KIEN MSP430 mạch đếm và phân loại sảm phẩm

Nhất là các mạch tích hợp vi điều khiển đã khẳng định được vịthế trong mọi ứng dụng phong phú, tìm hiểu một loại vi điều khiển mới luôn là sựthách thức đối với các các sinh viên ngành đi

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

-

Cần Thơ, ngày 15 tháng 11 năm 2011

Giáo viên hướng dẫn

PHẦN I NỘI DUNG 2

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU 5

I.Giới thiệu tổng quan 5

II.Mục tiêu cần đạt, hướng giải quyết 5

CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6

I.Sơ lược về MSP430 …6

1 1 Những đặc tính của dòng MSP 430 …6

1.2 Sơ đồ chân của MSP 430G2152 7

1.3 Sơ đồ khối của vi điều khiển MSP 430G2152 8

1.4 Cấu trúc chung của MSP430GG2152 8

1.5 Chức năng các chân 9

II LED THU PHÁT HỒNG NGOẠI 11

2.1 Nguyên tắc thu phát hồng ngoại 12

1 Phần phát 12

2 Phần thu 12

III LED 7 ĐO ẠN 13

IV CÁC LINH KIỆN KHÁC 13

1 IC BA62O9 13

2 IC ổn áp LM 7805 và LM 117 14

3 IC 74HC245 14

CHƯƠNG III THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN 15

1 Thiết kế phần cứng 15

2 Giải pháp phần mềm 15

3 Mạch nguyên lý 16

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 17

I/ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 17

II/ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 17

TÀI LIỆU THAM KHẢO 18

LỜI CAM ĐOAN

Ngày nay, với sự phát triển không ngừng của khoa học kĩ thuật, đã đem lại chocon người những thành tựu to lớn, giúp con người dễ dàng đạt được mục đíchtrong mọi thiết kế Nhất là các mạch tích hợp vi điều khiển đã khẳng định được vịthế trong mọi ứng dụng phong phú, tìm hiểu một loại vi điều khiển mới luôn là sựthách thức đối với các các sinh viên ngành điện tử, để có thể thực hiện được điều

đó cần nhiều các yếu tố như phần mềm lập trình, card nạp , các kiến thức liên quan

và một điều cũng rất quan trọng là có được các đối tượng điều khiển để có thể tìmhiểu hết được các tính năng của vi điều khiển Vì vậy em chọn đề tài “ thiết kếmạch đếm và phân loại sảm phẩm” để làm đồ án cho mình Trong đồ án em chỉ sửdụng một phần nhỏ ứng dụng của dòng sản phẩm MSp 430 của TI, ngoài ra cònnhiều ứng dụng khác

Trong quá trình thực hiện đề tài, có thể còn nhiều thiếu sót do kiến thức hạn chếnhưng những nội dung trình bày trong quyển báo cáo này là những hiểu biết vàthành quả của em đạt được dưới sự giúp đỡ của giảng viên hướng dẫn là thầy TrầnHữu Danh

Em xin cam đoan rằng: những nội dung trình bày trong quyển báo cáo đồ án nàykhông phải là bản sao chép từ bất kỳ công trình đã có trước nào Nếu không đúng

sự thật, em xin chịu mọi trách nhiệm trước nhà trường.

Cần Thơ, ngày 30 tháng 11 năm 2011

Sinh viên thực hiện

HOANG VAN KIEN

- Cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật thì các thế hệ vi

mạch luôn luôn biến đổi cho phù hợp với từng thời kỳ, mặc dù vi xử lý và vi điềukhiển đã ra đời hơn 30 năm nay nhưng nó vẫn không ngừng phát triển và thêm cáctính năng mới, ngày càng có nhiều họ vi điều khiển xuất hiện với tính năng vôcùng phong phú Đặc biệt trong thời đại phát triển khoa học công nghệ nhanhchóng và ngày càng hoàn thiện với đầy đủ các tính năng tích hợp như ngay nay.Các hãng tên tuổi lớn như Intel, Motorola, Texas Instrument, Atmel, Phillips lầnlượt đưa ra các hệ vi điều khiển mới có khả năng tốc độ siêu xử lý, tiết kiệm nănglượng nhất Họ vi điều khiển MPS 430 của hãng Texas Instrument là một ví dụđiển hình cho các tính năng vượt trội về tốc độ xử lý tín hiệu, tiết kiệm nănglượng, và thông minh Sự ra đời của Họ vi điều khiển MSP430 đã tạo một bướcđột phá về tốc độ xử lý, sử dụng nguồn cực thấp, thiết kế nhỏ gọn, bộ xử lý linhhoạt và mạnh mẽ và đặc biệt là được tích hợp sẵn cảm biến nhiệt độ trên Chip Vớilợi điểm này, việc thiết kế bộ điều khiển ngày càng dễ dàng và đáp ứng yêu cầu kỹthuật để nâng cao chất lượng sản phẩm trong các ngành công nghiệp

- Vì kiến thức còn giới hạn và thiếu kinh nghiệm thực tiễn nên sẽ không tránhkhỏi những sai sót, mặc dù đã cố gắng hết sức Rất mong được sự đóng góp nhiệttình của quí thầy cô và các bạn Cảm ơn sự giúp đở tận tình của thầy và các bạn đãgiúp đỡ tôi hoàn thành tốt đồ án này

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU

I Giới thiệu tổng quan:

- Đồ án này, mục đích là nhằm sử dụng những kiến thức đã học về MSP

430 và các linh kiện cơ bản khác để thiết kế mô hình mạch điện ứng dụng thựctế

- Đề tài niên luận: Thiết kế mạch đếm và phân loại sản phẩm (theo chiều cao)

II Mục tiêu cần đạt, hướng giải quyết:

1 Mục tiêu cần đạt:

- Thiết kế mạch đếm sản phẩm

- Nhận biết và phân loại sản phẩm (theo chiều cao)

- Hiển thị kết quả lên led

2 Hướng giải quyết tổng quát:

- Tìm hiểu vi xử lý MSP 430G2553

- Sử dụng phần mềm Orcad 9.2 thiết kế và vẽ sơ đồ mạch in

- Sử dụng những kiến thức đã được học về mạch số, led hồng ngoại, led 7đoạn để thực hiện đúng các yêu cầu công viêc

- Thi công và lắp ráp mô hình mạch điện ứng dụng trên

- Trao đổi với giáo viên về ý tưởng và giải pháp để thực hiện đề tài

- Đưa ra giải pháp có thể thực hiện và chọn giải pháp để thực hiện

- Tiến hành thiết kế phần cứng

- Khi hoàn thành thì chạy demo kiểm tra và chỉnh sửa lại và viết báo cáo

CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT

I SƠ LƯỢC VỀ MSP 430

- MSP 430 là họ vi điều khiển cấu trúc RISC 16-bit được sản xuất bởi

công ty Texas Instruments

- MSP là chữ viết tắt của “MIXED SIGNAL MICROCONTROLLER” Là dòng

vi điều khiển siêu tiết kiệm năng lượng, sử dụng nguồn thấp, khoảng điệnáp nguồncấp từ 1.8V – 3.6V

- MSP 430 kết hợp các đặc tính của một CPU hiện đại và tích hợp sẵn các

module ngoại vi Đặc biệt Chíp MSP 430 là giải pháp thích hợp cho những ứng

dụng yêu cầu trộn tín hiệu

1.1 Những đặc tính của dòng MSP 430

• Điện áp nguồn: 1.8V – 3.6 V

• Mức tiêu thụ năng lượng cực thấp:

- Chế độ hoạt động: 270 μA tại 1MHz, 2,2 V

- Chế độ chờ: 0.7 μA

- Chế độ tắt (RAM vẫn được duy trì): 0.1 μA

• Cấu trúc RISC-16 bit, Thời gian một chu kỳ lệnh là 62.5 ns

• Cấu hình các module Clock cơ bản:

- Tần số nội lên tới 16 MHz với 4 hiệu chỉnh tần số +- 1%

- Thạch anh 32 KHz

- Tần số làm việc lên tới 16 MHz

- Bộ cộng hưởng

- Nguồn tạo xung nhịp bên ngoài

• Timer_A 16 bit với 3 thanh ghi hình, 3 thanh ghi so sánh độ rộng 16 bit

• Timer_B 16 bit với 3 thanh ghi hình, 3 thanh ghi so sánh độ rộng 16 bit

• Giao diện truyền thông nối tiếp:

- Hỗ trợ truyền thông nối tiếp nâng cao UART, tự động dò tìm tốc độ Baud

- Bộ mã hóa và giải mã IrDA (Infrared Data Associatio)

- Bộ mã hóa và giải mã IrDA (Infrared Data Associatio)

- Chuẩn giao tiếp động bộ SPI

- Chuẩn giao tiếp I2C

• Bộ chuyển đổi ADC 10 bit, 200 ksps với điện áp tham chiếu nội, Lấymẫu và chốt Tự động quét kênh, điều khiển chuyển đổi dữ liệu

• Bộ nạp chương trình

• Module mô phỏng trên chip

- MSP430 được sử dụng và biết đến đặc biệt trong những ứng dụng về thiết bị

đo có sử dụng hoặc không sử dụng LCD với chế độ nguồn nuôi rất thấp Với chế

độ nguồn nuôi từ khoảng 1,8 đến 3,6v và 5 chế độ bảo vệ nguồn

- Với sự tiêu thụ dòng rất thấp trong chế độ tích cực thì dòng tiêu thụ là 200uA,1Mhz, 2.2v; với chế độ standby thì dòng tiêu thụ là 0.7uA Và chế độ tắt chỉ duy trì bộ nhớ Ram thì dòng tiêu thụ rất nhỏ 0.1uA

- MSP430 có ưu thế về chế độ nguồn nuôi Thời gian chuyển chế độ từ chế độstandby sang chế độ tích cực rất nhỏ (< 6us) Và có tích hợp 96 kiểu hình cho hiểnthị LCD 16 bit thanh ghi, 16 bit RISC CPU

- Có một đặc điểm của họ nhà MSP là khi MCU không có tín hiệu dao độngngoại, thì MSP sẽ tự động chuyển sang hoạt động ở chế độ dao động nội

1.2 Sơ đồ chân của MSP 430G2553:

Hình 1: Các kiểu chân của MSP430

1.3 Sơ đồ khối của vi điều khiển MSP 430G2152

1.4 Cấu trúc chung của MSP430G2152

1.5 Chức năng các chân

II LED THU PHÁT HỒNG NGOẠI

- Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) là ánh sáng không thể nhìn thấy đượcbằng mắt thường , có bước sóng khoảng từ 0.86μm đến 0.98μm Tia hồngngoại có vận

tốc truyền bằng vận tốc ánh sáng

- Tia hồng ngoại có thể truyền đi được nhiều kênh tín hiệu Nó được ứng dụngrộng

rãi trong công nghiệp.Lượng thông tin có thể đạt 3 mega bit /s Lượngthông tin được truyền đi với ánh sáng hồng ngoại lớn gấp nhiều lần so với sóngđiện từ mà người ta vẫn dung

- Tia hồng ngoại dễ bị hấp thụ , khả năng xuyên thấu kém Trong điều khiển từxa bằng tia hồng ngoại , chùm tia hồng ngoại phát đi hẹp , có hướng , do đó khithu phải đúng hướng

