KIT 89Cxx ứng dụng trong giảng dạy

Lời nói đầu Ngày nay, trước sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ thì việcứng dụng các thành tựu của nó vào cuộc sống của con người cảng phổ biến.Theo một cuốn sách trắng của công

BẢN NHẬN XÉT

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Tên đề tài: “ Nghiên cứu, chế tạo KIT 89Cxx ứng dụng trong giảng dạy”

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:

Hưng Yên, ngày tháng 03 năm 2010

Giáo viên hướng dẫn

Lời nói đầu

Ngày nay, trước sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ thì việcứng dụng các thành tựu của nó vào cuộc sống của con người cảng phổ biến.Theo một cuốn sách trắng của công ty Sun Mirciystems công bố và đưa ra dựđoán trung bình sẽ có khoảng 100 vi điều khiển sẽ thực hiện các công việc như:điều khiển hệ thống điện thoại số, điều khiển hệ thống điều hoà không khí, lò visóng, điều khiển từ xa cho máy thu hình, hệ thống bảo vệ gia đình, hệ thống điềukhiển đèn giao thông, thiết bị hỗ trợ cá nhân PAD… Một con số khổng lồ các viđiều khiển và vi xủ lý được sử dụng rộng dãi trong các đồ gia dụng Bên cạnhcác ứng dụng trong gia đình một lĩnh vực khác cũng kích động sự tăng trưởngcủa vi điều khiển là trong thương mại điện tử và trong lĩnh vực sản xuất Vi xủ

lý ngày càng chiếm ưu thế hơn so với các bộ điều khiển khác Tính ưu việt của

nó được thể hiện:

- Dễ dàng sử dụng trong các thiết bị điện tử hoặc hệ thống điện tử số

- Chi phí nâng cấp thấp và cần rất ít linh kiện trong việc bảo hành bảo dưỡng

- Mang lại hiệu quả kinh tế cao

Để góp phần làm sáng tỏ hiệu quả của những ứng dụng trong thực tế củamôn vi điều khiển nói riêng và của ngành điện tử nói chung Chúng em trong quátrình học tập và tim hiểu với sự dạy bảo của các thầy cô giáo và sự hướng dẫn

giúp đỡ nhiệt tình của thầy Bùi Văn Dân chúng em được giao cho đề tài :”

Nghiên cứu, chế tạo kít 89Cxx ứng dụng trong giảng dạy “ là đề tài đồ án môn

học của chúng em

Với nỗ lực của các thành viên trong nhóm chúng em đã hoàn thành đề tàiđược giao Nhưng sự phát triển của khoa học là vô cùng, vì vậy chúng em rấtmong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo,các bạn sinh viên và những aiyêu thích say mê với khoa học kỹ thuật và những yêu cầu của các nhà doanhnghiệp nhằm phát triển và làm cho chương trình ngày càng hoàn thiện hơn

MỤC LỤC

BẢN NHẬN XÉT 1

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 1

Lời nói đầu 2

MỤC LỤC 3

Chương1 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA BỘ THỰ HÀNH (KIT) 11

1.1.MỤC ĐÍCH 11

1.2.YÊU CẦU THIẾT KẾ KIT VI ĐIỀU KHIỂN PHỤC VỤ THỰC HÀNH 12 1.2.1 Phần cứng 12

1.2.2 Các thành phần của bộ thực hành 12

1.2.3 Các bài thí nghiệm thực hành trên bộ KIT 12

Chương 2 THIẾT KẾ KIT VI ĐIỀU KHIỂN 14

2.1.CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 14

2.2.XÂY DỰNG SƠ ĐỒ KHỐI CỦA KIT 14

Hình 2.2: Sơ đồ khối của bộ KIT vi điều khiển 14

2.3.THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN LINH KIỆN TỪNG KHỐI 15

2.3.1 Khối xử lý trung tâm CPU 15

2.3.1.1 Chức năng 15

2.3.1.2 Phân tích yêu cầu chọn linh kiện và tính toán 16

Hình 2.3.1.2: Cấu tạo chân BUS 17

Hình 2.3.1.3: Cấu tạo Switch điều khiển 17

Bảng 2.3.1.4: Cấu tạo Switch điều khiển 17

2.3.2 Khối ma trận bàn phím 4x4 17

2.3.2.1 Chức năng 17

2.3.2.2 Thiết kế mạch ma trận bàn phím 18

Hình 2.3.2.2: Sơ đồ nguyên lý Ma trận bàn phím 4x4 18

2.3.3 Khối hiển thị LCD 18

2.3.3.1 Chức năng 18

2.3.3.2 Phân tích yêu cầu lựa chọn linh kiện 18

2.3.3.3 Tính toán thiết kế 19

Hình 2.3.3.3: Sơ đồ nguyên lý mạch hiển thị LCD 20

2.3.4 Khối LED đơn 20

2.3.4.1 Chức năng 20

2.3.4.2 Thiết kế và tính toán 20

Hình 2.3.4.2: Sơ đồ kết nối LED đơn 21

Hình 2.3.4.3: Các cách nối LED đơn 22

2.3.5 Khối LED 7 thanh 22

2.3.5.1 Chức năng 22

2.3.5.2 Tính toán và thiết kế 22

Hình 2.3.5.2: Sơ đồ nguyên lý mạch Led 7 thanh 23

2.3.6 Khối ma trận LED 23

2.3.6.1 Chức năng 23

2.3.6 2 Thiết kế tính toán 23

Hình 2.3.6.2: Sơ đồ nguyên lý mạch Led Matrix 24

2.3.7 Khối động cơ bước, động cơ 1 chiều và Encoder 25

2.3.7.1 Chức năng 25

2.3.7.2 Phân tích yêu cầu lựa chọn linh kiện 25

2.3.7.3 Tính toán và thiết kế 25

Hình 2.3.7.3: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động cơ DC 26

Bảng 2.3.7.4: Bảng trạng thái đầu vào L298 26

Hình 2.3.7.5: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động cơ bước 27

Hình 2.3.7.6: Sơ đồ kết nối encoder 27

2.3.8 Khối Giao tiếp máy tính (COM) 28

2.3.8.1 Chức năng 28

2.3.8.2 Phân tích yêu cầu, lựa chọn linh kiện 28

2.3.8.3 Tính toán thiết kế 28

Hình 2.3.8.3: Sơ đồ nguyên lý mạch RS232 29

2.3.9 Khối chuyển đổi tương tự số ADC 29

2.3.9.1 Chức năng 29

2.3.9.2 Phân tích yêu cầu, lựa chọn linh kiện 29

2.9.3.3 Tính toán thiết kế 30

Hình 2.3.9.3: Sơ đồ nguyên lý mạch chuyển đổi A/D 31

2.3.10 Khối mạch nạp 31

2.3.11 Khối Nguồn nuôi 31

2.3.11.1 Chức năng 31

2.3.11.2 Thiết kế và tính toán 31

Hình 2.3.11.2: Sơ đồ nguyên lý bộ nguồn 33

Chương 3 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG KIT VÀ XÂY DỰNG BÀI TẬP THỰC HÀNH CHO BỘ KIT 34

