Thiết kế hệ vi xử lý

• 8 đường dữ liệu D0-D7 chứa dữ liệu hiển thị hoặc lệnh điều khiển LCD được ghi vào LCD thông qua vi mạch chốt 74x573, trong đó tín hiệu cho phép chốt CS được tạo ra từ mạch giải mã địa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

1 Giao tiếp với LCD

2 Giao tiếp A/D

3 Giao tiếp D/A

4 Động cơ bước

Nội dung

1 Giao tiếp với LCD

2 Giao tiếp A/D

3 Giao tiếp D/A

4 Động cơ bước

Nội dung

Giới thiệu

• Phần lớn các module LCD sử dụng giao tiếp 14 chân

trong đó có 8 đường dữ liệu, 3 đường điều khiển và 3

đường cấp nguồn Kết nối được bố trí dưới dạng 1 hàng

14 chân hoặc 2 hàng 7 chân.

Chức năng các chân của LCD

Chân số Tên Chức năng

7 D0 Bit 0 của dữ liệu

8 D1 Bit 1 của dữ liệu

9 D2 Bit 2 của dữ liệu

10 D3 Bit 3 của dữ liệu

11 D4 Bit 4 của dữ liệu

12 D5 Bit 5 của dữ liệu

• Khi RS = 0 thì dữ liệu ghi vào LCD

được hiểu là các lệnh, dữ liệu đọc từ

LCD được hiểu là trạng thái của nó

• Chân 5 là đường điều khiển đọc

ghi R/nW, mức thấp sẽ cho phép ghi

vào LCD, mức cao cho phép đọc ra

từ LCD Chân 6 là đường điều khiển

cho phép E Các chân còn lại chứa

dữ liệu 8-bit vào hoặc ra LCD

Lệnh điều khiển LCD

Command (Lệnh)

RS RW Nhị phân Hex

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

NOP(No operation = không làm gì cả)

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 Clear display(xóa hiển thị) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 01 Display & Cursor home

(hiển thị và đặt cursor ở góc trái phía trên)

0 0 0 0 0 1 D/C R/L x x 10 đến 1F

Function set (Đặt chức năng)

Chú thích

I/D: 1 =Increment * , 0=Decrement

S: 1 = Display shift on, 0 = Display shift off *

D: 1 = Display on, 0 = Diaplay off *

U: 1 = Cursor underline on, 0=Underline off *

B: 1 = Cursor blink on, 0 = cursor blink off *

D/C: 1 = Display shift, 0 = cursor move

R/L: 1 = Right shift, 0 = Left shift 8/4: 1 = 8 bit interface * , 0 = 4 bit interface 2/1: 1 = chế độ 2 hàng, 0 = chế độ 1 hàng *

10/7: 1=5x10 dot format, 0=5x7 dot format *

x = don’t care * = đặt ban đầu

Bảng ký tự chuẩn của

LCD

Địa chỉ trên LCD 16x2

Kết nối phần cứng

• LCD được thiết kế để hoạt động với

cơ chế 3 bus

• 8 đường dữ liệu D0-D7 chứa dữ liệu

hiển thị hoặc lệnh điều khiển LCD được

ghi vào LCD thông qua vi mạch chốt

74x573, trong đó tín hiệu cho phép chốt

CS được tạo ra từ mạch giải mã địa chỉ

Ví dụ

• Viết chương trình hiển thị “Hello World” lên

màn hình LCD

Chương trình chính

ORG 2000H

EN BIT P3.4

RS BIT P3.5MOV TMOD, #01HLCALL LCD_INIT

MOV R1, #0HTHI:

MOV A, R1MOV DPTR, #MESSAGEMOVC A, @A+DPTR

CALL WR_DATACALL DELAY_400MSINC R1

CJNE R1, #12, HTHISJMP $

MESSAGE:

DB 'Hello World!'

Các chương trình con

;; Chuong trinh con khoi dong LCD

LCD_INIT:

CLR ENCLR RSCALL DELAY_1SMOV DPTR, #8000HMOV A, #38H ; 8bit data + 2line + 5*7LCALL WR_INSTR

MOV A, #0EH ; Display on + Cursor onLCALL WR_INSTR

MOV A, #06H ; Increase the cursor after each byte written to displayLCALL WR_INSTR

MOV A, #80H ; Cursor to addr 0LCALL WR_INSTR

MOV A, #01H ; Clear displayLCALL WR_INSTR

LCALL DELAY_4MS

; Chuong trinh con write instruction

WR_INSTR:

CLR RSSETB ENMOVX @DPTR, AACALL DELAY_160USCLR EN

RET

; Chuong trinh con write dataWR_DATA:

SETB RSSETB ENMOV DPTR, #8000HMOVX @DPTR, AACALL DELAY_160USCLR EN

RET

Chương trình con delay

; Chuong trinh con tao DELAY

DELAY_160US:

PUSH 03MOV R3, #80DJNZ R3, $POP 03RET

DELAY_4MS:

CLR TR0MOV TH0, #HIGH(-4000)MOV TL0, #LOW(-4000)SETB TR0

JNB TF0, $CLR TF0RET

DELAY_400MS:

PUSH 04MOV R4, #100LOOP1:

CALL DELAY_4MSDJNZ R4, LOOP1POP 04

RETDELAY_1S:

PUSH 04MOV R4, #250LOOP2:

CALL DELAY_4MSDJNZ R4, LOOP2POP 04

RET

A13 A14 A15

GND VDD

XTAL2 18

XTAL1 19

RST 9

P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT0 12P3.3/INT1 13P3.4/T0 14P3.7/RD 17P3.6/WR 16P3.5/T1 15

AD[0 7]

A[8 15]

ALE 30

EA 31PSEN 29

P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8

U1

8051 PROGRAM=lcd.hex

D0

3 Q0 2 D1

4

Q1 5D2

7 Q2 6 D3

8 Q3 9 D4

13 Q4 12 D5

14 Q5 15 D6

17

Q6 16D7

18 Q7 19 OE

1 LE 11

1

U3:A

74LS28

A 1 B 2 C 3 E1 6 E2 4 E3 5

Y0 15Y1 14Y2 13Y3 12Y4 11Y5 10Y6 9Y7 7

U4

Bài tập

Bài tập 1: Viết chương trình con khởi tạo LCD chế

8-bit, 2-line, con trỏ bắt đầu ở dòng thứ 2 và xóa

màn hình.

Bài tập 2: Viết chương trình hiển thị

Hello World!

My name is David

1 Giao tiếp với LCD

2 Giao tiếp A/D

3 Giao tiếp D/A

4 Động cơ bước

Nội dung

Giới thiệu

• Vi mạch ADC (Analog to Digital Converter) được sử dụng

để chuyển đổi các tín hiệu từ dạng tương tự sang dạng số.

• Tín hiệu tương tự là các tín hiệu liên tục trong miền thời

gian và biên độ.

Trong thực tế, hầu hết các tín hiệu

vật lý đều tồn tại dưới dạng tương

tự Muốn xử lý được các tín hiệu

này bằng các hệ thống số thì cần

phải chuyển đổi các tín hiệu tương

tự này sang dạng số.

Ứng dụng của ADC

Phương trình chuyển đổi ADC

Đặc tính vào ra của ADC

Lấy mẫu tín hiệu tương tự

Lượng tử hóa tín hiệu đã lấy mẫu

Các thông số của ADC

Vi mạch ADC 0809

• Là thiết bị CMOS với bộ chuyển đổi từ

tương tự sang số 8-bit và bộ logic

điều khiển tương thích với các loại vi

xử l{.

• Bộ ADC 8-bit sử dụng kỹ thuật chuyển

đổi xấp xỉ liên tiếp.

• Thiết bị này loại trừ khả năng hiệu

chỉnh điểm 0 bên ngoài và hiệu chỉnh

độ lớn tự nhiên Dễ dàng tương thích

với các loại vi xử l{.

• ADC 0809 cho tốc độ và độ chính xác

cao, tối thiểu khả năng phụ thuộc vào

nhiệt độ, tiêu thụ ít năng lượng.

Đặc điểm nổi bật

• Độ phân giải: 8-bit

• Tổng sai số chưa hiệu chỉnh: ±1/2 LSB and ± 1 LSB

• Nguồn cung cấp: 5V DC

• Công suất thấp: 15mW

• Thời gian chuyển đổi: 100us

Sơ đồ mạch tham khảo

• ADC0809 được thiết kế để giao tiếp với 8051 thông qua cơ chế 3 bus.

• Để chọn kênh, 3 đường địa chỉ thấp của bus địa chỉ (A0, A1, A2) đã được

sử dụng Như vậy, người lập trình có thể truy xuất đến 8 địa chỉ thấp nhất của nCS2 để truy xuất đến 8 kênh này.

;Chinh xac la 5.1DIV AB

ANL A, #0EFHORL A, #0E0HCALL HTHISJMP LAP

;Cac chuong trinh con

HTHI:

MOV DPTR, #0000HMOVX @DPTR, ACALL DELAY_1MSRET

DELAY_100US:

PUSH 02MOV R2, #50DJNZ R2, $POP 02RET

DELAY_1MS:

PUSH 05HMOV R5, #1LOOP1:

MOV TH0, #HIGH(-1000)MOV TL0, #LOW(-1000)SETB TR0

JNB TF0, $CLR TF0CLR TR0DJNZ R5, LOOP1POP 05H

RET END

1 Giao tiếp với LCD

2 Giao tiếp A/D

3 Giao tiếp D/A

4 Động cơ bước

Nội dung

Giới thiệu

• Vi mạch chuyển đổi DAC được sử dụng để chuyển tín

hiệu từ dạng số sang dạng tương tự.

• DAC thường được dùng để tạo ngõ ra giao tiếp giữa hệ thống số với thế giới analog bên ngoài.

• Tín hiệu tương tự có thể là điện áp hay dòng điện.

• Ngõ vào số có thể được đọc vào nối tiếp hoặc song

song

Phương trình chuyển đổi DAC

Ví dụ DAC

Các thông số của DAC

Các thông số của DAC

DAC MCP4922

• Vi mạch DAC MCP4922 là vi mạch chuyển đổi số sang tương tự 12-bit dùng giao tiếp SPI của

Microchip.

DAC MCP492X

Lệnh ghi (Write command)

Kết nối tiêu biểu

Mạch giao tiếp 8051

Vi mạch MCP4922 được thiết kế giao tiếp với MCU thông qua giao tiếp SPI

Vì tín hiệu điều khiển MCP4922 được kết nối trực tiếp đến các bit của port 1 nên các lệnh cho phép thao tác trên thanh ghi P1 Ví dụ đoạn mã sau có thể được

dùng để dịch 1 bit dữ liệu từ 8051 vào MCP4922

CLR SCK ; tạo xung clock MOV SDI, C ; dịch cờ C

SETB SCK ; vào MCP4922

1 Giao tiếp với LCD

2 Giao tiếp A/D

3 Giao tiếp D/A

4 Động cơ bước (Step Motor)

Nội dung

Giới thiệu

• Chúng thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau

thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của rôto

có khả năng cố định rôto vào các vị trí cần thiết.

• Ưu điểm chính của động cơ bước là việc điều khiển vị trí mà

không cần tín hiệu hồi tiếp giống như động cơ DC.

• Rất hữu ích trong việc điều khiển vị trí chính xác của robot.

• Về cấu tạo, động cơ bước có thể được coi là tổng hợp của hai loại động cơ: Động cơ một chiều không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ.

Hoạt động

• Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường,

chúng quay theo từng bước nên có độ chính xác rất cao

về mặt điều khiển học.

• Chúng làm việc nhờ các bộ chuyển mạch điện tử đưa

các tín hiệu điều khiển vào stato theo thứ tự và một tần

số nhất định

• Tổng số góc quay của rôto tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của rôto phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi.

Hoạt động

Các đầu nối trung tâm thường được nối vào cực dương nguồn cấp,

và hai đầu còn lại của mỗi mấu lần lượt nối đất để đảo chiều từ trường

tạo bởi cuộn đó

Ứng dụng

• Trong điều khiển chuyển động kỹ thuật số, động cơ bước là một cơ cấu chấp hành đặc biệt hữu hiệu bởi nó có thể thực hiện trung thành các lệnh đưa ra dưới dạng số.

• Động cơ bước được ứng dụng nhiều trong ngành Tự động hoá, chúng được ứng dụng trong các thiết bị cần điều

khiển chính xác

– Ví dụ: Điều khiển robot, điều khiển tiêu cự trong các hệ quang học, điều

khiển định vị trong các hệ quan trắc, điểu khiển bắt, bám mục tiêu trong các khí tài quan sát, điều khiển lập trình trong các thiết bị gia công cắt gọt, điều khiển các cơ cấu lái phương và chiều trong máy bay

• Trong công nghệ máy tính, động cơ bước được sử dụng

cho các loại ổ đĩa cứng, ổ đĩa mềm, máy in

Mạch điều khiển động cơ bước

m1

m3

m4 m2

m1 m2 m3 m4

1B 1 2B 2 3B 3 4B 4 5B 5 6B 6 7B 7 8B 8

1C 182C 173C 164C 155C 146C 137C 128C 11

ALE 30

EA 31PSEN 29RST 9

P0.0/AD0 39

P0.1/AD1 38

P0.2/AD2 37

P0.3/AD3 36

P0.4/AD4 35

P0.5/AD5 34

P0.6/AD6 33

P0.7/AD7 32

P1.0 1P1.1 2P1.2 3P1.3 4P1.4 5P1.5 6P1.6 7P1.7 8

P3.0/RXD 10

P3.1/TXD 11

P3.2/INT0 12

P3.3/INT1 13

P3.4/T0 14

P3.7/RD

17 P3.6/WR

16 P3.5/T115

P2.7/A15 28

P2.0/A8 21

P2.1/A9 22

P2.2/A10 23

P2.3/A11 24

P2.4/A12 25

P2.5/A13 26

P2.6/A14 27

Tài liệu tham khảo

• Hồ Trung Mỹ, Vi xử l{, Nhà xuất bản Đại học

Quốc Gia Tp HCM - 2003

• I Scott MacKenzie , The 8051 Microcontroller,

2nd Edition, Prentice-Hall, 1995

• Slide bài giảng thầy Hồ Trung Mỹ

• Võ Kz Châu, tài liệu thí nghiệm Vi xử l{

• Và nhiều tài liệu trên mạng