Tính các thông số kỹ thuật của con lắc đơn dùng vi điều khiển 8051 dao động điều hòa và tắt dần

+ Chức năng là bus dữ liệu và bus địa chỉ AD7-AD0 : 8 chân này hoặc Port 0 còn làm nhiệm vụ lấy dữ liệu từ ROM hoặc RAM ngoại nếu có kết nối với bộ nhớ ngoài, đồng thời Port 0 còn được

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG SƯ PHẠM

Qua đây em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong khoa Vật Lý – ĐHSP Đà Nẵng đã tạo điều kiện thuận lợi nhất cho em trong quá trình học tập, nghiên cứu

Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới những người thân trong gia đình, bạn bè thân yêu đã luôn bên em, động viên và giúp đỡ trong suốt quá trình hoàn thành khóa học!

Đà Nẵng, ngày 5 tháng 5 năm 2014

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Hiền Nguyễn Thị Ngọc Nhựt

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH ẢNH

LỜI MỞ ĐẦU 7

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 8

1.1 LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI 8

1.2 ĐẶT VẤN ĐỀ 8

1.3 CƠ SỞ LÝ LUẬN 9

1.3.1 Cấu tạo con lắc đơn 9

1.3.2 Phương trình dao động 9

1.3.3 Chu kỳ và tần số của con lắc đơn 9

1.4 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI: 10

1.5 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI: 10

2.1 KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM 11

2.1.1 Giới thiệu về AT89S52 11

2.1.2 Sơ đồ khối của AT89S52 12

2.1.3 Sơ đồ chân và chức năng các chân của AT89S52 13

2.1.4 Tổ chức bộ nhớ của vi điều khiển 16

2.1.5 Tập lệnh của AT89S52 18

2.2 KHỐI CẢM BIẾN 20

2.2.1 Opamp Lm 358 20

2.2.2 Led phát và led thu hồng ngoại 21

2.3 KHỐI HIỂN THỊ 23

2.4 KHỐI NGUỒN 27

2.4.1 Diod cầu 27

2.4.2 Ic ổn áp 7805 27

2.4.3 Transistor 28

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN MẠCH 31

3.1 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG PHẦN CỨNG 31

3.1.2 Khối cảm biến hồng ngoại 33

3.1.3 Khối phím nhấn 34

3.1.4 Khối vi điều khiển 35

3.1.5 Khối hiển thị 37

3.1.6 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CHUNG TOÀN MẠCH 39

3.1.7 MẠCH LAYOUT 40

3.2 THIẾT KẾ PHẦN MỀM 41

3.2.1 LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN 41

3.2.2 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 46

3.3 SẢN PHẨM TỰ LÀM 52

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 54

4.1 KẾT LUẬN 54

4.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2 1: Chức năng chuyển đổi port 3

Bảng 2 2: Một số quy ƣớc khi lập trình với hợp ngữ Assembler

Bảng 2 3: Bảng mã hiển thị led 7 đoạn có anode chung

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2 1: Hình ảnh thực tế của AT89S52

Hình 2 2 : Sơ đồ khối của AT89S52

Hình 2 3: Sơ đồ chân AT89S52

Hình 2 4: Mạch Reset

Hình 2 5: Mạch tạo dao động bằng thạch anh

Hình 2 6: Hình ảnh thực tế và sơ đồ chân LM385

Hình 2 7: Led phát hồng ngoại

Hình 2 8: Led thu hồng ngoại

Hình 2 9 : Led 7 đoạn có Anode chung và Cathode chung

Hình 2 10: Sơ đồ vị trí các led đơn của led 7 đoạn

Hình 2 11: Hình ảnh thực tế và cấu tạo của cầu diod

Hình 2 12: Sơ đồ chân của 7805

Hình 3 1: Sơ đồ khối chung

Hình 3 2: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn

Hình 3 3: Sơ đồ nguyên lý khối cảm biến

Hình 3 4 : Khối phím nhấn

Hình 3 5: Sơ đồ nguyên lý khối vi điều khiển

Hình 3 6: Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị

Hình 3 7: Sơ đồ nguyên lý cho toàn mạch

Hình 3 8: Mạch layout

LỜI MỞ ĐẦU

Cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật sôi động hiện nay đang diễn ra trên thế giới không những làm thay đổi cơ bản về tổ chức, điểu khiển các quá trình sản xuất mà còn tác động trực tiếp phương thức dạy học bằng các phương tiện kỹ thuật dạy học hiện đại Để theo kịp sự phát triển của xã hội và cung cấp cho học sinh những kiến thức mới nhất, đầy đủ nhất trong một thời gian có hạn Với những thay đổi đó thì các mạch điện tử được đưa vào nghiên cứu ứng dụng trong các bộ dụng cụ thí nghiệm góp phần

bổ sung vào phương tiện dạy học hiện đại Trong tài liệu này em xin giới thiệu một mạch điện tử được sử dụng trong dạy học vật lý phổ thông “ bộ tính chu kỳ con lắc đơn” Mạch điện tử này dễ sử dụng, tạo động cơ, hứng thú học tập cho học sinh Cung cấp các số liệu thực nghiệm nhằm kiểm chứng các kiến thức về khái niệm định luật vật

lý đã được học

Mục đích của mạch điện tử: “tính các thông số kỹ thuật của con lắc đơn” là tính được chu kỳ khi con lắc dao động điều hòa, tính chu kỳ, số chu kỳ của con lắc đơn khi dao động tắt dần Tính được chu kỳ con lắc đơn chính xác phù hợp với lý thuyết

Dựa trên phương pháp nghiên cứu và phân tích đặc tính chức năng của các linh kiện điện tử, nguyên lý làm việc của các IC, áp dụng các lý thuyết vật lý về con lắc đơn và áp dụng các kiến thức đã học cùng với sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn

để tạo ra mạch có thể tính chu kỳ và số chu kỳ hoạt động chính xác

Do vấn đề về thời gian cũng như trình độ có hạn, kiến thức còn nhiều hạn chế

và chưa có kinh nghiệm nghiên cứu thực tế nên còn gặp nhiều khó khăn trong quá trình tính toán thiết kế và thi công mạch Trong quá trình thực hiện đề tài này không tránh khỏi những thiếu xót Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô

và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Ngày nay việc ứng dụng vi điều khiển vào các lĩnh vực trong cuộc sống và dạy học ngày càng phổ biến, điển hình là các loại vi điều khiển họ 8051 Trong dạy học ngày càng được đưa vào nghiên cứu sử dụng vì đã phát huy được lợi thế khi sử dụng

vi điều khiển, các bộ thí nghiệm dễ sử dụng, độ chính xác cao Theo kịp sự phát triển của xã hội và cung cấp cho học sinh những kiến thức mới nhất, đầy đủ nhất trong một thời gian có hạn Được sự gợi ý của thầy Lê Xứng và qua sự tìm hiểu nên chúng em chọn đề tài “TÍNH CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA CON LẮC ĐƠN DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN 8051” Đây cũng là một cơ hội tốt để áp dụng những kiến thức đã học vào dạy học vật lí

1.2 ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong thời đại ngày nay, khoa học kỹ thuật phát triển với tốc độ nhanh, thông tin khoa học ngày càng nhiều song thời gian dành cho mỗi tiết học trong trường phổ thông không thay đổi Để theo kịp sự phát triển của xã hội và cung cấp cho học sinh những kiến thức mới nhất, đầy đủ nhất trong một thời gian có hạn, việc đổi mới phương pháp dạy học luôn là vấn đè bức xúc được nhiều người quan tâm Thực tế cho thấy việc dạy học nói chung và dạy học vật lý nói riêng đã có sự đổi mới nhiều về phương pháp Những phương pháp dạy học kích thích sự tìm tòi, đòi hỏi tư duy của học sinh được đặt biệt chú ý Song để cho giờ học thực sự đổi mới, việc sử dụng thiết

+ Bộ hiển thị gồm led đôi 7 đoạn và led 4 7 đoạn

+Bộ nguồn để cấp nguồn 5V cho các bộ cảm biến, hiển thị, xử lý hoạt động

1.3 CƠ SỞ LÝ LUẬN

1.3.1 Cấu tạo con lắc đơn

Con lắc đơn gồm một sợi dây không giãn có độ dài , khối lượng không đáng

kể, một đầu cố định, đầu còn lại được gắng vào một vật có khối lượng m

- Điều kiện dao động điều hoà: Bỏ qua ma sát, lực cản và α0 << 100 hay S0 <<

- Khi không bỏ qua ma sát hay lực cản đáng kể thì dao động là dao động tắt dần

1.3.2 Phương trình dao động

Trong quá trình dao động con lắc đơn chịu tác dụng của

các lực: trọng lực P, lực căng dây T Các lực được phân

1.4 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI:

Trong luận văn này chúng em thực hiện mạch đếm số chu kỳ và tính chu kỳ dựa vào phương pháp đếm mức logic Như vậy mỗi lần con lắc đi qua cảm biến sẽ nhận và tạo ra một tín hiệu mức 1 để đưa về khối xử lí trung tâm để tăng dần số đếm và tính thời gian đi hết một chu kỳ Kết quả được hiển thị trên led 7 đoạn số chu kỳ và chu kỳ

Ta có thể thấy được mục đích của đề tài:

+ Bộ phận hiển thị phải rõ ràng

+ Mạch điện không quá phức tạp, đảm bảo được độ an toàn, dễ sử dụng

+ Số chu kỳ và chu kỳ phải chính xác

+ Đếm số chu kỳ dao động từ 00 -> 99

+ Đo thời gian đi hết 1 chu kỳ

+ Do chi phí và thời gian có hạn nên sản phẩm chỉ đáp ứng yêu cầu của 1 khóa luận tốt nghiệp

CHƯƠNG II : GIỚI THIỆU TỔNG QUAN CÁC LINH KIỆN TRONG MẠCH

2.1 KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM

2.1.1 Giới thiệu về AT89S52

Hình 2 1: Hình ảnh thực tế của AT89S52

Vào năm 1980 Intel công bố chíp 8051(80C51), bộ vi điều khiển đầu tiên của

họ vi điều khiển MCS-51 Nó bao gồm 4KB ROM, 128 byte RAM, 32 đường xuất nhập, 1 port nối tiếp và 2 bộ định thời 16 bit Tiếp theo sau đó là sự ra đời của chip

8052,8053,8055 với nhiều tính năng được cải tiến

AT89S52 là một vi điều khiển 8 bit do ATMEL sản xuất, chế tạo theo công nghệ CMOS, có chất lượng cao, với 8kb plash Thiết bị này được chế tạo bằng cách

sử dụng kỹ thuật bộ nhớ không bốc hơi mật độ cao của ATMEL và tương thích với chẩn công nghiệp MCS-51 về tập lệnh và các chân ra Flash on-chip cho phép bộ nhớ lập trình được lập trình trong hệ thống bởi một lập trình viên bình thường Bằng cách nối một CPU 8 bit với một lập trình viên bình thường Bằng cách nối 1CPU 8bit với một Flash trên một chip đơn, AT89S52 là một vi điều khiển mạnh (có công suất lớn), cung cấp một sự linh động cao và giải pháp về giá cả đối với nhiều ứng dụng vi điều

khiển

VĐK 89S52 mà chúng ta sử dụng có những đặc điểm sau:

· 8 KB ROM bên trong

· 256 Byte ngoài

· 4 Port xuất nhập dữ liệu I O

· Giao tiếp nối tiếp

· 64 KB vùng nhớ mã ngoài

· 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoài

2.1.2 Sơ đồ khối của AT89S52

Cấu trúc ở dạng sơ đồ khối tổng quát

Hình 2 2 : Sơ đồ khối của AT89S52

Vào/ra song song

Vào/ra nối tiếp Ngắt Bộ nhớ định thời/bộ đếm

P1

P2

P3 P0

Timer0

Timer1

2.1.3 Sơ đồ chân và chức năng các chân của AT89S52

2.1.3.1 Sơ đồ chân của AT89S52

Hình 2 3: Sơ đồ chân AT89S52

2.1.3.2 Chức năng các chân của AT89S52

AT89S52 có tất cả 40 chân, trong đó có 32 chân với chức năng xuất nhập (ngoài ra còn có các chức năng khác) được chia thành 4 port 8 bit và 8 chân có các chức năng sau :

 Các port

 Port 0

Port 0 gồm 8 chân (từ chân 32 đến 39) có hai chức năng:

+ Chức năng xuất nhập:các chân này được dùng để nhận tín hiệu từ bên ngoài

vào để xử lí, hoặc dùng để xuất tín hiệu ra bên ngoài, chẳng hạn xuất tín hiệu để điều khiển led đơn sáng tắt

+ Chức năng là bus dữ liệu và bus địa chỉ (AD7-AD0) : 8 chân này (hoặc Port

0) còn làm nhiệm vụ lấy dữ liệu từ ROM hoặc RAM ngoại (nếu có kết nối với bộ nhớ ngoài), đồng thời Port 0 còn được dùng để định địa chỉ của bộ nhớ ngoài

 Port 1 (P1)

Port P1 gồm 8 chân (từ chân 1 đến chân 8), chỉ có chức năng làm các đường xuất nhập, không có chức năng khác

+ Với mỗi chân có một chức năng riêng thứ hai nhƣ trong bảng sau

P3.0 RxD Ngõ vào nhận dữ liệu nối tiếp

P3.1 TxD Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp

P3.2 INT0 Ngõ vào ngắt cứng thứ 0

P3.3 INT1 Ngõ vào ngắt cứng thứ 1

P3.4 T0 Ngõ vào của Timer Counter thứ 0

P3.5 T1 Ngõ vào của Timer Counter thứ 1

P3.6 WR Ngõ điều khiển ghi dữ liệu lên bộ nhớ

ngoài

P3.7 RD Ngõ điều khiển đọc dữ liệu từ bộ nhớ

bên ngoài P1.0 T2 Ngõ vào của Timer Counter thứ 2

P1.1 T2X Ngõ Nạp lại thu nhận của

Timer Counter thứ 2

Bảng 2 1: Chức năng chuyển đổi port 3

Các ngõ tín hiệu điều khiển

Chân VCC: Chân số 40 cấp điện áp nguồn cho vi điều khiển, nguồn điện

cấp là +5V±0.5V

Chân GND:Chân số 20 nối GND(hay nối Mass)

Chân RESET (RST)

Ngõ vào RST ở chân 9 dùng để thiết lập trạng thái ban đầu cho vi điều khiển.Việc kết nối chân RESET đảm bảo hệ thống bắt đầu làm việc khi Vi điều khiển được cấp điện, hoặc đang hoạt động mà hệ thống bị lỗi cần tác động cho Vi điều khiển hoạt động trở lại, hoặc do người sử dụng muốn quay về trạng thái hoạt động ban đầu

Vì vậy chân RESET được kết nối như sau:

Hình 2 4: Mạch Reset

Chân XTAL1 và XTAL2

Hai chân này có vị trí chân là 18 và 19 được sử dụng để nhận nguồn xung clock

từ bên ngoài để hoạt động, thường được ghép nối với thạch anh và các tụ để tạo nguồn xung clock ổn định.Tần số tụ thạch anh thường là 12Mhz

Mạch tạo dao động 89S52 có thể lấy tần số thạch anh từ 0=> 33Mhz Mạch dao động được kết nối với dao động thạch anh như sau:

Hình 2 5: Mạch tạo dao động bằng thạch anh

Ghi chú: C1,C2=30pF±10pF (thường được sử dụng với C1,C2 là tụ 33pF) dùng

ổn định dao động cho thạch anh

Chân cho phép bộ nhớ chương trình PSEN

PSEN ( program store enable) tín hiệu được xuất ra ở chân 29 dùng để truy xuất

bộ nhớ chương trình ngoài Chân này thường được nối với chân OE (output enable) của ROM ngoài

Khi vi điều khiển làm việc với bộ nhớ chương trình ngoài, chân này phát ra tín hiệu kích hoạt ở mức thấp và được kích hoạt 2 lần trong một chu kì máy Khi thực thi một chương trình ở ROM nội, chân này được duy trì ở mức logic không tích cực (logic 1)

(Không cần kết nối chân này khi không sử dụng đến)

Chân ALE

Chân cho phép chốt địa chỉ - chân 30

Khi Vi điều khiển truy xuất bộ nhớ từ bên ngoài, port 0 vừa có chức năng là bus địa chỉ, vừa có chức năng là bus dữ liệu do đó phải tách các đường dữ liệu và địa chỉ Tín hiệu ở chân ALE dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và các đường dữ liệu khi kết nối chúng với IC chốt

Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1 6 lần tần số dao động đưa vào Vi điều khiển, như vậy có thể dùng tín hiệu ở ngõ ra ALE làm xung clock cung cấp cho các phần khác của hệ thống

Ghi chú: khi không sử dụng có thể bỏ trống chân này

2.1.4 Tổ chức bộ nhớ của vi điều khiển

2.1.4.1 Bộ nhớ chương trình – bộ nhớ Rom

Bộ nhớ ROM dùng để lưu chương trình do người viết chương trình viết ra Chương trình là tập hợp các câu lệnh thể hiện các thuật toán để giải quyết các công

việc cụ thể, chương trình do người thiết kế viết trên máy vi tính, sau đó được đưa vào lưu trong ROM của vi điều khiển, khi hoạt động, vi điều khiển truy xuất từng câu lệnh trong ROM để thực hiện chương trình ROM còn dùng để chứa số liệu các bảng, các tham số hệ thống, các số liệu cố định của hệ thống Trong quá trình hoạt động nội dung ROM là cố định, không thể thay đổi, nội dung ROM chỉ thay đổi khi ROM ở chế

độ xóa hoặc nạp chương trình (do các mạch điện riêng biệt thực hiện)

Bộ nhớ ROM được tích hợp trong chip Vi điều khiển với dung lượng tùy vào chủng loại cần dùng, chẳng hạn đối với 89S52 là 8KByte, với 89S53 là 12KByte

Bộ nhớ ROM được định địa chỉ theo từng Byte, các byte được đánh địa chỉ theo

số hex-số thập lục phân, bắt đầu từ địa chỉ 0000H, khi viết chương trình cần chú ý đến địa chỉ lớn nhất trên ROM, chương trình được lưu sẽ bị mất khi địa chỉ lưu vượt qua vùng này Ví dụ: AT89S52 có 8KByte bộ nhớ ROM nội, địa chỉ lớn nhất là 1FFFH, nếu chương trình viết ra có dung lượng lớn hơn 8KByte các byte trong các địa chỉ lớn hơn 1FFFH sẽ bị mất

Ngoài ra Vi điều khiển còn có khả năng mở rộng bộ nhớ ROM với việc giao tiếp với bộ nhớ ROM bên ngoài lên đến 64KByte(địa chỉ từ 0000H đến FFFFH)

2.1.4.2 Bộ nhớ dữ liệu – bộ nhớ Ram

Bộ nhớ RAM dùng làm môi trường xử lý thông tin, lưu trữ các kết quả trung gian và kết quả cuối cùng của các phép toán, xử lí thông tin Nó cũng dùng để tổ chức các vùng đệm dữ liệu, trong các thao tác thu phát, chuyển đổi dữ liệu

RAM nội trong Vi điều khiển được tổ chức như sau:

 Các vị trí trên RAM được định địa chỉ theo từng Byte bằng các số thập lục phân (số Hex)

 Các bank thanh ghi có địa chỉ 00H đến 1FH

 210 vị trí được định địa chỉ bit

 Các vị trí RAM bình thường

 Các thanh ghi có chức năng đặc biệt có địa chỉ từ 80H đến FFH

Các byte RAM 8 bit của vi điều khiển được gọi là "ô nhớ", nếu các ô nhớ có chức năng đặc biệt thường được gọi là "thanh ghi", nếu là bit thì được gọi là "bit nhớ"

là “PC”, cờ nhớ là “C”, cặp thanh ghi tích lũy B là “AB”

Địa chỉ trực tiếp : các thanh ghi bên trong còn được định vị bằng địa chỉ trực tiếp bằng 8 bit địa chỉ nằm trong byte thứ 2 của mã lệnh VD: MOV A,E4H

Địa chỉ gián tiếp: R0 và R1 dùng để chứa địa chỉ ô nhớ mà lệnh cần truy xuất, người ta quy ước dùng dấu @ trước R0 và R1 VD: MOV A,@R0

Địa chỉ tức thời: Người ta dùng # trước toán hạng tức thời Nạp trực tiếp vào

mã lệnh VD:MOV A,#E7H

Địa chỉ tương đối: Được dùng trong các lệnh này, giá trị nhảy 8 bit (có dấu) sẽ được cộng thêm vào thanh ghi đếm chương trình PC Thường lệnh này có liên quan đến nhãn được định nghĩa trước

Địa chỉ tuyệt đối: dùng trong các lệnh ACALL và AJMP, các lệnh 2 byte này dùng để rẽ nhánh vào một trang 2 Kbyte của bộ nhớ chương trình

Địa chỉ dài: Dùng cho lệnh LCALL và LJMP chúng là những lệnh chiếm 3 byte

và dùng 2 byte sau (byte 2 và byte 3) để định địa chỉ đích của lệnh

Địa chỉ tham chiếu: Dùng thanh ghi PC hoặc DPTR là địa chỉ cơ bản cộng với thanh ghi A ( chứa địa chỉ offset) để tạo địa chỉ được tác động cho các lệnh JMP hoặc MOVC VD: JMP @A+DPTR

2.1.5.2 Các nhóm lệnh trong AT89S52

Tập lệnh trong Vi điều khiển được chia làm 5 nhóm:

2.1.5.3 Một số quy ước khi lập trình với hợp ngữ Assembler

Khi giới thiệu các câu lệnh viết bằng hợp ngữ, các câu lệnh cần được bao quát tất cả các trường hợp do đó có một số qui ước khi thiết lập cú pháp các lệnh như sau:

Tên qui ước Tên qui ước đại diện cho Ví dụ Lệnh sử

dụng tên qui ước Ví dụ khi sử dụng

Ô nhớ có địa chỉ là direct, direct được thay

bằng địa chỉ từ 00H đến FFH khi viết

chương trình

Mov A,direct Mov A,30H

@Ri

Ô nhớ có địa chỉ gián tiếp, đây là địa chỉ

của một ô nhớ, địa chỉ này được xác định

gián tiếp bằng giá trị của thanh ghi R0 hoặc

R1 (chỉ được sử dụng hai thanh ghi R0 hoặc

R1 để lưu giá trị này)

Mov A,@Ri Mov A,@R1

Bảng 2 2: Một số quy ước khi lập trình với hợp ngữ Assembler

#data: là giá trị cần thiết lập trong một ô nhớ, data được ghi trong chương trình assembly với qui định về cách viết số như ở bên dưới, các số này sau đó được trình biên dịch chuyển thành các số nhị phân tương ứng

Ví dụ: khi ghi #95H đây là giá trị được thiết lập trong từng bit của ô nhớ.( các bit của ô nhớ có giá trị là 10010101).Còn khi ghi 95H thì hiểu đây là ô nhớ có địa chỉ

là 9

Đối với các ô nhớ được định tên bằng kí hiệu chẳng hạn P0,P1,A,B,TH0 thì được sử dụng tên đó thay cho địa chỉ cần sử dụng.Ví dụ: hai lệnh sau đây là như nhau Mov TH0,#43H và Mov 8CH,#43H vì thanh ghi TH0 có địa chỉ là 8CH

Kết thúc chương trình: Sau khi chương trình hoàn tất phải kết thúc bằng câu

lệnh END Các câu lệnh này báo cho trình biên dịch biết phần kết thúc của chương

trình, trình biên dịch bỏ qua tất cả các câu lệnh sau lệnh END

2.2 KHỐI CẢM BIẾN

2.2.1 OPAMP LM 358

Là bộ khuếch đại thuật toán kép,bên trong có 2 bộ khuếch đại, mỗi bộ khuếch đại có 3 chân, ngõ vào đảo(-input), ngõ vào không đảo(+input) và ngõ ra Khi hiệu điện thế + input cao hơn - input, ngõ ra ở mức cao (+Vss), ngược lại ngõ

ra ở mức thấp (-Vss) Dòng điện hoạt động ở +5V Điện trở rất cao, cho nên không làm ảnh hưởng xấu đến tín hiệu cảm biến Khả năng chống nhiễu cao

Hình 2 6: Hình ảnh thực tế và sơ đồ chân LM385

Sơ đồ chân

- Chân 8: Là chân Vcc+

- Chân 4: Là chân Vcc-

- Chân 1,7: Là các chân đầu ra

- Chân 2,3,5,6: Là các chân đầu vào

Công dụng

IC LM358 sử dụng cho các thao tác tính toán analog Gọi là mạch khuếch đại thuật toán, vì với sự thay đổi của các linh kiện bên ngoài, nên được sử dụng nhiều trong các bài toán khác nhau như so sánh,khuếch đại, chuyển đổi tín hiệu, cộng, trừ…

2.2.2 Led phát và led thu hồng ngoại

Ánh sáng hồng ngoại là ánh sáng không thể nhìn thấy được bằng mắt thường có bước sóng trong khoảng 0,86µm đến 0,98 µm

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

Tần số làm việc tốt nhất của tia hồng ngoại từ 30KHz đến 60KHz nhưng thường sử dụng 36KHz Ánh sáng hồng ngoại truyền 36 lần/1s khi truyền mức 0 hay mức 1

Hình 2 7: Led phát hồng ngoại Hình 2 8: Led thu hồng ngoại

 Phần thu

Khối chọn chức năng và khối mã hóa: Khi người sử dụng bấm vào các phím chức năng để phát lệnh yêu cầu của mình, mỗi phím chức năng tương ứng với một số thập phân Mạch mã hóa sẽ chuyển đổi thành mã nhị phân tương ứng dưới dạng mã lệnh tín hiệu số gồm các bít 0 và 1 Số bit trong mã lệnh nhị phân có thể là 4 bit hay 8 bit … tùy theo số lượng các phím chức năng nhiều hay ít

Khối dao động có điều kiện: Khi nhấn 1 phím chức năng thì đồng thời khởi động mạch dao động tạo xung đồng hồ, tần số xung đồng hồ xác định thời gian chuẩn của mỗi bit

Khối chốt dữ liệu và khối chuyển đổi song song ra nối tiếp: Mã nhị phân tại mạch mã hóa sẽ được chốt để đưa vào mạch chuyển đổi dữ liệu song song ra nối tiếp Mạch chuyển đổi dữ liệu song song ra nối tiếp được điều khiển bởi xung đồng hồ và mạch định thời nhằm đảm bảo kết thúc đúng lúc việc chuyển đổi đủ số bit của một mã lệnh

Khối điều chế và phát FM: mã lệnh dưới dạng nối tiếp sẽ được đưa qua mạch điều chế và phát FM để ghép mã lệnh vào sóng mang có tần số 38Khz đến 100Khz, nhờ sóng mang cao tần tín hiệu được truyền đi xa hơn, nghĩa là tăng cự ly phát

Khối thiết bị phát: là một LED hồng ngoại Khi mã lệnh có giá trị bit =‟1‟ thì LED phát hồng ngoại trong khoảng thời gian T của bit đó Khi mã lệnh có giá trị bit=‟0‟ thì LED không sáng Do đó bên thu không nhận được tín hiệu xem như bit =

„0‟

 Phần phát

Khối thiết bị thu: Tia hồng ngoại từ phần phát được tiếp nhận bởi LED thu hồng ngoại hay các linh kiện quang khác

Khối khuếch đại và Tách sóng: trước tiên khuếch đại tính hiệu nhận rồi đưa qua mạch tách sóng nhằm triệt tiêu sóng mang và tách lấy dữ liệu cần thiết là mã lệnh

Khối chuyển đổi nối tiếp sang song song và Khối giải mã: mã lệnh được đưa vào mạch chuyển đổi nối tiếp sang song song và đưa tiếp qua khối giải mã ra thành số thập phân tương ứng dưới dạng một xung kích tại ngõ ra tương ứng để kích mở mạch điều khiển

Tần số sóng mang còn được dùng để so pha với tần số dao động bên phần thu giúp cho mạch thu phát hoạt động đồng bộ , đảm bảo cho mạch tách sóng và mạch chuyển đổi nối tiếp sang song song hoạt động chính xác

2.3 KHỐI HIỂN THỊ

Led 7 đoạn

Trong các thiết bị, để báo trạng thái hoạt động của thiết bị đó cho người sử

dụng với thông số chỉ là các dãy số đơn thuần, thường người ta sử dụng "led 7 đoạn"

Led 7 đoạn được sử dụng khi các dãy số không đòi hỏi quá phức tạp, chỉ cần hiện thị

số là đủ, chẳng hạn led 7 đoạn được dùng để hiển thị nhiệt độ phòng, trong các đồng

hồ treo tường bằng điện tử, hiển thị số lượng sản phẩm được kiểm tra sau một công

đoạn nào đó…

Led 7 đoạn có cấu tạo bao gồm 7 led đơn có dạng thanh xếp theo hình

số và có thêm một led đơn hình tròn nhỏ thể hiện dấu chấm tròn ở góc dưới, bên phải của led 7 đoạn 8 led đơn trên led 7 đoạn có Anode(cực +) hoặc Cathode(cực -) được nối chung với nhau vào một điểm, được đưa chân ra ngoài để kết nối với mạch điện 8 cực còn lại trên mỗi led đơn được đưa thành 8 chân riêng, cũng được đưa ra ngoài để kết nối với mạch điện Nếu led 7 đoạn có Anode(cực +) chung, đầu chung này được nối với +Vcc, các chân còn lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các led đơn, led chỉ sáng khi tín hiệu đặt vào các chân này ở mức 0 Nếu led 7 đoạn có Cathode(cực -) chung, đầu chung này được nối xuống Ground (hay Mass), các chân còn lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các led đơn, led chỉ sáng khi tín hiệu

đặt vào các chân này ở mức 1

Hình 2 9 : Led 7 đoạn có Anode chung và Cathode chung

Vì led 7 đoạn chứa bên trong nó các led đơn, do đó khi kết nối cần đảm bảo dòng qua mỗi led đơn trong khoảng 10mA-20mA để bảo vệ led Nếu kết nối với nguồn 5V có thể hạn dòng bằng điện trở 330Ω trước các chân nhận tín hiệu điều khiển

Sơ đồ vị trí các led được trình bày như hình dưới:

Hình 2 10: Sơ đồ vị trí các led đơn của led 7 đoạn

Các điện trở 330Ω là các điện trở bên ngoài được kết nối để giới hạn dòng điện qua led nếu led 7 đoạn được nối với nguồn 5V

Chân nhận tín hiệu a điều khiển led a sáng tắt, ngõ vào b để điều khiển ledb.Tương tự với các chân và các led còn lại

Kết nối với Vi điều khiển

Ngõ nhận tín hiệu điều khiển của led 7 đoạn có 8 đường, vì vậy có thể dùng 1 Port nào đó của Vi điều khiển để điều khiển led 7 đoạn Như vậy led 7 đoạn nhận một

dữ liệu 8 bit từ Vi điều khiển để điều khiển hoạt động sáng tắt của từng led led đơn trong nó, dữ liệu được xuất ra điều khiển led 7 đoạn thường được gọi là "mã hiển thị led 7 đoạn" Có hai kiểu mã hiển thị led 7 đoạn: mã dành cho led 7 đoạn có Anode(cực +) chung và mã dành cho led 7 đoạn có Cathode(cực -) chung Chẳng hạn, để hiện thị

số 1 cần làm cho các led ở vị trí b và c sáng, nếu sử dụng led 7 đoạn có Anode chung thì phải đặt vào hai chân b và c điện áp là 0V(mức 0) các chân còn lại được đặt điện áp

là 5V(mức 1), nếu sử dụng led 7 đoạn có Cathode chung thì điện áp(hay mức logic) hoàn toàn ngược lại, tức là phải đặt vào chân b và c điện áp là 5V(mức 1)

Bảng mã hiển thị led 7 đoạn:Phần cứng được kết nối với 1 Port bất kì của Vi điều khiển, để thuận tiện cho việc xử lí về sau phần cứng nên được kết nối như sau: Px.0 nối với chân a, Px.1 nối với chân b, lần lượt theo thứ tự cho đến Px.7 nối với chân

h

Nếu kết nối mỗi một Port của Vi điều khiển với 1 led 7 đoạn thì tối đa kết nối được 4 led 7 đoạn Mặt khác nếu kết nối như trên sẽ hạn chế khả năng thực hiện các công việc khác của Vi điều khiển Cho nên cần phải kết nối, điều khiển nhiều led 7 đoạn với số lượng chân điều khiển từ Vi điều khiển càng ít càng tốt Có thể kết nối nhiều led 7 đoạn vào cùng một đường xuất tín hiệu hiển thị

Mắt người có đặc điểm sinh lí là chỉ thu nhận 24 hình giây để tổng hợp các hình ảnh về thế giới xung quanh Nếu một tín hiệu ánh sáng có chu kì sáng tắt hơn 24 lần trong 1 giây, mắt người luôn cảm nhận đó là một nguồn sáng liên tục Để minh họa cho điều này, bạn hãy lấy các chương trình đã thực hiện với led đơn và làm ngắn thời gian delay lại, đến một giá trị nào đó bạn sẽ thấy các led đều sáng liên tục

4 led 7 thanh anot chung, 4 chân anot chung(chân dương) được nối với 4 transitor để ta có thể quét led sử dụng 4 chân của PORT D, các chân điều khiển sáng các thanh còn lại được nối song song nhau và đưa vào PORT B của AVR và có thứ tự như sau: Từ bít 0 → 6 ứng với từ A → G Bít thứ 7 là dấu chấm

Vì có 4 led nên ta có thể hiển thị đến hàng nghìn Do đó đầu vào của ta là một

số bất kì lớn tới hàng nghìn Ta phải tách lấy từng số hàng nghìn, trăm, chục, đơn vị rồi đưa vào 4 biến rồi tùy vào 4 biến số đó mà ta đưa ra từng led Quét let ta làm như sau: Đưa PORT D xuống 0 để bật nguồn cho led hàng đơn vị, đẩy trị số hàng đơn vị ra PORTB, trễ một khoảng thời gian → đưa PORT D lên một để tắt nguồn led đơn vị, đưa PORT D xuống 0 để bật nguồn cho led hàng chục, đẩy giá trị hàng chục ra PORTB, trễ một khoảng thời gian, … Cứ làm như vậy đến hàng nghìn Như vậy tại một thời điểm chỉ có một led sáng chỉ bằng 1 3 thời gian led tắt, nhưng do tần số bật led nhanh, mắt người lưu ảnh nên vẫn thấy led sáng như lúc nào cũng bật nguồn cho led

Dữ liệu có thể xuất có dạng nhị phân như sau : gdehcfba

Bảng mã hiển thị led 7 đoạn dành cho led 7 đoạn có Anode chung (các led đơn

2.4 KHỐI NGUỒN

2.4.1 Diod cầu

Gọi đầy đủ là cầu chỉnh lưu diode Có tác dụng biến dòng AC (xoay chiều) thành dòng DC (1 chiều)

Hình 2 11: Hình ảnh thực tế và cấu tạo của cầu diod

+ Ở chu kỳ dương (đầu dây phía trên dương, phía dưới âm) dòng điện đi qua

diode D1 -> qua R tải => qua diode D4 về đầu dây âm

+ Ở chu kỳ âm, điện áp trên cuộn thứ cấp đảo chiều ( đầu dây ở trên âm dưới dương) dòng điện đi qua D2 => qua tải => qua D3 về đầu dây âm

+ Như vậy cả hai chu kỳ đều có dòng điện chạy qua tải

2.4.2 Ic ổn áp 7805

Giới thiệu về IC7805

Với những mạch điện không đòi hỏi độ ổn định của điện áp quá cao, sử dụng IC

ổn áp thường được người ta thiết kế sử dụng là IC 78xx, với xx là điện áp cần ổn áp

Ví dụ 7805 ổn áp 5V, 7812 ổn áp 12V Việc dùng các loại IC ổn áp 78xx tương tự nhau Dưới đây là ổn áp 7805

Ưu điểm: Giá thành rẻ dễ lắp ráp

Nhươc điểm: Nhiệt sinh cao, dòng chịu không được cao

Hình 2 12 : Sơ đồ chân của 7805