MỤC LỤC

Chương I:GIỚI THIỆU LINH KIỆN

Trang

1.1 Màn hình LCD                                                                                      1

1.2 IC nhớ AT24C04                                                                                  2

1.3 Khái quát về op_amp                                                                              3

1.4 Động cơ một chiều                                                                                  4

1.5 Vi điều khiển AT89C51

1.5.1 Cấu trúc phần cứng họ MCS-51

1.5.2 Khảo sát sơ đồ chân at89c51, chức năng từng chân                                                             7

1.5.3 Hoạt động timer của at89c51                                                                                       11

1.5.4 Tóm tắt tập  lệnh của at89c51                                                                                             13

CHƯƠNG II: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

2.1  Sơ đồ ngyuên lý                                                                                                                15

2.2 Sơ đồ khối                                                                                                                           16

2.3 Lưu đồ giải thuật                                                                                                               17

2.4 Nguyên lý hoạt động                                                                                                         22

2.4.1 Hoạt  động của khối động lực                                                                                                 23

2.4.2 Hoạt  động của cảm biến                                                                                                      24

2.4.3 Hoạt  động của khối hiển thị

Chương III: THI CÔNG MẠCH

3.1 Sơ đồ mạch in                                                                                                                      26

3.1.1 Khối   xử lý

3.1.2 Mạch Thu Phát Hồng Ngọai                                                                                               28

3.2 Chương Trình                                                                                                                    29

3.3 Kết quả thi công                                                                                                                      53

Kết Luận                                                                                                                                     54

Tài liệu tham khảo                                                                                                                            55

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU  LINH KIỆN

1.1  Màn hình LCD :

Để hiển thị tiết kiệm năng lượng  và linh hoạt hơn chúng em sử dụng  bộ hiển thị LCD

20 x 4  ,hiển thị 4 dòng  mỗi dòng 20 ký tự , LCD này  sử dụng IC điều khiển HD44780 .

Sơ  đồ chân của LCD như sau:

Nguồn  cấp cho LCD 5 VDC ,dòng khoảng  vài mA , chân  số 3 là  chân điều khiển Vee dùng để thay đổi   độ tương phản màn hình hiển thị , lý tưởng thì chân này nối lên nguồn  đện áp thay đổi được  , khi sử dụng  thực hiện bằng cách gắn mạch chia áp dùng biến  trở  đầu   ra thay đổi đưa vào  chân này .

Chân 4 là đường   RS đây  là một  trong ba ngõ vào điều khiển  lệnh . Khi chân này mức thấp  thì các dữ liệu  được  truyền  đến LCD được xử  lý như các mệnh

lệnh  và các dữ liệu  đọc  ra chỉ trạng  thái của nó. Bằng  cach đưa đường RS này lên mức cao thì dữ liệu  ký tự có thể xuất  / nhập trên module này.

Chân  số 5 là đường R/W  , chân này được kéo xuống mức thâp để ghi các lệnh hay dữ lịêu ký tự vào  module hoặc kéo lên mức cao để đọc dữ liệu hay ký tự  từ các thanh ghi của nó.

Chân  số 6 là đường   enable ,ngõ vào này dùng để khởi động việc chuyển   các lệnh hay dữ liệu  ký tự giữa   module và các đường  dữ liệu  . Khi ghi ra màn hình hiển thị LCD , dữ liệu  cỉi được chuyển khi có cạnh  xuống của tín hiệu E này. Tuy nhiên khi đọc ra từ LCD thì dữ liệu khả dụng  sau khi có chuyển tiếp từ thâp  lên cao và duy trì dữ liệu khả dụng  cho đến khi dữ liệu xuống  mức thấp một lần nữa. Các  chân  từ 7 đến 14 là các đường  bus dữ liệu  . Dữ liệu  có thể chuyển đến hoặc lấy ra khỏi bộ hiển thị LCD theo dạng một byte 8 bit hay dạng nửa byte 4 bit .

1.2  IC NHỚ AT_24C04:

IC nhớ  ATMEL 24c04 (512 byte) giao   tiếp thuộc  chuẩn  bus IC2 , chương trình thực hiện chức năng đọc ghi và hiển  thị qua led ,LCD và có thể  giao tiếp máy tính qua cổng serial của máy tính .

Khi IC2 nhận được tín hiệu gởi  từ IC master nếu địa chỉ này đúng  thì IC sẽ xuất một xung “xác nhận” đến IC master để báo hiệu cho IC master biết nó  sẵn sàng bằng cách hạ đường dẫn SDA xuống mức thấp 0 (bit thứ 9).

Cách dọc /ghi bus Ic:

RW = 0 : WRITE RW = 1: READ

Điều khiển bus IC, đối với IC at24c04 thì định địa chỉ như sau:

1.3  KHÁI  QUÁT  VỀ OP-AMP:

1.3.1   Đặc điểm:

Op-amp là linh kiện quan trọng trong các mạch  điện tử, nó có thể ứng dụng  để khuếch đại, tạo xung, ổn áp …

Một op-amp có thể được  nuôi bằng nguồn đôi đối xứng hoặc nguồn đơn.

Op- amp có hai ngõ vào nhận tín hiệu  là :

+ V1 nối vào chân “ +” gọi  là ngõ vào không đảo.

+ V2 nố vào chân “ –” gọi  là ngõ vào đảo . Một ngõ ra Vo nối đến tải.

Một op-amp được gọi là lý tưởng  nếu nó thỏa mãn các điều  kiện  sau đây

-     Trở kháng  vào rất lớn .

-     Trở  kháng ra rất nhỏ.

-     Dòng điện vào rât nhỏ I+ = I- = 0

-     Băng thông từ 0 đến vô cực.

-     Hệ số khuếch đại vòng hở rất lớn .

-     Tỷ số tín hiệu trên nhiễu S/N = vô cực .

1.3.2   Gíơi thiệu TL082:nhiệt  độ làm việc từ 0 Oc đến 70 Oc lọai I từ –40 Oc  đến 85 Oc và đối với lọai  M nhiệt độ làm  việc  từ –55 Oc đến 125 Oc.Bên trong IC TL082  gồm hai

op_amp.

1.4 Động cơ một chiều:

Động cơ một chiều  thường   là lọai  nam châm vĩnh cửu ở  stator, có chỗi để cấp điện vào cuộn đây rotor, được điều khiển bằng cách thay đổi điện  áp và cực  tính điện áp một chiều  đưa vào động cơ . Có hai phương pháp điều khiển là điều khiển tuyến tính và điều  khiển  động  rộng xung .

Điều khiển tuyến tính dùng hai transistor họat động ở chế   đođẩy kéo lớp B do đó hiệu  suất không  cao, chủ yếu công suất thấp mạch  công suất điều khiển  chế tạo dưới dạng IC OP-AMP công suất.

Điều  khiển  độ rộng xung thông qua bộ khuếch   đại công  suất  độ rộng  xung, điện  áp đưa vào động  cơ là  xung có  chu kỳ cố định   khá nhỏ,  bề rộng  thay đổi, thường  chọn  tần số xung từ vài trăm  Hz đến 20KHz. Tùy theo áp dụng công suất động cơ có thể  từ vài óat đến  vài trăm  óat, điện  áp cung cấp 24v đến 200v và dòng động cơ từ vài  A đến vài chục  A.

1.5 VI ĐIỀU KHIỂN AT89C51:

1.5.1  GIỚI THIỆU CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỌ MCS-51 (AT89C51):

MCS-51 là họ IC vi điều khiển do hãng Intel sản xuất. Các IC tiêu biểu cho họ là 89C51 và 8031. Các sản phẩm  MCS-51 thích hợp cho những ứng dụng điều khiển. Việc  xử lý trên  Byte và các toán  số học  ở  cấu trúc dữ liệu nhỏ được thực hiện bằng nhiều  chế độ truy xuất  dữ liệu  nhanh trên RAM nội. Tập lệnh cung cấp một bảng tiện dụng  của những  lệnh số học 8 Bit gồm cả lệnh nhân  và lệnh chia. Nó cung cấp những  hổ trợ  mở rộng  trên  Chip dùng cho những  biến một Bit như là  kiểu dữ liệu riêng biệt cho phép  quản  lý và kiểm   tra Bit trực tiếp trong điều  khiển  và những  hệ thống logic đòi hỏi xử lý luận  lý.

89C51 à một  vi điều khiển 8 Bit, chế tạo theo công nghệ CMOS chất lượng cao, công  suất  thấp  với 4 KB PEROM (Flash Programeable  and erasable  read only

memory). Thiết bị này được chế tạo bằng cách sử dụng  bộ nhớ không  bốc hơi mật độ cao của ATMEL và tương thích với chuẩn  công nghiệp  MCS-51 về tập lệnh  và các chân ra. PEROM ON-CHIP cho phép  bộ nhớ lập trình được  lập trình trong hệ thống hoặc  bởi một lập trình viên bình thường. Bằng cách kết hợp một CPU 8 Bit với một PEROM trên một Chip đơn, ATMEL AT89C51 là một  vi điều khiển  mạnh  (có công suất  lớn) mà nó cung ấp một sự linh động cao và giải  pháp  về giá cả đối với nhiều

ứng dụng  vi điều khiển.

AT89C51 cung cấp những đặc tính chuẩn như sau: 4 KB bộ nhớ chỉ đọc  có thể xóa     và        lập             trình          nhanh        (EPROM),         128                Byte   RAM,  32           đường            I/O,     2

TIMER/COUNTER 16 Bit ,      5 vectơ ngắt có cấu trúc 2 mức ngắt, một Port nối tiếp bán song công, 1 mạch dao động tạo xung Clock và bộ  dao động ON-CHIP. Thêm vào  đó, AT89C51 được  thiết  kế với logic tĩnh cho hoạt  động đến mức không  tần số và hỗ trợ  hai phần  mềm  có thể lựa  chọn  những  chế độ tiết kiệm  công suất,  chế độ chờ (IDLE MODE) sẽ dừng  CPU trong khi vẫn cho phép RAM, timer/counter, port nối tiếp  và hệ thống ngắt tiếp tục hoạt  động. Chế độ giảm công suất sẽ lưu nội dung RAM nhưng sẽ treo bộ dao động  làm mất khả năng  hoạt  động  của tất cả những chức năng khác cho đến khi Reset hệ thống.

Các đặc điểm của AT89C51 được  tóm tắt như sau:

-    4k byte ROM flash bên trong.

-    128 byte RAM nội.

-    4 Port xuất nhập 8 bit.

-    2 bộ đếm/  định  thời 16 bit.

-    Giao tiếp nối tiếp.

-    64k byte không gian bộ nhớ chương trình mở rộng.

-    64k byte không gian bộ nhớ dữ liệu  mở rộng.

-    Một  bộ xử lý luận  lý (thao tác trên các bít đơn).

-    210 bit được  địa chỉ hóa.

-    Bộ nhân / chia 4.

....................................................

Hình1-2 Sơ đồ chân IC AT8C951

2.Chức  năng  các chân của AT89C51

- AT89C51 có tất cả 40 chân  có chức  năng  như các đường xuất nhập. Trong đó có 24 chân  có tác dụng  kép (có nghĩa 1 chân có 2 chức năng), mỗi đường  có thể hoạt động như đường xuất nhập hoặc như đường  điều  khiển  hoặc  là thành  phần  của các bus dữ liệu  và bus địa chỉ.

a.Các Port:

ˆ Port 0:

- Port 0 là port có 2 chức năng ở  các chân 32 – 39 của 89C51. Trong các thiết kế cỡ nhỏ không   dùng  bộ nhớ mở rộng  nó có chức  năng  như các đường  IO. Đối với các  thiết  kế cỡ lớn có bộ nhớ mở rộng,  nó được  kết hợp  giữa bus địa  chỉ và bus dữ liệu.

ˆ    Port 1:

- Port 1 là port IO trên các chân 1-8. Các chân  được  ký hiệu  P1.0, P1.1, P1.2,

… có thề  dùng  cho giao tiếp với các thiết  bị ngoài  nếu cần. Port 1 không  có chức năng khác, vì vậy chúng chỉ được  dùng cho giao tiếp với các thiết bị bên ngoài.

ˆ    Port 2:

- Port 2 là  1 port có tác  dụng kép trên  các chân  21- 28 được dùng như các đường  xuất  nhập  hoặc  là byte  cao của bus địa chỉ đối với các thiết  bị dùng  bộ nhớ mở rộng.

ˆ    Port 3:

- Port 3 là port có tác dụng  kép trên các chân 10-17. Các chân của port này  có nhiều chức năng, các công dụng  chuyển  đổi có liên  hệ với các đặc tính đặc biệt của

8951 như ở bảng sau:

b.Các ngõ tín hiệu điều khiển:

ˆ    Ngõ tín hiệu PSEN (Program store enable):

- PSEN là tín hiệu ngõ ra ở  chân 29 có tác dụng   cho phép đọc  bộ nhớ chương trình mở rộng thường  được  nói đến chân 0E\ (output enable)  của Eprom cho phép đọc các byte mã lệnh.

