LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ Ngôi nhà thông minh, ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ, thiết kế có các chức năng, Ngôi nhà thông minh
LỜI MỞ ĐẦU
Với sự tiến bộ không ngừng của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là ngành điện tử đã ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp. Trong lĩnh vực điều khiển, từ khi công nghệ chế tạo loại vi mạch lập trình phát triển đã đem đến các kỹ thuật điều khiển hiện đại có nhiều ưu điểm so với việc sử dụng các mạch điều khiển được lắp ráp từ các linh kiện rời như kích thước mạch nhỏ, gọn, giá thành rẻ, độ làm việc tin cậy và công suất tiêu thụ thấp ...
Ngày nay lĩnh vực điều khiển đã được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị, sản phẩm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt hằng ngày của con người như máy giặt, đồng hồ điện tử, ti vi ... nhằm giúp cho đời sống ngày càng hiện đại và tiện lợi hơn.
Đề tài ứng dụng vi điều khiển trong đời sống thực tế rất phong phú và đa dạng nhằm đáp ứng cho cuộc sống tiện nghi của con người.Với mục đích tìm hiểu và đáp ứng những yêu cầu trên chúng em đã lựa chọn một đề tài có tính ứng dụng trong thực tế, nhưng không quá xa lạ đối với mọi người, và từ đó “Ngôi nhà thông minh” ra đời.
Đề tài được chia làm 2 phần lớn:
- Phần 1: Giới thiệu.
- Phần 2: Thực hiện đề tài.
Trong mỗi phần có nhiều chương nhỏ trải rộng từ hệ thống, phần cứng, phần mềm .
Chúng em đã cố gắng vận dụng những kiến thức đã học ở trường cùng với sự tìm tòi học hỏi để có thể hoàn thành tốt đồ án này. Mặc dù chúng em đã rất cố gắng để hoàn thiện đề tài này nhưng vẫn không tránh khỏi sai sót, kính mong các Thầy cô thông cảm. Chúng em xin chân thành cảm ơn.
Nhóm thực hiện đề tài:
LỜI CẢM ƠN
Xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy cô trong trường đã dạy dỗ chúng em cho đến ngày hôm nay, đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Điện Tử Công Nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn văn phòng bộ môn, đặc biệt là thầy Nguyễn Hữu Phước, người đã gợi ý, hướng dẫn và đã tạo điều kiện giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp này.
Và xin cảm ơn tất cả những người đã gián tiếp tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp này.
Dù chúng em đã rất cố gắng để hoàn thiện đề tài nhưng vẫn không tránh khỏi sai sót, xin quý thầy cô bỏ qua cho chúng em và góp ý cho chúng em, để cho chúng em có thêm kinh nghiệm khi làm những đề tài khác cũng như sau này đi làm, đó là những lời góp ý hết sức cần thiết cho chúng em. Chúng em xin chân thành cảm ơn.
MỤC LỤC
DẪN NHẬP Trang
LỜI MỞ ĐẦU
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
NỘI DUNG
PHẦN I: LÝ THUYẾT CƠ SỞ........................................................ 7
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU NGÔI NHÀ THÔNG MINH ................ 8
I. Chức năng của ngôi nhà thông minh............................................. 8
II. Các thành phần chính................................................................. 8
III. Yêu cầu thiết kế.......................................................................... 8
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÁC IC CHỦ CHỐT............................. 9
I. IC 74LS247................................................................................... 9
II. IC 7812...................................................................................... 10
III. IC 7805..................................................................................... 10
IV. IC LM335................................................................................. 11
V. IC TL084................................................................................... 13
CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ IC 89C51..................... 15
I. Cấu trúc phần cứng họ MCS 51.................................................. 15
II. Sơ đồ chân AT89C51................................................................. 17
III. Cấu trúc bên trong của vi điều khiển......................................... 19
IV. Hoạt động của port nối tiếp...................................................... 29
V. Tóm tắt tập lệnh của 89C51...................................................... 35
PHẦN II: THỰC HIỆN ĐỀ TÀI .................................................... 40
CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH ....................... 41
I. Tính các thông số cho mạch hiển thị........................................... 41
II. Tính các thông số cho mạch đảo chiều động cơ.......................... 44
III. Tính các thông số cho mạch hồng ngoại .................................. 47
IV. Thiết kế mạch báo cháy............................................................ 48
V. Thiết kế mạch reset.................................................................... 50
VI. Thiết kế mạch giao tiếp bàn phím............................................. 51
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ KHỐI MẠCH HOÀN CHỈNH............... 53
I. Sơ đồ nguyên lý.......................................................................... 53
II. Sơ đồ khối................................................................................. 54
III. Sơ đồ giải thuật........................................................................ 55
CHƯƠNG 3: TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN......................................... 62
I. Các giai đoạn thực hiện đề tài........................................................ 62
II. Quá trình thiết kế và lắp rắp mạch.............................................. 62
III. .. M ƠNAM KHẢO.
__Các khó khăn gặp phải............................................................... 62
PHẦN III: KẾT LUẬN – TÀI LIỆU THAM KHẢO........................ 63
KẾT LUẬN...................................................................................... 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................ 66
PHẦN I
LÝ THUYẾT CƠ
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU NGÔI NHÀ THÔNG MINH
I. CHỨC NĂNG CỦA NGÔI NHÀ THÔNG MINH
“Ngôi nhà thông minh “ thiết kế có các chức năng
- Điều khiển đóng mở cửa tự động bằng cảm ứng hồng ngoại, khi người đi qua nơi đặt cảm biến thì cửa sẽ tự động mở ra và sau vài giây cửa sẽ tự động đóng lại .
- Hệ thống chống trộm dùng cảm biến hồng ngoại
- Hệ thống báo cháy dùng cảm biến nhiệt LM335 đồng thời tự phun nước khi có hỏa hoạn
- Hệ thống khoá mở cửa nhập từ bàn phím
II. CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA“NGÔI NHÀ THÔNG MINH”
- Máy bơm nước dùng cho việc chữa cháy.
- Led 7 đoạn hiển thị mã số nhập từ bàn phím.
- Cảm biến nhiệt LM335.
- Cảm biến hồng ngoai.
- Bộ điều khiển đóng mở cửa.
- Bộ xử lý trung tâm.
III. YÊU CẦU THIẾT KẾ
- Mạch phải hoạt động đúng chức năng của đề tài.
- Mạch hoạt động phải có độ ổn định và chính xác cao.
- Thiết kế gọn nhẹ.
- Giá thành thấp.
