Điều khiển đèn phòng và theo dõi nhiệt độ phòng qua máy tính

Chia sẻ: Trần Nhật Quang | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:39

Thêm vào BST

Báo xấu

254
lượt xem 89
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Thiết kế, lắp ráp phần cứng, viết phần mềm cho hệ thống điều khiển đèn phòng và theo dõi nhiệt độ phòng qua máy tính. Hệ thống có khả năng điều khiển đèn sáng tắt và đo nhiệt độ của môi trường qua giao tiếp cổng COM máy tính được điều khiển bằng giao diện chương trình Visual Basic 6.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Điều khiển đèn phòng và theo dõi nhiệt độ phòng qua máy tính

Đồ Án Tốt Nghiệp Đề Tài: ĐIỀU KHIỂN ĐÈN PHÒNG VÀ THEO DÕI NHIỆT ĐỘ PHÒNG QUA MÁY TÍNH
MỤC LỤC CHƯƠNG I .......................................................................................................................... 4 TỔNG QUAN ĐỒ ÁN “ĐIỀU KHIỂN ĐÈN PHÒNG VÀ ................................ 4 THEO DÕI NHIỆTĐỘ PHÒNG QUA MÁY TÍNH ” .......................................... 4 GIỚI THIỆU CHUNG...................................................................................................... 4 Mục đích chương ................................................................................................................ 4 Các chủ đề được trình bày trong chương ................................................ 4 1.1.2. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU: .......................................................................................... 4 GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI: .............................................................................................. 5 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI: .............................................................................................. 5 CHƯƠNG II ....................................................................................................................... 6 CÁC LINH KIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG ........................................................................ 6 2.1. GIỚI THIỆU CHUNG ......................................................................................... 6 Mục đích chương ................................................................................................................ 6 2.1.2 Các chủ đề được trình bày ................................................................................. 6 Cảm biến nhiệt độDS18B20 ............................................................................... 6 2.2 2.2.1 Khái quát về cảm biến nhiệt độ DS18B20 ................................................... 6 . 2.2.2 Sơ đồ khối của cảm biến DS18B20: .............................................................. 7 2.2.3 Thanh ghi dữ liệu .................................................................................................. 8 2.2.4 Trao đổi dữ liệu giữa vi điều khiển và DS18B20 thông qua ba bước sau: .......................................................................................................................................... 9 Bước2: Lệnh điều khiển ROM. ..................................................................................... 9 Bước3: Lệnh điều khiển DS1820 .................................................................................. 9 2.2.5 Cách Đọc Giá Trị Nhiệt Độ ............................................................................ 10 1 GVHD: Thầy Phạm Quang Trí
2.3. PIC 16F877A: ...................................................................................................... 12 2.4. GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH USART: ..................................................... 16 . 2.4.1 USART BẤT ĐỒNG BỘ .............................................................................. 17 2.4.1.1 TRUYỀN DỮ LIỆU QUA CHUẨN GIAO TIẾP USART BẤT ĐỒNG BỘ ......................................................................................................................... 17 2.4.1.2 NHẬN DỮ LIỆU QUA CHUẨN GIAO TIẾP USART BẤT ĐỒNG BỘ ........................................................................................................................................ 19 2.4.2 USART ĐỒNG BỘ ............................................................................................. 21 2.4.2.1 TRUYỀN DỮ LIỆU QUA CHUẨN GIAO TIẾP USART ĐỒNG BỘ MASTER MODE ............................................................................................................ 22 2.4.2.2 NHẬN DỮ LIỆU QUA CHUẨN GIAO TIẾP USART ĐỒNG BỘ MASTER MODE ............................................................................................................ 23 2.4.2.3 TRUYỀN DỮ LIỆU QUA CHUẨN GIAO TIẾP USART ĐỒNG BỘ SLAVE MODE ................................................................................................................ 24 2.4.2.4 NHẬN DỮ LIỆU QUA CHUẨN GIAO TIẾP USART ĐỒNG BỘ SLAVEMODE ................................................................................................................. 25 CHƯƠNG III .................................................................................................................... 27 SƠ ĐỒ KHỐI – NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH ................. 27 GIỚI THIỆU CHUNG ................................................................................... 27 3.1 Mục đích chương ............................................................................................. 27 3.1.1 Các chủ đề được trình bày trong chương ............................................. 27 3.1.2. SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT : ................................................................. 27 3.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG : ........................................................ 28 3.3GIẢI THÍCH NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG : ................................................. 28 3.3.1 Khối điều khiển bóng đèn : ........................................................................... 28 2 GVHD: Thầy Phạm Quang Trí
3.3.2. Khối vi xử lý PIC16F877A: ............................................................................ 29 3.3.2.1 Lưu đồ điều khiển: ............................................................................................... 3.3.3. Khối cảm biến DS18B20: ................................................................................ 32 . 3.3.4. Khối giao tiếp với máy tính: ............................................................................ 32 CHƯƠNG IV .................................................................................................................... 33 CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH LẮP RÁP PHẦN MẠCH ............................. 33 4.1 PHẦN CỨNG : ......................................................................................................... 33 4.1.1: Dụng cụ sử dụng: ................................................................................................ 33 4.1.2 Thi công lắp ráp mạch: ...................................................................................... 