Thiết kế mạch hiển thị LCD

Mục đích nghiên cứu Với mục đính nghiên cứu và tìm hiểu về cấu tạo, hoạt động của KIT thực hành Vi điều khiển LEKTENIK để hiển thị LCD sử dụng vi điều khiển AVR Atmega16nhằm nắm vững đượ

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của trường cao đẳng Công Nghệ Viettronics, đặc biệt là các thầy cô khoa Điện – Điện Tử của trường đã truyền đạt kiến thức bổ ích trong suốt thời gian em học tập và rèn luyện tại trường Và em cũng xin chân thành cám ơn thầy chủ nhiệm Th.S Phạm Công Huân đã nhiệt tình hướng dẫn hướng dẫn em hoàn thành tốt khóa luận này

Trong quá trình học tập, cũng như là trong quá trình làm bài báo cáo khó tránh khỏi sai sót, rất mong các Thầy, Cô bỏ qua Đồng thời do trình độ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên bài báo cáo không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp Thầy, Cô để em học thêm được nhiều kinh nghiệm, những ý kiến đó sẽ là hành trang quý báu giúp em hoàn thiện kiến thức của mình trong tương lai

Em xin chân thành cảm ơn!

Hải Phòng, tháng 6 năm 2015

Sinh viên thực hiện

Đỗ Văn Tuất

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ

Trang

Hình 1.1: Sơ đồ các chân của chip ATmega8 10

Hình 1.2: Sơ đồ các chân của chip Atmega16 10

Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc CPU của ATmega16 11

Hình 2.2 Thanh ghi trạng thái SREG 12

Hình 1.4: Cách tổ chức ngắt thông thường 13

Hình 1.5: Các vector ngắt trên chip Atmega8 14

Hình 1.10: Tạo nguồn AVCC từ VCC 22

Hình 2.1 Hình ảnh KIT LEKTENIK 24

Hình 2.2 Module Vi điều khiển 8051 và AVR 24

Hình 2.3 Module Vi điều khiển PIC 25

Hình 2.4.Sơ đồ nguyên lý của module LED 7 thanh 25

Hình 2.5.Sơ đồ nguyên lý của module ADC 26

Hình 2.6.Sơ đồ nguyên lý của module LED ma trận 27

Hình 2.7.Sơ đồ nguyên lý của module ma trận phím nhấn 27

Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý của module LED đơn 28

Hình 2.9.Sơ đồ nguyên lý của module LCD 28

Hình 2.10.Sơ đồ nguyên lý của module LED hồng ngoại 29

Hình 2.11.Sơ đồ nguyên lý của module EEPROM và DS1307 29

Hình 2.12.Sơ đồ nguyên lý của module RS232 30

Hình 2.13.Sơ đồ nguyên lý của module Rơle và Loa 31

Hình 2.14.Sơ đồ nguyên lý của module cảm biến nhiệt DS18B20 31

Hình 2.15.Sơ đồ nguyên lý của module nguồn và module điều khiển động cơ bước

32 Hình 2.16 Text LCD 16x2 33

Hình 2.17.Bảng sơ đồ chân 34

Hình 2.18 Kết nối Text LCD 35

Hình 3.1.Sơ đồ nguyên lý mạch hiển thị LCD 37

Hình 3.2.Sơ đồ mô phỏng trên chương trình Proteus 45

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Ngày nay khi khoa học công nghệ phát triển, chúng ta sẽ cần đến những thiết bị có thể thay thế con người trong những công việc mà con người cần có sự

hỗ trợ (trong môi trương độc hại, cần có độ chính xác cao ) Để có thể làm việc thay thế con người thì máy móc thiết bị cần phải được trang bị một “Bộ não nhân tạo” để có thể xử lí các tình huống như một người bình thường Đó chính

là các bộ vi điều khiển Việc ứng dụng rộng rãi vi điều khiển trong thực tế đòi hỏi sinh viên phải có kiến thức cơ bản về chúng, chính vì vậy việc nghiên cứu

và tìm hiểu về họ vi điều khiển AVR mang tính cần thiết cao

2 Mục đích nghiên cứu

Với mục đính nghiên cứu và tìm hiểu về cấu tạo, hoạt động của KIT thực hành Vi điều khiển LEKTENIK để hiển thị LCD sử dụng vi điều khiển AVR Atmega16nhằm nắm vững được bản chất của nó để sau này có thể ứng dụng được trong các mạch điện trong thực tế