- PSEN ở mức thấp trong thời gian Microcontroller AT89C51 lấy lệnh.  Các mã lệnh của chương trình được đọc từ Eprom qua bus dữ liệu  và được  chốt vào thanh ghi lệnh bên trong 8951 để giải mã lệnh.  Khi AT89C51 thi hành chương trình trong ROM nội PSEN sẽ  ở mức logic 1.

ˆ    Ngõ tín hiệu điều khiển ALE (Address Latch Enable):

- Khi AT89C51 truy xuất  bộ nhơđ bên ngoài, port 0 có chức  năng  là bus địa chỉ  và bus dữ liệu  do đó phải tách các đường  dữ liệu  và địa  chỉ. Tín hiệu ra ALE ở chân thứ 30 dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường địa chỉ và dữ liệu khi kết nối chúng  với IC chốt.

- Tín hiệu ra ở  chân ALE là một  xung trong khoảng  thời gian port 0 đóng vai trò là địa  chỉ thấp  nên  chốt  địa  chỉ hoàn  toàn  tự động.

Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng  1/6 lần tần số dao động trên chip và có thể được  dùng làm tín hiệu clock cho các phần khác của hệ thống.  Chân ALE được dùng làm ngõ vào xung lập trình cho Eprom trong AT89C51.

ˆ    Ngõ tín hiệu EA\(External Access) :

- Tín hiệu vào EA\ ở chân 31 thường được  mắt lên mức 1  hoặc mức 0. Nếu ở mức 1, 8951 thi hành chương trình từ  ROM nội trong khoảng địa chỉ thấp  8 Kbyte. Nếu ở mức   0, 8951 sẽ thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng.  Chân  EA\ được  lấy làm chân cấp nguồn 21V khi lập trnh cho Eprom trong AT89C51.

ˆ    Ngõ tín hiệu RST (Reset):

-Ngõ vào RST ở  chân 9 là ngõ vào  Reset của AT89C51. Khi ngõ vào tín hiệu này đưa lên cao ít nhất  là 2 chu kỳ máy,  các thanh ghi bên trong được nạp những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống. Khi cấp điện mạch  tự động Reset.

ˆ    Các ngõ vào bộ giao động XTAL1,XTAL2:

-Bộ dao động được được tích hợp bên trong AT89C51, khi sử dụng   AT89C51 người  thiết kế chỉ cần kết nối thêm thạch anh và các tụ như hình vẽ trong sơ đồ. Tần số thạch anh thường sử dụng cho 8951 là 12Mhz.

ˆ    Chân 40 (Vcc) được  nối lên nguồn 5V.

Hoạt động Reset:

- AT89C51 có ngõ  vào  reset RST tác động  ở mức   cao trong khoảng  thời gian 2 chu kỳ xung máy, sau đó xuống  mức thấp  để AT89C51 bắt đầu làm việc. RST có thể kích bằng tay bằng một phím nhấn thường hở, sơ đồ mạch reset như sau:

8.2 KΩ

Manual Reset( Reset bằng tay)

Trạng thái của tất cả các thanh ghi trong AT89C51 sau khi reset hệ thống được tóm tắt như sau:

-Thanh ghi quan trọng nhất là thanh ghi bộ đếm  chương trình PC được reset tại địa chỉ 0000H. Khi ngõ vào RST xuống  mức thấp, chương trình luôn bắt đầu tại địa

chỉ 0000H của bộ nhớ chương trình. Nội dung của RAM trên chip không  bị thay đổi bởi tác động  của ngõ vào reset.

1.5.3. HOẠT  ĐỘNG TIMER CỦA AT89C51:

1. GIỚI THIỆU:

- Bộ định  thời của Timer là một chuỗi  các Flip Flop được chia làm 2, nó nhận tín hiệu  vào là một nguồn   xung clock, xung clock được đưa vào Flip Flop thứ nhất  là xung clock của Flip Flop thứ hai mà nó cũng  chia tần  số clock này cho 2 và cứ tiếp tục.

-     Vì mỗi tầng kế tiếp chia cho 2, nên Timer n tầng phải chia tần số clock ngõ vào cho 2n. Ngõ ra của tầng  cuối  cùng  là clock của Flip Flop tràn Timer hoặc  cờ mà nó kiểm  tra bởi phần mềm hoặc sinh ra ngắt. Giá trị nhị phân trong các FF của bộ Timer có thể  được nghỉ như đếm xung  clock hoặc các sự kiện quan trọng  bởi vì Timer được khởi động. Ví dụ Timer 16 bit có thể đếm  đến  từ FFFFH sang 0000H.

2.   CÁC    THANH   GHI   ĐIỀU    KHIỂN TIMER   (TIMER   MODE REGITER):

2.1 Thanh ghi điều  khiển  chế độ timer TMOD (timer mod register)

Hai bit M0 và M1 của TMOD để chọn mode cho Timer 0 hoặc Timer 1.

- TMOD không  có bit địn`  vị, nó thường  được  LOAD một lần bởi phần mềm  ở đầu chương trình để khởi động mode Timer. Sau đó sự định  giờ có thể dừng  lại,  được khởi động lại như thế bởi sự truy xuất  các thanh ghi chức năng  đặc biệt của Timer khác.

2.2 Thanh ghi điều khiển timer TCON  (timer control register) :

READB_24:

MOV A,#8                 ;DU LIEU SAU KHI DOC DUOC CAT VAO A MOV COUNT,A

NEXTR:

LCALL          CLOCK_24

RLC  A

DJNZ COUNT,NEXTR RET

;************************************

reset_at24:

mov addhi,#00h mov addlo,#00h loop_clear:

mov      addhi,#00h mov           rwdata,#00h lcall     pool_write_24 inc      addlo

mov     R7,addlo

cjne     R7,#20,loop_clear ret

;******************************************* BCD_SO:

MOV     DPTR,#BANG_SO MOVC             A,@A+DPTR MOV   DATA_so,A

END

RET

;*******************************************

bang_so:       db        30h,31h,32h,33h,34h,35h,36h,37h,38h,39h

;********************************************

3.3 KẾT QUẢ THI CÔNG :

“Băng chuyền đếm và phân  loại  sản phẩm”  hoạt  động  đúng yêu cầu kỹ thuật mà đề tài đưa ra .

KẾT LUẬN

Qua 4 tuần làm việc với sự nô  lực của cả nhóm  và kiến  thức được  trang bị  ở nhà trường,  các kiến thức thực  tế mà chúng  em học hỏi được  nhờ sự giúp đỡ của các thầy  cô trong Khoa Điện  Tử -Tin Học  cùng với sự giúp đỡ tận tình của Thầy:nên chúng em đã hoàn thành  tập luận văn này đúng thời gian quy định  và thu được những kết quả nhất định:

Thiết kế băng chuyền  đếm và phân  loại  sản phẩm.

Viết chương trình để nạp cho IC AT89C51.

Đây  là lần đầu  tiên  thực  hiện  đề tài với quy mô rộng, nhưng vì thời gian, kiến  thức và kinh nghiệm  còn nhiều mặt hạn chế nên chúng em nhận thấy tập luận  văn này chưa đáp ứng được  nhu cầu  đề tài ra ...Do đó, chúng  em mong rằng  với sự thiếu  sót trên,  chúng  em sẽ nhận  được  sự thông  cảm và chỉ dẫn thêm  của quý thầy cô trong Khoa Điện Tư -Tin Học cùng giáo viên hướng dẫn.

Chúng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình và quý báu của các thầy   cô đã tạo điều kiện cho chúng em hoàn  thành  tốt nhiệm  vụ được giao đúng thời gian quy định.

Chúng em rất mong sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô cùng các bạn  để tập luận văn được  hoàn hảo hơn.

HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI:

Ngày nay với sự phát triển nhanh chóng của ngành khoa học  kỹ thuật  và đất nước  ta đang dần chuyển  sang một nền sản xuất công nghiệp.  Do đó, để đáp ứng với nhu cầu sản xuất tự động hóa của các quy mô lớn thì chúng ta cần phải nghiên  cứu thêm  các loại giao diện  khác  với họ  vi điều  khiển  để phát triển thêm trong ngành  kỹ thuật  điều  khiển.  Ngoài  ra, còn có thể dựa  trên tập luận án này để viết thêm  nhiều  chương trình khác  có thểm ứng dụng  trong thực tế và cải thiện  chương trình này để tiện lợi cho người  sử dụng ...