33 4.1.2.1 Phân tích sơ đồ nguyên lý: ............................................................................. 33 4.1.2.2 Gia công mạch: .................................................................................................. 33 4.2 PHẦN MỀM: ............................................................................................................ 34 4.3 CODE PHẦN MỀM CHO MẠCH .................................................................... 34 Chương trình con: OneWire 1.c ................................................................................. 38 PHẦN KẾT LUẬN ........................................................................................................ 39 5.1 Nhận xét chung về đề tài : ..................................................................................... 39 5.2 Hướng phát triển của đề tài: ................................................................................. 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO: .......................................................................................... 40 . 3 GVHD: Thầy Phạm Quang Trí
CHƯƠNG I TỔNG QUAN ĐỒ ÁN “ĐIỀU KHIỂN ĐÈN PHÒNG VÀ THEO DÕI NHIỆTĐỘ PHÒNG QUA MÁY TÍNH ” GIỚI THIỆU CHUNG Mục đích chương Khái quát được mục đích và yêu cầu cần thực hiện của đề tài Mô tả đề tài Giới hạn phạm vi nghiên cứu của đề tài 1.1.2. Các chủ đề được trình bày trong chương Mục đích – yêu cầu Giới thiệu về đề tài Phạm vi nghiên cứu MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU: Thiết kế, lắp ráp phần cứng, viết phần mềm cho hệ thống điều khiển đèn phòng và theo dõi nhiệt độ phòng qua máy tính. Hệ thống có khả năng điều khiển đèn sáng tắt và đo nhiệt độ của môi trường qua giao tiếp cổng COM máy tính được điều khiển bằng giao diện chương trình Visual Basic 6. Nguyên lý hoạt động của mạch là điều khiển sáng tắt đèn và dùng cảm biến nhiệt độ để đo nhiệt độ môi trường và đưa giá trị lên máy tính. Từ đó điều khiển đèn phòng sáng tắt theo ý muốn của người dùng và xem được giá trị nhiệt độ trực tiếp của phòng qua máy tính. Thực hiện đề tài này vừa là một cơ hội để tìm hiểu nhiều hơn, rõ ràng hơn, cũng như ứng dụng của PIC 16F877A và cảm biến nhiệt độ DS18B20 cùng các linh kiện khác trong thực tế. Bên cạnh đó, cũng cho thấy việc ứng dụng quan trọng của máy tính vào trong công nghệ và cuộc sống. Đồng thời học hỏi thêm kinh nghiệm trong việc thiết kế và lắp ráp mạch điện tử. 4 GVHD: Thầy Phạm Quang Trí
GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI: Tên đề tài:“ĐIỀU KHIỂN ĐÈN PHÒNG VÀ THEO DÕI NHIỆT ĐỘ PHÒNG QUA MÁY TÍNH”. Từ mục đích và yêu cầu của đề tài, chúng em xây dựng hướng đi cho đề tài như sau: • Sử dụng vi điều khiển PIC 16F877A làm chip điều khiển trung tâm. • Dùng cảm biến nhiệt DS18B20 để đo nhiệt độ của môi trường. • Sử dụng giao tiếp USART với máy tính để hiển thị nhiệt độ phòng đo được và điều khiển đèn phòng. • Khi nhiệt độ của một phòng vượt ngưỡng đã định thì lập tức ngắt điện toàn bộ phòng đó. Về chi tiết, những phần sau của đề tài sẽ được trình bày rõ ràng hơn GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI: Trong phạm vi của đề tài là thiết kế và thi công mạch với chức năng đo nhiệt độ phòng và bật tắt đènphòng với sự hỗ trợ của PIC 16F877A và cảm biến nhiệt độ DS18B20. Chức năng chính của đề tài này là điều khiển đèn từng phòngvà dùng DS18B20 đonhiệt độ của môi trườngthông qua chức năng xử lý của PIC16F877A, việc điều khiển và giá trị nhiệt độ được hiển thị trực tiếp trên máy tính. 5 GVHD: Thầy Phạm Quang Trí
CHƯƠNG II CÁC LINH KIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG 2.1. GIỚI THIỆU CHUNG Mục đích chương • Đưa ra các linh kiện được sử dụng trong đồ án • Chi tiết về sơ đồ cấu tạo, nguyên lý hoạt động, chức năng của các linh kiện. • Ứng dụng của linh kiện trong mạch để làm gì ? 2.1.2 Các chủ đề được trình bày • Cảm biến nhiệt độ DS18B20 • PIC 16F877A • Giao diện điều khiển, theo dõi qua máy tính 2.2 Cảm biến nhiệt độDS18B20 2.2.1 Khái quát về cảm biến nhiệt độ DS18B20 DS18B20 là một sản phẩm của công ty Dallas (Mĩ), đây cũng là công ty đóng góp nhiều vào việc cho ra đời bus một dây và cảm biến một dây. Hình dạng bên ngoài của cảm biến DS18B20 được mô tả trên hình vẽ sau: Hì h 2 2b Hì h 2 2 6 GVHD: Thầy Phạm Quang Trí
DS18B20 có 3 chân chính: 2 chân cấp nguồn và 1 chân out tín hiệu digital. Hình dạng bên ngoài của cảm biến một dây DS18B20 được mô tả trên hình vẽ, trong đó dạng vỏ TO-92 với 3 chân là dạng thường gặp và được dùng trong nhiều ứng dụng, còn dạng vỏ SOIC với 8 chân được dùng để đo nhiệt độ bề mặt, kể cả da người. Những thông số chính của DS18B20: • DS18B20 là nhiệt kế số có độ phân giải 9-12 bit giao tiếp với vi điều khiển trung tâm thông qua 1 dây duy nhất (1 wire communication: 1 dây thông tin liên lạc). • DS18B20 hoạt động với điện áp từ 3V-5.5V. • Nó có thể đo nhiệt độ trong tầm -550C - 1250C(-670F – 2570F) với độ chính xác +-0.50C. • Mỗi DS18B20 có một Serial code 64bits duy nhất, điều này cho phép kết nối nhiều IC trên cùng đường bus. Chuẩn 1 wire có những đặc điểm sau: - Chỉ có một master trong hệ thống. - Giá thành thấp. - Tốc độ đạt dược tối đa 16kbps. - Khoảng cách truyền xa nhất là 300m. - Lượng thông tin trao đổi nhỏ. 2.2.2 Sơ đồ khối của cảm biến DS18B20: Hình 2.2c 7 GVHD: Thầy Phạm Quang Trí Hình 2.2c
2.2.3 Thanh ghi dữ liệu Mỗi IC DS18B20 có một mã 64bit riêng biệt bao gồm: 8 bit Family code, 48 bit serial code và 8 bit CRC code được lưu trong Rom. Các giá trị này giúp phân biệt giữa các IC với nhau trên cùng 1 bus. Giá trị Family code của DS18B20 là 28h và giá trị CRC là kết quả của quá trình kiểm tra 56 bits trước đó. Tổ chức bộ nhớ Scratchpad: Bộ nhớ DS18B20 bao gồm 9 thanh ghi 8bits Hình 2.2d Byte 0 và 1 lưu giá trị nhiệt độ chuyển đổi. Byte 2 và 3 lưu giá trị ngưỡng nhiệt độ (giá trị này được lưu khi mất điện). Byte 4 là thanh ghi cấu hình cho hoạt động của DS18B20. Byte 5,6 và 7 không sử dụng. Byte 8 là thanh ghi chỉ đọc lưu giá trị CRC từ byte 0 đến byte 7. Dữ liệu trong byte 2,3,4 được ghi thông qua lệnh Write Scratchpad [4Eh] và dữ liệu được truyền đến DS18B20 với bit LSB của byte 2, sau khi ghi dữ liệu có thểđược đọc lại thông qua lệnh Read Scratchpad [BEh] và khi đọc Scratchpad thì bit LSB của byte 0 sẽ được gửi đi trước tất cả các byte đều được đọc, nhưng chỉ ghi được byte 2,3 và 4. Để chuyển giá trị TH và TL từ bộ nhờ vào EEPROM thì cần gửi 8 GVHD: Thầy Phạm Quang Trí
lệnh Copy Scratchpad [48h] đến DS1820. Và dữ liệu từ EPROM cũng có thể được chuyển vào thanh ghi TH,TL thông qua lệnh Recall E2 [B8h]. 2.2.4 Trao đổi dữ liệu giữa vi điều khiển và DS18B20 thông qua ba bước sau: Bước 1: Khởi tạo. Quá trình khởi tạo bao gồm 1 xung reset do vi điều khiển master gửi đến slave DS1820, sau đó là xung presence từ DS18B20 gửi đến vi điều khiển, để chỉ ra sự hiện diện của vi điều khiển vàDS18B20 và quá trình hoạt động trao đổi dữ liệu có thể bắt đầu. Bước2: Lệnh điều khiển ROM. Các lệnh này làm việc với 64bits serial code ROM, lệnh này được phát ra sau quá trình khởi tạo. Lệnh cho phép vi điều khiển biết có bao nhiêu thiết bị và thiết bị loại gì trên bus. Bước3: Lệnh điều khiển DS1820 Sau khi vi điều khiển định địa chỉ thiết bị cần giao tiếp thông qua các lệnh ROM, vi điều khiển sẽ gửi các lệnh điều khiển hoạt động của DS1820. Những lệnh này cho phép vi điều khiển ghi và đọc dữ liệu từ bộ nhờ Scratchpad của DS1820, bắt đầu quá trình chuyển đổi nhiệt độvà xác định chế độ cấp nguồn. Có 5 lệnh điều khiển ROM: SEARCH ROM [F0h]: Khi hệ thống bắt đầu hoạt động, thì vi điều khiển sử dụng lệnh này để kiểm tra code ROM của tất cả các thiết bị có trên bus cho phép vi điều khiển biết được số thiết bị và loại của thiết bị trên bus. Nếu trên bus chỉ có 1 thiết bị thì có thể sử dụng lệnh Read_ROM thay cho lệnh Search_ROM. Sau mỗi quá trình Search_ROM thì cần phải quay lại quá trình khởi tạo để reset hệ thống. READ ROM [33h]: Lệnh này được sử dụng khi chỉ có 1 thiết bị trên bus. Lệnh này cho phép vi điều khiển đọc 64bit ROM code của thiết bị. Nếu trên bus có nhiều thiết bị thì lệnh này sẽ gây ra sự xung đột bus dữ liệu giữa các thiết bị. 9 GVHD: Thầy Phạm Quang Trí
MATCH ROM [55h]: Lệnh này theo sau bởi 64 bit ROM code cho phép vi điều khiển định địa chỉ thiết bị cần giao tiếp. Chỉ thiết bị có ROM code phù hợp sẽ trả lời, các thiết bị còn lại sẽ đợi xung reset tiếp theo. SKIP ROM [CCh]: Lệnh này cho phép vi điều khiển gửi đồng thời đến tất cả các thiết bị trên bus mà không cần bất cứ thông tin nào về ROM Code. Ví dụ, muốn gửi lệnh Convert_T đến tất cả các thiết bị trên bus, thì đầu tiên ta gửi lệnh Skip_ROM sau đó tiếp theo là gửi lệnh Convert_T. Tương tự như vậy, nếu theo sau lệnh Skip_ROM là lệnh Read_Scratchpad thì dữ liệu trên DS1820 được đọc về, và lưu ý rằng lệnh này chỉ thực hiện được khi trên bus có 1 thiết bị, nếu trên bus có nhiều thiết bị thì sẽ gây ra xung đột bus. ALARM SEARCH [ECh]: Lệnh này gần giống với lệnh Search_ROM, nhưng lệnh này chỉ tác động đến thiết bị mà cờ alarm được bật lên sẽ trả lời. Lệnh này cho phép xác định các thiết bị mà ở đó nhiệt độ đo được vượt qua ngưỡng nhiệt độ, và sau khi lệnh này được thực thi thì vi điều khiển phải lập lại quá trình khởi tạo. 2.2.5 Cách Đọc Giá Trị Nhiệt Độ - Bên trong DS18B20 sẽ có bộ chuyển đổi giá trị nhiệt độ sang giá trị số và được lưu trong các thanh thi ở bộ nhớ scratchpad. Độ phân giải nhiệt độ đo có thể được cấu hình ở chế độ 9 bits, 10bits, 11bits, 12bits. Ở chế độ mặc định thì DS18B20 hoạt động ở độ phân giải 12bits. - Để bắt đầu quá trình đọc nhiệt độ, và chuyển đổi từ giá trị tương tự sang giá trị số thì vi điều khiển gửi lênh Convert T [44h], sau khi chuyển đổi xong thì giá trị nhiệt độ sẽ được lưu trong 2 thanh ghi nhiệt độ ở bộ nhớ scratchpad và IC trở về trạng thái nghỉ. - Nhiệt độ được lưu bên trong DS18B20 được tính ở nhiệt độ Celcius nếu tính ở nhiệt độ Fahrenheit cần phải xây dựng thêm bảng chuyển đổi nhiệt độ. Giá trị nhiệt độ lưu trong bộ nhớ gồm 2bytes-16bits: số âm sẽ được lưu dưới dạng bù 2. - Bit cao nhất là bit dấu (S) nếu S=0 thì giá trị nhiệt độ dương và S=1 thì giá trị nhiệt độ âm. 10 GVHD: Thầy Phạm Quang Trí
- Nếu cấu hình độ phân giải là 12bits thì tất cả các bit đều được sử dụng. Nếu độ phân giải 11bits thì bit 0 không được sử dụng. Tương tự nếu cấu hình là 10bits thì bit 1,0 không được sử dụng, nếu cấu hình là 9 bits thì bit 2,1,0 không được sử dụng. - Nhiệt độ sau khi được lưu vào trong 2 thanh ghi bộ nhớ sẽ được so sánh với 2 thanh ghi ngưỡng nhiệt độ TH và TL. Các giá trị ngưỡng nhiệt độ do người dùng quy định, và nó sẽ không thay đổi khi mất điện. - Như vậy chỉ có phần nguyên, các bit 11-4 của giá trị nhiệt độ được so sánh với thanh ghi ngưỡng. Nếu giá trị nhiệt độ đọc về nhỏ hơn mức TL hoặc lớn hơn mức TH thì cờ báo quá nhiệt sẽ được bật lên, và nó sẽ thay đổi ở mỗi quá trình đọc nhiệt độ. Vi điều khiển có thể kiểm tra trạng thái quá nhiệt bằng lệnh Alarm Search [ECh].. Hình 2.2e 11 GVHD: Thầy Phạm Quang Trí
2.3. PIC 16F877A: Hình 2.3a Sơ lược về các chân của PIC16F877A : PIC16F877A là dòng PIC phổ biến nhất hiện nay (đủ mạnh về các tính năng, có 40 chân bộ nhớ đủ cho hầu hết các ứng dụng thông thường). Cấu trúc tổng quát của PIC 16F877A được mô tả như sau : − 8 K Flash ROM. − 360 Bytes RAM. − 256 Bytes EEPROM. − 5 ports (A, B, C, D, E) vào ra với tín hiệu điều khiển độc lập. − 2 bộ định thời 8 bits (Timer0 và Timer 2). − Một bộ định thời 16 bits (Timer 1) có thể hoạt động trong chế độ tiết kiệm năng lượng (SLEEP MODE) với nguồn xung Clock ngoài. − 2 bộ CCP (Capture / Compartor / PWM). − 1 bộ biến đổi AD 10 bits, 8 ngõ vào. − 2 bộ so sánh tương tự (Compartor). − 1 bộ định thời giám sát (WatchDog Timer). − Một cổng song song 8 bits với các tín hiệu điều khiển. − Một cổng nối tiếp. − 15 nguồn ngắt. − Có chế độ tiết kiệm năng lượng. 12 GVHD: Thầy Phạm Quang Trí
− Nạp chương trình bằng cổng nối tiếp ICSP (In-Circuit Serial Programming). − Được chế tạo bằng công nghệ CMOS. − 35 tập lệnh có độ dài 14 bits. − Tần số hoạt động tối đa 20 MHz. Hình 2.3b Hình 2.3c 13 GVHD: Thầy Phạm Quang Trí
Hình 2.3d Nhận xét : Từ sơ đồ chân và sơ đồ nguyên lý ở trên, ta rút ra nhận xét như sau: PIC 16F877A có tất cả 40 chân. 40 chân được chia thành 5 port, 2 chân cấp nguồn, 2 chân mass, 2 chân thạch anh và 1 chân RESET. 5 PORT của PIC 16F877A bao gồm: • PORT A : 6 chân • PORT B : 8 chân • PORT C : 8 chân • PORT D : 8 chân • PORT E : 3 chân Sơ đồ khối của PIC 16F877A: Sơ đồ khối bao gồm các khối chức năng cơ bản sau : Khối ALU : Arithmetic Logic Unit. Khối bộ nhớ chương trình : Flash Program Menmory Bộ nhớ file thanh ghi RAM: RAM File Register. 14 GVHD: Thầy Phạm Quang Trí
Khối giải mã lệnh và điều khiển: Instruction Decode Control. Khối thanh ghi đặc biệt. Khối ngoại vi timer. Khối giao tiếp nối tiếp. Khối chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số ADC. Khối các PORT xuất nhập. Hình 2.3e 15 GVHD: Thầy Phạm Quang Trí
Ưu điểm của PIC 16F877A so với các loại vi xử lý khác : Chỉ cần xét qua các PORT và chức năng của các PORT ta có thể nhận thấy ưu điểm vượt trội của nó so với các dòng vi sử lý khác Tập lệnh ít: chỉ gồm 35 lệnh đơn. Tốc độ xử lý cao. Dung lượng bộ nhớ lớn. Có thể lập trình bảo mật. Có thể hoạt động ở chế độ Sleep để tiết kiệm năng lượng. Có thể lựa chọn bộ giao động. Bộ nhớ EEPROM có thể lưu trữ dữ liệu hơn 40 năm. Trên đây là một vài chức năng cơ bản cũng như ưu điểm của PIC16F877A, để biết chi tiết về cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động, cùng nguyên lý xử lý dữ liệu của PIC ta có thể đọc datasheet để hiểu rõ hơn( ở thư mục “tài liệu tham khảo” có trình bày). 2.4. GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH USART: USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter) là một trong hai chuẩn giao tiếp nối tiếp. USART còn được gọi là giao diện giao tiếp nối tiếp SCI (Serial Communication Interface). Có thể sử dụng giao diện này cho các giao tiếp với các thiết bị ngoại vi, với các vi điều khiển khác hay với máy tính. Các dạng của giao diện USART ngọai vi bao gồm: Bất động bộ (Asynchronous). Đồng bộ_ Master mode. Đồng bộ_ Slave mode. Hai chân dùng cho giao diện này là RC6/TX/CK và RC7/RX/DT, trong đó RC6/TX/CK dùng để truyền xung clock (baud rate) và RC7/RX/DT dùng để truyền data. Trong trường hợp này ta phải set bit TRISC và SPEN (RCSTA) để cho phép giao diện USART. PIC16F877A được tích hợp sẵn bộ tạo tốc độ baud BRG (Baud Rate Genetator) 8bit dùng cho giao diện USART. BRG thực chất là một bộ đếm có thể được sử dụng cho cả hai dạng đồng bộ và bất đồng bộ và được điều khiển bởi thanh 16 GVHD: Thầy Phạm Quang Trí
ghi PSBRG. Ở dạng bất đồng bộ, BRG còn được điều khiển bởi bit BRGH (TXSTA). Ở dạng đồng bộ tác động của bit BRGH được bỏ qua. Tốc độ baud do BRG tạo ra được tính theo công thức sau: Trong đó X là giá trị của thanh ghi RSBRG ( X là số nguyên và 0
trình) mà chỉ reset về 0 khi có dữ liệu mới được đưa vào thanhh ghi TXREG. Hình 2.4aSơ đồ khối của khối truyền dữ liệu USART Trong khi cờ hiệu TXIF đóng vai trò chỉ thị trạng thái thanh ghi TXREG thì cờ hiệu TRMT (TXSTA) có nhiệm vụ thể hiện trạng thái thanh ghi TSR. Khi thanh ghi TSR rỗng, bit TRMT sẽ được set. Bit này chỉ đọc và không có ngắt nào được gắn với trạng thái của nó. Một điểm cần chú ý nữa là thanh ghi TSR không có trong bộ nhớ dữ liệu và chỉ được điều khiển bởi CPU. Khối truyền dữ liệu được cho phép hoạt động khi bit TXEN (TXSTA) được set. Quá trình truyền dữ liệu chỉ thực sự bắt đầu khi đã có dữ liệu trong thanh ghi TXREG và xung truyền baud được tạo ra. Khi khối truyền dữ liệu được khởi động lần đầu tiên, thanh ghi TSR rỗng. Tại thời điểm đó, dữ liệu đưa vào thanh ghi TXREG ngay lập tức được load vào thanh ghi TSR và thanh ghi TXREG bị rỗng. Lúc này ta có thể hình thành một chuỗi dữ liệu liên tục cho quá trình truyền dữ liệu. Trong quá trình truyền dữ liệu nếu bit TXEN bị reset về 0, quá trình truyền kết thúc, khối truyền dữ liệu được reset và pin RC6/TX/CK chuyển đến trạng thái high- impedance. Trong trường hợp dữ liệu cần truyền là 9 bit, bit TX9 (TXSTA) được set và bit dữ liệu thứ 9 sẽ được lưu trong bit TX9D (TXSTA). Nên ghi bit dữ liệu thứ 9 vào trước, vì khi ghi 8 bit dữ liệu vào thanh ghi TXREG trước có thể xảy ra trường hợp nội dung thanh ghi TXREG sẽ được load vào thanh ghi TSG trước, như vậy dữ liệu truyền đi sẽ bị sai khác so với yêu cầu. 18 GVHD: Thầy Phạm Quang Trí
Tóm lại, để truyền dữ liệu theo giao diện USART bất đồng bộ, ta cần thực hiện tuần tự các bước sau: 1. Tạo xung truyền baud bằng cách đưa các giá trị cần thiết vào thanh ghi RSBRG và bit điều khiển mức tốc độ baud BRGH. 2. Cho phép cổng giao diện nối tiếp nối tiếp bất đồng bộ bằng cách clear bit SYNC và set bit PSEN. 3. Set bit TXIE nếu cần sử dụng ngắt truyền. 4. Set bit TX9 nếu định dạng dữ liệu cần truyền là 9 bit. 5. Set bit TXEN để cho phép truyền dữ liệu (lúc này bit TXIF cũng sẽ được set). 6. Nếu định dạng dữ liệu là 9 bit, đưa bit dữ liệu thứ 9 vào bit TX9D. 7. Đưa 8 bit dữ liệu cần truyền vảo thanh ghi TXREG. 8. Nếu sử dụng ngắt truyền, cần kiểm tra lại các bit GIE và PEIE (thanh ghi INTCON). Các thanh ghi liên quan đến quá trình truyền dữ liệu bằng giao diện USART bất đồng bộ: Thanh ghi INTCON (địa chỉ 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): cho phép tất cả các ngắt. Thanh ghi PIR1 (địa chỉ 0Ch): chứa cờ hiệu TXIF. Thanh ghi PIE1 (địa chỉ 8Ch): chứa bit cho phép ngắt truyền TXIE. Thanh ghi RCSTA (địa chỉ 18h): chứa bit cho phép cổng truyền dữ liệu (hai pin RC6/TX/CK và RC7/RX/DT). Thanh ghi TXREG (địa chỉ 19h): thanh ghi chứa dữ liệu cần truyền. Thanh ghi TXSTA (địa chỉ 98h): xác lập các thông số cho giao diện. Thanh ghi SPBRG (địa chỉ 99h): quyết định tốc độ baud. 2.4.1.2 NHẬN DỮ LIỆU QUA CHUẨN GIAO TIẾP USART BẤT ĐỒNG BỘ Dữ liệu được đưa vào từ chân RC7/RX/DT sẽ kích hoạt khối phục hồi dữ liệu. Khối phục hồi dữ liệu thực chất là một bộ dịch dữ liệu có tốc độ cao và có tần số hoạt động gấp 16 lần hoặc 64 lần tần số baud. Trong khi đó tốc độ dịch của thanh 19 GVHD: Thầy Phạm Quang Trí