- Sóng hồng ngoại có những đặc tính quan trọng giống như ánh sáng ( sự hội tụquathấu kính , tiêu cự …) Ánh sáng thường và ánh sáng hồng ngoại khácnhau rất rõ trong sự xuyên suốt qua vật chất Có những vật chất ta thấy nó dưới

một màu xám đục nhưng với ánh sáng hồng ngoại nó trở nên xuyên suốt Vìvật liệu bán dẫn “trong suốt” đối với ánh sáng hồng ngoại , tia hồng ngoạikhông bị

mã lệnh có giá trị bit=’0’ thì LED không sáng Do đó bên thu không nhận được tín hiệu xemnhư bit = ‘0’

Hình 2.1 led phát hồng ngoại

2 Phần Thu

Gồm điện trở được nối với nguồn, giao tiếp với vi điều khiển, chức năng là thu ánh sáng hồng ngoại từ led phát ứng với các mức logic 0 hay 1 mà vi điều khiển thực hiện công việc do người lập trình đặc ra

III LED 7 ĐOẠN

3.1 Cấu tạo của led 7 đoạn

- Led 7 đoạn là linh kiện điện tử tích hợp 8 led đơn được bố trí có thể hiển thịlinh hoạt các số từ 0 -9 và các chữ cái từ a – f ( dùng trong hệ thập lục phân ) Mộtled 7 đoạn có thể hiển thị dấu chấm trong số thực

Hình 3.1: Bố trí thực tế và

chung và Cathode chung

Hình 3.2: cấu tạo của 2 led 7 đoạn

2 IC ổn áp LM 7805 và LM 117

Chức năng:

- 7805: giảm nguồn từ 12V- 5V cấp nguồn cho led hồng ngoại và IC đệm

LM 117: giẩm nguồn từ 5V – 3.5V cấp nguồn cho Vi Điều Khiển

II GIẢI PHÁP PHẦN MỀM

1 Sơ đồ khối:

III Sơ đồ mạch thực tế

2 4 6 8

4 6 8

PCO

P2.5/ROSC 3

RST/NMI 7TEST 1

P2.4/CA1/TA2 12P2.3/CA0/TA1 11P2.2/CAOUT/TA0P2.1/INCLK 10

9 P2.0/ACLK 8P1.2/TA1

15 P1.1/TA0

14 P1.0/TACLK13

P1.3/TA2 16 P1.4/SMCLK/TCK 17

P1.7/TA2/TDO/TDI

20 P1.6/TA1/TDI/TCLK

19 P1.5/TA0/TMS18

XIN 6 XOUT 5

}_BIT;

unsigned char _BYTE;

};

union reg* _P2_DIRECT = (union reg*)0x2A ;

union reg* _P2_OUT = (union reg*)0x29 ;

union reg* _P2_IN = (union reg*)0x28 ;

union reg* _P2_SEL = (union reg*)0x2E ;

union reg* _P1_DIRECT = (union reg*)0x22 ;

union reg* _P1_IN = (union reg*)0x20 ;

union reg* _P1_OUT = (union reg*)0x21 ;

union reg* _P1_SEL = (union reg*)0x26 ;

unsigned char To7Seg(unsigned char nVal,unsigned char nPt);

void Delay(unsigned int nLoop);

unsigned char mDigit[2];

unsigned char mDigNo;

void main(void) // Chuong trình chính

overload,TACCRO,CCRO, TACCR0 TACCIFG

TACTL = TASSEL_2 + MC_1; // SMCLK, upmode

_BIS_SR(GIE); // interrupt

// Timer A0 interrupt service routine

#pragma vector=TIMER0_A0_VECTOR // #pragma

vector=TIMERA0_VECTOR(msp430)

// sua lai TIMER0_A0_VECTOR

interrupt void Timer_A (void)

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Đỗ Thị Thu,Lê Đức Thành Công, Những kiến thức cơ bản về MSP430,

đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh

[2]Nguyễn trung Lập , Giáo trình Kỹ Thuật Số, Đại học Cần Thơ, 2010.

[3] Trương Văn Tám, Giáo trình Mạch điện tử, Đại học Cần Thơ, 2003

Các website:

http: www.alldatasheet.com