Nội dung

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TAO TRƯỜNG…………………. Đồ án THẾT KẾ HỆ THỐNG MỞ CỬA TỰ ĐỘN BẰNG MÃ MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ...........................................................................................................1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHẦN TỬ .................................................2 1.1. TỔNG QUAN VỀ PIC 16F877A ......................................................................2 1.1.1. Sơ đồ khối và bảng mô tả chức năng các chân của PIC16F877A ............3 1.1.2. Tổ chức bộ nhớ ........................................................................................10 1.1.2.1. Tổ chức của bộ nhớ chƣơng trình .....................................................11 1.1.2.2. Tổ chức bộ nhớ dữ liệu .....................................................................11 1.1.2.3. Các thanh ghi mục đích chung ..........................................................11 1.1.2.4. Các thanh ghi chức năng đặc biệt .....................................................13 1.1.2.5. Các thanh ghi trạng thái ....................................................................13 1.1.3. Các cổng của PIC 16F877A ....................................................................14 1.1.3.1. PORTA và thanh ghi TRISA ...........................................................14 1.1.3.2. PORTB và thanh ghi TRISB .............................................................15 1.1.3.3. PORTC và thanh ghi TRISC .............................................................17 1.1.3.4. PORTD và thanh ghi TRISD ............................................................20 1.1.3.5. PORTE và thanh ghi TRISE .............................................................20 1.1.4. Hoạt động của định thời ..........................................................................22 1.1.4.1. Bộ định thời TIMER0 .......................................................................22 1.1.4.2. Bộ định thời TIMER1 .......................................................................24 1.1.4.3. Bộ định thời TIMER2 .......................................................................25 1.2. THIẾT BỊ HIỂN THỊ LCD .............................................................................27 1.2.1. Hình dáng kích thước. .............................................................................27 1.2.2. Các chân chức năng. ...............................................................................28 1.2.3. Sơ đồ khối của HD44780. ........................................................................29 1.2.4. Tập lệnh của LCD. ...................................................................................33 1.2.5. Đặc tính của các chân giao tiếp. .............................................................38 CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MOTOR .......................39 2.1. SƠ ĐỒ KHỐI ..................................................................................................39 2.2. THIẾT KẾ CÁC KHỐI ...................................................................................39 2.2.1. Bộ xử lý ....................................................................................................39 2.2.2. Khối hiển thị ............................................................................................40 2.2.3.Ma trận phím . ..........................................................................................41 2.2.3.1 Cấu tạo . .............................................................................................41 2.2.3.2. nguyên lý quét phím. ........................................................................42 2.2.5. Khối công suất động cơ. ..........................................................................43 2.2.5.1. Motor DC ..........................................................................................43 2.2.5.2. Mạch cầu H .......................................................................................43 2.2.5. Khối nguồn...............................................................................................44 2.3. SƠ ĐỒ MẠCH HỆ THỐNG ...........................................................................45 CHƢƠNG 3: PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN ...........................................................46 3.1. LƢU ĐỒ THUẬT TOÁN ...............................................................................46 3.2. CHƢƠNG TRÌNH ..........................................................................................48 KẾT LUẬN ..............................................................................................................55 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................ 57 Đồ án tốt nghiệp LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến, thế giới của chúng ta đã và đang một ngày thay đổi, văn minh và hiện đại hơn. Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm nổi bật nhƣ sự chính xác cao, tốc đọ nhanh, gọn nhẹ là nhữnh yếu tố rất cần thiết góp phần cho hoạt động của con ngƣời đạt hiệu quả cao. Điện tử đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ. Điện tử đã đáp ứng đƣợc những đòi hỏi không ngừng từ các lĩnh vực Công – Nông – Lâm – Ngƣ nghiệp cho đến các nhu cầu cần thiết trong hoạt động đời sống hằng ngày. Nhắc đến Điện tử không thể không nhắc đến Kĩ thuật vi điều khiển. Kĩ thuật vi điều khiển đã trở nên quen thuộc trong ngành kỹ thuật điện tử và cả trong các ứng dụng đời thƣờng. Hầu hết các dây truyền tự động lớn và các sản phẩm dân dụng ta đều thấy sự xuất hiện của vi điều khiển. Vi điểu khiển đƣợc nhà sản xuất tích hợp rất nhiều các nhiều tính năng với các bộ ngoại vi đƣợc tích hợp ngay trên vi điều khiển, cùng với khả năng xử lý nhiều hoạt động phức tạp, tất cả đƣợc tích hợp trên một con chip nhỏ gọn, chính vì vậy sẽ có nhiều thuận lợi hơn trong thiết kế board, khi đó board mạch sẽ nhỏ gọn và đẹp hơn dễ thiết kế hơn rất nhiều. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật là sự phát triển của vi điều khiển và các ứng dụng của nó trong kỹ thuật. Chính vì vậy em đã lựa chọn đề tài: THẾT KẾ HỆ THỐNG MỞ CỬA TỰ ĐỘN BẰNG MÃ, và vận dụng những kiến thức về vi điều khiển mà em đã đƣợc học để hoàn thành đề tài Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, do sự hạn chế về thời gian, tài liệu và trình độ có hạn nên không tránh khỏi có thiếu sót. Em rất mong đƣợc sự đóng góp ý kiến của thầy cô trong hội đồng và các bạn để đồ án tốt nghiệp của em đƣợc hoàn thiện hơn. Sinh viên: Phạm Quý Nghiêm – Lớp ĐT1001 1 Đồ án tốt nghiệp Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHẦN TỬ 1.1. TỔNG QUAN VỀ PIC 16F877A Thông thƣờng có 4 họ vi điều khiển 8 bit chính là 6811 của Motorola, 8051 của Intel, z8 của Xilog và Pic 16 của Microchip Technology. Mỗi một loại trên đây đều có một tập lệnh và thanh ghi riêng duy nhất, nên chúng thƣờng không tƣơng thích lẫn nhau. Ngoài ra cũng có những bộ vi điều khiển 16 bit và 32 bit đƣợc sản xuất bởi các hãng khác nhau. Với tất cả những bộ vi điều khiển khác nhau thì tiêu chuẩn để lựa chọn là: * Đáp ứng đƣợc nhu cầu tính toán của bài toán một cách hiệu quả, đầy đủ chức năng cần thiết và thấp nhất về mặt giá thành. Trong khi phân tích các nhu cầu của một dự án dựa trên bộ vi điều khiển chúng ta phải biết bộ vi điều khiển nào là 8 bit, 16 bit hay 32 bit có thể đáp ứng tốt nhất nhu cầu của bài toán một cách hiệu quả. Những tiêu chuẩn đó là: - Tốc độ: tốc độ lớn nhất mà vi điều khiển hỗ trợ là bao nhiêu. - Kiểu đóng vỏ: Đóng vỏ kiểu DIP 40 chân hay QFP. Đây là yêu cầu quan trọng xét về không gian, kiểu lắp ráp và tạo mẫu thử cho sản phẩm cuối cùng. - Công suất tiêu thụ: Điều này đặc biệt khắt khe đối với các sản phẩm dùng pin, ắc quy. - Dung