3.1 MODUL mạch nạp 34

Hinh 3.1: Hình ảnh mạch nạp thực tế 34

3.1.1 Mô tả nguyên lý 34

3.1.2 Giao diện phần mềm và trình tự thực hiện 35

Hình 3.1.2 Giao diện phần mền nạp IC 35

3.1.3 Hướng dẫn sử dụng 35

3.2 MODUL CPU 36

Hình 3.2: Hình ảnh khối CPU và các cổng giao tiếp 36

3.2.1 Tính năng 36

3.2.2 Hướng dẫn sử dụng 37

Bảng 3.2.2: Trạng thái chuyển mạch control dat in/out 37

3.3.MODUL Nút ấn 39

Hình 3.3: Hình ảnh thực tế khối nút ấn 39

3.3.1 Tính năng 39

3.3.2 Hướng dẫn sử dụng 39

3.4 MODUL LED đơn 39

Hình 3.4: Hình ảnh thực tế khối LED đơn 40

3.4.1 Mô tả nguyên lý 40

3.4.2 Phương pháp lập trình 40

3.4.3 Xây dựng bài mẫu và bài tập thực hành 40

Hình 3.4.3: Hình ảnh kết nối thực tế khối LED đơn 40

3.5 MODUL LED 7 thanh 41

Hình 3.5: Hình ảnh thực tế khối LED 7 thanh 42

3.5.1 Mô tả nguyên lý 42

3.5.2 Phưong pháp lập trình 42

Bảng 3.5.2: Bảng điều khiển LED 7 thanh 42

Hình 3.5.2.1: Lưu đồ điều khiển LED 7 thanh 43

3.5.3 Xây dựng bài mẫu và bài tập thực hành 43

Hình 3.5.3: Hình ảnh kết nối thực tế khối LED 7 thanh 44

3.6 MODUL ma trận bàn phím 4x4 45

Hình 3.6: Hình ảnh thực tế ma trận bàn phím 45

3.6.1 Mô tả nguyên lý 45

Bảng 3.6.1: Bảng chức năng điều khiển ma trận bàn phím 4x4 45

3.6.2 Phương pháp lập trình 45

Hình 3.6.2: Lưu đồ điều khiển ma trận bàn phím 46

3.6.3 Xây dựng bài mẫu và các bài tập thực hành 46

Bảng 3.6.3: Bảng quy ước các nút ấn 47

Hình 3.6.3: Hình ảnh kết nối thực tế khối ma trận bàn phím 47

3.7 MODUL ma trận LED 16x8 50

Hình 3.7: Hình ảnh thực tế khối ma trận LED 16x8 50

3.7.1 Mô tả nguyên lý 50

Hình 3.7.1: Cấu tạo phần cứng điều khiển ma trận LED 50

3.7.2 Phương pháp lập trình 51

Bảng 3.7.2: Cách lập mã cho ma trận LED 51

3.7.3 Xây dựng bài mẫu và bài tập thực hành 52

Hình 3.7.3: Hình ảnh kết nối thực tế khối ma trận LED 52

3.8 MODUL LCD 53

Hình 3.8: Hình ảnh thực tế khối LCD 54

3.8.1 Mô tả nguyên lý 54

Bảng 3.8.1.1: Sơ đồ chân và chức năng của LCD 54

Bảng 3.8.1.2: Bảng mã lệnh của LCD 54

3.8.2 Phương pháp lập trình 54

Hình 3.8.2: Lưu đồ giải thuật gửi lệnh của LCD 56

Hình 3.8.2.1: Lưu đồ giải thuật khởi tạo của LCD 57

3.8.3 Xây dựng bài tập mẫu và bài tập thực hành 57

Hình 3.8.3: Hình ảnh kết nối thực tế khối LCD 57

3.9 MODUL động cơ bước 63

Hình 3.9: Hình ảnh thực tế khối động cơ bước 63

3.9.1 Mô tả nguyên lý 63

3.9.2 Phương pháp lập trình 63

Bảng 3.9.2: Bảng mã điều khiển một bước 65

Bảng 3.9.3: Bảng mã điều khiển một nửa bước 65

3.9.3 Xây dựng bài mẫu và bài tập thực hành 65

Hình 3.9.3: Hình ảnh kết nối thực tế khối động cơ bước 66

3.10 MODUL động cơ DC và Encoder 67

Hình 3.10: Hình ảnh thực tế khối động cơ DC và Encoder 67

3.10.1 Mô tả nguyên lý 67

3.10.2 Phương pháp lập trình 67

Hình 3.10.2: Lưu đồ thuật toán điều khiển động cơ DC và Encoder 68

3.10.3 Xây dựng bài mẫu và bài tập thực hành 69

Hình 3.10.3: Hình ảnh kết nối thực tế khối đọng cơ DC và Encoder 69

3.11 MODUL ADC 0804 70

Hình 3.11: Hình ảnh thực tế khối ADC0804 70

3.11.1 Mô tả nguyên lý 70

Bảng 3.11.1: Bảng chức năng chân của ADC 0804 71

Bảng 3.11.2: Các mức điện áp chuyển đổi của ADC0804 71

3.11.2 Phương pháp lập trình và giải thuật 72

Hình 3.11.2: Lưu đồ chuyển đổi ADC0804 73

3.11.3 Xây dựng bài mẫu và bài tập thực hành 73

Hình 3.11.3: Hình ảnh kết nối thực tế khối ADC 0804 73

3.12 MODUL giao tiếp COM 78

Hình 3.12: Hình ảnh thực tế khối giao tiếp COM 78

3.12.1 Mô tả nguyên lý 78

Bảng 3.12.1: Bảng chức năng chân của COM 79

3.12.2 Phương pháp lập trình và giải thuật: 79

Hình 3.12.3: Giao diện phần mền giao tiếp COM 79

Chương 4 KINH NGHIỆM THIẾT KẾ THI CÔNG MẠCH 81

4.1 Vẽ mạch nguyên lý và mạch in 81

4.2 Thi công mạch in 81

4.2.1 Phương án 1 81

4.2.2 Phương án 2 81

4.2.3 Phương án 3 81

4.3 Lắp ráp linh kiện vào mạch và kiểm tra 82

4.3.1 Kiểm tra 82

4.3.2 Đo các mối nối 82

4.3.3 Kiểm tra bằng phần mềm 82

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 83

1 Kết luận 83

2 Khuyến nghị 83

Tài liệu tham khảo 85

Hình 2.3.2.2: Sơ đồ nguyên lý Ma trận bàn phím 4x4 Error: Reference source not found

Hình 2.3.3.3: Sơ đồ nguyên lý mạch hiển thị LCD Error: Reference source not found

Hình 2.3.4.2: Sơ đồ kết nối LED đơn Error: Reference source not found Hình 2.3.4.3: Các cách nối LED đơn Error: Reference source not found Hình 2.3.5.2: Sơ đồ nguyên lý mạch Led 7 thanh Error: Reference source not found

Hình 2.3.6.2: Sơ đồ nguyên lý mạch Led Matrix Error: Reference source not found

Hình 2.3.7.3: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động cơ DC Error: Reference source not found

Hình 2.3.7.5: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động cơ bước Error: Reference source not found

Hình 2.3.7.6: Sơ đồ kết nối encoder Error: Reference source not found Hình 2.3.8.3: Sơ đồ nguyên lý mạch RS232 Error: Reference source not found

Hình 2.3.9.3: Sơ đồ nguyên lý mạch chuyển đổi A/D Error: Reference source not found

Hình 2.3.11.2: Sơ đồ nguyên lý bộ nguồn Error: Reference source not found

Hinh 3.1: Hình ảnh mạch nạp thực tế Error: Reference source not found Hình 3.1.2 Giao diện phần mền nạp IC Error: Reference source not found

Hình 3.2: Hình ảnh khối CPU và các cổng giao tiếp Error: Reference source not found

Hình 3.3: Hình ảnh thực tế khối nút ấn Error: Reference source not found

Hình 3.4: Hình ảnh thực tế khối LED đơn Error: Reference source not found

Hình 3.4.3: Hình ảnh kết nối thực tế khối LED đơn Error: Reference source not found

Hình 3.5: Hình ảnh thực tế khối LED 7 thanh Error: Reference source not found

Hình 3.5.2.1: Lưu đồ điều khiển LED 7 thanh Error: Reference source not found

Hình 3.5.3: Hình ảnh kết nối thực tế khối LED 7 thanh Error: Reference source not found

Hình 3.6: Hình ảnh thực tế ma trận bàn phím Error: Reference source not found

Hình 3.6.2: Lưu đồ điều khiển ma trận bàn phím Error: Reference source not found

Hình 3.6.3: Hình ảnh kết nối thực tế khối ma trận bàn phím Error: Reference source not found

Hình 3.7: Hình ảnh thực tế khối ma trận LED 16x8 Error: Reference source not found

Hình 3.7.1: Cấu tạo phần cứng điều khiển ma trận LED Error: Reference source not found

Hình 3.7.3: Hình ảnh kết nối thực tế khối ma trận LED Error: Reference source not found

Hình 3.8: Hình ảnh thực tế khối LCD Error: Reference source not found Hình 3.8.2: Lưu đồ giải thuật gửi lệnh của LCD Error: Reference source not found

Hình 3.8.2.1: Lưu đồ giải thuật khởi tạo của LCD Error: Reference source not found

Hình 3.8.3: Hình ảnh kết nối thực tế khối LCD Error: Reference source not found

Hình 3.9: Hình ảnh thực tế khối động cơ bước Error: Reference source not found

Hình 3.9.3: Hình ảnh kết nối thực tế khối động cơ bước Error: Reference source not found

Hình 3.10: Hình ảnh thực tế khối động cơ DC và Encoder Error: Reference source not found

Hình 3.10.2: Lưu đồ thuật toán điều khiển động cơ DC và Encoder

Error: Reference source not found Hình 3.10.3: Hình ảnh kết nối thực tế khối đọng cơ DC và Encoder

Error: Reference source not found Hình 3.11: Hình ảnh thực tế khối ADC0804 Error: Reference source not found

Hình 3.11.2: Lưu đồ chuyển đổi ADC0804 Error: Reference source not found

Hình 3.11.3: Hình ảnh kết nối thực tế khối ADC 0804 Error: Reference source not found

Hình 3.12: Hình ảnh thực tế khối giao tiếp COM Error: Reference source not found

Hình 3.12.3: Giao diện phần mền giao tiếp COM Error: Reference source not found

Bảng 3.8.1.1: Sơ đồ chân và chức năng của LCD Error: Reference source not found

Bảng 3.8.1.2: Bảng mã lệnh của LCD Error: Reference source not found Bảng 3.9.2: Bảng mã điều khiển một bước Error: Reference source not found

Bảng 3.9.3: Bảng mã điều khiển một nửa bước Error: Reference source not found

Bảng 3.11.1: Bảng chức năng chân của ADC 0804 Error: Reference source not found

Bảng 3.11.2: Các mức điện áp chuyển đổi của ADC0804 Error: Reference source not found

Bảng 3.12.1: Bảng chức năng chân của COM Error: Reference source not found

MỤC LỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT (TÊN NƯỚC NGOÀI) ALIA

ADC Analog-to-digital Converter Bộ chuyển đổi tương tự số

DAC Digital –to-analog Converter Bộ chuyển đổi số tương tự

IDE Intergate Development

Environment Môi trường phát triển tích hợp MCS Micro-Controller System Hệ thống vi điều khiển

Chương1 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA BỘ THỰ HÀNH (KIT)

1.1 MỤC ĐÍCH

Kỹ thuật vi điều khiển là môn học cơ bản quan trọng đối với sinh viên cácnghành Điều khiển, Tự động hóa, Điện tử, Tin học v.v… nhằm trang bị cho sinhviên những kiến thức cần thiết về một họ vi điều khiển, ở đây là họ 8051, nhưcấu trúc, nguyên tắc hoạt động, cùng các mạch phụ trợ, tập lệnh, cách lập trìnhbằng hợp ngữ, các phương thức điều khiển vào ra và các phương pháp kết nốithiết bị ngoại vi Dựa trên nền tảng kiến thức của môn học kỹ thuật vi điềukhiển, sinh viên tiếp thu những môn học kỹ thuật chuyên nghành và tiếp cận dễdàng hợn với những kỹ thuật, trang thiết bị hiện đại Đồng thời cho phép sinhviên có cái nhìn trực quan và kiểm chứng, khẳng định sự đúng đắn các kiến thức

đã học Do vậy việc đưa vào giáo trình phần xây dựng thiết kế Kit vi điều khiển

là hết sức quan trọng và rất thiết thực đối với sinh viên chuyên nghành tự độnghóa, điện tử, đo lường…Các Kit vi điều khiển đều được thiết kế dựa trên các họ

vi điều khiển mà sinh viên đang học trong trường Sinh viên có thể dùng các Kit

vi điều khiển này để điều khiển các quá trình nhiệt độ, điều khiển động cơ, điềukhiển các đối tượng giao thông, điều khiển các quá trình sản xuất…

Trên thế giới có rất nhiều nguồn cung cấp các mạch Kit nói trên như:

Từ các hãng của nước ngoài, ví dụ như bộ KIT MDA-EMS51 của hãng Midascủa Hàn Quốc, KIT và phần mềm phát triển cho họ vi điều khiển PIC củaMikroElektronika (Website http://www.mikroelektronika.co.yu/), hay một hãngnổi tiếng khác là OLIMEX (Website http://www.olimex.com) với các sản phẩmKIT phát triển cho các dòng AVR, PIC, MAXQ, MSP430, ARM… Đặc điểmcủa các sản phẩm này là có các tính năng mạnh, mẫu mã đẹp, phục vụ tốt nhucầu thực hành của môn học Tuy nhiên giá thành của thiết bị là rất đắt (khoảng700$ MDA-EMS51, và việc đặt mua không thuận tiện)

Do các trung tâm nghiên cứu và các trường đại học trong nước tự chế tạo.Trong các trường đại học, các thiết bị thực hành môn học vi điều khiển có thể docác giáo viên giảng dạy môn học chế tạo do các sinh viên tự chế tạo dưới sựhướng dẫn của giáo viên, Ưu điểm của các sản phẩm chế tạo trong nước giáthành rẻ mà chất lượng, mẫu mã không thua kém nước ngoài Cấu hình của sảnphẩm và nội dung thực hành phù hợp với mục đích, chương trình đào tạo, vớiđiều kiện học tập của sinh viên cả nước nói chung và sinh viên trường Đại họcSPKT Hưng Yên nói riêng

Xuất phát từ tình hình thực tế và sự cần thiết đáp ứng nhu cầu thực hànhtrong quá trình học tập môn học vi điều khiển nói trên, việc thiết kế, xây dựngmột bộ KIT vi điều khiển với nay đủ các thành phần cơ bản, là vấn đề hết sứccần thiết đối với các nghành điện tử, tự động hóa trong trường Đại học SPKTHưng Yên Đây là vấn đề trọng tâm trong quyển đồ án này

1.2 YÊU CẦU THIẾT KẾ KIT VI ĐIỀU KHIỂN PHỤC VỤ THỰC HÀNH 1.2.1 Phần cứng

Bởi vì mục đích của sản phẩm là phục vụ cho việc đào tạo nên cấu hìnhcứng phải rõ ràng, dàn trải Kích thước của bộ KIT gọn nhẹ, dễ dàng di chuyển

và bảo quản Các thành phần của bộ KIT được thể hiện rõ ràng, dễ nhận biết,một đặc điểm nữa là nó phân thành các modul nhỏ và liên kết với modul trungtâm bằng BUS, điều này cũng giúp người học có thể nhìn thấy một cách trựcquan các thành phần của bài thí nghiệm sẽ tiến hành Đồng thời việc tổ chứcthành các modul nhỏ cũng tiện cho việc sửa chữa, thiết kế mở rộng, và có thể dễdàng trọng việc thương mại hóa sản phẩm này

1.2.2 Các thành phần của bộ thực hành

Bộ thực hành có đầy đủ các thành phần cơ bản của một hệ vi điều khiển

và các nguồn tài nguyên phong phú, cho phép người sử dụng có thể tự do pháttriển các ứng dụng của mình

1.2.3 Các bài thí nghiệm thực hành trên bộ KIT

Các bài cơ bản: Giúp sinh viên làm quen với hệ lệnh của chip vi điều

khiển, nhập các lệnh, nạp chương trình và chạy xem kết quả thực hiện của cáclệnh đó

Các bài nâng cao: Gồm các bài thí nghiệm phức tạp hơn thực hiện sử dụng

các thành phần ngoại vi trên bộ KIT Các bài thí nghiệm thực hiện việc điềukhiển một quá trình tương tự hoặc số, Ví dụ: điều khiển LED 7 SEG, MatrixLED8x8, Điều khiển vào ra số- tương tự, điều khiển động cơ v.v…

Thực hiện các bài thí nghiệm:

Các bài tập mẫu xây dựng trước: Đi kèm với sản phẩm bộ KIT là một hệ

thống các bài tập mẫu được xây dựng cho các ứng dụng trên bộ KIT như điềukhiển các thành phần ngoại vi của KIT, điều khiển vào/ra tương tự-số…Sinh

viên có thể đọc hướng dẫn sử dụng và thực hiện các bài tập mẫu này trên bộKIT.

Các bài tập do sinh viên tự lập trình: Sau khi đã nắm rõ cấu hình của bộ

KIT và sơ đồ bộ nhớ của các thành phần trên bộ KIT, sinh viên có thể tự lậptrình các bài thí nghiệm trên bộ KIT theo ý định của riêng mình

Công cụ lập trình:

Bằng máy tính PC: Có thể sử dụng ngôn ngữ ASM với trình biên dịch

hợp ngữ sẵn có như: Keil, Reads51, Ride, Prog-Studio,v.v… để lập trình cácchương trình cho bộ KIT từ máy tính bằng ngôn ngữ C, ASM , sau đó biên dịchthành file dạng Hex rồi nạp xuống cho bộ KIT để thực hiện các chương trìnhđó

Chương 2 THIẾT KẾ KIT VI ĐIỀU KHIỂN

- Họ 8051 đã và đang là môn học được nằm trong chương trình đào tạo củacác trường trung học, cao đẳng và đại học trong cả nước, đây còn là một đối tượng cụthể cho sinh viên khi bắt đầu nhập môn vi điều khiển Vì vậy, việc chọn họ 8051 làmthành phần trung tâm của bộ KIT là phù hợp với chương trình đào tạo và điều kiện họctập của sinh viên

Vì những lí do trên, và xuất phát từ mục đích, yêu cầu của đồ án là thiết kế một bộ KIT

vi điều khiển phục vụ mục đích đào tạo môn học này, ta quyết định chọn phương án sửdụng chip vi điều khiển AT89Cxx của hãng ATMEL để làm thành phần trung tâm củaKIT, cùng với các thành phần bộ nhớ ROM/RAM bên ngoài và các thiết bị ngoại viphong phú

Chip vi điều khiển AT89Cxx là một bộ vi điều khiển cũng thuộc họ 8051, do đó

nó có tất cả những đặc trưng cơ bản của họ này

2.2 XÂY DỰNG SƠ ĐỒ KHỐI CỦA KIT.

Hình 2.2: Sơ đồ khối của bộ KIT vi điều khiển

Trong sơ đồ khối của bộ KIT như trên chức năng của các khối như sau:

MODUL CPU A89C51/AT89C2051

MODUL LED7 THANH (7SEG)

MODUL

MA TRẬN BÀN PHÍM

MODUL ĐỘNG CƠ BƯỚC ĐỘNG CƠ 12VDC MODUL

MODUL: ENCOSDER

MODUL ADC 0804

MODUL

RS232(COM)

Khối CPU: Đây là khối trung tâm của hệ thống Nó bao gồm chip vi điều khiển

AT89Cxx và AT89Cx051, gồm các cổng giao tiếp mở rộng Khối này làm nhiệm vụtrung tâm điều hành hoạt động của cả bộ KIT

Khối mạch nạp: Đây là khối giao tiếp giữa hệ vi điều khiển của bộ KIT và

máy tính PC giúp cho người sử dụng có thể phát triển các ứng dụng trên bộ KIT từmáy tính Người sử dụng dùng PC để nạp các chương trình ứng dụng cho bộ KIT.Chương trình ứng dụng của người sử dụng được nạp cho bộ KIT từ máy tính thôngqua phần mềm nạp đi kèm theo KIT

Ma trận bàn phím: Đây là khối thiết bị đầu vào giao tiếp giữa vi điều khiển và

người sử dụng Bàn phím cho phép người dùng sử dụng nó để điều khiển hoạt độngcủa các ứng dụng giải mã bàn phím, nhập thông số cho KIT, hoặc một số ứng dụng dongười dùng sử dụng

Nút ấn: Gồm 8 nút ấn thường mở trong đó dành riêng 2 nút ấn cho chức năng

reset

Khối LCD: Màn hình tinh thể lỏng 16x2 (16 ký tự và 2 dòng) Cho phép hiển

thị các thông số cần thiết của các ứng dụng Hiển thị mã ASCII LCD tạo ra sự tiện lợi,thân thiện cho người sử dụng trong làm quen cũng như thí nghiệm trên KIT

Khối ADC0804: Có chức năng chuyển đổi tín hiệu điện áp tương tự 0 - 5V

thành tín hiệu số 8bit để đưa vào vi điều khiển xử lí Tín hiệu vào 0-5V có thể đượcđưa vào từ bên ngoài thông qua chân cắm hay thông qua công tắc chuyển mạch để nốicác tín hiệu tương tự có sẵn trên KIT nhờ biến trở Ta có thể ứng dụng đo nhiệt độphòng qua cảm biến nhiệt độ …

Khối ĐK Động cơ 1 chiều và động cơ bước và Encosder: Là khối có bộ đệm

tầng khuếch đại để điều khiển động cơ bước và động cơ một chiều Có bộ đĩa encoderđếm xung tốc độ quay của động cơ một chiều

Khối LED 7 SEG: Là khối hiển thị LED 7 thanh, có thể sử dụng để hiển thị

các giá trị theo chương trình ứng dụng của người sử dụng như: Đồng hồ, Bộ đếm…

Khối LED Matrix(8x16): Là 2 ma trận LED gồm 8 hàng x 8 cột ghép thành 8

hàng 16 cột với 1 màu đỏ sử dụng ghi dịch 74164 để quét cột

Khối LED đơn: Là khối gồm 32LED đơn nối chung anốt (vcc) sử dụng cho

các ứng dụng nhỏ điều khiển sáng theo ý muốn, cho ngã tư giao thông…

Khối RS232: Là khối cho phép người sử dụng giao tiếp với PC qua chuẩn

truyền RS232 thông qua cổng COM 9 chân, Bằng việc người dùng lập trình giao tiếp

sử dụng VB, DelPhi, C, Pascal… là có thể giao tiếp giữa vi điều khiển và Máy tính

Khối nguồn nuôi: Đây là nguồn nuôi cho toàn bộ KIT Đầu vào 220V~/50Hz,

đầu ra +5VDC/ +12DC

2.3 THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN LINH KIỆN TỪNG KHỐI

2.3.1 Khối xử lý trung tâm CPU

2.3.1.1 Chức năng

Đây là khối tiếp nhận và xử lí mọi thông tin liên quan đến hoạt động của KIT.Khối xử lí trung tâm làm việc không ngừng trong suốt thời gian làm việc do đó độ bền

bỉ và khả năng xử lí nhanh chóng linh hoạt với mọi tình huống phụ thuộc vào phẩmchất linh kiện mà chúng ta sử dụng cũng như nguồn cung cấp cho hệ thống Chính vàvậy chọn bộ xử lí trung tâm làm đối tượng đầu tiên để ta thiết kế không ngoài lý dotrên, nó sẽ quyết định cho khả năng hoạt động cho hệ thống của chúng ta

2.3.1.2 Phân tích yêu cầu chọn linh kiện và tính toán

a, Yêu cầu chọn linh kiện

- Có nền tảng cơ bản của một hệ thống vi điều khiển

- Khả năng ưu việt so với hệ thống số

- Dễ sử dụng cũng như thiết kế các ứng dụng

- Có tài liệu liên quan

- Không yêu cầu cao trong thiết kế phần cứng

- Mua được trên thị trường Việt Nam

Vi điều khiển AT89Cxx hỗ trợ tần số làm việc lên tới 24Mhz Có chế độ Power Down

để tiết kiệm điện năng của hệ thống tuy nhiên vẫn duy trì nội dung của RAM nhưngkhông cho mạch dao động cấp xung vào nhằm vô hiệu hóa các hoạt động khác chochip cho đến khi có Reset cứng tiếp theo Chế độ Idle hay còn gọi là chế độ nghỉ dừngCPU trong khi vẫn cho phép RAM, các bộ định thời/đếm, port nối tiếp và hệ thốngngắt tiếp tục hoạt động

Từ Datasheet của nhà sản xuất Port0 của IC là hở collector Vì vậy phải có điệntrở treo bên ngoài mới có thể sử dụng cho mục đích tải ngoài Ở đây ta chọn điện trởtreo có giá trị trong khoảng từ 1K- 10K, ở giá trị này mạch sử dụng tiết kiệm nănglượng nhất Dòng qua các chân của IC cũng phù hợp khoảng 0,5mA

Do thực nghiệm cho thấy khi IC chạy thực tế điện áp mức 1(mức cao) của ICchỉ khoảng 2,5-3V như vậy với một số ứng dụng yêu cầu cao về mức tín hiệu thì điện

áp này không đủ Vì vậy ta phải sử dụng IC đệm có chức năng nâng điện áp đầu ra màkhông làm ảnh hưởng tới tín hiệu của IC IC có chức năng đệm được dùng phổ biếnhiện nay đó là IC 74HC245 Trong đề tài này chúng em dùng đệm ở các cổng P1,P2của AT89Cxx và P1,P3 của AT89Cx051

Như vậy chúng ta đều có chức năng đệm cũng như không dùng đệm Giúp sinhviên có thể thấy sự khác nhau này.1

Cổng BUS giao tiếp với các Modul khác được sử dụng trong đề tài là PORT 20chân chống cắm ngược, dùng cáp mềm để nối rất thuận tiện cho việc thay đổi cổng vàứng dụng của người dùng Khi thiết kế chức năng của các cổng là tương tự nhau Docổng P3 có thêm chức năng đặc biệt, hay tùy vào ứng dụng chúng ta dùng cổng chophù hợp

Hình 2.3.1.2: Cấu tạo chân BUS

Ngoài ra chúng em còn thiết kế thêm các switch nguồn và switch điều khiển nhằm tối ưu nguồn nuôi, tránh trường hợp chạm chập có cấu tạo như sau:

Hình 2.3.1.3: Cấu tạo Switch điều khiển

Trong đó Switch nguồn làm nhiệm vụ cấp nguồn cho từng modul cần thực tập Switch điều khiển để điều khiển vào ra dữ liệu của các cổng P1, P2, P0(89C51) -P1, P3 (89C2051) của khối CPU, cấu tạo như sau:

Cho phép chúng ta có thể nhập dữ liệu từ bên ngoài vào Vi điều khiển hoạtđộng của bộ KIT với dạng ma trận phím để tiết kiệm đầu vào và cùng với các phímđơn có thể dùng làm phím chức năng của KIT.

2.3.2.2 Thiết kế mạch ma trận bàn phím.

Hình 2.3.2.2: Sơ đồ nguyên lý Ma trận bàn phím 4x4

Ma trận bàn phím 4x4 ta sử dụng một cổng 8 bit để quét bàn phím như vậy ta

đã có thể sử dụng được 16 phím rất tiết kiệm đầu vào

Hàng và cột được nối với một cổng Nửa byte thấp nối cột (Px.0 đến Px.3), cònnửa byte cao nối hàng (Px.4 đến Px.7)

Ví dụ nếu phím 1 được nhấn thì Px.0 và Px.4 được nối GND Tương tự như cácphím khác Bàn phím sử dụng trong đề tài có sẵn mua được tại thị trường

Trong đề tài còn thiết kế 8 phím đơn để sinh viên có thể so sánh phần cứngcũng như phương pháp lập trình, và phù hợp với từng ứng dụng Trong phần nàychúng em có thiết kế với 8 phím đơn tương ứng với 8 bit của một cổng Khi một phímđược nhấn tương ứng với bit đó được nối GND

2.3.3 Khối hiển thị LCD

2.3.3.1 Chức năng

Trong những năm gần đây LCD đang ngày càng được sử dụng rộng rãi thay thếdần cho các đèn LED, LED 7 đoạn, Do khả năng hiển thị số, ký tự và đồ họa tốt hơnnhững cách hiển thị khác, dễ dàng lập trình cho các ký tự đồ họa

Vì vậy mà khối hiển thị LCD là một khối rất quan trọng trong bộ KIT này, nó

sẽ giúp thực hiện các bài luyện tập ghép nối LCD với 89C51 và lập trình hiển thị các

số, ký tự và đồ họa trên LCD một các dễ dàng và trực quan

2.3.3.2 Phân tích yêu cầu lựa chọn linh kiện

Với mục đích thực hành, thí nghiệm nên khối hiển thị LCD cần có những yêucầu sau:

- Kích thước nhỏ gọn

- Dễ dàng ghép nối và quan sát

- Đảm bảo việc thực hiện các bài luyện tập cho người sử dụng.

- Thiết kế, chế tạo dễ dàng, giá thành hạ

2.3.3.3 Tính toán thiết kế

Các thông số của SD – DM1602A:

2 4 I

U R

Sử dụng công tắc để bật đèn BL khi cần thiết và biến trở để thay đổi điện áp V0điều chỉnh độ tương phản của màn hình hiển thị

Tổng công suất của khối LCD là:

( mW ) 787 777

2 5 P I.

U

Hình 2.3.3.3: Sơ đồ nguyên lý mạch hiển thị LCD

Các chân DB0 đến DB7 được nối với 8 bit tương ứng Px.0 đến Px.7 của vi điềukhiển, chân RS được nối vào chân P3.7, chân RW nối với chân P3.6 và chân CS nốivới chân P3.3 của vi điều khiển qua cáp nối 20 chân

2.3.4 Khối LED đơn

2.3.4.1 Chức năng

Hiển thị trạng thái logic tại các cổng Hiển thị các ứng dụng đơn giản kết hợpvới các modul khác như trạng thái Run/Stop hoặc Left/Right v.v… Trong phần nàyhướng thiết kế tạo một mô hình giao thông ngã tư để các bạn có thể lập trình điềukhiển một hệ thống giao thông từ đơn giản là hiển thị trạng thái các đèn cho đến kếthợp với modul led 7 thanh hiển thị thời gian cho từng đèn Hoặc ứng dụng riêng dongười dùng phát triển

2.3.4.2 Thiết kế và tính toán

Không giống như Diode, LED sáng (Phân cực thuận) sẽ gây sụt áp trên nó vàokhoảng 1,7 ÷ 2,5V tùy màu LED Và dòng định mức trong khoảng 10 ÷ 40 mA Khi

đó ta có mạch điều khiển LED như sau

Hình 2.3.4.2: Sơ đồ kết nối LED đơn

Giả sử mạch kết nối với đệm 74HC245 thì có mức logic 0 (từ 0 – 0,4V), vàmức1 (từ 4,5 – 5V) Chọn dòng qua LED là 15 mA cho LED thật sáng và điện áp rơitrên LED là 2V

Xét hình a: LED sáng khi mức logic tại đầu IN là mức logic 0 vậy điện áp đầu

ra 74HC245 là 0,4V Nên giá trị điện trở R1 là:

4 , 0 2 5

Xét hình b: LED sáng khi mức logic tại đầu IN1 có mức logic1, ứng với điện áp

là 4,6V, nên giá trị điện trở R1 là:

2 6 , 4

Hình 2.3.4.3: Các cách nối LED đơn

Ở cách 2, sụt áp trên LED sẽ rất lớn 2V, 3V còn lại sẽ sụt áp trên Vi điều khiển,gây tổn thất năng lượng lớn, hoặc LED sẽ bị cháy

Ở cách 1, đây là cách tốt nhất, có điện trở hạn dòng Trở được tính như sau saocho sụt áp trên nó khoảng từ 2V ÷ 2,5V và sụt áp trên Vi điều khiển 0,9V Từ nhữngtính toán ở trên điện trở hạn dòng cho LED không nên dưới 100Ω (không LED sẽcháy)

Từ những phân tích và tính toán trên chúng em lựa chọn phương án 1 (Cách 1).Với modul led đơn thì ta sẽ tính được công suất max mà mạch tiêu thụ la khi 16led cung sáng

Với dòng trên mỗi Led là 20mA và điện áp nguồn là 5V

ta có thể hiện các con số từ 0 đến 9, hay hiển thị một số chữ cái đơn giản

2.3.5.2 Tính toán và thiết kế

Như vậy ta có điện áp cung cấp cho LED 4V điện áp rơi trên LED 1,7 đến 2Vnhư vậy điện trở hạn dòng cho từng led khoảng 150Ω đến 330Ω Nếu ta nối 1 điện trởhạn dòng cho toàn bộ 8 LED tại đầu Anot hoặc Catot chung thì điện trở được tính nhưsau:

Do mỗi LED cần 15mA để LED sáng bình thường

Suy ra 8 LED có dòng tổng như sau: 8x15mA = 120mA

Vậy giá trị điện trở đó được tính như sau:

7 1 4 I

V V

R

tong

LED outH

Ta chọn loại điện trở 22Ω 1W do dòng đi qua lớn(120÷200mA)

2.3.6 2 Thiết kế tính toán

Mạch phải hiển thị rõ ràng, các ký tự dịch từng cột Có khả năng hiển thị nhiềuphông

Các LED trong Ma trận có thể sáng riêng lẻ nhau nếu ta đưa tín hiệu điều khiểnriêng biệt đến hàng và cột riêng biệt Mỗi LED có thể sáng nếu ta cấp một điện áp 1,7

÷ 2V với dòng tối đa là 30mA Vì LED ma trận có hàng hiện thị ở mức cao, cột ở mứcthấp nên ta cấp điện áp cho hàng và cột để hiển thị Vì tất cả các cột đều được điềukhiển bởi ngõ ra của 74LS164, hàng điều khiển bởi các cổng ra của Vi điều khiển, códòng ra thấp chưa đủ để LED sáng đẹp chính vì vậy ta sử dụng một mạch khuếch đạidòng cho Matran LED nhưng trong khuôn khổ của bộ thực hành với quy mô nhỏ chính

vì vậy ta tận dụng IC chốt 74HC245 vừa có chức năng chốt và đệm dữ liệu hàng

Hình 2.3.6.2: Sơ đồ nguyên lý mạch Led Matrix

Với tính toán trên cũng cho ta chọn IC đệm dòng cho cột ULN2803 đầu ra đảo phùhợp với tín hiệu cột nối 0V để LED sáng

Các thông số của ULN2803:

- Nguồn cung cấp Vcc: 5VDC

- Dòng điện tối đa Icc: 25mACác thông số của IC74164:

2.3.7.2 Phân tích yêu cầu lựa chọn linh kiện

Các yêu cầu của khối DC/Step – Motor:

- Điều khiển động cơ DC với dòng điện tải tối đa 2A khi quá tải

- Có thể điều chỉnh tốc độ động cơ DC bằng phương pháp PWM

- Điều khiển chính xác, tin cậy và ổn định

- Thiết kế đơn giản

Để đáp ứng những yêu cầu đó với động cơ DC chúng ta có thể sử dụng IC điềukhiển động cơ L298 để điều khiển

2.3.7.3 Tính toán và thiết kế

Dưới đây là sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động cơ DC bằng L298N

Hình 2.3.7.3: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động cơ DC

Phân tích nguyên lý:

Mạch điện sử dụng các đầu vào điều khiển là INPUT3 và INPUT4 tương ứngvới đầu ra là OUT3 và OUT4, các chân INPUT3 và INPUT4 được nối tương ứng vớicác chân Px.0 và Px.1 của vi điều khiển qua các chân số 2 và số 4 của cáp nối 20, 2cực của động cơ DC được nối vào 2 chân của jack cắm JP2 Các chân điều khiểnENABLE được nối với dương nguồn Việc điều khiển động cơ thể hiện ở bảng trạngthái dưới đây:

INPUT3 INPUT4 Trạng thái DC - Motor

Bảng 2.3.7.4: Bảng trạng thái đầu vào L298

Với động cơ bước ta có sơ đồ mạch như sau:

Hình 2.3.7.5: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động cơ bước

Tín hiệu điều khiển đông cơ bước được đưa tới từ vi điều khiển qua vi mạchđệm ULN2803, với 4 bit đầu vào nối với các bit Px.4 đến Px.7 của vi điều khiển; còncác đầu ra được nối với 4 đầu dây động cơ bước qua jack cắm JP1

Hình 2.3.7.6: Sơ đồ kết nối encoder

Với đông cơ một chiều và động cơ bước chúng em lựa chon trong modul nàythì có các thông số như sau:

- Động cơ một chiều

Điện áp điều khiển là 5VDC

Dòng điện định mức là 500mA

- Động cơ bước :

Điện áp điều khiển là 5VDC

Khối truyền thông nối tiếp RS232 có chức năng kết nối máy tính với vi điềukhiển qua cổng truyền thông nối tiếp RS232 (cổng COM) của máy tính và thực hiệncác bài tập truyền nhận dữ liệu đơn giản, có thể khảo sát bằng phần mềm trên máytính

2.3.8.2 Phân tích yêu cầu, lựa chọn linh kiện

Các yêu cầu đối với khối truyền thông là:

- Dễ dàng và thuận tiện khi sử dụng

- Kết nối đơn giản

- Các tín hiệu vào ra phù hợp với các thiết bị được kết nối

- Thiết kế dễ dàng, giá thành phù hợp

2.3.8.3 Tính toán thiết kế

Từ các thông số của nhà sản xuất ta có:

Hình 2.3.8.3: Sơ đồ nguyên lý mạch RS232

Vi mạch MAX 232 nhận ở chân 8 (R2IN) mức RS232 đã được gởi tới từ máytính qua chân 3 (TxD - Chân truyền dữ liệu) của cổng COM và biến đổi tín hiệu nàythành tín hiệu sao cho tương thích với vi điều khiển 89C51 ở chân 9 (R2OUT), tínhiệu này được đưa vào chân P3.0 (RxD) của 89C51 qua chân số 7 của cable nối 20chân Và ngược lại biến đổi tín hiệu ở chân P3.1 (TxD) của vi điều khiển thành mức+12V, -12V để cho phù hợp với hoạt động của máy tính ở chân số 7 (T2OUT) và đưavào chân số 2 (RxD – Chân nhận dữ liệu) của cổng COM vào máy tính Giao tiếp theocách này, khoảng cách từ máy tính đến thiết bị ngoại vi có thể đạt tới trên 20m

2.3.9 Khối chuyển đổi tương tự số ADC

2.3.9.1 Chức năng

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 trịnhị 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 lượngvật 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 điện, điệnáp) và những đại lượng dòng điện và điện áp này đều ở dạng liên tục (tương tự)

Do vậy, khối chuyển đổi ADCnày sẽ có chức năng chuyển đổi các tín hiệutương tự thành tín hiệu số

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

- Thời gian chuyển đổi nhanh

- Dòng điện tối đa Icc: 2.5mA

Từ yêu cầu của khối ta có thể thiết kế được sơ đồ mạch điện của bộ chuyển đổiA/D

Sử dụng công tắc SW2 để lựa chọn tín hiệu tương tự cần chuyển đổi từ biến trởR3 hoặc từ cảm biến LM35 Chân Vref được điều khiển bởi biến trở R4, chân CS và

RD nối với GND, chân WR được nối với chân P3.0 (RxD) của vi điều khiển chânINTR được nối với chân P3.1 (TxD) của vi điều khiển Các đầu ra số DB0 đến DB7được nối tương ứng với các chân Px.0 đến Px.7 của vi điều khiển

Với bộ biến đổi A/D ta xây dựng được sơ đồ nguyên lý như sau:

Hình 2.3.9.3: Sơ đồ nguyên lý mạch chuyển đổi A/D

2.3.10 Khối mạch nạp

Dùng để nạp chương trình cho IC trung tâm ở mạch này cung cấp cho chúng ta

2 Socket 40 chân và 20 chân có thể nạp chương trình (files) Hex cho họ AT89C51 chitiết có thể xem phần hướng dẫn sử dụng mạch nạp

Đây là một modul khá đặc biệt và yêu cầu thiết kế rất phức tạp từ phần cứngcho tới chương trình điều khiển (Có thể nói đây là một đề tài riêng biệt) Ở đề tài nàychúng em đã tham khảo mạch nạp của hãng Sunrom trên mạch internet(http://www.sunrom.com) Mạch và phần mềm do hãng cung cấp hoàn toàn miễn phí.Mạch nạp rất tốt cho nhiều loại IC khác nhau thuộc họ 8051 và rất bền chip do có sựtính toán kĩ lưỡng về dòng và áp để lập trình Flash