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Tìm hiểu vềVi điều khiển AVR Atmega16

- Tìm hiểu về KIT LEKTENIK

- Nghiên cứu về phuơng pháp hiển thị trên LCD

4 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là vi điều khiển AVR Atmega16 và KIT LEKTENIK.Phương pháp nghiên cứu là nghiên cứu lý thuyết và xây dựng các chương trình điều khiển và kiểm nghiệm trên mạch thực tế

5 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệm

+ Nghiên cứu lý thuyết:

- Nghiên cứu tổng hợp việc thiết kế, gia công, lắp ráp các chi tiết để cho ra mạch

- Nghiên cứu thiết kế các chương trình

- Chế tạo mạch hoàn chỉnh để kiểm chứng kết quả nghiên cứu lý thuyết

6 Những đóng góp thực tiễn

Đề tài cung cấp một cách hệ thống lại những kiến thức cơ bản vi điều khiển AVR Atmega16 từ đó giúp cho sinh viên có thể ứng dụng được các mạch điều khiển trong thực tế

7 Kết cấu đề tài

Đề tài “Thiết kế mạch hiển thị LCD”được trình bày gồm ba chương:

Chương 1: Vi điều khiển AVR

Chương 2: Giới thiệu về KITLEKTENIK

Chương 3: Thiết kế mạch hiển thị LCD

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

ADC: Analog Digital Converter (Bộ biến đổi từ tương tự sang số)

ALU: Arithmetic Logic Unit (Bộ logic và số học)

ASCII: American Standard Code for Information Interchange (Bảng mã chuẩn phục vụ việc trao đổi thông tin của Mỹ)

ASM: Ngôn ngữ lập trình Assembly

AVR: Tên một họ vi điều khiển

CPU: Central Processing Unit (Đơn vị xử lí trung tâm)

EEPROM: Electrically Ereasable Programmable ROM (Bộ nhớ xoá bằng điện)

HLL: Hight Level Language (Ngôn ngữ lập trình bậc cao)

LCD: Liquid Crystal Display (Màn hình tinh thể lỏng)

LED: Light Emitting Diode (Điốt phát quang)

LSB: Least Significant Bit (Bit có trọng số nhỏ nhất)

MSB: Most Significant Bit (Bit có trọng số lớn nhất)

PC: Program counter (Bộ đếm chương trình)

PID: Propotional Integral Derivative (Bộ điều khiển tỷ lệ, tích phân, vi phân)

PWM: Pulse Width Modulation (Điều chế độ rộng xung)

RISC: Reduced Instruction Set Computer (Cấu trúc với hệ lệnh giảm thiểu)SPI: Serial Peripheral Interface (Giao diện ngoại vi nối tiếp)

SRAM: Static Random Access Memory (Bộ nhớ truy nhập ngẫu nhiên tĩnh)

TWI: Two-Wire Serial Intereafce (Chuẩn truyền thông nối tiếp hai dây)USART: Universal Synchronous & Asynchronous serial Reveiver and Transmitter, (Bộ truyền nhận nối tiếp đồng bộ và không đồng bộ)

CHƯƠNG 1: VI ĐIỀU KHIỂN AVR 1.1 Giới thiệu chung về vi điều khiển AVR

AVR là một họ vi điều khiển do hãng Atmel sản xuất (Atmel cũng là nhà sản xuất dòng vi điều khiển 8051) AVR là chip vi điều khiển 8 bits với cấu trúc tập lệnh đơn giản hóa-RISC(Reduced Instruction Set Computer), một kiểu cấu trúc đang thể hiện ưu thế trong các bộ xử lí, vi điều khiển

