XÂY DỰNG ỨNG DỤNG MARKET THỬ NGHIỆM CÁC ỨNG DỤNG CHO MICROCONTROLLER 8051

XÂY DỰNG ỨNG DỤNG MARKET THỬ NGHIỆM CÁC ỨNG DỤNG CHO MICROCONTROLLER 8051

xây dựng ứng dụng Market thử nghiệm các ứng dụng

cho microcontroller 8051.

1 Tính cấp thiết của đề tài:

Với mục đích áp dụng những kiến thức đã học, nâng cao khả năng t duy sáng tạo trong

học tập và đợc sự khuyến khích, hớng dẫn của các thầy cô giáo trong khoa Kỹ thuật điện tử I,

nhóm sinh viên chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu khoa học với đề tài “Xây dựng ứng dụng

Maket thử nghiệm các ứng dụng cho MicroController 8051 “.

Trong những năm gần đây trên thế giới cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ chế tạo linh kiện bán dẫn và vi mạch tổ hợp, một hớng phát triển mới của các vi xử lí đã hình thành

đó là các vi điều khiển Ngoài khối xử lý trung tâm thực hiện chức năng nhiệm vụ của một vi xử

lý, vi điều khiển đợc tích hợp thêm các khối chức năng hỗ trợ, để tạo thành một khối điều khiển hoàn chỉnh Bên cạnh đó, vi điều khiển còn cho phép ngời sử dụng lập trình tuỳ theo yêu cầu dựa trên tập lệnh riêng khá phong phú Cùng với đặc điểm nổi bật là công suất tiêu thụ thấp, vi

điều khiển đã đợc ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực liên quan tới điều khiển tự động trong đó

có lĩnh vực Viễn thông

Để tìm hiểu đợc phần nào các đặc tính u việt của họ vi điều khiển, với các kiến thức đã học

về Kỹ thuật số, Kỹ thuật vi xử lý, Kỹ thuật mạch điện tử, và Điều khiển tự động, cùng ý tởng

về một mô hình điều khiển thang máy thực chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu ứng dụng vi điều khiển để điều khiển thang máy và chọn vi điều khiển điển hình là 8051

2 Nội dung của đề tài:

a- Giới thiệu về MicroController 80C51:

Theo yêu cầu thực tiễn ngày càng cao, các bộ vi xử lý đợc phát triển để phục vụ cho việc

đo lờng và điều khiển tự động Do vậy ngời ta đã tích hợp nhiều chức năng vào bộ vi xử lý, trong một chip vi xử lý còn có nhiều chức năng nh: các bộ nhớ, bộ đếm, bộ tạo xung, các bộ biến đổi A/D hay D/A, các cổng vào ra, Bộ vi xử lý lúc này đã có đủ những chức năng của một bộ vi điều khiển Vì vậy các vi mạch này đợc gọi là bộ vi điều khiển

Một cách tổng quát ,ta có thể định nghĩa :

Bộ vi điều khiển Bộ vi xử lý + Các khối chức năng

Trong những năm qua, cùng với sự phát triển của cách mạng công nghệ, các bộ vi điều khiển phát triển mạnh theo các hớng sau :

+ Giảm nhỏ dòng tiêu thụ

+Tăng tốc độ làm việc hay tần số xung nhịp của bộ xử lý

+Giảm điện áp nguồn nuôi

+Mở rộng các chức năng trên chip

Với xu hớng trên, công nghệ chế tạo vi điều khiển phát triển mạnh mẽ không ngừng và vi điều khiển đã xâm nhập vào rất nhiều lĩnh vực của đời sống Để tìm hiểu về các bộ vi điều khiển chung ta chọn vi điều khiển 80C51 thuộc họ MCS-51 để nghiên cứu nh một đại diện điển hình

do tính mềm dẻo trong sử dụng, với số lợng lớn và trong những năm gần đây đã đợc sử dụng

nh một bộ vi điều khiển tiêu chuẩn trong công nghiệp

Sơ đồ khối tổng quát của một vi điều khiển 8051 có thể đợc mô tả nh sau:

Bộ tạo dao

động

CPU

Điều khiển

ngắt.

Nguồn ngắt trong.

4Kbyte

Bộ nhớ

ch-ơng trình trong.

128byte

Bộ nhớ RAM trong

2bộ

đếm /

định thời

Khối

đ.khiển quản lý Bus

Port

Giao diện nối tiép.

Cổng I/O

8 bit Cổng I/OĐchỉ cao

Dữ liệu 8 bit

Cổng I/O

Đchỉ thấp Dữ liệu 8 bit

Cổng I/O Các chức năng đắc biệt Dữ liệu 8 bit

b- Hệ thống phần cứng:

Trong phạm vi đề tài, chúng tôi tiến hành xây dựng một mô hình thang máy thực và thực hiện viết chơng trình điều khiển cho 80C51 thực hiện chức năng điều khiển hệ thống thang máy Với cấu trúc đã trình bày ở các phần trớc, vi điều khiển 80C51 hoàn toàn thực hiện đợc chức năng điều khiển Chúng ta chỉ cần xây dựng thêm một số linh kiện hỗ trợ để tạo thành một mạch điều khiển hoàn chỉnh và ghép nối chúng với mô hình thang máy đã thiết kế

Các bộ phận của hệ thống điều khiển thang máy đợc xây dựng gồm có :

1 Một vi điều khiển 80C51

2 Mô hình mô phỏng thang máy thực 4 tầng và một bảng điều khiển gọi tầng và chọn tầng (để đơn giản ta gộp chung điều khiển của 4 tầng vào 1 bảng)

3 Bảng mạch ghép nối 80C51 với các thiết bị cần điều khiển

4 Có 2 động cơ và 4 rơle để thực hiện đa thang máy đi lên,xuống và đóng mở cửa

Đóng/mở cửa thang

Kéo thang lên/ xuống

Động cơ

Mạch điều khiển

Vi

điều khiển 80C51

Rơle lên Rơle xuống Rơle tốc độ

Rơle đóng

mở cửa.

Động cơ 1

Động cơ 2

Bảng

điều

khiển

+12V +5V

Nguồn

Hình 4.2: Sơ đồ khối mô tả hệ thống.

Bộ tạo dao

động

Hình 2.1: Cấu trúc của vi điều khiển 8051.

Mô hình mô phỏng thang máy và hộp điều khiển nh sau:

Trong đó:

L1,L2,L3 : Tín hiệu gọi lên tầng

X2,X3,X4 : Tín hiệu gọi xuống tầng

T1, ,T4 : Tín hiệu chọn tầng

c- Phần mềm điều khiển:

Bộ vi điều khiển cần có chơng trình điều khiển thích hợp để thực hiện các ứng dụng của

chúng ta Vì 80C51 chỉ hiểu đợc ngôn ngữ máy dới dạng các số nhị phân nên chúng ta phải có một chơng trình dịch từ các ngôn ngữ lập trình khác sang ngôn ngữ máy Chúng ta có thể sử dụng nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau nh C, PASCAL, BASIC, ASSEMBLY để viết các ứng dụng cho 80C51

d- Quá trình viết chơng trình đợc tiến hành nh sau :

+Viết chơng trình ASSEMBLY cho 80C51

+Sử dụng một trình dịch để dịch file ASSEMBLY ra file nhị phân (mã máy)

+Kiểm tra lỗi

+Dùng bộ nạp ROM để nạp chơng trình vào ROM

+Chạy thử chơng trình và kiểm tra

Trong đề tài này, chúng tôi đã xây dựng một thuật toán điều khiển thang máy và viết chơng trình điều khiển thang máy cho vi điều khiển 80C51 Lu đồ tóm tắt của thuật toán nh sau:

Mô Hình Thang máy.

X4 T4 L3 X3 T3 L2 X2 T2 L1 T1

Bảng điều khiển.

Tầng 1

Tầng 4

Tầng 3

Tầng 2

BEGI N

A=

1

A

=3

A

=2

L1 T1

L2 T2

L3 T3

L2-L3 X2-X3-X4 T2-T3-T4

L3 X3-X4 T3-T4

X4 T4 T3

CLOSE DOOR

WAIT

OPEN DOOR

X2 X3 L1 L2 L3 T1 T2 T3

X2 L1-L2 T1-T2

L1 T1 T4 T3

X2 T2 T3

X4 T4 T3

X3 T3 T3

A

=4

A

=2

A

=3

Ch ơng trình con

UP

Ch ơng trình con

DOW N

Clear

up Cleardow

+

+ +

+

+

+

+

+ +

+

+ +

+

+ +

+

+

+

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_

_ _

Trong đó các ký hiệu:

A : Trạng thái thang máy

L1 L3 : Tín hiệu gọi lên tầng

X2 X4 : Tín hiệu gọi xuống tầng

T1 T4 : Tín hiệu chọn tầng

3 Kết luận:

a- Kết quả thực nghệm:

Sau thời gian 3 tháng thực hiện, dới sự hớng dẫn của thầy Đặng Hoài Bắc và sự hỗ trợ, giúp đỡ của các thầy, cô trong khoa Kỹ thuật điện tử I, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu cơ

sở lý thuyết, tìm hiểu thực tế và xây dựng thuật toán điều khiển thang máy, sau đó viết ch ơng trình điều khiển cho vi điều khiển 80C51 Đề tài đã hoàn thành và đã thực hiện đợc một số vấn

đề cơ bản sau:

- Nghiên cứu về vi điều khiển với đại diện điển hình là vi điều khiển 8051

- Tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của thang máy và viết chơng trình phần mềm điều khiển thang máy

- Xây dựng mô hình thang máy

Qua quá trình thử nghiệm, mô hình thang máy đã hoạt động tốt, ổn định đáp ứng đợc các yêu cầu đề ra đối với một hệ thống thang máy thông thờng với bộ điều khiển thang mô phỏng

t-ơng tự nh ở thang máy thực

b- Kết luận:

Qua đề tài này, chúng tôi đã thu lợm đợc những kiến thức hết sức quý báu về các hệ vi

điều khiển cũng nh những kinh nghiệm trong ứng dụng thực tế đối với lập trình điều khiển một

hệ thống điều khiển tự động Và đặc biệt với việc sử dụng mô hình thực, chúng tôi đã có điều kiện để kiểm nghiệm và ứng dụng các kiến thức đã học trong thời gian qua, từ đó rút ra các bài học và củng cố kiến thức của bản thân

Dựa trên nguyên tắc lập trình cho hệ thống thang máy, chúng ta có thể phát triển cho các ứng dụng của vi điều khiển trong lĩnh vực điều khiển tự động nói riêng cũng nh trong thực tiễn nói chung Với các bộ vi điều khiển, chúng ta có thể xây dựng đợc các thiết bị điều khiển gọn nhẹ, có độ chính xác cao, mềm dẻo trong ứng dụng đáp ứng cho các nhu cầu thực tiễn trong các ngành công nghiệp, năng lợng, giao thông và y tế đặc biệt là trong lĩnh vực Bu chính Viễn thông