Xây dựng ứng dụng Market thử nghiệm các ứng dụng cho Microcontroller 8051
Trong những năm gần đây trên thế giới cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ chế tạo linh kiện bán dẫn và vi mạch tổ hợp, một hướng phát triển mới của các vi xử lí đ• hình thành đó là các vi điều khiển. Ngoài khối xử lý trung tâm thực hiện chức năng nhiệm vụ của một vi xử lý, vi điều khiển được tích hợp thêm các khối chức năng hỗ trợ, để tạo thành một khối điều khiển hoàn chỉnh. Bên cạnh đó, vi điều khiển còn cho phép người sử dụng......
x©y dùng øng dông Market thö nghiÖm c¸c øng dông
cho microcontroller 8051.
1. TÝnh cÊp thiÕt cña ®Ò tµi :
Víi môc ®Ých ¸p dông nh÷ng kiÕn thøc ®· häc, n©ng cao kh¶ n¨ng t duy
s¸ng t¹o trong häc tËp vµ ®îc sù khuyÕn khÝch, híng dÉn cña c¸c thÇy c«
gi¸o trong khoa Kü thuËt ®iÖn tö I , nhãm sinh viªn chóng t«i ®· tiÕn hµnh
nghiªn cøu khoa häc víi ®Ò tµi “X©y dùng øng dông Maket thö nghiÖm c¸c
øng dông cho MicroController 8051 “.
Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y trªn thÕ giíi cïng víi sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ
cña c«ng nghÖ chÕ t¹o linh kiÖn b¸n dÉn vµ vi m¹ch tæ hîp, mét h íng ph¸t
triÓn míi cña c¸c vi xö lÝ ®· h×nh thµnh ®ã lµ c¸c vi ®iÒu khiÓn. Ngoµi khèi
xö lý trung t©m thùc hiÖn chøc n¨ng nhiÖm vô cña mét vi xö lý, vi ®iÒu
khiÓn ®îc tÝch hîp thªm c¸c khèi chøc n¨ng hç trî, ®Ó t¹o thµnh mét khèi
®iÒu khiÓn hoµn chØnh. Bªn c¹nh ®ã, vi ®iÒu khiÓn cßn cho phÐp ngêi sö
dông lËp tr×nh tuú theo yªu cÇu dùa trªn tËp lÖnh riªng kh¸ phong phó.
Cïng víi ®Æc ®iÓm næi bËt lµ c«ng suÊt tiªu thô thÊp, vi ®iÒu khiÓn ®· ®-
îc øng dông trong hÇu hÕt c¸c lÜnh vùc liªn quan tíi ®iÒu khiÓn tù ®éng
trong ®ã cã lÜnh vùc ViÔn th«ng.
§Ó t×m hiÓu ®îc phÇn nµo c¸c ®Æc tÝnh u viÖt cña hä vi ®iÒu khiÓn,
víi c¸c kiÕn thøc ®· häc vÒ Kü thuËt sè, Kü thuËt vi xö lý, Kü thuËt m¹ch
®iÖn tö, vµ §iÒu khiÓn tù ®éng, ... cïng ý t ëng vÒ mét m« h×nh ®iÒu khiÓn
thang m¸y thùc chóng t«i ®· tiÕn hµnh nghiªn cøu øng dông vi ®iÒu khiÓn
®Ó ®iÒu khiÓn thang m¸y vµ chän vi ®iÒu khiÓn ®iÓn h×nh lµ 8051.
2. Néi dung cña ®Ò tµi:
a- Giíi thiÖu vÒ MicroController 80C51:
Theo yªu cÇu thùc tiÔn ngµy cµng cao, c¸c bé vi xö lý ®îc ph¸t triÓn ®Ó
phôc vô cho viÖc ®o lêng vµ ®iÒu khiÓn tù ®éng. Do vËy ngêi ta ®· tÝch hîp
nhiÒu chøc n¨ng vµo bé vi xö lý, trong mét chip vi xö lý cßn cã nhiÒu chøc
n¨ng nh: c¸c bé nhí, bé ®Õm, bé t¹o xung, c¸c bé biÕn ®æi A/D hay D/A, c¸c
cæng vµo ra, ... Bé vi xö lý lóc nµy ®· cã ®ñ nh÷ng chøc n¨ng cña mét bé vi
®iÒu khiÓn. V× vËy c¸c vi m¹ch nµy ®îc gäi lµ bé vi ®iÒu khiÓn.
Mét c¸ch tæng qu¸t ,ta cã thÓ ®Þnh nghÜa :
Bé vi ®iÒu khiÓn Bé vi xö lý + C¸c khèi
chøc n¨ng
Trong nh÷ng n¨m qua, cïng víi sù ph¸t triÓn cña c¸ch m¹ng c«ng nghÖ,
c¸c bé vi ®iÒu khiÓn ph¸t triÓn m¹nh theo c¸c híng sau :
+ Gi¶m nhá dßng tiªu thô.
+T¨ng tèc ®é lµm viÖc hay tÇn sè xung nhÞp cña bé xö lý .
+Gi¶m ®iÖn ¸p nguån nu«i.
+Më réng c¸c chøc n¨ng trªn chip.
Víi xu híng trªn, c«ng nghÖ chÕ t¹o vi ®iÒu khiÓn ph¸t triÓn m¹nh mÏ
kh«ng ngõng vµ vi ®iÒu khiÓn ®· x©m nhËp vµo rÊt nhiÒu lÜnh vùc cña
®êi sèng. §Ó t×m hiÓu vÒ c¸c bé vi ®iÒu khiÓn chung ta chän vi ®iÒu
khiÓn 80C51 thuéc hä MCS-51 ®Ó nghiªn cøu nh mét ®¹i diÖn ®iÓn h×nh
do tÝnh mÒm dÎo trong sö dông, víi sè lîng lín vµ trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y
®· ®îc sö dông nh mét bé vi ®iÒu khiÓn tiªu chuÈn trong c«ng nghiÖp.
S¬ ®å khèi tæng qu¸t cña mét vi ®iÒu khiÓn 8051 cã thÓ ®îc m« t¶
nh sau:
Nguån ng¾t §Õm sù
Nguå 4Kbyte 128byte
§iÒu 2bé
n Bé nhí ch- Bé nhí
khiÓn
¬ng tr×nh ®Õm /
ng¾t RAM
trong. trong ®Þnh
CPU
Khèi Por Por Por Por Giao
diÖn
®.khi t t t t
Cæng I/ Cæng I/ Cæng I/ Cæng I/O nèi
Bé t¹o dao Ón O 0 O 1 O 2 3
C¸c chøc tiÐp.
®éng qu¶n §chØ 8 bit §chØ n¨ng ®¾c
XTAL 1.2 |PSEN/ALE
H×nh 2.1: CÊu tróc cña vi ®iÒu
khiÓn 8051.
b- HÖ thèng phÇn cøng:
Trong ph¹m vi ®Ò tµi, chóng t«i tiÕn hµnh x©y dùng mét m« h×nh thang
m¸y thùc vµ thùc hiÖn viÕt ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn cho 80C51 thùc hiÖn
chøc n¨ng ®iÒu khiÓn hÖ thèng thang m¸y. Víi cÊu tróc ®· tr×nh bµy ë c¸c
phÇn tr íc, vi ®iÒu khiÓn 80C51 hoµn toµn thùc hiÖn ®îc chøc n¨ng ®iÒu
khiÓn. Chóng ta chØ cÇn x©y dùng thªm mét sè linh kiÖn hç trî ®Ó t¹o
thµnh mét m¹ch ®iÒu khiÓn hoµn chØnh vµ ghÐp nèi chóng víi m« h×nh
thang m¸y ®· thiÕt kÕ.