So với các chip vi điều khiển 8 bits khác, AVR có nhiều đặc tính hơn hẳn trong việc ứng dụng (dễ sử dụng) và đặc biệt là về chức năng:

Gần như không cần mắc thêm bất kỳ linh kiện phụ nào khi sử dụng AVR, thậm chí không cần nguồn tạo xung clock cho chip (thường là các khối thạch anh)

Thiết bị lập trình (mạch nạp) cho AVR rất đơn giản, có loại mạch nạp chỉ cần vài điện trở là có thể làm được Một số AVR còn hỗ trợ lập trình on – chip bằng bootloader không cần mạch nạp…

Bên cạnh lập trình bằng ASM, cấu trúc AVR được thiết kế tương thích C.Nguồn tài nguyên về source code, tài liệu, application note…rất lớn trên internet

Hầu hết các chip AVR có những tính năng sau:

- Có thể sử dụng xung clock lên đến 16MHz, hoặc sử dụng xung clock nội lên đến 8MHz(sai số 3%)

- Bộ nhớ chương trình Flash có thể lập trình lại rất nhiều lần và có dung lượng lớn Có SRAM (Ram tĩnh) lớn và đặc biệt có bộ nhớ lưu trữ lập trình được EEPROM.

- Nhiều ngõ vào ra (I/O port) 2 hướng (bidirectional)

- 8 bits, 16bits timer/counter tích hợp PWM

- Các bộ chuyển đổi Analog-Digital phân giải 10 bits, nhiều kênh

- Chức năng Analog comparator

- Giao diện nối tiếp USART (tương thích chuẩn nối tiếp RS-232)

- Giao tiếp nối tiếp Two – Wire – Serial (tương thích chuẩn I2C)Master và Slaver

- Giao diện nối tiếp Serial Peripheral Interface (SPI)

Đây cũng là ưu điểm vượt trội của AVR so với 8051, nó chỉ thua kém 8051

ở một điểm duy nhất là giá thành

Một số chip AVR thông dụng:

Ngôn ngữ lập trình: có thể lập trình cho AVR bằng các phần mềm hỗ trợ

ngôn ngữ cấp cao như BascomAVR (Basic) hay CodevisionAVR (C) Để hiểu thấu đáo về AVR cần phải lập trình bằng chính ngôn ngữ của nó, ASM Như vậy lập trình bằng ASM giúp hiểu tường tận về AVR, và tất nhiên để lập trình được bằng ASM cần phải hiểu về cấu trúc AVR….Một lý do khác nên lập trình bằng ASM là các trình dịch (compiler) ASM cho AVR là hoàn toàn miễn phí, và nguồn source code cho AVR viết bằng ASM là rất lớn Tuy nhiên một khi đã thành thạo AVR và ASM thì có thể sử dụng các ngôn ngữ cấp cao như C để viết ứng dụng vì ưu điểm của ngôn ngữ cấp cao là giúp bạn dễ dàng thực hiện các phép toán đại số 16 hay 32 bit (vốn là vấn đề khó khăn khi lập trình bằng ASM).Trong họ VĐK AVR thì chip ATmega8 và Atmega32 là hai loại chip thuộc dòng AVR mới và được sử dụng phổ biến Chip ATmega8 nó có đầy đủ các tính năng của AVR nhưng lại nhỏ gọn (gói PDIP có 28 chân) và có giá thành rẻ hơn

Hình 1.1 Sơ đồ các chân của chip ATmega8

Chip này gồm 28 chân, trong đó có các chân được ghi là PB0(chân 14), PB1(chân 15),…,PB7(chân 10), đó là các chân của PORTB PORT là khái niệm chỉ các ngõ xuất nhập Trong AVR, PORT có thể giao tiếp theo 2 hướng (bi – directional), có thể dùng để xuất hoặc nhận thông tin, mỗi PORT có 8 chân Chip Atmega8 có 3 PORT có tên tương ứng là PORTB, PORTC và PORTD (một số chip AVR khác có 4 hoặc 6 PORT) PORT được coi là “cửa ngõ” then chốt của vi điều khiển

