BÁO CÁO THỰC TẬP-Voltmet điện tử hiển thị bằng màn hình máy tính

Trong thực tế các bộ Vi Điều Khiển các bộ Vi Điều Khiển được ứng dụng vào mọi lĩnh vực của đời sống từ các thiết bị nhỏ như điện thoại di động , máy nhắn tin, trò chơi điện tử , các thiế

BÀI TẬP LỚN MÔN VI ĐIỀU KHIỂN

Đề tài: Voltmet điện tử hiển thị bằng màn hình máy tính

………

………

……….

Giáo viên hướng dẫn: NGUYỄN ANH DŨNG

Sinh viên thực hiện : NGUYỄN TIẾN TÙNG

: TRẦN HỮU TẬP : NGUYỄN VĂN NHẬT

Lớp : Điện Tử 2 Khóa : 9 (2007-2010)

Hệ : chính quy

Hà Nội T11/2009

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ

NỘI

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT

NAM KHOA ĐIỆN TỬ Độc Lập-Tự Do-Hạnh Phúc

BÀI TẬP LỚN MÔN TRUYỀN HÌNH

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Tiến Tùng

: Nguyễn Văn Nhật : Trần Hữu Tập

1 Đề tài : Voltmet điện tử hiển thị bằng màn hình máy tính

………

………

………

………

2 Nội dung chính của đề tài: .Thiết kế mạch voltmet điện tử

3 Ngày Giao đề tài : T11 /2009 4 Ngày nộp đề tài : T12/2009

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

(kí,ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa điện tử đã nhiệt tình giảng dạy Đặc biệt là sự giúp đỡ rất tận tình của thầy trong suốt quá trình thực hiện đề tài này

Em cũng xin cảm ơn tất cả các bạn trong lớp đã cùng đóng góp ý kiến để chúng em có thể hoàn thành tốt đề tài này

Mặc dù đã cố gắng rất nhiều nhng vì tầm hiểu biết của chúng em có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu sót Chúng em rất mong nhận

đợc sự góp ý quý báu của quý Thầy cô và của các bạn

LỜI NÓI ĐẦU Nghành kỹ thuật Điện tử hiện nay đang phát triển mạnh mẽ , kỹ thuật Vi Điều Khiển đã trở lên quen thuộc trong các nghành kỹ thuật và trong dân dụng Trong thực tế các bộ Vi Điều Khiển các bộ Vi Điều Khiển được ứng dụng vào mọi lĩnh vực của đời sống từ các thiết bị nhỏ như điện thoại di động , máy nhắn tin, trò chơi điện tử , các thiết bị gia dụng như ( máy giặt, điều hoà , tủ lạnh…) đến những thiết bị có quy mô lớn như các bộ điều khiển tự động trong các nhà máy , xi nghiệp, hệ thống thông tin liên lạc… vi điều khiển đã góp phần đưa con người đến dỉnh cao của nhân loại

Dưới đây chúng em xin giới thiệu một ứng dụng nhỏ của Vi Điều Khiển 8051( cụ thể là vi điều khiển AT89S52) để thiết kế “ VOLTMET HIỂN THỊ TRÊN MÁY TÍNH ” Đây là một ứng dụng nhỏ của Vi Điều Khiển nhưng được sử dụng rất nhiều trong chuyên nghành Điện _ Điện tử

Do thời gian nghiên cứu và thực hiện đề tài có giới hạn , chúng em

đã cố gắng để hoàn thành đề tài Nhưng không tránh khỏi những thiếu sót

về tài liệu và cách trình bày … vậy rất mong được sự góp ý của thầy cô, bạn bè

Xin chân thành cảm ơn !

A Cơ Sở Lý Thuyết

I Giới thiệu tổng quan về họ vi điều khiển 8051

Họ vi điều khiển 8051 là một trong những họ vi điều khiển thông dụng nhất Đây là họ vi điều khiển được sản xuất theo công nghệ CMOS Có tốc độ cao và công suất thấp, bộ nhớ Flash có thể lập trình được

1 Sơ đồ khối của AT89s52

2 Những đặc trưng của AT89s52

kỳ đọc xoá

3 Sơ đồ chân và chức năng của AT89s52

Như vậy theo sơ đồ trên AT89s52 có 40 chân mỗi chân có chức năng như các đường I/O (xuất nhập ) , trong đó 24 chân có công dụng kép, môi x đường có thể hoạt động như một đường I/O hoặc như đường điều khiển hoặc như thành phần của bus điều khiển và bus dữ liệu

3.1 Port 0 ( P0.0- P0.7)

Port 0 gồm 8 chân, ngoài các 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

8051 giao tiếp với các thiết bị ngoài có kiến trúc bus như các vi mạch nhớ, mạch nhớ PIO…

3.2 Port 1 ( P1.0- P1.7)

Port 1 có chức năng xuất nhập theo bit và byte Ngoài ra, ba chân P1.5, P1.6, P1.7 được dùng để nạp ROM theo chuẩn ISP, hai chân P1.0,

và P1.1 được dùng cho bộ Timer 2

3.3 Port 2 (P2.0-P2.7)

Là một port có công dụng kép, là đường xuất nhập hoặc là byte cao của bus dịa chỉ đối vớo các thiết bị đồng bộ nhớ mở rộng

3.4 Port 3 (P3.0- P3.7)

Mỗi chân trên Port 3 ngoai chớc năng xuất nhập còn có chớc 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 bên ngoài 1

P3.4 T0 Ngõ vào của Timer/counter 0 P3.5 T1 Ngõ vào của Timer/ counter 1 P3.6 /WR Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài P3.7 /RD Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài

3.5 Chân /PSEN ( Program store Enable)

/PSEN là chân điều khiển đọc chương trình ở bộ nhớ ngoài, nó được nối với chân /OE để cho phép đọc các byte mã lệnh trên ROM ngoài /PSEN sẽ ở mức thấp trong thời gian đọc mã lệnh Mã lẹnh được đọc từ

bộ nhơ s ngoài qua bus dữ liệu (Port 0) thanh ghi ệnh để được giải mã Khi thực hiện chương trình trong ROM nội thì /PSEN ở mức cao

3.6 Chân ALE (Address Latch Enable)

ALE là tín hiệu điều chỉnh 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 74373, 74573 chốt byte địa chỉ thấp ra khỏi bus đa hợp địa chỉ / dữ liệu (Port 0)

3.7 Chân /EA (External Access)

Tín hiệu /EA cho phép chọn bộ nhớ chương trình là bộ nhớ trong hay ngoài vi điều khiển Nếu EA ở mức cao (nối với vcc), thì vi điều

khiển thi hành chương trình trong ROM nội Nếu /EA ở mức thấp (nối với GND), thì vi điều khiển thi hành chương trình từ bộ nhớ ngoài

3.8 RST (Reset)

Ngõ vào RST trên chân 9 la f ngõ Reset của 8051 Khi tín hiệu này được đưa lên mức cao , các thanh ghi trong bộ vi điều khiển được tải những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống

3.9 XTAL1, XTAL2

AT89s52 có một bộ dao động trên chíp, nó thường được nối với với

bộ dao động bằng thạch anh có tần số lớn nhất là 33MHZ, thông thường

là 12MHZ

Hình trên là cách nối bộ dao động thạch anh

3.10 Vcc, GND

AT89s52 dùng nguồn điện áp một chiều có dải điện áp từ 4v đến 5,5v được cấp qua chân 20 và 40

Chíp ADC 0804 là bộ chuyển đổi tương tự số loạt họ ADC800 từ hãng National Semiconductor , nó cũng được nhièu hãng khác sản xuất

Nó làm việc với +5v và có độ phân giải 8 bit , ngoài độ phan giải thì thời gian chuiyển đổi cũng là một yếu tố quan trọng khác khi đánh giá bộ

ADC Thời gian chuyển đổi được định nghĩa như là thời gian mà bộ ADC cần chuyển đổi một đầu vào tương tự thành một số nhi phân Trong

ADC0804 thời gian chuyển đổi thay đổi phụ thuộc vào tần số đồng hồ được cấp tới chân CLK R và CLK IN nhưng không thể nhanh hơn 110µs, các chân của ADC0804 được mô tả như sau :

1 Chân CS_ chọn chíp : Là một đầu vào tích cực mức thấp, được sử

dụng để kích hoạt chíp ADC 0804 Để truy cập ADC 0804 thì chân này phải ở mức thấp

2 Chân RD : Đây là một tín hiệu đầu vào được tích cực mức thấp

các bộ ADC chuyển đổi đầu vào tương tự thanh số nhị phân tương đương với nó và giữ nó trong một thanh ghi trong RD được sử dụng để nhận dữ liệu được chuyển đổi ở đầu ra của ADC 0804 khi CS =0 ,nếu một xung cao xuống thấp được áp đến chân RD thì đầu ra số 8 bit được hiển thị ở các chân dữ liệu D0-D7 Chân RD cũng được coi như cho phép đầu ra

3 Chân ghi WR : Đây là chân đầu vào tích cực ở mức thấp được

dùng để báo cho ADC 0804 bắt đầu quá trình chuyển đổi Nếu CS =0, khi WR tạo ra xung thấp lên cao thì bộ ADC 0804 bắt đầu chuyển đổi giá trị đầu vào tương tự Vin về số nhị phân 8 bit Lượng thời gian cần thiết

để chuyển đổi, thay đổi phụ thuộc vào tần số đưa đến chân CLK IN và CLK R Khi việc chuyển đổi dữ liệu hoàn tất thì chân INTR được ép xuống thấp bởi ADC 0804

4 Chân CLK IN và CLK R : Chân CLK IN là một chân đầu vào

được nối với một nguồn đồng hồ ngoài Khi đồng hồ ngoài được sử dụng

để tạo là thời gian Tuy nhiên ADC 0804 cũng có máy tạo xung đồng

hồ , để sử dụng được máy tạo xung đồng hhồ trong của ADC 0804 thì chân CLK IN và CLK R được nối tới một tụ điện và một điện trở chỉ ra trên hình 3 Trong trường hợp này tần số được xác định bằng biểu thức:

f = 1/ 1,1RC

Gia trị của các đại lượng : R = 10 KΩ và C = 150 µF và tần số nhận được giá trị là f = 606 KHZ , thời gian chuyển đổi sẽ mất 110 µs

ADC080 4

+5 V

1 1 1

4

1 2 10

9

19

10k

150 pF

11 12 13 14 15 16 17 18

3 5

Má

y tính

Nomal

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

W RD

CS

CLK in

CLK R

A GND Vref/

2

Vin(-)

Vin(+

)

20 Vc c

10k

PO T

Hình 3: Kiểm tra ADC 0804 chạy ở chế độ tự do

5 Chân ngắt INTR

Đây là chân đầu ra tích cực mức thấp, bình thường nó ở trạng thái cao , và khi việc chuyển đổi hoàn tất thì nó xuống thấp để báo cho CPU biết là dữ liệu được chuyển đổi sẵn sàng để lấy đi Sau khi INTR xuống thấp ta lấy CS =0 và gửi một xung xuống thấp tới chân RD lấy dữ liệu ra của ADC 0804

6 Chân V in (+) và V in (-)

Đây là các đầu vào tương tự vi sai mà V in = V in(+) + V in (-) Thông thường V in(-)được nối xuống đất và V in(+)được dùng như đầu vào tương tự được chuyển đổi về dạng số

7 Chân Vcc

Đây là chân nguồn mức +5v nó được dùng như điện áp tham chiếu Khi đầu vào V ref/2 để hở

8 Chân V ref/2

Chân 9 là một điện áp đầu vào được dùng cho điện áp tham

chiếu Nếu chân này hở thì điện áp đầu vào tương tự cho ADC 0804 nằm trong dải 0 – 5v Tuy nhiên, có nhiều ứng dụng mà đầu vào tương tự áp đến V in còn phải khác ngoài dải 0 – 5v Chân V ref/2 được dùng để thực thi các điện áp đầu vào khác ngoài dải 0 – 5v ví dụ, nếu dải đầu vào tương tự cần phải là 0 đến 4v thi V ref/2 được nối với +2v

Bảng 12 5 biểu diễn dải điện áp V in đối với các đàu vào V ref/2 khác nhau

Bảng 12.5 : Điện áp V ref/2 liên hệ với dải V in

Ghi chú:

+ Vcc =5v

+ Khi V ref/2 hở thì đo được ở đó khoảng 2,5v

+ Kích thước bước (độ phân giải) là sự thay đổi nhỏ nhất mà ADC có thể phân biệt được

9 Các Chân dữ liệu D0 – D7

Các chân dữ liệu D0 – D7 là các chân đầu ra dữ liệu số Đây là những chân đệm ba trạng thái và dữ liệu và dữ liệu được chuyển đổi chỉ được truy cập khi CS = 0 và chân RD bị đưa xuống thấp để tich s điện áp đầu ra ta có thể sử dụng công thức sau :

D kichthuocVin buoc

out 

Với D out là đầu ra dữ liệu số V in là điện áp ở đầu vào tương tự và độ phân giải là sự thay đổi nhỏ nhất được tính như là: (2xV ref/2) chia cho

255, đối với ADC 8 bit

10 Chân đất tương tự và chân đất số

Đây là những chân đầu vào cấp đất chung cho cả tín hiệu số và tương tự Đất tương tự được nối tới đất của chân V in tương tự còn đất

số được nối tới đất của chân Vcc Lý do mà ta phải có hai đất là để cách

ly tín hiệu tương tự Vcctừ các điẹn áp ký sinh tạo ra viẹc chuyển mạch số được chính xác Trong phần trình bay f này của chúng ta thì các chân này được nối chung một đất Tuy nhiên, trong thực tế khi đo dữ liệu các chân đất này được nối tách biệt

Từ những điêu f trên ta kết luận rằng các bước cần phải thực hiện khi chuyển đổi dữ liệu bởi ADC 0804 là:

a Bật CS =0 và gửi một xung thấp lên cao tới chân WR để bắt đầu chuyển đổi

b Duy trì hiển thị chân INTR Nếu INTR xuống thấp thì việc chuyển đổi được hoàn tất và ta có thể sang bước kế tiếp Nếu INTR cao tiép tục thăm dò cho đến khi nó xuống thấp

c Sau khi chân INTR xuống thấp đến chân RD để lấy dữ liệu ra khỏi chíp ADC 0804 phân chia thời gian cho quá trình này được trình

bày trên hình 4

Hình 4 : Phân chia thời gian đọc và ghi của ADC 0804

tính

I Sơ đồ mạch nguyên lý:

5 V

C 2

3 3 p f

0

J 3

V in

1

1 1 0 5 9 2 M H z

R 1 5

R

C 1 0

C A P

V C C

R 1 4

R

R 1 3

R

T h a n g 3 ( 5 0 V )

U 1

A T 8 9 C 5 2

9

1 8 2 9

3 1

1 3 5 7

2 1

2 3

2 5

2 7

1 0

1 2

1 4

1 6

3 9

3 7

3 5

3 3

R S T

X T A L 2 A L E / P R O GP S E N

E A / V P P

P 1 0 / T 2

P 1 1 / T 2 - E X

P 1 2

P 1 4

P 1 6

P 2 0 / A 8

P 2 2 / A 1 0

P 2 4 / A 1 2

P 2 6 / A 1 4

P 3 0 / R X D

P 3 1 / T X D

P 3 2 / I N T 0

P 3 4 / T 0

P 3 6 / W R

P 3 7 / R D

P 0 0 / A D 0

P 0 2 / A D 2

P 0 4 / A D 4

P 0 6 / A D 6

0

R 4

1 0 K

U 5

1 4

2

1 2 9

1 1

1 3 8

1 4 7

C 1 +

C 1

-C 2 +

C 2

V +

R 1 O U T

T 1 I N

R 1 I N

T 1 O U T

T h a n g 2 ( 2 5 V )

