DO AN MSP430

Tất cả các chân của port P1 một nguyên nhân tương ứng với một vector ngắt.. Tất cả các chân của port 2 có nhiều hơn một nguyên nhân khác nhau tương ứng với 1 vector.. Có thể sử dụng than

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA CÔNG NGHỆ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

- -THIẾT KẾ MẠCH ĐO TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ HIỂN THỊ LCD

Th.s Trần Hữu Danh Nguyễn Phát Lợi 1080863

Nguyễn Thanh Huy 1080854

Cần Thơ, tháng 12/2011

LỜI MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu vật chất và tinh thần của con người ngày càng tăng Nắm bắt được điều trên, trong vài năm gần đây để thỏa mãn nhu cầu đi lại ngày càng cao nên nhà nước đã đưa rất nhiều loại hình xe

mô tô để đáp ứng nhu cầu đi lại người dân Để giải quyết một số vấn đề xã hội như giảm bớt tai nạn giao thông, nhằm đảm bảo an toàn cho người khi điều khiển xe mô tô Chính vì lý do nầy chúng ta nên cần thiết kế mạch đo tốc độ và báo động gắn trên xe mô tô, nhằm cảnh báo với những tốc độ không an toàn cho tánh mạng người điều khiển xe mô tô

Xuất phát từ nhu cầu thực tế khách quan đó, cùng những kiến thức đã được trang bị trong trường, nên nhóm chúng em đã mạnh dạn thực hiện đề tài

“THIẾT KẾ MẠCH ĐO TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ HIỂN THỊ LCD” Bên cạnh

đó xin gởi lời cám ơn chân thành đến Thầy Trần Hữu Danh đã hướng dẫn để chúng em hoàn thành đề tài này

Do kiến thức còn hạn chế, mặc dù đã hết sức cố gắng trong quá trình làm và biên soạn chắc chắn trong bài báo cáo không tránh được các sai sót, chúng em xin chân thành cảm ơn ý kiến đóng góp của các thầy để cho đề tài hoàn thiện và phát triển hơn

MỤC LỤC

I – GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 4

1 Yêu cầu và giới hạn của đề tài: 4

2 Mục đích của đề tài: 4

II - GIẢI QUYẾT ĐỀ TÀI 5

1 Vi điều khiển MSP430 5

2 Các ngắt P1 và P2: 8

Mỗi chân của port P1 và P2 đều có khả năng ngắt Các ngắt được cấu hình bởi các thanh ghi PxIFG, PxIE VÀ PxIES Tất cả các chân của port P1 một nguyên nhân tương ứng với một vector ngắt Tất cả các chân của port 2 có nhiều hơn một nguyên nhân khác nhau tương ứng với 1 vector Có thể sử dụng thanh ghi PxIFG để xác định nguyên nhân các ngắt port P1 và P2 8

a) Thanh ghi cờ ngắt P1IFG và P2IFG: 8

- Mỗi bit của thanh ghi PxIFGx là một cờ ngắt tương ứng với chân xuất/ nhập và khi có cạnh xung tín hiệu tại các chân Tất cả các cờ ngắt của thanh ghi PxIFGx đòi hỏi một ngắt tương ứng với các bit PxIE và GIE được set Mỗi cờ ngắt đòi hỏi phải reset bằng phần mềm Phần mềm cũng có thể set cờ ngắt: 8

+ Bit =0 Không có ngắt nào đang chờ 8

+ Bit =1 Có 1 ngắt đang chờ được phục vụ 8

Chú ý: Khi thay đổi thanh ghi PxOUT và PxDIP có nghĩa là bạn đang set cờ ngắt tương ứng 8

b) Thanh ghi lựa chọn ngắt theo sườn xung P1IES, P2IES: 8

- Mỗi bit của thanh ghi PxIES lựa chọn ngắt theo cạnh lên hay cạnh xuống tương ứng với mỗi chân xuất/ nhập: 8

+ Bit = 0 Cờ ngắt được set khi có cạnh lên của xung 8

+ Bit = 1 Cò ngắt được set khi có cạnh xuống của xung 8

c) Thanh ghi cho phép ngắt P1IE và P2IE: 8

- Mỗi bít PxIE cho phép hay cấm ngắt và liên quan đến cờ ngắt tương ứng: 8 + Bit = 0: Cấm ngắt 8

+ Bit = 1: Cho phép ngắt 8

3 LCD 16x2 (HD44780) 11

4 Thiết kế phần cứng 11

5 Sơ đồ chi tiết 11

6 Thiết kế phần mềm 12

III – KẾT QUẢ, HƯỚNG PHÁT TRIỂN 14

I – GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1 Yêu cầu và giới hạn của đề tài:

Yêu cầu của đề tài thiết kế mạch đo tốc độ động cơ hiển thị kết quả bằng LCD Có thể áp dụng trên xe ô tô

Đo tốc độ bằng phương pháp sử dụng cặp thu phát hồng ngoại

Giới hạn của đề tài:

Về kiến thức lắp gáp xe mô tô không có cho nên chúng em chỉ thiết kế mang tinh chất mô hình

Do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế phần báo động cho người điều khiển biết thì chưa thiết kế được

2 Mục đích của đề tài:

Một số mục đích cần phải đạt được khi thực hiện đề tài:

Hiểu được cấu tạo của vi điều khiển MSP430 và tập lệnh của nó

Bộ Timer/counter của MSP430

Tìm hiểu loại hiển thị LCD

Cách lập trình bằng ngôn ngữ C

II - GIẢI QUYẾT ĐỀ TÀI

1 Vi điều khiển MSP430

MSP430 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 điện

áp nguồn cấp 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

Những đặc tính của dòng MSP 430 bao gồm:

• 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

• Thời gian đánh thức từ chế độ Standby nhỏ hơn 1μs

• 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

• Điện trở 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)

• Chuẩn giao tiếp động bộ SPI

• Chuẩn giao tiếp I2C

• Bộ chuyển đổi ADC 10 bit, 200 ksps với điện áp tham chiếu nội, Lấy

• mẫu và chốt Tự động quét kênh, điều khiển chuyển đổi dữ liệu

• Hai bộ khuếch đại thuật toán (hoạt động) có thể định cấu hình (Đối với

• MSP 430x22x4)

• Bảo vệ sụt áp

• 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 độ standby sang chế độ tích cực rất nhỏ (< 6us) Và có tích hợp 96 kiểu hình cho hiển

thị 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 động

ngoại, thì MSP sẽ tự động chuyển sang hoạt động ở chế độ dao động nội

• Chân P1.0/TACLK/ADC10CLK (29):

 Chân xuất / nhập số

 Ngõ vào xung clock TACLK của Timer A

 Bộ chuyển đổi xung của ADC10

• Chân P1.1/TA0 (30):

 Chân xuất / nhập số

 Timer_A: Ngõ vào CCI0A chế độ capture, ngõ ra OUT0 chế độ so

sánh

• Chân P1.1/TA0 (31):

 Chân xuất / nhập số

 Timer_A: Ngõ vào CCI1A chế độ capture, ngõ ra OUT1 chế độ so

sánh

• Chân P1.3/TA0 (32):

 Chân xuất / nhập số

 Timer_A: Ngõ vào CCI2A chế độ capture, ngõ ra OUT2 chế độ so

sánh

Hình 1.1: Sơ đồ chân của MSP430g2231

• Chân P1.4/SMCLK/TCK :

 Chân xuất / nhập số

 Ngõ ra SMCLK (Sub-Main clock) của khối tạo dao động nội

 Ngõ vào kiểm tra xung clock TCK

• Chân P1.5/TA0/TMS :

 Chân xuất / nhập số

 Ngõ ra OUT0 củaTimer_A chế độ so sánh

 TSM: Ngõ vào lựa chọn chế độ kiểm tra

• Chân P1.6/TA1/TDI/TCLK :

 Chân xuất / nhập số

 TA1: ngõ ra OUT1của Timer A ở chế độ so sánh

 TDI: Ngõ vào kiểm tra dữ liệu

 TCLK: Ngõ vào kiểm tra xung clock

• Chân P1.7/TA2/TDO/TDI:

 Chân xuất / nhập số

 TA2: ngõ ra OUT2 của Timer A ở chế độ so sánh:

 TDI: Ngõ vào kiểm tra dữ liệu

 TDO: Ngõ ra kiểm tra dữ liệu

• Chân XIN/ P2.6 :

 Ngõ vào kết nối với dao động thạch anh

 Chân xuất/ nhập số

• Chân XUOT/P2.7:

 Ngõ vào kết nối với dao động thạch anh

 Chân xuất/nhập số

2 Các ngắt P1 và P2:

Mỗi chân của port P1 và P2 đều có khả năng ngắt Các ngắt được cấu hình bởi

các thanh ghi PxIFG, PxIE VÀ PxIES Tất cả các chân của port P1 một nguyên nhân tương ứng với một vector ngắt Tất cả các chân

của port 2 có nhiều hơn một nguyên nhân khác nhau tương ứng với 1 vector Có thể sử dụng thanh ghi PxIFG để xác định nguyên nhân các ngắt port P1 và P2

a) Thanh ghi cờ ngắt P1IFG và P2IFG:

- Mỗi bit của thanh ghi PxIFGx là một cờ ngắt tương ứng với chân

xuất/ nhập và khi có cạnh xung tín hiệu tại các chân Tất cả các cờ ngắt của thanh ghi PxIFGx đòi hỏi một ngắt tương ứng với các bit PxIE và GIE được set Mỗi cờ ngắt đòi hỏi phải reset bằng phần mềm Phần

mềm cũng có thể set cờ ngắt:

+ Bit =0 Không có ngắt nào đang chờ

+ Bit =1 Có 1 ngắt đang chờ được phục vụ

Chú ý: Khi thay đổi thanh ghi PxOUT và PxDIP có nghĩa là bạn đang set cờ

ngắt tương ứng

b) Thanh ghi lựa chọn ngắt theo sườn xung P1IES, P2IES:

- Mỗi bit của thanh ghi PxIES lựa chọn ngắt theo cạnh lên hay cạnh xuống

tương ứng với mỗi chân xuất/ nhập:

+ Bit = 0 Cờ ngắt được set khi có cạnh lên của xung

+ Bit = 1 Cò ngắt được set khi có cạnh xuống của xung

c) Thanh ghi cho phép ngắt P1IE và P2IE:

- Mỗi bít PxIE cho phép hay cấm ngắt và liên quan đến cờ ngắt tương ứng:

+ Bit = 0: Cấm ngắt

+ Bit = 1: Cho phép ngắt

2.1 Timer hoạt động ở chế độ Counter 16 Bit:

Ở chế độ Counter giá trị thanh ghi TAR tăng hoặc giảm theo cạnh lên của

xung clock (tùy thuộc vào chế độ hoạt động) Giá trị của thanh ghi TAR có thể được ghi hoặc đọc bởi phần mềm Nó có khả năng tạo ra một ngắt khi đếm

tràn

Thanh ghi TAR có thể bị xóa khi set bit TACLR Việc set bit TACLR đồng

thời cũng xóa giá trị lựa chọn cho bộ chia xung hoặc chế độ đếm lên hay đếm xuống

2.2 Lựa chọn nguồn xung và bộ chia xung:

Timer có thể lựa chọn nguồn từ xung từ ACLK, SMCLK hoặc sử dụng nguồn xung ngoài thông qua TACLK hoặc INCLK Nguồn xung được lựa chọn nhờ bít

TASSELx Các nguồn xung được chọn có thể đã được chia 2, 4 hoặc 8 Bộ chia xung được reset khi set bit TACLR

2.3 Kích hoạt Timer:

Timer có thể được kích hoạt hoặc kích hoạt lại bằng các cách sau đây:

+ Timer đếm khi MCx > 0 và nguồn xung đã được kích hoạt

+ Khi timer đang hoạt động ở chế độ đếm lên hoặc đếm xuống Có thể

dừng timer bằng cách ghi TACCR0 = 0 Timer sẽ kích hoạt trở lại khi giá trị ghi vào TACCR0 khác 0 Giá trị đếm lên sẽ bắt đầu từ 0

2.4Các chế độ hoạt động của Timer:

Timer hoạt động ở 4 chế độ: Chế độ dừng, chế độ đếm lên, chế độ tiếp tục,

chế độ đếm lên/xuống Các chế độ này được lựa chọn bằng bit MCx

2.5 Các ngắt của Timer_A:

Có hai ngắt được tạo ra do Timer_A:

+ Vector ngắt TACCR0 cho TRCCR0 CCIFG

+ Vector ngắt TAIV cho tất cả các cờ ngắt CCIFG khác và TAIFG

Trong chế độ lưu trữ CCIFG được set khi giá trị của timer được lưu trữ do

thanh ghi TACCRx Trong chế độ so sánh bất kỳ cờ CCIFG được set nếu TAR đếm tới giá trị TACCRx Có thể sử dụng phần mềm để set hoặc xóa bất kỳ cờ ngắt CCIFG nào Tất cả các cờ ngắt CCIFG yêu cầu một ngắt khi bit CCIE và GIE được set

Ngắt TACCR0 CCIFG là ngắt của Timer_A có mức ưu tiên cao nhất

Cờ

ngắt TACCR0 CCIFG tự động reset khi ngắt TACCR0 được phục vụ

3 LCD 16x2 (HD44780)

-

Cấu tạo và chức năng từng chân:

+ Chân 7 – 14: 8 chân dữ liệu tương ứng từ D0 - D7

+ Chân 4 – 6: 3 chân điều khiển quá trình đọc ghi LCD

+ Chân 1,2: Hai chân cấp nguồn cho LCD

+ Chân 3: Điều chỉnh tương phản cho LCD

- Gồm có 2 thanh ghi: thanh ghi lệnh (IR), thanh ghi dữ liệu (DR)

- Có 3 vùng nhớ: DDRAM, CGROM, CGRAM

4 Thiết kế phần cứng

Sơ đồ khối hệ thống:

5 Sơ đồ chi tiết

Kết quả mô phỏng trên phần mền proteus

MSP430 KHỐI TẠO XUNG

KHỐI HIỂN THỊ (LCD 16X2)

6 Thiết kế phần mềm

6.1 Nguyên tắc hoạt động

• Sử dụng chức năng counter của timer1 để đếm số xung trong 1s

• Sử dụng cặp led thu phát hồng ngoại để tạo ra 1 xung khi bánh quay chuyển động được một vòng

• Đếm trong 1s có bao nhiêu xung => quãng đường bánh quay chuyển động được trong 1s

• S= số xung * chu vi

• Chu vi= 2r*pi

6.2 Chương trình

#include <msp430g2231.h>

#include "LCD_MSP430.h"

unsigned int foo1, foo=0,i=0;

char ch[];

unsigned int nguyen, le;

void main( void )

{

WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // Stop the Watchdog timer clr_lcm();

init_lcm();

P1IE|=0x01;

P1IES|=0x01;

P1IFG&=~0x01;

TACCTL0|=CCIE;

TACCR0 = 32768;

TACTL = TASSEL_1|MC_1;

_BIS_SR(GIE);

while(1)

{

}

}

#pragma vector=TIMERA0_VECTOR

interrupt void Timer_A(void)

{ TACCR0 = 0;

P1IE&=~0x01;

nguyen=((foo*10)*35/100)/10;

le=((foo*10)*35/100)%10;

clr_lcm();

putstr("xung vantoc ");

lcm_line2();

tostr(foo,ch);

putstr(ch);

putstr(" ");

tostr(nguyen,ch);

putstr(ch);

putchar('.');

tostr(le,ch);

putchar(ch[2]);

putstr("m/s");

foo=0;

P1IFG&=~0x01;

P1IE|=0x01;

TACCR0 = 32768;

}

#pragma vector=PORT1_VECTOR

interrupt void Port_ISR(void)

{

foo++;

P1IFG &=~ 0x01;

}

III – KẾT QUẢ, HƯỚNG PHÁT TRIỂN

- Kết quả: mạch chạy ổn định đạt được mục đích của đề tài: tìm hiểu

vi điều khiểnMSP430 và thiết kế mạch ứng dụng

- Hướng phát triển: thiết kế thêm phần báo động, và cải thiện mạch xử

lý nhanh hơn, thông minh hơn để áp dụng trên tất cả loại xe nói

riêng, tất cả mọi phương tiện nói chung, quan trọng thiết kế mạch đo tốc độ và báo động trên xe lửa