Giáo trình Kỹ thuật vi điều khiển

Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng 1 : Tæng quan vÒ vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 1 Ch−¬ng I Tæng quan vÒ Vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng –Bé m«n T§H Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng 1 : Tæng quan vÒ vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 2 Ch−¬ng I Tæng quan vÒ Vi ®iÒu khiÓn 1.1 Giíi thiÖu vÒ c¸c hä vi xö lÝ vµ c¸c hä vi ®iÒu khiÓn th«ng dông 1.1.1 LÞch sö ph¸t triÓn cña bé vi xö lÝ vµ bé vi ®iÒu khiÓn Sù ra ®êi vµ ph¸t triÓn nhanh chãng cña kü thuËt vi ®iÖn tö mµ ®Æc tr−ng lµ kü thuËt vi xö lÝ ®! t¹o ra mét b−íc ngoÆt quan träng trong sù ph¸t triÓn cña khoa häc tÝnh to¸n, ®iÒu khiÓn vµ xö lÝ th«ng tin. Kü thuËt vi xö lÝ ®ãng mét vai trß rÊt quan träng trong tÊt c¶ c¸c lÜnh vùc cña cuéc sèng vµ khoa häc kü thuËt, ®Æc biÖt lµ lÜnh vùc Tin häc vµ Tù ®éng hãa. N¨m 1971, h!ng Intel ®! cho ra ®êi bé vi xö lÝ (microprocessor) ®Çu tiªn trªn thÕ giíi tªn gäi lµ Intel-4004/4bit , nh»m ®¸p øng nhu cÇu cÊp thiÕt cña mét c«ng ty kinh doanh lµ h!ng truyÒn th«ng BUSICOM. Intel-4004 lµ kÕt qu¶ cña mét ý t−ëng quan träng trong kü thuËt vi xö lÝ sè. §ã lµ mét kÕt cÊu logic mµ cã thÓ thay ®æi ®−îc chøc n¨ng cña nã b»ng ch−¬ng tr×nh ngoµi chø kh«ng ph¸t triÓn theo h−íng t¹o ra mét cÊu tróc cøng chØ thùc hiÖn mét sè chøc n¨ng nhÊt ®Þnh nh− tr−íc ®©y. Sau ®ã, c¸c bé vi xö lÝ míi liªn tôc ®−îc ®−a ra thÞ tr−êng vµ ngµy cµng ®−îc ph¸t triÓn, hoµn thiÖn h¬n trong c¸c thÕ hÖ sau : Vµo n¨m 1972, h!ng Intel ®−a ra bé vi xö lÝ 8-bit ®Çu tiªn víi tªn Intel- 8008/8bit. Tõ 1974 ®Õn 1975 , Intel chÕ t¹o c¸c bé vi xö lÝ 8-bit 8080 vµ 8085A. Còng vµo kho¶ng thêi gian nµy, mét lo¹t c¸c h!ng kh¸c trªn thÕ giíi còng ®! cho ra ®êi c¸c bé vi xö lÝ t−¬ng tù nh− : 6800 cña Motorola víi 5000 tranzitor, Signetics 6520, 1801 cña RCA, kÕ ®Õn lµ 6502 cña h!ng MOS Technology vµ Z80 cña h!ng Zilog. suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng 1 : Tæng quan vÒ vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 3 Vµo n¨m 1976 Intel giíi thiÖu bé vi ®iÒu khiÓn (microcontroller) 8748, mét chip t−¬ng tù nh− c¸c bé vi xö lÝ vµ lµ chip ®Çu tiªn trong hä vi ®iÒu khiÓn MCS-48. 8748 lµ mét vi m¹ch chøa trªn 17000 transistor, bao gåm mét CPU, 1K byte EPROM, 64 byte RAM, 27 ch©n xuÊt nhËp vµ mét bé ®Þnh thêi 8-bit. IC nµy vµ c¸c IC kh¸c tiÕp theo cña hä MCS-48 ®! nhanh chãng trë thµnh chuÈn c«ng nghiÖp trong c¸c øng dông h−íng ®iÒu khiÓn (control-oriented application). N¨m 1978 xu©t hiÖn Intel 8086 lµ lo¹i bé xi xö lý 16 bit víi 29.000 tranzitor, Motorola 68000 tÝch hîp 70.000 tranzitor, APX 432 chøa 120.000 tranzitor. Bé vi xö lý cña Hewlet Pakard cã kho¶ng 450.000 tranzitor. Tõ n¨m 1974 ®Õn 1984 sè tranzitor tÝch hîp trong mét chip t¨ng kho¶ng 100 lÇn. N¨m 1983, Intel ®−a ra bé vi xö lý 80286 dung trong c¸c m¸y vi tinh hä AT (Advanced Technology). 80286 sö dông I/O 16 bit, 24 ®−êng ®Þa chØ vµ kh«ng gian nhí ®Þa chØ thùc 16MB. N¨m 1987, Intel ®−a ra bé vi xö lý 80386 32-bit. N¨m 1989 xuÊt hiÖn xuÊt hiÖn bé vi xö lý Intel 80486 lµ c¶I tiÕn cña Intel 80386 víi bé nhí Èn vµ m¹ch tÝnh phÐp to¸n ®¹i sè dÊu phÈy ®éng. N¨m 1992, xuÊt hiÖn Intel 80586 cßn gäi lµ Pentium 64 bit chøa 4 triÖu tranzitor. Soá t r a n z i t o r t íc h h ôïp suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng 1 : Tæng quan vÒ vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 4 H×nh 1.1 Sè tranzitor tÝch hîp trong mét chip cña bé vi xö lý Intel 8086 §é phøc t¹p, sù gän nhÑ vÒ kÝch th−íc vµ kh¶ n¨ng cña c¸c bé vi ®iÒu khiÓn ®−îc t¨ng thªm mét bËc quan träng vµo n¨m 1980 khi Intel c«ng bè chip 8051, bé vi ®iÒu khiÓn ®Çu tiªn cña hä vi ®iÒu khiÓn MCS-51. So víi 8048, chip 8051 chøa trªn 60.000 transistor bao gåm 4K byte ROM, 128 byte RAM, 32 ®−êng xuÊt nhËp, 1 port nèi tiÕp vµ 2 bé ®Þnh thêi 16-bit – mét sè l−îng m¹ch ®¸ng chó ý trong mét IC ®¬n. Tõ c¸c bé vi xö lý ban ®Çu chØ lµ c¸c bé xö lý trung t©m trong mét hÖ thèng, kh«ng thÓ ho¹t ®éng nÕu thiÕu c¸c bé phËn nh− RAM, ROM, bo m¹ch chñ... c¸c h!ng ®! ph¸t triÓn c¸c bé vi xö lý nµy lªn thµnh c¸c bé vi ®iÒu khiÓn ®Ó phôc vô c¸c môc ®Ých riªng biÖt, kh¸c nhau trong c«ng nghiÖp. Mét bé vi ®iÒu khiÓn lµ mét hÖ vi xö lÝ thËt sù ®−îc tæ chøc trong mét chip (trong mét vá IC) bao gåm mét bé vi xö lÝ (microprocessor), bé nhí ch−¬ng tr×nh (ROM), bé nhí d÷ liÖu (RAM), tuy kh«ng b»ng dung l−îng RAM ë c¸c m¸y vi tÝnh nh−ng ®©y kh«ng ph¶i lµ mét h¹n chÕ v× c¸c bé vi ®iÒu khiÓn ®−îc thiÕt kÕ cho mét môc ®Ých hoµn toµn kh¸c, ngoµi ra trªn chip cßn cã bé xö lý sè häc-logic (ALU) cïng víi c¸c thanh ghi chøc n¨ng, c¸c cæng vµo/ra, c¬ chÕ ®iÒu khiÓn ng¾t, truyÒn tin nèi tiÕp, c¸c bé ®Þnh thêi... HiÖn nay, c¸c bé vi ®iÒu khiÓn ®−îc sö dông rÊt réng r!i vµ ngµy cµng ®−îc chuÈn hãa ®Ó cã thÓ sö dông réng r!i trong c¸c ngµnh c«ng nghiÖp, cã mÆt trong nhiÒu m¸y mãc, trong c¸c hµng tiªu dïng. 1.1.2 ¦u vµ khuyÕt ®iÓm cña c¸c bé vi ®iÒu khiÓn C¸c c«ng viÖc ®−îc thùc hiÖn bëi c¸c bé vi ®iÒu khiÓn th× kh«ng míi. §iÒu míi lµ c¸c thiÕt kÕ hiÖn thùc víi Ýt thµnh phÇn h¬n so víi c¸c thiÕt kÕ tr−íc ®ã. C¸c thiÕt kÕ tr−íc ®ã ®ßi hái ph¶i vµi chôc hoÆc vµi tr¨m IC ®Ó hiÖn thùc nay chØ cÇn mét Ýt thµnh phÇn trong ®ã bao gåm bé vi ®iÒu khiÓn. Sè thµnh phÇn ®−îc gi¶m bít, hiÖu qu¶ trùc tiÕp cña tÝnh kh¶ lËp tr×nh cña c¸c bé vi ®iÒu khiÓn vµ ®é suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng 1 : Tæng quan vÒ vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 5 tÝch hîp cao trong c«ng nghÖ chÕ t¹o vi m¹ch, th−êng chuyÓn thµnh thêi gian ph¸t triÓn ng¾n h¬n, gi¸ thµnh khi s¶n xuÊt thÊp h¬n, c«ng suÊt tiªu thô thÊp h¬n vµ ®é tin cËy cao h¬n. VÊn ®Ò ë ®©y lµ tèc ®é. C¸c gi¶i ph¸p dùa trªn bé vi ®iÒu khiÓn kh«ng bao giê nhanh b»ng gi¶i ph¸p dùa trªn c¸c thµnh phÇn rêi r¹c. Nh÷ng t×nh huèng ®ßi hái ph¶i ®¸p øng thËt nhanh (cì nsec) ®èi víi c¸c sù kiÖn (th−êng chiÕm thiÓu sè trong c¸c øng dông) sÏ ®−îc qu¶n lý tåi khi dùa vµo c¸c bé vi ®iÒu khiÓn. Tuy nhiªn trong vµi øng dông, ®Æc biÖt lµ c¸c øng dông liªn quan ®Õn con ng−êi, c¸c kho¶ng thêi gian trÔ tÝnh b»ng nsec, usec hoÆc thËm chÝ msec lµ kh«ng quan träng. ViÖc gi¶m bít c¸c thµnh phÇn lµ mét ®iÒu lîi nh− ®! ®Ò cËp, c¸c thao t¸c trong ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn lµm cho thiÕt kÕ cã thÓ thay ®æi b»ng c¸ch thay ®æi phÇn mÒm. §iÒu nµy cã ¶nh h−ëng tèi thiÓu ®Õn chu kú s¶n xuÊt. Do ®ã c¸c bé vi ®iÒu khiÓn cã thÓ ®−îc øng dông réng r!i trong c¸c øng dông phôc vô con ng−êi. §Ó cã thÓ hiÓu râ h¬n vÒ c¸c bé vi ®iÒu khiÓn, chóng ta sÏ t×m hiÓu vÒ mét sè c¸c hä vi ®iÒu khiÓn cña mét sè h!ng ®iÖn tö ®iÓn h×nh ®ang ®−îc sö dông réng r!i trong khoa häc kü thuËt vµ ®êi sèng. suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng 1 : Tæng quan vÒ vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 6 1.1.3 Giíi thiÖu vÒ hä vi ®iÒu khiÓn MCS-51 1.1.3.1 Tãm t¾t phÇn cøng Hä vi ®iÒu khiÓn MCS-51 ®−îc h!ng Intel cho ra ®êi vµo n¨m 1980 víi bé vi ®iÒu khiÓn ®Çu tiªn cña nã lµ chip 8051. CÊu tróc c¬ b¶n cña chip vi ®iÒu khiÓn 8051 ®−îc biÓu diÔn nh− h×nh 1.2. H×nh 1.3 cho ta s¬ ®å ch©n cña chip 8051. Nh− ta thÊy, 32 trong sè 40 ch©n cña 8051 cã t¸c dông xuÊt/nhËp, h×nh thµnh 4 port 8-bit. Víi c¸c thiÕt kÕ yªu cÇu mét møc tèi thiÓu bé nhí ngoµi hoÆc c¸c thµnh phÇn bªn ngoµi kh¸c, ta cã thÓ sö dông c¸c port nµy lµm nhiÖm vô xuÊt/nhËp, 8 ®−êng cho mçi port cã thÓ ®−îc xö lÝ nh− lµ mét ®¬n vÞ giao tiÕp víi c¸c thiÕt bÞ song song nh− m¸y in, bé biÕn ®æi H×nh 1.2- S¬ ®å khèi cña chip 8051 H×nh 1.3 - S¬ ®å ch©n cña 8051 8051 31 19 18 9 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28 17 16 29 30 11 10 EA/VP X1 X2 RESET INT0 INT1 T0 T1 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 RD WR PSEN ALE/P TXD RXD suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng 1 : Tæng quan vÒ vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 7 D/A,.v.v..hoÆc mçi ®−êng cã thÓ ho¹t ®éng ®éc lËp giao tiÕp víi mét thiÕt bÞ ®¬n bit nh− chuyÓn m¹ch, LED, tranzistor, cuén d©y, ®éng c¬... 1. Port 0 Port 0 cã 2 t¸c dông. Trong c¸c thiÕt kÕ øng dông tèi thiÓu, kh«ng cã giao tiÕp víi c¸c thµnh phÇn bªn ngoµi nh− RAM ngoµi, ROM ngoµi..., port 0 ®−îc sö dông nh− mét cæng xuÊt/nhËp th«ng th−êng. Khi thiÕt kÕ hÖ thèng mµ cÇn sö dông bé nhí ngoµi, port 0 ®−îc sö dông lµ cæng ®Þa chØ vµ d÷ liÖu ®a hîp. Port 0 nÕu lµ cæng ®Þa chØ th× nã sÏ lµ phÇn byte thÊp cña bus ®Þa chØ. 2. Port 1 Port 1 chØ cã mét t¸c dông lµ cæng xuÊt nhËp. Nã chØ dïng ®Ó giao tiÕp víi thiÕt bÞ ngo¹i vi khi cã yªu cÇu. Kh«ng cã chøc n¨ng nµo ®Æc biÖt cho c¸c ch©n cña port 1. Tuy nhiªn víi c¸c bé vi ®iÒu khiÓn kh¸c nh− 8052 th× c¸c ch©n P1.0 vµ P1.1 cßn ®−îc sö dông lµm c¸c ®−êng ngâ vµo cho m¹ch ®Þnh thêi thø ba. 3. Port 2 Port 2 cã hai t¸c dông, hoÆc lµm nhiÖm vô lµ cæng xuÊt nhËp, hoÆc lµ phÇn byte cao cña bus ®Þa chØ 16-bit cho c¸c thiÕt kÕ hÖ thèng cÇn nhiÒu h¬n 256 byte bé nhí ngoµi. 4. Port 3 Port 3 cã hai t¸c dông. Nã lµm nhiÖm vô nh− mét cæng xuÊt nhËp th«ng th−êng. Khi kh«ng ho¹t ®éng xuÊt nhËp, mçi ch©n cña port 3 ®Òu cã mét chøc n¨ng riªng. 5. Ch©n cho phÐp bé nhí ngoµi /PSEN - Program Store ENable Ch©n nµy th−êng ®−îc nèi víi ch©n cho phÐp xuÊt /OE (Output Entable) cña EPRROM (hoÆc cña ROM) ®Ó cho phÐp ®äc c¸c byte lÖnh. TÝn hiÖu /PSEN ë l«gic ‘0‘ trong suèt thêi gian t×m n¹p lÖnh. C¸c m! nhÞ ph©n cña ch−¬ng tr×nh (opcode) ®−îc ®äc tõ EPROM, qua bus d÷ liÖu vµ ®−îc chèt vµo thanh ghi lÖnh IR cña 8051 ®Ó ®−îc gi¶i m!. Khi thùc thi mét ch−¬ng tr×nh trong ROM néi, /PSEN ®−îc duy tr× ë l«gic kh«ng tÝch cùc (logic 1). suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng 1 : Tæng quan vÒ vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 8 6. Ch©n cho phÐp chèt ®Þa chØ ALE - Address Latch Enable Lµ tÝn hiÖu xuÊt ra ®Ó gi¶i ®a hîp bus ®Þa chØ vµ bus d÷ liÖu. Trong 1/2 chu kú ®Çu bé nhí, ch©n ALE xuÊt tÝn hiÖu ®Ó chèt ®Þa chØ (byte thÊp cña bus ®Þa chØ 16 bit) vµo thanh ghi ngoµi khi ta sö dông port 0 lµm byte thÊp ®Þa chØ. Trong 1/2 chu kú bé nhí cßn l¹i port 0 sÏ xuÊt/nhËp d÷ liÖu. TÝn hiÖu ALE cã tÇn sè b»ng 1/6 tÇn sè cña m¹ch dao ®éng bªn trong chip vi ®iÒu khiÓn vµ cã thÓ lµm xung clock cho c¸c phÇn cßn l¹i cña hÖ thèng (tr−êng hîp ngo¹i lÖ khi thùc hiÖn lÖnh MOVX, mét xung ALE (vµ c¶ /PSEN) sÏ bÞ bá qua). Ch©n ALE cßn ®−îc dïng ®Ó nhËp xung ngâ vµo lËp tr×nh cho EPROM hoÆc Flash ROM trªn chip ®èi víi chip cã lo¹i ROM nµy. 7. Ch©n truy xuÊt ngoµi /EA - External Address Ch©n nµy ®−îc nèi lªn 5V khi thùc thi ch−¬ng tr×nh trong ROM néi vµ ®−îc nèi ®Êt khi thùc thi ch−¬ng tr×nh bé nhí ngoµi. Chó ý ®èi víi c¸c chip kh«ng cã ROM néi /EA ph¶i ®−îc nèi ®Êt. C¸c chip hä 8051 cã EPROM cßn nhËn ch©n /ALE lµm ch©n nhËn ®iÖn ¸p cÊp ®iÖn 12V cho viÖc lËp tr×nh (n¹p) cho EPROM néi. 8. Ch©n RESET (RST) Dïng ®Ó thiÕt lËp l¹i tr¹ng th¸i ban ®Çu cña hÖ thèng hay gäi t¾t lµ reset hÖ thèng khi ®−îc treo ë møc logic 1 Ýt nhÊt 2 chu kú m¸y. C¸c thanh ghi bªn trong cña 8051 ®−îc n¹p c¸c gi¸ trÞ thÝch hîp cho viÖc khëi ®éng l¹i hÖ thèng. 9. C¸c ch©n XTAL1 vµ XTAL2 M¹ch dao ®éng bªn trong chip 8051 ®−îc ghÐp víi th¹ch anh bªn ngoµi ë 2 ch©n XTAL1 vµ XTAL2. Th−êng tÇn sè lµ 12MHz vµ c¸c tô æn ®Þnh cã gi¸ trÞ trong kho¶ng 30pF 33 pF. suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng 1 : Tæng quan vÒ vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 9 1.1.3.2 Tæ chøc bé nhí cña 8051 C¸c chip vi ®iÒu khiÓn dïng lµm thµnh phÇn trung t©m trong c¸c thiÕt kÕ h−íng ®iÒu khiÓn. Bé nhí th−êng cã dung l−îng bÐ h¬n nhiÒu so víi mét hÖ vi xö lý. Nã cßn kh«ng cã æ ®Üa vµ hÖ ®iÒu hµnh. Ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn ph¶i th−êng tró trong ROM. Do vËy, ch−¬ng tr×nh vÉn ®−îc l−u gi÷ ngay c¶ khi mÊt ®iÖn. Do lý do trªn, chip 8051 cã kh«ng gian bé nhí riªng cho ch−¬ng tr×nh vµ d÷ liÖu. C¶ bé nhí ch−¬ng tr×nh vµ bé nhí d÷ liÖu ®Òu n»m trong chip. Tuy nhiªn ta cã thÓ më réng bé nhí ch−¬ng tr×nh vµ bé nhí d÷ liÖu b»ng c¸ch sö dông c¸c chip nhí bªn ngoµi víi dung l−îng tèi ®a lµ 64K cho bé nhí ch−¬ng tr×nh vµ 64K cho bé nhí d÷ liÖu. Bé nhí ch−¬ng tr×nh (ROM) Bé nhí ch−¬ng tr×nh l−u gi÷ ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn chip 8051. Sau khi RESET, CPU b¾t ®Çu thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh tõ ®Þa chØ 0000H. Khi ch−¬ng tr×nh lín qu¸ kÝch th−íc bé nhí ch−¬ng tr×nh bªn trong chip, ch−¬ng tr×nh nµy ph¶i ®−îc n¹p vµo bé nhí ch−¬ng tr×nh ngoµi. NÕu ch−¬ng tr×nh n»m trong ROM néi, ch©n /EA cña 8051 ph¶i ®−îc treo lªn 5V. NÕu ch−¬ng tr×nh ë ROM ngoµi, ch©n /EA ph¶i nèi ®Êt. ViÖc truy xuÊt ch−¬ng tr×nh ë bé nhí ngoµi ph¶i kÕt hîp víi ch©n tÝn hiÖu truy xuÊt bé nhí ngoµi /PSEN. Bé nhí d÷ liÖu (RAM) 8051 cã 128 byte RAM ë bªn trong chip. Chóng ®−îc chia lµm nhiÒu vïng kh¸c nhau : vïng RAM ®a môc ®Ých, vïng RAM ®Þnh ®Þa chØ bit, c¸c d!y thanh ghi, vµ c¸c thanh ghi chøc n¨ng ®Æc biÖt. Ta h!y xem xÐt tõng vïng RAM cô thÓ. - Vïng RAM ®a môc ®Ých : Cã ®Þa chØ tõ 30H ®Õn 7FH (80 byte). Vïng RAM nµy cã thÓ truy xuÊt b»ng c¸ch ®Þnh ®Þa chØ trùc tiÕp hoÆc ®Þnh ®Þa chØ gi¸n tiÕp. Nã cã thÓ dïng ®Ó chøa c¸c biÕn trong ch−¬ng tr×nh hay dïng ®Ó ®Þnh ®Þa chØ cho c¸c cæng ngo¹i vi tuú theo môc ®Ých cña ng−êi sö dông. suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng 1 : Tæng quan vÒ vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 10 - Vïng RAM ®Þnh ®Þa chØ tõng bit : Cã 128 bit chøa trong c¸c byte ë ®Þa chØ tõ 20H ®Õn 2FH vµ 32 byte chøa c¸c thanh ghi (00H ®Õn 1FH). - C¸c dNy thanh ghi tõ Bank 0 tíi Bank 3 : N»m ë 32 byte thÊp nhÊt cña vïng nhí d÷ liÖu. Khi RESET hÖ thèng d!y thanh ghi mÆc ®Þnh lµ Bank 0. Cã thÓ chän Bank bëi thanh ghi tõ tr¹ng th¸i ch−¬ng tr×nh (PSW- Program Status Word) . C¸c lÖnh sö dông c¸c thanh ghi tõ R0 ®Õn R7 lµ c¸c lÖnh ng¾n vµ thùc hiÖn nhanh h¬n so víi c¸c lÖnh t−¬ng ®−¬ng sö dông kiÓu ®Þnh ®Þa chØ trùc tiÕp. C¸c gi¸ trÞ d÷ liÖu th−êng ®−îc sö dông nªn chøa ë mét trong c¸c thanh ghi nµy. C¸c thanh ghi chøc n¨ng ®Æc biÖt (SFR- Special Function Register) Cã 21 thanh ghi chøc n¨ng ®Æc biÖt chiÕm phÇn trªn cña RAM néi cã ®Þa chØ tõ 80H ®Õn FFH. C¸c ®Þa chØ ®−îc ®Þnh nghÜa trong vïng RAM nµy gåm c¸c thanh ghi ®iÒu khiÓn cña 8051, c¸c thanh ghi ®Öm, vµ c¸c cæng vµo ra. - Thanh ghi tõ tr¹ng th¸i PSW - Program Status Word : Cã ®Þa chØ lµ D0H. Chøa c¸c bit tr¹ng th¸i cã chøc n¨ng kh¸c nhau. - Thanh ghi chøa ACC: Cã ®Þa chØ lµ A0H. Th−êng ®−îc dïng lµm biÕn nhí trung gian trong c¸c phÐp tÝnh to¸n sè häc. - Thanh ghi B: Cã ®Þa chØ lµ F0H. Th−êng ®−îc dïng chung víi thanh ghi ACC trong c¸c phÐp to¸n nh©n chia. - C¸c cæng giao tiÕp song song : §ã lµ c¸c cæng P0, P1, P2, P3. §−îc ®Þnh ®Þa chØ t−¬ng øng lµ 80H, 90H, A0H, B0H. - C¸c thanh ghi phôc vô cho truyÒn th«ng nèi tiÕp SCON (Serial port CONtrol) vµ SBUF (Serial data BUFfer): Thanh ghi SCON dïng ®Ó thiÕt lËp c¸c th«ng sè cho viÖc truyÒn th«ng nèi tiÕp. Cßn thanh ghi SBUF dïng lµm vïng nhí ®Öm buffer cho viÖc truyÒn th«ng. - Thanh ghi PCON - Power CONtrol: §©y lµ thanh ghi ®iÒu khiÓn nguån cÊp cho 8051. Cã thÓ dïng thanh ghi nµy ®Ó ®Æt bé vi ®iÒu khiÓn vµo chÕ ®é Power Down hoÆc IDE. suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng 1 : Tæng quan vÒ vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 11 - C¸c thanh ghi ®iÒu khiÓn ng¾t IP (Interrupt Priority) vµ IE (Interrupt Enable) : Thanh ghi IE dïng ®Ó cho phÐp c¸c ng¾t ho¹t ®éng/kh«ng ho¹t ®éng. Cßn thanh ghi IP dïng ®Ó x¸c ®Þnh møc −u tiªn cho c¸c ng¾t cña 8051. - C¸c thanh ghi ®iÒu khiÓn bé ®Þnh thêi : §ã lµ c¸c thanh ghi TMOD, TCON, TH0, TL0, TH1, TL1. C¸c thanh ghi nµy ®−îc sö dông ®Ó ®iÒu khiÓn bé ®Þnh thêi 0 vµ 1. - Thanh ghi SP - Stack Pointer : Thanh ghi con tror ng¨n xÕp (stack), SP chøa ®Þa chØ cña d÷ liÖu hiÖn ®ang ë ®Ønh stack. Néi dung mÆc ®Þnh cña SP khi khëi ®éng lµ 07H. Thao t¸c cÊt vµo stack ®Çu tiªn sÏ l−u d÷ liÖu vµo vÞ trÝ nhí cã ®Þa chØ 08H v× c¬ chÕ lµm viÖc cña chip 8051 lµ t¨ng néi dung SP lªn 1 tr−íc khi thùc hiÖn l−u d÷ liÖu vµo ng¨n xÕp. - Con trá d÷ liÖu DPTR - Data PoinTeR : §−îc dïng ®Ó truy xuÊt bé nhí ch−¬ng tr×nh ngoµi hoÆc bé nhí d÷ liÖu ngoµi. DPTR lµ thanh ghi 16 bit gåm 2 phÇn lµ DPH vµ DPL. 1.1.3.3 C¸c ho¹t ®éng chøc n¨ng chÝnh cña 8051 Ho¹t ®éng ®Þnh thêi C¸c bé ®Þnh thêi dïng ®Ó t¹o ra c¸c kho¶ng thêi gian kh¸c nhau, dïng ®Ó ®Õm sù kiÖn hoÆc dïng ®Ó t¹o tèc ®é baud cho viÖc truyÒn th«ng nèi tiÕp. Trong 8051 cã hai bé ®Þnh thêi lµ T0 vµ T1. ViÖc lùa chän chÕ ®é ho¹t ®éng cho c¸c Timer nµy nhê vµo thanh ghi TMOD. Cßn viÖc ®iÒu khiÓn c¸c Timer ho¹t ®éng nhê vµo thanh ghi TCON. Cã 4 mode ho¹t ®éng cho c¸c Timer. Mode 0 lµ chÕ ®é ®Þnh thêi 13-bit, Mode 1 lµ chÕ ®é ®Þnh thêi 16-bit, Mode 2 lµ chÕ ®é ®Þnh thêi tù n¹p l¹i 8-bit, Mode 3 lµ chÕ ®é ®Þnh thêi chia xÎ vµ cã ho¹t ®éng kh¸c nhau cho tõng bé ®Þnh thêi. Ho¹t ®éng cña port nèi tiÕp Chøc n¨ng c¬ b¶n cña port nèi tiÕp lµ chuyÓn ®æi d÷ liÖu tõ song song thµnh nèi tiÕp khi ph¸t vµ tõ nèi tiÕp thµnh song song khi thu. D÷ liÖu ®−îc truyÒn ®i hoÆc nhËn suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng 1 : Tæng quan vÒ vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 12 vÒ th«ng qua bé ®Öm d÷ liÖu nèi tiÕp SBUF (Serial data BUFfer). Khi truyÒn ®i, d÷ liÖu ®−îc chuyÓn tõ song song sang nèi tiÕp th«ng qua ch©n TxD. Khi thu, d÷ liÖu ®−îc chuyÓn tõ nèi tiÕp sang song song th«ng qua ch©n RxD. Thanh ghi SBUF cã ®Þa chØ 99H. ViÖc ghi d÷ liÖu cho SBUF tøc lµ ph¸t d÷ liÖu, viÖc ®äc SBUF tøc truy xuÊt d÷ liÖu nhËn ®−îc (thu d÷ liÖu). §iÒu khiÓn port nèi tiÕp th«ng qua thanh ghi SCON cã ®Þa chØ lµ 98H, thanh ghi nµy lµ thanh ghi ®Þnh ®Þa chØ tõng bit cho ta x¸c ®Þnh ®−îc c¸c chÕ ®é lµm viÖc cña port nèi tiÕp (th«ng qua hai bit MS0 & MS1). Ho¹t ®éng cña ng¾t trong 8051 Cã 5 nguyªn nh©n ®Ó t¹o ra ng¾t trong 8051. §ã lµ 2 ng¾t ngoµi, hai ng¾t do bé ®Þnh thêi vµ mét ng¾t do port nèi tiÕp. Khi ta thiÕt lËp tr¹ng th¸i ban ®Çu (sau khi RESET), tÊt c¶ c¸c ng¾t ®Òu bÞ v« hiÖu ho¸ vµ sau ®ã chóng ®−îc cho phÐp riªng rÏ b»ng phÇn mÒm. Khi ch−¬ng tr×nh ®ang thùc hiÖn, nÕu cã ng¾t víi −u tiªn cao xuÊt hiÖn, tr×nh phôc vô ng¾t cho ng¾t cã møc −u tiªn thÊp t¹m dõng. Ta kh«ng thÓ t¹m dõng mét ch−¬ng tr×nh ng¾t cã møc −u tiªn cao h¬n. Khi cã 2 ng¾t kh¸c nhau xuÊt hiÖn ®ång thêi, ng¾t cã mùc −u tiªn cao sÏ ®−îc phôc vô tr−íc. Khi 2 ng¾t cã cïng møc −u tiªn xuÊt hiÖn ®ång thêi, chuçi vßng cè ®Þnh sÏ x¸c ®Þnh ng¾t bµo ®−îc phôc vô tr−íc. Chuçi vßng nµy sÏ lµ ng¾t ngoµi 0, ng¾t ngoµi 1, ng¾t do bé ®Þnh thêi 0, ng¾t do bé ®Þnh thêi 1, ng¾t do port nèi tiÕp, ng¾t do bé ®Þnh thêi 2 (®èi víi 8052). Khi mét ng¾t ®−îc chÊp nhËn, gi¸ trÞ ®−îc n¹p cho bé ®Õm ch−¬ng tr×nh ®−îc gäi lµ vÐc t¬ ng¾t. VÐc t¬ ng¾t lµ ®Þa chØ b¾t ®Çu cña tr×nh phôc vô ng¾t cña c¸c ng¾t t−¬ng øng. C¸c vÐc t¬ ng¾t ®−îc cho ë b¶ng sau : suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng 1 : Tæng quan vÒ vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 13 Nguån ng¾t Cê §Þa chØ vector ng¾t Reset hÖ thèng RST 0000H Ng¾t ngoµi 0 IE0 0003H Bé ®Þnh thêi 0 TF0 000BH Ng¾t ngoµi 1 IE1 0013H Bé ®Þnh thêi 1 TF1 001BH Port nèi tiÕp RI or TI 0023H Bé ®Þnh thêi 2 TF2 or EXF2 002BH Ho¹t ®éng RESET cña 8051 8051 ®−îc reset b»ng c¸ch gi÷ ch©n RST ë møc cao tèi thiÓu hai chu kú m¸y vµ sau ®ã chuyÓn vÒ møc thÊp. Tr¹ng th¸i cña tÊt c¶ c¸c thanh ghi sau khi reset hÖ thèng nh− sau : Thanh ghi Néi dung Bé ®Õm ch−¬ng tr×nh PC 0000H Thanh chøa A 00H Thanh ghi B 00H PSW 00H SP 07H DPTR 0000H Port 0 ®Õn port 3 FFH IP xxx00000B IE 0xx00000B C¸c thanh ghi ®Þnh thêi 00H SCON 00H SBUF 00H PCON ( HMOS) 0xxxxxxxB PCON ( CMOS) 0xxx0000B suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng 1 : Tæng quan vÒ vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 14 Khi reset hÖ thèng thanh ghi PC ®−îc n¹p ®Þa chØ 0000H, khi ®ã ch−¬ng tr×nh sÏ b¾t ®Çu tõ ®Þa chØ ®Çu tiªn trong bé nhí ch−¬ng tr×nh. Néi dung cña RAM trªn chip kh«ng bÞ ¶nh h−ëng khi ta reset hÖ thèng. 1.1.4 Giíi thiÖu hä vi ®iÒu khiÓn 8 bit cña Motorola C¸c hä vi ®iÒu khiÓn cña Motorola ®−îc kÝ hiÖu b¾t ®Çu bëi ch÷ c¸i MC. V× cè g¾ng gi÷ l¹i phÇn mÒm c¸c nhµ chÕ t¹o linh kiÖn b¸n dÉn th−êng duy tr× sù t−¬ng thÝch víi c¸c bé vi xö lÝ ®Çu ®êi. H!ng Motorola ®−a ra bé vi ®iÒu khiÓn M6801 ®Çu tiªn cña h!ng trªn thÞ tr−êng thÕ giíi vµo n¨m 1978 vµ bé vi ®iÒu khiÓn nµy ®−îc chÕ t¹o trªn c¬ së sö dông bé vi xö lÝ M6800. Bé vi ®iÒu khiÓn M6801 cã bé nhí ROM vµ RAM ngoµi lín nhÊt lªn ®Õn 64KB víi m¹ch giao diÖn vµo/ra, truyÒn th«ng nèi tiÕp kh«ng ®ång bé ®! b¾t ®Çu phæ biÕn trong hÖ thèng ®iÒu khiÓn «t«. Sau ®ã vµo n¨m 1985 Motorola ®! ph¸t triÓn bé vi ®iÒu khiÓn 68HC11 t−¬ng thÝch víi bé vi xö lÝ M6800. Bé vi ®iÒu khiÓn MC68HC11 tiªu thô Ýt c«ng suÊt h¬n vµ cho phÐp tÝn hiÖu nhiÔu cao h¬n so víi c¸c bé vi xö lÝ ®Çu ®êi. MC68HC11 cã nhiÒu phiªn b¶n, vÝ dô MC68HC11A8 vµ MC68HC11E9. Mét sè h!ng nh− Mitsubishi, Toshiba còng s¶n xuÊt c¸c bé vi ®iÒu khiÓn nµy theo c«ng nghÖ cña Motorola. B¶ng d−íi ®©y liÖt kª c¸c ®Æc ®iÓm c¬ b¶n cña mét sè chip vi ®iÒu khiÓn trong hä 68HC11: MC ROM RAM EEPROM ADC I/O 68HC11A8 8KB 256 bytes 512 bytes 8 channels 38 pins 68HC811E2 0 256 bytes 2 KB - - 68HC11F1 0 1 KB - - - 68HC11E9 12 KB 512 bytes 512 bytes - - 68HC11B8 8 KB 256 bytes 512 bytes - - 68HC11B0 0 256 bytes 0 - - 68HC11B1 0 256 bytes 512bytes - - 68HC11D3 4 KB 192 bytes - - 40 pins 68HC11A0 0 256 bytes 0 - 22 pins suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng 1 : Tæng quan vÒ vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 15 1.1.5 Giíi thiÖu c¸c hä vi ®iÒu khiÓn 8 bit cña h·ng Microchip Technology H!ng Microchip Technology lµ mét trong nh÷ng nhµ cung cÊp hµng ®Çu vÒ c¸c gi¶i ph¸p ®iÒu khiÓn cho c¸c hÖ thèng nhóng (Embedded control system). Hai dßng s¶n phÈm chÝnh cña h!ng lµ c¸c hä vi ®iÒu khiÓn 8-bit PIC16/17 vµ c¸c chip nhí kh«ng bay h¬i EEPROM nèi tiÕp, nh÷ng s¶n phÈm nµy ®−îc ®−a vµo øng dông cho viÖc ®−a ra c¸c gi¶i ph¸p thiÕt kÕ c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn nhóng cña h!ng cung cÊp cho kh¸ch hµng. C¸c hä vi ®iÒu khiÓn PIC16Cxx vµ PIC17Cxx cña h!ng Microchip Technology ®−îc sö dông kh¸ th«ng dông vµ réng r!i cho c¸c øng dông ®iÒu khiÓn trong viÖc chÕ t¹o c¸c s¶n phÈm tiªu dïng, trong tù ®éng hãa v¨n phßng, thiÕt bÞ ngo¹i vi cña m¸y tÝnh, c¸c hÖ thèng tù ®éng ®iÒu khiÓn ... D−íi ®©y liÖt kª c¸c ®Æc ®iÓm chÝnh, c¸c thµnh phÇn c¬ b¶n cña mét sè chip vi ®iÒu khiÓn