J 4

C O N 4

1 3

P 1

C O N N E C T O R D B 9

5 4 3 2 1

R 1 7

R

C 3

1 n

R 1 6

R

2 5 V

V C C

S W 1

T h a n g 1 ( 5 V )

U 3

A D C 0 8 0 4

1 8

1 6

1 4

1 2 1 3

6 7

1 9 4 9 8

D B 0

D B 2

D B 4

D B 6

C S

W R

I N T R

V I +

V I

-C L K R

C L K

V R E F

A G N D

5 0 V

V C C

C 4

3 3 p F

II Mạch LAYOUT:

CS

D0 –

Read it

End conversion

Start conversion

WR

INTR

RD

III CODE

#include<stdio.h>

#include<reg52.h>

#include<math.h>

unsigned char

M[10]={0x30,0x31,0x32,0x33,0x34,0x35,0x36,0x37,0x38,0x39};

unsigned char tram,chuc,donvi,phan1,phan2,phan_nguyen,phan_phan; sbit INTR_ADC=P0^7;

sbit WR_ADC=P0^6;

sbit RD_ADC=P0^5;

sbit t1=P0^0;

sbit t2=P0^1;

sbit t3=P0^2;

int t,ap,i;

float x,volt;

void delay(t)

{

int i;

for(i=0;i<5000;i++);

}

void dieukhien_ADC()

{

WR_ADC=0;

delay(2);

WR_ADC=1;

while(INTR_ADC);

RD_ADC=0;

x=P2;

RD_ADC=1;

}

{

unsigned char nghin,tram,chuc,donvi;

SCON=0X52;

TH1=TL1=-3;

ap=(int)(ap);

nghin=ap/1000;

tram=(ap%1000)/100;

chuc=((ap%1000)%100)/10;

donvi=((ap%1000)%100)%10;

for(i=0;i<=4;i++) {

while(!TI);

SBUF=0x08;

TI=0;

}

while(!TI);

SBUF=M[nghin];

TI=0;

while(!TI);

SBUF=M[tram];

TI=0;

while(!TI);

SBUF=0x2c;

TI=0;

while(!TI);

SBUF=M[chuc];

TI=0;

while(!TI);

SBUF=M[donvi];

TI=0;

}

void main(void)

{

while(t1==0) {

dieukhien_ADC();

volt=(float)(x/51);

truyendulieu1();

}

while(t2==0)

{

volt=(float)((x/51)*5);

}

while(t3==0)

{

dieukhien_ADC();

ap=(float)((x/51)*10);

truyendulieu1();

} }

IV SƠ ĐỒ MÔ PHỎNG:

V PHẦN KẾT LUẬN

Đồ án đã cơ bản hoàn thành về các yêu cầu thiết kế và đã đạt được yêu cầu về kỹ thuật và ứng dụng,.Song bên cạnh đó đồ án của chúng em còn một số hạn chế như: khả năng đochưa được chuẩn, sai số còn

cao,thiết kế phần code chưa tối ưu

Do hạn chế về thời gian và kiến thức nên đồ án của nhóm em vẫn còn nhũng hạn chế và thiếu sót như trên Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các bạn sinh viên, của các thầy cô giáo để đồ án của nhóm em được hoàn thiện hơn

Tài liệu tham khảo

1.Vi điều khiển cấu trúc lập trình và ứng dụng

(Nhà xuất bản giáo dục)

2.Họ vi điều khiển 8051

www.atmel.com

www.svbkol.org

www.diendandientu.com

www.microchip.com

www.diendansv.hutech.edu.vn

www.ttvnol.com

www.8052.com

www.kmitl.ac.th

www.ftdichip.com