Vi đ i u khi n PIC16F877A
Các d ng s đ chân
Hình 2.1 Vi đi u khi n PIC16F877A/PIC16F874A và các d ng s đ chân
S đ kh i
Hình 2.2 Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A
Hình 2.2 là s đ kh i c a PIC 16F877A, g m các kh i:
- Kh i b nh ch a ch ng trình – Flash Program Memory
- Kh i b nh ch a d li u EPROM – Data EPROM
- Kh i b nh file thanh ghi RAM – RAM file Register
- Kh i gi i mã l nh và đi u khi n – Instruction Decode Control
- Kh i chuy n đ i tín hi u t ng t sang s - ADC
- Kh i các port xu t nh p.
Ch c n ng các chân
• Chân OSC1/CLK1(13): ngõ vào k t n i v i dao đ ng th ch anh ho c ngõ vào nh n xung clock t bên ngoài
• Chân OSC2/CLK2(14): ngõ ra dao đ ng th ch anh ho c ngõ ra c p xung clock
- : ngõ vào reset tích c c m c th p
- Vpp: ngõ vào nh n đi n áp l p trình khi l p trình cho PIC
• Chân RA0/AN0(2), RA1/AN1(3), RA2/AN2(3): có 2 ch c n ng
- AN 0,1,2: ngõ vào t ng t c a kênh th 0,1,2
• Chân RA2/AN2/VREF-/CVREF+(4): xu t nh p s / ngõ vào t ng t c a kênh th 2/ nhõ vào đi n áp chu n th p c a b AD/ ngõ vào đi n áp ch n cao c a b AD
• Chân RA3/AN3/VREF+(5): xu t nh p s / ngõ vào t ng t kênh 3/ ngõ vào đi n áp chu n (cao) c a b AD
• Chân RA4/TOCK1/C1OUT(6): xu t nh p s / ngõ vào xung clock bên ngoài cho Timer 0/ ngõ ra b so sánh 1
• Chân RA5/AN4/ / C2OUT(7): xu t nh p s / ngõ vào t ng t kênh 4/ ngõ vào ch n l a SPI ph / ngõ ra b so sánh 2
• Chân RB0/INT (33): xu t nh p s / ngõ vào tín hi u ng t ngoài
• Chân RB1(34), RB2(35): xu t nh p s
• Chân RB3/PGM(36): xu t nh p s / cho phép l p trình đi n áp th p ICSP
• Chân RB4(37), RB5(38): xu t nh p s
• Chân RB6/PGC(39): xu t nh p s / m ch g r i và xung clock l p trình ICSP
• Chân RB7/PGD(40): xu t nh p s / m ch g r i và d li u l p trình ICSP
• Chân RC0/T1OCO/T1CKI(15): xu t nh p s / ngõ vào b giao đ ng Timer1/ ngõ vào xung clock bên ngoài Timer 1
• Chân RC1/T1OSI/CCP2(16) : xu t nh p s / ngõ vào b dao đ ng Timer 1/ ngõ vào Capture2, ngõ ra compare2, ngõ ra PWM2
• Chân RC2/CCP1(17): xu t nh p s / ngõ vào Capture1 ,ngõ ra compare1, ngõ ra PWM1
• Chân RC3/SCK/SCL(18): xu t nh p s / ngõ vào xung clock n i ti p đ ng b , ngõ ra ch đ SPI./ ngõ vào xung clock n i ti p đ ng b , ngõ ra c a ch đ I2C
• Chân RC4/SDI/SDA(23): xu t nh p s / d li u vào SPI/ xu t nh p d li u I2C
• Chân RC5/SDO(24): xu t nh p s / d li u ra SPI
• Chân RC6/TX/CK(25): xu t nh p s / truy n b t đ ng b USART/ xung đ ng b USART
• Chân RC7/RX/DT(26): xu t nh p s / nh n b t đ ng b USART
• Chân RD0-7/PSP0-7(19-30): xu t nh p s / d li u port song song
• Chân RE0/ /AN5(8): xu t nh p s / đi u khi n port song song/ ngõ vào t ng t 5
• Chân RE1/ /AN6(9): xu t nh p s / đi u khi n ghi port song song/ ngõ vào t ng t kênh th 6
• Chân RE2/ /AN7(10): xu t nh p s / Chân ch n l a đi u khi n port song song/ ngõ vào t ng t kênh th 7
• Chân VDD(11, 32) và VSS(12, 31): là các chân ngu n c a PIC.
c đ i m vi đ i u khi n
ây là vi đi u khi n thu c h PIC16Fxxx v i t p l nh g m 35 l nh có đ dài 14 bit M i l nh đ u đ c th c thi trong m t chu kì xung clock T c đ ho t đ ng t i đa cho phép là
20 MHz v i m t chu kì l nh là 200ns B nh ch ng trình 8Kx14 bit, b nh d li u 368x8 byte RAM và b nh d li u EEPROM v i dung l ng 256x8 byte S PORT I/O là
5 v i 33 pin I/O Có 8 kênh chuy n đ i A/D ĩ Cỏc đ c tớnh ngo i vi bao g mcỏc kh i ch c n ng sau:
- Timer1: b đ m 16 bit v i b chia t n s , có th th c hi n ch c n ng đ m d a vào xung clock ngo i vi ngay khi vi đi u khi n ho t đ ng ch đ sleep
- Hai b Capture/so sánh/đi u ch đ rông xung
- Các chu n giao ti p n i ti p SSP (Synchronous Serial Port), SPI và I2C
- Chu n giao ti p n i ti p USART v i 9 bit đa ch
- C ng giao ti p song song PSP (Parallel Slave Port) v i các chân đi u khi n RD,
WR ĩ Bờn c nh đú là m t vài đ c tớnh khỏc c a vi đi u khi n nh :
- B nh flash v i kh n ng ghi xóa đ c 100.000 l n
- B nh EEPROM v i kh n ng ghi xóa đ c 1.000.000 l n
- D li u b nh EEPROM có th l u tr trên 40 n m
- Kh n ng t n p ch ng trình v i s đi u khi n c a ph n m m
- N p đ c ch ng trình ngay trên m ch đi n ICSP (In Circuit Serial Programming) thông qua 2 chân
- Watchdog Timer v i b dao đ ng trong
- Ch c n ng b o m t mã ch ng trình
- Có th ho t đ ng v i nhi u d ng Oscillator khác nhau
B ng 2.3: Tóm t t đ c đi m c a VDK PIC 16F877A
T ch c b nh
C u trúc b nh c a vi đi u khi n PIC16F877A bao g m b nh ch ng trình (Program memory) và b nh d li u (Data Memory)
B nh ch ng trình c a vi đi u khi n
PIC16F877A là b nh flash, dung l ng b nh 8K word (1 word = 14 bit)
Những chương trình nhúng có khả năng chứa 8192 lệnh, tương đương với 8*1024, do mỗi lệnh sau khi mã hóa chiếm 1 từ (14 bit) Mã hóa này hỗ trợ đa chức năng cho 8K từ trong chương trình, trong khi băng thông của chương trình chỉ chiếm 13 bit (PC).
