED tắt
Bảng mã 4511N
BOARD mạch thực tế:
2 MODULE matrix bàn phím 4X4 và phím đơn
Trang 2Hình ảnh thực tế của ma trận bàn phím và phím đơn
Trên sơ đồ nguyên lý ta thấy có 2 chân cắm trong đó chân cắm PX-PAD-SINGLE(chân cắm phím đơn) là chân cắm kết nối dữ liệu với BOARD mạch chủ chân cắm PX_PAD_MATRIX là jum kết nối dữ liệu với BOARD chủ(chân cắm matrix bàn phím)
Ma trận bàn phím:
Nguyên lý hoạt động:
Chân VĐK Chức năng
Px.0 ÷ Px.3 Cột Kb C1 ÷ C4 Px.4 ÷ Px.7 Hàng Kb H1 ÷ H4 Tuỳ theo phương pháp lập trình mà ta có thể đưa ra các phương pháp sau: Quét hàng, cột của ma trận; Giải mã nút ấn;
Giải thuật của quét hàng, cột là chuyển 4 bít 1110 vào A, rồi quét từng hàng, từng cột bằng cách dịch bit 0 lần lượt theo hàng và cột Ta sẽ thu được tọa độ của phím được ấn từ đó ta sẽ so sánh với bảng quy định giá trị của bàn phím Giải thuật giải mã bàn phím là cách chuyển 8bit 11110000b vào 8 bit hàng và cột Khi một nút được ấn thì sẽ trả cho cổng VĐK một mã tương ứng với nút ấy đã được người lập trình quy định Với bàn phím ta sử dụng 1 Port nào đó chẳng hạn như Port 1
Để điều khiển quét bàn phím thì ta xuất 1 dữ liệu 4 bít: trong đó có 1 bít ở mức thấp và 3 bít ở mức cao ra 4 đường điều khiển quét của bàn phím
Sau đó ta kiểm tra mức logic của 4 ngõ nhập để xem có phím nào nhấn hay không: -Nếu có phím nhấn thì 4 bít nhập sẽ có một bít ở mức 0 và tiến hành thiết lập mã phím
-Nếu không có phím nhấn thì 4 bít nhập sẽ ở mức 1 khi đó ta chuyển mức logic 0 sang bít quét để dò tìm phím khác
Trên các jum của BOARD nguồn đã được kết nối với BOARD mạch chủ
3 MODULE giao tiếp với máy tính qua cổng COM( RS232 )
Sơ đồ nguyên lý:
Trang 3Trên sơ đồ nguyên lý có chân cắm PX để kết nối với BOARD chủ( truyền dẫn dữ liệu)
Nguồn cung cấp cho MODULE được cấp bởi BOARD chủ qua chân cắm PX
Số chân(PORT SV1) Chân VĐK Chức năng
Bảng chức năng các chân của cổng COM
BOARD thực tế:
4 MODULE mở rộng cổng 8255A
Sơ đồ nguyên lý:
Trang 4Trên sơ đồ nguyên lý chân cắm P0 được kết nối với cổng P0 của BOARD chủ ( SV0 ) 3 chân cắm còn lại PA, PB, PC là các cổng mở rộng Nguồn cung cấp được BOARD chủ cung cấp qua cổng P0
Sơ đồ chân cắm P0
Số chân(P0) Chân VĐK Chân IC8255A
BOARD thực tế:
5 MODULE step motor
Có rất nhiều loại động cơ bước nhưng trong hệ thống này sử dụng động cơ bước loại nhỏ Mạch điện giao tiếp với động cơ bước sử dụng bốn sơ đồ transistor mắc kểu đẩy kéo (C1815 và H1061)
Sơ đồ nguyên lý:
Trên sơ đồ nguyên lý có những chân cắm SENSOR kết nối với cảm biến tốc độ, chân cắm PX kết nối với BOARD chủ( truyền dữ liệu ) Khi lập trình cho IC 89C51 ta
Trang 5dùng bất kỳ 1 trong 3 cổng (P0, P1, P2 ) để điều khiển động cơ Trên chân cắm PX có chân 15 và 17 được kết nối với P3.6 và P3.7 (trên VDK) điều khiển quay trái và quay phải Còn lại chân cắm STEP_MOTOR kết nối với động cơ bước Nguồn cung cấp của BOARD được cung cấp từ BOARD chủ bởi chân cắm PX
Sơ đồ thực tế của MODULE:
6 MODULE LCD
Sơ đồ nguyên lý:
Trên sơ đồ nguyên lý có chân cắm PX được kết nối với 1 trong 4 cổng cua BOARD chủ
Ngày nay, thiết bị hiển thị LCD (Liquid Crystal Display) được sử dụng trong rất nhiều các ứngdụng của VĐK Trong các ví dụ ở phần này , mô tả một kỹ thuật dơn giản dể hiển thị cac ký tự đặc biệt của nhà sản xuất từ bộ phát ký tự nội và các ký tự được người sử dụng thiết kế trên một modul LCD ký tự Modul LCD được kết nối với
Trang 6vi điều khiển thông qua các port xuất nhập Modul LCD cũng có thể được kết nối trực tiếp với bus dữ liệu kết hợp với mạch giãi mã địa chỉ Các modul LCD này được thiết
kế chuyên biệt để sử dụng với các loại vi điều khiển khác nhau.Điều này co nghiã là
nó không được kích hoạt với các mạch IC đơn giản Modul LCD trình bày ở đây được sử dụng để hiển thị các thong tin đơn giản (dưới dạng ký tự ) Kiểu modul LCD được trình bày ở đây , trong thực tế được sử dụng rất nhiều do
có cấu trúc đơn giản , dễ sử dụng và giá thành thấp Modul LCD được thiết kế trên
cơ sở vi điều khiển HD44780 và có thể hiển thị thong tin trên 2 dòng , mỗi dòng co
16 ký tự Nó có thể hiển thị tất cả các chữ trong bảng chữ cái , chử Hi Lạp , các dấu chấm câu , các ký hiệu toán học ,….Thêm vào đó , modul LCD này có thể hiển thị được các ký hiệu do người sử dụng thiết kế ra Ngoài ra con` có một số đặc trưng hữu dụng khác như tự động dịch chuyển thông tin hiển thị (dịch trái hoặc dịch phải),hiển thị con trỏ ,đèn nền ,…
Nguyên lý hoạt động cơ bản của LCD:
Địa chỉ (Số chân Port) Chân VĐK Chức năng
2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 Px.0 ÷ Px.7(DB0 đến DB7) Chân dữ liệu
Sơ đồ chân và chức năng của LCD
Để gửi một lệnh bất kỳ nêu ở bảng trên đến LCD, cần đưa chân RS = 0, còn để gửi dữ liệu thì bật RS = 1 Sau đó, gửi sườn xung cao xuống thấp đến chân CS để cho phép chốt dữ liệu trong LCD, (Sử dụng hàm trễ sau mỗi lần gửi mã lệnh hay dữ liệu đến LCD)
BOARD thực tế:
7 MODULE chuyển đổi tương tự sang số ADC
Các bộ chuyển đổi ADC thuộc trong những thiết bị được sử dụng rộng rãi nhất
để thu thập và hiển thị dữ liệu Các máy tính số, các chip điều khiển sử dụng các giá trị nhị phân, nhưng trong thực tế thì mọi đại lượng lại ở dạng tương tự (liên tục) Nhiệt độ, áp suất (khí hoặc chất lỏng), độ ẩm và vận tốc là một số ít trong những đại lượng vật lý của thế giới thực mà ta gặp hàng ngày Để lấy được dữ liệu là các đại lượng vật lý đó ta cần sử dụng cảm biến và chuyển nó thành các đại lượng điện (dòng
Trang 7điện, điện áp) và những đại lượng dòng điện và điện áp này đều ở dạng liên tục (tương tự)
Do vậy, khối chuyển đổi ADC này sẽ có chức năng chuyển đổi các tín hiệu tương tự thành tín hiệu số
Ta có sơ đồ nguyên lý:
Trên sơ đồ nguyên lý có chân cắm PX dùng để kết nối với BOARD chủ( sau khi đã lập trình cho IC89C51 dùng bất ky 1 trong 4 cổng Biến trở VR2 điều chỉnh VREF Nguồn cung cấp của MODULE đã được cung cấp từ BOARD chủ Với các nguồn +12V và +5V (DC)
Địa chỉ (Số chân Port) Chân VĐK Chức năng Ghi chú
2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 Px.0 ÷ Px.7 DB0 đếnDB7 Chân đầu ra số
đổi
Trang 817 P3.7 RD
Bảng chức năng chân của ADC 0804
Các yêu cầu của khối chuyển đổi ADC
- Chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số 8 bit
- Chuyển đổi tín hiệu số 8 bit thành tín hiệu tương tự
Nguyên lý của Mạch ADC 0804: điện áp được chuyển đổi đưa vào +Vin và –Vin Giải điện áp này trong khoảng 0 ÷ +5V Đối với dải điện áp đưa vào nhỏ hơn +5V thì phải đưa vào điện áp mẫu Vref/2 theo bảng sau:
Các mức điện áp chuyển đổi của ADC0804
Sơ đồ linh kiện bố thí nghiệm của MODULE ADC:
8 MODULE điều khiển đèn giao thông tại ngã tư.
Với mạch đèn giao thông tại ngã tư này chúng ta phải dùng 3 cổng Trong đó cổng P3 dùng để điều khiển các transistor của 4 LED 7 thanh 2 cổng bất kỳ còn lại dùng để điều khiển LED 7 thanh và LED đơn Trong mach chúng ta dùng phương pháp quet LED
Trên sơ đồ nguyên lý có 2 jum cắm:
- chân cắm PX_7_SEGMENT: được kết nối với các LED 7 thanh và một số chân của cổng P3 của vi điều khiển trên BOARD chủ
Bảng kết nối các chân trên chân cắm Chân trên jum
PX_7_SEGMENT
Chân ví điều khiển LED 7 thanh Chú thích
Trang 915 P3.6 LED đơn vị(1C1,2C1)
- Chân cắm PX_LED_COLOR được kết nối từ cổng bất kỳ ở BOARD chủ tới các led
Sơ đồ nguyên lý:
Sơ đồ linh kiện bố thí nghiệm của MODULE điều khiển đèn giao thông tại ngã tư:
9 MODULE chuyển đổ số tương tự DAC.
Sờ đồ nguyên lý:
Trong sơ đồ sử dụng IC DAC0808 có chức năng chuyển đổi tín hiệu số 8 bít sang tín hiệu tương tự, 8 đường trên chân cắm PX dùng để nhận dữ liệu số từ hệ thống điều khiển Ngõ ra của DAC0808 là tín hiệu tương tự được đưa qua IC khuyếch đại đệm A741, sau đó đưa đến JP UOT Đồng thời tín hiệu ra của IC A714 được đưa vào IC LM3914 để quan sát được rõ hơn tín hiệu sau khi được chuyển đổi Độ phân giải của
Trang 10DAC được điều chỉnh bằng biến trở VR Nguồn MODULE được cung cấp từ BOARD chủ
Đối với dải điện áp đưa vào nhỏ hơn +5V thì phải đưa vào điện áp mẫu Vref/2 theo bảng sau:
Các mức điện áp chuyển đổi của DAC0808 BOARD bố thí ninh kiện thực tế:
10 MODULE DC_motor Encoder
Có rất nhiều loại động cơ một chiều khác nhau Nhưng ở trên MODULE này chúng ta chỉ sử dụng loại động cơ DC công suất rất nhỏ Mạch điện giao tiếp để điều khiển động cơ một chiều là IC ULN2803 Trên chân cắm PX có chân số 2 và chân số 4 được kết nối với BOARD chủ (dùng Px.0 và Px.1) Chân số 15 và 17 được kết nối với P3.6 và p3.7 của vi điều khiển để điều khiển quay trái và quay phải Chân cắm SENSOR dùng kết nối với cảm biến tốc độ Chân cắm DC_MOTOR dùng kết nối với động cơ DC
Sơ đồ nguyên lý:
11 MODULE LED đơn.
Sơ đồ nguyên lý:
