Đề tài: Nghiên cứu, ứng dụng vi điều khiển PIC 18F97J60

Chia sẻ: Vu Van Canh | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:82

Thêm vào BST

Báo xấu

264
lượt xem 106
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ngày nay, các thiết bị điện tử và tự động hóa có mặt ở khắp nơi, chúng có mặt trong tất cả các lĩnh vực, từ những ứng dụng trong công nghiệp cho đến những sản phẩm dân dụng, và những ứng dụng chuyên dụng trong quân sự, công nghệ thông tin, điện tử viễn thông. Mà lõi của các thiết bị đó đại đa số là các họ vi xử lí, vi điều khiển.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài: Nghiên cứu, ứng dụng vi điều khiển PIC 18F97J60

LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, các thiết bị điện tử và tự động hóa có mặt ở khắp n ơi, chúng có m ặt trong tất cả các lĩnh vực, từ những ứng dụng trong công nghiệp cho đến nh ững s ản ph ẩm dân dụng, và những ứng dụng chuyên dụng trong quân sự, công ngh ệ thông tin, đi ện t ử viễn thông. Mà lõi của các thiết bị đó đại đa số là các họ vi xử lí, vi đi ều khi ển. M ột trong những vi điều khiển được ứng dụng rộng rãi và có nhiều tài nguyên là họ vi đi ều khi ển PIC. Trước đây, việc giám sát từ xa thông qua một hệ thống gồm các phần tử nối với nhau bằng dây dẫn với các chuẩn truyền thông phổ bi ến như RS-232, RS-485. Tuy nhiên, việc mở rộng phạm vi điều khiển (sự gia tăng về số lượng các phần t ử) thì mô hình này gặp nhiều khó khăn, và đặc biệt là khoảng cách điều khiển r ất h ạn ch ế. S ự ra đ ời c ủa công nghệ truyền thông với giao thức TCP/IP đã làm thay đổi hoàn toàn phạm vi ứng d ụng của thiết bị giám sát và điều khiển từ xa. Mô hình mạng ph ổ bi ến đó là m ạng n ội b ộ LAN (Local Area Network) và mạng diện rộng WAN (Wide Area Network), g ọi chung là m ạng Ethernet đã cho phép mở rộng phạm vi giám sát và quy mô của h ệ th ống. Thêm vào đó, khi muốn truyền xa hơn, có thể truy câp vào hệ thống từ bất kỳ đâu chỉ cần có thêm đường truyền Internet. Vi điều khiển PIC có rất nhiều tài nguyên, có đầy đủ tính năng c ủa m ột vi đi ều khiển khác như các cổng I/O, biến đổi ADC, các bộ timer…Và PIC18F97J60 là một trong những chip vi điều khiển có đấy đủ tính năng như vậy, đăc biệt hơn khi vi đi ều khiển này hỗ trợ chuẩn Ethernet giúp các thiết bị có thể dễ dàng kết nối Internet. Xuất phát từ thực tiễn đó qua đề tài: “ Nghiên cứu, ứng dụng vi điều khiển PIC 18F97J60 ” nhóm chúng em đã quyết định chọn một ứng dụng quan trọng n ổi tr ội h ơn so với các họ vi điều khiển khác đó chính là điều khiển thiết bị từ xa qua giao thức TCP/IP dùng PIC18F97J60 . Trong quá trình thực hiện đề tài không tránh khỏi nhi ều thi ếu sót, chúng em mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp từ quý thầy cô và các bạn để đề tài hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn!
LỜI CẢM ƠN Trước tiên chúng em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, các cô Tr ường Đ ại h ọc Đi ện lực, khoa Công nghệ tự động đã nhiệt tình giảng dạy và truyền đ ạt nh ững ki ến th ức, kinh nghiệm quí giá trong suốt quá trình chúng em học tại trường. Chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ThS. Bùi Th ị Duyên và KS. Nguy ễn Khánh Hưng, đã tận tình hướng dẫn, cung cấp tài li ệu trong su ốt quá trình th ực hi ện đ ề tài này. Bên cạnh đó nhóm đồ án cũng xin gửi lời cảm ơn đ ến t ập th ể l ớp Đ3_CNTD, những người đồng hành trong khóa học và có nhiều ý kiến đóng góp. Một lần nữa xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc! Hà nội, Ngày 10 tháng 01 năm 2013 Nhóm sinh viên thực hiện: 1. Vũ Văn Cảnh 2. Nguyễn Văn Phong 3. Lê Anh Quân
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ***************** PHIẾU GIAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC Họ và tên : …………………………..………………………………………………... …………………………..………………………………………………... Lớp : …………………………………………..……Khoa : Công nghệ tự động Ngành học : …………………………..………………………………………………... Tên đề tài : …………………………..………………………………………………... …………………………..………………………………………………... …………………………..………………………………………………... Mục đích : …………………………..………………………………………………... …………………………..………………………………………………... …………………………..………………………………………………... …………………………..………………………………………………... Yêu cầu : …………………………..………………………………………………... …………………………..………………………………………………... …………………………..………………………………………………... …………………………..………………………………………………... …………………………..………………………………………………... Nơi thực hiện : …………………………..……………………………………………... Kết quả thực hiện : ( Bản vẽ, thuyết trình, chương trình… ) …………………………..………………………………………………………………. Ngày giao đề tài : ………..……………………………………………………………… Ngày hoàn thành : ………..…………………………………………………………….. Giáo viên hướng dẫn ( Ghi rõ chức danh, học hàm, học vị, họ và tên ) …………………………..………………………………………………………………. Hà Nội, ngày………tháng…….…năm……… Giáo viên hướng dẫn Khoa công nghệ tự động
NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn) ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................
NHẬN XÉT (Của giảng viên phản biện) ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................
Danh mục hình vẽ
CHƯƠNG 1 TÌM HIỂU VĐK PIC 18F97J60 1.1.Tổng quan về VĐK PIC. 1.1.1. Lịch Sử Phát Triển Năm 1965 hãng Genneral Instrument thành lập ban vi điện tử nhằm tập trung nghiên cứu công nghệ chế tạo bộ nhớ kiểu EPROM và EEPROM, đó là các linh ki ện thu hút nhiều đầu tư của các phòng thí nghiệm bán dẫn. Đầu những năm 70 Genneral Instrument cũng chế tạo vi xử lý 16 bit PC1600. Bộ xử lý này khá tốt nhưng có nhược đi ểm là kh ả năng vào ra không mạnh để thích ứng bộ xử lý PC1600 trong các ứng d ụng c ần có tính nâng cao. Năm 1975 Genneral Instrument thiết kế vi m ạch điều khi ển giao ti ếp ngo ại vi (Peripheral interface controler) viết tắt là PIC, đó là linh kiện hỗ trợ các tính năng vào ra cho vi xử lý PIC không cần nhiều chức năng vì chỉ xử lý các công vi ệc vào ra do đó b ộ m. l ệnh của nó khó nhỏ gọn. Những vi điều khiển PIC đầu tiên có điểm yếu là ch ế t ạo theo công nghệ n-MOS nên tiêu thụ nhiều năng lượng, bộ nhớ chương tr.nh là loại ROM m ặt n ạ ch ỉ nạp được một lần, do đó chương trình điều khi ển được n ạp ngay khi ch ế t ạo vi m ạch nên chỉ thích hợp với các khách hang đặt mua với số lượng lớn, để lắp ráp trong sản xu ất những sản phẩm cụ thể. Những năm đầu thập kỷ 80 Genneral Instrument gặp khó khăn trong th ương m ại và tổ chức lại. Hãng tập trung vào chế tạo linh kiện bán dẫn công su ất l ớn là th ế m ạnh cho tới hiện nay của hãng. Genneral Instrument đã chuyển nhượng Ban vi đi ện t ử và nhà máy tại Chandle, bang Anizona cho các nhà đầu tư. H ọ lập ra m ột công ty m ới, đ ặt tên là Arizona Microchip technology hiện nay là Microchip technology Inc. Chiến lược của các nhà đầu tư là tập trung vào vi điều khi ển và các b ộ nh ớ bán dẫn. Các vi mạch PIC n-MOS được cải tiến, chế tạo dựa trên n ền tảng công ngh ệ m ới CMOS. Các sản phẩm đầu tiên của Microchip được biết t ới và bán ra v ới s ố l ượng l ớn là các vi điều khiển PIC thuộc họ PIC16C5x. Họ này có hai biến thể với bộ nhớ chương trình là OTP và UV EPROM. Loại OTP có thể nạp trình m ột lần dùng cho sản xu ất lo ại l ớn. Loại UV EPROM có thể xóa được bằng tia cực tím (tia UV) dùng khi phát tri ển, th ử nghiệm phần mềm. Năm 1983 Microchip là hãng đầu tiên tích hợp đ ược b ộ nh ớ ch ương trình flash EEPROM vào những vi điều khiển mới, trong đó được biết đến nhi ều nhất là PIC. B ộ nh ớ chương trình flash đã loại bỏ vai trò của vi điều khiển có bộ nhớ xoá bằng tia c ực tím, có vỏ bằng gốm đắt tiền và các đèn chiếu tia cực tím. 1.1.2. PIC là gì? PIC là viết tắt của “Programable Intelligent Computer”, có thể tạm dịch là “máy tính thông minh khả trình” do hãng Genenral Instrument đặt tên cho vi đi ều khi ển đ ầu tiên c ủa họ: PIC1650 được thiết kế để dùng làm các thiết bị ngoại vi cho vi đi ều khi ển CP1600. Vi điều khiển này sau đó được nghiên cứu phát triển thêm và từ đó hình thành nên dòng vi điều khiển PIC ngày nay. 1.1.3. Phân Loại Tiêu chuẩn để phân nhóm dựa trên sự khác nhau về ki ến trúc b ộ x ử lí bên trong vi đi ều khiển. - Số các thanh ghi có thể truy cập được. - Có hay không có ngắt, số lượng ngắt. - Số lượng các phần cứng có chức năng đặc biệt.
- Độ dài từ lệnh. Dựa vào những đặc điểm đó vi điều khiển PIC được chia làm 4 họ: 1.1.3.1. Họ cấp thấp (low-end) Gồm các loại được ký hiệu 12C5xx, 16C5x, 16C505, 16HV540 Độ dài từ lệnh 12 bit Bố chí các thanh ghi: có 32 thanh ghi trên một bank, tối đa có 4 bank Đặc điểm chung: - Rất thích hợp trong các ứng dụng giao diện đơn giản với ngoại vi. - Bộ nhớ chương trình kiểu OTP hoặc EPROM xoá được bằng tia cực tím. - Tốc độ cao, thực hiện được 5 triệu chỉ thị/s với tần số xung nhịp 20MHz. - Chỉ có một bộ đếm timer. - Không có các ngắt cứng. - Không có các lối ra tăng cường. - Nạp trình song song, trừ PIC12C5xx và PIC16C505 được nạp trình n ối ti ếp theo giao thực ICSP. 1.1.3.2. Họ cấp trung (Mid-range) Bao gồm 12C6xx, 14C000, 16C55x, 16C6x, 16C62x, 16F62x, 16C67x, 16C8x, 16F87x và 16C9xx. Độ dài từ lệnh 14 bit Là họ vi điều khiển PIC thông dụng nhất hiện nay. Bố chí các thanh ghi: 128 byte trên một bank, tối đa 4 bank. Là vi điều khiển vạn năng tinh năng mạnh. Có rất nhiều biến thể khắc nhau, với các kiểu đóng vỏ đa dạng: DIP, PLCC, Đặc điểm: - Tốc độ cao, thực hiện được 5 triệu chỉ thị /s ở xung nhịp 20MHz. - Có các ngắt phần cứng. - Có từ 1 đến 3 bộ đếm – timer - Có rất nhiều kiểu khác nhau về chân vào/ra tăng cường bao gồm các vào/ra t ương tự,giao diện truyền thông nối tiếp: đồng bộ, không đồng bộ, 12C, SPI, CAN, USB…, bộ, điều khiển LCD. - Bộ nhớ chương trình flash ở hầu hết các vi mạch. - Khả năng nạp trình nối tiếp ICSP. - Có khả năng tự ghi vào bộ nhớ chương trình (self-programming). - Có phần cứng gỡ rối chương trình ICD ở một số loại. 1.1.3.3. Họ cấp cao (High-end) 17Cxxx Gồm các loại 17Cxxx Độ dài từ lệnh 16 bit Bố trí các thanh ghi: 224 byte trên một bank, t ối đa 8 bank, 48 thanh ghi ch ức năng đặc biệt (SFR). Đặc điểm chung. - Kiến trúc khác so với họ PIC cấp chung, cấp thấp. - Có ác lệnh tăng cường và nhiều khả năng định địa chỉ.
- Vi điều khiển giao tiếp bus, truy nhập cac thiết bị song song trực tiếp. - Có một số lối vào/ra tăng cường. - Bộ nhớ chương trình OTP. - Nạp trình kiểu song song. 1.1.3.4. Họ cấp cao (High- performance) Gồm những loại có kí hiệu 18Cxxx và 18Fxx2 Độ dài từ lệnh 16 bit. Bố trí các thanh ghi 256 byte trên một bank, tối đa có 16 bank. Đặc điểm chung: - Kiển trúc nâng cao, dựa trên nền tảng của họ cấp trung, theo xu h ướng th ừa k ế những tính năng của các loại cấp trung đồng th ời bổ xung các tính năng m ới.Do đó dần dần có khả năng thay thế toàn bộ PIC cấp trung. - Có các lệnh tăng cường và nhiều khả năng định địa chỉ. - Có khả năng truy nhập tới 2Mbyte bộ nhớ chương trình, 4Kbyte bộ nhớ RAM. - Véctơ ngắt đơn, có thể lập tr.nh được mức độ ưu tiên các nguồn ngắt. - Khả năng vào/ra tương tự họ cấp trung. - Tần số hoạt động tối đa 40MHz, có bộ nhân tần số PLL. - Có bộ nhớ chương trình flash. - Nạp trình nối tiếp, có khả năng tự ghi vào bộ nhớ chương trình. Hiện nay mới nhất là DSPIC với nhiều tính năng vượt trội: 1.1.4. Kiến trúc PIC Cấu trúc phần cứng của một vi điều khiển được thiết kế theo hai d ạng ki ến trúc: kiến trúc Von Neuman và kiến trúc Havard. Hình 1.1. Kiến trúc Havard và kiến trúc Von-Neuman. Tổ chức phần cứng của PIC được thiết kế theo kiến trúc Havard. Đi ểm khác bi ệt giữa kiến trúc Havard và kiến trúc Von-Neuman là cấu trúc bộ nhớ dữ li ệu và b ộ nh ớ chương trình. Đối với kiến trúc Von-Neuman, bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình nằm chung trong một bộ nhớ, do đó ta có thể tổ chức, cân đối m ột cách linh ho ạt b ộ nh ớ ch ương trình và bộ nhớ dữ liệu. Tuy nhiên điều này chỉ có ý nghĩa khi t ốc độ xử lí c ủa CPU phải r ất cao, vì với cấu trúc đó, trong cùng một thời điểm CPU chỉ có thể tương tác v ới b ộ nh ớ d ữ liệu hoặc bộ nhớ chương trình. Như vậy có thể nói kiến trúc Von-Neuman không thích hợp với cấu trúc của một vi điều khiển. Đối với kiến trúc Havard, bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình tách ra thành hai bộ nhớ riêng biệt. Do đó trong cùng một thời điểm CPU có thể tương tác v ới c ả hai b ộ nhớ, như vậy tốc độ xử lí của vi điều khiển được cải thiện đáng kể.
Một điểm cần chú ý nữa là tập lệnh trong kiến trúc Havard có thể được tối ưu tùy theo yêu cầu kiến trúc của vi điều khiển mà không phụ thuộc vào c ấu trúc dữ li ệu. Ví dụ, đối với vi điều khiển dòng 16F, độ dài lệnh luôn là 14 bit (trong khi dữ li ệu đ ược t ổ chức thành từng byte), còn đối với kiến trúc Von-Neuman, độ dài lệnh luôn là b ội s ố c ủa 1 byte (do dữ liệu được tổ chức thành từng byte). Đặc điểm này được minh họa trong hình 1.1. 1.2. Vi điều khiển PIC 18F97J60 Hình 1.2. Vi điều khiển PIC 18F97J60 1.2.1. Tổng quan về họ PIC 18F Họ PIC18F gồm có các thiết bị sau đây: • PIC18F66J60 • PIC18F87J60 • PIC18F66J65 • PIC18F96J60 • PIC18F67J60 • PIC18F96J65 • PIC18F86J60 • PIC18F97J60 • PIC18F86J65 Họ này giới thiệu một dòng mới của các thiết bị điện áp thấp với các lợi thế truyền thống quan trọng của tất cả các vi điều khiển PIC18- cụ thể là, hi ệu suất tính toán cao, nhiều tính năng, với giá cả cực kì cạnh tranh. Những tính năng này làm cho h ọ vi đi ều khiển PIC18F97J60 là một sự lựa chọn hợp lí cho những ứng dụng hi ệu su ất cao mà chi phí cần được quan tâm chính. Các đặc điểm cơ bản của vi điều khiển PIC18F97J60 - Tốc độ làm việc tối đa lên đến 10.5 MIPS (triệu lệnh trong 1 giây). - Với 3 bộ Timer 16 bit và 1 bộ Watchdog Timer giúp cho ta xử l y các bài toán điều khiển với tính năng thời gian thực. - PIC18F97J60 còn là một dòng IC chuyên dụng trong giao ti ếp mạng Internet v ới module giao thức mạng được tích hợp sẵn trong chip.Với bộ nhớ chương trình Flash khá lớn 128KB và bộ nhớ RAM 3.8KB sẽ cho phép ta th ực hi ện đ ược các bài toán phức tạp. - Trên chip có 16 kênh ADC 10 bít nên vi ệc thực hi ện các bài toán đo l ường tr ở nên đơn giản. - Chíp có thể hoạt động bằng nguồn dao động nội ở tần s ố t ối đa 41.6667Mhz, v ới tính năng này giúp cho nó có thể hoạt động tốt trong môi trường có độ ẩm cao. - PIC18F97J60 được thiết kế dưới dạng chíp dán 100 chân, trong đó có thể sử dụng tối đa được 70 chân I/O.
1.2.1.1. Tính năng chính Công nghệ nanoWatt Tất cả các thiết bị trong họ PIC18F97J60 kết hợp một loạt các tính năng mà có th ể làm giảm đáng kể năng lượng tiêu thụ trong quá trình ho ạt đ ộng. Các tính năng chính bao gồm: - Chế độ chạy luân phiên: với xung clocking điều khiển từ nguồn Timer1 ho ặc b ộ dao động RC bên trong, điện năng tiêu thụ trong thời gian thực hi ện mã có thể được giảm đến 90%. - Chế độ nghỉ chạy: bộ điều khiển cũng có thể chạy với lõi CPU không làm vi ệc nhưng các thiết bị ngoại vi vẫn còn hoạt động. Ở trạng thái này, tiêu th ụ đi ện năng có thể được giảm hơn nữa, ít nhất là 4% mức điện năng yêu c ầu khi ho ạt đ ộng bình thường. - Chuyển đổi chế độ nhanh: chế độ quản lí năng lượng được gọi bởi mã lệnh c ủa người sử dụng trong suốt quá trình vận hành, cho phép người sử dụng k ết h ợp ý tưởng quản lí năng lượng vào trong các thiết kế phần mềm ứng dụng. Lựa chọn bộ dao động Oscillator và các tính năng chính Tất cả các thiết bị trong họ PIC18F97J60 cung cấp 5 lựa chọn bộ dao động khác nhau, cho phép người sử dụng một loạt các lựa chọn trong phát tri ển ph ần c ứng c ủa các ứng dụng. Những tùy chọn bao gồm: - Hai chế độ thạch anh, sử dụng thạch anh hoặc các bộ cộng hưởng dùng gốm. - Hai chế độ xung clock bên ngoài, cung cấp các tùy chọn phân chia bởi 4 đ ầu ra clock. Bộ nhớ mở rộng Họ PIC18F97J60 cung cấp dư thừa chỗ cho các mã ứng dụng, không gian từ 64 Kbytes đến 128 Kbytes. Các bộ nhớ Flash cho bộ nhớ chương trình đ ược đánh giá kéo dài đến 100 chu kì xóa / ghi. Dữ liệu lưu trữ mà không làm m ới đ ược bảo toàn ước tính là nhiều hơn 20 năm. Họ PIC18F97J60 cũng cung c ấp rất nhi ều không gian cho d ữ li ệu c ủa các ứng dụng động với 3808 byte RAM. Bus nhớ mở rộng Trong trường hợp không chắc rằng 128 Kbytes bộ nhớ đủ cho một ứng d ụng, các thành viên 100 chân của họ PIC18F97J60 cũng sử dụng bus bộ nhớ bên ngoài. Đi ều này cho phép bộ điều khiển chương trình bên trong truy cập để sử dụng một không gian b ộ nhớ lên đến 2 Mbytes, cho phép một mức độ truy cập dữ liệu mà ít thi ết bị 8-bit nào có th ể đáp ứng được. Điều này cho phép thêm lựa chọn bộ nhớ, bao gồm: • Sử dụng sự kết hợp của bộ nhớ trên chip và bên ngoài chip lên đến giới hạn 2-Mbyte • Sử dụng bộ nhớ Flash bên ngoài cho phép lập trình lại các mã ứng d ụng ho ặc b ảng d ữ liệu lớn. • Sử dụng các thiết bị có bộ nhớ RAM bên ngoài để lưu trữ số lượng biến dữ liệu lớn. Chuyển đổi dễ dàng Bất kể kích thước bộ nhớ, tất cả các thiết bị chia sẻ cùng s ố l ượng các thi ết b ị ngoại vi phong phú, sử dụng PIC18 cho phép dễ dàng tăng thêm ho ặc c ải ti ến các ứng dụng. 1.2.1.2. Tính năng đặc biệt khác Truyền thông: họ PIC18F97J60 kết hợp một loạt các kiểu giao ti ếp với thi ết bị ngoại vi, bao gồm sử dụng độc lập hoặc kết hợp 2 mô đun: USARTs và SSP, có ph ương thức hoạt động của cả SPI và I2C ™ (Master và Slave). Ngoài ra, v ới nh ững m ục đích
chung, một trong những cổng I/O có thể được cấu hình lại như là m ột Slave song song 8- bit để cho bộ vi xử lý trực tiếp xử lý thông tin liên lạc. Khối CCP: Tất cả các thiết bị trong họ này kết hợp 2 kh ối CCP và 3 kh ối ECCP đ ể tối đa hóa sự linh hoạt trong ứng dụng điều khiển. Lên đến bốn căn cứ thời gian khác nhau có thể được sử dụng để thực hiện một số hoạt động khác nhau cùng m ột lúc. M ỗi m ột trong ba khối ECCP cung cấp lên đến bốn đầu ra PWM, cho phép t ổng c ộng m ười hai PWM. Các khối ECCP cũng cung cấp các tính năng mang l ại nhi ều l ợi ích, bao g ồm c ả l ựa chọn phân cực, lập trình thời gian trùng dẫn, tự động tắt máy và khởi động lại, chế độ đầu ra Half- Bridge hoặc Full-Bridge. Bộ chuyển đổi A/D 10-Bit: mô-đun này kết hợp v ới l ập trình làm gi ảm th ời gian, cho phép kênh được lựa chọn và chuyển đổi được bắt đầu mà không c ần ph ải ch ờ đ ợi một thời gian lấy mẫu và do đó, giảm chi phí mã. Tính năng đặc biệt của CPU Họ PIC18F97J60 bao gồm một số tính năng nhằm mục đích để tối đa hóa đ ộ tin cậy và giảm thiểu chi phí thông qua việc loại bỏ các thành phần bên ngoài. Đó là: • Lựa chọn bộ dao động • Đặt lại: - Power-on Reset (POR) - Power-up Timer (PWRT) - Oscillator Start-up Timer (OST) - Brown-out Reset (BOR) • Ngắt • Kiểm tra hoạt động xung clock an toàn/ lỗi • Khởi động 2 tốc độ • Mã bảo vệ • Chương trình nối tiếp trong mạch •Điều chỉnh điện áp trên chip Họ PIC18F97J60 thường được thiết kế để hoạt động với điện áp danh nghĩa 2.5V. Điều này có thể tạo ra một vấn đề cho các mẫu thiết kế được yêu cầu để hoạt động ở mức cao hơn điện áp điển hình, chẳng hạn như 3.3V. Để đơn gi ản hóa thi ết k ế h ệ th ống, tất cả các thiết bị trong họ PIC18F97J60 tích hợp trên chip m ột b ộ đi ều ch ỉnh. B ộ đi ều chỉnh được điều khiển bởi chân ENVREG. Nối VDD tới các chân c ủa b ộ đi ều ch ỉnh, n ối tiếp nhau, do đó, năng lượng được cung cấp cho bộ điều chỉnh từ tất cả các chân VDD. Khi bộ điều chỉnh được kích hoạt, một bộ lọc thông thấp ESR dùng tụ điện phải được kết nối với chân VDDCORE / VCAP. Điều này giúp duy trì sự ổn định c ủa bộ điều ch ỉnh. Giá trị được đề xuất cho các tụ lọc. Nếu ENVREG được gắn với VSS, bộ điều chỉnh bị vô hiệu hóa. Trong trường hợp này, điện áp danh nghĩa 2.5V phải được cung cấp cho thiết b ị t ại chân VDDCORE/VCAP để chạy các chân I/O ở điện áp cao hơn, thường là 3.3V. Ngoài ra,VDDCORE/VCAP và các chân VDD có thể được gắn với nhau để hoạt động ở mức thấp hơnđiện áp danh định. Bảng 1.1: Các tính năng chính của họ 18F97J60- loại 100 chân Tính năng PIC 18F96J65 PIC 18F97J60 PIC 18F86J10 Tần số làm việc DC – 41.67 MHz DC – 41.67 MHz DC – 41.67 MHz Bộ nhớ chương trình 64K 96K 128K
(bytes) Bộ nhớ dữ liệu 32764 49148 65532 (Instructions) Bộ nhớ dữ liệu (bytes) 3808 Số nguồn ngắt 29 Số cổng I/O Ports A, B,C, D, E, F, G, H, J Số chân I/O 70 Bộ định thời 5 Modules CCP 2 Modules ECCP 3 Truyền thông nối tiếp MSSP (2), Enhanced USART (2) Truyền thông Ethernet Có Cổng truyền thông PSP Có Bus bộ nhớ mở rộng Có Modules A/D 10 bit 16 kênh vào 1.2.2. Sơ đồ chân PIC 18F97J60 Hình 1.3. Sơ đồ chân PIC18F97J60
Mô tả các chân của PIC18F97J60 MCLR-13- Master Clear: Reset thiết bị ở mức thấp OSC1/CLKI-63- Đầu vào dao động thạch anh hoặc clock mở rộng. • OSC1- đầu vào dao động thạch anh hoặc đầu vào nguồn clock mở rộng. Bộ đệm ST khi đặt chế độ RC nội bộ, CMOS khác. • CLKI- đầu vào nguồn clock mở rộng, luôn gắn liền với chân OSC1 OSC2/CLKO- 64- đầu ra bộ dao động thạch anh hoặc clock • OSC2- đầu ra bộ dao động thạch anh. Kết nối với thạch anh hoặc bộ cộng hưởng trong chế độ dao động thạch anh • CLKO- trong chế độ RC nội bộ, chân OSC2 các đầu ra CLKO với tần số bằng ¼ tần số của OSC1 35- PORTA là 1 cổng I/O 2 chiều • I/O- vào/ra số • O- đầu ra chỉ thị Ethernet LEDA • I- đầu vào tương tự 0 34- I/O- vào/ra số • O- đầu ra chỉ thị Ethernet LEDB • I- đầu vào tương tự 1 33- I/O- vào/ra số • I- đầu vào tương tự 2 • I- đầu vào điện áp tham chiếu A/D 42- I/O- vào/ra số • I- đầu vào clock mở rộng Timer 0 41- I/O- vào/ra số • I- đầu vào tương tự 4 5- PORTB là một cổng I / O hai chiều. PORTB có thể được lập trình bằng phần mềm để kéo tất cả các đầu vào còn kém lên. • I/O- vào/ra số • I- ngắt ngoài 0 • I- modun ECCP, có thể được kích hoạt bằng phần mềm 6- I/O- vào/ra số • I- ngắt ngoài 1 7- ngắt ngoài 2 8- I/O- vào/ra số • I- ngắt ngoài 3 • I/O- đầu vào capture2/ đầu ra so sánh 2/ đầu ra PWM 2 • O- đầu ra A của khối ECCP2 PWM 69- I/O- vào/ra số • I – chân thay đổi ngắt trong 68- I/O- vào/ra số • I – chân thay đổi ngắt trong
67- I/O- vào/ra số • I- chân thay đổi ngắt trong • I/O- chân gỡ rối trong mạch và chân clock các chương trình ICSP™ 57- I/O- vào/ra số • I- chân thay đổi ngắt trong • I/O - chân gỡ rối trong mạch và chân dữ liệu các chương trình ICSP™ 44- PORTC là một cổng I / O hai chiều • I/O- vào/ra số • O- đầu ra bộ dao động Timer1 • I- đầu vào clock mở rộng Timer1/Timer3 43- I/O- vào/ra số • I- Đầu vào bộ dao động Timer1 • I/O- đầu vào Capture 2/đầu ra so sánh 2/ đầu ra PWM 2 • O- đầu ra A của khối ECCP2 PWM. 53- I/O- vào/ra số • I/O- đầu vào Capture 2/đầu ra so sánh 2/ đầu ra PWM 1 • O- đầu ra A của khối ECCP1 PWM. 54- I/O- vào/ra số • I/O- vào ra clock đồng bộ nối tiếp cho chế độ SPI • I/O- vào ra clock đồng bộ nối tiếp cho chế độ I2C™ 55- I/O- vào/ra số • I- dữ liệu vào SPI • I/O – vào ra dữ liệu I2C 56- I/O- vào/ra số O - dữ liệu vào SPI 45- I/O- vào/ra số • O- truyền tải không đồng bộ EUSART1 • I/O – xung clock đồng bộ EUSART1 46- I/O- vào/ra số • I- nhận không đồng bộ EUSART1 • I/O- dữ liệu đồng bộ EUSART1 92-I/O- vào/ra số • I/O- bộ nhớ địa chỉ/ dữ liệu mở rộng 0 • I/O- cổng dữ liệu tớ song song 91- I/O- vào/ra số • I/O- bộ nhớ địa chỉ/ dữ liệu mở rộng 1 • I/O - cổng dữ liệu tớ song song 90-I/O- vào/ra số • I/O- bộ nhớ địa chỉ/ dữ liệu mở rộng 2 • I/O - cổng dữ liệu tớ song song
89- I/O- vào/ra số • I/O- bộ nhớ địa chỉ/ dữ liệu mở rộng 3 • I/O- cổng dữ liệu tớ song song 88- I/O- vào/ra số • I/O- bộ nhớ địa chỉ/ dữ liệu mở rộng 4 • I/O- cổng dữ liệu tớ song song O - dữ liệu ra SPI 87- I/O- vào/ra số • I/O- bộ nhớ địa chỉ/ dữ liệu mở rộng 5 • I/O- cổng dữ liệu tớ song song • I- dữ liệu vào SPI • I/O – dữ liệu vào ra I2C™ 84- I/O- vào/ra số • I/O- bộ nhớ địa chỉ/ dữ liệu mở rộng 6 • I/O- cổng dữ liệu tớ song song • I/O- đầu vào, đầu ra xung clock đồng bộ cho chế độ SPI • I/O - đầu vào, đầu ra xung clock đồng bộ cho chế độ I2C™ 83-I/O- vào/ra số • I/O- bộ nhớ địa chỉ/ dữ liệu mở rộng 7 • I/O- cổng dữ liệu tớ song song • I- lựa chọn đầu vào SPI 4- PORTE là 1 cổng vào ra 2 chiều • I/O- vào/ra số • I/O- bộ nhớ địa chỉ/ dữ liệu mở rộng 8 • I- điều khiển đọc cho cổng tớ song song O- đầu ra D cho khối ECCP2 PWM 3-I/O- vào/ra số • I/O- bộ nhớ địa chỉ/ dữ liệu mở rộng 9 • I- điều khiển ghi cho cổng tớ song song • O- đầu ra C cho khối ECCP2 PWM 98-I/O- vào/ra số • I/O- bộ nhớ địa chỉ/ dữ liệu mở rộng 10 • I- chip lựa chọn điều khiển cho cổng tớ song song O- đầu ra B cho khối ECCP2 PWM 97-I/O- vào/ra số • I/O- bộ nhớ địa chỉ/ dữ liệu mở rộng 11 O - đầu ra C cho khối ECCP3 PWM 96-I/O- vào/ra số • I/O- bộ nhớ địa chỉ/ dữ liệu mở rộng 12 • O - đầu ra B cho khối ECCP3 PWM
95-I/O- vào/ra số • I/O- bộ nhớ địa chỉ/ dữ liệu mở rộng 13 O- đầu ra C cho khối ECCP1 PWM 94-I/O- vào/ra số • I/O- bộ nhớ địa chỉ/ dữ liệu mở rộng 14 O- đầu ra B cho khối ECCP1 PWM 93-I/O- vào/ra số • I/O- bộ nhớ địa chỉ/ dữ liệu mở rộng 15 • I/O- đầu vào Capture 2/đầu ra so sánh 2/ đầu ra PWM 2 O- đầu ra A của khối ECCP2 PWM 12- PORTF là 1 cổng vào ra 2 chiều • I/O- vào/ra số • I- đầu vào tương tự 5 28-I/O- vào/ra số • I- đầu vào tương tự 6 O – đầu ra so sánh 2 23- I/O- vào/ra số • I- đầu vào tương tự 7 • O- đầu ra so sánh 1 22-I/O- vào/ra số • I- đầu vào tương tự 8 21- I/O- vào/ra số • I- đầu vào tương tự 9 20- I/O- vào/ra số • I- đầu vào tương tự 10 • O- đầu ra so sánh điện áp khác nhau 19-I/O- vào/ra số • I- đầu vào tương tự 11 18-I/O- vào/ra số • đầu vào lựa chọn SPI tớ 71- PORTG là 1 cổng vào ra 2 chiều • I/O- vào/ra số • I/O- đầu vào Capture 3/đầu vào so sánh 3/ đầu ra PWM 3. • O- đầu ra A của khối ECCP3 PWM 70-I/O- vào/ra số • O- truyền tải không đồng bộ EUSART2 • I/O- xung clock đồng bộ EUSART2 52- I/O- vào/ra số • I- nhận dữ liệu không đồng bộ EUSART2 • I/O- dữ liệu đồng bộ EUSART2
51-I/O- vào/ra số • I/O- đầu vào Capture 4/đầu vào so sánh 4/ đầu ra PWM 4 • O- đầu ra D của khối ECCP3 PWM 14-I/O- vào/ra số • I/O- đầu vào Capture 5/đầu vào so sánh 5/ đầu ra PWM 5 • O- đầu ra D của khối ECCP1 PWM 11-I/O- vào/ra số 10-I/O- vào/ra số 38-I/O- vào/ra số 99- PORTH là 1 cổng vào ra 2 chiều • I/O- vào/ra số • O- bộ nhớ địa chỉ mở rộng 16 100-I/O- vào/ra số • O- bộ nhớ địa chỉ mở rộng 17 1-I/O- vào/ra số • O- bộ nhớ địa chỉ mở rộng 18 2-I/O- vào/ra số • O- bộ nhớ địa chỉ mở rộng 19 27-I/O- vào/ra số • I- đầu vào tương tự 12 • O- đầu ra C của khối ECCP3 PWM 26-I/O- vào/ra số • I- đầu vào tương tự 13 • O- đầu ra B của khối ECCP3 PWM 25-I/O- vào/ra số • I- đầu vào tương tự 14 • O- đầu ra C của khối ECCP1 PWM 24-I/O- vào/ra số • I- đầu vào tương tự 15 • O- đầu ra B của khối ECCP1 PWM 49- PORT là 1 cổng vào ra 2 chiều • I/O- vào/ra số • O- cho phép chốt địa chỉ bộ nhớ ngoài 50-I/O- vào/ra số • O- kích hoạt bộ nhớ ngoài 66-I/O- vào/ra số • O- điều khiển ghi chậm vào bộ nhớ ngoài 61-I/O- vào/ra số • O- điều khiển ghi nhanh vào bộ nhớ ngoài 47-I/O- vào/ra số
• O- điều khiển byte địa chỉ 0 bộ nhớ ngoài 48-I/O- vào/ra số • O- điều khiển kích hoạt bộ nhớ ngoài chip 58-I/O- vào/ra số • O- điều khiển byte thấp bộ nhớ ngoài 39-I/O- vào/ra số • O- điều khiển byte cao bộ nhớ ngoài 9- không kết nối 15, 36, 40, 60, 65, 85- nối đất cho các chân vào ra và logic 17, 37, 59, 62, 86- cung cấp tín hiệu tích cực cho các chân vào ra và logiccủa thiết bị ngoại vi kỹ thuật số 31- nối đất cho các modun tương tự 30- cung cấp tín hiệu tích cực cho các modun tương tự 29- kích hoạt bộ điều chỉnh điện áp trên chip 16- kết nối với lõi hoặc bộ lọc tụ điện bên ngoài. Cung cấp tín hiệu logic tích cực cho lõi vi điều khiển Kết nối bộ lọc tụ điện bên ngoài 82- nối đất khối Ethernet PHY PLL. 81- cung cấp điện áp 3.3V cho khối Ethernet PHY PLL 79- nối đất cho hệ con truyền tải của khối Ethernet PHY PLL 76- cung cấp điện áp 3.3V cho hệ con truyền tải của khối Ethernet PHY PLL 72- nối đất cho hệ con nhận dữ liệu của khối Ethernet PHY PLL 75- cung cấp điện áp 3.3V cho hệ con nhận dữ liệu của khối Ethernet PHY PLL 80- Xu hướng hiện tại cho Ethernet PHY. Phải được gắn với VSS thông qua một điện trở. 78, 77- đầu ra các tín hiệu khác nhau của chuẩn truyền thông Ethernet 74, 73- đầu vào các tín hiệu khác nhau của chuẩn truyền thông Ethernet
1.2.3. Sơ đồ khối PIC18F97J60 (100-PIN) Hình 1.4. Sơ đồ khối PIC18F97J60