CHƯƠNG 2
GIỚI THIỆU LINH KIỆN CHỦ CHỐT TRONG MẠCH
1. IC 74LS247 (Giải mã hiển thị LED Anode chung)
IC 74LS247 là IC giải mã từ 4 địa chỉ ngõ vào (mã nhị phân) sang 8 đường ngõ ra. Chức năng giải mã được thi hành khi cả hai ngõ RBI và RBO đều có mức logic cao (1). Nếu hai ngõ RBI và RBO ở mức logic thấp (0) thì ngõ ra sẽ ở mức logic cao bất chấp 4 ngõ vào ở mức logic nào.
a. Sơ đồ chân IC 74LS247
Hình 2.1: Sơ đồ chân của IC 74LS247 Hình 2.2: Hình dạng IC 74LS247
b. Chức năng và nhiệm vụ các chân
. Các chân A, B,C, D (chân 7, 1, 2, 6) là ngõ vào BCD 4 bit
. Các chân aà g ( các chân 13, 12, 11, 10, 9, 14, 15) là ngõ ra giải mã
. RBI(Ripple-Blanking Input) (chân 5) là ngõ vào xóa gợn sóng RBI
. RBO(Ripple-Blanking Input)(Chân 4):ngõ ra xoá gợn sóng RBO
. LT(lamp-test input) (chân 3) đầu vào thử đèn
. Chân mass(chân 8)
. Chân nguồn(chân 16 ,Vcc =5V)
Hình 2.3 : Cấu trúc bên trong IC 74LS247
Bảng 2.1: Bảng trạng thái của IC 74LS247
|
Chức năng số thập phân |
VÀO |
B1/RBO |
RA |
Ghi chú |
||||||||
|
LT |
RBI |
A B C D |
a |
b |
c |
d |
e |
f |
g |
|||
|
0 1 2 3 |
H H H H |
H X X X |
A B C D A B C D A B C D A B C D |
H H H H |
ON ON ON ON |
ON ON ON ON |
ON OFF ON |
ON ON ON |
ON ON OFF |
ON OFF OFF |
OFF ON ON |
1 |
|
4 5 6 7 |
H H H H |
X X X X |
A B C D A B C D A B C D A B C D |
H H H H |
OFF ON ON ON |
ON OFF OFF ON |
ON ON ONON |
OFF ON ONOFF |
OFF OFF ON OFF |
ON OFF ON OFF |
ON ON ON OFF |
|
|
8 9 10 11 |
H H H H |
X X X X |
A B C D A B C D A B C D A B C D |
H H H H |
ON ON OFF OFF |
ON ON OFF OFF |
ON ON OFF ON |
ON ON ON ON |
ON OFF ON OFF |
ON ON OFF OFF |
ON ON ON ON |
|
|
12 13 14 15 |
H H H H |
X X X X |
A B C D A B C D A B C D A B C D |
H H H H |
OFF ON OFF OFF |
ON OFF OFF OFF |
OFF OFF OFF OFF |
OFF ON ON OFF |
OFF OFF ON OFF |
ON ON ON OFF |
ON ON ON OFF |
|
|
BI |
X H L |
X L X |
A B C D A B C D A B C D |
H H H |
OFF OFF ON |
OFF OFF ON |
OFFOFF ON |
OFF OFF ON |
OFF OFF ON |
OFF OFF ON |
OFF OFF ON |
2 3 4 |
2. IC 7812:
IC 7812 là IC tạo điện áp nguồn dương có điện áp ngõ ra là 12V, nhưng trong thực tế áp ra có giá trị biến thiên 5% tức là áp ngõ ra khoảng11.85V, dòng qua IC 7812 khoảng từ 100mA đến 1A
Hình 2.4: Sơ đồ chân IC 7812
- Điện áp ổn áp :12v
- Điện áp vào cho IC 7812 Vi =(1,5 ÷ 2) Vo
- Điện áp chuẩn cho IC 7812 là 11.85V
3. IC 7805
IC 7805 là IC tạo điện áp chuẩn nguồn dương có điện áp ngõ ra là 5V nhưng trong thực tế thì dòng ngõ ra của IC này biến thiên 5% tức là áp ngõ ra khoảng 4.85V. Dòng qua IC 7805 khoảng 100mA.
Hình 2.5: Sơ đồ chân của IC7805
78 – Ổn áp nguồn dương.
05 – Giá trị điện áp ra.
1: In (Vào)
2: GND (Mass)
3: OUT (Ra) IOUT = 1A
Bảng 2.2: Đặc trưng về điện của IC LM7805
3. Cảm biến LM335:
LM335thuộc vào họ cảm biến nhiệt mạch tích hợp chính xác cao có điện áp ra tỉ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang do Celsius. Họ này cho ra điện áp 10mV ứng với thay đổi nhiệt độ là 10C
Bảng 2.3:Thông số kỹ thuật chính của cảm biến nhiệt họ LM335
|
Mã sản phẩm |
Dải nhiệt độ |
Độ chính xác |
Ngõ ra |
|
LM35A |
-550C đến +1500C |
+1.0 0C |
10mV/F |
|
LM35 |
-550C đến +1500C |
+ 1.5 0C |
10mV/F |
|
LM35CA |
-400C đến +1100C |
+ 1.0 0C |
10mV/F |
|
LM35C |
-400C đến +1100C |
+ 1.5 0C |
10mV/F |
|
LM35D |
00C đến +1000C |
+ 2.0 0C |
10mV/F |
LM 335
Hình 2.6: Sơ đồ chân của IC LM335
Bảng 2.4: Thông số về nhiệt độ của IC LM335
Bảng 2.5: Bảng tham số của IC LM335
|
Tham số |
Giá trị |
|
Nhiệt độ nhỏ nhất (0C) |
-40 |
|
Nhiệt độ lớn nhất (0C) |
100 |
|
Độ chính xác (+/-)(0C) |
3.6 |
|
Nguồn nhỏ nhất (Volt) |
5 |
|
Dòng không có tín hiệu vào (mA) |
1.40 |
|
Bộ cảm biến có hệ số khuếch đại |
10mV/DegK |
|
Trở kháng ngõ ra (ohm) |
60 |
4. IC TL084:
IC TL084 là họ IC dùng để so sánh điện áp ngõ vào và ngõ ra. Nguồn cung cấp cho IC TL084 là 12V
a. Sơ đồ chân của IC TL084
Hình 2.7: Sơ đồ chân của IC TL084
Bảng 2.6: Bảng thông số của IC TL084
|
Ký tự |
Thông số |
Giá trị |
Đơn vị |
|
Vcc |
Nguồn đơn |
± 18 |
V |
|
Vi |
Điện áp ngõ vào |
± 15 |
V |
|
Vid |
Hiệu điện áp ngõ vào |
± 30 |
V |
|
Pbot |
Công suất hao tổn |
680 |
mW |
|
|
Thời hạn ngắn mạch của ngõ ra |
Vô hạn |
|
|
Toper |
Dải nhiệt độ TL084C,AC,BC TL084I,AI,BI TL084M,AM,BM |
0 đến 70 -40 đến 105 -55 đến 125 |
0C |
|
Tstg |
Nhiệt độ giới hạn |
-65 đến 150 |
0C |
CHƯƠNG 3
KHẢO SÁT VI ĐIỀU KHIỂN 89C51
I. GIỚI THIỆU CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỌ MCS – 51(8951)
Đặc điểm và chức năng hoạt động của các IC họ MSC-51 hoàn toàn tương tự như nhau. Ở đây giới thiệu IC8951 là một họ IC vi điều khiển do hãng Intel của Mỹ sản xuất. Chúng có các đặc điểm chung như sau:
Các đặc điểm của 8951 được tóm tắt như sau :
- 4 KB EPROM bên trong.
- 128 Byte RAM nội.
- 4 Port xuất /nhập I/O 8 bit.
- Giao tiếp nối tiếp.
- 64 KB vùng nhớ mã ngoài
- 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoại.
- Xử lí Boolean (hoạt động trên bit đơn).
- 210 vị trí nhớ có thể định vị bit.
- 4 ms cho hoạt động nhân hoặc chia.
Hình 3.2: Sơ đồ khối 89c51
II. KHẢO SÁT SƠ ĐỒ CHÂN 8951, CHỨC NĂNG TỪNG CHÂN:
1. Sơ đồ chân 8951:
Hình 3.3: Sơ đồ chân IC 8951
2. Chức năng các chân của 8951:
8951 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:
Port 0:
- Port 0 là port có 2 chức năng ở các chân 32 – 39 của 8951. 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.
Port 1:
-Port 1 là port IO trên các chân 1-8. Các chân được ký hiệu P1.0, P1.1, P1.2, … có thể 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.
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.
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:
|
Bit |
Tên |
Chức năng chuyển đổi |
|
P3.0 |
RXT |
Ngõ vào dữ liệu nối tiếp. |
|
P3.1 |
TXD |
Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp. |
|
P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7
|
INT0\ INT1\ T0 T1 WR\ RD\ |
Ngõ vào ngắt cứng thứ 0. Ngõ vào ngắt cứng thứ 1. Ngõ vào của TIMER/COUNTER thứ 0 Ngõ vào của TIMER/COUNTER thứ 1. Tín hiệu ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài. Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài.
|
- Các ngõ tín hiệu điều khiển:
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 89C51 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 89C51 để giải mã lệnh. Khi 89C51 thi hành chương trình trong ROM nội PSEN sẽ ở mức logic 1.
Ngõ tín hiệu điều khiển ALE (Address Latch Enable ) :
Khi 8951 truy xuất bộ nhớ 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 89C51.
Ngõ tín hiệu EA\ (External Access):
Tín hiệu vào EA ở chân 31 thường được mắc lên mức1 hoặc mức 0, Nếu ở mức, 89C51 thi hành chương trình từ ROM nội trong khoảng địa chỉ thấp 8 Kbyte. Nếu ở mức 0, 89C51 sẽ thi hành chương trình từ bộ nhớ mở rộng. Chân EA được lấy làm chân cấp nguồn 21V khi lập trình cho Eprom trong 89C51.
Ngõ tín hiệu RST (Reset):
Ngõ vào RST ở chân 9 là ngõ vào Reset của 89C51. 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.
Các ngõ vào bộ dao động X1, X2:
Bộ dao động được tích hợp bên trong 89C51, khi sử dụng 89C51 người thiết kế chỉ cần kết nối thêm thạch anh và các tụ như hình vẽ trong sơ đồ chân đã nêu ở trên. Tần số thạch anh thường sử dụng cho 89C51 là 12 Mhz.
Chân 40 (Vcc) được nối lên nguồn 5V.
III. CẤU TRÚC BÊN TRONG VI ĐIỀU KHIỂN
- Tổ chức bộ nhớ:
On - Chip 0000 0000
Memory
External Memory
Bảng tóm tắt các vùng nhớ 8951.
|
|
|
Bản đồ bộ nhớ Data trên Chip như sau :
|
|
7F |
|
|
FF |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
F0 |
F7 |
F6 |
F5 |
F4 |
F3 |
F2 |
F1 |
F0 |
B |
|
||||||||||
|
|
RAM đa dụng |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
E0 |
E7 |
E6 |
E5 |
E4 |
E3 |
E2 |
E1 |
E0 |
ACC |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
D0 |
D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
PSW |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
30 |
|
|
B8 |
- |
- |
- |
BC |
BB |
BA |
B9 |
B8 |
IP |
|
||||||||||
|
2F |
7F |
7E |
7D |
7C |
7B |
7A |
79 |
78 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
2E |
77 |
76 |
75 |
74 |
73 |
72 |
71 |
70 |
|
B0 |
B7 |
B6 |
B5 |
B4 |
B3 |
B2 |
B1 |
B0 |
P.3 |
||||
|
2D |
6F |
6E |
6D |
6C |
6B |
6A |
69 |
68 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
2C |
67 |
66 |
65 |
64 |
63 |
62 |
61 |
60 |
|
A8 |
AF |
|
|
AC |
AB |
AA |
A9 |
A8 |
IE |
||||
|
2B |
5F |
5E |
5D |
5C |
5B |
5A |
59 |
58 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
2A |
57 |
56 |
55 |
54 |
53 |
52 |
51 |
50 |
|
A0 |
A7 |
A6 |
A5 |
A4 |
A3 |
A2 |
A1 |
A0 |
P2 |
||||
|
29 |
4F |
4E |
4D |
4C |
4B |
4A |
49 |
48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
28 |
47 |
46 |
45 |
44 |
43 |
42 |
41 |
40 |
|
99 |
không được địa chỉ hoá bit |
SBUF |
|
||||||||||
|
27 |
3F |
3E |
3D |
3C |
3B |
3A |
39 |
38 |
|
98 |
9F |
9E |
9D |
9C |
9B |
9A |
99 |
98 |
SCON |
||||
|
26 |
37 |
36 |
35 |
34 |
33 |
32 |
31 |
30 |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
25 |
2F |
2E |
2D |
2C |
2B |
2A |
29 |
28 |
|
90 |
97 |
96 |
95 |
94 |
93 |
92 |
91 |
90 |
P1 |
||||
|
24 |
27 |
26 |
25 |
24 |
23 |
22 |
21 |
20 |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
23 |
1F |
1E |
1D |
1C |
1B |
1A |
19 |
18 |
|
8D |
không được địa chỉ hoá bit |
TH1 |
|
||||||||||
|
22 |
17 |
16 |
15 |
14 |
13 |
12 |
11 |
10 |
|
8C |
không được địa chỉ hoá bit |
TH0 |
|
||||||||||
|
21 |
0F |
0E |
0D |
0C |
0B |
0A |
09 |
08 |
|
8B |
không được địa chỉ hoá bit |
TL1 |
|
||||||||||
|
20 |
07 |
06 |
05 |
04 |
03 |
02 |
01 |
00 |
|
8A |
không được địa chỉ hoá bit |
TL0 |
|
||||||||||
|
1F |
Bank 3 |
|
89 |
không được địa chỉ hoá bit |
TMOD |
|
|||||||||||||||||
|
18 |
|
|
88 |
8F |
8E |
8D |
8C |
8B |
8A |
89 |
88 |
TCON |
|
||||||||||
|
17 |
Bank 2 |
|
87 |
không được địa chỉ hoá bit |
PCON |
|
|||||||||||||||||
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
0F |
Bank 1 |
|
83 |
không được địa chỉ hoá bit |
DPH |
|
|||||||||||||||||
|
08 |
|
|
82 |
không được địa chỉ hoá bit |
DPL |
|
|||||||||||||||||
|
07 |
Bank thanh ghi 0 |
|
81 |
không được địa chỉ hoá bit |
SP |
|
|||||||||||||||||
|
00 |
(mặc định cho R0 -R7) |
|
88 |
87 |
86 |
85 |
84 |
83 |
82 |
81 |
80 |
P0 |
|
||||||||||
- RAM CÁC THANH GHI CHỨC NĂNG ĐẶC BIỆT
Bộ nhớ trong 89C51 bao gồm ROM và RAM. RAM trong 89C51 bao gồm nhiều thành phần: phần lưu trữ đa dụng, phần lưu trữ địa chỉ hóa từng bit, các bank thanh ghi và các thanh ghi chức năng đặc biệt.