lƣợng bộ nhớ Rom và Ram trên chíp. - Số chân vào ra và bộ định thời trên chíp. - Khả năng dễ dàng nâng cấp cho hiệu suất cao hoặc giảm công suất tiêu thụ. - Giá thành cho một đơn vị: Điều này quan trọng quyết định giá thành sản phẩm mà một bộ vi điều khiển đƣợc sử dụng. *) Có sẵn các công cụ phát triển phần mềm nhƣ các trình biên dịch, trình hợp ngữ và gỡ rối. Sinh viên: Phạm Quý Nghiêm – Lớp ĐT1001 2 Đồ án tốt nghiệp *) Nguồn các bộ vi điều khiển sẵn có nhiều và tin cậy. Khả năng sẵn sàng đáp ứng về số lƣợng trong hiện tại tƣơng lai. Hiện nay các bộ vi điều khiển 8 bit họ 8051 là có số lƣợng lớn nhất các nhà cung cấp đa dạng nhƣ Intel, Atmel, Philip… Nhƣng về mặt tính năng và công năng thì có thề xem PIC vƣợt trội hơn rất nhiều so với 89 với nhiều module đƣợc tích hợp sẵn nhƣ ADC10 BIT, PWM 10 BIT, PROM 256 BYTE, COMPARATER, VERF COMPARATER, một đặc điểm nữa là tất cả các vi điều khiển PIC sử dụng thì đều có chuẩn PI tức chuẩn công nghiệp thay vì chuẩn PC (chuẩn dân dụng). Ngoài ra PIC còn đƣợc rất nhiều nhà sản xuất phần mềm tạo ra các ngôn ngữ hỗ trợ cho việc lập trình ngoài ngôn ngữ Asembly ra còn có thể sử dụng ngôn ngữ C thì sử dụng CCSC, HTPIC hay sử dụng Basic thì có MirkoBasic… và còn nhiều chƣơng trình khác nữa để hỗ trợ cho việc lập trình bên cạnh ngôn ngữ kinh điển là asmbler. Nên trong đề tài này tôi lựa chọn sử dụng vi điều khiển PIC làm bộ điều khiển chính, và ở đây là PIC16F877A. 1.1.1. Sơ đồ khối và bảng mô tả chức năng các chân của PIC16F877A Hình 1.1. PIC 16F877A Sinh viên: Phạm Quý Nghiêm – Lớp ĐT1001 3 Đồ án tốt nghiệp Hình 1.2. Sơ đồ khối của PIC16F877A Sinh viên: Phạm Quý Nghiêm – Lớp ĐT1001 4 Đồ án tốt nghiệp Bảng mô tả chức năng các chân của PIC16F877A Pin Name DIP Pin# PLCC Pin# QFT Pin# I/O/P Type Buffer Type Description Đầu vào của xung dao OSC1/CLKIN 13 14 30 1 ST/CMOS(4) động thạch anh/ngõ vào xung clock ngoại Đầu ra của xung dao động thạch anh. Nối với OSC2/CLKOUT 1 2 18 O - thạch anh hay cộng hƣởng trong chế độ dao động của thạch anh.Trong chế độ RC, ngõ ra của chân OSC2. MCLR /Vpp 1 2 18 I/P ST Ngõ vào của Master Clear(Reset) hoặc ngõ vào điện thế đƣợc lập trình. Chân này cho phép tín hiệu Reset thiết bị tác động ở mức thấp. RA0/AN0 2 3 19 I/O TTL RA1/AN1 3 4 20 I/O TTL 4 5 I/O TTL RA2/AN2/VREF – 21 Sinh viên: Phạm Quý Nghiêm – Lớp ĐT1001 PORTA là port vào ra hai chiều. RA0 có thể làm ngõ vào tuơng tự thứ 0. RA1 có thể làm ngõ vào tuơng tự thứ 1 RA2 có thể làm ngõ vào tuơng tự 2 hoặc điện áp chuẩn tƣơng tự âm. 5 Đồ án tốt nghiệp RA3/AN3/VREF + 5 6 22 I/O TTL RA3 có thể làm ngõ vào tuơng tự 3 hoặc điện áp chuẩn tƣơng tự dƣơng. RA4 có thể làm ngõ vào xung clock cho bộ định thời Timer0. RA4/T0CKI 6 7 23 I/O ST RA5/ SS /AN4 7 8 24 I/O TTL RB0/INT 33 36 8 I/O TTL/ST(1) RB1 34 37 9 I/O TTL RB2 35 38 10 I/O TTL ngắt ngoà RB3 có thể làm ngõ vào của điện thế đƣợc lập trình ở mức thấp. RB3/PGM 36 39 11 I/O TTL RB4 37 41 14 I/O TTL RB5 38 42 15 I/O TTL RB6/PGC 39 43 16 I/O TTL/ST(2) RA5 có thể làm ngõ vào tƣơng tự thứ 4 PORTB chiều. là port hai RB0 có thể làm chân . Interrupt-on-change pin. Interrupt-on-change pin. Interrupt-on-change pin hoặc RB7/PGD 40 44 17 I/O Sinh viên: Phạm Quý Nghiêm – Lớp ĐT1001 TTL/ST(3) In-Crcuit Debugger pin . 6 Đồ án tốt nghiệp Serial programming clock. Interrupt-on-change pin hoặc In-Crcuit Debugger pin . Serial programming data . PORTC là port vào ra hai chiều. RC0/T1OSO/T1C KI RC1/T1OSI/CCP2 15 16 16 18 32 35 I/O I/O ST ST RC0 có thể là ngõ vào của bộ dao động Timer1 hoặc ngõ xung clock cho Timer1 RC1 có thể là ngõ vào của bộ dao động Timer1 hoặc ngõ vào Capture2/ngõ ra compare2/ngõ PWM2. RC2/CCP1 17 19 36 I/O ST RC3/SCK/SCL 18 20 37 I/O ST RC4/SDI/SDA 23 25 42 I/O ST vào RC2 có thể ngõ vào capture1/ngõ ra compare1/ngõ vào PWM1 RC3 có thể là ngõ vào xung Clock đồng bộ nội tiếp/ngõ ra trong cả hai chế độ SPI và I2C RC4 có thể là dữ liệu Sinh viên: Phạm Quý Nghiêm – Lớp ĐT1001 7