Về thi công mạch dựa vào nguyên lý của hãng sunrom cung cấp và chúng em

đã thi công mạch thành công và hoạt động rất tốt cùng với phần mềm nạp ProLoadV4.2

2.3.11 Khối Nguồn nuôi

2.3.11.1 Chức năng.

Cung cấp nguồn nuôi cho toàn bộ KIT Do chúng ta sử dụng cáp mềm (BUS)

và đã được thiết kết trên Mainboad tích hợp cả tín hiệu nguồn ta chỉ cần cấp nguồn choMainboard thì những Modul khác cũng được cấp nguồn

2.3.11.2 Thiết kế và tính toán

Từ việc tính toán trong từng modul giúp chúng ta có được tổng công suấtnguồn, dòng điện và điện áp cung cấp cho toàn mạch.

Theo việc thiết kế mainboard thì ta chỉ có thể chạy được tối đa 5 modul trênmainboard tại cùng một thời điểm vì vậy ta sẽ tính toán công suất của toàn bộ KITthông qua 5 modul có công suất lớn nhất từ đó sẽ tính được công suất của bộ KIT

Theo tính toán ở trên thì chúng em đã tính toán được 5 modul có công suất tiêuthụ cao nhất đó là:

- Modul LCD với các thông số

Hình 2.3.11.2: Sơ đồ nguyên lý bộ nguồn

Chương 3 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG KIT VÀ XÂY DỰNG BÀI

TẬP THỰC HÀNH CHO BỘ KIT3.1 MODUL mạch nạp

Hinh 3.1: Hình ảnh mạch nạp thực tế

3.1.1 Mô tả nguyên lý

Flash MC Programer có thể dùng để ghi, đọc và xóa chương trình cho các

loại chip IC vi điều khiển: AT89C51, AT89LV51, AT89C52, AT89LV52, AT89C55, AT89LV55, AT89S51, AT89LS51, AT89S52, AT89LS52, AT89S53, AT89LS53, AT89S8252, AT89LS8252, AT89C1051, AT89C2051, AT89C4051.

Thiết bị kết nối với máy tính qua cổng COM được điều khiển bởi phầnmềm Proload

Thiết bị làm việc với nguồn điện 12V AC/DC cung cấp qua ổ cắm tròntrên board mạch

- Khóa chip chống sao chép chương trình.

- 20 và 40 chân socket có trên board.

- Tự động xóa trước khi ghi và kiểm tra sau khi ghi xong.

- Trạng thái ghi hiển thị Status toolbar.

- Đơn giản với người sử dụng

Nạp chương trình thì nhấn vào Send

• Đọc chương trình từ chip thì nhấn Read.

Bạn muốn khóa chip sau khi nạp tích vào ô Set lock bytes after wirting.(Chú ý: Khi khóa chip thì không thể đọc, ghi lại CT được)

Quy trình lắp:

- Đưa cần khóa IC về vị trí thẳng đứng (không khóa).

- Lắp IC đúng chiều vào khay (socket) một cách ngay ngắn.

- Gạt cần khóa IC (vuông góc với vị trí không khóa) để khóa IC lại.

c Tháo IC đã nạp xong.

- Đưa cần khóa IC về vị trí thẳng đứng (mở khóa)

- Lấy IC ra khỏi khay cắm

d Lắp cable dữ liệu.

Sử dụng cable 3 to 9 chân đi cùng thiết bị Một đầu cắm vào jack cắmRS232, đầu còn lại cắm lên Cổng COM máy tính

Lưu ý:

- Ngắt điện khi tháo lắp IC

- Tránh chạm vào chân IC hoặc làm cong, gãy chân IC.

P3 C2051

Control Data in /out

Bạn có thể ghép nối với các Modul thí nghiệm khác trên board , triển khainhiều loại chương trình khác nhau Các modul:

- Mô tả các vị trí điều khiển (control dat in/out)

Số chân Điều khiển Vị trí Trạng thái dữ liệu

Bảng 3.2.2: Trạng thái chuyển mạch control dat in/out

- Mô tả các chân cắm của modul CPU :

Theo mạch thiết kế có 4 PORT bên Socket 40, có 2 PORT bên Socket20.Tất cả đều được thiết kế theo nguyên tắc chung như mô tả chân cắm mở rộngtrên Kết nối sử dụng BUS phù hợp với chân cắm trên.

- Lắp IC.

IC cần lắp đúng chân theo hướng dẫn trên hình vẽ (Chân 1 gần cần khóaIC) Để lắp IC bạn thực hiện các bước sau:

- Mở khóa IC (IC lock): gạt cần IC Lock đến vị trí thẳng đứng.

- Lắp IC vào khay cắm (chú ý chiều, số chân IC).

- Gạt cần khóa IC về vị trí khóa (Nằm song song với mạch in).

Modul cho phép bạn sử dụng VĐK để ghép nối và điều khiển nhiều board

mở rộng (Được thiết kế tương thích và có khả năng ghép nối với modul này).Quy trình vận hành Module

- Lắp ghép Board mở rộng vào đúng Slot

- Kiểm tra chế độ làm việc thiết lập cho Vi Điều Khiển.

- Nạp chương trình cho IC Vi Điều Khiển.

- Lắp IC vào khay cắm.

- Cấp điện cho Module: Chương trình trong Vi Điều Khiển sẽ tự

động chạy nếu bạn sử dụng Mạch Reset tự động trên board.Nếu không sử dụng mạch này bạn cần nhấn nút Reset để khởiđộng Vi Điều Khiển Trong trường hợp điện nguồn đã đượccấp từ trước (không khuyến khích cách vận hành này), bạn cầnnhấn nút Reset sau mỗi lần lắp IC

Px.7 Px.0

3.3.2 Hướng dẫn sử dụng

Để sử dụng nút ấn ta phải gạt chuyển mạch 1,2 về vị trí ON để cấp nguồncho mạch, dùng cáp kết nối chân cắm kết nối với CPU Vì ta phải kiểm tra các trạng thái nút ấn nên đầu vào cổng cắm cáp tương ứng ở CPU phải ở trạng thái

IN data

3.4 MODUL LED đơn

Giáo viên hướng dẫn: Bùi Văn Dân

Chân cắmkết nối

Hình 3.4: Hình ảnh thực tế khối LED đơn

3.4.3 Xây dựng bài mẫu và bài tập thực hành

Ví dụ 1: Kết nối cổng P1 tới 8 LED đơn, viết chương trình điều khiển 8 LED

sáng dần từ trái sang phải và tắt dần từ phải sang trái (thời gian trễ khoảng 1s)

- Sơ đồ kết nối thực tế:

Hình 3.4.3: Hình ảnh kết nối thực tế khối LED đơn

Code chưong trình: