Đồ án môn học 2 đo khoảng cách dùng sóng siêu âm

Đồ án môn học 2 đo khoảng cách dùng sóng siêu âm

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật đã làm chocuộc sống của con người ngày càng được nâng cao về mọi mặt trong cuộc sống,trong sinh hoạt cũng như trong sản xuất Với việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vàocuộc sống đã làm cho chất lượng cuộc sống nâng lên rõ rệt, đặt biệt là nâng caonăng suất lao động trong các nhà máy, xí nghiệp Đó là việc ứng dụng các mạchđiện tử vào trong các dây chuyền sản xuất Các mạch điện tử này với độ chính xáccao và dễ sử dụng đã dần dần thay thế được vai trò của người công nhân trong cácnhà máy, xí nghiệp

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đồ án này em đã nhận được sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của Giáo viên hướng dẫn Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Duy Thảo đã tậntình hướng dẫn và chỉ dạy cho em trong suốt quá trình thực hiện đồ án này

Qua đây em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các Thầy Cô trong khoa Điện- Điện

tử cũng như trong trường đã cung cấp cho em những kiến thức nền tảng cũng nhưchuyên ngành trong suốt những học kỳ qua Chính những điều này đã giúp em hoànthành đồ án này một cách tốt đẹp

Xin cảm ơn quí thầy cô trong thư viện trường đã tạo điều kiện cho em có được

các tài liệu cần thiết để thực hiện đồ án này.

Sau cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến những người thân trong giađình, các bạn bè trong và ngoài lớp, những người đã luôn góp ý, động viên, khuyến

Ngày 28 tháng 11 năm 2011

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Đông Thức

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Tp Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 11 năm 2011

Giáo viên hướng dẫn

Nguyễn Duy Thảo

PHẦN 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

3.1 Lưu đồ giải thuật

3.2 Mã nguồn chương trình(code)

3.3 Mô phỏng

3.4 Sơ đồ mạch in

PHẦN 5: TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHẦN 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

Sau 3 năm học tại khoa Điện-điện tử của trường đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh, em đã có một số kiến thức nhất định về điện tử cơ bản, kỹ thuật số, và những kỹ năng lập trình cho vi xử lý Quan sát cuộc sống thực tế thì em thấy đo khoảng cách là một ứng dụng thường được sử dụng Thì bằng những kiến thức đã có em đã tìm hiểu và từng bước cho ra đời sản phẩm là một mạch đo khoảng cách Mặc dù nó không được chính xác như một chiếc máy đo chuyên dụng nhưng cũng tương đối chính xác và có thể sử dụng được.

PHẦN 2: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN

2.1 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG

KHỐI NGUỒN

KHỐI HIỂN THỊ

KHỐI XỬ LÝ

KHỐI

CẢM

BIẾN

Sử dụng vi điều khiển AT89S52 để kích xung điều khiển SRF05 hoạt động và đo

độ rộng xung ở chân ECHO của SRF05.Sau khi đo xong vi điều khiển sẽ tính toán

và đưa giá trị đến cho LCD hiển thị kết quả

2.2.4 Khối hiển thị

Sử dụng LCD 16x2 để hiển thị khoảng cách đo được

2.3 GIỚI THIỆU LINH KIỆN

2.3.1 VI ĐIỀU KHIỂN AT89S52

AT89S52 thuộc họ 8051 có 40 chân cho các chức năng khác nhau như vào

ra I/O, đọc RD, ghi WR, địa chỉ, dữ liệu và ngắt.

Chân XTAL1 và XTAL2:

89S52 có một bộ giao động trên chip nhưng nó yêu cầu có một xung đồng hồngoài để chạy nó Bộ giao động thạch anh thường xuyên nhất được nối tới các chân đầu vào XTAL1 (chân 19) và XTAL2 (chân 18) Bộ giao động thạch anh được nối tới XTAL1 và XTAL2 cũng cần hai tụ điện giá trị 33pF Một phía của tụ điện được nối xuống đất

Chân EA:

Tín hiệu vào EAở chân 31 thường được mất lên mức 1 hoặc mức 0

Nếu ở mức 1, 89S52 thi hành chương trình từ bộ nhớ nội

Nếu ở mức 0, 89S52 sẽ thi hành chương trình từ bộ nhớ ngoại

Chân PSEN (program store enable): tín hiệu xuất ra từ vi điều khiển để điều

khỉên đọc bộ nhớ chương trình Nếu sử dụng bộ nhớ chương trình ngoài thì PSEN được nối với OE của ROM, nếu không sử dụng thì bỏ trống chân này

Chân ALE ( address latch enable): cho phép chốt địa chỉ Tín hiệu ALE sẽ được

nối với chân LE của IC chốt

Các PORT:

Port 0 (chân 32 – 39): là port có hai chức năng 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 (chân 1 – 8): là port IO, các chân P1.0, P1.1, P1.2, có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoài nếu cần Ngoài ra chân P1.0 cũng là ngõ vào của timer 2, chân P1.1 là ngõ vào ngắt ngoài timer 2 của 8952

Port 2 (chân 21 – 28): là 1 port đa năng được dùng như các đường xuất nhậphoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết bị dùng bộ nhớ mở rộng.Port 3 (chân 10 – 17): là port đa năng nếu không sử dụng thì port 3 dùng làmIO; nếu có sử dụng thì có các chức năng đặc biệt sau :

 P3.0 - RxD: dùng để nhận dữ liệu nối tiếp trong khi giao tiếp UART hay giaotiếp máy tính

 P3.1 - TxD: dùng để truyền dữ liệu nối tiếp trong khi giao tiếp UART hay giao tiếp máy tính

 P3.2 - INT0: tín hiệu ngắt ngoài thứ 0

P3.3 - INT1: tín hiệu ngắt ngoài thứ 1

 P3.5 - T1: ngõ vào nhận xung ngoại cho timer / counter 1.

 P3.6 - WR: điều khiển ghi dữ liệu

 P3.7 - RD: điều khiển đọc dữ liệu

Bộ nhớ mở rộng bên ngoài và bộ nhớ chương trình bên trong và bộ nhớ chương trình bên trong không có gì đặc biệt – chỉ có chức năng lưu trữ dữ liệu và

mã chương trình nên không cần phải khảo sát

Bộ nhớ chương trình bên trong của vi điều khiển thuộc loại bộ nhớ FLASH ROM cho phép xoá bằng xung điện và lập trình lại

RAM bên trong 89S52 được phân chia như sau:

 Các bank thanh ghi có địa chỉ từ 00H đến 1FH

 RAM địa chỉ hóa từng bit có địa chỉ từ 20H đến 2FH

 RAM đa dụng từ 30H đến 7FH

 Các thanh ghi chức năng đặc biệt 80H đến FFH

C/ CÁC THANH GHI CÓ CHỨC NĂNG ĐẶC BIỆT

Các ô nhớ có địa chỉ 80H, 90H, A0h, B0h: Là các Port của 89S52 bao gồm port0 có địa chỉ là 80H, Port1 có địa chỉ 90H, Port2 có địa chỉ A0H và Port3 có địa

chỉ B0H Tất cả các Port này có thể truy xuất từng bit nên rất thuận tiện trong điều khiển IO.

Ô nhớ có địa chỉ 81H: Là thanh ghi con trỏ ngăn xếp SP (stack pointer) - có chức năng quản lý địa chỉ của bộ nhớ ngăn xếp Bộ nhớ ngăn xếp dùng để lưu trữ

dữ liệu tạm thời trong quá trình vi điều khiển thực hiện chương trình

Ô nhớ có địa chỉ 82h và 83h: Là 2 thanh ghi dpl (byte thấp) có địa chỉ là 82H

và dph (byte cao) có địa chỉ 83H Hai thanh ghi này có thể sử dụng độc lập nếu lưutrữ dữ liệu và có thể kết hợp lại tạo thành 1 thanh ghi 16 bit có tên là dptr và gọi là con trỏ dữ liệu – được dùng để lưu địa chỉ 16 bit khi truy xuất dữ liệu bên ngoài

Ô nhớ có địa chỉ 87H: Là thanh ghi pcon (power control) có chức năng điều khiển công xúât khi vi điều khiển làm việc hay ở chế độ chờ

