Thiết kế mạch đếm sản phẩm dùng Vi Điều Khiển 8051, chương 9

Chia sẻ: Nguyen Van Dau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

406
lượt xem 172
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sau khi đã phân tích một mô hình hệ thống vi xử lý bây giờ chúng em bắt đầu đi vào tính toán các giá trị thực tế để cho hệ thống hoạt động được. Việc tính toán lựa chọn phải dựa trên lý thuyết và các linh kiện thông dụng trên thị trường. Mặc dù phần cứng hệ thống không thể thay đổi được nhưng phần mềm có thể thay đổi làm cho hệ thống có khả năng hoạt động một cách linh hoạt vì vậy thiết kế phần cứng phải cân đối sao cho phần mềm không...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Thiết kế mạch đếm sản phẩm dùng Vi Điều Khiển 8051, chương 9

PHAÀN II THIEÁT KEÁ,THI COÂNGVAØ CHÖÔNG TRÌNH Chương 9: THIEÁT KEÁ, THI COÂNG PHAÀN CÖÙNG Sau khi ñaõ phaân tích moät moâ hình heä thoáng vi xöû lyù baây giôø chuùng em baét ñaàu ñi vaøo tính toaùn caùc giaù trò thöïc teá ñeå cho heä thoáng hoaït ñoäng ñöôïc. Vieäc tính toaùn löïa choïn phaûi döïa treân lyù thuyeát vaø caùc linh kieän thoâng duïng treân thò tröôøng. Maëc duø phaàn cöùng heä thoáng khoâng theå thay ñoåi ñöôïc nhöng phaàn meàm coù theå thay ñoåi laøm cho heä thoáng coù khaû naêng hoaït ñoäng moät caùch linh hoaït vì vaäy thieát keá phaàn cöùng phaûi caân ñoái sao cho phaàn meàm khoâng quaù phöùc taïp. I. KEÁT NOÁI 8051 VÔÙI BOÄ NHÔÙ VAØ CAÙC IC NGOAÏI VI : 1. Keát noái boä nhôù chöông trình beân ngoaøi: Boä xöû lyù chính laø IC 8051 vôùi taàn soá laøm vieäc laø 12 MHz. Chaân 18, 19 cuûa 8051 ñöôïc noái vôùi thaïch anh (cuõng coù theå thay theá thaïch anh baèng tín hieäu xung clock). Boä nhôù ROM ñöôïc cho pheùp bôûi tín hieäu PSEN\. Hình sau moâ taû caùch noái boä nhôù Eprom vôùi 8051: Port 0 D7 - D0 EA D EPROM 8051 74373 A7- A0 Q ALE G Port2 A15 -A8 0E\ PSEN
2. Keát noái boä nhôù döõ lieäu ngoaøi: Boä nhôù Ram ñöôïc cho pheùp ghi/ ñoïc baèng caùc tín hieäu ñieàu khieån WR\ vaø RD\. 8051 coù 1 leänh duy nhaát truy xuaát döõ lieäu cuûa boä nhôù döõ lieäu ngoaøi laø MOVX duøng con troû 16 bit (DPTR) hoaëc R0 vaø R1 xem nhö thanh ghi ñòa chæ. Keát noái bus ñòa chæ vaø bus döõ lieäu giöõa RAM vaø 8051 cuõng gioáng nhö EPROM . Ngoaøi ra, RD cuûa 8051 ñöôïc noái tôùi chaân cho pheùp xuaát (OE\ ) cuûa Ram vaø chaân WR ñöôïc noái tôùi chaân ghi (WR\) cuûa Ram.
D7 - D0 Port 0 EA D RAM 8051 Q A7- A0 74373 ALE G A15 -A8 Port2 0E WR RD 3.Keát noái maïch giaûi maõ: *Hình thaønh maïch giaûi maõ ñòa chæ döïa treân baûng ñoà boä nhôù sau: IC A A A A A A A A A A A A A A A A hex 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 20 1 Ro 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000 m 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 H1 8K 1FFF H Ra 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2000 m 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 H 8K 3FFF H 825 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4000
5 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 H 1 4003 H 825 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6000 5 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 H 2 6003 H Tuy nhieân taïi moät thôøi ñieåm chæ coù 1 IC nhôù ñöôïc truy xuaát neân duøng caùc ñöôøng ñòa chæ A13, A14, A15 ñeå phaân bieät. Laáy A15, A13, A14 noái tôùi 3 ñaàu vaøo IC giaûi maõ 74138 (A,B,C). Caùc ngoõ ra Y0, Y1,Y2, Y3 laàn löôït ñöôïc noái tôùi CE cuûa Rom,Ram, CS cuûa 8255. Khi Yi = 0 thì IC ñoù ñöôïc choïn: A13, A14, A15 = 0 choïn Rom A13 = 1, A14, A15 = 0 choïn Ram A13 = 0, A14 = 1, A15 = 0 choïn 82551 A13 =1, A14 = 1, A15 = 0 choïn 82552 4. Keát noái maïch choát: -Chaân ALE (chaân 30) cuûa 8051 keát noái vôùi chaân G cuûa 74373. Caùc ñöôøng cuûa Port0 noái vôùi caùc ñöôøng töø Do ñeán D7 cuûa 74373. Caùc ñöôøng tín hieäu (Q0Q7 ) cuûa 74373 vaø caùc ñöôøng port 2 (P2.0 P2.7) ñöôïc noái tôùi caùc ñöôøng ñòa chæ cuûa ROM vaø RAM (A0 A12 ) coøn caùc ñöôøng döõ lieäu töø port 0 ñöôïc noái tôùi caùc ñöôøng döõ lieäu cuûa ROM vaø RAM, 8255 (D0 D 7 ). -Trong moãi chu kyø maùy seõ coù 2 xung ALE. Khi ALE ôû möùc logic cao (G = 1) vaø OC\ = (0) thì ngoõ ra Qo  Q7 töông öùng vôùi ngoõ vaøo D, moïi söï thay ñoåi ôû ngoõ vaøo ñeàu aûnh höôûng ñeán ngoõ ra, luùc naøy Port 0 töông öùng laø ñöôøng ñòa chæ Ao  A7. Khi ALE xuoáng möùc thaáp (G = 0), ngoõ ra Q seõ giöõ nguyeân traïng thaùi tröôùc
ñoù baát chaáp ngoõ vaøo D, luùc naøy caùc ñöôøng Port 0 töông öùng laø caùc ñöôøng döõ lieäu Do  D7. *Tín hieäu PSEN\ cuûa 8051 (chaân 29) noái tôùi 0E cuûa Rom. Caùc ñöôøng (RD,WR) noái ñeán RD, WR cuûa Rom vaø 8255. Do muoán xeáp choàng boä nhôù neân cho tín hieäu RD\, PSEN cuûa 8051 qua coång AND (duøng 2 coång NAND 74132) ñöa tôùi OE\ cuûa Ram *Hình thaønh coâng taéc löaï choïn Rom A, Rom B: - Sô ñoà nguyeân lyù cuûa coâng taéc löïa choïn: (Sô ñoà nguyeân lyù maïch ñieàu khieån) - Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa coâng taéc löïa choïn nhö sau: Baát cöù khi naøo cho pheùp truy xuaát Rom (ngoõ vaøo 1 chaân coång OR xuoáng möùc logic [0]) vaø ngoõ ra coâng taéc löïa choïn A hoaëc B xuoáng möùc logic [0] thì Rom A hay B ñöôïc truy xuaát. -Khi SW1 noái tôùi B, ngoõ ra cuûa coång NAND (U9A) = 1 ngoõ ra coång OR (U8A) = 1, Rom A khoâng ñöôïc choïn. Ñoàng thôøi khi ñoù, ngoõ ra coång NAND (U9B) = 0, neáu A13, A14, A15 = 0 thì ngoõ ra coång OR (U8B) = 0  Rom B ñöôïc choïn. Ngöôïc laïi, coâng taéc chuyeån sang A thì Rom A ñöôïc truy xuaát.
II. THIEÁT KEÁ MAÏCH RESET: Khi coâng taéc chuyeån töø A sang B vaø ngöôïc laïi ñeàu reset toaøn boä laïi heä thoáng ñeå cho PC = 0000H. Bôûi vì khi ñang laøm vieäc taïi Rom A, PC khaùc 0000H, khi chuyeån sang Rom B  PC baét ñaàu taïi ñòa chæ khaùc 0000H  laøm sai chöông trình. Vì vaäy maïch reset trong ñoà aùn naøy bao goàm reset töø chuyeån coâng taéc choïn Rom, reset töø ngoaøi ñöa tôùi (neáu nhö keát hôïp vôùi maïch khaùc), reset khi baét ñaàu moãi chöông trình ñeám saûn phaåm vaø reset neáu nhö nguoàn cung caáp yeáu. Sô ñoà nguyeân lyù maïch reset trong sô ñoà nguyeân lyù maïch ñieàu khieån. 1. Maïch reset töø vieäc choïn Rom: Maïch ñöôïc taïo bôûi coång nand, IC 74221, coång OR7432 vaø 1 coång OR khi keát hôïp vôùi reset khaùc sô ñoà chaân vaø baûng thaùi cuûa 74221 nhö sau: Sô ñoà chaân SN 74221: Baûng traïng thaùi Vcc INPUT OUTPUT 1A Reset 1B clear A B Q Q Cset Clr 1Q\ L X X L H 2Q\ 1Q 74221 X H X L H clr 2Q X X L L H 2B Cset Reset 2A H L  H  H  L H Qua baûng traïng thaùi:
- Khi chaân clear ôû möùc logic cao, A ôû möùc logic thaáp vaø chaân B chuyeån traïng thaùi töø möùc logic 0 leân 1 ôû ngoõ ra Q (ngöôïc laïi vôùi Q\) - Khi chaân clear ôû möùc logic cao, B ôû möùc logic cao vaø chaân A chuyeån traïng thaùi töø möùc logic 1 xuoáng 0 thì thì 74211 taïo ra moät xung döông ôû ngoõ ra Q Quaù trình reset ñöôïc thöïc hieän nhö sau: Khi SW chuyeån sang B, ngoõ ra cuûa coång NAND (U9A) töø 0 leân 1 chaân B cuûa74211 (U10B) töø 0 leân 1, A = 0  coù moät xung ôû ngoõ ra Q  ngoõ ra coång OR leân 1 daãn ñeán RST = 1 heä thoáng bò reset: ñeøn reset (D4 saùng). Khi chuyeån coâng taéc sang A, ngoõ ra coång nand (U9A) töø 1 xuoáng 0chaân A cuûa 74221 töø 1 xuoáng 0, B = 1  coù xung ra ôû ngoõ ra Q 74211 (U10A)  maïch bò reset. 2. Reset baèng nuùt nhaán: Khi nhaán nuùt, 1 chaân cuûa coång nand U2A ñöôïc noái mass ngoõ ra = 1, reset (RST) = 1, heä thoáng bò reset (ñoàng thôøi khi ñoù chaân coøn laïi cuûa coång nand luoân ñöôïc giöõ ôû möùc cao). Khi keát noái vôùi maïch ñieän khaùc, maïch ñieän khaùc coù theå reset maïch ñieän naøy qua header 3 (JP8). Söï taùc ñoäng thoâng qua söï ngaét daãn cuûa Q3 C828. Khi Q3 daãn (coù taùc ñoäng beân ngoaøi), ngoõ ra coång nand (U2A) = 1, ngoõ ra coång OR = 1, RST = 1, heä thoáng bò reset. 3. Reset khi nguoàn cung caáp yeáu: Caùc IC soá chæ hoaït ñoäng toát khi nguoàn cung caáp oån ñònh. Khi ñieän aùp nguoàn yeáu, caùc IC hoaït ñoäng hoãn loaïn, neáu khoâng coù söï hieån thò veà nguoàn cung caáp seõ gaây ra tröôøng hôïp maïch hoaït ñoäng sai maø khoâng bieát ñöôïc nguyeân nhaân. Treân maïch ñieän naøy, ñieän yeáu thì led xanh (D 7) seõ saùng vaø luùc ñoù thì maïch seõ bò reset cho ñeán khi nguoàn cung caáp oån ñònh, coøn khi nguoàn oån ñònh thì led ñoû (D8) seõ saùng. Quaù trình reset thöïc hieän döïa treân
söï ngaét daãn cuûa transistor keát hôïp vôùi coång Nand 74132. Nguyeân lyù hoaït ñoäng maïch reset nhö sau: - Khi ñieän yeáu (VH < 3,7 Volt), Zener (D5, D6) khoâng daãn  Q5 khoâng daãn, ngoõ ra coång Not (coång nand 74132) = 0, Q6; khoâng daãn, Q7 daãn (led xanh saùng), Q8 daãn moät chaân cuûa coång nand (U2A) bò noái mass, maïch bò reset. - Khi nguoàn cung caáp ñaày ñuû, D5;D6 daãn, Q5 daãn, Q6; Q7 khoâng daãn, Q9 daãn led ñoû saùng  maïch hoaït ñoäng bình thöôøng. Tính toaùn caùc giaù trò ñieän trôû phaân cöïc cho transistor khi nguoàn cung caáp yeáu: Vì maïch söû duïng caùc transistor laøm vieäc ôû traïng thaùi baõo hoøa neân ñieàu kieän ñeå cho transistor hoaït ñoäng ôû traïng thaùi naøy laø: IB > ICSAT ; VBESAT =0.8V ; VCESAT =0.2V ; Trong maïch Reset naøy coù duøng 74HC132 (coång NAND ) coù caùc thoâng soá nhö sau: VIH(MIN) : Ñieän aùp ngoõ vaøo thaáp nhaát ôû möùc [ 1]. VIL(MAX) : Ñieän aùp ngoõ vaøo cao nhaát ôû möùc [0 ]. VOH(MIN) : Ñieän aùp ngoõ ra thaáp nhaát ôû möùc [ 1 ]. VOH(MIN) : Ñieän aùp ngoõ ra cao nhaát ôû möùc [ 0 ]. VIH(MIN) = 3.5 (V) VIL(MAX) = 1 (V ) VOH(MIN) = 4.9 (V ) VOH(MAX) = 0.1 ( V ) Tính toaùn caùc giaù trò: 1. Transistor Q1 (C828 ):
LED CESAT C + Choïn doøng qua LED laø 10mA 5  2  0.2  RC   280 10.10  3 5  2  0.2 + Choïn RC = 220   I CSAT   0.013mA  13mA 220  VBESAT   I CSAT  x VOH  RB  (4.9 0,8).40 + Choïn  = 40 RB 13.10 3  RB < 12,6k. Choïn RB = R5 = 10k 2. Transistor Q2 (A564 ): VCC  VLED  VECSAT  I CSAT  RC 5  2  0.2 + Choïn doøng qua led laø 10mA  RC   280 10.10  3 5  2  0.2  Choïn RC = 220   I CSATtt  I LEDtt   0.013 A  13mA  15mA 220 + Choïn  = 40 , ñieàu kieän baûo hoøa:  IB > ICSAT V CC  V EBSATt  V OL    I SATtt RB  (V CC  V EBSATt  V OL ) 40 ( 5  0 ,8  0 ,1)  RB    12 ,5 K  I SATtt 13 Choïn RB = R7 = 10K
3.Transistor Q4: (C828 ) + ChoÏn  = 40 VCC  VLED  VCESAT + Choïn doøng qua led laø 10mA  I CSAT  RC 5  2  0.2  RC   280  ChoÏn RC = 220 10.10  3 5  2  0.2  I CSATtt   13mA 220  10  3 Maø ñieàu kieän baõo hoøa laø: IB > IcSAT  VOH  VBESAT  I CSAT  RB  40  4.9  0.8  12,61K RB 13  Choïn RB = R19 = 10k 4. Transistor Q5 (C828): + ChoÏn  = 40 + Choïn doøng IC =10mA VCC  VCE 5  0.2 RC    480 IC 10.10  3  Rc =1K +  IB > IcSAT VCC  VD 5  VD 6  VBESAT VCC  VCESAT   RB RC
RB    VCC  VD5  VD 6   RC VCC  VCESAT  40  5  0.7  3  0,8  1 5  0.2  4.17 K  Choïn RB < 4.17K, laáy RB (R21) laØ bieán trôû 20K ñeå ñieàu chænh cho chính xaùc 5. Transistor Q6 (C828 ): +Choïn  = 40 +Maø ñieàu kieän baõo hoøa laø: IB > IcSAT , choïn Rc = 1K VOH  VBESAT VCC  VCESAT   RB RC RB  40. 4.9  0.8  1  34,16 K 5  0.2  Choïn RB = R24 = 10 k 6.Transistor Q7 ( A 564 ): +Choïn  = 40 + Choïn doøng qua led laø 10mA VCC  VLED  VECSAT 5  2  0.2 RC    280 I LED 10.10  3  ChoÏn RC =330 VCC  VLED  VECSAT I LEDtt  RC + Maø ñieàu kieän baõo hoøa laø: IB > IcSAT
VCC  VOL  VEBSAT VCC  VLED  VECSAT   RB RC (VCC  VEBsat  VOL ) RC 40  (5  0,8  0,1)  330 RB     19,325K VCC  VLED  VECsat 5  2  0,2  Choïn RB = R25 = 7,5 K 7.Transistor Q8 (C828 ): Choïn  = 40 VCC  VBESAT VCC  VCESAT   RB RC + Maø ñieàu kieän baõo hoøa laø: IB > IcSAT + Choïn RC = 1k. 5  0.8 5  0.2 40   RB 1 40  4.2  RB   35 K 4.8  1 ChoÏn RB = R27 = 15 K 8.Transistor Q9 ( A 564 ): +Choïn  = 40 + Choïn doøng qua led laø 10mA (VCC  VCESAT  VLED ) 5  0,2  2 RC    280 I LED 10 103
 ChoÏn RC =220 VCC  VLED  VECSAT 5  2  0.2 Vaäy doøng qua led thöïc teá laø: I LEDtt    13mA RC RC + Maø ñieàu kieän baõo hoøa laø: IB > IcSAT (VCC  VEBsat  VOL ) VCC  VLED  VECsat   RB RC (5  0,8  0,2) x220  40  12,57K 5  2  0,2 Choïn R28 = RB =10 k