trong c¸c hä vi ®iÒu khiÓn 8- bit PIC16Cxx vµ PIC17Cxx. Hä PIC16Cxx Memory Peripheral Features PIC (0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (12) (13) 16C61 20 1K _ 36 _ 1 _ _ _ _ _ 3 13 16C62 20 2K _ 128 _ 3 2 Yes _ _ _ 10 22 16C63 20 4K _ 192 _ 3 2 Yes _ _ _ 10 22 16C64 20 2K _ 128 _ 3 1 Yes Yes _ _ 8 33 16C65 20 4K _ 192 _ 3 2 Yes Yes _ _ 11 33 16C620 20 512 _ 80 _ 1 _ _ _ _ 2 4 13 16C621 20 1K _ 80 _ 1 _ _ _ _ 2 4 13 16C622 20 2K _ 128 _ 1 _ _ _ _ 2 4 13 16C71 20 1K _ 36 _ 1 _ _ _ 4 _ 4 13 16C73 20 4K _ 192 _ 3 2 Yes _ 5 _ 11 22 16C74 20 4K _ 192 _ 3 2 Yes Yes 8 _ 12 33 16C84 10 _ 1K 36 64 1 _ _ _ _ _ 4 13 Chó thÝch : suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng 1 : Tæng quan vÒ vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 16 (0) : TÇn sè cÊp t¹o xung Clock (MHz). (1) : Dung l−îng bé nhí ch−¬ng tr×nh EPROM trong. (2) : Dung l−îng bé nhí ch−¬ng tr×nh EEPROM trong. (3) : Dung l−îng bé nhí d÷ liÖu RAM trong (bytes). (4) : Dung l−îng bé nhí d÷ liÖu EEPROM trong (bytes). (5) : Sè Module Timer. (6) : Sè Capture, Module PWM. (7) : Cæng nèi tiÕp. (8) : Cæng song song. (9) : Sè kªnh chuyÓn ®æi Analog – Digital (ADC). (10) : Sè bé so s¸nh (Comparator). (11) : Sè nguån ng¾t (Interrup source). (12) : Sè ®−êng vµo/ra (I/O pins). Hä PIC17Cxx Memory Peripherals Features PIC (0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 17C42 25 2K 232 4 2 Yes Yes 11 33 55 17C43 25 4K 454 4 2 Yes Yes 11 33 58 17C44 25 8K 454 4 2 Yes Yes 11 33 58 Chó thÝch : (0) : TÇn sè cÊp t¹o xung Clock (MHz). (1) : Dung l−îng bé nhí ch−¬ng tr×nh EPROM bªn trong. (2) : Dung l−îng bé nhí d÷ liÖu RAM bªn trong. suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng 1 : Tæng quan vÒ vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 17 (3) : Sè Module Timer. (4) : Sè Module PWM. (5) : Cæng nèi tiÕp. (6) : Ng¾t ngoµi (External interrupts). (7) : Sè nguån ng¾t (Interrupt sources). (8) : Sè ®−êng vµo/ra (I/O pins). (9) : Sè lÖnh ®iÒu khiÓn (Instructions). §¸nh gi¸ c¸c dßng PIC - Dßng PIC nhiÒu ch©n nhÊt lµ dßng dsPIC30Fxxxx vµ PIC18Fxxxx, cã nh÷ng con sè ch©n lªn ®Õn 80 ch©n. - Dßng PIC Ýt ch©n nhÊt lµ dßng PIC10Fxxx, chØ cã 6 ch©n - Dßng PIC phæ biÕn nhÊt lµ dßng PIC16F877A (®ñ m¹nh vÒ tÝnh n¨ng, 40 ch©n, bé nhí ®ñ cho hÇu hÕt c¸c øng dông th«ng th−êng) - Dßng PIC mµ ®−îc c¸c chuyªn gia ®¸nh gi¸ cao nhÊt lµ dßng PIC16F876A (28 ch©n, chøc n¨ng kh«ng kh¸c g× so víi PIC16F877A, nh−ng nhá gän h¬n nhiÒu, vµ sè ch©n còng kh«ng qu¸ Ýt nh− PIC16F88). - Dßng PIC hç trî giao tiÕp USB lµ dßng PIC18F2550 vµ PIC18F4550 - Dßng PIC ®iÒu khiÓn ®éng c¬ m¹nh nhÊt lµ dßng PIC18F4x31 vµ dßng dsPIC30F dïng ®iÒu khiÓn ®éng c¬ - Dßng PIC hiÖn nay ®! kh«ng cßn ®−îc s¶n xuÊt n÷a lµ dßng PIC17xxxxx. *(C¸c ®¸nh gi¸ vÒ PIC ®−îc trÝch ë website www.picvietnam.com) 1.1.6 Giíi thiÖu chip vi ®iÒu khiÓn th«ng minh PSoC PSoC lµ ch÷ viÕt t¾t cña Programmable System on Chip. §ã lµ mét c«ng nghÖ chÕ t¹o chip hiÖn ®¹i nhÊt cho ®Õn nay, cho phÐp t¹o ra c¸c chip hÖ thèng xö lÝ hçn hîp (Mixed signal) víi kh¶ n¨ng xö lÝ thuËt to¸n m¹nh. §Æc ®iÓm cña c¸c thÕ hÖ vi ®iÒu khiÓn chÕ t¹o theo c«ng nghÖ tr−íc ®©y lµ trªn mét chip vi ®iÒu khiÓn chØ cã thÓ thay ®æi ®−îc ch−¬ng tr×nh phÇn mÒm chø kh«ng thÓ lËp tr×nh thay ®æi ®−îc cÊu tróc phÇn cøng. Gi¸ thµnh cho viÖc sö dông c¸c chip vi ®iÒu suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng 1 : Tæng quan vÒ vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 18 khiÓn vµ mua c¸c phÇn mÒm hç trî ®Ó ph¸t triÓn c¸c øng dông lµ rÊt ®¾t vµ mang l¹i hiÖu qu¶ kh«ng cao, khã cã thÓ th«ng minh hãa viÖc ®iÒu khiÓn hÖ thèng. Víi chip vi ®iÒu khiÓn th«ng minh chÕ t¹o theo c«ng nghÖ PSoC, chóng ta cã thÓ lËp tr×nh trªn chip ®Ó thay ®æi kh«ng nh÷ng c¶ phÇn mÒm ®iÒu khiÓn mµ c¶ cÊu tróc phÇn cøng ngay khi hÖ thèng ®ang ho¹t ®éng. ViÖc øng dông chip vi ®iÒu khiÓn th«ng minh theo c«ng nghÖ PSoC mang l¹i hiÖu qu¶ cao vÒ kü thuËt vµ gi¸ thµnh gi¶m ®i nhiÒu lÇn so víi viÖc sö dông c¸c chip vi ®iÒu khiÓn tr−íc ®©y. §èi víi c¸c chip vi ®iÒu khiÓn th«ng minh, bªn trong nã ®! tÝch hîp ®Çy ®ñ c¸c thµnh phÇn CPU, c¸c bé nhí, c¸c khèi (block) t−¬ng tù vµ sè nªn mét sè thµnh phÇn ngo¹i vi bªn ngoµi chip trong hÖ thèng cã thÓ gi¶m ®i. V× thÕ, gi¸ thµnh vµ kÝch th−íc cña hÖ thèng gi¶m ®i nhiÒu so víi hÖ thèng sö dông c¸c chip vi ®iÒu khiÓn thÕ hÖ tr−íc ®©y. HiÖn nay, cã nhiÒu h!ng ®iÖn tö trªn thÕ giíi quan t©m ®Çu t− cho viÖc nghiªn cøu vµ ¸p dông c«ng nghÖ chÕ t¹o chip míi nµy. Trong ®ã cã thÓ kÓ ®Õn h!ng Cypress Microchip ®! ¸p dông thµnh c«ng c«ng nghÖ PSoC ®Ó cho ra ®êi c¸c hä vi ®iÒu khiÓn th«ng minh CY8C24xxx, CY8C25xxx, CY8C26xxx vµ CY8C27xxx. Mét vÝ dô cô thÓ vÒ kh¶ n¨ng lËp tr×nh thay ®æi c¶ cÊu h×nh phÇn cøng vµ ch−¬ng tr×nh phÇn mÒm ®iÒu khiÓn lµ ®Ò tµi øng dông chip vi ®iÒu khiÓn th«ng minh c«ng nghÖ PSoC ®Ó chÕ t¹o m¸y b¸n hµng th«ng minh tù ®éng. M¸y cã chøc n¨ng b¸n hµng tù ®éng vµo ban ngµy vµ ban ®ªm th× nã thay ®æi c¶ cÊu h×nh phÇn cøng vµ ch−¬ng tr×nh phÇn mÒm ®Ó lµm chøc n¨ng truyÒn th«ng. H×nh 1.3 - CÊu h×nh cña mét chip PSoC suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng 1 : Tæng quan vÒ vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 19 1.2 Giíi thiÖu c¸c c«ng cô ph¸t triÓn hÖ vi xö lÝ vµ vi ®iÒu khiÓn 1.2.1 C«ng cô ph¸t triÓn cho hä MCS-51 1.2.1.1 PhÇn mÒm Keil cña h·ng Keil Software PhÇn mÒm Keil Vision2 lµ mét ch−¬ng tr×nh biªn dÞch cho phÐp ng−êi sö dông cã thÓ viÕt ®−îc c¸c ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn cho hä vi ®iÒu khiÓn MSC-51 b»ng ng«n ng÷ C vµ c¶ ASM. Nã cã chøa hÇu hÕt c¸c hµm chuÈn cña ANSI-C. §iÒu nµy gióp cho ng−êi sö dông cã thÓ tËn dông ®−îc nh÷ng hµm chuÈn cña C ®Ó viÕt ch−¬ng tr×nh cho vi ®iÒu khiÓn. ViÖc tæ chøc ch−¬ng tr×nh thµnh c¸c m«dun nhá còng rÊt dÔ thùc hiÖn. Ch−¬ng tr×nh biªn dÞch cho ng«n ng÷ C cña nã chÝnh lµ Cx51 Compiler. Cx51 Compiler hç trî tÊt c¶ c¸c kiÓu d÷ liÖu chuÈn cña C nh− : char, short, int, long, float. Ngoµi ra nã cßn cã mét vµi kiÓu d÷ liÖu ®Æc biÖt t−¬ng thÝch víi hä vi ®iÒu khiÓn MSC-51. - KiÓu bit : ®©y lµ kiÓu d÷ liÖu chØ gåm 2 gi¸ trÞ 0 vµ 1. Nã ®−îc sö dông ®Ó g¸n gi¸ trÞ cho c¸c thanh ghi hay c¸c ®Þa chØ cã thÓ truy nhËp ®−îc ®Õn tõng bit. - KiÓu sbit, sfr, sfr16 : ®©y lµ c¸c kiÓu d÷ liÖu dïng ®Ó ®Þnh nghÜa cho c¸c thanh ghi chøc n¨ng ®Æc biÖt. KiÓu sfr dïng ®Ó ®Þnh nghÜa cho c¸c thanh ghi SFR 8-bit. Cßn kiÓu sfr16 dïng ®Ó ®Þnh nghÜa cho c¸c thanh ghi SFR 16-bit nh− thanh ghi RCAP2 dïng ®Ó l−u gi÷ gi¸ trÞ n¹p l¹i cho Timer 2. KiÓu sbit dïng ®Ó ®Þnh nghÜa tõng bit cho c¸c bit trong c¸c thanh ghi ®Æc biÖt mµ cã thÓ ®Þnh ®Þa chØ bit. VÝ dô khai b¸o : sfr P0 = 0x80; /* Port 0 */ sfr SP = 0x81; /* Stack Pointer */ sbit P0_0 = 0x80; sbit P0_1 = 0x81; suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng 1 : Tæng quan vÒ vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 20 VÒ c¸ch tæ chøc bé nhí cña vi ®iÒu khiÓn trong phÇn mÒm Keil C51 : - Bé nhí ch−¬ng tr×nh : §©y lµ vïng nhí chØ ®äc trong vi ®iÒu khiÓn. Nã cã thÓ cã dung l−îng tíi 64KB. Trong phÇn mÒm Keil C51 th× vïng nhí nµy ®−îc ®Þnh d¹ng b»ng tõ kho¸ code. VÝ dô khai b¸o biÕn thuéc vïng code : char code str[]={“DHBKDN”}; //Khai b¸o mét m¶ng ký tù chøa trong vïng nhí code - Bé nhí d÷ liÖu trong : §©y lµ vïng nhí cã thÓ võa ghi vµ ®äc. Cã 3 kiÓu vïng nhí d÷ liÖu ë bªn trong vi ®iÒu khiÓn. §ã lµ c¸c kiÓu : data, idata, bdata. Vïng nhí d÷ liÖu kiÓu data lµ vïng nhí chøa 128 byte d÷ liÖu ®Çu tiªn cña vi ®iÒu khiÓn. Vïng nhí nµy cã thÓ truy cËp th«ng qua ®Þa chØ trùc tiÕp ®−îc. Vïng nhí d÷ liÖu kiÓu idata lµ vïng nhí 256 byte d÷ liÖu truy nhËp th«ng qua ®Þa chØ gi¸n tiÕp. Vïng nhí d÷ liÖu kiÓu bdata lµ vïng nhí chøa 16 byte ®Þnh ®Þa chØ bit tõ ®Þa chØ 20H ®Õn 2FH. VÝ dô khai b¸o biÕn trong vïng nhí d÷ liÖu trong : unsigned char data v1; //Khai b¸o biÕn v1 unsigned int idata v2; //Khai b¸o biÕn v2 - Bé nhí d÷ liÖu ngoµi : Cã 2 kiÓu d÷ liÖu ngoµi ë trong Keil C51 lµ XDATA vµ PDATA. XDATA lµ vïng nhí d÷ liÖu ngoµi cã thÓ ®Þnh ®Þa chØ ®−îc ®Õn 64 KB d÷ liÖu. PDATA lµ vïng nhí chøa tõng trang d÷ liÖu. Mçi trang d÷ liÖu ngoµi chøa ®−îc 256 byte. §Ó cã thÓ truy cËp ®−îc bé nhí d÷ liÖu ngoµi, ta ph¶i dïng tõ kho¸ _at_ ®Ó ®Þnh ®Þa chØ cho c¸c biÕn. VÝ dô khai b¸o biÕn trong vïng nhí d÷ liÖu ngoµi : float xdata a1 _at_ 0x2000; //Khai b¸o biÕn a1 cã ®Þa chØ 2000H unsigned long pdata a2 _at_ 0x2004; // BiÕn a2 cã ®Þa chØ 2004 Con trá trong Keil C51 ®−îc khai b¸o gièng nh− khai b¸o con trá trong ng«n ng÷ C. VÝ dô vÒ khai b¸o con trá : char *s; //Con trá cña mét string int *p; //Con trá kiÓu int suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng 1 : Tæng quan vÒ vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 21 Con trá ®−îc sö dông ®Ó truy cËp tíi bÊt cø phÇn bé nhí nµo cña vi ®iÒu khiÓn. Cã hai c¸ch khai b¸o sö dông con trá. Generic Pointers lµ kiÓu con trá dïng chung. Khai b¸o con trá sÏ chiÕm 3 byte cña vïng nhí d÷ liÖu mµ nã trá ®Õn. Con trá cßn cã thÓ khai b¸o vïng nhí d÷ liÖu cho con trá. VÝ dô : char data *str; /* ptr to string in data */ int xdata *numtab; /* ptr to int(s) in xdata */ long code *powtab; /* ptr to long(s) in code */ Ngoµi ra, Keil C51 cßn lµ ch−¬ng tr×nh m« pháng chip rÊt tèt b»ng ch−¬ng tr×nh tÝch hîp dScope. Nã cho phÐp ng−êi sö dông m« pháng ch−¬ng tr×nh viÕt trong C ch¹y trªn nÒn chip gièng nh− thËt. Ng−êi sö dông cã thÓ dÔ dµng theo dâi gi¸ trÞ cña Timer, tr¹ng th¸i c¸c ng¾t, ®Çu ra cæng nèi tiÕp, ®Çu ra c¸c port P0...P3. 1.2.1.2 PhÇn mÒm Borland Delphi 7.0 cña h·ng Borland Borland Delphi 7.0 lµ mét c«ng cô m¹nh dïng ®Ó x©y dùng c¸c øng dông 32 bit ch¹y trªn nÒn Windows bao gåm c¶ Windows 9x vµ NT. 1.2.3 C«ng cô ph¸t triÓn cho hä vi ®iÒu khiÓn MC68HC11 C¸c chip vi ®iÒu khiÓn hä Motorola 68HC11 cã thÓ ®−îc lËp tr×nh b»ng ng«n ng÷ Assembly hoÆc C nh− c¸c hä vi ®iÒu khiÓn kh¸c. Chóng ta cã thÓ tham kh¶o c«ng cô ph¸t triÓn hç trî cho viÖc lËp tr×nh, m« pháng vµ ph¸t triÓn c¸c øng dông víi chip vi ®iÒu khiÓn MC68HC11 sau ®©y. PhÇn mÒm Micro-IDE PhÇn mÒm Micro-IDE lµ mét c«ng cô ph¸t triÓn m¹nh hç trî cho viÖc lËp tr×nh, m« pháng cho nhiÒu lo¹i chip vi ®iÒu khiÓn kh¸c nhau, ch¹y trªn m«i tr−êng Windows. Giao diÖn ng−êi dïng cña nã nh− h×nh vÏ, víi phÇn mÒm nµy ta cã thÓ lùa chän ®Ó lµm viÖc víi c¸c chip trong hä 8051, M68HC11, M68HC12, M68HC16, 8085, 8086,... vµ c¸c chip hä AVR. C¸c tÝnh n¨ng, ®Æc ®iÓm cña phÇn suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng 1 : Tæng quan vÒ vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 22 mÒm nµy t−¬ng tù nh− phÇn mÒm Keil C51 nh−ng øng dông cña nã th× réng h¬n cho nhiÒu lo¹i chip kÓ trªn. Ng«n ng÷ lËp tr×nh cã thÓ so¹n th¶o vµ biªn dÞch trªn m«i tr−êng cña Micro-IDE cã thÓ b»ng C hoÆc Assembly. 1.2.4 C«ng cô ph¸t triÓn cho hä vi ®iÒu khiÓn PIC16/17 Hä vi ®iÒu khiÓn PIC16/17 ®−îc hç trî bëi ®Çy ®ñ c¸c c«ng cô ph¸t triÓn c¶ vÒ phÇn cøng vµ phÇn mÒm sau ®©y : PICMASTER® Real-Time In-Curcirt Emulator. PROMATETM Universal Programmer. PICSTART® Low-Cost Prototype Programmer. PICDEM-1 Low-Cost Demonstration Board. PICDEM-2 Low-Cost Demonstration Board. MPASM Assembler. MPSIM Softwave Simulator. H×nh 1.4 - Giao diÖn cña phÇn mÒm Micro-IDE suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng 1 : Tæng quan vÒ vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 23 C Compiler (MP-C). Fuzzy logic development system (fuzzy TECH®-MP). D−íi ®©y ta sÏ ®i vµo giíi thiÖu hai c«ng cô ph¸t triÓn phÇn mÒm th−êng ®−îc sö dông lµ MPASM Assembler vµ C Compiler (MP-C). MPASM Assembler MPASM cã hç trî ®Çy ®ñ cho viÖc viÕt t¹o ra c¸c Macro trong ch−¬ng tr×nh m! ng÷, viÕt ch−¬ng tr×nh b»ng ng«n ng÷ Assembly, cung cÊp c¸c m! nguån cã s½n vµ c¸c ®Þnh d¹ng file kh¸c nhau. Nã t¹o ra mét m«i tr−êng cho phÐp so¹n th¶o m! nguån, biªn dÞch còng nh− gì rèi c¸c ch−¬ng tr×nh cña ng−êi sö dông lËp tr×nh cho c¸c chip vi ®iÒu khiÓn kh¸c nhau bao gåm c¶ hä PIC16Cxx, PIC 16Cxx vµ PIC16C5x. MPASM cã c¸c ®Æc ®iÓm chÝnh sau ®©y trong viÖc hç trî ph¸t triÓn c¸c øng dông cña ng−êi dïng: + Cho phÐp biªn dÞch ch−¬ng tr×nh tõ m! Assembly sang m! ®èi t−îng cho tÊt c¶ c¸c vi ®iÒu khiÓn cña h!ng Microchip. + Cho phÐp t¹o ra c¸c ch−¬ng tr×nh Macro. + T¹o ra tÊt c¶ c¸c file cÇn thiÕt (Object, Listing, Symbol, vµ c¸c d¹ng ®Æc biÖt kh¸c) khi biªn dÞch vµ gì rèi cho c¸c hÖ vi ®iÒu khiÓn cña Microchip. + Hç trî viÖc sö dông vµ t¹o ra c¸c file ®Þnh d¹ng Hex, Decimal vµ Octal. C Compiler (MP-C) C«ng cô ph¸t triÓn phÇn mÒm MP-C lµ mét tr×nh biªn dÞch hoµn chØnh vµ ®−îc tÝch hîp vµo trong m«i tr−êng ph¸t triÓn cho c¸c chip vi ®iÒu khiÓn hä PIC16/17 cña Microchip. Tr×nh biªn dÞch nµy cã nhiÒu kh¶ n¨ng m¹nh mÏ vµ rÊt dÔ sö dông, ®iÒu nµy khã cã thÓ t×m thÊy ë mét c«ng cô ph¸t triÓn nµo kh¸c. §Ó dÔ dµng cho viÖc sö dông vµ gì rèi, tr×nh biªn dÞch MP-C sö dông c¸c ký hiÖu th«ng tin thÝch hîp víi c¸c kÝ hiÖu cña c«ng cô ph¸t triÓn kh¸c lµ PICMASTER® Universal Emulator. suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng 1 : Tæng quan vÒ vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 24 Ngoµi ra hiÖn nay cßn cã mét sè phÇn mÒm kh¸c rÊt linh ho¹t, hç trî viÕt cho nhiÒu dßng PIC, tõ 16/17/18 ®Õn dsPIC b»ng C nh− CCS C, HT PIC, HT PIC 18 hay b»ng Pascal nh− MikroPascal ... 1.2.5 C«ng cô ph¸t triÓn cho hä vi ®iÒu khiÓn th«ng minh PSoC PhÇn mÒm PSoC Designer lµ mét c«ng cô hoµn chØnh ®−îc tÝch hîp vµo hÖ thèng hç trî cho viÖc ph¸t triÓn c¶ vÒ mÆt lËp tr×nh cÊu h×nh phÇn cøng vµ ch−¬ng tr×nh phÇn mÒm cho c¸c chip vi ®iÒu khiÓn th«ng minh chÕ t¹o theo c«ng nghÖ PSoC cña h!ng Cypress Microchip, vÝ dô nh− hä CY8C25-26xxx. PhÇn mÒm PSoC Designer ®−îc x©y dùng trªn nÒn hÖ ®iÒu hµnh Windows vµ nã cã thÓ ch¹y ®−îc trªn Windows98, Windows NT 4.0, Windows 2000, Windows Millennium (Me), or Windows XP. PSoC Designer gióp ng−êi sö dông lùa chän mét thuËt to¸n cÊu h×nh phÇn cøng cho vi ®iÒu khiÓn, lËp tr×nh phÇn mÒm cho vi ®iÒu khiÓn, vµ gì rèi. HÖ thèng nµy cho phÐp qu¶n lÝ c¬ së d÷ liÖu b»ng c¸c project, tÝch hîp phÇn gì rèi víi In-Circuit Emulator, cho phÐp lËp tr×nh ngay trªn hÖ thèng (In-system programming), vµ hç trî viÖc t¹o ra c¸c Macro CYASM cho ch−¬ng tr×nh b»ng hîp ng÷. PSoC Designer còng hç trî viÖc lËp tr×nh b»ng ng«n ng÷ bËc cao C vµ biªn dÞch, gì rèi c¸c ch−¬ng tr×nh ®ã cho c¸c thiÕt bÞ cña h!ng Cypress Microchip. 1.3 KIT vi ®iÒu khiÓn 1.3.1 Môc ®Ých Kü thuËt vi ®iÒu khiÓn lµ m«n häc c¬ b¶n quan träng ®èi víi sinh viªn c¸c ngµnh §iÒu khiÓn, Tù ®éng hãa , §iÖn tö, Tin häcv..v…. nh»m trang bÞ cho sinh viªn nh÷ng kiÕn thøc cÇn thiÕt vÒ mét hä vi ®iÒu khiÓn, ë ®©y lµ hä 8051, nh− cÊu tróc, nguyªn t¾c ho¹t ®éng cïng c¸c m¹ch phô trî, tËp lÖnh, c¸ch lËp tr×nh b»ng hîp ng÷, c¸c ph−¬ng thøc ®iÒu khiÓn vµo ra vµ c¸c ph−¬ng ph¸p kÕt nèi thiÕt bÞ ngo¹i vi. Dùa trªn nÒn t¶ng kiÕn thøc cña m«n häc kü thuËt vi ®iÒu khiÓn, sinh viªn tiÕp thu nh÷ng m«n häc kü thuËt chuyªn ngµnh vµ tiÕp cËn dÔ dµng h¬n víi nh÷ng kü thuËt, trang thiÕt bÞ hiÖn suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng 1 : Tæng quan vÒ vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 25 ®¹i.§ång thêi cho phÐp sinh viªn cã c¸i nh×n trùc quan vµ kiÓm chøng, kh¼ng ®Þnh sù ®óng ®¾n c¸c kiÕn thøc ®! häc. Do vËy viÖc ®−a vµo gi¸o tr×nh phÇn x©y dùng thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn lµ hÕt søc quan träng vµ rÊt thiÕt thùc ®èi sinh viªn chuyªn ngµnh tù ®éng hãa, ®iÖn tö viÔn th«ng, ®o l−êng ….. C¸c Kit vi ®iÒu khiÓn ®Òu ®−îc thiÕt kÕ dù trªn c¸c hä vi ®iÒu khiÓn mµ sinh viªn ®ang häc trong gi¸o tr×nh nµy. Sinh viªn cã thÓ dïng c¸c Kit vi ®iÒu khiÓn nµy ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c qu¸ tr×nh nhiÖt ®é, ®iÒu khiÓn ®éng c¬,®iÒu khiÓn c¸c ®èi t−îng giao th«ng, ®iÒu khiÓn c¸c qu¸ tr×nh s¶n xuÊt …….. Trªn thÕ giíi cã rÊt nhiÒu nguån cung cÊp c¸c m¹ch Kit nãi trªn nh− : + Tõ c¸c h!ng cña n−íc ngoµi, vÝ dô nh− bé KIT MDA-EMS51 cña h!ng Midas cña Hµn Quèc, KIT vµ phÇn mÒm ph¸t triÓn cho hä vi ®iÒu khiÓn PIC cña MikroElektronika (Website hay mét h!ng næi tiÕng kh¸c lµ OLIMEX (Website víi c¸c s¶n phÈm KIT ph¸t triÓn cho c¸c dßng AVR, PIC, MAXQ, MSP430, ARM... §Æc ®iÓm cña c¸c s¶n phÈm nµy lµ cã c¸c tÝnh n¨ng m¹nh, mÉu m! ®Ñp, phôc vô tèt nhu cÇu thùc hµnh cña m«n häc. Tuy nhiªn gi¸ thµnh cña thiÕt bÞ lµ rÊt ®¾t (gi¸ kho¶ng 700$ ®èi víi KIT MDA- EMS51, vµ viÖc ®Æt mua kh«ng ®−îc thuËn tiÖn. + Do c¸c trung t©m nghiªn cøu vµ c¸c tr−êng ®¹i häc trong n−íc tù chÕ t¹o. Trong c¸c tr−êng ®¹i häc ( §¹i häc BK§N – bé m«n tù ®éng hãa ®! chÕ t¹o vµ s¶n xuÊt hoµn chØnh KIT vi ®iÒu khiÓn phôc vô ®µo t¹o vµ s¶n xuÊt), c¸c thiÕt bÞ thùc hµnh m«n häc vi ®iÒu khiÓn cã thÓ do c¸c c¸n bé gi¶ng d¹y m«n häc chÕ t¹o hoÆc do c¸c sinh viªn tù chÕ t¹o d−íi sù h−íng dÉn cña gi¸o viªn. −u ®iÓm cña c¸c s¶n phÈm chÕ t¹o trong n−íc lµ gi¸ thµnh rÎ mµ chÊt l−îng, mÉu m! kh«ng thua kÐm n−íc ngoµi. CÊu h×nh cña s¶n phÈm vµ néi dung thùc hµnh phï hîp víi môc ®Ých, ch−¬ng tr×nh ®µo t¹o, víi ®iÒu kiÖn häc tËp cña sinh viªn c¶ n−íc nãi chung vµ sinh viªn §HBK §µ N½ng nãi riªng. XuÊt ph¸t tõ t×nh h×nh thùc tÕ vµ sù cÇn thiÕt ®¸p øng nhu cÇu thùc hµnh trong qu¸ tr×nh häc tËp m«n häc vi ®iÒu khiÓn nãi trªn, viÖc thiÕt kÕ, x©y dùngmét bé KIT vi suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng 1 : Tæng quan vÒ vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 26 ®iÒu khiÓn víi ®Çy ®ñ c¸c thµnh phÇn c¬ b¶n (nªu ë phÇn yªu cÇu), lµ vÊn ®Ò hÕt søc cÇn thiÕt ®èi víi c¸ sinh viªn ngµnh tù ®éng hãa trong tr−êng ®¹i häc BK§N. §©y lµ vÊn ®Ò träng t©m trong gi¸o tr×nh nµy. 1.3.2 Yªu cÇu thiÕt kÕ KIT vi ®iÒu khiÓn phôc vô thÝ nghiÖm : + PhÇn cøng : Bëi v× môc ®Ých cña s¶n phÈm lµ phôc vô cho viÖc ®µo t¹o nªn cÊu h×nh phÇn cøng ph¶i râ rµng, dµn tr¶i. KÝch th−íc cña bé KIT gän nhÑ, dÔ dµng di chuyÓn vµ b¶o qu¶n. C¸c thµnh phÇn cña bé KIT ®−îc thÓ hiÖn râ rµng, dÔ nhËn biÕt, mét ®Æc ®iÓm n÷a lµ nã ®−îc ph©n thµnh c¸c module nhá vµ liªn kÕt víi module trung t©m b»ng BUS, ®iÒu nµy còng gióp ng−êi häc cã thÓ nh×n thÊy mét c¸ch trùc quan c¸c thµnh phÇn cña bµi thÝ nghiÖm sÏ tiÕn hµnh. §ång thêi viÖc tæ chøc thµnh c¸c module nhá còng tiÖn cho viÖc söa chöa, thiÕt kÕ më réng, vµ cã thÓ dÔ dµng trong viÖc th−¬ng m¹i hãa s¶n phÈm sau nµy. + C¸c thµnh phÇn cña bé KIT : Bé KIT cã ®Çy ®ñ c¸c thµnh phÇn c¬ b¶n cña mét hÖ vi ®iÒu khiÓn vµ c¸c nguån tµi nguyªn ngo¹i vi phong phó, cho phÐp ng−êi sö dông cã thÓ tù do ph¸t triÓn c¸c øng dông cña m×nh : Bé vi ®iÒu khiÓn trung t©m. C¸c bé nhí ROM (néi), RAM (néi/ngo¹i), EEPROM(néi/ngo¹i). C¸c cæng vµo/ra t−¬ng tù, vµo/ra sè, c¸c cæng ghÐp nèi ngo¹i vi më réng lËp tr×nh ®−îc. Giao tiÕp bµn phÝm. HiÓn thÞ LCD. HiÓn thÞ tr¹ng th¸i b»ng ®Ìn LED . HiÓn thÞ LED 7 thanh. HiÓn thÞ ma trËn LED (8x8). C¸c ®Çu vµo xung. M¹ch ®iÒu khiÓn ®éng c¬ mét chiÒu, ®éng c¬ b−íc. suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng 1 : Tæng quan vÒ vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 27 Giao tiÕp víi m¸y tÝnh PC qua cæng truyÒn th«ng nèi tiÕp (COM) vµ song song (LPT). + C¸c bµi thÝ nghiÖm thùc hiÖn trªn bé KIT : C¸c bµi c¬ b¶n : Gióp sinh viªn lµm quen víi hÖ lÖnh cña chip vi ®iÒu khiÓn, nhËp c¸c lÖnh vµ ch¹y ch−¬ng tr×nh ®Ó xem kÕt qu¶ thùc hiÖn cña c¸c lÖnh ®ã. C¸c bµi n©ng cao : Gåm c¸c bµi thÝ nghiÖm phøc t¹p h¬n thùc hiÖn sö dông c¸c thµnh phÇn ngo¹i vi trªn bé KIT. C¸c bµi thÝ nghiÖm thùc hiÖn viÖc ®iÒu khiÓn mét qu¸ tr×nh t−¬ng tù hoÆc sè, vÝ dô : ®iÒu khiÓn hiÓn thÞ ®Ìn LED, LED 7 thanh, ma trËn LED, ®iÒu khiÓn vµo/ra sè - t−¬ng tù, ®iÒu khiÓn ®éng c¬ b−íc... + Thùc hiÖn c¸c bµi thÝ nghiÖm : C¸c bµi tËp mÉu x©y dùng tr−íc : §i kÌm víi s¶n phÈm bé KIT lµ mét hÖ thèng c¸c bµi tËp mÉu ®−îc x©y dùng cho c¸c øng dông trªn bé KIT nh− ®iÒu khiÓn c¸c thµnh phÇn ngo¹i vi cña KIT, ®iÒu khiÓn vµo/ra t−¬ng tù - sè... Sinh viªn cã thÓ ®äc h−íng dÉn sö dông vµ thùc hiÖn c¸c bµi tËp mÉu nµy trªn bé KIT. C¸c bµi tËp do sinh viªn tù lËp tr×nh : Sau khi ®! n¾m râ cÊu h×nh cña bé KIT vµ s¬ ®å bé nhí cña c¸c thµnh phÇn trªn bé KIT, sinh viªn cã thÓ tù lËp tr×nh c¸c bµi thÝ nghiÖm trªn bé KIT theo ý ®Þnh riªng cña m×nh. + C«ng cô lËp tr×nh : B»ng m¸y tÝnh PC : Cã thÓ sö dông ng«n ng÷ ASSEMBLY víi tr×nh biªn dÞch hîp ng÷ s½n cã cña nhµ s¶n xuÊt (ASM51.exe) hoÆc c¸c c«ng cô ph¸t triÓn vÝ dô nh− phÇn mÒm Keil, ProView32, 8051IDE hay 8051 Bascom… ®Ó lËp c¸c ch−¬ng tr×nh cho bé KIT tõ m¸y tÝnh b»ng ng«n ng÷ C, Assembly hay BASIC, sau ®ã biªn dÞch thµnh file d¹ng Hexa hoÆc Binary råi n¹p xuèng cho bé KIT thùc hiÖn c¸c ch−¬ng tr×nh ®ã. + C«ng cô ph¸t triÓn cho bé KIT : suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng 1 : Tæng quan vÒ vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 28 Ch−¬ng tr×nh MONITOR : Ch−¬ng tr×nh Monitor ®iÒu hµnh ho¹t ®éng cña c¶ bé KIT vµ cho phÐp lËp tr×nh tõ m¸y tÝnh. Ch−¬ng tr×nh hç trî chÕ ®é gì rèi b»ng c¸ch ch¹y tõng dßng lÖnh (STEP BY STEP) vµ quan s¸t c©u lÖnh võa ch¹y (vd MOV A, #1) ®ång thêi còng quan s¸t ®−îc gi¸ trÞ cña c¸c thanh ghi ®Æc biÖt SFR, c¸c PORT, c¸c « nhí RAM. Ngoµi ra ch−¬ng tr×nh Monitor cña bé KIT cßn cho phÐp söa ®æi néi dung cña c¸c thanh ghi ®Æc biÖt hoÆc néi dung c¸c « nhí trong cña chip vi ®iÒu khiÓn chÝnh. C«ng cô gì rèi : Trªn giao diÖn m¸y tÝnh cã thÓ sö dông c¸c phÇn mÒm ph¸t triÓn vÝ dô phÇn mÒm Keil, ASM51, Proview32 ®Ó gì rèi cho viÖc lËp tr×nh. (C¸c phÇn mÒm cã thÓ t×m thÊy ë th− môc Programming tools trªn CD ®i kÌm KIT) suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 29 Ch−¬ng II ThiÕt kÕ KIT vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng –Bé m«n T§H suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 30 Ch−¬ng II ThiÕt kÕ KIT vi ®iÒu khiÓn 2.1 Chän ph−¬ng ¸n thiÕt kÕ Hä vi ®iÒu khiÓn mµ bé KIT chän lµm thµnh phÇn trung t©m lµ hä 8051, v× nh÷ng lÝ do sau ®©y: + Hä 8051 lµ hä vi ®iÒu khiÓn phæ biÕn nhÊt hiÖn nay, ®−îc sö dông rÊt réng r3i trong c¸c øng dông c«ng nghiÖp còng nh− trong viÖc chÕ t¹o c¸c s¶n phÈm d©n dông. + Hä 8051 ®3 vµ ®ang lµ m«n häc ®−îc n»m trong ch−¬ng tr×nh ®µo t¹o cña c¸c tr−êng trung häc, cao ®¼ng vµ ®¹i häc trong c¶ n−íc, ®©y cßn lµ mét ®èi t−îng cô thÓ cho sinh viªn khi b¾t ®Çu nhËp m«n vi ®iÒu khiÓn. V× vËy, viÖc chän hä 8051 lµm thµnh phÇn trung t©m cña bé KIT lµ phï hîp víi ch−¬ng tr×nh ®µo t¹o vµ ®iÒu kiÖn häc tËp cña sinh viªn. V× nh÷ng lÝ do trªn, vµ xuÊt ph¸t tõ môc ®Ých, yªu cÇu cña ®å ¸n lµ thiÕt kÕ mét bé KIT vi ®iÒu khiÓn phôc vô môc ®Ých ®µo t¹o m«n häc nµy, ta quyÕt ®Þnh chän ph−¬ng ¸n sö dông chip vi ®iÒu khiÓn 89C52 cña h3ng ATMEL ®Ó lµm thµnh phÇn trung t©m cña KIT, cïng víi c¸c thµnh phÇn bé nhí ROM, RAM bªn ngoµi vµ c¸c thiÕt bÞ ngo¹i vi phong phó. Chip vi ®iÒu khiÓn AT89C52 lµ mét bé vi ®iÒu khiÓn còng thuéc hä 8051, do ®ã nã cã tÊt c¶ nh÷ng ®Æc tr−ng c¬ b¶n cña hä nµy. Ngoµi ra nã cßn cã thªm 1 bé ®Þnh thêi Timer 2 vµ 3 nguån ng¾t so víi 8051. 72.2 X©y dùng s¬ ®å khèi cña KIT Sau ®©y ta sÏ x©y dùng s¬ ®å khèi cña bé KIT vi ®iÒu khiÓn nh− sau: suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 31 CPU PC LCD bµN PHÝM A/D D/A LED 7 THANH VµO/RA DIGITAL §ÇU VµO XUNG LED MATRIX 8 x 8 stepper motor Trong s¬ ®å khèi cña bé KIT nh− trªn, chøc n¨ng cña c¸c khèi nh− sau - Khèi CPU : §©y lµ khèi trung t©m cña hÖ thèng. Nã bao gåm chip vi ®iÒu khiÓn AT89C52, EEPROM, RAM, c¸c cæng giao tiÕp më réng, m¹ch chèt, gi¶i m3 ®Þa chØ... Khèi nµy lµm nhiÖm vô trung t©m ®iÒu hµnh ho¹t ®éng cña c¶ bé KIT. - Khèi PC : §©y lµ khèi giao tiÕp gi÷a hÖ vi ®iÒu khiÓn cña bé KIT vµ m¸y tÝnh. PC gióp cho ng−êi sö dông cã thÓ ph¸t triÓn c¸c øng dông trªn bé KIT tõ m¸y tÝnh. Ng−êi sö dông dïng PC ®Ó n¹p c¸c ch−¬ng tr×nh øng dông cho bé KIT. Ngoµi ra PC cßn cho phÐp ng−êi sö dông n¹p c¸c ch−¬ng tr×nh ®iÒu hµnh cña ng−êi sö dông viÕt cho bé KIT hoÆc thay ®æi ch−¬ng tr×nh ®iÒu hµnh hiÖn ®ang cã trong bé KIT. Ch−¬ng tr×nh ®iÒu hµnh ph¶i ®−îc n¹p tõ c¸c m¹ch n¹p ngoµi vµ cè ®Þnh trªn KIT. Ch−¬ng tr×nh øng dông cña ng−êi sö dông ®−îc n¹p cho bé KIT tõ m¸y tÝnh th«ng qua phÇn mÒm n¹p ®i kÌm theo KIT. H×nh 2.1 - S¬ ®å khèi cña KIT suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 32 - Bµn phÝm: §©y lµ khèi thiÕt bÞ ®Çu vµo giao tiÕp gi÷a vi ®iÒu khiÓn vµ ng−êi sö dông. Bµn phÝm cho phÐp ng−êi sö dông sö dông nã ®Ó ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng cña KIT theo h−íng dÉn trªn mµn h×nh LCD nh−: Ch¹y ch−¬ng tr×nh tõng b−íc (nót STEP) Xem, söa ®æi c¸c thanh ghi (R0-R7), c¸c thanh ghi ®Æc biÖt (SFR), c¸c PORT (P0,P1,P2, P3), c¸c « nhí RAM ... ChuyÓn ®æi qua l¹i gi÷a c¸c kiÓu hiÓn thÞ d÷ liÖu nh− nhÞ ph©n, hexa hay thËp ph©n. - Khèi LCD: mµn h×nh tinh thÓ láng víi kÝch th−íc lín 24x8 kÝ tù gióp ta cã thÓ quan s¸t dÔ dµng gi¸ trÞ cña c¸c thanh ghi (R0-R7), c¸c thanh ghi ®Æc biÖt (SFR) c¸c PORT (P0,P1,P2, P3), c¸c « nhí trong RAM ... Ngoµi ra trªn mµn h×nh cßn cã c¸c h−íng dÉn ng−êi sö dông, chøc n¨ng cña c¸c phÝm tïy theo ng÷ c¶nh. LCD t¹o ra sù tiÖn lîi, th©n thiÖn cho ng−êi sö dông trong lµm quen còng nh− thÝ nghiÖm trªn KIT. - Khèi A/D : Cã chøc n¨ng chuyÓn ®æi tÝn hiÖu ®iÖn ¸p t−¬ng tù 0 – 5V thµnh tÝn hiÖu sè 8 bit ®Ó ®−a vµo vi ®iÒu khiÓn xö lÝ. TÝn hiÖu vµo 0-5V cã thÓ ®−îc ®−a tõ bªn ngoµi hoÆc th«ng qua DIP-SWITCH (Dual Inline Pakage - SWITCH) ®Ó nèi c¸c tÝn hiÖu t−¬ng tù cã s½n trªn kit nhê bé chia ¸p lµ 3 biÕn trë vi chØnh vµ ®Æc biÖt lµ ®Çu ra cña 1 bé c¶m biÕn nhiÖt ®é LM35, cã thÓ tiÕn hµnh ë ®©y mét bµi thÝ nghiÖm vÒ ®o nhiÖt ®é phßng. - Khèi D/A : Lµ khèi cho phÐp chuyÓn ®æi tÝn hiÖu sè 8 bit thµnh tÝn hiÖu t−¬ng tù 0 – 10V ®−a ra ngoµi, cã thÓ hiÓn thÞ ®−îc trªn m¸y hiÖn sãng. - Khèi vµo/ra xung sè - ®iÒu khiÓn ®éng c¬ b−íc vµ ®éng c¬ 1 chiÒu: Lµ khèi vµo/ra tÝn hiÖu sè, cho phÐp bé KIT nhËn vµo mét tÝn hiÖu sè 8 bit, 4 tÝn hiÖu vµo d¹ng xung b»ng c¸c nót Ên, 4 tÝn hiÖu vµo d¹ng xung tõ bªn ngoµi nh− c¸c bé encoder, ngoµi ra cßn cã 6 ®Çu ra xung, cã ®Öm tÇng khuyÕch ®¹i ®Ó ®iÒu khiÓn ®éng c¬ b−íc vµ ®éng c¬ 1 chiÒu. Ngoµi ra ng−êi sö dông cã thÓ sö lùa chän lo¹i ®iÖn 5V suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 33 hoÆc 12V tïy theo lo¹i ®éng c¬ b»ng c«ng t¾c thay ®æi nguån cÊp cho ®éng c¬ trªn m¹ch. - LED 7 thanh : Lµ khèi hiÓn thÞ LED 7 thanh, cã thÓ dïng ®Ó hiÓn thÞ c¸c gi¸ trÞ theo ch−¬ng tr×nh cña ng−êi sö dông. - Khèi LED Matrix (8x8) : Lµ mét ma trËn ®Ìn LED gåm 8 hµng x 8 cét, t¹i mçi ®iÓm cña ma trËn LED cã 2 ®Ìn víi 2 mµu xanh vµ ®á, nÕu ®iÒu khiÓn cho s¸ng cïng lóc c¶ 2 ®Ìn th× ta sÏ ®−îc mµu cam. 2.3 Chän thiÕt bÞ, gi¶i m· vµ thiÕt kÕ m¹ch nguyªn lý cña hÖ thèng: 2.3.1. Chän dung l−îng bé nhí vµ thiÕt bÞ ngo¹i vi: Ta chän c¸c thµnh phÇn cña bé nhí trªn KIT bao gåm: - 8K-byte parallel (song song) EEPROM – chip sö dông AT28C64. - 32K-byte RAM ngoµi – chip sö dông HM62256. - 5 chip 8255 më réng I/O ®Ó giao tiÕp víi c¸c thiÕt bÞ sau: LCD – 24x8 ký tù Bµn phÝm 5x4 8 LED ®¬n 4 LED 7 ®o¹n LED ma trËn 2 mµu 8x8 C¸c bé chuyÓn ®æi ADC, DAC Vµo ra xung sè, c¸c tÇng khuyÕch ®¹i ®Öm ®Ó ®iÒu khiÓn ®éng c¬ b−íc, ®éng c¬ 1 chiÒu. suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 34 2.3.2. Gi¶i m· ®Þa chØ: Ta s¾p xÕp bé nhí vµ ®Þa chØ cña c¸c thiÕt bÞ ngo¹i vi giao tiÕp víi KIT trong b¶ng 2.1 nh− sau §Þa chØ ThiÕt bÞ Ghi chó 0000h - 1FFFh EEPROM Chøa ch−¬ng tr×nh Monitor 4000h - 7FFFh RAM Chøa ch−¬ng tr×nh øng dông 8000h - 8003h 8255 (1) 8000h - PortA : §iÒu khiÓn LCD. 8001h - PortB : Data bus cña LCD. 8002h - PortC : NhËn m3 cña bµn phÝm. 8003h - CW : Thanh ghi ®iÒu khiÓn. 8004h - 8007h 8255 (5) 8004h - PortA: §iÒu khiÓn cÊp nguån cho c¸c Anot chung cña LED matrix (c¸c hµng). 8005h - PortB: §iÒu khiÓn ®Ìn mµu xanh cña LED matrix (c¸c cét xanh). 8006h - PortC: §iÒu khiÓn ®Ìn mµu ®á cña LED matrix (c¸c cét ®á). 8007h - CW: Thanh ghi ®iÒu khiÓn. 8008h - 800Bh 8255 (2) 8008h - PortA : §−êng Data cña ADC0809. 8009h - PortB : §−êng Data cña DAC0808. 800Ah - PortC : §iÒu khiÓn ADC0809. 800Bh - CW : Thanh ghi ®iÒu khiÓn. 800Ch - 800Fh 8255 (3) 800Ch - PortA : §Çu vµo Digital. 800Dh - PortB : §iÒu khiÓn ®éng c¬ b−íc(PB0-PB3) vµ ®éng c¬ mét chiÒu (PB4 - PB5). 800Eh - PortC : 4 ®Çu vµo xung d¹ng nót Ên (PC4-PC7), 4 ®Çu vµo cho c¸c thiÕt bÞ ngoµi nh− encoder (PC0 - PC3). 800Fh - CW : Thanh ghi ®iÒu khiÓn. C000h - C003h 8255 (4) C000h - PortA : HiÓn thÞ 8 LED ®¬n. C001h - PortB : HiÓn thÞ 2 LED 7 thanh (tr¸i). C002h - PortC : HiÓn thÞ 2 LED 7 thanh (ph¶i). C003h - CW : Thanh ghi ®iÒu khiÓn. C004h – C007h 8255-EX BUS më réng dù tr÷, cã thÓ g¾n thªm 1 module kh¸c B¶ng 2.1 S¾p xÕp bé nhí vµ c¸ch ph©n ®Þa chØ cho c¸c thiÕt bÞ ngo¹i vi cña KIT suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 35 Dùa vµo b¶ng 2.1 trªn ta cã s¬ ®å bé nhí cô thÓ nh− b¶ng 2.2 sau: Address 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0000h 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 EEPROM AT28C64 - 8Kbyte 1FFFh 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4000h 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 RAM HM62256 - 32Kbyte 7FFFh 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 8000h 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8001h 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 8002h 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 8255-1 KEYPAD LCD 8003h 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 8004h 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 8005h 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 8006h 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 8255-5 MATRIX LED 8007h 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 8008h 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 8009h 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 800Ah 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 8255-2 ADC DAC 800Bh 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 800Ch 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 800Dh 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 800Eh 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 8255-3 XUNG Sè STEPPER DC MOTOR 800Fh 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 C000h 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 C001h 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 C002h 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 8255-4 LED 7 ®o¹n LED ®¬N C003h 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 C004h 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 C005h 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 C006h 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 8255-EX C007h 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 36 Nh×n vµo c¸c cét cã mµu x¸m trong b¶ng 2.2 trªn ta cã ®−îc c¸ch ph©n c«ng gi¶i m3 nh− sau: Ta sö dông 3 chip gi¶i m3 chuyªn dông lµ vi m¹ch 74HC138 ®Ó phôc vô viÖc gi¶i m3 ®Þa chØ cho c¸c chip nhí còng nh− c¸c chip më réng I/O lµ 8255, ®Çu vµo vµ ra cña c¸c chip gi¶i m3 ®−îc tr×nh bµy trong b¶ng sau: Chip gi¶i m· A B C G2A G2B 74HC138 - 1 (U9) A14 A15 0 0 0 74HC138 - 2 (U10) A2 A3 A4 Y2(U9) Y2(U9) 74HC138 - 3 (U11) A2 0 0 Y3(U9) Y3(U9) §Çu vµo chän chip CS (Chip Select) cña c¸c chip EEPROM, RAM, vµ 8255 nh− b¶ng sau: Chip CS (Chip Select) Ghi chó EEPROM - 28C64 A13 + Y0(U9) (*) RAM - 62256 Y1(U9) 8255(1) - Keypad, LCD Y0(U10) 8255(5) - LED ma trËn Y2(U10) 8255(2) - ADC, DAC Y3(U10) 8255(3) - Xung sè, stepper, DC motor Y1(U10) 8255(4) - LED 7 ®o¹n, LED ®¬n Y0(U11) 8255(EX) Y1(U11) U9,U10,U11 xem s¬ ®å nguyªn lý. (*) Do yªu cÇu thiÕt kÕ cña bé KIT, c¸c chip nhí RAM vµ EEPROM võa ph¶i cã kh¶ n¨ng lµm bé nhí d÷ liÖu vµ bé nhí ch−¬ng tr×nh nªn c¸c ch©n OE (Output Enable) cña c¸c chip nhí nµy cã logic nh− sau /OE = /PSEN * /RD. §Ó râ h¬n ta t×m hiÓu kü vÒ chøc n¨ng cña ch©n /PSEN vµ EA trong øng dông më réng bé nhí ngoµi cña hä 8051. PSEN (Program Store Enable) cã nghÜa lµ cho B¶ng 2.2. B¶n ®å bé nhí vµ gi¶i m3 ®Þa chØ cña KIT suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 37 phÐp cÊt ch−¬ng tr×nh. §©y lµ tÝn hiÖu ra vµ ®−îc nèi víi ch©n OE cña bé nhí ch−¬ng tr×nh ngoµi. Khi ch©n EA ®−îc nèi ®Êt th× 8031/51 n¹p mM lÖnh tõ bé nhí ngoµi th«ng qua ch©n PSEN, ë ®©y bé nhí ngoµi ®ãng vai trß lµ bé nhí ch−¬ng tr×nh. Ngoµi ra khi bé nhí ngoµi lµm chøc n¨ng lµ bé nhí d÷ liÖu th× tÝn hiÖu RD ®−îc sö dông ®Ó truy cËp kh«ng gian d÷ liÖu ngoµi (dïng lÖnh MOVX), nªn RD ®−îc nèi ®Õn OE cña chip nhí. Trong thiÕt kÕ phÇn mÒm cña KIT ®ßi hái c¶ 2 chøc n¨ng nµy cña bé nhí, võa lµ bé nhí ch−¬ng tr×nh, võa lµ bé nhí d÷ liÖu do ®ã c¸c ch©n OE cña c¸c chip nhí ph¶i cã møc logic nh− trªn /OE = /PSEN * /RD. 2.3.3 Giíi thiÖu vÒ chøc n¨ng cña c¸c thiÕt bÞ ®−îc sö dông trªn KIT: 2.3.3.1 CPU H×nh 2.3 – S¬ ®å nguyªn lý khèi CPU R10 10k 1 2 3 4 5 6 7 8 9 GND T1 A8 T2 VCC T2 T0 VCC T2-EX CR12 104 T2-EX STEP A2 GND TXD IN RXD OUT CR1 104 VCC GND U8 MAX232/SO C1+ 1 C1- 3 C2+ 4 C2- 5 VCC 16 GND 15 V+ 2 V- 6 R1OUT 12 R2OUT 9 T1IN 11 T2IN 10 R1IN 13 R2IN 8 T1OUT 14 T2OUT 7 RXDTXD IN RXD OUT VCC /CS_8255_7SEG_LED P_COM 5 9 4 8 3 7 2 6 1 TXD CR8 104 VCC C8.4 10uF C8.3 10uF GND C8.2 10uF VCC C8.1 10uF GND C h e á ñ o ä m o n i t o r t h ì I N T 1 ñ ö ô ïc n o ái G N D /WR VCC /RD /CS_8255_MATRIX_LED VCC ALE /CS_62256 /PSEN /CS_62256 CR7 104 /WR U2 AT28C64 A0 10 A1 9 A2 8 A3 7 A4 6 A5 5 A6 4 A7 3 A8 25 A9 24 A10 21 A11 23 A12 2 D0 11 D1 12 D2 13 D3 15 D4 16 D5 17 D6 18 D7 19 1A14 VCC 28 G N D 1 4 CE 20 OE 22 WE 27 26A13 U5A 7408 1 2 3 14 7 CHÖÔNG TRÌNH NGÖÔØI SÖÛ DUÏNG U9 74HC138 A 1 B 2 C 3 G1 6 G2A 4 G2B 5 Y0 15 Y1 14 Y2 13 Y3 12 Y4 11 Y5 10 Y6 9 Y7 7 VCC 16 GND 8 U10 74HC138 A 1 B 2 C 3 G1 6 G2A 4 G2B 5 Y0 15 Y1 14 Y2 13 Y3 12 Y4 11 Y5 10 Y6 9 Y7 7 VCC 16 GND 8 A13 U4 74HC573 D0 2 D1 3 D2 4 D3 5 D4 6 D5 7 D6 8 D7 9 LE 11 OE 1 Q0 19 Q1 18 Q2 17 Q3 16 Q4 15 Q5 14 Q6 13 Q7 12 GND 10 VCC 20 /CS_8255_7SEG_EX J10 1 2 3 4 U3 62256 A0 10 A1 9 A2 8 A3 7 A4 6 A5 5 A6 4 A7 3 A8 25 A9 24 A10 21 A11 23 A12 2 A13 26 A14 1 VSS 14 VCC 28 D0 11 D1 12 D2 13 D3 15 D4 16 D5 17 D6 18 D7 19 CS 20 WR 27 OE 22 ALE U7B 7432 4 5 6 14 7 VCC CR9 104 D0 D2 D1 D4 D3 D5 D6 U11A 7432 1 2 3 D7 VCC GND /CS_8255_ADC_DAC VCC VCC CR10 104 D0 D6 D7 D1 D2 D4 D5 D3 VCC A0 A2 A1 MONITOR A3 VCC Y1.1 12 MHz VCC A4 U6A 7404 12 14 7 D0 GND A5 D2 D5 D1 D4 D3 A6 D6 D7A7 CR4 104 VCC A9 /CS_8255_LCD_KEYPAD A12 A11 A13 A10 A14 A15 A1 A0 A6 A2 A4 A7 A8 A10 A5 A3 A12 A9 VCC A11 A0 A2 A5 A9 A1 A3 A4 A8 A6 A10 A12 A13 A7 A11 A3 A2A14 A4 A15 /EA GND /EA GND D3 D0 RST D1 D2 D6 D5 D4 GND D7 VCC GND CR6 104 VCC D3 D1 D2 D5 D0 D7 D4 D6 /CS_8255_PULSE_STEPPER C1.1 33pF GND GND /CS_8255_7SEG_LED_EX12 GND C1.2 33pF GND CR2 104 ADRRESS: 4000H-7FFFH GND VCC VCC VCC VCC CR5 104 GND /PSEN SW7.1 SWITCH 2 2 1 1 3 3 GND /WR ADRRESS: 0000H-1FFFH RXD CR3 104 /INT1 /INT0 TXD U12 74HC138 A 1 B 2 C 3 G1 6 G2A 4 G2B 5 Y0 15 Y1 14 Y2 13 Y3 12 Y4 11 Y5 10 Y6 9 Y7 7 VCC 16 GND 8 T1 T0 Ñaàu vaøo cho T0, T1, T2, T2-EX ôû cheá ñoä CAPTURE U13 AT89C52 RST 9 XTAL2 18 XTAL1 19 PSEN 29ALE/PROG 30 EA/VPP 31 P1.0/T2 1 P1.1/T2-EX 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 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 P2.7/A15 28 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.5/T1 15 P3.6/WR 16 P3.7/RD 17 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 VCC 40 G N D 20 CPU suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 38 §©y lµ phÇn ®iÒu khiÓn trung t©m cña bé KIT, lµ bé phËn quan träng nhÊt. Khèi CPU gåm cã chip vi ®iÒu khiÓn chÝnh AT89C52, EEPROM, RAM, m¹ch chèt, gi¶i m3 ®Þa chØ... S¬ ®å nguyªn lý cña khèi CPU nh− h×nh 2.3. C¸c linh kiÖn chÝnh cã trong khèi : Vi ®iÒu khiÓn AT89C52 Víi thùc tÕ thÞ tr−êng cña §µ N½ng, vµ c¶ khu vùc MiÒn Trung - T©y Nguyªn nãi chung ta chän AT89C52 lµ chip dÔ dµng mua ®−îc, bé nhí 8Kbyte võa ®ñ cho ch−¬ng tr×nh MONITOR ®iÒu hµnh KIT. - AT89C52 cã 8K Flash ROM lµm bé nhí ch−¬ng tr×nh, 256 byte RAM, 32 ®−êng xuÊt nhËp, 3 bé ®Þnh thêi, mét cÊu tróc ng¾t 2 møc −u tiªn vµ 8 nguån ng¾t, mét port nèi tiÕp song c«ng (full duplex). suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 39 - Timer T2 cña 89C52 cã thÓ lµm viÖc nh− Timer T0, T1 trong chÕ ®é Reload ngay c¶ ë lóc lµm Timer 16 bit. - Vïng nhí Flash ROM cã thÓ n¹p vµ xãa kho¶ng 1000 lÇn. - Vi ®iÒu khiÓn AT89C52 hç trî tÇn sè lµm viÖc ®Õn 24 MHz. - Cã chÕ ®é Power Down ®Ó tiÕt kiÖm ®iÖn n¨ng cña hÖ thèng tuy nhiªn vÉn duy tr× néi dung RAM nh−ng kh«ng cho m¹ch dao ®éng cÊp xung clock nh»m v« hiÖu hãa c¸c ho¹t ®éng kh¸c cho chip cho ®Õn khi cã reset cøng tiÕp theo. ChÕ ®é Idle hay cßn gäi lµ chÕ ®é nghØ dõng CPU trong khi vÉn cho phÐp RAM, c¸c bé ®Þnh thêi/ ®Õm, port nèi tiÕp vµ hÖ thèng ng¾t tiÕp tôc ho¹t ®éng. M¹ch chèt tÝn hiÖu 74HC573 74HC573 lµ m¹ch chèt tÝn hiÖu tèc ®é cao ®−îc chÕ t¹o theo c«ng nghÖ CMOS. C¸c ®Æc ®iÓm cña vi m¹ch : - Tèc ®é truyÒn tÝn hiÖu tõ ®Çu vµo sang ®Çu ra chØ cã 18 ns. U1 74HC573 2 3 4 5 6 7 8 9 11 1 19 18 17 16 15 14 13 12 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 LE OE Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 H×nh 2.5 - S¬ ®å ch©n cña 74HC573 H×nh 2.4 - S¬ ®å ch©n cña AT89C52 suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 40 - Ph¹m vi ®iÖn ¸p ho¹t ®éng : 2 – 6 V - Dßng ®iÖn ®Çu vµo : lín nhÊt 1 A. Ho¹t ®éng : Khi ch©n /LE ë møc cao, ®Çu ra Q phô thuéc vµo ®Çu vµo D. Khi ch©n /LE ë møc thÊp, tÝn hiÖu ®Çu vµo D ®−îc gi÷ l¹i ë ®Çu ra cho ®Õn khi nµo ch©n /LE trë l¹i møc cao. Khi ch©n /OE ë møc cao, tÊt c¶ c¸c ®Çu ra Q ®Òu ë møc cao. M¹ch gi¶i mM ®Þa chØ 74HC138 §©y lµ vi m¹ch ®−îc chÕ t¹o theo c«ng nghÖ CMOS. Vi m¹ch nµy ®−îc dïng ®Ó gi¶i m3 ®Þa chØ khi hÖ thèng cã nhiÒu linh kiÖn cÇn ®Þnh ®Þa chØ ghÐp nèi. Nã lµ mét trong nh÷ng vi m¹ch phæ biÕn nhÊt trong c¸c m¹ch vi ®iÒu khiÓn. C¸c ch©n ®Çu ra ®¶o Yk phô thuéc vµo c¸c ch©n tÝn hiÖu ®Çu vµo A, B, C. Tuy nhiªn c¸c tÝn hiÖu ®Þa chØ chØ ®−îc gi¶i m3 khi ch©n G1(E3) ë møc High, cßn c¸c ch©n /G2A(/E1), /G2B(/E2) ë møc Low. U6 74HC138 15 14 13 12 11 10 9 7 1 2 3 5 4 6 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 A B C G2B G2A G1 H×nh 2.6 - S¬ ®å ch©n cña 74HC138 suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 41 B¶ng chøc n¨ng cña vi m¹ch nh− sau: Chó ý: L: Low -Møc thÊp; H: High - Møc cao; X: kh«ng quan t©m Vi m¹ch MAX232 Vi m¹ch MAX232 cã nhiÖm vô chuyÓn møc ®iÖn ¸p tõ 0 5 V thµnh ®iÖn ¸p – 12V +12 V theo tiªu chuÈn RS-232 ®Ó phôc vô cho viÖc truyÒn th«ng nèi tiÕp. Trªn vi m¹ch cã 2 ngâ vµo cña ch©n RxD, 2 ngâ ra cña ch©n RxD, 2 ngâ vµo cña ch©n TxD, 2 ngâ ra cña ch©n TxD. TÝn hiÖu tõ ch©n RxD cña cæng nèi tiÕp trong m¸y tÝnh ®−îc nèi vµo ch©n /R1OUT, tÝn hiÖu tõ ch©n TxD cña cæng nèi tiÕp trong m¸y tÝnh ®−îc nèi T1IN cña MAX232. T−¬ng tù, ch©n RxD cña vi ®iÒu khiÓn ®−îc nèi víi ch©n /T1OUT, cßn ch©n TxD cña vi ®iÒu khiÓn ®−îc nèi víi ch©n R1IN cña MAX232. U4 MAX232 1 3 4 5 2 6 12 9 11 10 13 8 14 7 C1+ C1- C2+ C2- V+ V- R1OUT R2OUT T1IN T2IN R1IN R2IN T1OUT T2OUT H×nh 2.7 – S¬ ®å ch©n cña MAX232 suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 42 Bé nhí RAM 32K 62256 Vi m¹ch 62256 ®−îc dïng lµm bé nhí d÷ liÖu ngoµi cho c¸c vi ®iÒu khiÓn. - A0 A14 : lµ 15 bit dïng ®Ó x¸c ®Þnh ®Þa chØ cña c¸c vïng nhí trong RAM. - /OE : Output Enable, cho phÐp ®äc d÷ liÖu tõ RAM ra Data Bus. - /WE : Write Enable, cho phÐp ghi d÷ liÖu vµo RAM. - CS1, CS2 : Dïng ®Ó chän chip. - D0 D7 : lµ c¸c ch©n nèi vµo Data Bus cña hÖ thèng. Bé nhí EEPROM 8K 28C64 §©y lµ bé nhí kh«ng bay h¬i cã thÓ ®äc vµ ghi ®−îc b»ng ch−¬ng tr×nh nh− bé RAM mµ kh«ng cÇn sö dông nh÷ng m¹ch n¹p chuyªn dông, nh−ng cã kh¶ n¨ng b¶o vÖ d÷ liÖu khi mÊt nguån. - A0 A12 : lµ 12 bit dïng ®Ó x¸c ®Þnh ®Þa chØ cña c¸c vïng nhí trong EEPROM. - /OE : Output Enable, cho phÐp ®äc d÷ liÖu tõ EEPROM ra Data Bus. - /WR : Write Enable, cho phÐp ghi d÷ liÖu vµo EEPROM. H×nh 2.8 – S¬ ®å ch©n cña 62256 U3 62256 10 9 8 7 6 5 4 3 25 24 21 23 2 26 1 14 28 11 12 13 15 16 17 18 19 20 27 22 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 VSS VCC D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 CS WR OE suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 43 - /CE : Dïng ®Ó chän chip. - D0 D7 : lµ c¸c ch©n nèi vµo Data Bus cña hÖ thèng. Ngoµi c¸c linh kiÖn chÝnh ®3 kÓ ra ë trªn, khèi CPU cßn cã rÊt nhiÒu thµnh phÇn kh¸c nh− m¹ch Reset cña CPU, th¹ch anh 11.0592 MHz ®Ó t¹o dao ®éng cho vi ®iÒu khiÓn 89C52... Trong khèi CPU cã c«ng t¾c 3 tr¹ng th¸i SW2 - Select cho phÐp ng−êi sö dông thay ®æi møc ®iÖn ¸p ®Æt lªn ch©n EA cña vi ®iÒu khiÓn chÝnh ®Ó chän thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh l−u ë bé nhí trong hay bé nhí ngoµi. Mét ®iÒu cÇn l−u ý trªn m¹ch CPU lµ ®Çu ra P0 cña vi ®iÒu khiÓn cÇn treo trë v× cæng P0 cña vi ®iÒu khiÓn kh«ng ®−îc thiÕt kÕ cã trë kh¸ng trong. NÕu kh«ng treo trë th× khi nu«i t¶i lín sÏ lµm sôt ¸p trªn c¸c ch©n tÝn hiÖu dÉn ®Õn sù sai lÖch tÝn hiÖu, lµm hÖ thèng mÊt chÝnh x¸c. H×nh 2.9 – S¬ ®å ch©n cña 28C64 U2 AT28C64 10 9 8 7 6 5 4 3 25 24 21 23 2 11 12 13 15 16 17 18 19 1 28 1 4 20 22 27 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 RDY/BUSY VCC G N D CE OE WE suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 44 2.3.3.2 Giao tiÕp xuÊt/nhËp PhÇn giao tiÕp xuÊt nhËp gåm 2 khèi : khèi hiÓn thÞ LCD vµ khèi bµn phÝm. S¬ ®å nguyªn lý cña phÇn nµy nh− h×nh 2.10 : Bµn phÝm Giao tiÕp bµn phÝm cho phÐp ng−êi sö dông cã thÓ nhËp d÷ liÖu vµ th«ng qua c¸c phÝm chøc n¨ng ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng cña bé KIT. Víi yªu cÇu cña KIT, ta sö dông bµn phÝm d¹ng ma trËn ®Ó nhËp d÷ liÖu. §Ó qu¶n lý ®−îc c¸c phÝm cña bµn phÝm mµ kh«ng lµm ¶nh h−ëng nhiÒu tíi qu¸ tr×nh thùc hiÖn tÝnh to¸n cña vi ®iÒu khiÓn chÝnh, ta sö dông riªng mét vi ®iÒu khiÓn lo¹i nhá ®Ó qu¶n lý bµn phÝm. Bµn phÝm ®−îc x©y dùng theo kiÓu ma trËn, gåm 4 hµng x 5 cét. H×nh 2.10 – S¬ ®å nguyªn lý phÇn xuÊt/nhËp GND GND GND LCD_D4 LCD_RS LCD_D6 LCD_D7 LCD_D5 VCC VCC LCD_R/W RST LCD_E1 J13 HEADER 2 1 2 R9 5K LCD BACK LIGHT POWER GND SW7.8 SWITCH 2 2 1 1 3 3 ROW1 LCD_E2 VCC GND LCD_D0 LCD_D1 GND CR11 104 U14 AT89C2051 RST/VPP 1 G N D 1 0 VCC 20 XTAL1 5 XTAL2 4 P1.0/AIN0 12 P1.1/AIN1 13 P1.2 14 P1.3 15 P1.4 16 P1.5 17 P1.6 18 P1.7 19 P3.0/RXD 2 P3.1/TXD 3 P3.2/INT0 6 P3.3/INT1 7 P3.4/T0 8 P3.5/T1 9 P3.7 11 U15 8255 D0 34 D1 33 D2 32 D3 31 D4 30 D5 29 D6 28 D7 27 PA0 4 PA1 3 PA2 2 PA3 1 PA4 40 PA5 39 PA6 38 PA7 37 PB0 18 PB1 19 PB2 20 PB3 21 PB4 22 PB5 23 PB6 24 PB7 25 PC0 14 PC1 15 PC2 16 PC3 17 PC4 13 PC5 12 PC6 11 PC7 10 VCC 26 GND 7 RD 5 WR 36 A0 9 A1 8 RESET 35 CS 6 CR13 104 VCC /INT0 VCC A0 VCC A1 8255_1 KEYPAD, LCD ADRRESS: PA_1:8000H PB_1:8001H PC_1:8002H CW_1:8003H /WR /RD LCD1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 R12.1 10K R12.2 10K VCC VCC LCD_D2 /CS_8255_LCD_KEYPAD VCC GND Y12.1 12 MHz BT22 GND D0 D1 D7 D5 D2 D4 D6 LCD_D3 D3 GND GND C12.1 10uF LCD_D0 C12.2 33p LCD_D3 LCD_D4 LCD_D7 LCD_D1 LCD_D2 LCD_D5 LCD_D6 C12.3 33p GND COL3 VCC VCC GND VCC R12.3 10k J14 KEYPAD 1 2 3 4 5 6 7 8 COL2 COL1 ROW4 ROW3 ROW2 COL4 DATA BUS suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 45 + 4 hµng ®−îc lÊy tõ c¸c ch©n P1.0 P1.3 cña vi ®iÒu khiÓn + 5 cét ®−îc lÊy tõ c¸c ch©n P1.4 P1.7 cña vi ®iÒu khiÓn vµ cét cuèi cïng nèi ®Êt. Tæ chøc c¸c phÝm gåm c¸c phÝm tõ 0 -9 tõ A- F lµm thµnh phÇn nhËp d÷ liÖu. C¸c phÝm chøc n¨ng F1, F2 lµ phÝm lùa chän c¸c lÖnh trªn menu, phÝm BACK SPACE lµ phÝm xãa, gióp chØnh söa khi nhËp liÖu nhÇm. PhÝm ENTER ®Ó kÝch ho¹t lÖnh hiÖn hµnh, tïy theo ng÷ c¶nh, ®−îc hiÓn thÞ trªn LCD. Trªn bé KIT, bµn phÝm ®−îc dÆt t¸ch rêi so víi c¸c phÇn kh¸c ë gãc ®Ó thuËn tiÖn cho viÖc thao t¸o vãi bµn phÝm. S¬ ®å nguyªn lý cña bµn phÝm nh− h×nh 2.11: Do chØ lµm nhiÖm vô qu¶n lý c¸c phÝm ®−îc bÊm mµ kh«ng cÇn xö lý phøc t¹p nªn ta dïng vi ®iÒu khiÓn lo¹i nhá 20 ch©n rÊt th«ng dông trªn thÞ tr−êng hiÖn nay lµ 89C2051 cña h3ng ATMEL. Vi ®iÒu khiÓn nµy chØ cã hai cæng giao tiÕp lµ P1 vµ P3. Riªng cæng giao tiÕp P3 th× thiÕu mÊt bit P3.6, chØ cã c¸c bit P3.0 P3.5 vµ P3.7. §©y lµ vi ®iÒu khiÓn thuéc hä 8xC51 nªn nã cã tÊt c¶ nh÷ng ®Æc ®iÓm chung cña hä nµy. H×nh 2.11 – S¬ ®å bµn phÝm E COL4 ROW1 7 3 9 0 B BT1 BT2 BT3 BT4 BT5 BT8BT7 BT9 BT10 BT11 BT12 BT13 BT14 BT16 BT15 6 BT17 BT18 BT19 ENTER F 1 F2 4 BT20 2 BT6 5 A D 5X4 KEYPAD 8 ROW2 ROW4 ROW3 COL1 COL3 COL2 F1 C BACK SPACE J11 HEADER 8 1 2 3 4 5 6 7 8 suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 46 Khi cã mét phÝm ®−îc Ên, 89C2051 sÏ gi¶i m3 vµ göi d÷ liÖu m3 phÝm ®−îc Ên lªn cho vi ®iÒu khiÓn chÝnh th«ng qua c¸c ch©n P3.0 P3.3. ViÖc th«ng b¸o cho vi ®iÒu khiÓn chÝnh biÕt cã phÝm ®−îc Ên thùc hiÖn qua ng¾t ngoµi 1 cña vi ®iÒu khiÓn chÝnh. Ch©n P3.7 sÏ ®−îc nèi víi ch©n ng¾t EX1 cña 89C52. Mµn tinh thÓ láng LCD 2408 §Ó cã thÓ hiÓn thÞ mét c¸ch thuËn tiÖn, linh ho¹t c¸c th«ng sè cña hÖ thèng ®ång thêi ®¶m b¶o ®−îc tÝnh mü thuËt, ta chän mµn h×nh tinh thÓ láng LCD 2408. §©y lµ lo¹i mµn tinh thÓ láng gåm cã 8 dßng, mçi dßng cã thÓ hiÓn thÞ 24 ký tù, rÊt tiÖn cho ng−êi sö dông trong khi lµm viÖc víi KIT ë chÕ ®é monitor. B¶ng chøc n¨ng cña c¸c ch©n : U1 AT89C2051 1 20 5 4 12 13 14 15 16 17 18 19 2 3 6 7 8 9 11 RST/VPP VCC XTAL1 XTAL2 P1.0/AIN0 P1.1/AIN1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.7 H×nh 2.12 - S¬ ®å ch©n cña 89C2051 suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 47 LCD 2408 cã 4 ch©n ®iÒu khiÓn vµ 8 ch©n d÷ liÖu, 4 ch©n ®iÒu khiÓn lµ RS, R/W, E1, E2. Ch©n E1, E2: ®−îc gäi lµ ch©n “Enable”. Ch©n nµy cho phÐp göi d÷ liÖu vµo LCD hay kh«ng. E1 dïng chän lµm viÖc víi 4 dßng trªn cña mµn h×nh. E2 lµm viÖc víi 4 dßng d−íi. §Ó cã thÓ göi d÷ liÖu vµo LCD, ®Çu tiªn ch©n nµy ph¶i ®−îc set lªn “1”. Sau khi thùc hiÖn xong c¸c lÖnh, ch©n nµy ph¶i set xuèng “0” ®Ó b¸o cho biÕt r»ng LCD ®3 thùc hiÖn lÖnh vµ ®ang chê lÖnh tiÕp theo. Ch©n RS: “Register Select”. Khi ch©n nµy ë møc “0”, LCD sÏ biÕt r»ng c¸c d÷ liÖu truyÒn ®Õn nã dïng ®Ó ®iÒu khiÓn nh− c¸c lÖnh xãa mµn h×nh, ®Æt vÞ trÝ con trá, .... NÕu RS ë møc “1” c¸c d÷ liÖu truyÒn ®Õn LCD ®−îc nã hiÓu lµ c¸c d÷ liÖu d¹ng ký tù cÇn hiÓn thÞ Ch©n R/W: lµ ch©n “Read/Write”. §Ó cã thÓ ghi d÷ liÖu lªn LCD, ch©n nµy ph¶i ë møc “0”. Cßn ®Ó ®äc d÷ liÖu tõ LCD th× ch©n nµy ph¶i ë møc “1”. Tuy nhiªn trong LCD chØ cã mét lÖnh ®äc d÷ liÖu tõ LCD, ®ã chÝnh lµ lÖnh lÊy tr¹ng th¸i cña LCD ®Ó b¸o cho biÕt nã ®ang bËn hay kh«ng. ChÝnh v× vËy ch©n nµy hÇu nh− chØ ë møc tÝn hiÖu “0”. DB0 - DB7: 8 ch©n d÷ liÖu cña LCD. H×nh 2.13 – S¬ ®å ch©n vµs¬ ®å cÊp nguån cña LCD 2408 LCD_RS LCD_D7 LCD_D4 LCD_D5 LCD_D6 LCD_R/W LCD_E1 J12 HEADER 2 1 2 R8 5K LCD BACK LIGHT POWER SW7.2 SWITCH 2 2 1 1 3 3LCD_E2 LCD_D0 VCC LCD_D1 GND VCC VCC LCD 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 VCC GND LCD_D2 GND LCD_D3 DATA BUS TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn LCD 24x8 suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 48 Mçi lÇn thùc hiÖn mét lÖnh, LCD ph¶i mÊt mét kho¶ng thêi gian ®Ó hoµn tÊt viÖc nµy. ChÝnh v× vËy khi ra lÖnh thùc hiÖn cho LCD, ta ph¶i trÔ mét kho¶ng thêi gian. Sau ®ã míi ®−îc thùc hiÖn lÖnh tiÕp theo. Tuy nhiªn ph−¬ng ph¸p trÔ kh«ng ®−îc æn dÞnh vµ chÝnh x¸c khi tÇn sè th¹ch anh thay ®æi, cßn mét ph−¬ng ph¸p n÷a lµ ph−¬ng ph¸p kiÓm tra LCD ®3 s½n sµng nhËn d÷ liÖu hay ch−a b»ng c¸ch kiÓm tra bit cã träng sè cao nhÊt - D7 - cña thanh ghi lÖnh (l−u ý lµ thanh ghi lÖnh, tøc khi RS = 0), khi bit nµy xuèng 0 b¸o hiÖu LCD ®3 s½n sµng nhËn lÖnh tiÕp theo. Ph−¬ng ph¸p nµy cã −u ®iÓm lµ lµm viÖc æn ®Þnh, ®ång bé vµ kh«ng ph¶i mÊt thêi gian trÔ d− ra kh«ng cÇn thiÕt. §Ó cho LCD cã thÓ ho¹t ®éng, ®Çu tiªn ta ph¶i khëi t¹o LCD, b¸o cho nã biÕt sè hµng, sè ký tù hiÓn thÞ trªn mét hµng. C¸c d÷ liÖu ®iÒu khiÓn lÇn l−ît ®−îc chuyÓn vµo Data Bus cña LCD lµ 38H, 0EH, vµ 06H. Sau c¸c lÖnh khëi t¹o LCD nµy ta míi cã thÓ hiÓn thÞ ký tù lªn trªn mµn h×nh LCD. ViÖc xãa mµn h×nh, ®−a con trá vÒ gãc trªn bªn tr¸i cã thÓ thùc hiÖn ®−îc b»ng c¸c chuyÓn d÷ liÖu ®iÒu khiÓn 01H vµo Data Bus cña LCD. C¸c thao t¸c lËp tr×nh víi LCD sÏ ®−îc bµn kü trong phÇn x©y dùng c¸c bµi thÝ nghiÖm cho KIT. S¬ ®å khèi cña LCD 2408 suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 49 Sau ®©y lµ b¶ng m3 lÖnh cña LCD: M· (Hexa) LÖnh ®Õn thanh ghi cña LCD 1 Xãa mµn h×nh hiÓn thÞ 2 Trë vÒ ®Çu dßng 4 DÞch con trá sang tr¸i 5 DÞch con trá sang ph¶i 6 DÞch hiÓn thÞ sang ph¶i 7 DÞch hiÓn thÞ sang tr¸i 8 T¾t con trá, t¾t hiÓn thÞ A T¾t hiÓn thÞ, bËt con trá C BËt hiÓn thÞ, t¾t con trá E BËt hiÓn thÞ, nhÊp nh¸y con trá F T¾t con trá, nhÊp nh¸y con trá 10 DÞch vÞ trÝ con trá sang tr¸i 14 DÞch vÞ trÝ con trá sang ph¶i 18 DÞch toµn bé hiÓn thÞ sang tr¸i 1C DÞch toµn bé hiÓn thÞ sang ph¶i 80 §−a con trá vÒ ®Çu dßng thø nhÊt (*) C0 §−a con trá vÒ ®Çu dßng thø hai (*) 38 Hai dßng vµ ma trËn 5x7 (*) §Þa chØ cña c¸c dßng cô thÓ cña LCD 2408 nh− sau Dßng 1 0080H Dßng 2 0098H Dßng 3 00B8H Dßng 4 00D8H LCD 2408 ®−îc ph©n lµm 2 nöa mµn h×nh vµ ch©n E1, E2 ®−îc dïng ®Ó chän lµm viÖc víi c¸c mµn h×nh theo thø tù 1, 2, møc tÝch cùc cña c¸c ch©n nµy lµ møc "1". Cô thÓ, vÝ dô ta muèn in kÝ tù 'A' lªn dßng 2 cña nöa mµn h×nh 2 (d−íi) cña LCD, ta thùc hiÖn: - §Æt E1 =0, E2 = 1 - ChuyÓn sang thanh ghi lÖnh: ®Æt RS=0 - Göi m3 lÖnh ra LCD: mov LCD_DATA_PORT, #DONG2 suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 50 - ChuyÓn sang thanh ghi d÷ liÖu: ®Æt RS =1 - In kÝ tù 'A': mov LCD_DATA_PORT , #'A' 2.3.3.3 Vi m¹ch më réng cæng giao tiÕp cã thÓ lËp tr×nh 8255 Do 89C52 chØ cã 32 ®−êng xuÊt nhËp nªn ta sö dông 8255 - mét vi m¹ch chuyªn dông cña h3ng Intel ®Ó më réng I/O cña 89C52. Sau ®©y ta t×m hiÓu kü vÒ vi m¹ch nµy. §©y lµ vi m¹ch cña h3ng Intel dïng ®Ó më réng thªm c¸c cæng giao tiÕp cho c¸c vi ®iÒu khiÓn còng nh− c¸c vi ®iÒu khiÓn. Nã ®−îc sö dông rÊt réng r3i trong c¸c øng dông ®iÒu khiÓn bëi tÝnh linh ho¹t vµ ®é æn ®Þnh ho¹t ®éng. Chip cã 3 cæng A, B, C ®−îc truy cËp riªng biÖt. C¸c cæng nµy ®Òu cã kh¶ n¨ng lËp tr×nh lµm cæng vµo hoÆc ra ®éc lËp. Ngoµi ra c¸c cæng cña 8255 cßn cã kh¶ n¨ng b¾t tay, do vËy, cho phÐp giao diÖn víi c¸c thiÕt bÞ kh¸c còng cã tÝn hiÖu b¾t tay, vÝ dô nh− m¸y in. - PA0 - PA7, PB0-PB7: C¶ 8 bit cña cæng A, B cã thÓ ®−îc lËp tr×nh thµnh 8 bit vµo, 8 bit ra, hoÆc c¶ 8 bit 2 chiÒu vµo/ra. - PC0 - PC7: TÊt c¶ c¸c bit cña cæng C ®Òu cã thÓ ®−îc lËp tr×nh thµnh c¸c bit vµo hoÆc c¸c bit ra. 8 bit nµy còng cã thÓ ®−îc chia lµm 2 phÇn: PhÇn cao (PC4- PC7) lµ CU (Uppers bits) vµ phÇn thÊp (PC0 - PC3) lµ CL (Lower Bits). Mçi phÇn cã thÓ ®−îc sö dông ®éc lËp lµm ®Çu vµo hoÆc ra. Ngoµi ra, tõng bit cña cæng C tõ PC0 - PC7 còng cã thÓ ®−îc lËp tr×nh riªng rÏ. - D0 D7: c¸c ch©n d÷ liÖu D0-D7 cña 8255 ®−îc nèi tíi c¸c ch©n d÷ liÖu cña bé vi ®iÒu khiÓn ®Ó cho phÐp trao ®æi d÷ liÖu gi÷a chóng. - RD, WR: Lµ hai tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tÝch cùc møc thÊp vµ lµ c¸c ch©n vµo cña 8255. C¸c ch©n tÝn hiÖu cña /RD /WR cña 8031/51 ®−îc nèi ®Õn c¸c ch©n nµy. U19 8255 D0 34 D1 33 D2 32 D3 31 D4 30 D5 29 D6 28 D7 27 PA0 4 PA1 3 PA2 2 PA3 1 PA4 40 PA5 39 PA6 38 PA7 37 PB0 18 PB1 19 PB2 20 PB3 21 PB4 22 PB5 23 PB6 24 PB7 25 PC0 14 PC1 15 PC2 16 PC3 17 PC4 13 PC5 12 PC6 11 PC7 10 RD 5 WR 36 A0 9 A1 8 RESET 35 CS 6 H×nh 2.14 S¬ ®å ch©n cña 8255 suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 51 - RESET: Lµ tÝn hiÖu vµo tÝch cùc møc cao ®−îc dïng ®Ó xãa thanh ghi ®iÒu khiÓn. Khi ch©n RESET ®−îc kÝch ho¹t th× tÊt c¶ c¸c cæng ®−îc khëi ®éng l¹i lµm c¸c cæng vµo. Trong nhiÒu thiÕt kÕ th× ch©n nµy ®−îc nèi tíi ®Çu ra RESET cña bus hÖ thèng hoÆc ®−îc nèi ®Êt ®Ó kh«ng bÞ kÝch ho¹t. Còng nh− tÊt c¶ c¸c ch©n vµo cña IC, ch©n nµy còng cã thÓ ®Ó hë. - A0, A1, /CS: /CS lµ ch©n chän chip, cßn A0, A1 cho phÐp chän cæng. C¸c ch©n nµy ®−îc dïng ®Ó truy cËp c¸c cæng A, B, C hoÆc thanh ghi ®iÒu khiÓn nh− tr×nh bµy ë b¶ng sau: B¶ng chän cæng cña 8255 C¸c chÕ ®é lµm viÖc cña 8255 C¸c cæng A, B, C cña 8255 ®−îc dïng ®Ó nhËp xuÊt d÷ liÖu, cßn thanh ghi ®iÒu khiÓn th× ®−îc lËp tr×nh ®Ó chän chÕ ®é lµm viÖc cho c¸c cæng nµy. C¸c cæng cña 8255 ®−îc lËp tr×nh theo c¸c chÕ ®é sau: 1. ChÕ ®é 0 (Mode 0): §©y lµ chÕ ®é vµo/ra ®¬n gi¶n. ë chÕ ®é nµy, c¸c cæng A, B, CL, CU cã thÓ ®−îc lËp tr×nh lµm ®Çu vµo hoÆc ®Çu ra. Nªn nhÊn m¹nh r»ng, ë chÕ ®é 0 th× tÊt c¶ c¸c bit hoÆc lµm ®Çu vµo, hoÆc lµm ®Çu ra mµ kh«ng thÓ ®iÒu khiÓn riªng rÏ tõng bit nh− c¸c cæng P0- P3 cña 8051. V× c¸c øng dông liªn quan ®Õn 8255 chñ yÕu sö dông chÕ ®é nµy vµ KIT còng chØ sö dông chÕ ®é nµy nªn chóng ta sÏ t×m hiÓu kü h¬n. /CS A1 A0 Chän cæng 0 0 0 Cæng A 0 0 1 Cæng B 0 1 0 Cæng C 0 1 1 Thanh ghi ®iÒu khiÓn 1 x x 8255 Kh«ng ®−îc chän suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 52 2. ChÕ ®é 1 (Mode 1): ë chÕ ®é nµy, cæng A ,B cã thÓ dïng lµm cæng vµo/ ra hai chiÒu víi kh¶ n¨ng b¾t tay. TÝn hiÖu b¾t tay ®−îc cÊp bëi c¸c bit cña cæng C. 3. ChÕ ®é 2 (Mode 2): ë chÕ ®é nµy, cæng A cã thÓ ®−îc dïng lµm cæng vµo/ra hai chiÒu víi kh¶ n¨ng b¾t tay, tÝn hiÖu b¾t tay ®−îc cÊp bëi c¸c bit cæng C. Cæng B cã thÓ ®−îc dïng nh− ë chÕ ®é vµo/ ra ®¬n gi¶n hoÆc ë chÕ ®é b¾t tay Mode 1. 4. ChÕ ®é BSR: §©y lµ chÕ ®é thiÕt lËp / xãa bit (Bit Set/Reset). ë chÕ ®é nµy chØ cã nh÷ng bit riªng rÏ cña cæng C cã thÓ lËp tr×nh ®−îc. LËp tr×nh chÕ ®é vµo ra ®¬n gi¶n H3ng Intel gäi chÕ ®é 0 lµ chÕ ®é vµo / ra c¬ së. Mét thuËt ng÷ kh¸c ®−îc sö dông phæ biÕn ®ã lµ vµo ra ®¬n gi¶n. ë chÕ ®é nµy th× bÊt k× c«ng A, B, hay C ®Ó thÓ ®−îc lËp tr×nh lµm cæng vµo hoÆc ra riªng rÏ. Tuy nhiªn mét cæng kh«ng thÓ ®ång thêi võa lµ ®Çu vµo l¹i võa lµ ®Çu ra. D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 H×nh 2.15 Khu«n d¹ng tõ ®iÒu khiÓn cña 8255 (chÕ ®é vµo ra c¬ së) Chän mode 00 = Mode 0 01 = Mode 1 1x = Mode 2 1 = I/O Mode 0 = BSR Mode Cæng A 1= Input 0 = Output Cæng C PC7 – PC4 1= Input 0 = Output Cæng B 1= Input 0 = Output Cæng C PC3– PC0 1= Input 0 = Output Chän mode 0 = Mode 0 1 = Mode 1 Nhãm A Nhãm B suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 53 2.3.4 Khèi vµo/ra ADC, DAC H×nh 2.16 – S¬ ®å nguyªn lý khèi vµo/ra ADC, DAC 4PC5 GND C14.1 10uF GND 4PB0 4PB4 4PB1 4PB3 4PB6 4PB5 4PB2 4PB7 D1 D4 D0 D2 D3 D6 D7 D5 4PB6 4PB3 4PB5 4PB1 4PB2 4PB0 4PB7 4PB4 R2 2.7K U14 ADC0809/LCC EOC 7 CLK 10 VCC 11 +VREF 12 -VREF 16 ALE 22 ADDC 23 ADDB 24 ADDA 25 IN0 26 IN1 27 IN2 28 IN3 1 IN4 2 IN5 3 IN6 4 IN7 5 OE 9 START 6 DB0 17 DB1 14 DB2 15 DB3 8 DB4 18 DB5 19 DB6 20 DB7 21 4PC5/RD /WR A0 A1 SW1 SW DIP-4 /CS 6_8255 U16 LM555 OUT 3 RST 4 VCC 8 GND 1 CV 5 TRG 2THR 6 DSCHG 7 GND GND CLK ADC CLK ADC GND U1 8255 D0 34 D1 33 D2 32 D3 31 D4 30 D5 29 D6 28 D7 27 RD 5 WR 36 A0 9 A1 8 RESET 35 CS 6 PA0 4 PA1 3 PA2 2 PA3 1 PA4 40 PA5 39 PA6 38 PA7 37 PB0 18 PB1 19 PB2 20 PB3 21 PB4 22 PB5 23 PB6 24 PB7 25 PC0 14 PC1 15 PC2 16 PC3 17 PC4 13 PC5 12 PC6 11 PC7 10 V C C 2 6 GND 7 CR16.2 10nF ÑAÀU VAØO TÖÔNG TÖÏ U15 DAC0808 A8 12 A7 11 A6 10 A5 9 A4 8 A3 7 A2 6 A1 5 VR+ 14 VR- 15 IOUT 4 IOUT 2 COMP 16 V+ 13 V- 3 ÑAÀU RA TÖÔNG TÖÏ R17.1 4K7 -5V R15.1 1.5K R15.2 1.5K U18 LM35/TO VS+ 1 VOUT 2 CR1 104 -12V VCC - + U17A HA177413 2 6 7 4 C15.1 0.1uF VCC GND J_OUT ANALOG HEADER 2 1 2 GND GND 12V GND CR14 104 4PA0 4PA2 4PA3 4PA2 4PA0 4PA4 4PA6 4PA1 4PA3 4PA5 4PA7 VCC GND 4PC4 4PC0 CR15.1 C 4PC4 4PC3 4PC1 4PC2 4PC0 4PC1 4PC2 4PC3 VCC 4PA0 VCC VCC GND -5V -12V 12V J6 8255_4_5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 LED 7 DOAN, LED MATRIX 8X8 TO BOARD NGOAI VI 3 4PA1 D2 D1 D0 D4 D3 4PA2 D6 D5 VCC -5V -12V 12V GND /CS_8255_MATRIX_LED /RD A0 /CS_8255_7SEG_LED A1 /WR D7 A D C, D A C 4PA3 VCC VCC VCC R1 6.9K R3 10K CAÙC BOÄ BIEÁN ÑOÅI TÖÔNG TÖÏ SOÁ, SOÁ TÖÔNG TÖÏ 8255_2 ADC, DAC ADRRESS: PA_2:8004H PB_2:8005H PC_2:8006H CW_2:8007H GND R15.3 1K CR16.1 330pF J7 HEADER 8 1 2 3 4 5 6 7 8 VCC GND VCC 4PA1 R4 10K R5 10K CLOCK for ADC R15.4 1K suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 54 C¸c linh kiÖn chÝnh cã trong m¹ch: ADC0809 7 10 11 12 16 22 23 24 25 26 27 28 1 2 3 4 5 9 6 17 14 15 8 18 19 20 21 EOC CLK VCC +VREF -VREF ALE ADDC ADDB ADDA IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 OE START DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 ADC0809 lµ vi m¹ch chuyÓn ®æi tÝn hiÖu tõ t−¬ng tù sang sè 8 bit. Vi m¹ch nµy ®−îc chÕ t¹o theo c«ng nghÖ CMOS. Bé chuyÓn ®æi t−¬ng tù sè nµy sö dông ph−¬ng ph¸p chuyÓn ®æi xÊp xØ. Sai sè cña phÐp chuyÓn ®æi lµ 1 bit. Tuy nhiªn do yªu cÇu vÒ ®é chÝnh x¸c cña tÝn hiÖu trong bé KIT kh«ng qu¸ cao nªn sai sè nh− trªn lµ chÊp nhËn ®−îc. Sau ®©y lµ mét vµi ®Æc ®iÓm cña vi m¹ch ADC0809 : - Nguån nu«i 5 V. D¶i tÝn hiÖu lèi vµo t−¬ng tù 5V khi nguån nu«i lµ +5V. Cã thÓ më réng thang ®o b»ng c¸c gi¶i ph¸p kü thuËt cho tõng m¹ch cô thÓ. - DÔ dµng giao tiÕp víi vi ®iÒu khiÓn v× ®Çu ra cã bé ®Öm 3 tr¹ng th¸i nªn cã thÓ ghÐp trùc tiÕp vµo kªnh d÷ liÖu cña hÖ vi ®iÒu khiÓn. - Tæng sai sè ch−a chØnh 1/2 LSB. - Thêi gian chuyÓn ®æi 100 s . - TÇn sè xung clock 10kHz – 1028 kHz. - §¶m b¶o sai sè tuyÕn tÝnh trong d¶i nhiÖt ®é tõ –400C 85OC. Chøc n¨ng cña c¸c ch©n cña ADC0809 : H×nh 2.17 - S¬ ®å ch©n cña ADC 0809 suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 55 - IN0 – IN7 : 8 ch©n ®Çu vµo t−¬ng tù. - A, B, C : c¸c ch©n tÝn hiÖu chän kªnh. - C¸c ch©n D0 D7 : lµ c¸c ®Çu ra sè. - ALE : ch©n tÝn hiÖu cho phÐp chèt sè liÖu ®Çu vµo. - Start : xung cho phÐp b¾t ®Çu chuyÓn ®æi. - Clk : ®Çu vµo cung cÊp xung clock cho ADC - Ref(+) : ®iÖn ¸p vµo chuÈn +5v - Ref(-) : ®iÖn ¸p vµo chuÈn 0 - OE : Ch©n cho phÐp xuÊt d÷ liÖu ®3 chuyÓn ®æi ra DataBus. - EOC : Cho biÕt qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi ®3 kÕt thóc. - Vcc: nguån cung cÊp Ho¹t ®éng cña ADC0809 : §Çu tiªn ta ph¸t tÝn hiÖu vµo 3 ch©n A, B, C ®Ó chän cæng vµo t−¬ng tù. §Ó b¾t ®Çu cho ADC0809 ho¹t ®éng, ta ph¸t xung vµo ch©n Start. TiÕp tôc ph¸t xung ALE ®Ó chèt d÷ liÖu t−¬ng tù ®Çu vµo. Sau khi qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi t−¬ng tù – sè ®3 diÔn ra xong. ADC0809 sÏ tù ph¸t ra mét xung trªn ch©n EOC ®Ó b¸o cho biÕt ®3 kÕt thóc qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi. §Ó d÷ liÖu ®−îc ®−a ra c¸c ch©n D0 D7, ta ph¸t mét xung vµo ch©n OE cña ADC0809. B©y giê cã thÓ ®äc d÷ liÖu ®−îc. Trong m¹ch nguyªn lý cña khèi vµo/ra ADC-DAC, ADC0809 ®−îc ®iÒu khiÓn bëi 2 cæng cña 8255. Cæng PA cña 8255 ®−îc nèi víi c¸c ch©n ra sè cña ADC, cßn viÖc ph¸t xung ®iÒu khiÓn ADC ®−îc thùc hiÖn bëi 4 bit thÊp cña cæng PC. LM555 §©y lµ vi m¹ch dïng ®Ó t¹o xung clock cho ADC0809. Vi m¹ch nµy ®−îc sö dông réng r3i trong c¸c øng dông cÇn t¹o ra xung vu«ng cã tÇn sè thay ®æi. D−íi ®©y lµ s¬ ®å khèi vµ c¸ch lµm viÖc cña IC nµy. suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 56 LM35 Trong phÇn chuyÓn ®æi ADC, DAC ngoµi ®Çu vµo tÝn hiÖu t−¬ng tù b»ng c¸c biÕn trë vi chØnh, trªn KIT cßn trang bÞ mét c¶m biÕn nhiÖt ®é, hä LM35. §©y lµ hä c¶m biÕn nhiÖt, m¹ch tÝch hîp, chÝnh x¸c cao, cã ®iÖn ¸p ®Çu ra tû lÖ tuyÕn tÝnh víi nhiÖt ®é theo thang ®é C. Hä c¶m biÕn nµy kh«ng yªu cÇu c¨n chØnh ngoµi v× vèn nã ®3 ®−îc c¨n chØnh. Hä nµy cho ®iÖn ¸p ra 10mV øng víi thay ®æi nhiÖt ®é lµ 10C. U1 LM555 3 4 8 5 2 6 7 OUT RST VCC CV TRG THR DSCHG H×nh 2.18 - S¬ ®å ch©n LM555 H×nh 2.19 S¬ ®å ch©n cña LM35 U6 DAC0808 12 11 10 9 8 7 6 5 14 15 4 2 16 1 3 3 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 VR+ VR- IOUT IOUT COMP V + V - H×nh 2.20 - S¬ ®å ch©n cña DAC0808 suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 57 DAC0808 DAC0808 lµ vi m¹ch chuyÓn ®æi tÝn hiÖu tõ sè sang t−¬ng tù cã ®é chÝnh x¸c 8 bit. TÝn hiÖu t−¬ng tù lµ dßng (Iout) vµ nÕu nèi ®iÖn trë tíi ch©n Iout th× kÕt qu¶ sÏ ®−îc chuyÓn thµnh ®iÖn ¸p. Dßng tæng ®−îc cÊp bëi ch©n Iout lµ mét hµm sè nhÞ ph©n cña c¸c ®Çu vµo D0 – D7 cña DAC0808 vµ ®−îc tÝnh theo Iref nh− sau: 7 6 5 4 3 2 1 0 2 4 8 16 32 64 128 256 OUT REF D D D D D D D D I I Dßng ®Çu vµo IREF ph¶i ®−îc ¸p vµo ch©n 14. Dßng IREF th−êng ®¹t gi¸ trÞ 2mA. NÕu IREF = 2mA, cßn tÊt c¶ ®Çu vµo nèi víi møc cao th× dßng ®iÖn cùc ®¹i ë ®Çu ra lµ 1.99mA. ChuyÓn IOUT sang ®iÖn ¸p ë DAC0808 NÕu nèi ®iÖn trë tíi ch©n IOUT th× dßng ®−îc chuyÓn thµnh ®iÖn ¸p vµ cã thÓ kiÓm tra ®Çu ra b»ng m¸y hiÖn sãng. Tuy nhiªn, nh− vËy sÏ lµm gi¶m ®é chÝnh x¸c do bÞ thay ®æi trë kh¸ng vµo cña t¶i. V× vËy dßng IREF cÇn ®−îc c¸ch ly b»ng c¸ch dïng khuyÕch ®¹i thuËt to¸n, vÝ dô nh− HA17741 víi ®iÖn trë håi tiÕp Rf = 5 K. Chøc n¨ng c¸c ch©n : - A1 A8 : C¸c ®Çu vµo sè - VR+ : §iÖn ¸p chuÈn d−¬ng - VR- : §iÖn ¸p chuÈn ©m - V- (VEE) : §iÖn ¸p so s¸nh hiÖu chØnh - V+ : §iÖn ¸p nguån cung cÊp - COMP : Ch©n tÝn hiÖu so s¸nh - IOUT : Dßng ra d−¬ng - /IOUT : Dßng ra ©m Sau ®©y lµ m¹ch øng dông phæ biÕn nhÊt cña ADC0808 : suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 58 suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 59 2.3.5 Khèi vµo/ra xung sè, ®iÒu khiÓn ®éng c¬ b−íc 3PA2 3PA3 RN2 10k 1 2 3 4 5 6 7 8 9 3PA4 J9 HEADER 2 1 2 3PA5 VCC 3PA6 ÑOÄNG CÔ 1 CHIEÀU GND 3PA7 3PC7 VCC 3PA3 3PA4 U3 8255 D0 34 D1 33 D2 32 D3 31 D4 30 D5 29 D6 28 D7 27 RD 5 WR 36 A0 9 A1 8 RESET 35 CS 6 PA0 4 PA1 3 PA2 2 PA3 1 PA4 40 PA5 39 PA6 38 PA7 37 PB0 18 PB1 19 PB2 20 PB3 21 PB4 22 PB5 23 PB6 24 PB7 25 PC0 14 PC1 15 PC2 16 PC3 17 PC4 13 PC5 12 PC6 11 PC7 10 VCC 26 GND 7 3PA5 3PC4 3PA6 3PA7 ÑAÀU VAØO XUNG DAÏNG NUÙT AÁN 3PC5 3PC4 3PC5 3PC6 3PC7 8255_3 XUNG SOÁ, ÑOÄNG CÔ BÖÔÙC ADRRESS: PA_3:8008H PB_3:8009H PC_3:800AH CW_3:800BH 3PC6 J10 HEADER 2 1 2 Ñ I E ÀU K H I E ÅN Ñ OÄN G CÔ BÖÔÙC OUT5 J6 HEADER 2 1 2 R22.21 1K R22.22 1K R22.23 1K R22.24 1K D22.9 J11 HEADER 2 1 2 D22.10 D22.11 D22.12 3PB0 J7 HEADER 2 1 2 GND CR3 104 SW1 SW DIP-10 V A ØO R A X UNG SOÁ 3PC0 3PC1 3PC2 3PC3 3PB1 VCC OUT6 D0 D1 D2 D4 D3 D5 VCC D6 D7 D22.13 LED GND 3PB2 /RD /WR A1 A0 /CS_8255_PULSE_STEPPER GND 3PB3 3PB1 3PB0 3PB3 3PB2 3PB4 ÑAÀU VAØO SOÁ 3PB5 3PB4 3PC1 3PC0 3PA0 3PA1 SW22.9 SW22.10 3PB5 SW22.11 SW22.12 3PA2 D22.14 LED SW2 SW KEY-SPDT D22.15 LED OUT5 3PA6 3PC3 D22.16 LED OUT6 D22.17 LED 3PC2 Ñ OÄNG CÔ 1 CH I E ÀU 3PC4 D22.18 LED 3PA0 3PC4 3PA5 3PA1 3PC5 3PA4 3PA2 3PC5 3PA3 RN1 1k 1 2 3 4 5 6 7 8 9 3PC6 3PA3 VCC 3PA2 3PA4 R22.9 1K R22.10 1K 3PC6 R22.11 1K R22.12 1K 3PA1 3PA5 3PC7 U4 ULN2803 COM 10 IN1 1 IN2 2 IN3 3 IN4 4 IN5 5 IN6 6 IN7 7 IN8 8 OUT1 18 OUT2 17 OUT3 16 OUT4 15 OUT5 14 OUT6 13 OUT7 12 OUT8 11 3PA0 3PA6 ÑOÄNG CÔ BÖÔÙC J_STEPMOTOR HEADER 6 1 2 3 4 5 6 D22.19 LED 3PA7 3PC7 D22.20 LED 12VVCC ÑAÀU VAØO XUNG TÖØ CAÙC THIEÁT BÒ NGOAØI NHÖ ENCODER 3PA7 D5 3PA0 J5 8255_3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 D6 VAØO RA XUNG SOÁ ÑOÄNG CÔ BÖÔÙC VCC 12V GND -5V -12V A0 A1 /WR /RD D0 /CS_8255_PULSE_STEPPER D2 D1 VCC GND -5V D3 -12V 12V D4 D7 3PA1 Linh kiÖn chÝnh cã trong m¹ch : §éng c¬ b−íc §éng c¬ b−íc thùc hiÖn viÖc chuyÓn c¸c xung ®iÖn thµnh c¸c b−íc quay mÞn cña motor. Do cã sù t−¬ng øng 1-1 gi÷a xung ®iÖn ®iÒu khiÓn vµ b−íc quay cña motor nªn ®éng c¬ b−íc cã ®é chÝnh x¸c dÞch chuyÓn cao. V× vËy ®éng c¬ b−íc th−êng ®−îc sö dông trong c¸c thiÕt bÞ to¹ ®é chÝnh x¸c nh− c¸nh tay robot, m¸y in, m¸y vÏ, thiÕt bÞ khoa häc... H×nh 2.21 - Khèi vµo/ra xung sè vµ ®iÒu khiÓn ®éng c¬ b−íc, ®éng c¬ 1 chiÒu suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 60 Nguyªn lý ho¹t ®éng vµ cÊu t¹o cña ®éng c¬ b−íc ®−îc tr×nh bµy nh− sau : Nh− h×nh vÏ trªn lµ lo¹i ®éng c¬ b−íc lo¹i nam ch©m vÜnh cöu. Roto lµm b»ng nam ch©m vÜnh cöu cßn c¸c cuén d©y ®−îc quÊn trªn stato. B−íc gãc cña r«to lµ 900 . §éng c¬ cã 4 cùc ®−îc ®Æt ë vÞ trÝ ®èi diÖn nhau tõng cÆp mét, gåm XX , vµ YY , . Tuú thuéc vµo chiÒu dßng ®iÖn ch¹y qua c¸c cuén d©y mµ tõ tr−êng cña stato sÏ cã mét h−íng nhÊt ®Þnh. Do ®ã roto sÏ ®−îc ®Þnh vÞ chÝnh x¸c. ViÖc thay ®æi thø tù chiÒu dßng ®iÖn ch¹y qua c¸c cuén d©y theo mét tr×nh tù nhÊt ®Þnh sÏ ®iÒu khiÓn ®−îc ®éng c¬ ch¹y thuËn hay ch¹y ng−îc nh− mong muèn. Vµ tèc ®é cña ®éng c¬ cã thÓ ®−îc ®iÒu chØnh b»ng kho¶ng thêi gian trÔ gi÷a hai lÇn thay ®æi thø tù chiÒu dßng ®iÖn. Theo chiÒu kim ®ång hå Ng−îc chiÒu kim ®ång hå H×nh 2.23 - Nguyªn lý cÊp xung cho ®éng c¬ b−íc. H×nh 2.22 - Nguyªn lý cÊu t¹o cña ®éng c¬ b−íc. suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 61 Trong m¹ch nguyªn lý ë h×nh 2.20 cã mét header 6 ®Çu ra ®Ó ®iÒu khiÓn ®éng c¬ b−íc (Stepper motor). Lo¹i ®éng c¬ b−íc ®−îc l¾p ®Æt trªn bé KIT lµ ®éng c¬ b−íc cã ®iÖn ¸p nguån cÊp lµ 5V vµ ®é ph©n gi¶i lµ 200, tøc lµ víi mçi nhÞp ®iÒu khiÓn, motor b−íc sÏ quay mét gãc = 3600/200 = 1,80. H×nh cña khèi xung sè, ®éng c¬ b−íc, ®éng c¬ 1 chiÒu suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 62 2.3.6 Khèi hiÓn thÞ LED matrix LED matrix 8x8 lµ mét b¶ng 64 ®iÓm LED bè trÝ theo kiÓu ma trËn 8 hµng x 8 cét, t¹i mçi ®iÓm 2 LED xanh vµ ®á ®Êu chung An«t, mçi hµng gåm 8 ®iÓm còng ®Êu chung An«t víi nhau. Nh− vËy ma trËn LED cã 24 ch©n : 8 ch©n An«t chung, 8 ch©n ®iÒu khiÓn ®Ìn xanh vµ 8 ch©n ®iÒu khiÓn ®Ìn ®á. §Þa chØ c¸c cæng vµ thanh ghi ®iÒu khiÓn cña 8255 ®iÒu khiÓn LED matrix nh− sau : PA5 : 800Ch PB5 : 800Dh PC5 : 800Eh CW5 : 800Fh H×nh 2.24 - S¬ ®å nguyªn lý m¹ch hiÓn thÞ LED matrix 5PC0 8x8 Bi-Color Led Matrix CLM1 12 A8 13 A4 3 A5 6 A6 9 A7 23 R1 20 R2 11 R8 17 R3 14 R4 5 R6 8 R7 2 R5 16 A3 19 A2 22 A1 2 4 G1 2 1 G2 1 8 G3 1 5 G4 1 G5 4 G6 7 G7 1 0 G8 5PB1 D2 D1 D3 5PC1 D5 D7 U41 ULN2803 COM 10 IN1 1 IN2 2 IN3 3 IN4 4 IN5 5 IN6 6 IN7 7 IN8 8 OUT1 18 OUT2 17 OUT3 16 OUT4 15 OUT5 14 OUT6 13 OUT7 12 OUT8 11 5PC2 5PB2 U42 ULN2803 COM 10 IN1 1 IN2 2 IN3 3 IN4 4 IN5 5 IN6 6 IN7 7 IN8 8 OUT1 18 OUT2 17 OUT3 16 OUT4 15 OUT5 14 OUT6 13 OUT7 12 OUT8 11 5PC3 A0 D1 1 2 5PB3 A1 /RD /WR 5PC4 5PB4 D2 1 2 D3 1 2 D4 1 2 D5 1 2 D6 1 2 D7 1 2 5PC5 5PA4 L E D M A T R A ÄN 5PB5 5PA5 5PC6 DATA (D0-D7) 5PA6 5PB6 GND 5PA7 5PC7 5PB7 TL1 C2383 TL2 C2383 TL3 C2383 TL6 C2383 TL7 C2383 TL8 C2383 VCC VCC VCC 5PA0 5PA3 5PA1 5PA5 5PA2 5PA4 GND 5PA7 5PA6 TL4 C2383 TL5 C2383 RG1 RG3 RG4 RG5 RG6 RG7 RG8 U18 8255 D0 34 D1 33 D2 32 D3 31 D4 30 D5 29 D6 28 D7 27 PA0 4 PA1 3 PA2 2 PA3 1 PA4 40 PA5 39 PA6 38 PA7 37 PB0 18 PB1 19 PB2 20 PB3 21 PB4 22 PB5 23 PB6 24 PB7 25 PC0 14 PC1 15 PC2 16 PC3 17 PC4 13 PC5 12 PC6 11 PC7 10 V C C 2 6 GND 7 RD 5 WR 36 A0 9 A1 8 RESET 35 CS 6 D16 1 2 D15 1 2 D14 1 2 D13 1 2 D12 1 2 D10 1 2 D11 1 2 D9 1 2 5PA0 5PA1 5PA2 5PA3 5PB0 5PB1 5PB2 5PB3 8255_5 LED MA TRAÄN ADRRESS: PA_5:800CH PB_5:800DH PC_5:800EH CW_5:800FH 5PB4 5PB5 5PB6 RR1 RR2 5PB7 RR3 RR4 RR5 RR6 RR7 5PC0 RR8 5PC1 5PC2 5PC3 5PC4 5PC5 5PC6 5PC7 /CS_8255_MATRIX_LED D4 D6 RG2 -5V VCC GND -12V 12V 5PB0 J6 8255_4_5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 LED 7 DOAN, LED MATRIX 8X8 TO BOARD NGOAI VI 3 D1 D0 D2 D5 D4 D3 D6 -5V VCC D0 -12V 12V GND D8 1 2 A0 /CS_8255_MATRIX_LED /RD /CS_8255_7SEG_LED A1 /WR D7 suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 63 H×nh cña khèi LED ®¬n, LED 7 ®o¹n, LED ma trËn suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹n : L©m t¨ng §øc – Lª TiÕn Dòng – Bé m«n T§H Trang 64 ULN2803: IC lµm nhiÖm vô ®Öm dßng cho LED ma trËn vµ ®éng c¬ b−íc còng nh− ®éng c¬ 1 chiÒu. IC nµy gåm 8 bé tranzitor NPN m¾c Darlington, chÞu ®−îc ®iÖn ¸p ®Çu vµo ®Õn 30V, ®Çu ra ®Õn 50V, dßng IC cùc ®¹i cã thÓ chÞu ®−îc lµ 500mA, ®ñ ®Ó ®Öm dßng cho ma trËn LED. Ngoµi ra nã cßn tÝch hîp c¸c transistor ®Ó chèng qu¸ ¸p khi ®ãng ng¾t c¸c t¶i c¶m (c¸c cuén d©y cña ®éng c¬). Nguyªn lý ho¹t ®éng: Khi ®Çu vµo t−¬ng øng ë møc cao th× ®Çu ra t−¬ng øng ë møc thÊp. H×nh 2.25 S¬ ®å ch©n cña UNL2803 suu tam: trinhvubao.ac@gmail.com www.scribd.com/bao_trinh Gi¸o tr×nh m«n Kü thuËt Vi §iÒu KhiÓn Ch−¬ng21 : thiÕt kÕ Kit vi ®iÒu khiÓn Biªn so¹