BAOCAO_ THIET KE MACH DEM SAN PHAM VÀ DIEU KHIEN DONG CO.DOC

BAOCAO_ THIET KE MACH DEM SAN PHAM VÀ DIEU KHIEN DONG CO

B¸o c¸o BµI tËp lín Vi xö lÝ

Giáo viên hướng dẫn: Phạm Ngọc Nam

- Xuất phát từ yêu cầu làm bài tập lớn

=> Vì vậy tập thể nhóm muốn phát triển thêm ý tưởng là: Thiết kếmạch đếm sản phẩm và điều khiển động cơ Đây là ý tưởng theo đánhgiá chủ quan của nhóm là có tính thực tế , có khả thi và có thể pháttriển Tuy đề tài đưa ra là không mới nhưng cũng là khó khăn đối vớinhững người mới học Chính vì vậy chúng em rất cần sự động viên vàgiúp đỡ của thầy để có thể thực hiện tốt đề tài này

i s¥ §å KHèI Vµ NGUY£N lý HO¹T §éNG :

1 Khối xử lý:

Gồm cú IC89C51 và mạch dao động của nú

IC 89C51 là một loại vi điều khiển trong họ 8051 với cấu trúc các thanh ghi , các bộ đệm và các bít cờ hoàn toàn đợc điều khiển bằng ch-

Giới thiệu chung về chíp AT89C51

I Giới thiệu AT89C51

AT89C51 là một bộ vi xử lý 8 bit, loại CMOS, có tốc độ cao và công suất thấp với bộ nhớ Flash có thể lập trình đợc Nó đợc sản xuất với công nghệ bộ nhớ không bay hơi mật độ cao của hãng Atmel, và t-

Khối hiển thị

Động cơ

Phớm chứcnăng

Bộ khuếch đại

Sơ đồ khối của AT89C51

AT89C51 có các đặc trng cơ bản nh sau: 4 Kbyte Flash, 128byte RAM, 32 đờng xuất nhập, hai bộ định thời/đếm 16-bit, một

cấu trúc ngắt hai mức u tiên và 5 nguyên nhân ngắt, một port nối tiếp song công, mạch dao động và tạo xung clock trên chip.

AT89C51 đợc thiết kế với logic tĩnh cho hoạt động có tần số giảmxuống 0 và hỗ trợ hai chế độ tiết kiệm năng lợng đợc lựa chọn bằngphần mềm Chế độ nghỉ dừng CPU trong khi vẫn cho phép RAM,

các bộ định thời/đếm, port nối tiếp và hệ thống ngắt tiếp tục hoạt

động Chế độ nguồn giảm duy trì nội dung của RAM nhng không

cho mạch dao động cung cấp xung clock nhằm vô hiệu hoá các hoạt động khác của chip cho đến khi có reset cứng tiếp theo

I.1 Mô tả các chân

Các cấu hình chân ra của AT89C51

Port 0 là port xuất nhập 8-bit hai chiều Port 0 còn đợc cấu

hình làm bus địa chỉ (byte thấp) và bus dữ liệu đa hợp trong khi

truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài và bộ nhớ chơng trình ngoài Port 0

cũng nhận các byte mã trong khi lập trình cho Flash và xuất cácbyte mã trong khi kiểm tra chơng trình (Các điện trở kéo lên bênngoài đợc cần đến trong khi kiểm tra chơng trình)

- Port 1(1-8)

Port 1 là port xuất nhập 8-bit hai chiều Port 1 cũng nhận

byte địa chỉ thấp trong thời gian lập trình cho Flash

- Port 2 (21-28)

Port 2 là port xuất nhập 8-bit hai chiều Port 2 tạo ra các

byte cao của bus địa chỉ trong thời gian tìm nạp lệnh từ bộ nhớ

ch-ơng trình ngoài và trong thời gian truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài sửdụng các địa chỉ 16-bit Trong thời gian truy xuất bộ nhớ dữ liệu

ngoài sử dụng các địa chỉ 8-bit, Port 2 phát các nội dung của thanh ghi chức năng đặc biệt P2 Port 2 cũng nhận các bít địa chỉ cao và

vài tín hiệu điều khiển trong thời gian lập trình cho Flash và kiểmtra chơng trình

- Port 3 (10-17)

Port 3 là Port xuất nhập 8-bit hai chiều Port 3 cũng còn làm

các chức năng khác của AT89C51 Các chức năng này đợc liệt kê

nh sau:

P3.0 RxD Ngõ vào Port nối tiếp

P3.1 TxD Ngõ ra Port nối tiếp

P3.2 INT0 Ngõ vào ngắt ngoài 0

P3.3 INT1 Ngõ vào ngắt ngoài 1

P3.4 T0 Ngõ vào bên ngoài của bộ định thời 1P3.5 T1 Ngõ vào bên ngoài của bộ định thời 0P3.6 WR Điều khiển ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài

P3.7 RD Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài

Port 3 cũng nhận một vài tín hiệu điều khiển cho việc lập trình

Flash và kiểm tra chơng trình

- RST (9)

Ngõ vào reset Mức cao trên chân này trong 2 chu kỳ máy trong khi bộ dao động đang hoat động sẽ reset AT89C51.

Mạch reset tác động bằng tay và tự động reset khi khởi động máy

- ALE/PROG (30)

ALE laứ moọt xung ngoừ ra ủeồ choỏt byte thaỏp cuỷa ủũa chổtrong khi truy xuaỏt boọ nhụự ngoaứi Chaõn naứy cuừng laứm ngoừ vaứoxung laọp trỡnh (PROG) trong thụứi gian laọp trỡnh cho Flash

Khi hoaùt ủoọng bỡnh thửụứng, xung ngoừ ra ALE luôn coự taàn soỏọ khoõng ủoồi laứ 1/6 taàn soỏ cuỷa maùch dao ủoọng, coự theồ ủửụùc duứngcho caực muùc ủớch ủũnh thụứi tửứ beõn ngoaứi vào taùo xung clock Tuy nhieõn, lửu yự laứ moọt xung ALE seừ bũ boỷ qua trong moói moọt chu kyứtruy xuaỏt boọ nhụự dửừ lieọu ngoaứi

Khi caàn, hoaùt ủoọng ALE coự theồ ủửụùc voõ hieọu hoaự baống caựch set bit 0 cuỷa thanh ghi chửực naờng ủaởc bieọt coự ủũa chổ 8Eh Khi bit naứy ủửụùc set, ALE chổ tớch cửùc trong thụứi gan thửùc hieọn leọnh MOVX hoaởc MOVC Ngửụùc laùi, chaõn naứy seừ ủửụùc keựo leõn cao Vieọc set bit khoõng cho pheựp hoaùt ủoọng choỏt byte thaỏp cuỷa ủũa chổ seừ khoõng coự taực duùng neỏu boọ vi ủieàu khieồn ủang ụỷ cheỏ ủoọthửùc thi chửụng trỡnh ngoaứi

PSEN (Program Store Enable) laứ xung ủieàu khieồn truyxuaỏt boọ nhụự chửụng trỡnh ngoaứi Khi AT89C52 ủang thửùc thichửụng trỡnh tửứ boọ nhụự chửụng trỡnh ngoaứi, PSENủửụùc kớch hoaùthai laàn moói chu kyứ maựy, nhửng hai hoaùt ủoọng PSEN seừ bũ boỷ quamoói khi truy caọp boọ nhụự dửừ lieọu ngoaứi

EA (External Access Enable) laứ chaõn cho pheựp truy xuaỏtboọ nhụự chửụng trỡnh ngoaứi (baột ủaàu tửứ ủũa chổ tửứ 0000H ủeỏnFFFFH)

EA = 0 cho pheựp truy xuaỏt boọ nhụự chửụng trỡnh ngoaứi,

ng-ợc lại EA=1 seừ thửùc thi chửụng trỡnh beõn trong chip

RST

Tuy nhieõn, lửu yự raống neỏu bit khoaự 1 (lock-bit 1) ủửụùc laọptrỡnh, EA seừ ủửụùc choỏt beõn trong khi reset.

Chaõn naứy cuừng nhaọn ủieọn aựp cho pheựp laọp trỡnh Vpp=12Vkhi laọp trỡnh Flash (khi ủoự điện aựp laọp trỡnh 12V ủửụùc choùn)

- XTAL1 vaứ XTAL2

XTAL1 vaứ XTAL2 laứ hai ngoừ vaứo vaứ ra cuỷa moọt boọ khueỏch

ủaùi ủaỷo cuỷa maùch dao ủoọng, ủửụùc caỏu hỡnh ủeồ duứng nhử moọt boọdao ủoọng treõn chip

Khoõng coự yeõu caàu naứo veà chu kyứ nhieọm vuù cuỷa tớn hieọu

xung clock beõn ngoaứi do tớn hieọu naứy phaỷi qua moọt flip-flop chia hai trửụực khi ủeỏn maùch taùo xung clock beõn trong, tuy nhieõn caực

chi tieỏt kyừ thuaọt veà thụứi gian mửực thaỏp vaứ mửực cao, ủieọn aựp cửùctieồu vaứ cửùc ủaùi caàn phaỷi ủửụùc xem xeựt

I.2 Các chế độ đặc biệt

I.2.1 Chế độ nghỉ

Trong cheỏ ủoọ nghổ, CPU tửù ủi vaứo traùng thaựi nguỷ trong khi

taỏt caỷ caực ngoaùi vi beõn trong chip vaón tớch cửùc Cheỏ ủoọ naứy ủửụùc ủieàu khieồn bụỷi phaàn meàm Noọi dung cuỷa RAM treõn chip vaứ cuỷa

taỏt caỷ caực thanh ghi chửực naờng ủaởc bieọt vaón khoõng ủoồi trong khithụứi gian toàn taùi cheỏ ủoọ naứy Cheỏ ủoọ nghổ coự theồ ủửụùc keỏt thuực

bụỷi moọt ngaột baỏt kyứ naứo ủửụùc pheựp hoaởc baống caựch reset cửựng.

Ta caàn lửu yự raống khi cheỏ ủoọ nghổ ủửụùc keỏt thuực bụỷi moọt

reset cửựng, chip vi ủieàu khieồn seừ tieỏp tuùc bỡnh thửụứng vieọc thửùc

thi chửụng trỡnh tửứ nụi chửụng trỡnh bũ taùm dửứng, trong voứng 2

chu kyứ maựy trửụực khi giaỷi thuaọt reset meàm nắm quyeàn ủieàu

khieồn

ễÛ cheỏ ủoọ nghổ, phaàn cửựng treõn chip cấm truy xuaỏt RAM noọi nhửng cho pheựp truy xuaỏt caực chaõn cuỷa caực port ẹeồ traựnh

khaỷ naờng coự moọt thao taực ghi khoõng mong muoỏn ủeỏn moọt chaõn

port khi cheỏ ủoọ nghổ keỏt thuực baống reset, leọnh tieỏp theo yeõu caàu

cheỏ ủoọ nghổ khoõng neõn laứ leọnh ghi ủeỏn chaõn port hoaởc ủeỏn boọ

nhụự ngoaứi

I.2.2 Chế độ nguồn giảm

Trong cheỏ ủoọ naứy, maùch dao ủoọng ngửứng hoaùt ủoọng vaứ

leọnh yeõu caàu cheỏ ủoọ nguoàn giaỷm laứ leọnh sau cuứng ủửụùc thửùc thi

RAM treõn chip vaứ caực thanh ghi chửực naờng ủaởc bieọt vaón duy trỡ

caực giaự trũ cuỷa chuựng cho ủeỏn khi cheỏ ủoọ nguoàn giaỷm keỏt thuực

Chổ coự moọt caựch ra khoỷi cheỏ ủoọ nguoàn giaỷm, ủoự laứ reset cửựng.

Vieọc reset seừ xaực ủũnh laùi caực thanh ghi chửực naờng ủaởc bieọt

nhửng khoõng laứm thay ủoồi RAM treõn chip Vieọc reset khoõng neõn

xaỷy ra (chaõn reset ụỷ mửực tớch cửùc) trửụực khi Vcc ủửụùc khoõi phuùc

laùi mửực ủieọn aựp bỡnh thửụứng vaứ phaỷi keựo daứi traùng thaựi tớch cửùc

cuỷa chaõn reset ủuỷ laõu ủeồ cho pheựp maùch dao ủoọng hoaùt ủoọng trụỷ

laùi vaứ ủaùt traùng thaựi oồn ủũnh

Traùng thaựi cuỷa caực chaõn trong thụứi gian toàn taùi cheỏ ủoọ nghổ

và cheỏ ủoọ nguoàn giaỷm ủửụùc cho trong baỷng sau:

PSE

Nghổ Beõn trong 1 1 Dửừ lieọu Dửừ lieọu Dửừ lieọu Dửừ lieọuNghổ Beõn ngoaứi 1 1 Thaỷ noồi Dửừ lieọu Dửừ lieọu Dửừ lieọuNguoàn

giaỷm

Beõn trong 0 0 Dửừ lieọu Dửừ lieọu Dửừ lieọu Dửừ lieọuBeõn ngoaứi 0 0 Thaỷ noồi Dửừ lieọu Dửừ lieọu Dửừ lieọu

I.3 Các bít khoá bộ nhớ chơng trình

Treõn chip coự ba bit khoaự, caực bớt naứy coự theồ khoõng cho

pheựp laọp trỡnh hoaởc cho pheựp laọp trỡnh, caực bit naứy cho ta theõm

moọt soỏ ủaởc trửng nửừa cuỷa AT89C51 nhử sau

Khi bit khoá 1 LB1 được lập trình, mức logic ở chân EA

được lấy mẫu và được chốt trong khi reset Nếu việc cấp nguồn

cho chip không có công dụng reset, mạch chốt được khởi động

bằng một giá trị ngẫu nhiên và giá trị này được duy trì cho đến

khi có tác động reset Điều cần thiết là giá trị được chốt của EA

phải phù hợp vơi mức logic hiện hành ở chân này

Các bit khóa chương trình Loại bảo vệ

Chế

độ

1 U U U Không có đặc trưng khóa chương trình

2 P U U Các lệnh MOVC được thực thi từ bộ

nhớ chương trình ngoài không đượcphép tìm nạp lệnh từ bộ nhớ nội, EA

được lấy mẫu và được chốt khi reset,

hơn nữa việc lập trình trên Flash bị cấm

3 P P U Như chế độ 2, cấm thêm việc kiểm tra

chương trình

4 P P P Như chế độ 3, cấm thêm việc thực thi

chương trình ngoài

Tín hiệu lấy ra từ khối nhận biết sản phẩm và khối các cơng tắc và

các thơng báo phụ được đưa vào IC theo chương trình đã được lập

trình sẵn

Trong IC89C51 thanh ghi R0 lưu số kẹo định sẵn , thanh ghi R1 lưu

số gĩi định sẵn ,thanh ghi R2 lưu số gĩi đang đếm ,số kẹo đang đếm lưu

tại TL0

IC hoạt động như một bộ đếm và khi nhận tín hiệu vào thì sẽ đếm

tăng lên một cứ như thế mạch sẽ đếm được số sản phẩm và điều khiển

động cơ như đã lập trình

* Khối nguồn:

Cĩ hai nguồn cấp điện :

Nguồn cấp điện 5V cho IC89C51,khối nhận biết sản phẩm,khối

hiển thị ,khối các cơng tắc và các thơng báo phụ

Nguồn cấp điện 12V cho động cơ và bộ khuếch đại.

2 Khối nhận biết sản phẩm:

Để nhận biết tầng chúng em dùng SENSOR quang với kích thích là

ánh sáng Tín hiệu nhận đợc sẽ so sánh với một mức điện áp định sẵn để

đa ra tin hiệu số

+

-U 1 A

L M 3 2 4

3 2

t

Mạch bao gồm 2 điện trở ,1 diode phát , 1 diode thu , 1 biến trở vàmột bộ khuếch đại thuật toán làm việc như một Trigơ có sơ đồ nguyên lýnhư hình vẽ trên:

- Ta có thể điều chỉnh VR1 để V3 có một giá trị điện áp xác địnhphù hợp,bình thường D1 phát và D2 thu nhận tín hiệu D2 thông thì điệntrở của nó giảm xuống làm cho V2 =0 lúc đó hiệu điện áp vào bộ khuếchđại thuật toán là:V3-V2=V3 ,vì bộ khuếch đại thuật toán làm việc nhưmột Trigơ nên điện áp ra là Ura =80%Vcc

- Khi có một sản phẩm đi qua thì D2 không nhận được tín hiệu từD1 phát nữa nên nó có điện trở rất lớn ,làm cho thế tại V2 tăng lên

=>điện áp vào bộ khuếch đại thuật toán là V3-V2 (ta phải điều chỉnhVR1 = điện trở của D2 lúc không thông) =>V3-V2=0

=> Vậy là ta đã nhận được một đột biến điện áp (một sườn âm)kíchcho 89C51 làm việc

4 5 3

1 0 9

u 4

S N 7 4 4 7

7 2

4 5 3

1 0 9

l e d 5

2 9 6 5

.

4 5 3

1 0 9

4 5 3

1 0 9

a

g

d c e

l e d 4

2 9 6 5

.

u 2

S N 7 4 4 7

7 2

4 5 3

1 0 9

l e d 6

2 9 6 5

.

4 5 3

1 0 9

Có hai nguồn cấp điện :

- Nguồn cấp điện 5V cho IC89C51,khối nhận biết sản phẩm,khốihiển thị ,khối các công tắc và các thông báo phụ

- Nguồn cấp điện 12V cho động cơ và bộ khuếch đại

II S¥ §å NGUY£N lý :

4 2

U 1 8

1 2 3

4 2

+ -

U 1 7 A

L M 3 2 4 3 2 1

Q 2

7 8 0 5 2

1

4 7 u F

4 2

1 6

1 5 2

ET1 bit 0xAB

EX1 bit 0xAA

ET0 bit 0xA9

EX0 bit 0xA8

; Hien thi (so keo)/goi dinh san ra p1

MOV A,R0; Chuyen thanh ma BCD

MOV A,R2 ; So goi dang duoc dem

SWAP A ; Dua R2 ra 4 bit cao cua P2

MOV B,R1 ; So goi dinh truoc duoc dua ra 4 bit thap cua P2

; So sanh TL0 voi thanh ghi R0

CJNE A,0,NEXT2 ; Neu khac nhay toi next2

; neu bang, so sanh tiep voi 0

CJNE A,#0,NGAT1 ; Neu khac0 -> nhay toi ngat

CLR P3.6 ; Cho sang nua giay roi tat

MOV TL0,#00H ; Xoa so keo dem ve 0

RET

NEXT2:

JC END2; TL0<R0 THI RETURN

MOV A,TL0 ;TL0 >0 THI CHIA TL0 CHO R0, PHAN NGUYEN ( SOGOI) CONG THEM VAO SO GOI DEM DC, PHAN DU CONG VAO

SO KEO DEM DC -> DOI PHO VOI TH TL0>R0

MOV A,R6

MOV B,#10

MUL AB

MOV A,TL0

CJNE A,0,NEXT23; SS TL0 VOI THANH GHI R0

CLR P3.5; TAT DONG CO NEU R2 =R1( SO GOI DEM= SO DINHTRUOC)

MOV R1,#00H

MOV R2,#00H

MOV R6,#0

MOV R7,#0

MOV IE,#10000101B; KHOI DONG 2 NGAT NGOAI

SETB IT0; CHON KICH SUON AM

SETB IT1; KHOI DONG BO DEM

MOV TMOD,#00000110B ; BO DEM 0, CHE DO 1

JNB P3.7,MAIN2; NEU P3.7 = 0 -> NHAY DEN CHE DO 2

; NEU P3.7 =1 -> CHE DO DEM SAN PHAM

LJMP MAIN1; NHAY DEN CHE DO DEM SP ( CHE DO 1) KHIP3.7=1(MAC DINH)

; CHE DO DEM KHI P3.7 =1

; KHOI DONG NGAT NGOAI

LCALL GH_hang_dvi; GIOI HAN HANG DON VI <10

LCALL GH_hang_chuc; GIOI HAN HANG CHUC <10

LCALL SSGGH; GIOI HAN HANG TRAM <100

LCALL GHEP_SO; GHEP HANG CHUC VA HANG DON VI THANH

IV TµI liÖu tham kh¶o :

[1] NguyÔn T¨ng Cêng vµ Phan Quèc Th¾ng: CÊu tróc vµ lËp tr×nh hä vi

®iÒu khiÓn 8051, Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc kü thuËt, Hµ Néi 2004.

[2] Tèng V¨n On vµ céng sù

[3] Ng« Diªn TËp: LËp tr×nh b»ng hîp ng÷, Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc kü

thuËt, Hµ Néi 1998

[4] V¨n ThÕ Minh: Kü thuËt vi xö lÝ, Nhµ xuÊt b¶n gi¸o dôc 1997

[5] TS §Æng V¨n ChuyÕt vµ céng sù : Gi¸o tr×nh kü thuËt m¹ch ®iÖn tö,

Nhµ xuÊt b¶n gi¸o dôc 2003

[6] Huúnh §¾c Th¾ng : CÈm nang thùc hµnh vi m¹ch tuyÕn tÝnh, TTL/LS,

CMOS, Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc kü thuËt, Hµ Néi 1994.

[7] NguyÔn Quang Hïng vµ TrÇn Ngäc B×nh: §éng c¬ bíc Kü thuËt ®iÒu

khiÓn vµ øng dông, Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc kü thuËt, Hµ Néi 2003.

[8] Intel Semiconductors: Intel MCS-51 Microcontroller family user s’s

manual, Glence, Mc Graw Hill Publication, 1997.

[9] AT89c51 Datasheet, Atmel Corp…