Vi điều khiển MCS-51

Chia sẻ: Lê Quảng Vàng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:275

Thêm vào BST

Báo xấu

144
lượt xem 42
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sau khi đã được học, nghiên cứu và tìm hiểu về vi điều khiển ở phần lý thuyết. Chúng ta có thể bắt đầu tiến hành thực hiện các bài thí nghiệm đối với vi điều khiển nhằm mục đích giúp chúng ta hiểu được một cách tường.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Vi điều khiển MCS-51

TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM - THỰC HÀNH
MỤC LỤC CHƯƠNG 1: CẤU HÌNH CỦA MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM VI ĐIỀU KHIỂN. ...................................................1 1.1 Giới thiệu: ..............................................................................................................................................................1 1.2 Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển: ............................................................................................. .....2 1.2.1 Khối lập trình vi điều khiển: .....................................................................................................................2 1.2.2 Khối vi điều khiển:....................................................................................................................................4 1.2.3 Khối LED điểm:........................................................................................................................................6 1.2.4 Khối LED 7 đoạn: .....................................................................................................................................7 1.2.5 Khối LED ma trận:..................................................................................................................................11 1.2.6 Khối LCD: ..............................................................................................................................................13 1.2.7 Khối công tắc: .........................................................................................................................................14 1.2.8 Khối nút nhấn:.........................................................................................................................................15 1.2.9 Khối bàn phím:........................................................................................................................................16 1.2.10 Khối relay: ..............................................................................................................................................17 1.2.11 Khối tạo xung:.........................................................................................................................................18 1.2.12 Khối tạo áp thay đổi:...............................................................................................................................19 1.2.13 Khối điều khiển động cơ bước:...............................................................................................................20 1.2.14 Khối Serial EEPROM: ............................................................................................................................21 1.2.15 Khối cảm biến nhiệt: ...............................................................................................................................22 1.2.16 Khối đệm dữ liệu: ...................................................................................................................................24 1.2.17 Khối giải mã:...........................................................................................................................................26 1.2.18 Khối ADC: ..............................................................................................................................................28 1.2.19 Khối DAC: ..............................................................................................................................................29 1.2.20 Khối RTC:...............................................................................................................................................31 1.2.21 Khối thanh ghi dịch:................................................................................................................................32 1.2.22 Khối mở rộng port I/O: ...........................................................................................................................34 1.2.23 Khối giao tiếp PC:...................................................................................................................................37 1.2.24 Khối mở rộng bus: ..................................................................................................................................39 CHƯƠNG 2: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM MCU PROGRAM LOADER. .....................................40 2.1 Giới thiệu: ............................................................................................................................................................40 2.2 Hướng dẫn sử dụng phần mềm MCU Program Loader: ......................................................................................41 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG CÁC BÀI THỰC HÀNH VI ĐIỀU KHIỂN.............................................................47 Một số lưu ý khi viết chương trình và kết nối mạch ............................................................................................47 A. Hệ thống điều khiển LED đơn....................................................................................................................48 • Mục đích: ................................................................................................................................................48 • Yêu cầu: ..................................................................................................................................................48 • Bài 1: Chương trình điều khiển 8 LED được nối với Port0 sáng tắt. .....................................................48 • Bài 2: Chương trình điều khiển đếm lên nhị phân 8 bit và hiển thị trên 8 LED được nối với Port0......51 • Bài 3: Chương trình điều khiển 8 LED được nối với Port0 sáng dần và tắt hết. ...................................52 • Bài 4: Chương trình điều khiển 8 LED được nối với Port0 sáng đuổi. ..................................................54 • Bài 5: Chương trình điều khiển 8 LED được nối với Port0 sáng dồn. ...................................................56 • Bài 6: Chương trình điều khiển 8 LED được nối với Port0 hoạt động bằng cách tổng hợp các phương pháp điều khiển đã thực tập ....................................................................................................................58 • Bài 7: Chương trình con điều khiển tạo thời gian trễ 200µs, 20ms, 2s sử dụng Timer..........................60 B. Hệ thống điều khiển LED 7 đoạn. ..............................................................................................................62 • Mục đích: ................................................................................................................................................62 • Yêu cầu: ..................................................................................................................................................62 • Bộ hiển thị LED7 đoạn được thiết kế theo phương pháp không đa hợp và ngõ vào dữ liệu kiểu BCD. 62 o Bài 1: Chương trình điều khiển hiển thị số 7 trên LED3. ................................................................62 o Bài 2: Chương trình điều khiển hiển thị đếm số BCD từ 0 lên 9 trên LED3...................................64 o Bài 3: Chương trình điều khiển hiển thị số 35 trên hai LED. ..........................................................66 o Bài 4: Chương trình điều khiển hiển thị đếm số BCD từ 00 lên 99 trên hai LED............................67 o Bài 5: Chương trình điều khiển hiển thị số 1234 trên bốn LED. .....................................................68 o Bài 6: Chương trình điều khiển hiển thị đếm số BCD từ 0000 đến 9999 trên bốn LED..................69
• Bộ hiển thị LED 7 đoạn được thiết kế theo phương pháp không đa hợp và ngõ vào dữ liệu kiểu 7 đoạn. 70 o Bài 1: Chương trình điều khiển hiển thị số 7 trên LED3. ................................................................70 o Bài 2: Chương trình điều khiển hiển thị đếm số BCD từ 0 lên 9 trên LED3...................................71 o Bài 3: Chương trình điều khiển hiển thị số 35 trên hai LED. ..........................................................73 o Bài 4: Chương trình điều khiển hiển thị đếm số BCD từ 00 lên 99 trên hai LED............................74 o Bài 5: Chương trình điều khiển hiển thị số 1234 trên bốn LED. .....................................................75 o Bài 6: Chương trình điều khiển hiển thị đếm số BCD từ 0000 đến 9999 trên bốn LED..................76 • Bộ hiển thị LED 7 đoạn được thiết kế theo phương pháp đa hợp và ngõ vào dữ liệu kiểu BCD (không dùng vi mạch giải đa hợp bên ngoài). .....................................................................................................78 o Bài 1: Chương trình điều khiển hiển thị số 1 trên LED7. ................................................................78 o Bài 2: Chương trình điều khiển hiển thị đếm số BCD từ 0 lên 9 trên LED7...................................79 o Bài 3: Chương trình điều khiển hiển thị số 12 trên hai LED. ..........................................................81 o Bài 4: Chương trình điều khiển hiển thị đếm số BCD từ 00 lên 99 trên hai LED............................84 o Bài 5: Chương trình điều khiển hiển thị số 1234 trên bốn LED. .....................................................86 o Bài 6: Chương trình điều khiển hiển thị đếm số BCD từ 0000 đến 9999 trên bốn LED..................87 o Bài 7: Chương trình điều khiển hiển thị số 12345678 trên tám LED. .............................................89 o Bài 8: Chương trình điều khiển hiển thị đếm số BCD từ 00000000 lên 99999999 trên tám LED...91 • Bộ hiển thị LED 7 đoạn được thiết kế theo phương pháp đa hợp và ngõ vào dữ liệu kiểu 7 đoạn (không dùng vi mạch giải đa hợp bên ngoài). .....................................................................................................93 o Bài 1: Chương trình điều khiển hiển thị số 1 trên LED7. ................................................................93 o Bài 2: Chương trình điều khiển hiển thị đếm số BCD từ 0 lên 9 trên LED7...................................94 o Bài 3: Chương trình điều khiển hiển thị số 12 trên hai LED. ..........................................................96 o Bài 4: Chương trình điều khiển hiển thị đếm số BCD từ 00 lên 99 trên hai LED............................99 o Bài 5: Chương trình điều khiển hiển thị số 1234 trên bốn LED. ...................................................101 o Bài 6: Chương trình điều khiển hiển thị đếm số BCD từ 0000 đến 9999 trên bốn LED................102 o Bài 7: Chương trình điều khiển hiển thị số 12345678 trên tám LED. ...........................................105 o Bài 8: Chương trình điều khiển hiển thị đếm số BCD từ 00000000 lên 99999999 trên tám LED. 107 • Bộ hiển thị LED 7 đoạn được thiết kế theo phương pháp đa hợp và ngõ vào dữ liệu kiểu BCD (dùng vi mạch giải đa hợp bên ngoài). ................................................................................................................110 o Bài 1: Chương trình điều khiển hiển thị số 1 trên LED7. ..............................................................110 o Bài 2: Chương trình điều khiển hiển thị đếm số BCD từ 0 lên 9 trên LED7.................................111 o Bài 3: Chương trình điều khiển hiển thị số 12 trên hai LED. ........................................................113 o Bài 4: Chương trình điều khiển hiển thị đếm số BCD từ 00 lên 99 trên hai LED..........................116 o Bài 5: Chương trình điều khiển hiển thị số 1234 trên bốn LED. ...................................................118 o Bài 6: Chương trình điều khiển hiển thị đếm số BCD từ 0000 đến 9999 trên bốn LED................121 o Bài 7: Chương trình điều khiển hiển thị số 12345678 trên tám LED. ...........................................122 o Bài 8: Chương trình điều khiển hiển thị đếm số BCD từ 00000000 lên 99999999 trên tám LED. 123 • Bộ hiển thị LED 7 đoạn được thiết kế theo phương pháp đa hợp và ngõ vào dữ liệu kiểu 7 đoạn (dùng vi mạch giải đa hợp bên ngoài). ............................................................................................................125 o Bài 1: Chương trình điều khiển hiển thị số 1 trên LED7. ..............................................................125 o Bài 2: Chương trình điều khiển hiển thị đếm số BCD từ 0 lên 9 trên LED7.................................126 o Bài 3: Chương trình điều khiển hiển thị số 12 trên hai LED. ........................................................128 o Bài 4: Chương trình điều khiển hiển thị đếm số BCD từ 00 lên 99 trên hai LED..........................131 o Bài 5: Chương trình điều khiển hiển thị số 1234 trên bốn LED. ...................................................133 o Bài 6: Chương trình điều khiển hiển thị đếm số BCD từ 0000 đến 9999 trên bốn LED................134 o Bài 7: Chương trình điều khiển hiển thị số 12345678 trên tám LED. ...........................................137 o Bài 8: Chương trình điều khiển hiển thị đếm số BCD từ 00000000 lên 99999999 trên tám LED. 139 • Ứng dụng điều khiển LED 7 đoạn tổng hợp. ........................................................................................142 o Bài 1: Chương trình điều khiển hiển thị đếm GIỜ – PHÚT – GIÂY trên sáu LED. ......................142 o Bài 2: Chương trình điều khiển hiển thị chuỗi ký tự “-HA-NOI-“ trên tám LED..........................145 o Bài 3: Chương trình điều khiển hiển thị và chớp tắt chuỗi ký tự “ -HA-NOI- “ trên tám LED.....147 o Bài 4: Chương trình điều khiển hiển thị lần lượt các chuỗi ký tự “-HA-NOI“, “-DA-LAT-“, “- SAIGON-“ trên tám LED. Mỗi chuỗi hiển thị cách nhau 1 giây....................................................149 o Bài 5: Chương trình điều khiển hiển thị và dịch chuyển chuỗi ký tự “-HA-NOI-SAI-GON-“ trên tám LED từ phải sang trái..............................................................................................................151 C. Hệ thống điều khiển LED ma trận...........................................................................................................153 • Mục đích: ..............................................................................................................................................153
• Yêu cầu: ................................................................................................................................................153 • Bài 1: Chương trình điều khiển hiển thị chữ A màu đỏ trên LED ma trận...........................................154 • Bài 2: Chương trình điều khiển hiển thị chữ S màu đỏ trên LED ma trận sáng tắt .............................157 • Bài 3: Chương trình điều khiển hiển thị lần lượt các chữ A, B, C, a, b, c màu đỏ trên LED ma trận........ ...............................................................................................................................................................159 • Bài 4: Chương trình điều khiển hiển thị chuỗi ký tự “WELLCOME” màu đỏ trên LED ma trận dịch chuyển từ phải sang trái........................................................................................................................161 D. Hệ thống điều khiển bàn phím. ................................................................................................................163 • Mục đích: ..............................................................................................................................................163 • Yêu cầu: ................................................................................................................................................163 • Bài 1: Chương trình điều khiển bàn phím và hiển thị mã của phím nhấn trên 8 LED dưới dạng số BIN ...............................................................................................................................................................164 • Bài 2: Chương trình điều khiển bàn phím và biểu diễn các kiểu hiển thị trên tám LED thông qua các phím được nhấn.....................................................................................................................................166 E. Hệ thống điều khiển LCD. ........................................................................................................................171 • Mục đích: ..............................................................................................................................................171 • Yêu cầu: ................................................................................................................................................171 • Bài 1: Chương trình điều khiển LCD hiển thị hai dòng chữ “MICRO-CONTROLLER” và “DESIGNED BY: PQT.” đứng yên trên hai dòng của màn hình LCD.................................................172 • Bài 2: Chương trình điều khiển LCD hiển thị hai dòng chữ “WELLCOME TO MICROCONTROLLER SYSTEM – 51” và “DESIGNED BY: PQT.” trên hai dòng của màn hình LCD với yêu cầu: dòng chữ thứ nhất sẽ dịch chuyển liên tục từ phải sang trái, dòng chữ thứ hai đứng yên. ..................................174 • Bài 3: Chương trình điều khiển LCD hiển thị hai dòng chữ “PULSE = ” và “DESIGNED BY PHAM QUANG TRI – ELECTRIC TRAINING CENTER - HO CHI MINH UNIVERSITY OF INDUSTRY” trên hai dòng của màn hình LCD với yêu cầu: số lượng xung đếm được (00 – 99) tại chân P3.0 sẽ được hiển thị trên dòng thứ nhất tiếp phía sau dòng chữ “PULSE =”, dòng chữ thứ hai sẽ dịch chuyển từ phải sang trái. Xung được tạo ra bằng cách nhấn nút nhấn KEY0. .....................................................177 F. Hệ thống điều khiển nút nhấn. .................................................................................................................181 • Mục đích: ..............................................................................................................................................181 • Yêu cầu: ................................................................................................................................................181 • Bài 1: Chương trình điều khiển nút nhấn, khi ta nhấn nút nào trong 8 nút thì LED tương ứng sẽ sáng lên và ngược lại.....................................................................................................................................182 • Bài 2: Chương trình điều khiển nút nhấn, khi ta nhấn nút KEY0 thì 8 LED sẽ chớp tắt với tần số 5 Hz và ngược lại khi ta nhả nút KEY0 thì 8 LED sẽ chớp tắt với tần số 20 Hz ...........................................184 G. Hệ thống điều khiển công tắc....................................................................................................................186 • Mục đích: ..............................................................................................................................................186 • Yêu cầu: ................................................................................................................................................186 • Bài tập: Chương trình điều khiển công tắc và hiển thị lên tám LED mức logic hiện tại (LED sáng = mức cao, LED tắt = mức thấp) của tám công tắc gạt...........................................................................187 H. Hệ thống điều khiển relay. ........................................................................................................................189 • Mục đích: ..............................................................................................................................................189 • Yêu cầu: ................................................................................................................................................189 • Bài tập: Chương trình điều khiển RELAY1 và RELAY2 đóng ngắt tuần tự và liên tục. Thời gian giữa hai lần đóng ngắt là 1s..........................................................................................................................190 I. Hệ thống điều khiển motor bước..............................................................................................................192 • Mục đích: ..............................................................................................................................................192 • Yêu cầu: ................................................................................................................................................192 • Bài 1: Chương trình điều khiển STEPPER1 quay cùng chiều kim đồng hồ .........................................193 • Bài 2: Chương trình điều khiển STEPPER1 quay cùng chiều kim đồng hồ một vòng rồi dừng lại............ ...............................................................................................................................................................195 • Bài 3: Chương trình điều khiển STEPPER1 quay bằng cách nhấn nút KEY0: quay thuận, KEY1: quay ngược, KEY2: dừng...............................................................................................................................196 J. Hệ thống điều khiển ngắt (Interrupt). .....................................................................................................198 • Mục đích: ..............................................................................................................................................198 • Yêu cầu: ................................................................................................................................................198
• Bài 1: Chương trình điều khiển t?o sóng vuông tuần hoàn có tần số 10 Hz (sử dụng ngắt Timer) tại chân P0.0 và hiển thị mức logic tại chân này lên LED0.......................................................................199 • Bài 2: Chương trình điều khiển đếm số xung t?i chân INT0 (sử dụng ngắt ngoài) và hiển thị số xung này (tối đa là 255 lần) lên ba LED 7 đoạn ...........................................................................................200 K. Hệ thống điều khiển Timer/Counter........................................................................................................203 • Mục đích: ..............................................................................................................................................203 • Yêu cầu: ................................................................................................................................................203 • Bài 1: Chương trình điều khiển đếm liên tục số lượng xung (0000 – 9999) được đưa vào chân T1 của vi điều khiển và hiển thị số lượng xung này lên các LED 7 đoạn.............................................................204 • Bài 2: Chương trình điều khiển đo tần số của xung (0000 – 9999, đơn vị là Hz) được đưa vào chân T1 của vi điều khiển và hiển thị tần số của xung này lên các LED 7 đoạn................................................207 • Bài 3: Chương trình điều khiển đo độ rộng của xung (đơn vị là ms) được đưa vào chân INT0 của vi điều khiển và hiển thị độ rộng của xung này lên các LED 7 đoạn........................................................210 L. Hệ thống điều khiển thu phát dữ liệu dạng nối tiếp. ..............................................................................212 • Mục đích: ..............................................................................................................................................212 • Yêu cầu: ................................................................................................................................................212 • Bài 1: Chương trình điều khiển (ứng dụng mở rộng port xuất) xuất liên tục các giá trị 00H, 01H, 03H, 07H, 0FH, 1FH, 3FH, 7FH và FFH ra 8 LED thông qua port nối tiếp và sử dụng vi mạch 4094, mỗi lần xuất cách nhau 1s............................................................................................................................213 • Bài 2: Chương trình điều khiển (ứng dụng mở rộng port nhập) thực hiện liên tục việc nhập dữ liệu từ 8 công tắc thông qua port nối tiếp và sử dụng vi mạch 74165, dữ liệu nhập vào này sẽ được xuất ra 8 LED. ......................................................................................................................................................215 • Bài 3: Chương trình điều khiển (ứng dụng mở rộng thu phát nối tiếp) tạo một bảng dữ liệu gồm 9 bytes (00H, 01H, 03H, 07H, 0FH, 1FH, 3FH, 7FH, FFH). Thực hiện việc xuất từng byte của bảng này ra port nối tiếp (chân TXD) rồi thu vào port nối tiếp (chân RXD) và cất vào RAM nội có địa chỉ bắt đầu là 40H. Việc xuất dữ liệu được điều khiển bằng nút nhấn KEY0, mỗi lần xuất/nhập một byte. Dữ liệu sau khi nhập vào được xuất ra 8 LED (có sử dụng bộ đệm đảo) đồng thời với việc ghi vào RAM nội. ...............................................................................................................................................................216 M. Hệ thống điều khiển port I/O (điều khiển xuất/nhập qua các thiết bị ngoại vi). ....................................... • Mục đích: .................................................................................................................................................... • Yêu cầu: ...................................................................................................................................................... • Bài 1: Chương trình điều khiển Port I/O, làm cho 8 LED đếm lên nhị phân 8 bit. Sử dụng cơ chế bộ nhớ ngoài. ................................................................................................................................................... • Bài 2: Chương trình điều khiển Port I/O, liên tục đọc các giá trị từ các công tắc gạt SW0 – SW7 và hiển thị mức logic hiện tại (LED sáng = mức cao, LED tắt = mức thấp) của các công tắc này lên LED. Sử dụng cơ chế bộ nhớ ngoài...................................................................................................................... • Bài 3: Chương trình điều khiển Port I/O, làm cho 8 LED đếm lên nhị phân 8 bit. Sử dụng cơ chế bộ nhớ ngoài. ................................................................................................................................................... • Bài 4: Chương trình điều khiển Port I/O, liên tục đọc các giá trị từ các công tắc gạt SW0 – SW7 và hiển thị mức logic hiện tại (LED sáng = mức cao, LED tắt = mức thấp) của các công tắc này lên LED. Sử dụng cơ chế bộ nhớ ngoài...................................................................................................................... N. Hệ thống điều khiển ADC. .............................................................................................................................. • Mục đích: .................................................................................................................................................... • Yêu cầu: ...................................................................................................................................................... • Bài 1: Chương trình điều khiển biến đổi A/D thông qua ADC0809 và hiển thị giá trị của kênh ngõ vào (kênh IN0) lên hai LED 7 đoạn (LED1 và LED0; dưới dạng số HEX từ 00H -> FFH). Sử dụng cơ chế bộ nhớ ngoài. .............................................................................................................................................. • Bài 2: Chương trình điều khiển biến đổi A/D thông qua ADC0809 và hiển thị giá trị của kênh ngõ vào (kênh IN0) lên ba LED 7 đoạn (LED2, LED1 và LED0; dưới dạng số DEC từ 0 -> 255). Sử dụng cơ chế bộ nhớ ngoài................................................................................................................................. • Bài 3: Chương trình điều khiển biến đổi A/D thông qua ADC0809 và hiển thị giá trị điện áp của kênh ngõ vào (kênh IN0) lên bốn LED 7 đoạn (LED3: hàng đơn vị; LED2, LED1 và LED0: ba số phần thập phân). Sử dụng cơ chế bộ nhớ ngoài........................................................................................................... • Bài 3: Chương trình điều khiển biến đổi A/D thông qua ADC0809 và hiển thị giá trị của hai kênh ngõ vào (kênh IN0 và IN1) lên ba LED 7 đoạn (LED2, LED1 và LED0; dưới dạng số thập phân từ 0 -> 255), LED7 hiển thị kênh ngõ vào. Việc chuyển đổi kênh biến đổi được thực hiện bằng cách nhấn nút KEY0. Sử dụng cơ chế bộ nhớ ngoài........................................................................................................... O. Hệ thống điều khiển DAC. ..............................................................................................................................
• Mục đích: .................................................................................................................................................... • Yêu cầu: ...................................................................................................................................................... • Bài 1: Chương trình điều khiển biến đổi D/A thông qua DAC0808 và thực hiện biến đổi giá trị lưu trong thanh ghi R0 thành điện áp tương tự. Giá trị trong thanh ghi R0 thay đổi liên tục 00H, 40H, 80H, C0H và FFH, mỗi lần cách nhau 2 giây. .................................................................................................... • Bài 2: Chương trình điều khiển biến đổi D/A thông qua DAC0808 và thực hiện biến đổi giá trị lưu trong thanh ghi R0 thành điện áp tương tự. Giá trị trong thanh ghi R0 thay đổi liên tục từ 00H -> FFH, mỗi lần cách nhau 2 giây và được hiển thị lên ba LED 7 đoạn (LED2, LED1 và LED0; dưới dạng số thập phân từ 0 -> 255). ................................................................................................................. • Bài 3: Chương trình điều khiển biến đổi D/A thông qua DAC0808 và thực hiện tạo sóng sin có tần số bất kỳ tại ngõ ra. ......................................................................................................................................... P. Hệ thống điều khiển đo nhiệt độ..................................................................................................................... • Mục đích: .................................................................................................................................................... • Yêu cầu: ...................................................................................................................................................... • Bài tập: Chương trình đo nhiệt độ và hiển thị giá trị lên bốn LED 7 đoạn (một LED hiển thị phần thập phân). .......................................................................................................................................................... Q. Hệ thống điều khiển motor DC. ..................................................................................................................... • Mục đích: .................................................................................................................................................... • Yêu cầu: ...................................................................................................................................................... • Bài 1: R. Hệ thống điều khiển Serial EEPROM. .......................................................................................................... • Mục đích: .................................................................................................................................................... • Yêu cầu: ...................................................................................................................................................... • Bài 1: S. Hệ thống điều khiển RTC. .............................................................................................................................. • Mục đích: .................................................................................................................................................... • Yêu cầu: ...................................................................................................................................................... • Bài 1:
TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM - THỰC HÀNH
Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển. 1.1 Giới thiệu: Sau khi đã được học, nghiên cứu và tìm hiểu về vi điều khiển ở phần lý thuyết. Chúng ta có thể bắt đầu tiến hành thực hiện các bài thí nghiệm đối với vi điều khiển nhằm mục đích giúp chúng ta hiểu một cách tường tận hơn về những gì mà ta đã được học trong phần lý thuyết cũng như cách thức vận dụng nó vào trong thực tế. Trong thực tế, các ứng dụng của vi điều khiển thì rất đa dạng và phong phú. Từ những ứng dụng đơn giản chỉ có vài thiết bị ngoại vi cho đến những hệ thống vi điều khiển phức tạp. Tuy nhiên, trong phạm vi có giới hạn của giáo trình và nhằm mục đích phục vụ cho công việc học tập và tự nghiên cứu của sinh viên. Cho nên mô hình thí nghiệm vi điều khiển này được thiết kế với tương đối đầy đủ các yêu cầu phần cứng và có rất nhiều chương trình điều khiển mẫu cũng như các bài tập thực hành từ đơn giản đến phức tạp có thể giúp cho sinh viên thực hành, thí nghiệm và tự nghiên cứu, tự học môn học này. Mô hình thí nghiệm vi điều khiển này hỗ trợ cho việc thí nghiệm: • Thí nghiệm các loại vi điều khiển như: 89C1051, 89C2051, 89C4051, 89C51, 89LV51, 89C52, 89LV52, 89C55, 89LV55, 89C55WD, 89S51, 89LS51, 89S52, 89LS52, 89S53, 89LS53, 89S8252, 89LS8252. • Thí nghiệm các thiết bị ngoại vi như: LED điểm, LED ma trận, LED 7 đoạn, LCD, ADC, DAC, công tắc, nút nhấn, bàn phím, relay, bộ nhớ nối tiếp, xuất nhập dữ liệu nối tiếp và song song, tạo xung, cảm biến nhiệt, đồng hồ thời gian thực (RTC), … • Thí nghiệm các chuẩn giao tiếp như: RS232, LPT, USB, PS2. Phần mềm sử dụng cho mô hình thí nghiệm vi điều khiển này là phần mềm mô phỏng Topview và MCU Program Loader. Phần mềm mô phỏng Topview cho phép bạn mô phỏng và chạy thử các chương trình điều khiển trên máy tính với một số module thiết bị ngoại vi có sẵn tương tự như trên mô hình thí nghiệm vi điều khiển ngoài thực tế, phần mềm này còn cho bạn khả năng soạn thảo và biên dịch chương trình theo ngôn ngữ Assembler. Phần mềm MCU Program Loader cho phép bạn khả năng nạp chương trình cho các loại vi điều khiển đã nêu trên từ máy tính. Các bạn có thể tìm hiểu thêm về hai phần mềm này trong các phần sau của giáo trình (phần mềm mô phỏng Topview xem trong tài liệu “Hướng dẫn sử dụng phần mềm mô phỏng MCS-51 Topview Simulator”). Các chương tiếp theo sẽ trình bày chi tiết hơn về cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển, cách thức sử dụng phần mềm và cung cấp các bài thí nghiệm thực hành mẫu cũng như các bài tập mở rộng có thể phục vụ rất tốt cho việc tự học của các bạn.
Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển. 1.2 Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển: 1.2.1 Khối lập trình vi điều khiển: • Sơ đồ nguyên lý: VCC 15. KHOÁI LAÄP TRÌNH VI ÑIEÀU KHIEÅN R107 10K VCC C35 C36 10u 10u C37 VCC 104 C38 1 3 2 104 VCC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 C1+ V+ C1- 16 U34 89C52 U35 74573 U36 SLAVE 40PIN U37 SLAVE 20PIN P3 VCC 39 D0 D0 2 19 A0 1 39 D0 D0 12 2 1 8 9 P0.0/AD0 38 D1 D1 3 D0 Q0 18 A1 2 P1.0 P0.0/AD0 38 D1 D1 13 P1.0/AIN0 P3.0/RXD 3 P1.2 6 R2IN R2OUT P0.1/AD1 37 D2 D2 4 D1 Q1 17 A2 3 P1.1 P0.1/AD1 37 D2 D2 14 P1.1/AIN1 P3.1/TXD 6 P1.1 2 7 10 P0.2/AD2 36 D3 D3 5 D2 Q2 16 A3 4 P1.2 P0.2/AD2 36 D3 D3 15 P1.2 P3.2/INT0 7 P1.6 7 T2OUT T2IN P0.3/AD3 35 D4 D4 6 D3 Q3 15 A4 5 P1.3 P0.3/AD3 35 D4 D4 16 P1.3 P3.3/INT1 8 P1.7 3 P0.4/AD4 34 D5 D5 7 D4 Q4 14 A5 6 P1.4 P0.4/AD4 34 D5 D5 17 P1.4 P3.4/T0 9 P1.4 8 12 13 P0.5/AD5 33 D6 D6 8 D5 Q5 13 A6 7 P1.5 P0.5/AD5 33 D6 D6 18 P1.5 P3.5/T1 4 14 R1OUT R1IN 11 P0.6/AD6 32 D7 D7 9 D6 Q6 12 A7 8 P1.6 P0.6/AD6 32 D7 D7 19 P1.6 11 P1.5 9 T1OUT T1IN P0.7/AD7 D7 Q7 VCC P1.7 P0.7/AD7 P1.7 P3.7 5 10 11 20 GND C2+ P3.0/RXD LE VCC C2- U33 11 21 A8 1 10 A8 21 11 4 V- TO PC MAX232 12 P3.1/TXD P2.0/A8 22 A9 OE GND A9 22 P2.0/A8 P3.1/TXD 12 P1.3 5 X2 VPC 13 P3.2/INT0 P2.1/A9 23 A10 A10 23 P2.1/A9 P3.2/INT0 13 P3.7 VPP X1 20 P3.3/INT1 P2.2/A10 P2.2/A10 P3.3/INT1 VCC 15 14 24 A11 A11 24 14 P1.2 1 10 4 5 6 15 P3.4/T0 P2.3/A11 25 A12 A12 25 P2.3/A11 P3.4/T0 15 RST/VPP GND 16 P3.5/T1 P2.4/A12 26 A13 A13 26 P2.4/A12 P3.5/T1 16 P1.4 C39 P3.6/WR P2.5/A13 27 A14 P2.5/A13 P3.6/WR 17 P1.5 10u C40 P2.6/A14 28 A14 10 P3.7/RD 10u P2.7/A15 VCC P3.0/RXD 27 P1.6 VCC 1 P1.0 P2.6/A14 28 P1.7 VPC R109 VDD 31 P1.0 2 P1.1 R108 P2.7/A15 VPP Q19 100/2W VCC VCC EA P1.1 3 P1.2 10K 31 C1815 30 P1.2 4 P1.3 EA 30 P1.1 VCC 29 ALE P1.3 5 P1.4 P1.0 9 ALE 29 C41 R111 R112 R113 R114 PSEN P1.4 6 P1.5 RST PSEN 104 R110 1K2 1K2 4K7 4K7 C42 P1.5 7 P1.6 19 3K3 10u P1.6 8 P1.7 X1 VPC Q20 9 P1.7 17 P3.7 40 C1815 RST P3.7/RD 19 18 VCC 20 D34 D35 VPC ON/OFF X1 X2 GND 6V7 5V6 VCC C43 40 33p 20 VCC 18 GND X2 Q21 VPC 5V/6.5V Y3 C44 C1815 R115 VCC 11.0592MHz 33p 10K C45 VPP R116 VDD 104 Q22 100/2W VCC VCC C1815 VDD R122 VCC 22/2W U38 7805 C46 R118 R119 R120 R121 D36 1 3 GND 104 R117 1K2 1K2 4K7 4K7 SW18 VIN VOUT 3K3 POWER SW 1N4007 R123 C48 C49 Q23 1 D37 1K2 C47 1000u 100u C50 C51 C1815 104 100u 104 2 D38 D39 VPP ON/OFF 2 1N4007 13V 5V6 J90A D40 DC 16V D41 1N4007 LED D42 Q24 VPP 5V/6.5V C1815 1N4007 D43 1N4007 • Sơ đồ bố trí linh kiện:
Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển. • Giới thiệu chung: Các thành phần chính của bộ lập trình là port nối tiếp, nguồn cung cấp và bộ vi điều khiển trung tâm. Dữ liệu nối tiếp được gửi và nhận từ cổng COM 9 chân và chuyển đổi từ mức logic TTL sang mức tín hiệu RS232 hoặc chuyển đổi từ mức tín hiệu RS232 sang mức logic TTL bằng vi mạch MAX232. Một sợi cáp port nối tiếp được dùng để nối cổng COM của khối lập trình vi điều khiển với cổng COM của máy tính (cổng RS232). Nguồn cung cấp 16 VDC được cung cấp cho khối lập trình thông qua đầu nối J90A và công tắc SW18 (POWER SW). Các diode D36, D37, D40, D42 làm nhiệm vụ chỉnh lưu điện áp và chống hiện tượng sai cực tính nguồn khi ta dùng nguồn DC cung cấp cho khối (Lưu ý: ta có thể sử dụng nguồn DC 16V hoặc AC 12V để cung cấp cho khối). Điện áp này là điện áp chưa được ổn áp và được gọi là VDD. VDD được dùng để tạo ra ba mức điện áp khác nhau là VCC, VPP và VPC. Điện áp VCC có mức điện áp là 5V được tạo ra từ vi mạch ổn áp LM7805 để cung cấp cho bộ vi điều khiển trung tâm U34 hoạt động. Điện áp VPP có mức điện áp là 0V, 5V hoặc 12V theo sự điều khiển của bộ vi điều khiển trung tâm. Điện áp VPC có mức điện áp là 0V, 5V hoặc 6.5V theo sự điều khiển của bộ vi điều khiển trung tâm. Các loại điện áp khác nhau này được yêu cầu trong suốt quá trình lập trình cho các chip vi điều khiển. Trung tâm của khối lập trình này là bộ vi điều khiển trung tâm U34 và phần mềm điều khiển của nó. Phần mềm này có khả năng nhận dạng chip vi điều khiển được đưa vào mạch thông qua một trong hai socket ZIF là SLAVE 40 PIN và SLAVE 20 PIN. Các thông tin này được sang phần mềm MCU Program Loader trên máy tính để xác lập các thông số hoạt động điều khiển. Khi một tập tin chương trình được gửi đi từ máy tính, các thông tin này sẽ được bộ vi điều khiển trung tâm tải đến chip vi điều khiển cần lập trình bằng các tín hiệu địa chỉ, dữ liệu và điều khiển tương thích. Sau khi việc lập trình đã hoàn tất thì các dữ liệu đã được ghi vào này sẽ được gửi ngược trở lại máy tính để kiểm tra lỗi trong quá trình nạp chip, từ đó đưa ra thông báo quá trình lập trình thành công hay có lỗi. Bạn cần phải chú ý đến một điểm rất quan trọng là luôn luôn phải tắt nguồn cung cấp cho khối lập trình vi điều khiển trước khi tiến hành tháo/gắn chip vi điều khiển vào socket nhằm tránh gây hỏng chip vi điều khiển này. • Ứng dụng: Khối lập trình vi điều khiển này kết hợp với phần mềm MCU Program Loader trên máy tính có khả năng lập trình cho các loại chip sau: o Loại chip 40 chân (được gắn vào socket SLAVE 40 PIN): AT89C51, AT89LV51, AT89C52, AT89LV52, AT89C55, AT89LV55, AT89C55WD, AT89S51, AT89LS51, AT89S52, AT89LS52, AT89S53, AT89LS53, AT89S8252, AT89LS8252. o Loại chip 20 chân (được gắn vào socket SLAVE 20 PIN): AT89C1051, AT89C2051, AT89C4051.
Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển. 1.2.2 Khối vi điều khiển: • Sơ đồ nguyên lý: 9. KHOÁI VI ÑIEÀU KHIEÅN DATA BUS LOW ADDRESS BUS VCC R97 10K U19 SOCKET 40PIN U20 74573 U21 2764 U22 6264 1 VCC RXD 10 39 D0 D0 2 19 10 11 10 11 2 TXD 11 P3.0/RXD P0.0/AD0 38 D1 D1 3 D0 Q0 18 9 A0 O0 12 9 A0 D0 12 3 INT0 12 P3.1/TXD P0.1/AD1 37 D2 D2 4 D1 Q1 17 8 A1 O1 13 8 A1 D1 13 4 C12 C13 C14 INT1 13 P3.2/INT0 P0.2/AD2 36 D3 D3 5 D2 Q2 16 7 A2 O2 15 7 A2 D2 15 5 104 104 104 T0 14 P3.3/INT1 P0.3/AD3 35 D4 D4 6 D3 Q3 15 6 A3 O3 16 6 A3 D3 16 6 T1 15 P3.4/T0 P0.4/AD4 34 D5 D5 7 D4 Q4 14 5 A4 O4 17 5 A4 D4 17 7 WR 16 P3.5/T1 P0.5/AD5 33 D6 D6 8 D5 Q5 13 4 A5 O5 18 4 A5 D5 18 8 RD 17 P3.6/WR P0.6/AD6 32 D7 D7 9 D6 Q6 12 3 A6 O6 19 3 A6 D6 19 9 VCC P3.7/RD P0.7/AD7 D7 Q7 VCC 25 A7 O7 25 A7 D7 P1.0 1 21 A8 11 20 24 A8 24 A8 P1.1 2 P1.0/T2 P2.0/A8 22 A9 1 LE VCC 10 21 A9 21 A9 C15 C16 C17 P1.2 3 P1.1/T2EX P2.1/A9 23 A10 OE GND 23 A10 20 23 A10 104 104 104 P1.3 4 P1.2/ECI P2.2/A10 24 A11 2 A11 CE 2 A11 D23 VCC D24 P1.4 5 P1.3/CEX0 P2.3/A11 25 A12 A12 A12 1N4148 1N4148 P1.5 6 P1.4/CEX1 P2.4/A12 26 A13 22 RD 22 P1.6 7 P1.5/CEX2 P2.5/A13 27 A14 OE WR 27 OE C18 P1.7 8 P1.6/CEX3 P2.6/A14 28 A15 VCC VCC 20 WE 28 R98 VCC 33p P1.7/CEX4 P2.7/A15 27 28 26 CS1 VCC 14 1K CLK12 18 30 1 PGM VCC 14 CS2 GND D25 BT1 19 X2 ALE 29 VPP GND 1N4148 3V6 C20 Y1 X1 PSEN 104 12MHz HIGH ADDRESS BUS J34 C19 VCC 1 10u RST 9 40 2 6264 C21 31 RST VCC 20 6264 U23 74138 J35 33p EA GND CS6264 A13 1 15 1 A14 2 A Y0 14 2 0000H - 1FFFH A15 3 B Y1 13 3 2000H - 3FFFH VCC J36 J37 J38 J39 J40 J41 C Y2 12 4 4000H - 5FFFH VCC VCC 1 1 D0 1 P1.0 1 A8 1 RXD 1 A0 Y3 11 5 6000H - 7FFFH 2 INT P0.0 2 D1 P1.0 2 P1.1 P2.0 2 A9 P3.0 2 TXD A0 2 A1 VCC Y4 10 6 8000H - 9FFFH 3 COM P0.1 3 D2 P1.1 3 P1.2 P2.1 3 A10 P3.1 3 INT0 A1 3 A2 6 Y5 9 7 A000H - BFFFH R99 C22 EXT P0.2 4 D3 P1.2 4 P1.3 P2.2 4 A11 P3.2 4 INT1 A2 4 A3 4 G1 Y6 7 8 C000H - DFFFH 100 10u INT/EXT P0.3 5 D4 P1.3 5 P1.4 P2.3 5 A12 P3.3 5 T0 A3 5 A4 5 G2A Y7 E000H - FFFFH P0.4 6 D5 P1.4 6 P1.5 P2.4 6 A13 P3.4 6 T1 A4 6 A5 G2B VCC SELECT CHIP P0.5 7 D6 P1.5 7 P1.6 P2.5 7 A14 P3.5 7 WR A5 7 A6 16 P0.6 8 D7 P1.6 8 P1.7 P2.6 8 A15 P3.6 8 RD A6 8 A7 VCC 8 SW17 R100 P0.7 P1.7 P2.7 P3.7 A7 GND RESET 8K2 PORT 0 PORT 1 PORT 2 PORT 3 A0-A7 BUS VCC VCC J42 R101 R102 14 U24A 74393 CLK12 1 8K2 8K2 CLK12 1 3 2 12 MHz 6 MHz VCC CLK QA 4 3 J43 U25 SOCKET 20PIN J44 2 QB 5 4 3 MHz 1 12 2 1 CLR QC 6 CLK750 5 1.5 MHz P1.0 2 13 P1.0/AIN0 P3.0/RXD 3 2 P3.0 QD 6 750 KHz P1.1 3 14 P1.1/AIN1 P3.1/TXD 6 3 P3.1 7 375 KHz P1.2 4 15 P1.2 P3.2/INT0 7 4 P3.2 U24B 74393 8 188 KHz P1.3 5 16 P1.3 P3.3/INT1 8 5 P3.3 13 11 94 KHz P1.4 6 17 P1.4 P3.4/T0 9 6 P3.4 CLK QA 10 CLOCK OUT P1.5 7 18 P1.5 P3.5/T1 7 P3.5 12 QB 9 P1.6 8 19 P1.6 11 8 P3.6 GND CLR QC 8 P1.7 C23 P1.7 P3.7 P3.7 QD PORT 1 33p PORT 3 4 5 X2 VCC 7 Y2 X1 20 12MHz RST 1 VCC 10 RST/VPP GND C24 VCC 33p D46 1 2 SW33 R135 J901A POWER SW 1K2 LED DC 5V • Sơ đồ bố trí linh kiện:
Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển. • Giới thiệu chung: Khối vi điều khiển được thiết kế để cho phép người sử dụng thuận tiện trong việc tiến hành thí nghiệm đối với các loại vi điều khiển họ 89 của hãng Atmel ở mọi chế độ làm việc khả thi, gồm các loại vi điều khiển 40 chân và các vi điều khiển 20 chân. o Thí nghiệm vi điều khiển 20 chân: vi điều khiển cần thí nghiệm sẽ được gắn vào socket U25 (SOCKET 20PIN), tần số hoạt động của chip do Y2 quyết định, các port xuất nhập của chip J43 (PORT 1): Port 1 (trong đó P3.0 và P3.1 là ngõ vào của bộ ADC trong chip); J44 (PORT 3): Port 3 (trong đó P3.6 không sử dụng). Để reset chip bạn sử dụng nút nhấn SW17 (RESET). o Thí nghiệm vi điều khiển 40 chân: vi điều khiển cần thí nghiệm sẽ được gắn vào socket U19 (SOCKET 40PIN), tần số hoạt động của chip do Y1 quyết định, các port xuất nhập của chip J37 (PORT 0): Port 0 (ngoài ra còn là bus dữ liệu D0..D7 đã giải đa hợp); J38 (PORT 1): Port 1; J39 (PORT 2): Port 2 (ngoài ra còn là bus địa chỉ byte cao A8..A15); J40 (PORT 3): Port 3 (ngoài ra còn là bus tín hiệu điều khiển đặc biệt). Đầu nối J41 (A0-A7 BUS): bus địa chỉ byte thấp A0..A7. Để reset chip bạn sử dụng nút nhấn SW17 (RESET). Trong trường hợp thí nghiệm này, trên mô hình đã có thiết kế sẵn các bộ nhớ ROM/RAM bên ngoài (ROM 2764: 8 KB và RAM 6264: 8 KB có nguồn back-up BT1) nhằm mục đích giúp cho người sử dụng thuận tiện hơn trong việc thiết kế và thí nghiệm hệ thống vi điều khiển sử dụng bộ nhớ trong hoặc sử dụng bộ nhớ ngoài. Để thực hiện việc chuyển đổi bộ nhớ sử dụng (trong hay ngoài) ta thay đổi Jump J36 (INT/EXT), nối COM-INT: là sử dụng bộ nhớ trong; nối COM-EXT: là sử dụng bộ nhớ ngoài. Tầm địa chỉ của ROM: 0000H – 1FFFH; RAM chuẩn: 0000H – 1FFFH. Đối với RAM, nếu ta chỉ có một vi mạch (RAM chuẩn) ta sẽ nối J34 (CS6264) xuống GND, còn nếu có thêm I/O hoạt động với chức năng như RAM thì ta nối J34 (CS6262) đến bộ giải mã địa chỉ U23 (74138) lúc đó địa chỉ của RAM có sự thay đổi. Ngoài ra, tại khối vi điều khiển trên mô hình thí nghiệm còn được thiết kế sẵn: bộ chia tần số U24 (74393) có nhiệm vụ tạo ra các tần số khác nhau J42 (CLOCK OUT) để cung cấp cho các khối khác hoặc để dùng cho các mục đích khác của người sử dụng, bộ giải mã địa chỉ U23 (74138) có nhiệm vụ tạo ra các tín hiệu điều khiển chọn chip với các tầm địa chỉ khác nhau J35 (SELECT CHIP). Bạn cần phải chú ý đến một điểm rất quan trọng là luôn luôn phải tắt nguồn cung cấp cho khối vi điều khiển trước khi tiến hành tháo/gắn chip vi điều khiển vào socket nhằm tránh gây hỏng chip vi điều khiển này.
Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển. • Ứng dụng: o Thí nghiệm ứng dụng các loại vi điều khiển 20 chân và 40 chân. o Thí nghiệm cấu hình vi điều khiển sử dụng bộ nhớ bên trong hay bộ nhớ bên ngoài (Dung lượng ROM/RAM ngoài có sẵn: 8KB/8KB, RAM có nguồn Back-up). o Phát các tín hiệu giải mã địa chỉ (CS): 0000H - 1FFFH, 2000H - 3FFFH, 4000H - 5FFFH, 6000H - 7FFFH, 8000H - 9FFFH, A000H - BFFFH, C000H - DFFFH, E000H – FFFFH. o Phát các xung clock có tần số: 12MHz, 6MHz, 3MHz, 1.5MHz, 750KHz, 375KHz, 188KHz, 94KHz. 1.2.3 Khối LED điểm: • Sơ đồ nguyên lý: 1. KHOÁI DAÕY LED VCC VCC J9 D1 J10 D2 1 R49 330 LED 1 R50 330 LED LED0 2 LED0 2 LED1 3 D3 LED1 3 D4 LED2 4 R51 330 LED LED2 4 R52 330 LED LED3 5 LED3 5 LED4 6 D5 LED4 6 D6 LED5 7 R55 330 LED LED5 7 R56 330 LED LED6 LED6 8 8 LED7 D7 LED7 D8 BARLED R63 330 LED BARLED R64 330 LED D9 D10 R71 330 LED R72 330 LED D11 D12 R75 330 LED R76 330 LED D13 D14 R77 330 LED R78 330 LED D15 D16 R81 330 LED R82 330 LED J103 1 VCC GND 2 +5V 3 GND POWER • Sơ đồ bố trí linh kiện:
Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển. • Giới thiệu chung: Khối gồm 16 LED điểm, được chia ra làm hai phần 8 LED. Các dãy LED này được điều khiển bằng hai đầu nối J9 và J10 (BARLED) vì thế ta có thể thực hiện điều khiển cùng lúc nhiều LED hoặc chỉ một LED. Mức tích cực để điều khiển các LED này là mức thấp. Dòng điện cung cấp cho các LED phải từ 15 – 25 mA để các LED có thể hoạt động tốt nhất. Lưu ý để khối này hoạt động ta cần phải cấp nguồn cho khối thông qua đầu nối J103 (POWER). • Ứng dụng: o Thí nghiệm phương pháp kết nối LED điểm với vi điều khiển. o Thí nghiệm phương pháp điều khiển từng LED. o Thí nghiệm phương pháp điều khiển dãy LED. o Thí nghiệm các kiểu điều khiển LED sáng tắt. o Thí nghiệm nguyên lý điều khiển đèn giao thông. 1.2.4 Khối LED 7 đoạn: • Sơ đồ nguyên lý: 2. KHOÁI LED 7 ÑOAÏN J1 Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0 J2 Q0 1 1 Q0 R1 VCC R2 VCC R3 VCC R4 VCC R5 VCC R6 VCC R7 VCC R8 VCC Q1 2 SEL0 SEL0 2 Q1 2K2 2K2 2K2 2K2 2K2 2K2 2K2 2K2 Q2 3 SEL1 SEL1 3 Q2 Q3 4 SEL2 SEL2 4 Q3 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q4 5 SEL3 SEL3 A1015 A1015 A1015 A1015 A1015 A1015 A1015 A1015 Q5 6 SEL4 SEL IN1 Q6 7 SEL5 Q7 8 SEL6 J3 U1 U2 U3 U4 U5 U6 U7 U8 SEL7 8 3 8 3 8 3 8 3 8 3 8 3 8 3 8 3 1 Q4 LED7 LED7 LED7 LED7 LED7 LED7 LED7 LED7 SEL LED IN SEL4 2 Q5 SEL5 CA CA CA CA CA CA CA CA CA CA CA CA CA CA CA CA 3 Q6 SEL6 4 Q7 SEL7 SEL IN1 J4 A R9 330 1 B R10 330 2 A C R11 330 3 B DP DP DP DP DP DP DP DP C G G G G G G G G C D C D C D C D C D C D C D C D A B E A B E A B E A B E A B E A B E A B E A B E F F F F F F F F D R12 330 4 D E R13 330 5 E 10 10 10 10 10 10 10 10 F R14 330 6 7 6 4 2 1 9 5 7 6 4 2 1 9 5 7 6 4 2 1 9 5 7 6 4 2 1 9 5 7 6 4 2 1 9 5 7 6 4 2 1 9 5 7 6 4 2 1 9 5 7 6 4 2 1 9 5 G R15 330 7 F DP G R17 R18 R19 R20 R21 R22 R23 R24 R25 R26 R27 R28 R29 R30 R31 R32 R33 R34 R35 R36 R37 R38 R39 R40 R41 R42 R43 R44 R45 R46 R47 R48 J110 R16 330 8 DP DP DP DP DP 1 VCC G G G G A B E A B E A B E A B E C D C D C D C D F F F F GND 2 7SEG IN MUL +5V 3 GND 330 330 330 330 330 330 330 330 330 330 330 330 330 330 330 330 330 330 330 330 330 330 330 330 330 330 330 330 330 330 330 330 POWER 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 J5 J6 J7 J8 7SEG7 IN 7SEG6 IN 7SEG5 IN 7SEG4 IN C D C D C D C D A B E DP A B E DP A B E DP A B E DP F G F F G G F G
Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển. • Sơ đồ bố trí linh kiện: • Giới thiệu chung: Khối LED 7 đoạn bao gồm 8 LED 7 đoạn loại Anode chung kết hợp lại với nhau theo hai cách thiết kế khác nhau. Các LED này đều được cấp nguồn thông qua các transistor Q1 - Q8 đóng vai trò như các công tắc và được điều khiển thông qua các tín hiệu điều khiển tích cực mức thấp tại đầu nối J1 (SEL LED IN), J2 (SEL IN1) và J3 (SEL IN2). 8 LED này được chia ra làm hai nhóm với hai phương pháp thiết kế khác nhau cho mỗi nhóm: o Phương pháp không đa hợp (phương pháp điều khiển LED trực tiếp): được thiết kế trên cơ sở 4 LED (U1, U2, U3, U4). Phương pháp này là phương pháp mà các đoạn của mỗi LED sẽ được nối vào mỗi Port điều khiển độc lập với nhau và Anode của tất cả các LED sẽ được cấp nguồn đồng thời với nhau (thông thường thì sẽ được nối thẳng lên VCC). J5, J6, J7, J8 (7SEG IN): ngõ vào tín hiệu 7 đoạn (A-G và DP) của từng LED sẽ được nối đến từng Port điều khiển độc lập với nhau; J3 (SEL IN2): ngõ vào tín hiệu điều khiển cấp nguồn cho các LED, ở chế độ này thì sẽ được nối trực tiếp xuống GND để cấp nguồn liên tục và đồng thời cho tất cả các LED. Phương pháp điều khiển trong trường hợp này là cấp mã 7 đoạn tương ứng của số cần hiển thị ra LED 7 đoạn mong muốn.
Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển. o Phương pháp đa hợp (phương pháp điều khiển quét LED): được thiết kế trên cơ sở 4 LED (U5, U6, U7, U8). Phương pháp này là phương pháp mà tất cả các đoạn của các LED sẽ được nối chung vào nhau và vào một Port điều khiển còn Anode của tất cả các LED sẽ được nối vào một Port điều khiển khác và được cấp tín hiệu quét LED một cách tuần tự (tại một thời điểm thì chỉ có một LED được cấp nguồn hoạt động). J4 (7SEG IN MUL): ngõ vào tín hiệu 7 đoạn (A-G và DP) đa hợp của tất cả các LED sẽ được nối đến một Port điều khiển; J2 (SEL IN1): ngõ vào tín hiệu điều khiển cấp nguồn cho các LED, ở chế độ này thì sẽ được nối đến một Port điều khiển khác cung cấp tín hiệu quét LED để cấp nguồn tuần tự cho các LED. Phương pháp điều khiển trong trường hợp này là phải tiến hành tuần tự qua các giai đoạn: cấp một tín hiệu quét LED sao cho chỉ có LED đầu tiên được cấp nguồn rồi đưa mã 7 đoạn tương ứng của số cần hiển thị ra LED 7 đoạn đó; kế tiếp cấp một tín hiệu quét LED sao cho chỉ có LED thứ hai được cấp nguồn rồi đưa mã 7 đoạn tương ứng của số cần hiển thị ra LED 7 đoạn đó; quá trình cứ diễn ra liên tục như vậy và do hiện tượng lưu ảnh của mắt mà ta thấy được các LED dường như sáng cùng một lúc. Trong hai phương pháp nêu trên thì phương pháp đa hợp thì thường được sử dụng nhiều hơn trong thực tế. Cho nên trên mô hình thí nghiệm này cũng cho phép ta có thể thiết kế chế độ đa hợp cho tất cả 8 LED này bằng cách nối cung tất cả các đầu nối J5, J6, J7, J8 vào với đầu nối J4 thông qua khối mở rộng. Bảng mã 7 đoạn cho các LED: Số Hex dp g f e d c b a Mã số HEX 0 1 1 0 0 0 0 0 0 C0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 F9 2 1 0 1 0 0 1 0 0 A4 3 1 0 1 1 0 0 0 0 B0 4 1 0 0 1 1 0 0 1 99 5 1 0 0 1 0 0 1 0 92 6 1 0 0 0 0 0 1 0 82 7 1 1 1 1 0 1 1 1 F7 8 1 0 0 0 0 0 0 0 80 9 1 0 0 1 0 0 0 0 90 A 1 0 0 0 1 0 0 0 88 B 1 0 0 0 0 0 1 1 83 C 1 1 0 0 0 0 1 0 C2 D 1 0 1 0 0 0 0 1 A1 E 1 0 0 0 0 1 1 0 86 F 1 0 0 0 1 1 1 0 8E
Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển. Bảng mã điều khiển quét LED: Mã HEX Tín hiệu quét điều khiển các Transistor FE 1 1 1 1 1 1 1 0 Transistor 1 ON FD 1 1 1 1 1 1 0 1 Transistor 2 ON FB 1 1 1 1 1 0 1 1 Transistor 3 ON F7 1 1 1 1 0 1 1 1 Transistor 4 ON EF 1 1 1 0 1 1 1 1 Transistor 5 ON DF 1 1 0 1 1 1 1 1 Transistor 6 ON BF 1 0 1 1 1 1 1 1 Transistor 7 ON 7F 0 1 1 1 1 1 1 1 Transistor 8 ON Ngoài ra còn các mã 7 đoạn cho các LED khác, các bạn có thể tự mình thiết lập thêm để nâng cao số lượng ký tự có thể hiển thị trên LED 7 đoạn cho thí nghiệm của mình. Lưu ý để khối này hoạt động ta cần phải cấp nguồn cho khối thông qua đầu nối J110 (POWER). • Ứng dụng: o Thí nghiệm phương pháp kết nối LED 7 đoạn với vi điều khiển. o Thí nghiệm phương pháp điều khiển từng LED 7 đoạn. o Thí nghiệm phương pháp điều khiển dãy LED 7 đoạn. o Thí nghiệm các kiểu điều khiển LED sáng tắt và hiển thị thông tin. o Thí nghiệm các phương pháp điều khiển LED 7 đoạn ở các chế độ khác nhau: đa hợp, không đa hợp, ngõ vào BCD hay 7 đoạn, … o Thí nghiệm nguyên lý điều khiển đèn giao thông.
Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển. 1.2.5 Khối LED ma trận: • Sơ đồ nguyên lý: 3. KHOÁI LED MA TRAÄN J11 U9 MATRIXLED J12 1 R53 10 23 24 R54 10 1 C0 2 R57 10 20 C0R C0G 21 R58 10 2 C0 C1 3 R59 10 17 C1R C1G 18 R60 10 3 C1 C2 4 R61 10 14 C2R C2G 15 R62 10 4 C2 C3 5 R65 10 2 C3R C3G 1 R66 10 5 C3 C4 6 R67 10 5 C4R C4G 4 R68 10 6 C4 C5 7 R69 10 8 C5R C5G 7 R70 10 7 C5 C6 8 R73 10 11 C6R C6G 10 R74 10 8 C6 C7 C7R C7G C7 R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 COL RED MATRIX COL GREEN MATRIX 22 19 16 13 12 3 6 9 J13 1 R79 330 R0 2 R80 330 R1 3 R83 330 R2 4 R84 330 R3 5 R85 330 R4 6 R86 330 Q9 Q10 Q11 Q12 Q13 Q14 Q15 Q16 R5 7 R87 330 A1015 A1015 A1015 A1015 A1015 A1015 A1015 A1015 R6 8 R88 330 R7 ROW MATRIX J116 VCC 1 VCC GND 2 +5V 3 GND POWER • Sơ đồ bố trí linh kiện:
Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển. • Giới thiệu chung: Loại ma trận LED sử dụng trên mô hình thí nghiệm này là loại ma trận LED 24 chân gồm 8 hàng và 8 cột. Ma trận LED này có hai màu chính là xanh và đỏ, ngoài ra còn có một màu phụ là do sự tổng hợp của hai màu trên mà ra. Mỗi điểm LED trên ma trận có cấu tạo gồm hai LED màu xanh và màu đỏ ghép lại với nhau theo nguyên tắc Anode ghép chung và Cathode để riêng. Ma trận LED 8 hàng x 8 cột này gồm 24 chân được chia ra làm ba nhóm chân: 8 chân HÀNG R0-R7 (là các Anode chung của các LED trên cùng một hàng), 8 chân CỘT ĐỎ C0R-C7R (là các Cathode chung của các LED màu đỏ trên cùng một cột), 8 chân CỘT XANH C0G-C7G (là các Cathode chung của các LED màu xanh trên cùng một cột). Sự kết hợp các mức logic cao/thấp thích hợp trên các hàng và cột theo một qui luật nhất định (hiển thị theo phương pháp quét hay còn gọi là phương pháp chỉ thị động) mà ta sẽ có được các hình ảnh như mong muốn trên ma trận LED với các màu sắc khác nhau. J11 (COL RED MATRIX): ngõ vào điều khiển hàng R0-R7 cho các LED màu đỏ, tích cực mức thấp; J12 (COL GREEN MATRIX): ngõ vào điều khiển hàng R0-R7 cho các LED màu xanh, tích cực mức thấp; J13 (ROW MATRIX): ngõ vào điều khiển cột chung C0-C7 cho các LED, tích cực mức thấp. Phương pháp điều khiển cũng tương tự như phương pháp điều khiển các LED 7 đoạn ở chế độ đa hợp (phương pháp quét LED). Đầu tiên, ta cấp tín hiệu sao cho chỉ có HÀNG 1 có nguồn rồi đưa mã nhị phân tương ứng của hình ảnh cần hiển thị tại hàng đó ra các cột. Kế tiếp, ta cấp tín hiệu sao cho chỉ có HÀNG 2 có nguồn rồi đưa mã nhị phân tương ứng của hình ảnh cần hiển thị tại hàng đó ra các cột. Quá trình cứ diễn ra một cách tuần tự và liên tục như vậy và do hiện tượng lưu ảnh của mắt mà ta thấy được các LED dường như sáng cùng một lúc để tạo ra hình ảnh như mong muốn trên ma trận LED. Lưu ý để khối này hoạt động ta cần phải cấp nguồn cho khối thông qua đầu nối J116 (POWER). • Ứng dụng: o Thí nghiệm phương pháp kết nối LED ma trận với vi điều khiển. o Thí nghiệm phương pháp điều khiển từng LED trong ma trận. o Thí nghiệm phương pháp điều khiển nhiều LED trong ma trận. o Thí nghiệm các kiểu điều khiển LED sáng tắt và hiển thị thông tin tĩnh hoặc thông tin động với các màu sắc khác nhau.
Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển. 1.2.6 Khối LCD: • Sơ đồ nguyên lý: 25. KHOÁI LCD U57 TC1602A J121 BACKLIGHT J104 LCD BL BL 1 VCC GND 2 +5V 3 16 Characters x 2 Lines GND LED+ LED- GND VCC R/W VEE POWER RS D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 1 2 E R148 10 11 12 13 14 15 16 2K7 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Q25 VCC C1815 VCC CONTRAST R149 10K J127 8 7 D7 6 D6 5 D5 J128 4 D4 1 3 D3 RS 2 2 D2 ENA 3 1 D1 R/W D0 CTRL LCD DATA LCD • Sơ đồ bố trí linh kiện: • Giới thiệu chung: Trên mô hình thí nghiệm có thiết kế sẵn một LCD 16 ký tự x 2 hàng, được sử dụng cho các bài thí nghiệm về phương pháp điều khiển và hiển thị thông tin trên màn hình tinh thể lỏng (LCD). J127 (DATA LCD): ngõ vào nhận thông tin dữ liệu (Data) hoặc thông tin lệnh (Command) cho LCD, J128 (CTRL LCD): ngõ vào điều khiển LCD.