Các ô nhớ có địa chỉ từ 88H đến 8DH : Là các thanh ghi phục vụ cho 2 timer/ counter T1, T0 Thanh ghi TH0 và TL0 kết hợp lại tạo thành 1 thanh ghi 16 bit có chức năng lưu trữ xung đếm cho timer/counter T0 Tương tự cho 2 thanh ghi TH1 và TL1 kết hợp lại lưu trữ xung đếm cho timer/counter T1 Khả năng lưu trữ

số lượng xung đếm là 65536 xung

Các ô nhớ có chức năng 98H đến 99H : Là 2 thanh ghi scon và sbuf:scon (series control): thanh ghi điều khiển truyền dữ liều nối tiếp Sbuf (series buffer ): thanh ghi đệm dữ liệu truyền nối tiếp

Các ô nhớ có địa chỉ từ A8H đến B9H : Là 2 thanh ghi IE và IP – thanh ghi

IE (interrupt enable): thanh ghi điều khiển cho phép / không cho phép ngắt IP (interrupt priority): thanh ghi điều khiển ưu tiên ngắt

Thanh ghi trạng thái chương trình (PSW: Program Status Word): Thanh ghi trạng thái chương trình có địa chỉ D0H được tóm tắt như sau:

Thanh ghi B : Thanh ghi B có địa chỉ F0H được dùng cùng với thanh ghi A

để thực hiện các phép toán nhân chia Lệnh MUL AB: sẽ nhận giá trị không dấu 8bit với 8 bit trong hai thanh ghi A và B, rồi trả về kết quả 16 bit trong A (byte cao)

và B(byte thấp) Lệnh DIV AB: lấy giá trị trong thanh ghi A chia cho giá trị trongthanh ghi B, kết quả nguyên lưu trong A, số dư lưu trong B

D/ BỘ ĐỊNH THỜI TIMER TRONG VI ĐIỀU KHIỂN

 Thanh ghi chọn kiểu làm việc cho Timer-Mode Register

 Thanh ghi điều khiển- Control Register

E/ HOẠT ĐỘNG NGẮT CỦA VI ĐIỀU KHIỂN

Hoạt động của từng bit trong thanh ghi cho phép ngắt IE được tóm tắt trong bảng dưới đây:

 Cấu trúc ngắt của vi điều khiển

 Các vector ngắt

2.3.1 CẢM BIẾN SIÊU ÂM

A/ CÁC MODE HOẠT ĐỘNG

Sơ đồ chân SRF05

Giản đồ xung mode 1:

B/ TÍNH TOÁN KHOẢNG CÁCH

2.3.2 LCD 16X2

A/ CHỨC NĂNG CÁC CHÂN

B/ CÁC LỆNH ĐẾN THANH GHI CỦA LCD

C/ DẠNG SÓNG DIỀU KHIỂN LCD

2.4 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

PHẦN 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

3.1 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT

3.1.1 LƯU ĐỒ KHỞI TẠO LCD

3.1.2 LƯU ĐỒ MAIN PROGRAM

;KIEM TRA HANG TRAM

C/ CHƯƠNG TRÌNH CON BCDTOASCII

3.3 MÔ PHỎNG

PHẦN 4: KẾT LUẬN

1 Thành quả đạt được

- Mạch chạy ổn định, hiển thi khoảng cách đến giá trị nhỏ hơn mm

- Biết lập trình được các mạch cơ bản ứng dụng trong thực tế

- Nắm được nguyên tắc hoạt động của mạch

2 Nhược điểm

- Chưa xóa số 0 vô nghĩa nên nhìn hơi bị rối mắt

- Không có nút nhấn chuyển từ đơn vị này sang đơn vị khác ( từ cm qua m hoặc cm qua inch)

3 Hướng phát triển

Tìm hiểu thêm phần lập trình để hoàn hiện hóa các chức năng như: xóa số không vô nghĩa, thêm chức năng chuyển qua lại giữa các đơn vị đo và giảm thiếu sai số đo đến giá trị nhỏ nhất

PHẦN 5: TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Giáo trình vi xử lý 1-Thầy Nguyễn Đình Phú - Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM

2. Giáo trình thực tập vi xử lý-vi điều khiển –Thầy Nguyễn Đình Phú

3 Một số trang web tham khảo:

 sao-rap-cam-bien-sieu-am-srf05-39140/

http://www.dientuvietnam.net/forums/cam-bien-do-khoang-cach-103/lam- www.datasheet.com