89C51 có bộ nhớ theo cấu trúc Harvard: có những vùng bộ nhớ riêng biệt cho chương trình và dữ liệu. Chương trình và dữ liệu có thể chứa bên trong 89C51 nhưng 89C51 vẫn có thể kết nối với 64K byte bộ nhớ chương trình và 64K byte dữ liệu.
Hai đặc tính cần chú ý là:
u Các thanh ghi và các port xuất nhập đã được định vị (xác định) trong bộ nhớ và có thể truy xuất trực tiếp giống như các địa chỉ bộ nhớ khác.
u Ngăn xếp bên trong Ram nội nhỏ hơn so với Ram ngoại như trong các bộ Microcontroller khác.
RAM bên trong 89C51 được Phân chia như sau:
u Các bank thanh ghi có địa chỉ từ 00H đến 1FH.
u RAM địa chỉ hóa từng bit có địa chỉ từ 20H đến 2FH.
u RAM đa dụng từ 30H đến 7FH.
u Các thanh ghi chức năng đặc biệt từ 80H đến FFH.
RAM đa dụng:
- Mặc dù trên hình vẽ cho thấy 80 byte đa dụng chiếm các địa chỉ từ 30H đến 7FH, 32 byte dưới từ 00H đến 1FH cũng có thể dùng với mục đích tương tự (mặc dù các địa chỉ này đã có mục đích khác).
- Mọi địa chỉ trong vùng RAM đa dụng đều có thể truy xuất tự do dùng kiểu địa chỉ trực tiếp hoặc gián tiếp.
RAM có thể truy xuất từng bit:
- 89C51 chứa 210 bit được địa chỉ hóa, trong đó có 128 bit có chứa các byte có chứa các địa chỉ từ 20F đến 2FH và các bit còn lại chứa trong nhóm thanh ghi có chức năng đặc biệt.
- Ý tưởng truy xuất từng bit bằng phần mềm là các đặc tính mạnh của vi điều khiển. Các bit có thể được đặt, xóa, AND, OR, . . . , với 1 lệnh đơn. Đa số các microcontroller xử lý đòi hỏi một chuổi lệnh đọc – sửa - ghi để đạt được mục đích tương tự. Ngoài ra các port cũng có thể truy xuất được từng bit.
- 128 bit truy xuất từng bit này cũng có thể truy xuất như các byte hoặc như các bit phụ thuộc vào lệnh được dùng.
Các bank thanh ghi:
- 32 byte thấp của bộ nhớ nội được dành cho các bank thanh ghi. Bộ lệnh 8951 hổ trợ 8 thanh ghi có tên là R0 đến R7 và theo mặc định sau khi reset hệ thống, các thanh ghi này có các địa chỉ từ 00H đến 07H.
- Các lệnh dùng các thanh ghi RO đến R7 sẽ ngắn hơn và nhanh hơn so với các lệnh có chức năng tương ứng dùng kiểu địa chỉ trực tiếp. Các dữ liệu được dùng thường xuyên nên dùng một trong các thanh ghi này.
- Do có 4 bank thanh ghi nên tại một thời điểm chỉ có một bank thanh ghi được truy xuất bởi các thanh ghi RO đến R7 để chuyển đổi việc truy xuất các bank thanh ghi ta phải thay đổi các bit chọn bank trong thanh ghi trạng thái.
2. Các thanh ghi có chức năng đặc biệt:
Các thanh ghi nội của 89C51 được truy xuất ngầm định bởi bộ lệnh.
Các thanh ghi trong 89C51 được định dạng như một phần của RAM trên chip vì vậy mỗi thanh ghi sẽ có một địa chỉ (ngoại trừ thanh ghi bộ đếm chương trình và thanh ghi lệnh vì các thanh ghi này hiếm khi bị tác động trực tiếp). Cũng như R0 đến R7, 89C51 có 21 thanh ghi có chức năng đặc biệt (SFR: Special Function Register) ở vùng trên của RAM nội từ địa chỉ 80H đến FFH.
Chú ý: tất cả 128 địa chỉ từ 80H đến FFH không được định nghĩa, chỉ có 21 thanh ghi có chức năng đặc biệt được định nghĩa sẵn các địa chỉ.
Ngoại trừ thanh ghi A có thể được truy xuất ngầm như đã nói, đa số các thanh ghi có chức năng đặc biệt SFR có thể địa chỉ hóa từng bit hoặc byte.
Thanh ghi trạng thái chương trình (PSW: Program Status Word):
Từ trạng thái chương trình ở địa chỉ D0H được tóm tắt như sau:
|
BIT |
SYMBOL |
ADDRESS |
DESCRIPTION |
|
PSW.7 |
CY |
D7H |
Cary Flag |
|
PSW.6 |
AC |
D6H |
Auxiliary Cary Flag |
|
PSW.5 |
F0 |
D5H |
Flag 0 |
|
PSW4 |
RS1 |
D4H |
Register Bank Select 1 |
|
PSW.3 |
RS0 |
D3H |
Register Bank Select 0 |
|
|
|
|
00=Bank 0; address 00H¸07H |
|
|
|
|
01=Bank 1; address 08H¸0FH |
|
|
|
|
10=Bank 2; address 10H¸17H |
|
|
|
|
11=Bank 3; address 18H¸1FH |
|
PSW.2 |
OV |
D2H |
Overlow Flag |
|
PSW.1 |
- |
D1H |
Reserved |
|
PSW.0 |
P |
DOH |
Even Parity Flag |
Chức năng từng bit trạng thái chương trìnhC
Cờ Carry CY (Carry Flag):
- Cờ nhớ có tác dụng kép. Thông thường nó được dùng cho các lệnh toán học: C=1 nếu phép toán cộng có sự tràn hoặc phép trừ có mượn và ngược lại C= 0 nếu phép toán cộng không tràn và phép trừ không có mượn.
Cờ Carry phụ AC (Auxiliary Carry Flag):
- Khi cộng những giá trị BCD (Binary Code Decimal), cờ nhớ phụ AC được set nếu kết quả 4 bit thấp nằm trong phạm vi điều khiển 0AH¸ 0FH. Ngược lại AC= 0.