Khi vi đi u khi n đ c reset, b đ m ch ng trình s ch đ n đa ch 0000h (Reset vector) Khi có ng t x y ra, b đ m ch ng trình s ch đ n đa ch 0004h (Interrupt vector)
B nh ch ng trình không bao g m b Hình 2.4 B nh ch ng trình PIC16F877A nh stack và không đ c đa ch hóa b i b đ m ch ng trình B nh stack s đ c đ c p c th trong ph n sau
Bộ nhớ dữ liệu của PIC16F877A được chia thành 4 bank, mỗi bank có dung lượng 128 byte Trong mỗi bank, có các thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR) như thanh ghi STATUS, và các thanh ghi mục đích chung (GPR) nằm trong vùng địa chỉ còn lại Các thanh ghi SFR thường xuyên được sử dụng, giúp tối ưu hóa quá trình truy xuất và giảm bớt độ phức tạp của chương trình.
S đ c th c a b nh d li u PIC16F877A nh sau:
Thanh ghi chức năng đặc biệt SFR là các thanh ghi được sử dụng bởi CPU để thực hiện lập và điều khiển các chức năng tích hợp bên trong vi điều khiển Các thanh ghi này đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý và điều phối hoạt động của hệ thống.
SFR được chia thành hai loại: thanh ghi SFR liên quan đến các chức năng bên trong của CPU và thanh ghi SFR dùng để lập và điều khiển các chức năng bên ngoài như ADC, PWM, v.v Phần này sẽ tập trung vào các thanh ghi liên quan đến các chức năng bên trong Các thanh ghi sử dụng để lập và điều khiển các chức năng bên ngoài sẽ được nhắc đến khi chúng ta đề cập đến các chức năng đó.
Thanh ghi STATUS (03h, 83h, 103h, 183h):thanh ghi ch a k t qu th c hi n phép toán c a kh i ALU, tr ng thái reset và các bit ch n bank c n truy xu t trong b nh d li u
Thanh ghi OPTION_REG (81h, 181h) cho phép đọc và ghi, đồng thời điều khiển các điện trở pull-up của các chân trong PORTB Nó cũng xác lập các tham số liên quan đến xung tác động, bao gồm cả tác động từ bên ngoài và bật tắt Timer0.
Thanh ghi INTCON (0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh) cho phép đọc và ghi, lưu trữ các bit điều khiển và các bit chỉ thị khi timer0 bị tràn Nó cũng liên quan đến ngắt ngoại vi tại chân RB0/INT và ngắt on-change từ các chân của PORTB.
Thanh ghi PIE1 (8Ch): ch a các bit đi u khi n chi ti t các ng t c a các kh i ch c n ng ngo i vi
Thanh ghi PIR1 (0Ch) ch a c ng t c a các kh i ch c n ng ngo i vi, các ng t này đ c cho phép b i các bit đi u khi n ch a trong thanh ghi PIE1
Thanh ghi PIE2 (8Dh): ch a các bit đi u khi n các ng t c a các kh i ch c n ng
CCP2, SSP bus, ng t c a b so sánh và ng t ghi vào b nh EEPROM
Thanh ghi PIR2 (0Dh): ch a các c ng t c a các kh i ch c n ng ngo i vi, các ng t này đ c cho phép b i các bit đi u khi n ch a trong thanh ghi PIE2
Thanh ghi PCON (8Eh): ch a các c hi u cho bi t tr ng thái các ch đ reset c a vi đi u khi n
- Thanh ghi m c đích chung GPR
Các thanh ghi này có thể được truy xuất trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua thanh ghi FSG (File Select Register) Đây là các thanh ghi dữ liệu thông thường, cho phép người sử dụng tùy chỉnh theo mục đích chương trình, nhằm lưu trữ các biến số, hằng số, kết quả hoặc các tham số phục vụ cho chương trình.
C ng xu t nh p I/O
Cổng vào ra (I/O port) là phương tiện chính để vi điều khiển tương tác với thế giới bên ngoài Sự tương tác này rất đa dạng và thông qua quá trình này, chức năng của vi điều khiển được thể hiện một cách rõ ràng.
Mạch điều khiển có nhiều chân (I/O pin) sẽ có số lượng chân xuất nhập khác nhau tùy thuộc vào cách bố trí và chức năng của nó Bên cạnh đó, do vi điều khiển tích hợp sẵn các đặc tính giao tiếp ngoại vi, nên các chân xuất nhập thường có thêm các chức năng khác để tương tác với các thiết bị bên ngoài Chức năng của từng chân xuất nhập trong mạch hoàn toàn có thể được xác lập và điều khiển thông qua các thanh ghi SFR liên quan đến chân xuất nhập đó.
Vi đi u khi n PIC16F877A có 5 c ng xu t nh p, bao g m PORTA, PORTB,
Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về các cổng PORTC, PORTD và PORTE Đặc biệt, chúng tôi sẽ tập trung vào việc sử dụng PORT B và PORT C để xử lý dữ liệu, điều khiển và hiển thị thông tin, cũng như nhận dữ liệu truyền từ máy tính.
PORTB (RPB) là một cổng I/O 8 chân, được điều khiển thông qua thanh ghi TRISB Một số chân của PORTB cũng được sử dụng trong quá trình nạp chương trình cho việc điều khiển với các chân nạp khác nhau Ngoài ra, PORTB còn liên quan đến ngắt ngoại vi và bộ Timer0 Cổng này cũng được tích hợp chức năng điền kéo lên, hỗ trợ điều khiển bởi các chương trình.
Các thanh ghi SFR liên quan đ n PORTB bao g m:
• PORTB (đa ch 06h,106h) : ch a giá tr các pin trong PORTB
• TRISB (đa ch 86h,186h) : đi u khi n xu t nh p
• OPTION_REG (đa ch 81h,181h) : đi u khi n ng t ngo i vi và b Timer0
PORTE (RPE) là một chân I/O với khả năng ghi dữ liệu và điều khiển thông qua TRISE Các chân của PORTE hỗ trợ ngõ vào analog và đồng thời còn đóng vai trò là các chân điều khiển trong chuẩn giao tiếp PSP.
Các thanh ghi liên quan đ n PORTE bao g m:
- PORTE : ch a giá tr các chân trong PORTE
- TRISE : đi u khi n xu t nh p và xác l p các thông s cho chu n giao ti p PSP
- ADCON1 : thanh ghi đi u khi n kh i ADC.
Ng t (INTERRUPT)
PIC16F877A có 15 nguồn tạo ra hoạt động ngắt điều khiển bởi thanh ghi INTCON (bit GIE) Ngoài ra, mỗi ngắt còn có một bit điều khiển và cổng riêng Các cổng vẫn được thiết lập bình thường khi thỏa mãn điều kiện ngắt xảy ra bất chấp trạng thái của bit GIE, tuy nhiên hoạt động ngắt vẫn phụ thuộc vào bit GIE và các bit điều khiển khác Bit điều khiển ngắt RB0/INT và TMR0 nằm trong thanh ghi INTCON, thanh ghi này còn chứa bit cho phép các ngắt ngoại vi PEIE Bit điều khiển các ngắt nằm trong thanh ghi PIE1 và PIE2, trong khi cổng của các ngắt nằm trong thanh ghi PIR1 và PIR2.
M t s ng t đã dùng trong đ tài:
#INT_GLOBAL là một chỉ thị trong lập trình, cho phép khai báo biến toàn cục mà không cần phải khai báo lại trong các hàm khác Khi sử dụng chỉ thị này, bạn không thể khai báo thêm biến toàn cục nào khác Chỉ thị CCS không tạo ra bất kỳ mã lỗi nào và hàm ngữ nghĩa bắt đầu từ vector ngữ nghĩa.
#INT_RDA : data nh n t RS232 s n sàng.
Màn hình LCD1602
Mô-đun LCD 1602 là một thiết bị hiển thị bằng tinh thể lỏng, sử dụng công nghệ CMOS hiện đại Nó có khả năng hiển thị 16 ký tự trên mỗi hàng và tổng cộng 32 ký tự trên hai hàng, với kích thước điểm 5x8 cho mỗi ký tự Thiết bị này có thể giao tiếp thông qua bus 4 bits hoặc 8 bits, mang lại sự linh hoạt trong việc kết nối và sử dụng.
Trong LCD 1602, có hai module chính: module điều khiển và module hiển thị Module điều khiển nhận tín hiệu từ bộ điều khiển bên ngoài, lưu trữ, xử lý và thực hiện các lệnh để kích hoạt màn hình hiển thị.
Vò trí chân Kí hiệu Tên Mô tả
1 VSS Nguoàn cung caáp 0V (GND)
3 VEE Nguồn cho LCD Phân áp thúc cho LCD
4 RS Lựa chọn thanh ghi Đầu vào lựa chọn thanh ghi
5 RW Đọc/viết Đầu vào lựa chọn Đọc/viết
6 E Cho phép Tín hiệu cho phép đọc hay viết dữ liệu
7 DB0 Bus dữ liệu 0-7 Trong chế độ giao tiếp 8 bit, được dùng như bus hai chiều Trong chế độ 4 bit, tấc cả được để hở
11 DB4 Trong chế độ 8 bit, hoạt động như bus hai chiều
Trong chế độ 4 bit, hoạt
14 DB7 động trao đổi dữ liệu.
Bit 7 còn được dùng làm bit báo LCD bận
+ Chân Vcc, Vss và VEE: Vcc đ c n i v i ngu n +5VDC, Vss đ c n i m i mass
C p ngu n +5VDC và n i đ t t ng ng thì VEE đ c đùng đ đi u khi n đ t ng ph n cho LCD
Chân chọn thanh ghi RS (Register Select) là một trong hai thanh ghi quan trọng trong LCD Khi RS = 0, thanh ghi lệnh được chọn, cho phép người dùng thực hiện các lệnh như xóa màn hình hoặc đưa con trỏ về đầu dòng Ngược lại, khi RS = 1, thanh ghi dữ liệu được chọn, cho phép người dùng gửi dữ liệu cần hiển thị trên LCD.
+ Chân đ c/ ghi (R/W): Cho phép ng i dùng ghi thông tin lên LCD khi R/W = 0 ho c đ c thông tin t nó khi R/W = 1
Chân cho phép E (Enable) là một thành phần quan trọng trong việc sử dụng LCD, cho phép hiển thị thông tin trên các chân dữ liệu của nó Khi dữ liệu được cung cấp đến chân dữ liệu, một xung mức cao cần được áp dụng cho chân E để LCD nhận dữ liệu Xung này phải có độ dài tối thiểu là 450ns để đảm bảo hoạt động chính xác.
Chân D0 – D7 là 8 chân dữ liệu 8 bits, được sử dụng để gửi thông tin lên LCD hoặc để điều khiển nội dung của các thanh ghi trong LCD Để hiển thị các ký tự và số, chúng ta gửi các mã ASCII của các ký tự từ A đến Z, a đến z và các số từ 0-9 đến các chân này khi bật RS = 1.
Cần sử dụng các mã lệnh để điều khiển LCD, bao gồm việc xóa màn hình hoặc di chuyển con trỏ đến đầu dòng Để kiểm tra trạng thái của LCD, chúng ta cần sử dụng RS = 0 để xác định xem LCD có sẵn sàng nhận thông tin hay không Cần chú ý đến bit D7, chỉ có thể đọc được khi R/W = 1 và RS được thiết lập đúng cách.
Khi R/W = 1 và RS = 0 với D7 = 1, LCD sẽ thực hiện các công việc bên trong mà không nhận bất kỳ thông tin nào Ngược lại, khi D7 = 0, LCD sẽ sẵn sàng nhận thông tin mới Cần lưu ý kiểm tra cẩn thận trước khi ghi bất kỳ dữ liệu nào lên LCD.
Tìm hi u v chu n RS232 và IC MAX232
Tìm hi u v chu n RS232 trên các c ng k t n i (c ng com) c a máy vi tính
Hình 2.7: Hình dáng c a 2 c ng com thông d ng
Các d li u d ng bits (bit 0 hay bit 1) cho xu t – ra /nh p – vào trên các c ng com c a các máy tính PC đ u theo chu n rs232 ,chu n này qui đnh nh sau:
M c “0” cho xác l p theo m c áp d ng trong kho ng t +3v đ n +25v
M c “1” cho xác l p theo m c áp âm trong kho ng t -3v đ n -25v
Chuẩn RS-232 cho phép truyền dữ liệu qua các dây cáp dài mà không bị mất mát thông tin Việc giảm áp trên đường truyền do chiều dài dây kéo quá dài không còn là vấn đề quan trọng, nhờ vào khả năng truyền bit ổn định của chuẩn này.
Tìm hi u v c ng com máy vi tính (lo i c ng com 9 chân) Trên đó chúng ta có các d ng tín hi u nh sau :
Trong 9 chân c a c ng com có 3 chân quan tr ng đó là :
Chân 5 (GND) là đ ng masse,dùng l p m c áp chu n 0v cho các tính hi u c a h th ng
Chân 2 (RXD,RECEIVER DATA) dùng nh n d li u vào máy tính pc, các d li u d ng bit đ n t các thi t b khác
Chân 3(TXD,TRANSIMITTER DATA) cho phát ra d li u d ng bit t máy tính pc,truy n d n các thi t b khác
Các tín hi u khác có tác d ng “b t tay ” gi a các thi t b k t n i đó là:
Chân 1 (DCD, DATA CARRIER DETECT) được sử dụng để dò dữ liệu trên sóng mang Khi modem phát hiện tín hiệu DCD, nó sẽ thông báo cho máy tính PC rằng đã có dữ liệu xuất hiện trên sóng mang, từ đó xác nhận rằng đã có kết nối giữa thiết bị đầu cuối (DTE) và modem DCD là tín hiệu của modem gửi đến máy tính PC qua cổng COM.
Chân 4 (DTR ,DATATERMINAL READY) Tín hi u này t thi t b đ u cu i (hay t c ng com ) báo cho h p modem bi t là nó đã s n sàng đ truy n d li u , v y n u thi t b đ u cu i có “tr c tr c gì ”, nó s không có tín hi u dtr g i đ n h p modem Tín hi u này tác d ng m c áp th p
Chân 6(DSR,DATA SET READY) T p d li u đã s n sàng , tín hi u này g i t h p modem v máy tính báo cho bi t là nó đã s n sàng g i d li u Nó có tác d ng m c áp th p
Chân 8 (CTS, CLEAR TO SEND ) tr l i tín hi u rts, khi đã s n sàng ,h p modem s g i tín hi u cts v máy tính pc,báo cho bi t nó đã s n sàng nhân d li u đ n, khi nó đ n máy tính và máy tính s cho g i d li u sau khi nh n đ c tín hi u này
Chân 9(RI,RING INDICATOR) Tín hi u cho bi t hi n đang có tín hi u báo chuông trên đ ng line
Tín hiệu dữ liệu bit (bit 0 hay bit 1) được truyền trên cổng COM theo chuẩn RS-232, trong khi tín hiệu dữ liệu bit của các thiết bị khác như PIC 16F877A thường hoạt động theo chuẩn TTL Chuẩn TTL quy định cách thức truyền tải tín hiệu để đảm bảo tính tương thích và hiệu suất trong giao tiếp giữa các thiết bị.
M c “0” cho xác l p theo m c áp th p ,0v (hay d i 2v)
Mạch "1" cho phép xác lập theo mức áp cao, 5V (hay trên 2V), cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa quy chuẩn RS232 và chuẩn TTL Do đó, trong kết nối truyền dữ liệu giữa máy tính PC và các thiết bị khác, người ta phải sử dụng đệm IC biến đổi mức chuẩn của tín hiệu IC thông dụng được sử dụng trong trường hợp này là MAX 232.
Tìm hi u v ic max 232
Cấu trúc bên trong của mã 232 xác lập lại mức áp định trạng thái cho bit 0 và bit 1, đảm bảo tính tương thích với các loại thiết bị Nó điều chỉnh các tín hiệu theo quy định cho máy tính PC và tuân thủ tiêu chuẩn của TTL.
Max 232 có c u trúc bên trong nh hình v :
Trong max232 có m ch đi n ch c n ng sau sau:
Mạch nâng áp sử dụng IC có thể nâng mức điện áp nguồn nuôi +5V vào chân 16, với các tụ điện 10uF kết nối trên chân 1, 3 và 2 Qua đó, mạch có khả năng nâng mức điện áp từ +5V lên +10V Để kiểm tra, chúng ta có thể đo điện áp +10V trên chân số 2.
M ch đ o c c ngu n nuôi Ng i ta dùng m ch đ o c c v i các t 10uF trên chân
4, 5 và trên chân 6 Nó t o ra đ ng ngu n âm -10v Chúng ta có th đo m c áp này trên chân s 6
Trong mạch MAX 232, có 2 mạch truyền khuếch đại dùng cho dòng RXD (dòng thu nhận tín hiệu vào máy tính PC) Tín hiệu chuẩn TTL được đưa vào chân 10 hoặc 11, sau khi qua khuếch đại, tín hiệu sẽ tương thích với chuẩn RS-232 Tín hiệu này được xuất ra trên chân 7 hoặc 14 vào máy tính PC qua cổng COM.
Trong max 232 có 2 tần khuếch đại đảo pha được sử dụng cho đường truyền tín hiệu RS-232 từ các máy tính PC Tín hiệu chuẩn RS-232 được đưa vào chân 8 hoặc 13, sau khi qua khuếch đại đảo pha, tín hiệu sẽ tương thích với chuẩn TTL và được xuất ra trên chân 9 hoặc 12 để kết nối với các thiết bị khác.
Tín hiệu ra (TXD) sẽ được đưa vào chân 11 và sau khi được khuếch đại, tín hiệu này sẽ xuất hiện trên chân 14 Tín hiệu này sẽ được đưa vào chân số 2 của các ngõ COM, và đây chính là tín hiệu RXD.
Tín hiệu ra (TXD) được phát từ chân số 3 của các ngõ COM, sau khi được khuếch đại, tín hiệu này sẽ xuất ra ở chân 12 và được sử dụng cho các thiết bị bên ngoài, đây là tín hiệu RXD.
IC ghi d ch 74HC595
PIC điều khiển hiển thị trên 5 màn hình LCD bằng cách sử dụng 3 chân điều khiển và 8 chân truyền dữ liệu Với cấu hình này, việc kết nối 5 màn hình LCD sẽ không đủ chân của vi điều khiển.
Trong đề tài này, chúng ta sử dụng IC ghi dịch 74HC595 để truyền dữ liệu từ vi điều khiển xuống LCD, giúp giảm thiểu số chân sử dụng trên vi điều khiển Nhờ đó, chúng ta chỉ cần dùng 6 chân của vi điều khiển để điều khiển, và có thể mở rộng thêm nhiều LCD mà vẫn chỉ sử dụng 6 chân của vi điều khiển.
V nguyên t t ho t đ ng c ng đ n gi n, đ i khái là nh th này: b n cho 1 bit vào SERIAL
DATA INPUT và tác đ ng vào chân SHIFT CLOCK, bit d li u (1) s đ c đ t s n ng ra QA c a 74595, ti p t c đ a vào bit (2) và tác đ ng vào SHIFT CLOCK thì bit d li u
Để xuất dữ liệu ra QB và QA, cần chú ý rằng dữ liệu chỉ được chuẩn bị và xuất ra khi tác động vào chân LATCH CLOCK Điều quan trọng là chúng ta có thể xuất dữ liệu bất kỳ lúc nào mà không cần phải chuẩn bị đến bit cuối cùng.
Phân tích s đ kh i
Kh i ngu n
Để đảm bảo hoạt động của các linh kiện trong dự án như PIC16F877A, LCD1602, 74HC595 và MAX232, cần cung cấp nguồn điện áp 5VDC Điều này là cần thiết cho các khối giao tiếp, khối điều khiển và khối hiển thị LCD hoạt động ổn định.
Kh i giao ti p
- Là kh i giao ti p gi a máy tính và vi đi u khi n
- Kh i giao ti p có nhi m v nh n d li u t máy tính truy n xu ng và truy n cho PIC16F877A trong kh i đi u khi n.
Kh i đ i u khi n
- Là b não trung tâm c a toàn b h th ng
- Kh i đi u khi n có nhi m v :
+ Nh n gi li u t kh i giao ti p
+ Phân tích và s lý các d li u đã nh n
+ i u khi n ho t đ ng và hi n th c a kh i hi n th
Kh i hi n th
- Kh i hi n th s nh n d li u và các l nh đi u khi n t kh i đi u khi n g i qua
- Gi i mã d li u và hi n th lên LCD.
S đ nguyên lý
Gi i thi u ph n m m mô ph ng
Gi i thi u ph n m m PROTEUS
Proteus VSM (Virtual Simulation Microprocessor) là phần mềm mô phỏng và thiết kế mạch điện, cho phép người dùng tạo ra và chạy các mạch điện tử với vi xử lý Chương trình giúp sinh viên hình dung một cách trực quan về các linh kiện điện tử và quá trình làm việc của mạch nguyên lý, từ đó nâng cao khả năng học tập và thực hành trong lĩnh vực điện tử.
Phần mềm Proteus VSM được phát triển bởi công ty Labcenter Electronics, cung cấp cho người dùng một môi trường hoàn chỉnh để thiết kế và mô phỏng các mạch điện Người dùng có thể tạo ra các mạch nguyên lý và thực hiện việc chạy thử, so sánh kết quả với thực tế Proteus được sử dụng rộng rãi trong giáo dục, trong phòng thí nghiệm điện tử cũng như trong thực hành xử lý.
Các u đ i m
- D dàng t o ra m t s đ nguyên lý đ n gi n t các m ch đi n t đ n gi n, đ n các m ch có b l p trình vi x lý
- D dàng ch nh s a các đ c tính c a linh ki n trên s đ nguyên lý: ch nh s a tên, tr s các linh ki n nh đi n tr , t đi n…, thay đ i t n s ho t đ ng c b n c a vi x lý…
- Công c h tr ki m tra l i thi t k trên s đ nguyên lý Xem và l u l i ph n báo l i
Chuyên mô phỏng và phân tích các tính chất của mạch điện tử cơ bản là rất quan trọng Các công cụ hỗ trợ cho việc mô phỏng và phân tích giúp thực hiện các phép đo một cách chính xác và hiệu quả Những công cụ này không chỉ bao gồm các máy phân tích tín hiệu, sóng và âm thanh, mà còn có các thiết bị đo điện như Volt, Ampe, cũng như các máy đo giao động và máy tạo sóng dao động.
Có thể mô phỏng công cụ phát và thu tín hiệu của các mạch giao tiếp máy tính qua RS232 Người sử dụng có khả năng điều khiển quá trình phát, tốc độ Baud, giúp lập trình viên mô phỏng các mạch truyền phát tín hiệu hiệu quả.
- Proteus có 1 th vi n khá l n v i h n 6000 linh ki n các lo i và ngày càng đ c b sung…
- Có ch đ xem 3D r t tr c quan
- Có dung l ng nh , m i c u hình máy tính đ u ch y đ c.
Nh c đ i m
- Ph n m m do n c ngoài vi t ra nên tính b n quy n khá cao và h u nh ít đ c bi t đ n nên khó ki m ngoài th c t đ đ đ
Quá trình mô ph ng trên Proteus
Kh i đ ng ch ng trình:
Vào th vi n c a Proteus l y các linh ki n c n thi t
Th c hi n mô ph ng:
Tính toán các thông s linh ki n cho t ng m ch
Các linh ki n trong kh i ngu n
IC7805 đ c dùng trong m ch ngu n
- IC7805 có 3 chân cho ta k t n i v i nó: Chân 1 là chân ngu n đ u vào, chân 2 là chân GND, chân 3 là chân l y đi n áp ra
- IC78058 có các đ c tính sau:
+ Dòng c c đ i có th duy trì 1A
+ Công su t tiêu tán c c đ i n u không dùng t n nhi t: 2W
+ Công su t tiêu tán n u dùng t n nhi t đ l n: 15W
+ i n áp ngõ ra n m trong kho ng 4,8 – 5,2 V
Điểm trôi nhiệt của IC 7805 là 1mV/1°C, với hệ số trôi nhiệt âm, dẫn đến việc điện áp ngõ ra giảm khi nhiệt độ tăng Ví dụ, ở nhiệt độ 25°C, điện áp ngõ ra đạt 4,98V, nhưng khi nhiệt độ tăng lên 65°C, điện áp ngõ ra chỉ còn 4,94V.
+ IC7805 có b o v ch p t i, nên n u ta l làm ch p thì ch a h n 7805 đã h ng
IC7805 yêu cầu chênh lệch điện áp giữa đầu vào Vi và đầu ra Vo tối thiểu là 2V Do đó, để đảm bảo hoạt động hiệu quả, chúng ta nên chọn nguồn điện DC đầu vào có điện áp là 12V.
3.5.1.2 Thành ph n l c ngu n và l c nhi u
Các tụ C2 và C4 đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện áp ổn định cho mạch C2 là tụ nguồn đầu vào cho IC 7805, cần có dung lượng đúng (100uF) để đảm bảo điện áp đầu vào ổn định, thường là 12V Trong khi đó, C4 là tụ nguồn đầu ra cho 7805, giúp duy trì điện áp đầu ra phù hợp Các tụ này không chỉ hỗ trợ điện áp một chiều mà còn giúp giảm thiểu nhiễu, đảm bảo hoạt động hiệu quả cho mạch điện.
T này c ng là t hóa dùng đ l c ngu n đ u ra cho ph ng
Trong thành phần 1 chiều, có các sóng hài bậc 2, 3, với tần số cao và nhiều bên ngoài, ảnh hưởng đến hoạt động của mạch 7805 Nếu trong mạch tần số này sai sót, sẽ khó phát hiện và làm cho mạch hoạt động không ổn định Hai tụ điện với tần số cao C1 và C3 (104) cần phải là tụ không phân cực, tụ Ceramic Hai tụ này cung cấp các thành phần sóng hài bậc cao cho đầu vào và đầu ra, đảm bảo cho mạch hoạt động bình thường.
- èn Led D1 có nhi m v báo khi đã có ngu n LED đ c m c n i ti p v i đi n tr
Các linh ki n trong kh i đ i u khi n
Khi vi điều khiển gặp sự cố hoặc cần trở về trạng thái hoạt động ban đầu, tín hiệu RESET được kích hoạt để thực hiện việc reset Điều này có thể xảy ra khi vi điều khiển đang hoạt động mà hệ thống báo lỗi, hoặc khi người dùng muốn quay lại trạng thái ban đầu Để thực hiện quá trình này, tín hiệu RESET phải được cấp bởi một mạch ngoài và đáp ứng các yêu cầu cụ thể.
MCLR tr c ti p lên ngu n Vcc
+ R1 ph i nh h n 40k đ đ m b o các đ c tính đi n c a vi đi u khi n đây chúng ta ch n R1 = 4,7k
Vi điều khiển PIC16F877A hoạt động cần có một nguồn xung clock, nguồn này có thể là bên ngoài hoặc được tích hợp sẵn trong vi điều khiển (gọi là dao động nội) Nguồn xung clock có thể là mạch dao động RC hoặc thường dùng hơn là mạch dao động thạch anh Yêu cầu của nguồn xung clock phải càng ổn định càng tốt, vì vậy tôi chọn mạch dao động thạch anh 4MHz Thực thi một lệnh, vi điều khiển cần đến 4 chu kỳ xung clock Do đó, thời gian thực thi một lệnh của vi điều khiển là:
- đây em dùng port B đ xu t d li u qua kh i hi n th
+ 3 chân 33 (SER), 34 (SCK) và 35 (RCK) đ c n i v i IC 74595 đ truy n d li u đ đ đ
Các linh ki n trong kh i hi n th
Khi kết nối 5 module, các chân 12 (RCK) và 11 (SCK) của IC 74HC595 trên 5 module sẽ được nối chung với nhau và kết nối với 2 chân RCK và SCK của PIC Chân 14 (SER) của module 1 sẽ được nối với chân SER của PIC, trong khi các chân 14 của các module còn lại sẽ được kết nối với chân 9 của IC 74HC595 trên module trước đó.
- Qui trình đ vi đi u khi n xu t d li u 1 byte ra 8 chân c a IC 595 nh sau: + Vi đi u khi n g i bit đ u tiên trong byte d li u đ n chân SER
+ Vi đi u khi n t o 1 xung d ng lên chân SCK, khi nhân đ c xung này, IC s n p bít đã nh n vào thanh ghi d ch
+ Vi đi u khi n l i g i bit th 2 c a d li u đ n chân SER,sau đó l i t o 1 xung d ng lên chân SCK, IC l i n p bit th 2 này vào thanh ghi.C ti p t c nh th cho đ n khi h t 1 byte
Khi truyền dữ liệu 8 bits vào thanh ghi của con IC thứ nhất, thanh ghi này sẽ đầy Nếu tiếp tục truyền bit thứ 9, bit thứ 1 sẽ được truyền ra chân Q7’ đến chân SER của IC thứ hai, nạp vào thanh ghi dịch của IC này Tương tự, khi nạp đầy thanh ghi dịch, nếu tiếp tục truyền dữ liệu, nó sẽ ra chân Q7’ của các IC thứ ba, thứ tư và thứ năm.
+ Vi đi u khi n t o 1 xung d ng lên chân RCK, IC s xu t d li u này ra 8 chân Q
- Bi n tr 10k đ c n i v i chân VEE đ đi u ch nh đ t ng ph n cho LCD
- Hai chân 15 (A) và 16 (K) đ c dùng đ c p ngu n cho đèn n n c a LCD i n tr 330 Ohm đ c dùng đ h n dòng cho đèn n n.
Kh i giao ti p RS232
Khi giao tiếp máy tính với mạch Max232, tín hiệu RS232 được chuyển đổi từ mức điện áp logic 0 (+3V đến +15V) sang TTL 0V, và mức logic 1 (-15V đến -3V) thành 5V Nhờ vào quá trình này, ta có thể truyền dữ liệu từ máy tính đến các thiết bị điều khiển một cách hiệu quả trong các ứng dụng thực tế.
Giá tr các t trên s đ m ch là 10u đ c ch n theo datasheet c a nhà s n xu t.
Thi công m ch
CH NG 4: L U GI I THU T VÀ CH NG TRÌNH
Nhân d li u t máy tinh Kytutam=getchar();
Ki m tra start bit Kytutam= “!”;
Gán giá tr vào các m ng (lcd1[], lcd2[],…)
Ki m tra stop bit Kytutam= “#”;
(0= -Me.Width Then Label12.Left = Label12.Left - 15 Else
Private Sub cmdExit_Click() tt:
Dim vu As Integer vu = MsgBox("Are you sure you want exit program ? If you argee click OK", 1, "Device Control")
If vu = 1 Then MSComm1.PortOpen = False End
Else Cancel = True End If
End Sub Private Sub cmdSend_Click() MSComm1.Output = "!" & Text1.Text & "#"
End Sub Private Sub cmdXem_Click() Form2.Visible = False Form3.Visible = True End Sub
Private Sub Form_Load() MSComm1.Settings = "9600,N,8,1"
MSComm1.PortOpen = True End Sub
Private Sub lbltime_Click() lbltime.Caption = DateTime.Now End Sub
Private Sub Timer1_Timer() lbltime.Caption = DateTime.Now End Sub
Private Sub cmdExit_Click() Form3.Visible = False Form2.Visible = True End Sub
Sau 3 tháng thực tập tại phòng làm việc của bản thân, tôi đã tích lũy được nhiều kiến thức quý giá từ các thầy cô trong khoa Xây Dựng & Đô Thị Những kinh nghiệm thực tiễn này đã giúp tôi hỗ trợ tốt hơn cho thầy Tống Thanh Nhân Tôi hoàn thành tốt luận văn đúng thời hạn và đạt được những kết quả đáng ghi nhận.
- Thi t k card giao ti p gi a máy tính và vi đi u khi n PIC 16F877A
- Thi t k và ng d ng IC ghi d ch 74595 đ th c hi n xu t d li u t máy tính t i nhi u màn hình LCD mà không ph i s d ng nhi u chân c a PIC 16F877A
- Thi t k giao di n xu t d li u trên máy tính dùng ph n m m Visual Basic
- Vi t ch ng trình cho vi đi u khi n và máy tính đ giao ti p gi a 2 h th ng
- Hoàn thành thi công m ch ph n c ng
Mình nhận thấy rằng đây là lần đầu tiên thực hiện đề tài với quy mô lớn, và do hạn chế về thời gian, kiến thức cũng như kinh nghiệm, mình cảm thấy rằng tài liệu này chưa đáp ứng đầy đủ yêu cầu mà đề tài đã đề ra Vì vậy, mình mong nhận được sự thông cảm và chỉ dẫn thêm từ quý thầy cô trong khoa cùng giáo viên hướng dẫn.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình và quý báu của các thầy cô trong khoa Xây Dựng và Địa chất đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành nhiệm vụ đúng thời gian quy định.
- V i vi c s d ng IC ghi d ch 74595, chúng ta có th m r ng thêm nhi u module hi n th LCD đ hi n th tên và giá c a r t nhi u s n ph m mà ch dùng 6 chân c a PIC
- Chúng ta có th g n thêm RAM ngoài đ có th hi n th thêm các thông tin c a s n ph m
- K t h p v i các ph n m m khác nh Excel, Access… đ truy xu t d li u xu t xu ng vi đi u khi n
DANH M C TÀI LI U THAM KH O
[1] Microchip Technology Inc – Datasheet PIC16F877A - 2003
[2] Sid Katzen, The Quintessential PIC Microcontroller, November 8, 2000
[3] Tr n Xuân Tr ng – Tài li u s d ng CCS ti ng Vi t – i H c Bách Khoa Tp.H Chí Minh, website http://tailieu.vn
[4] Nguy n V n Tình – Tài li u vi đi u khi n PIC16F877A – Nxb Tr ng S Quan CHKT Thông Tinh, 2008
[5] W.Buchanan – L p trình C trong k thu t đi n t - Nxb Khoa H c K Thu t, 2000
[6] ng Qu Vinh – L p trình Visual Basic 6.0 c b n - Nxb Khoa H c K Thu t,
[7] ng Th Khoa – Giáo trình l p trình ng d ng Visual Basic – Nxb i H c Qu c gia TPHCM, 2001
Cổng nối tiếp RS232 là một giao diện phổ biến và rộng rãi, thường được gọi là cổng COM1, trong khi cổng COM2 được dành cho các ứng dụng khác Cổng máy in sử dụng cổng COM giúp tiết kiệm chi phí cho việc giao tiếp với thiết bị ngoại vi.
Việc truyền dữ liệu qua cổng COM được thực hiện theo cách nối tiếp, nghĩa là các bit dữ liệu được truyền đi nối tiếp nhau trên một đường dẫn Loại truyền này có khả năng sử dụng cho những người dùng có yêu cầu truyền không cách lớn hơn, bởi vì các khối gây nhiễu là rất đáng kể khi dùng một cổng song song (cổng máy in).
Công nghệ COM không chỉ đơn thuần là một hệ thống bus mà còn cho phép tạo ra kết nối giữa hai máy tính, giúp chúng trao đổi thông tin một cách dễ dàng Trong quá trình này, có thể có một thành viên thứ ba tham gia mà không can thiệp vào cuộc trao đổi thông tin giữa hai máy.
* Các chân và đ ng d n đ c mô t nh sau:
Phích c m COM có t ng c ng 8 đ ng d n, ch a k đ n đ ng n i đ t Trên th c t có hai lo i phích c m, m t lo i 9 chân và m t lo i 25 chân C hai lo i này đ u có chung m t đ c đi m
Việc truyền dữ liệu xảy ra trên hai đường dữ liệu, với chân cắm TXD của máy tính gửi dữ liệu đến KIT Vi điều khiển Các dữ liệu mà máy tính nhận được sẽ được chuyển đến chân RXD, với các tín hiệu khác đóng vai trò hỗ trợ trong quá trình trao đổi thông tin Để giao tiếp giữa KIT Vi điều khiển 8051 và máy tính qua cổng COM, cần sử dụng một vi mạch biến đổi điện áp phù hợp với mức TTL, trong đó vi mạch MAX232 được chọn để thực hiện nhiệm vụ điều chỉnh điện áp.
2 Gi i thi u Vi m ch giao ti p MAX232
Vi m ch MAX 232 của hãng MAXIM là một vi mạch quan trọng trong giao tiếp nối tiếp với máy tính Nó có khả năng chuyển đổi mức tín hiệu TTL thành mức tín hiệu từ +10V đến -10V ở phía truyền và từ +3V đến +15V hoặc -3V đến -15V ở phía nhận.
Vi m ch MAX 232 có hai bộ đệm và hai bộ nhận, trong đó đường dẫn điều khiển được nối vào chân CTS để quản lý việc xuất ra dữ liệu Chân RST (chân 10) của vi m ch MAX 232 kết nối với đường dẫn bật tay để điều khiển quá trình nhận dữ liệu Thông thường, các đường dẫn bật tay được nối với cổng nối tiếp, và khi không sử dụng, có thể hủy bỏ các cổng này Cách truyền dữ liệu đơn giản nhất là sử dụng ba đường dẫn TxD, RxD và GND (mass).
Mức điện áp logic của RS-232C nằm trong khoảng từ +15V đến –15V Các dòng dữ liệu sử dụng mức logic âm: logic 1 có điện thế từ –5V đến –15V, trong khi logic 0 có điện thế từ +5V đến +15V Tuy nhiên, các dòng điện khi nhận (ngoại trừ TDATA và RDATA) sử dụng logic dương, với giá trị TRUE từ +5V đến +15V và FALSE từ –5V đến –15V Chuẩn giao tiếp này yêu cầu giữa ngõ ra và ngõ vào có mức độ giới hạn là 2V, do đó ngưỡng tối thiểu của ngõ vào là ±3V, trái lại mức tối đa là ±5V Ngõ ra sẽ kích hoạt khi không tải có điện áp là ±25V.
Các đ c đi m v đi n khác bao g m
• RL (đi n tr t i) đ c nhìn t b kích phát có giá tr t 3 ÷ 7k
• CL (đi n dung t i) đ c nhìn t b kích phát không đ c v t quá 2500pF
Tốc độ thay đổi của điện áp (slew rate) không được vượt quá 30V/μs Đối với các điều kiện điều khiển, thời gian chuyển đổi tín hiệu từ TRUE sang FALSE và ngược lại (từ 1 sang 0 hoặc từ 0 sang 1) phải không vượt quá 4% thời gian của tín hiệu.
4 Các đ ng d li u và đi u khi n c a RS232
- TxD: D li u đ c truy n đi t Modem trên m ng đi n tho i
- RxD: D li u đ c thu b i Modem trên m ng đi n tho i
Các đ ng báo thi t b s n sàng:
- DSR : báo r ng Modem đã s n sàng
- DTR : báo r ng thi t b đ u cu i đã s n sàng
- Các đ ng b t tay bán song công
- RTS : báo r ng thi t b đ u cu i yêu c u phát d li u
- CTS : Modem đáp ng nhu c u c n g i d li u c a thi t b đ u cu i cho thi t b đ u cu i có th s d ng kênh truy n d li u Các đ ng tr ng thái sóng mang và tín hi u đi n tho i:
- CD : Modem báo cho thi t b đ u cu i bi t r ng đã nh n đ c m t sóng mang h p l t m ng đi n tho i
Các modem đã phát hiện chuông tín hiệu điện thoại đầu tiên có địa chỉ cơ bản (Basic Address) Các địa chỉ ghi tiếp theo được đặt tỉ lệ thuận với các cổng thêm và thanh ghi đã gộp của UART vào địa chỉ cơ bản.
Mức tín hiệu trên chân ra RxD phụ thuộc vào dòng dữ liệu TxD và thông tin nằm trong khoảng –12 đến +12V Các bit dữ liệu được gửi đi một cách liên tục Mức điện áp tương ứng với mức High nằm trong khoảng –3V và –12V, trong khi mức Low nằm trong khoảng +3V và +12V Hình 2-4 mô tả một dòng dữ liệu điện hình của một byte dữ liệu trên cổng nối tiếp RS-232C.
Trạng thái tín hiệu trên đường dây có điện áp -12V sẽ bắt đầu với một bit khởi động (Starbit) để truyền dữ liệu Sau đó, các bit dữ liệu riêng lẻ sẽ được gửi, trong đó các bit giá trị thấp sẽ được gửi trước Các bit thay đổi giá trị nằm giữa vị trí 5 và 8 Cuối cùng, dòng dữ liệu sẽ kết thúc bằng một bit dừng (Stopbit) để trở về trạng thái ngõ ra -12V.
COM 1 (c ng n i ti p th nh t) a ch c b n = 3F8(Hex)
COM 2 (c ng n i ti p th hai) a ch c b n = 2F8(Hex)
COM 3 (c ng n i ti p th ba) a ch c b n = 3E8(Hex)
COM 4 (c ng n i ti p th t ) a ch c b n = 2E8(Hex)
Cổng nối máy in và các cổng truyền tín hiệu đặc biệt cho phép trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị trong máy tính PC Trong trường hợp này, người ta thường sử dụng vi mạch có mức tích hợp cao, cho phép kết nối nhiều chức năng trên một chip Máy tính PC thường có một bộ phát/nhận không đồng bộ (gọi tắt là UART: Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) để điều khiển việc trao đổi thông tin giữa máy tính và các thiết bị ngoại vi Vi mạch phổ biến nhất là 8250 của hãng NSC và các thế hệ tiếp theo.