Hình 1.2 Sơ đồ các chân của chip Atmega16

Trong AVR, mỗi PORT liên quan đến 3 thanh ghi (8 bits) có tên tương ứng

là DDRx, PINx, và PORTx với “x” là tên của PORT, mỗi bit trong thanh ghi tương ứng với mỗi chân của PORT Trong trường hợp của Atmega8 “x” là B, C hoặc D, còn Atmega16 thì “x” là A, B, C hoặc D Ví dụ khi viết giá trị 1 vào một bit trong thanh ghi DDRB thì chân tương ứng của PORTB sẽ là chân xuất (Output), ngược lại giá trị 0 xác lập chân tương ứng là ngõ nhập Sau khi viết giá trị điều khiển vào DDRB, việc truy xuất PORTB được thực hiện thông qua 2 thanh ghi PINB và PORTB

1.2 Cấu trúc nhân AVR.

CPU của AVR có chức năng bảo đảm sự hoạt động chính xác của các chương trình Do đó nó phải có khả năng truy cập bộ nhớ, thực hiện các quá trình tính toán, điều khiển các thiết bị ngoại vi và quản lý ngắt

1.2.1 Cấu trúc tổng quát.

Hình 1.3 Sơ đồ cấu trúc CPU của ATmega16

AVR sử dụng cấu trúc Harvard, tách riêng bộ nhớ và các bus cho chương trình và dữ liệu Các lệnh được thực hiện chỉ trong một chu kỳ xung clock Bộ nhớ chương trình được lưu trong bộ nhớ Flash

1.2.2 ALU

ALU làm việc trực tiếp với các thanh ghi chức năng chung Các phép toán được thực hiện trong một chu kỳ xung clock Hoạt động của ALU được chia làm

3 loại: đại số, logic và theo bit

1.2.3 Thanh ghi trạng thái

Đây là thanh ghi trạng thái có 8 bit lưu trữ trạng thái của ALU sau các phép tính số học và logic

Hình 1.4 Thanh ghi trạng thái SREG

C: Carry Flag ;cờ nhớ (Nếu phép toán có nhớ cờ sẽ được thiết lập)

Z: Zero Flag ;Cờ zero (Nếu kết quả phép toán bằng 0)

N: Negative Flag (Nếu kết quả của phép toán là âm)

V: Two’s complement overflow indicator (Cờ này được thiết lập khi tràn số

bù 2)

V, For signed tests (S=N XOR V) S: N

H: Half Carry Flag (Được sử dụng trong một số toán hạng sẽ được chỉ rõ sau)

T: Transfer bit used by BLD and BST instructions(Được sử dụng làm nơi chung gian trong các lệnh BLD,BST)

I: Global Interrupt Enable/Disable Flag (Đây là bit cho phép toàn cục ngắt Nếu bit này ở trạng thái logic 0 thì không có một ngắt nào được phục vụ.)

1.3 Ngắt trên AVR

Ngắt (Interrupt) là một tín hiệu khẩn cấp gửi đến bộ xử lí, yêu cầu bộ xử lí tạm ngừng tức khắc các hoạt động hiện tại để “nhảy” đến một nơi khác thực hiện một nhiệm vụ khẩn cấp nào đó, nhiệm vụ này gọi là trình phục vụ ngắt – ISR (interrupt service routine ) Sau khi kết thúc nhiệm vụ trong ISR, bộ đếm chương trình sẽ được trả về giá trị trước đó để bộ xử lí quay về thực hiện tiếp các nhiệm vụ còn dang dở.Như vậy, ngắt có mức độ ưu tiên xử lí cao nhất, ngắt thường được dùng để xử lí các sự kiện bất ngờ nhưng không tốn quá nhiều thời gian Các tín hiệu dẫn đến ngắt có thể xuất phát từ các thiết bị bên trong chip (ngắt báo bộ đếm timer/counter tràn, ngắt báo quá trình gửi dữ liệu bằng RS232 kết thúc…) hay do các tác nhân bên ngoài (ngắt báo có 1 button được nhấn, ngắt báo có 1 gói dữ liệu đã được nhận…)