Cờ 0 (Flag 0):
Cờ 0 (F0) là 1 bit cờ đa dụng dùng cho các ứng dụng của người dùng.
Những bit chọn bank thanh ghi truy xuất:
- RS1 và RS0 quyết định dãy thanh ghi tích cực. Chúng được xóa sau khi reset hệ thống và được thay đổi bởi phần mềm khi cần thiết.
Tùy theo RS1, RS0 = 00, 01, 10, 11 sẽ được chọn Bank tích cực tương ứng là Bank 0, Bank1, Bank2, Bank3.
|
RS1 |
RS0 |
BANK |
|
0 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
1 |
|
1 |
0 |
2 |
|
1 |
1 |
3 |
Cờ tràn OV (Over Flag) :
- Cờ tràn được set sau một hoạt động cộng hoặc trừ nếu có sự tràn toán học. Khi các số có dấu được cộng hoặc trừ với nhau, phần mềm có thể kiểm tra bit này để xác định xem kết quả có nằm trong tầm xác định không. Khi các số không có dấu được cộng bit OV được bỏ qua. Các kết quả lớn hơn +127 hoặc nhỏ hơn –128 thì bit OV = 1.
Bit Parity (P):
- Bit tự động được set hay Clear ở mỗi chu kỳ máy để lập Parity chẳn với thanh ghi A. Sự đếm các bit 1 trong thanh ghi A cộng với bit Parity luôn luôn chẵn. Ví dụ A chứa 10101101B thì bit P set lên một để tổng số bit 1 trong A và P tạo thành số chẵn.
- Bit Parity thường được dùng trong sự kết hợp với những thủ tục của Port nối tiếp để tạo ra bit Parity trước khi phát đi hoặc kiểm tra bit Parity sau khi thu.
Thanh ghi B:
- Thanh ghi B ở địa chỉ F0H được dùng cùng với thanh ghi A cho các phép toán nhân chia. Lệnh MUL AB Ü sẽ nhận những giá trị không dấu 8 bit trong hai thanh ghi A và B, rồi trả về kết quả 16 bit trong A (byte cao) và B(byte thấp). Lệnh DIV AB Ü lấy A chia B, kết quả nguyên đặt vào A, số dư đặt vào B.
- Thanh ghi B có thể được dùng như một thanh ghi đệm trung gian đa mục đích. Nó là những bit định vị thông qua những địa chỉ từ F0H¸F7H.
Con trỏ Ngăn xếp SP (Stack Pointer) :
- Con trỏ ngăn xếp là một thanh ghi 8 bit ở địa chỉ 81H. Nó chứa địa chỉ của byte dữ liệu hiện hành trên đỉnh ngăn xếp. Các lệnh trên ngăn xếp bao gồm các lệnh cất dữ liệu vào ngăn xếp (PUSH) và lấy dữ liệu ra khỏi Ngăn xếp (POP). Lệnh cất dữ liệu vào ngăn xếp sẽ làm tăng SP trước khi ghi dữ liệu và lệnh lấy ra khỏi ngăn xếp sẽ làm giảm SP. Ngăn xếp của 80C31/80C51 được giữ trong RAM nội và giới hạn các địa chỉ có thể truy xuất bằng địa chỉ gián tiếp, chúng là 128 byte đầu của 89C51.
- Để khởi động SP với ngăn xếp bắt đầu tại địa chỉ 60H, các lệnh sau đây được dùng:
MOV SP , #5F
- Với lệnh trên thì ngăn xếp của 89C51 chỉ có 32 byte vì địa chỉ cao nhất của RAM trên chip là 7FH. Sở dĩ giá trị 5FH được nạp vào SP vì SP tăng lên 60H trước khi cất byte dữ liệu.
- Khi Reset 89C51, SP sẽ mang giá trị mặc định là 07H và dữ liệu đầu tiên sẽ được cất vào ô nhớ ngăn xếp có địa chỉ 08H. Nếu phần mềm ứng dụng không khởi động SP một giá trị mới thì bank thanh ghi1 có thể cả 2 và 3 sẽ không dùng được vì vùng RAM này đã được dùng làm ngăn xếp. Ngăn xếp được truy xuất trực tiếp bằng các lệnh PUSH và POP để lưu trữ tạm thời và lấy lại dữ liệu, hoặc truy xuất ngầm bằng lệnh gọi chương trình con ( ACALL, LCALL) và các lệnh trở về (RET, RETI) để lưu trữ giá trị của bộ đếm chương trình khi bắt đầu thực hiện chương trình con và lấy lại khi kết thúc chương trình con …
Con trỏ dữ liệu DPTR (Data Pointer):
-Con trỏ dữ liệu (DPTR) được dùng để truy xuất bộ nhớ ngoài là một thanh ghi 16 bit ở địa chỉ 82H (DPL: byte thấp) và 83H (DPH: byte cao). Ba lệnh sau sẽ ghi 55H vào RAM ngoài ở địa chỉ 1000H:
MOV A, #55H
MOV DPTR, #1000H
MOV @DPTR, A
- Lệnh đầu tiên dùng để nạp 55H vào thanh ghi A. Lệnh thứ hai dùng để nạp địa chỉ của ô nhớ cần lưu giá trị 55H vào con trỏ dữ liệu DPTR. Lệnh thứ ba sẽ di chuyển nội dung thanh ghi A (là 55H) vào ô nhớ RAM bên ngoài có địa chỉ chứa trong DPTR (là 1000H).
Các thanh ghi Port (Port Register):
- Các Port của 8951 bao gồm Port0 ở địa chỉ 80H, Port1 ở địa chỉ 90H, Port2 ở địa chỉ A0H, và Port3 ở địa chỉ B0H. Tất cả các Port này đều có thể truy xuất từng bit nên rất thuận tiện trong khả năng giao tiếp.
Các thanh ghi Timer (Timer Register):
- 8951 có chứa hai bộ định thời/ bộ đếm 16 bit được dùng cho việc định thời được đếm sự kiện. Timer0 ở địa chỉ 8AH (TLO: byte thấp ) và 8CH (THO: byte cao). Timer1 ở địa chỉ 8BH (TL1: byte thấp) và 8DH (TH1: byte cao). Việc khởi động timer được SET bởi Timer Mode (TMOD) ở địa chỉ 89H và thanh ghi điều khiển Timer (TCON) ở địa chỉ 88H. Chỉ có TCON được địa chỉ hóa từng bit . Các thanh ghi Port nối tiếp (Serial Port Register) :
- 8951 chứa một Port nối tiếp cho việc trao đổi thông tin với các thiết bị nối tiếp như máy tính, modem hoặc giao tiếp nối tiếp với các IC khác. Một thanh ghi đệm dữ liệu nối tiếp (SBUF) ở địa chỉ 99H sẽ giữ cả hai dữ liệu truyền và dữ liệu nhập. Khi truyền dữ liệu ghi lên SBUF, khi nhận dữ liệu thì đọc SBUF. Các mode vận khác nhau được lập trình qua thanh ghi điều khiển Port nối tiếp (SCON) được địa chỉ hóa từng bit ở địa chỉ 98H.
Các thanh ghi ngắt (Interrupt Register):
- 89C51 có cấu trúc 5 nguồn ngắt, 2 mức ưu tiên. Các ngắt bị cấm sau khi bị reset hệ thống và sẽ được cho phép bằng việc ghi thanh ghi cho phép ngắt (IE) ở địa chỉ A8H. Cả hai được địa chỉ hóa từng bit.
Thanh ghi điều khiển nguồn PCON (Power Control Register):
- Thanh ghi PCON không có bit định vị. Nó ở địa chỉ 87H chứa nhiều bit điều khiển. Thanh ghi PCON được tóm tắt như sau:
Bit 7 (SMOD) : Bit có tốc độ Baud ở mode 1, 2, 3 ở Port nối tiếp khi set.
Bit 6, 5, 4 : Không có địa chỉ.
Bit 3 (GF1) : Bit cờ đa năng 1.
Bit 2 (GF0) : Bit cờ đa năng 2 .
Bit 1 (PD) : Set để khởi động mode Power Down và thoát để reset.
Bit 0 (IDL) : Set để khởi động mode Idle và thoát khi ngắt mạch hoặc reset.
Các bit điều khiển Power Down và Idle có tác dụng chính trong tất cả các IC họ MSC-51 nhưng chỉ được thi hành trong sự biên dịch của CMOS.
3. Bộ nhớ ngoài (external memory) :
- 8951 có khả năng mở rộng bộ nhớ lên đến 64K byte bộ nhớ chương trình và 64k byte bộ nhớ dữ liệu ngoài. Do đó có thể dùng thêm RAM và ROM nếu cần.
- Khi dùng bộ nhớ ngoài, Port 0 không còn chức năng I/O nữa. Nó được kết hợp giữa bus địa chỉ (A0-A7) và bus dữ liệu (D0-D7) với tín hiệu ALE để chốt byte của bus địa chỉ khi bắt đầu mỗi chu kỳ bộ nhớ. Port được cho là byte cao của bus địa chỉ.
Truy xuất bộ nhớ mã ngoài (Accessing External Code Memory) :
Bộ nhớ chương trình bên ngoài là bộ nhớ ROM được cho phép của tín hiệu PSEN\. Sự kết nối phần cứng của bộ nhớ EPROM như sau:
- Trong một chu kỳ máy tiêu biểu, tín hiệu ALE tích 2 lần. Lần thứ nhất cho phép 74HC373 mở cổng chốt địa chỉ byte thấp, khi ALE xuống 0 thì byte thấp và byte cao của bộ đếm chương trình đều có nhưng EPROM chưa xuất vì PSEN\ chưa tích cực, khi tín hiệu lên một trở lại thì Port 0 đã có dữ liệu là Opcode. ALE tích cực lần thứ hai được giải thích tương tự và byte 2 được đọc từ bộ nhớ chương trình. Nếu lệnh đang hiện hành là lệnh 1 byte thì CPU chỉ đọc Opcode, còn byte thứ hai bỏ đi.
Truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài (Accessing External Data Memory):
- Bộ nhớ dữ liệu ngoài là một bộ nhớ RAM được đọc hoặc ghi khi được cho phép của tín hiệu RD\ và WR. Hai tín hiệu này nằm ở chân P3.7 (RD) và P3.6 (WR). Lệnh MOVX được dùng để truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài và dùng một bộ đệm dữ liệu 16 bit (DPTR), R0 hoặc R1 như là một thanh ghi địa chỉ.
- Các RAM có thể giao tiếp với 8951 tương tự cách thức như EPROM ngoại trừ chân RD\ của 8951 nối với chân OE\ (Output Enable) của RAM và chân WR\ của 89C51 nối với chân WE\ của RAM. Sự nối các bus địa chỉ và dữ liệu tương tự như cách nối của EPROM.
Sự giải mã địa chỉ (Address Decoding):
- Sự giải mã địa chỉ là một yêu cầu tất yếu để chọn EPROM, RAM, 8279, … Sự giải mã địa chỉ đối với 89C51 để chọn các vùng nhớ ngoài như các vi điều khiển. Nếu các con EPROM hoặc RAM 8K được dùng thì các bus địa chỉ phải được giải mã để chọn các IC nhớ nằm trong phạm vi giới hạn 8K: 0000H¸1FFFH, 2000H¸3FFFH, . .
- Một cách cụ thể, IC giải mã 74HC138 được dùng với những ngõ ra của nó được nối với những ngõ vào chọn Chip CS (Chip Select) trên những IC nhớ EPROM, RAM, … Hình sau đây cho phép kết nối nhiều EPROM và RAM.
74HC138
Address Decoding (Giải mã địa chỉ)
Sự đè lên nhau của các vùng nhớ dữ liệu ngoài:
Vì bộ nhớ chương trình là ROM, nên nảy sinh một vấn đề bất tiện khi phát triển phần mềm cho vi điều khiển. Một nhược điểm chung của 89C51 là các vùng nhớ dữ liệu ngoài nằm đè lên nhau, vì tín hiệu PSEN\ được dùng để đọc bộ nhớ mã ngoài và tín hiệu RD\ được dùng để đọc bộ nhớ dữ liệu, nên một bộ nhớ RAM có thể chứa cả chương trình và dữ liệu bằng cách nối đường OE\ của RAM đến ngõ ra một cổng AND có hai ngõ vào PSEN\ và RD\. Sơ đồ mạch như hình sau cho phép cho phép bộ nhớ RAM có hai chức năng vừa là bộ nhớ chương trình vừa là bộ nhớ dữ liệu:
-Vậy một chương trình có thể được tải vào RAM bằng cách xem nó như bộ nhớ dữ liệu và thi hành chương trình băng cách xem nó như bộ nhớ chương trình.
Hoạt động Reset:
- 89C51 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 89C51 bắt đầu làm việc. RST có thể kích bằng tay bằng một phím nhấn thường hở, sơ đồ mạch reset như sau:
Trạng thái của tất cả các thanh ghi trong 89C51 sau khi reset hệ thống được tóm tắt như sau:
|
Thanh ghi |
Nội dung |
|
Đếm chương trình PC Thanh ghi tích lũy A Thanh ghi B Thanh ghi thái PSW SP DPRT Port 0 đến port 3 IP IE Các thanh ghi định thời SCON SBUF PCON (MHOS) PCON (CMOS) |
0000H 00H 00H 00H 07H 0000H FFH XXX0 0000 B 0X0X 0000 B 00H 00H 00H 0XXX XXXXH 0XXX 0000 B |
-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.
IV. HOẠT ĐỘNG PORT NỐI TIẾP
1. Giới thiệu
89C51 có một port nối tiếp trong chip có thể hoạt động ở nhiều chế độ trên một dãy tần số rộng. Chức năng chủ yếu là thực hiện chuyển đổi song song sang nối tiếp với dữ liệu xuất và chuyển đổi nối tiếp sang song song với dữ liệu nhập.
Port nối tiếp cho hoạt động song công (full duplex: thu và phát đồng thời) và đệm thu (receiver buffering) cho phép một ký tự sẽ được thu và được giữ trong khi ký tự thứ hai được nhận. Nếu CPU đọc ký tự thứ nhất trước khi ký tự thứ hai được thu đầy đủ thì dữ liệu sẽ không bị mất.
Hai thanh ghi chức năng đặc biệt cho phép phần mềm truy xuất đến port nối tiếp là: SBUF và SCON. Bộ đệm port nối tiếp (SBUF) ở điạ chỉ 99H nhận dữ liệu để thu hoặc phát. Thanh ghi điều khiển port nối tiếp (SCON) ở điạ chỉ 98H là thanh ghi có điạ chỉ bit chứa các bit trạng thái và các bit điều khiển. Các bit điều khiển đặt chế độ hoạt động cho port nối tiếp, và các bit trạng thái Báo cáo kết thúc việc phát hoặc thu ký tự . Các bit trạng thái có thể được kiểm tra bằng phần mềm hoặc có thể lập trình để tạo ngắt.
2. Các thanh ghi và các chế độ hoạt động của port nối tiếp:
2.1. Thanh ghi điều khiển port nối tiếp:
Chế độ hoạt động của port nối tiếp được đặt bằng cách ghi vào thanh ghi chế độ port nối tiếp (SCON) ở địa chỉ 98H .Sau đây các bản tóm tắt thanh ghi SCON và các chế độ của port nối tiếp:
|
Bit |
Ký hiệu |
Địa chỉ |
Mô tả |
|
SCON.7 SCON.6 SCON.5
SCON.4 SCON.3
SCON.2 SCON.1
SCON.0 |
SM0 SM1 SM3
REN TB8
RB8 TI
RI |
9FH 9EH 9DH
9CH 9BH
9AH 99H
98H |
Bit 0 của chế độ port nối tiếp Bit 1 của chế độ port nối tiếp Bit 2 của chế độ port nối tiếp . Cho phép truyền thông xử lý trong các chế độ 2 và 3, RI sẽ không bị tác động nếu bit thứ 9 thu được là 0 Cho phép bộ thu phải được đặt lên 1 để thu các ký tự Bit 8 phát, bit thứ 9 được phát trong chế độ 2 và 3, được đặt và xóa bằng phần mềm. B it 8 thu, bit thứ 9 thu được Cờ ngắt phát. Đặt lên 1 khi kết thúc phát ký tự, được xóa bằng phần mềm Cờ ngắt thu. Đặt lên 1 khi kết thúc thu ký tự, được xóa bằng phần mềm
|
Tóm tắt thanh ghi chế độ port nối tiếp
|
SM0 |
SM1 |
Chế độ |
Mô tả |
Tốc độ baud |
|
0 0 1 1 |
0 1 0 1 |
0 1 2 3 |
Thanh ghi dịch UART 8 bit UART 9 bit UART 9 bit |
Cố định (Fosc /12 ) Thay đổi ( đặt bằng timer ) Cố định (Fosc /12 hoặc Fosc/64 ) Thay đổi ( đặt bằng timer ) |
Các chế độ port nối tiếp
Trước khi sử dụng port nối tiếp , phải khởi động SCON cho đúng chế độ. Ví dụ, lệnh sau:
MOV SCON, #01010010B
Khởi động port nối tiếp cho chế độ 1 (SM0/SM1=0/1), cho phép bộ thu (REN=1) và cờ ngắt phát (TP=1) để bộ phát sẳn sàng hoạt động.
2..2. Chế độ 0 (Thanh ghi dịch đơn 8 bit):
Chế độ 0 được chọn bằng các thanh ghi các bit 0 vào SM1 và SM2 của SCON, đưa port nối tiếp vào chế độ thanh ghi dịch 8bit. Dữ liệu nối tiếp vào và ra qua RXD và TXD xuất xung nhịp dịch, 8 bit được phát hoặc thu với bit đầu tiên là LSB. Tốc độ baud cố định ở 1/12 tần số dao động trên chip .
Việc phát đi được khởi động bằng bất cứ lệnh nào ghi dữ liệu vào SBUF . Dữ liệu dịch ra ngoài trên đường RXD (P3.0) với các xung nhịp được gửi ra đường TXD (P3.1) . Mỗi bit phát đi hợp lệ (trên RXD) trong một chu kỳ máy, tín hiệu xung nhập xuống thấp ở S3P1 và trở về cao ở S6
......................................
II. SƠ ĐỒ KHỐI
Hình 1.9 : Sơ đồ khối toàn mạch
- Khối hiển thị dùng để hiển thị các mã số nhập từ bàn phím .
- Khối cảm biến bao gồm: Cảm biến hồng ngoại và cảm biến nhiệt để thông báo về bộ xử lý trung tâm những biến đổi trong tầm kiểm soát.
- Khối giao tiếp thiết bị điều khiển: Khối này bao gồm những thành phần để người dùng cần điều khiển như: đèn, máy bơm…
- Khối cung cấp DC nay là thành phần không thể thiếu trong bất kỳ mạch điện nào, nó cung cấp điện cho thiết bị hoạt động.
III. Lưu đồ giải thuật
Vì lưu đồ giải thuật lớn nên không tiện trìng bày trong nay, nên chúng ta có thể xem lưu đồ giải thuật trong mục LUU DO GIAI THUAT trình bày trong CD này.
CHƯƠNG TRÌNH:
$DEBUG
$NOSYMBOLS
$NOPAGING
ORG 0000H
CLR P0.2 ;COI
CLR P0.3 ;VAN
MOV SP,#20H
MOV 30H,#0 ;DEMSOLANNHAP
MOV R0,#0 ;CHONLED
MOV R1,#0 ;CHUADULIEUMOI1LED
MOV R2,#0
MOV R3,#0
MOV R4,#0
SETB P0.7 ;QUET CHAN LED
SETB P0.6
SETB P0.5
SETB P0.4
SETB P2.4 ;DUNGMA
HOI: JNB P0.1,OFF
CLR P2.2
CLR P2.3
SJMP DAT
OFF: SETB P2.3 ;DONGCUA
CLR P2.2
SJMP HOI
DAT: MOV R5,#30
BACK1: LCALL HIENTHI
LCALL GETKEY
JNC DAT
DJNZ R5,BACK1
PUSH ACC
XOA: MOV R5,#30
BACK2: LCALL HIENTHI
LCALL GETKEY
JC XOA
DJNZ R5,BACK2
POP ACC
INC R0 ;CHON LED DE LUU SO NHAP
CJNE R0,#1,SO2
MOV R1,A
LJMP DAT
SO2: CJNE R0,#2,SO3
MOV R2,A
LJMP DAT
SO3: CJNE R0,#3,SO4
MOV R3,A
LJMP DAT
SO4: MOV R4,A
MOV R0,#0 ;TRO LAI LED DAU
KIEMTRAMA:CJNE R1,#1,XET
CJNE R2,#2,XET
CJNE R3,#3,XET
CJNE R4,#4,XET
CLR P2.4 ;DADUNGMA
SETB P0.7 ;XOALED
SETB P0.6
SETB P0.5
SETB P0.4
LJMP XH ;CHOPHEPCUAHOATDONG
XET: INC 30H
MOV A,30H
CJNE A,#3,TIEP
SETB P0.2 ;BAODONG
TIEP: LJMP DAT
HIENTHI: LCALL CAMERA
SETB P0.4
MOV P3,R1
CLR P0.7
LCALL DELAY
SETB P0.7
MOV P3,R2
CLR P0.6
LCALL DELAY
SETB P0.6
MOV P3,R3
CLR P0.5
LCALL DELAY
SETB P0.5
MOV P3,R4
CLR P0.4
LCALL DELAY
RET
;$$$$$$$$$$$$$$
GETKEY: MOV A,#0FEH
MOV R6,#4
TEST: MOV P1,A
MOV R7,A
MOV A,P1
ANL A,#0F0H
CJNE A,#0F0H,KEY_HIT
MOV A,R7
RL A
DJNZ R6,TEST
CLR C
SJMP EXIT
KEY_HIT: MOV R7,A
MOV A,#4
CLR C
SUBB A,R6
MOV R6,A
MOV A,R7
SWAP A
SETB RS1
SETB RS0
MOV R5,#4
AGAIN: CLR RS1
CLR RS0
RRC A
JNC DONE
INC R6
INC R6
INC R6
INC R6
SETB RS1
SETB RS0
DJNZ R5,AGAIN
CLR RS1
CLR RS0
DONE: SETB C
MOV A,R6
EXIT: RET
;$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
;CUAHOATDONGDOCLAP
XH: LCALL CAMERA
JB P2.0,MO
JNB P0.1,DONG
CLR P2.3
CLR P2.2
SJMP XH
MO: JNB P0.0,CHAYMO
CLR P2.2
CLR P2.3
SJMP XH
CHAYMO: SETB P2.2
CLR P2.3
SJMP MO
DONG: SETB P2.3
CLR P2.2
SJMP XH
;$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
CAMERA: JB P2.7,QUA ;BAO CHAY
SETB P0.2 ;COI
SETB P0.3 ;VAN
MOCHAY: JNB P0.0,CHAYDI
CLR P2.2
CLR P2.3
SJMP HAO
CHAYDI: SETB P2.2
CLR P2.3
SJMP MOCHAY
QUA: JNB P2.1,KENO
SETB P0.2 ;TROM
KENO: MOV A,30H
CJNE A,#3,HAO
SJMP CAMERA ;KHOAPHIM
HAO: RET
;$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
DELAY: SETB RS1
SETB RS0
MOV R0,#3
AGN: MOV R1,#3
DJNZ R1,$
DJNZ R0,AGN
CLR RS1
CLR RS0
RET
END
CHƯƠNG 3
TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN
I. CÁC GIAI ĐOẠN THỰC HIỆN:
Tìm hiểu tra cứu các linh kiện liên quan đến hồng ngoại. Tìm hiểu thị trường linh kiện điện tử để có phương án thiết kế hợp. Tiến hành thiết kế mạch và vẽ mạch trên phần mềm. Tìm điểm còn thiếu sót sau đó tiến hành lắp ráp linh Kiện.
Lập trình thực nghiệm để có chương trình tốt nhất đồng thời viết báo cáo II. QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ VÀ LẮP RÁP
- Thực hiện vẽ mạch trên phần mềm ORCAD.
- Tính toán chỉ số linh kiện cần thiết để lắp ráp mạch.
- Thi công mạch in để làm test.
- Thực hiện mạch hoàn chỉnh.
III. CÁC KHÓ KHĂN GẶP PHẢI:
Trong quá trình thiết kế thi công luôn gặp khó khăn về điều kiện thực hiện, đó là tìm hiểu linh kiện cần thiết và nghiên cứu thiết kế nhưng đồng thời cũng phải biết được thị trường nước ta có loại linh kiện đó hay không.
Kế đến là các vấn đề về tài chính sau đó là các thiết bị thí nghiệm cần thiết để kiểm tra.
PHẦN III
KẾT LUẬN- TÀI LIỆU THAM KHẢO
KẾT LUẬN
Sau nhiều ngày cố gắng làm việc khẩn trương với sự hướng dẫn nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn là thầy Nguyễn Hữu Phước. Đề tài: “Ngôi Nhà Thông Minh” đã hoàn thành đúng thời gian qui định và có các đặc điểm sau:
-
Ưu điểm:
- Có chức năng chống trộm.
- Mở khoá cửa bằng cách nhập mã số từ bàn phím.
- Motor mở cửa tự động.
- Có hệ thống báo cháy đồng thời có hệ thống tự phun nước chữa cháy.
- Nhược điểm:
- Còn thiếu tính gon nhẹ.
- Chưa tận dụng hết khả năng của IC.
Sau này đề tài sẽ được nâng cấp và hoàn thiện hơn cụ thể là có phần điều khiển thiết bị trong nhà bằng remote bằng hồng ngoại, bộ phận chống trộm có hệ thống quay số điện thoại được định trước, có khả năng báo giờ bằng giọng nói. Đó chính là hướng phát triển của đề tài sau này.
Với tập đồ án này đã giúp cho chúng em bước đầu làm quen với đề tài khoa học và em đã thật sự tích lũy một số kiến thức cơ bản về vi điều khiển, thiết kế mạch và kỹ thuật lập trình.
Mặc dù thời gian hạn hẹp, tài liệu tham khảo quá ít, và có nhiều vấn đề nảy sinh trong quá trình thiết kế phần cứng, nhưng chúng em đã cố gắng hết sức mình cũng như sự tận tâm giúp đỡ của giáo viên hướng dẫn nên đã đạt được những yêu cầu đặt ra.
Qua quá trình thực hiện đề tài, chúng em đã tự đánh giá được phần nào còn hạn chế và ít nhiều bổ sung các kiến thức còn hạn hẹp trong thời gian học tại trường.
Chúng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình, quý báu của giáo viên hướng dẫn, các giáo viên trong khoa và toàn thể các bạn đã tạo nhiều điều kiện giúp chúng em hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao đúng thời gian qui định.
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2013
TÀI LIỆU THAM KHẢO
- Tác giả: Tống Văn On – Hoàng Đức Hải : Họ Vi Điều Khiển 8951 - NXB KHKT.
- Lê Phi Yến –Lưu Phú –Nguyễn Như Anh –Kỹ Thuật Điện Tử - NXB KHKT.
- Hồ Trung Mỹ – Ứng Dụng IC Ổn Áp.
.............................
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ Ngôi nhà thông minh, ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ, thiết kế có các chức năng, Ngôi nhà thông minh