C¸c bé phËn cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn thang m¸y ®îc x©y dùng gåm
cã :
1. Mét vi ®iÒu khiÓn 80C51.
2. M« h×nh m« pháng thang m¸y thùc 4 tÇng vµ mét b¶ng ®iÒu
khiÓn gäi tÇng vµ chän tÇng (®Ó ®¬n gi¶n ta gép chung ®iÒu khiÓn
cña 4 tÇng vµo 1 b¶ng).
3. B¶ng m¹ch ghÐp nèi 80C51 víi c¸c thiÕt bÞ cÇn ®iÒu khiÓn.
4. Cã 2 ®éng c¬ vµ 4 r¬le ®Ó thùc hiÖn ®a thang m¸y ®i
lªn,xuèng vµ ®ãng më cöa.
B¶ng
R¬le lªn §éng c¬ 1 KÐo thang
®iÒu
khiÓn R¬le xuèng lªn/xuèng
Vi
®iÒu R¬le tèc ®é
Bé t¹o khiÓn
R¬le ®ãng §éng c¬ 2
dao ®éng 80C5
më cöa.
§ãng/më
1
cöa thang
M¹ch ®iÒu khiÓn §éng c¬
+5V +12V
Nguån
H×nh 4.2: S¬ ®å khèi m« t¶ hÖ
M« h×nh m« pháng thang m¸y vµ hép ®iÒu khiÓn nh sau:
Trong ®ã:
TÇ
L1,L2,L3 : TÝn hiÖu gäi lªn tÇng.
ng
X2,X3,X4 : TÝn hiÖu gäi xuèng tÇng.
T1,..,T4 : TÝn hiÖu chän tÇng.
TÇn
X4 TÇn
T4
L3 X3 T3
TÇn
L2 X2 T2
g1
B¶ng ®iÒu M« H×nh Thang
c- PhÇn mÒm ®iÒu khiÓn:
Bé vi ®iÒu khiÓn cÇn cã ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn thÝch hîp ®Ó thùc
hiÖn c¸c øng dông cña chóng ta. V× 80C51 chØ hiÓu ®îc ng«n ng÷ m¸y díi
d¹ng c¸c sè nhÞ ph©n nªn chóng ta ph¶i cã mét ch¬ng tr×nh dÞch tõ c¸c ng«n
ng÷ lËp tr×nh kh¸c sang ng«n ng÷ m¸y. Chóng ta cã thÓ sö dông nhiÒu ng«n
ng÷ lËp tr×nh kh¸c nhau nh C, PASCAL, BASIC, ASSEMBLY... ®Ó viÕt c¸c
øng dông cho 80C51.
d- Qu¸ tr×nh viÕt ch¬ng tr×nh ®îc tiÕn hµnh nh sau :
+ViÕt ch¬ng tr×nh ASSEMBLY cho 80C51.
+Sö dông mét tr×nh dÞch ®Ó dÞch file ASSEMBLY ra file nhÞ ph©n (m·
m¸y).
+KiÓm tra lçi.
+Dïng bé n¹p ROM ®Ó n¹p ch¬ng tr×nh vµo ROM.
+Ch¹y thö ch¬ng tr×nh vµ kiÓm tra.
Trong ®Ò tµi nµy, chóng t«i ®· x©y dùng mét thuËt to¸n ®iÒu khiÓn thang
m¸y vµ viÕt ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn thang m¸y cho vi ®iÒu khiÓn 80C51.
Lu ®å tãm t¾t cña thuËt to¸n nh sau:
BEGI
L2-L3 _ X2 X3
+ _ _ _
A=
X2-X3-X4 L1 L2 L3 +
A
T2-T3-T4 T1 T2 T3
_ L1 X4 _
+ L3 + +
CLOSE
+
Ch-¬ng
X3-X4 Ch-¬ng
X2
T3-T4
t r ×nh
_ DOOR
OPEN L1
L1-L2
t r ×nh
+
_A _ + +3
L2 _
_ +
X4 _Clea WAIT Clea _ +
T1
T1-T2 __ +
X3
X2 + _
A
DOOR
Trong ®ã c¸c ký hiÖu:
A : Tr¹ng th¸i thang m¸y.
L1..L3 : TÝn hiÖu gäi lªn tÇng.
X2..X4 : TÝn hiÖu gäi xuèng tÇng.
T1..T4 : TÝn hiÖu chän tÇng.
3. KÕt luËn:
a- KÕt qu¶ thùc nghÖm:
Sau thêi gian 3 th¸ng thùc hiÖn, díi sù híng dÉn cña thÇy §Æng Hoµi
B¾c vµ sù hç trî, gióp ®ì cña c¸c thÇy, c« trong khoa Kü thuËt ®iÖn tö I ,
chóng t«i ®· tiÕn hµnh nghiªn cøu c¬ së lý thuyÕt, t×m hiÓu thùc tÕ vµ x©y
dùng thuËt to¸n ®iÒu khiÓn thang m¸y, sau ®ã viÕt ch¬ng tr×nh ®iÒu
khiÓn cho vi ®iÒu khiÓn 80C51. §Ò tµi ®· hoµn thµnh vµ ®· thùc hiÖn ®îc
mét sè vÊn ®Ò c¬ b¶n sau:
- Nghiªn cøu vÒ vi ®iÒu khiÓn víi ®¹i diÖn ®iÓn h×nh lµ vi ®iÒu
khiÓn 8051.
- T×m hiÓu nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña thang m¸y vµ viÕt ch¬ng tr×nh
phÇn mÒm ®iÒu khiÓn thang m¸y.
- X©y dùng m« h×nh thang m¸y.
Qua qu¸ tr×nh thö nghiÖm, m« h×nh thang m¸y ®· ho¹t ®éng tèt, æn
®Þnh ®¸p øng ®îc c¸c yªu cÇu ®Ò ra ®èi víi mét hÖ thèng thang m¸y th«ng
th êng víi bé ®iÒu khiÓn thang m« pháng t¬ng tù nh ë thang m¸y thùc.
b- KÕt luËn:
Qua ®Ò tµi nµy, chóng t«i ®· thu lîm ®îc nh÷ng kiÕn thøc hÕt søc quý
b¸u vÒ c¸c hÖ vi ®iÒu khiÓn còng nh nh÷ng kinh nghiÖm trong øng dông
thùc tÕ ®èi víi lËp tr×nh ®iÒu khiÓn mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng.
Vµ ®Æc biÖt víi viÖc sö dông m« h×nh thùc, chóng t«i ®· cã ®iÒu kiÖn ®Ó
kiÓm nghiÖm vµ øng dông c¸c kiÕn thøc ®· häc trong thêi gian qua, tõ ®ã
rót ra c¸c bµi häc vµ cñng cè kiÕn thøc cña b¶n th©n.
Dùa trªn nguyªn t¾c lËp tr×nh cho hÖ thèng thang m¸y, chóng ta cã
thÓ ph¸t triÓn cho c¸c øng dông cña vi ®iÒu khiÓn trong lÜnh vùc ®iÒu
khiÓn tù ®éng nãi riªng còng nh trong thùc tiÔn nãi chung. Víi c¸c bé vi
®iÒu khiÓn, chóng ta cã thÓ x©y dùng ®îc c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn gän
nhÑ, cã ®é chÝnh x¸c cao, mÒm dÎo trong øng dông.... ®¸p øng cho c¸c nhu
cÇu thùc tiÔn trong c¸c ngµnh c«ng nghiÖp, n¨ng l îng, giao th«ng vµ y
tÕ...®Æc biÖt lµ trong lÜnh vùc Bu chÝnh ViÔn th«ng.