Hình 1.5 Cách tổ chức ngắt thông thường

Ngắt là một trong 2 kỹ thuật “bắt” sự kiện cơ bản là hỏi vòng (Polling) và ngắt Khi cần thiết kế một mạch điều khiển hoàn chỉnh thực hiện rất nhiều nhiệm vụ bao gồm nhận thông tin từ người dùng qua các button hay keypad, nhận tín hiệu từ cảm biến, xử lí thông tin, xuất tín hiệu điều khiển, hiển thị thông tin trạng thái lên các LCD…, trong các nhiệm vụ này việc nhận thông tin người dùng (start, stop, setup, change,…) rất hiếm xảy ra (so với các nhiệm vụ khác) nhưng lại rất “khẩn cấp”, được ưu tiên hàng đầu Nếu dùng Polling nghĩa là cần viết 1 đoạn chương trình chuyên thăm dò trạng thái của các button (tạm gọi đoạn chương trình đó là Input) và phải chèn đoạn chương trình Input này vào rất

nhiều vị trí trong chương trình chính để tránh trường hợp bỏ sót lệnh từ người dùng, điều này thật lãng phí thời gian thực thi Giải pháp cho vấn đề này là sử dụng ngắt, bằng cách kết nối các button với đường ngắt của chip và sử dụng chương trình Input() làm trình phục vụ ngắt - ISR của ngắt đó, không cần phải chèn Input() trong lúc đang thực thi và vì thế không tốn thời gian cho nó, Input() chỉ được gọi khi người dùng nhấn các button Đó là ý tưởng sử dụng ngắt.

Hình 1.6 Các vector ngắt trên chip Atmega8.

1.4 Timer/Counter

Timer/Counter là các module độc lập với CPU.Chức năng chính của các bộ Timer/Counter, như tên gọi của chúng, là định thì (tạo ra một khoảng thời gian, đếm thời gian…) và đếm sự kiện Trên các chip AVR, các bộ Timer/Counter còn có thêm chức năng tạo ra các xung điều rộng PWM (Pulse Width Modulation), ở một số dòng AVR, một số Timer/Counter còn được dùng như các

bộ canh chỉnh thời gian (calibration) trong các ứng dụng thời gian thực Các bộ

Timer/Counter được chia theo độ rộng thanh ghi chứa giá trị định thời hay giá trị đếm của chúng, cụ thể trên chip Atmega8 có 2 bộ Timer 8 bit (Timer/Counter0

và Timer/Counter2) và 1 bộ 16 bit (Timer/Counter1) Chế độ hoạt động và phương pháp điều khiển của từng Timer/Counter cũng không hoàn toàn giống nhau, ví dụ ở chip Atmega8:

Timer/Counter0: là một bộ định thời, đếm đơn giản với 8 bit Gọi là đơn giản vì bộ này chỉ có 1 chế độ hoạt động (mode) so với 5 chế độ của bộ Timer/Counter1 Chế độ hoat động của Timer/Counter0 thực chất có thể coi như

2 chế độ nhỏ (và cũng là 2 chức năng cơ bản) đó là tạo ra một khoảng thời gian

và đếm sự kiện Chú ư là trên các chip AVR ḍng mega sau này như Atmega16,32,64…chức năng của Timer/Counter0 được nâng lên như các bộ Timer/Counter1…

Timer/Counter1: là bộ định thời, đếm đa năng 16 bit Bộ Timer/Counter này có 5 chế độ hoạt động chính.Ngoài các chức năng thông thường, Timer/Counter1 còn được dùng để tạo ra xung điều rộng PWM dùng cho các mục đích điều khiển Có thể tạo 2 tín hiệu PWM độc lập trên các chân OC1A (chân 15) và OC1B (chân 16) bằng Timer/Counter1 Các bộ Timer/Counter kiểu này được tích hợp thêm khá nhiều trong các chip AVR sau này, ví dụ Atmega128

Chú thích (comments): có 2 cách để tạo phần chú thích trong C là chú thích từng dòng bằng 2 dấu “//” như trong dòng đầu của đoạn ví dụ “//day la chu thich, khong duoc bien dich” hoặc chú thích block bằng cách kẹp block cần chú thích vào giữa /* ….*/ ví dụ:

/*

Ban co the type bat ky chu thich nao trong block nay

Ngay ca khi ban xuong dong

Phan chu thich thuong co mau chu la green

*/

Tiền xử lí (preprocessor): là một tiện ích của ngôn ngữ C, các preprocessor được trình biên dịch xử lí trước tất cả các phần khác, các preprocessor có chức năng tương tự các Directive trong ASM cho AVR.Các preprocessor được bắt đầu bằng dấu “#”, trong số các preprocessors trong ngôn ngữ C có hai preprocessors được sử dụng phổ biến nhất là #include và #define Preprocessor #include chỉ định 1 file được đính kèm trong quá trình biên dịch (tương đương INCLUDE trong ASM) và #define để định nghĩa 1 chuổi thay thế hoặc 1 macro Xem các ví

dụ sau:

#include "avr/io.h" *đính kèm nội dung file io.h trong lúc biên dịch (file io.h nằm trong thư mục con avr của thư mục include trong thư mục cài đặt của WinAVR).*/

#define max (a,b) ((a)>(b)? (a): (b)) /*định nghĩa một macro tìm số lớn nhất trong 2 số a và b, trong chương trình nếu bạn gọi x=max(2,3) thì kết quả thu được x=3.*/

Biểu thức (Expressions): là 1 phần của các câu lệnh, biểu thức có thể bao gồm biến, toán tử, gọi hàm…, biểu thức trả về 1 giá trị đơn Biểu thức không phải là 1 câu lệnh hoàn chỉnh Ví dụ: PORTB=val

Câu lệnh (Statement): thường là 1 dòng lệnh hoàn chỉnh, có thể bao gồm các keywords, biểu thức và các câu lệnh khác và được kết thúc bằng dấu “;” Ví dụ: unsigned char val=1; val*=2; …là các câu lệnh

Khối (Blocks): là sự kết hợp của nhiều câu lệnh để thực hiện chung 1

nhiệm vụ nào đó, khối được bao bởi 2 dấu mở khối “{“ và đóng khối “}”: ví dụ

if (!val) val=1;

}

Toán tử (Operators): là những ký hiệu báo cho trình biên dịch các nhiệm

vụ cần thực hiện, các bảng bên dưới tóm tắt các toán tử C dùng cho lập trình AVR:

Bảng các toán tử đại số: dùng thực hiện các phép toán đại số quen thuộc, trong đó đáng chú ý là các toán tử “++” (tăng thêm 1) và “ “ (bớt đi 1), chú ý phân biệt y=x++ và y=++x, ví dụ ta có x=3 trong khi y=x++ nghĩa là gán x cho y rồi sau đó tăng x thêm 1, điều này không ảnh hưởng đến y (cuối cùng y=3, x=4) trong khi y=++x nghĩa là tăng x trước rồi mới gán cho y (cuối cùng

y=x=4), tương tự cho các trường hợp của toán tử “ “

Bảng 1.1 Các toán tử đại số

Bảng toán tử truy cập và kích thước: toán tử [] thường được sử dụng khi bạn dùng mảng trong lúc lập trình, phần tử thứ của mảng sẽ được truy xuất thông qua [i], chú ý mảng trong C bắt đầu từ 0

Bảng 1.2 Các toán tử truy cập và kích thước

Bảng toán tử Logic và quan hệ: thực hiện các phép so sánh và logic,

thường được dùng làm điều kiện trong các cấu trúc điều khiển, chú ý toán tử so sánh bằng “==”, toán tử này khác với toán tử gán “=”, trong khi y = x nghĩa là lấy giá trị của x gán cho y thì (y== x) nghĩa là “nếu y bằng x”

Bảng 1.3 Các toán tử Logic và quan hệ

1.5.1 Cấu trúc điều khiển (Flow Controls).

Các cấu trúc điều khiển biến ý tưởng của bạn thành hiện thực Một số cấu trúc điều khiển cơ bản trong C như sau:

“If (điều kiện) statement;”: nếu điều kiện là đúng thì thực hiện statement theo sau, statement có thể được trình bày cùng dòng hoặc dòng sau điều khiển

If Điều kiện có thể là một biểu thức bất kỳ, có thể là sự kết hợp của nhiều điều kiện bằng các toán tử quan hệ AND (&&), OR (||)…Điều kiện được cho là đúng khi nó khác 0, ví dụ if (1) thì điều kiện hiển nhiên là đúng Xét một vài ví dụ dùng cấu trúc if như sau:

If (!val) val=1; nghĩa là nếu val bằng 0 thì chương trình sẽ gán cho val giá trị là 1, “!” là toán tử NOT, NOT của một số khác 0 thì bằng 0, ngược lại, NOT của 0 thì thu được kết quả là 1 Trong ví dụ này, nếu val bằng 0 thì !val sẽ bằng

1, như thế điều kiện sẽ trở thành đúng và câu lệnh “val=1” được thực thi

If (x==1 && y==2) result=’A’; nghĩa là nếu x bằng 1 và y bằng 2 thì gán

ký tự ‘A’ cho biến result Trong ví dụ này, toán tử logic “&&” được sử dụng để

“nối” 2 điều kiện lại, bạn hoàn toàn có thể sử dụng nhiều toán tử logic khác nếu cần thiết.

Trong trường hợp muốn thực thi nhiều câu lệnh cùng lúc nếu một điều kiện nào đó thỏa thì bạn cần đặt tất cả các câu lệnh đó trong 1 khối như bên dưới:

switch (biểu thức) {

case hằng_số_1:

các statement1;

Command, dưới đây là chương trình ví dụ cách xử lí của chip Slave ứng với từng mã lệnh.

Command=2, gán giá trị 0 cho biến PWM và gọi chương trình con

OFF_Motor(), trong tất cả các trường hợp còn lại (default), thực hiện chương trình con Get_Cmd().

“while (điều kiện ) statement1;”: là một cấu trúc lặp (Loop), ý nghĩa của cấu trúc while là khi điều kiện còn đúng thì sẽ thực hiện statement1 (hoặc các statements nếu chúng được đặt trong 1 khối {} như trong trường hợp của if được giới thiệu ở trên) Cẩn thận, bạn rất dễ rơi vào một vòng lặp “không lối thoát” với while nếu điều kiện luôn luôn đúng

“for (biểu_thức_1; biểu_thức_2; biểu_thức_3) statement;”: là một cấu trúc lặp khác, trong cấu trúc for, biểu_thức_1 thường được hiểu là khởi tạo,

biểu_thức_2 là điều kiện và biểu_thức_3 là biểu thức được thực hiện sau Cấu trúc for này tương đương với cấu trúc while sau:

Cấu trúc for thường được dùng để thực hiện 1 hay những công việc nào đó trong số lần nào đó, ví dụ bên dưới thực hiện xuất các giá trị từ 0 đến 200 ra PORTB, sau mỗi lần xuất sẽ gọi lệnh delay trong 65000 chu kỳ máy

for (uint8_t i=0; i<=200; i++){

đó quay về để thực hiện i++ (tăng i thêm 1) rồi lại kiểm tra điều kiện i<=200 và quá trình lặp lại Như thế đoạn code trong {} được thực thi khoảng 201 lần trước khi biến i bằng 201 và điều kiện i<=200 sai.

1.6 Chuyển đổi ADC

Chip AVR Atmega32của Atmel có tích hợp sẵn các bộ chuyển đổi ADC với

độ phân giải 10 bit Có tất cả 8 kênh đơn (các chân ADC0 đến ADC7), 16 tổ hợp chuyển đổi dạng so sánh, trong đó có 2 kênh so sánh có thể khuếch đại Bộ chuyển đổi ADC trên AVR không hoạt động theo nguyên lý flash ADC mà tôi đề cập ở phần trên, ADC trong AVR là loại chuyển đổi xấp xỉ lần lượt (successive approximation ADC)

ADC trên AVR cần được “nuôi” bằng nguồn điện áp riêng ở chân AVCC, giá trị điện áp cấp cho AVCC không được khác nguồn nuôi chip (VCC) quá +/-0.3V Nhiễu (noise) là vấn đề rất quan trọng khi sử dụng các bộ ADC, để giảm thiểu sai số chuyển đổi do nhiễu, nguồn cấp cho ADC cần phải được “lọc” (filter) kỹ càng Một cách đơn giản để tạo nguồn AVCC là dùng một mạch LC kết nối từ nguồn VCC của chip như minh họa trong hình 1.11, đây là cách được gợi ý bởi nhà sản xuất AVR

Hình 1.7 Tạo nguồn AVCC từ VCC.

Điện áp tham chiếu cho ADC trên AVR có thể được tạo bởi 3 nguồn: dùng điện áp tham chiếu nội 2.56V (cố định), dùng điện áp AVCC hoặc điện áp ngoài

đặt trên chân VREF Một lần nữa, bạn cần chú ý đến noise khi đặt điện áp tham chiếu, nếu dùng điện áp ngoài đặt trên chân VREF thì điện áp này phải được lọc thật tốt, nếu dùng điện áp tham chiếu nội 2.56V hoặc AVCC thì chân VREF cần được nối với một tụ điện Việc chọn điện áp tham chiếu sẽ được đề cập chi tiết trong phần sử dụng ADC.

Có 4 thanh trong bộ ADC trên AVR trong đó có 2 thanh ghi data chứa dữ liệu sau khi chuyển đổi, 2 thanh ghi điều khiển và chứa trạng thái của ADC.ADMUX (ADC Multiplexer Selection Register): là 1 thanh ghi 8 bit điều khiển việc chọn điện áp tham chiếu, kênh và chế độ hoạt động của ADC

ADCSRA (ADC Control and Status RegisterA): là thanh ghi chính điều khiển hoạt động và chứa trạng thái của module ADC

ADCL và ADCH (ADC Data Register): 2 thanh ghi chứa giá trị của quá trình chuyển đổi Do module ADC trên AVR có độ phân giải tối đa 10 bits nên cần 2 thanh ghi để chứa giá trị chuyển đổi Tuy nhiên tổng số bít của 2 thanh ghi

8 bit là 16, con số này nhiều hơn 10 bit của kết quả chuyển đổi, vì thế chúng ta được phép chọn cách ghi 10 bit kết quả vào 2 thanh ghi này Bit ADLAR trong thanh ghi ADMUX quy định cách mà kết quả được ghi vào

Thông thường, 2 thanh ghi data được sắp xếp theo định dạng ADLAR=0, ADCL chứa 8 bit thấp và 2 bit thấp của ADCH chứa 2 bit cao nhất của giá trị thu được Chú ý thứ tự đọc giá trị từ 2 thanh ghi này, để tránh đọc sai kết quả, bạn cần đọc thanh ghi ADCL trước và ADCH sau, vì sau khi ADCH được đọc, các thanh ghi data có thể được cập nhật giá trị tiếp theo

SFIOR(Special FunctionIO Register C): thanh ghi chức năng đặc biệt, 3 bit cao trong thanh ghi này quy định nguồn kích ADC nếu chế độ Auto Trigger được sử dụng Đó là các bit ADTS2:0 (Auto Trigger Source 2:0)

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ LEKTENIK

2.1 Tổng quan về KIT Vi điều khiển LEKTENIK

Hình 2.1 Hình ảnh KIT LEKTENIK

Bộ KIT được thiết kế cho 3 loại Vi điều khiển phổ biến hiện nay đó là:

8051, AVR và PIC với 3 module điều khiển: