Ban bao cao do an word oq4lbdnsos 20130307023411 4

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP

KHOA ĐIỆN TỬ
BỘ MƠN: KỸ THUẬT MÁY TÍNH

ĐỒ ÁN MƠN HỌC
MƠN HỌC

HỆ THỐNG NHÚNG
Nhóm sinh viên

: Nguyễn Thị Hịa
Nguyễn Văn Hợp
Tống Quang Long
Lớp
: K43DDK .
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Văn Huy

Thái Nguyên – 2011


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................

Thái Nguyên, Ngày

Tháng

Năm 2011

Giáo Viên hướng dẫn

(Ký ghi rõ họ tên)

Nhận xét của giáo viên chấm
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................

Thái Nguyên, Ngày

Tháng

Năm 2011

Giáo Viên hướng dẫn

(Ký ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU.......................................................................................................3
CHUƠNG 1: PHÂN TÍCH BÀI TỐN.............................................................4
1.1. Khảo sát và phân tích bài tốn..............................................................4

Bộ mơn Kỹ thuật máy tính

1


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
1.2. Lựa chọn giải pháp.................................................................................6
1.2.1 Giải pháp công nghệ........................................................................6
1.2.2 Giải pháp thiết kế............................................................................7
1.2.3 Các yêu cầu......................................................................................7
1.2.4 Giới hạn hạn định............................................................................7
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG.............................................................8
2.1. Sơ đồ tổng quát.......................................................................................8
2.2. Sơ đồ Callgraph......................................................................................9
2.3. Sơ đồ đặc tả.............................................................................................9
2.4. Các module trong hệ thống..................................................................10
2.4.1. Module khối nguồn........................................................................10
2.4.2. Module cảm biến............................................................................10
2.4.3. Module điều khiển trung tâm.......................................................11
2.4.4. Module tương tác điều khiển (hiển thị).......................................12
2.4.5. Module chấp hành.........................................................................13
2.5. Lựa chọn linh kiện................................................................................14
2.5.1. Vi điều khiển PIC16F877A...........................................................14
2.5.2. Led hồng ngoại...............................................................................21
2.5.3. Led 7 đoạn......................................................................................23
2.5.4. Transistor.......................................................................................24
2.5.5. Tụ điện............................................................................................25
2.5.6. Rơle.................................................................................................25
2.5.7. IC ổn áp..........................................................................................26
2.6. Sơ đồ nguyên lý của mạch...................................................................27

2.7. Thuật toán điều khiển..........................................................................27
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG..........................................................31
3.1 Thiết kế phần cứng...............................................................................31
3.2 Thiết kế phần mềm...............................................................................31
3.3. Kết quả mô phỏng................................................................................34
ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN.............................................................................37
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................37

LỜI NĨI ĐẦU

Bộ mơn Kỹ thuật máy tính

2


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
Ngày nay, việc ứng dụng cho các hệ thống nhúng ngày càng trở nên phổ
biến: từ những ứng dụng đơn giản như điều khiển một chốt đèn giao thông định
thời, đếm sản phẩm trong một dây chuyền sản xuất, điều khiển tốc độ động cơ
điện một chiều, thiết kế một biển quảng cáo dùng Led ma trận, một đồng hồ thời
gian thực….đến các ứng dụng phức tạp như hệ thống điều khiển robot, bộ kiểm
soát trong nhà máy hoặc hệ thống kiểm soát các máy năng lượng hạt nhân. Các
hệ thống tự động trước đây sử dụng nhiều công nghệ khác nhau như các hệ
thống tự động hoạt động bằng nguyên lý khí nén, thủy lực, rơle cơ điện, mạch
điện tử số, các thiết bị máy móc tự động bằng các cam chốt cơ khí... các thiết bị,
hệ thống này có chức năng xử lý và mức độ tự động thấp so với các hệ thống tự
động hiện đại được xây dựng trên nền tảng của các hệ thống nhúng.
Với mong muốn giới thiệu ứng dụng cơ bản của hệ thống nhúng trong đời
sống hiện đại, nhóm chúng em đưa ra mơ hình thiết kế hệ thống điều khiển đèn
thơng minh dùng cho các phịng họp.

Trong q trình thực hiện đồ án mơn học, nhóm chúng em cố gắng thiết kế
sao cho mơ hình là đơn giản nhất, ổn định nhất; tuy nhiên do vấn đề thời gian và
kinh nghiệm nên mơ hình vẫn cịn gặp phải những vấn đề chưa thể khắc phục
được.

Trân trọng và chân thành cảm ơn!
Nhóm thực hiện đề tài:
Nguyễn Thị Hịa
Nguyễn Văn Hợp
Tống Quang Long

CHUƠNG 1: PHÂN TÍCH BÀI TỐN

Bộ mơn Kỹ thuật máy tính

3


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
1.1. Khảo sát và phân tích bài tốn
Hiện nay hầu hết việc giám sát và điều khiển chiếu sáng trong các phịng
cơng cộng được điều khiển bằng tay thơng qua đóng mở các cơng tắc, các
aptomat, cầu dao.... Điều này khá thuận lợi và đơn giản vì ta có thể bật tắt đèn
theo nhu cầu sử dụng. Tuy nhiên, do là phịng cơng cộng nên việc bật tắt đèn hầu
như do người trực khu nhà đó làm. Vì thế họ khơng biết được chính xác khi nào
thì có người tới và khi nào thì mọi người đã ra hết khỏi phịng hoặc họ biết
nhưng vì phải quản lý nhiều phòng nên họ vẫn cứ để điện đến hết ca trực, điều
này gây lãng phí điện rất lớn, đặc biệt trong hoàn cảnh nước ta đang thiếu điện
một cách trầm trọng như hiện nay.
Trên thị trường hiện nay đã có một số thiết bị bật tắt đèn thông minh, như

SmartLight do Hàn Quốc sản xuất: Được tích hợp sensor cảm ứng hồng ngoại
thân nhiệt, đèn sẽ tự động được bật khi có người đi vào vùng cảm ứng và tắt khi
khơng có người.

Hình 1.1: Đèn thơng minh Smartlight
SmartLight phù hợp với mọi nhu cầu chiếu sáng thơng minh của bạn tại sân
cổng, phịng khách, phịng ngủ, phòng vệ sinh, cầu thang, văn phòng... giúp bạn
bật tắt đèn hoàn toàn tự động, mang lại sự an toàn, tiện nghi và tiết kiệm điện...
Tuy nhiên thiết bị này tích hợp ln bộ điều khiển với đèn trong 1 sản phẩm. Do

Bộ mơn Kỹ thuật máy tính

4


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
đó giá thành cao và khơng thích hợp cho các phịng cần lượng chiếu sáng lớn,
khơng thay đổi được loại bóng đèn theo u cầu.
Hệ thống giám sát điều khiển chiếu sáng sử dụng camera kết nối với máy
tính để kiểm sốt số người trong phịng, qua đó phát lệnh đóng mở các cơng tắc
tơ bật tắt bóng đèn.

Hình 1.2: Hệ thống camera giám sát
Hệ thống này giúp việc bật tắt đèn ở nơi lắp đặt một cách chính xác, tự động
hoặc bán tự động. Tuy nhiên do sử dụng máy tính nên giá thành của hệ thống rất
cao, mặt khác không giải quyết được vấn đề tiết kiệm điện. Vì thế nó thường chỉ
được sử dụng ở những tịa nhà cơng nghệ cao, những khu vực cần điều chỉnh
chiếu sáng khơng phải vì mục đích tiết kiệm điện năng.
Hệ thống bật tắt đèn tự động sử dụng các IC số và mạch Logic cho phép ta
dựa vào lượng người vào ra để đóng ngắt các công tắc một cách tự động.

Bộ môn Kỹ thuật máy tính

5


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Hình 1.3: Hệ thống bật tắt đèn thơng minh dùng IC số
Hệ thống này có cấu tạo đơn giản, rẻ, khơng phải lập trình mà chỉ dựa vào các
mạch Logic… nhưng tính linh động khơng cao, khó chỉnh định khi điều kiện làm
việc thay đổi, ít có khả năng nâng cấp mở rộng hệ thống.
Với những phịng họp cơng cộng, khi mà lưu lượng người khơng lớn và có
thể kiểm sốt được việc đếm người qua cửa thì ta hồn tồn có thể áp dụng hệ
thống đèn thông minh sử dụng Vi điều khiển được lập trình để bật đèn khi có
người và tắt khi khơng có người. Điều này vừa tiện lợi cho mọi người: ứng dụng
cơng nghệ tự động hóa vào cuộc sống con người, đảm bảo đủ ánh sáng trong quá
trình làm việc, người quản lý thì đỡ tốn thời gian… đồng thời góp phần giải
quyết vấn đề tiết kiệm điện năng trong thời kỳ mà nhu cầu điện tiêu thụ đã vượt
quá khả năng cung cấp của các nhà máy điện hiện nay.
1.2. Lựa chọn giải pháp
1.2.1 Giải pháp công nghệ
Qua phân tích ở trên, nhóm chúng em đưa ra giải pháp xây dựng hệ thống
điều khiển đèn thông minh cho các phòng họp: điều khiển bật tắt đèn qua việc
Bộ mơn Kỹ thuật máy tính

6


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

kiểm sốt lượng người ra vào phịng. Thu nhận tín hiệu rồi xử lý tín hiệu, khi có
người vào phịng, nếu đèn đang bật thì vẫn bật, đèn chưa bật thì bật đèn lên; khi
mọi người ra hết khỏi phịng thì tắt đèn đi. Trong q trình làm việc hệ thống
ln hiển thị số người còn đang ở trong phòng để tiện cho việc kiểm tra, theo
dõi.
1.2.2 Giải pháp thiết kế
 Để phát hiện người ra ta dùng 2 bộ thu phát hồng ngoại mắc gần nhau đặt
ở cửa ra vào.
 Xử lý, điều khiển dùng vi điều khiển Pic: lập trình để Pic nhận tín hiệu
vào từ 2 bộ Led hồng ngoại, tính tốn xử lý để đưa ra lệnh bật tắt đèn.
 Để hiển thị ta dùng Led 7 thanh: lấy tín hiệu ra từ Pic để thơng báo xem
trong phịng có bao nhiêu người
 Điều khiển tắt/mở bóng đèn nhờ transistor cấp dòng cho rơ le.
1.2.3 Các yêu cầu
 Hệ thống điều khiển đèn thơng minh này áp dụng cho các phịng họp:
 Số lượng người trong phịng tối đa khơng q 99 người.
 Phịng chỉ có một cửa ra vào.
 Ở một thời điểm chỉ có 1 người qua cửa.
 Cửa cao 2.5m, rộng 2m.
 Có người đi vào thì bật đèn và đi ra hết thì tắt đèn.
 Hệ thống có 2 chế độ làm việc tự động và bằng tay.
 Làm việc với điện áp 220V/50Hz.
 Sensor và công nghệ tùy chọn.
 Có khả năng nâng cấp, cải tiến.
1.2.4 Giới hạn hạn định
 Làm việc cả ban ngày lẫn ban đêm.
 Thu nhận tín hiệu liên tục khi có người ra vào.
 Nhiệt độ môi trường: trong nhà 100C đến 400C.
 Hệ thống cấp điện mới từ đầu.
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG

Bộ mơn Kỹ thuật máy tính

7


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

2.1. Sơ đồ tổng quát
Hệ thống điều khiển đèn thơng minh gồm có 5 khối chính.

Khối nguồn

Khối
cảm
biến

Khối
xử
lý

Khối
chấp
hành
Khối
hiển
thị

Hình 2.1: Sơ đồ tổng qt hệ thống bật tắt đèn thông minh
 Khối Nguồn: Cung cấp nguồn cho hệ thống.
 Khối Cảm biến: Sử dụng sensor hồng ngoại dùng để thu nhận tín hiệu

người vào ra phịng, đưa tín hiệu thu được vào chân Pic để xử lý. Để nhận
biết người đi vào hay đi ra ta dùng 2 bộ thu phát hồng ngoại mắc gần
nhau.
 Khối Xử lý: Dùng VDK Pic 16F877A để lấy tín hiệu từ cảm biến, tính
tốn, lưu trữ và đưa ra khối hiển thị và khối chấp hành.
 Khối Hiển thị: Lấy tín hiệu ra từ chân Pic để hiển thị số lượng người hiện
đang ở trong phòng trên Led 7 thanh.Khối Chấp hành: Nhận tín hiệu từ
khối xử lý để thực hiện đóng cắt tiếp điểm mạch động lực.

2.2. Sơ đồ Callgraph
Bộ mơn Kỹ thuật máy tính

8


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Chương trình
điều khiển
chính

Module
Xử lý
Cảm biến

Module
Xử lý
Chương
trình

Cảm biến

Chấp hành

Hiển thị

Hình 2.2: Sơ đồ Callgraph của hệ thống bật tắt đèn thông minh
2.3. Sơ đồ đặc tả

Hiển thị
Số
người

Bật
đèn

Có người

Người ra

Phân lượng
người
trong
phịng

Khơng người

Tắt đèn

Người vào

Hình 2.3: Sơ đồ đặc tả của hệ thống bật tắt đèn thông minh
2.4. Các module trong hệ thống
Bộ mơn Kỹ thuật máy tính

9


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
2.4.1. Module khối nguồn
Module này tạo ra điện áp một chiều từ nguồn xoay chiều 220V để cung
cấp cho các linh kiện trong hệ thống. Sử dụng biến áp để biến điện áp xoay chiều
220V thành điện áp xoay chiều 12V, dùng chỉnh lưu từ 12V xoay chiều sang
12V một chiều, dùng IC 7805 ổn áp để lấy ra điện áp ổn định 5V ở ngõ ra.
12V

-

+

4

1
C 1
C

B ie n a p

IN

7805

O U T

G N D

1

U 4

3

V c c -5 V
C 2
C

2

1
2

3

220V~

D io t c a u

2

L1

J2

Hình 2.4.: Module nguồn cấp
2.4.2. Module cảm biến
Bộ phận cảm biến của hệ thống sử dụng mạch thu phát hồng ngoại. Led
phát hồng ngoại nối với nguồn 1 chiều qua điện trở R1, R2: phát ra ánh sáng
hồng ngoại truyền tới Led thu. Led thu hồng ngoại có 3 chân: chân 3 và 1 nối với
nguồn qua R3, R4 và đất, chân 2 lấy tín hiệu ra đưa vào chân Vi xử lý. Ở trạng
thái bình thường, tín hiệu hồng ngoại truyền từ khối phát được Led thu thu nhận,
trên đầu ra 2 tín hiệu ở mức cao (mức 1); khi có người đi cắt qua khiến Led thu
mất tín hiệu, đầu ra 2 cho tín hiệu ở mức thấp (mức 0). Để có thể phân biệt được
là người đi vào hay đi ra ta mắc 2 bộ Thu- Phát song song và đặt cạnh nhau. Tín
hiệu thu được từ đầu ra của 2 Led thu được đưa vào 2 chân Vi xử lý để thực hiện
q trình tính tốn, kiểm tra, lưu trữ…

Bộ mơn Kỹ thuật máy tính

10


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
V c c -5 V
V c c -5 V

R 2

R 4

R 1

R 3
U 1
3

LE D TH U 1

O U T

2

TH 1

1

VSS VC C

D 1
LED PH AT 1

LE D TH U 2

O U T

2

TH 2

1

D 2
LED PH AT 2

VSS VC C

3

U 2

Module phát

Module thu

Hình 2.5: Module thu phát hồng ngoại
2.4.3. Module điều khiển trung tâm
Khối điều khiển trung tâm dùng vi điều khiển Pic 16F877A. Khi có tín
hiệu ngắt từ bộ thu hồng ngoại qua các chân RB4 và RB5 của cổng B thi Vi điều
khiển sẽ kích hoạt ngắt cổng B từ RB4>>RB7, qua thuật tốn đã nạp Pic thực
hiện chương trình điều khiển đưa tới các cổng A, C, D tín hiệu để điều khiển
khối hiển thị (Led 7 thanh) và khối chấp hành (module động lực).
Bộ tạo dao động dùng thạch anh 20M cung cấp ngồn dao động cho Pic
Bộ Reset cấp nguồn 5V và xác lập trạng thái ban đầu cho Pic.

Bộ mơn Kỹ thuật máy tính

11


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
V c c -5 V

R 5
R ES
V1
C 3

C 5

BT

T13
Y 1
Z TB

C 4

T14

T13
T14

13
14

Vout

2
3
4
5

6
7
8
9
10

V1

1

11
12
31
32

PVN 1
O S C 1 /C L K IN
O S C 2 /C L K O U T
R
R
R
R
R
R

A
A
A
A
A

A

R E
R E
R E
M C

R B 0 /IN T
R B1
R B2
R B 3 /P G M
R B4
R B5
R B 6 /P G C
R B 7 /P G D

0 /A N 0
1 /A N 1
2 /A N 2 /V R E F -/C V R E F
3 /A N 3 /V R E F +
4 /T 0 C K I/C 1 O U T
5 /A N 4 /S S * /C 2 O U T
R C 0 /T 1 O S O /T 1 C K I
0 /R D * /A N 5
R C 1 /T 1 O S I/C C P 2
1 /W R * /A N 6
R C 2 /C C P 1
2 /C S */A N 7
R C 3 /S C K /S C L
R C 4 /S D I/S D A

L R */V P P
R C 5 /S D O
R C 6 /T X/C K
R C 7 /R X/D T

VD D
VSS
VSS
VD D

P IC 1 6 F 8 7 7 A

R
R
R
R
R
R
R
R

D
D
D
D
D
D
D
D

0
1
2
3
4
5
6
7

/P
/P
/P
/P
/P
/P
/P
/P

S
S
S
S
S
S
S
S

P
P
P

P
P
P
P
P

0
1
2
3
4
5
6
7

3
3
3
3
3
3
3
4

3
4
5
6
7
8

9
0

1
1
1
1
2
2
2
2

5
6
7
8
3
4
5
6

S
S
S
S
S
S
S

1

2
2
2
2
2
2
3

9
0
1
2
7
8
9
0

L1
L2

TH 1
TH 2

1
2
3
4
5
6
7

Hình 2.6: Module điều khiển trung tâm
2.4.4. Module tương tác điều khiển (hiển thị)
Để tiện cho việc kiểm tra theo dõi số người hiện đang ở trong phòng, ta sử
dụng 2 Led 7 thanh mắc chung Anot với số người hiển thị tối đa là 99 người. Tín
hiệu điều khiển từ Vi xử lý đưa ra cổng C để bật tắt các thanh Led từ 1 đến
7( tích cực ở mức dương) tương ứng với các con số từ 0 đến 9 cần hiển thị. Để
Bộ mơn Kỹ thuật máy tính

12


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
hiển thị cả hai Led ta dùng thuật tốn qt Led với tín hiệu đưa ra từ cổng D
quyết định Led 1 hay Led 2 được bật.

9
10
L1
L2

S
S
S
S
S
S
S

1

2
3
4
5
6
7
8

L1
L2

M P X 2 -C A

1
2
3
4
5
6
7

A
B
C
D
E
F
G
D P

7SEG 1

Hình 2.7 : Module hiển thị
2.4.5.
Module chấp hành.
Bộ phận chấp hành có Role nối với thiết bị điện. Vi xử lý sau khi xử lý tín
hiệu sẽ gửi lệnh điều khiển để đóng mở Transistor cấp nguồn cho cuộn dây của
Role (dịng hoặc áp). Đèn điện được nối với nguồn 220V xoay chiều qua tiếp
điểm của Role, khi Role tác động thì đèn bật lên và ngược lại đèn tắt khi Role
thôi tác động. Để đảm bảo cho hệ thống có thể làm việc ở cả hai chế độ bằng tay
và tự động ta dùng cơng tắc 3 vị trí: ở vị trí 1 là chế độ làm việc tự động, cịn vị
trí 2 và 3 tương ứng với tắt/ bật đèn.

Bộ mơn Kỹ thuật máy tính

13


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

1
2

J1
220V~

V c c -5 V

SW 1
D 3

DEN

Q 1
N PN
R 4
R ES

3

R ES

LS1
R ELAY
5

R 3

4

Vout

2
1

D io t

Hình 2.8 : Module chấp hành của hệ thống bật tắt đèn thơng minh

Bộ mơn Kỹ thuật máy tính

14


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
2.5.Lựa chọn linh kiện.
2.5.1.
Vi điều khiển PIC16F877A
3 Sơ đồ chân vi điều khiển PIC 16F877A

Hình 2.9: Sơ đồ chân PIC 16F877A
4

Một vài thông số về vi điều khiển PIC 16F877A
Đây là vi điều khiển thuộc họ PIC16Fxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh có độ
dài 14 bit. Mỗi lệnh đều được thực thi trong một chu kì xung clock. Tốc độ hoạt
động tối đa cho phép là 20 MHz với một chu kì lệnh là 200ns. Bộ nhớ chương
trình 8Kx14 bit, bộ nhớ dữ liệu 368x8 byte RAM và bộ nhớ dữ liệu EEPROM
với dung lượng 256x8 byte. Số PORT I/O là 5 với 33 pin I/O. Các đặc tính
ngoại vi bao gồm các khối chức năng sau:
 Timer0: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số 8 bit.
 Timer1: bộ đếm 16 bit với bộ chia tần số, có thể thực hiện chức năng đếm dựa
vào xung clock ngoại vi ngay khi vi điều khiển hoạt động ở chế độ sleep.

Bộ môn Kỹ thuật máy tính

15


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

 Timer2: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số, bộ postcaler. Hai bộ Capture/so sánh/điều
chế độ rộng xung.
 Các chuẩn giao tiếp nối tiếp SSP (Synchronous Serial Port), SPI và I2C. Chuẩn
giao tiếp nối tiếp USART với 9 bit địa chỉ.
 Cổng giao tiếp song song PSP (Parallel Slave Port) với các chân điều khiển RD, WR, CS
bên ngồi.
 Các đặc tính Analog: 8 kênh chuyển đổi ADC 10 bit. Hai bộ so sánh.
 Bộ nhớ flash với khả năng ghi xóa được 100.000 lần. Bộ nhớ EEPROM với khả
năng ghi xóa được 1.000.000 lần. Dữ liệu bộ nhớ EEPROM có thể lưu trữ trên 40
năm. Khả năng tự nạp chương trình với sự điều khiển của phần mềm. Nạp được
chương trình ngay trên mạch điện ICSP (In Circuit Serial Programming) thông
qua 2 chân. Watchdog Timer với bộ dao động trong. Chức năng bảo mật mã
chương trình. Chế độ Sleep. Có thể hoạt động với nhiều dạng Oscillator khác
nhau.

Bộ môn Kỹ thuật máy tính

16


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
5

Sơ đồ khối vi điều khiển PIC 16F877A

Hình 2.10 : Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A
6

Tổ chức bộ nhớ
Cấu trúc bộ nhớ của vi điều khiển PIC16F877A bao gồm bộ nhớ chương

trình (program memory) và bộ nhớ dữ liệu (data memory) .
Bộ nhớ chương trình của vi điều khiển PIC16F877A là bộ nhớ flash ,
dung lượng bộ nhớ 8k word (1 word= 14bit) và được phân thành nhiều trang (từ
Bộ môn Kỹ thuật máy tính

17


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
page 0 đến page 3) .Như vậy bộ nhớ chương trinh có khả năng chứa được
8*1024 =8192 lệnh (vì một lệnh sau khi mã hóa sẽ có dung lượng 1 word (14
bit). Để mã hóa được địa chỉ của 8k word bộ nhớ chương trình , bộ đếm chương
trình có dung lượng 13 bit (PC<12:0>) . Khi vi điều khiển reset , bộ đếm chương
trình sẽ chỉ đến địa chỉ 0000h (reset vector). Khi có ngắt xảy ra , bộ đếm chương
trình sẽ chỉ đến địa chỉ 0004h (interrupt vector). Bộ nhớ chương trình khơng bao
gồm bộ nhớ stack sẽ được đề cập cụ thể trong phần sau.
Bộ nhớ dữ liệu của PIC là bộ nhớ EEPROM được chia ra làm
nhiều bank. Đối với PIC16F877A bộ nhớ dữ liệu được chia ra làm 4 bank.
Mỗi bank có dung lượng 128 byte, bao gồm các thanh ghi có chức năng đặc biệt
SFG (Special Function Register) nằm ở các vùng địa chỉ thấp và các thanh ghi
mục đích chung GPR (General Purpose Pegister) nằm ở vùng địa chỉ còn lại
trong bank. Các thanh ghi SFR thường xuyên được sử dụng (ví dụ như thanh ghi
STATUS) sẽ được đặt ở tất cà các bank của bộ nhớ dữ liệu giúp thuận tiện trong
quá trình truy xuất và làm giảm bớt lệnh của chương trình.
Stack khơng nằm trong bộ nhớ chương trình hay bộ nhớ dữ liệu mà là một
vùng nhớ đặc biệt không cho phép đọc hay ghi. Khi lệnh CALL được thực hiện
hay khi một ngắt xảy ra làm chương trình bị rẽ nhánh, giá trị của bộ đếm chương
trình PC tự động được vi điều khiển cất vào trong stack. Khi một trong các lệnh
RETURN, RETLW hat RETFIE được thực thi, giá trị PC sẽ tự động được lấy ra
từ trong stack, vi điều khiển sẽ thực hiện tiếp chương trình theo đúng qui trình

định trước.
Bộ nhớ Stack trong vi điều khiển PIC họ 16F87xA có khả năng chứa
được 8 địa chỉ và hoạt động theo cơ chế xoay vòng. Nghĩa là giá trị cất vào bộ
nhớ Stack lần thứ 9 sẽ ghi đè lên giá trị cất vào Stack lần đầu tiên và giá trị cất
vào bộ nhớ Stack lần thứ 10 sẽ ghi đè lên giá trị 6 cất vào Stack lần thứ 2. Cần
chú ý là khơng có cờ hiệu nào cho biết trạng thái stack, do đó ta khơng biết được
khi nào stack tràn. Bên cạnh đó tập lệnh của vi điều khiển dịng PIC cũng khơng
có lệnh POP hay PUSH, các thao tác với bộ nhớ stack sẽ hoàn toàn được điều
khiển bởi CPU.

Bộ mơn Kỹ thuật máy tính

18


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí
7

Các cổng xuất nhập của PIC16F877A
Cổng xuất nhập (I/O port) chính là phương tiện mà vi điều khiển dùng để
tương tác với thế giới bên ngồi. Sự tương tác này rất đa dạng và thơng qua q
trình tương tác đó, chức năng của vi điều khiển được thể hiện một cách rõ ràng.
Một cổng xuất nhập của vi điều khiển bao gồm nhiều chân (I/O pin), tùy
theo cách bố trí và chức năng của vi điều khiển mà số lượng cổng xuất nhập và
số lượng chân trong mỗi cổng có thể khác nhau. Bên cạnh đó, do vi điều khiển
được tích hợp sẵn bên trong các đặc tính giao tiếp ngoại vi nên bên cạnh chức
năng là cổng xuất nhập thông thường, một số chân xuất nhập cịn có thêm các
chức năng khác để thể hiện sự tác động của các đặc tính ngoại vi nêu trên đối
với thế giới bên ngoài. Chức năng của từng chân xuất nhập trong mỗi cổng hồn
tồn có thể được xác lập và điều khiển được thông qua các thanh ghi SFR liên

quan đến chân xuất nhập đó.
 Port A
Port A (RPA) bao gồm 6 I/O pin. Đây là các chân “hai chiều”
(bidirectional pin), nghĩa là có thể xuất và nhập được. Chức năng I/O này được
điều khiển bởi thanh ghi TRISA (địa chỉ 85h). Muốn xác lập chức năng của một
chân trong PortA là input, ta “set” bit điều khiển tương ứng với chân đó trong
thanh ghi TRISA và ngược lại, muốn xác lập chức năng của một chân trong Port
A là output, ta “clear” bit điều khiển tương ứng với chân đó trong thanh ghi
TRISA. Thao tác này hồn tồn tương tự đối với các PORT cịn lại. Bên cạnh đó
Port A cịn là ngõ ra của bộ ADC, bộ so sánh, ngõ vào analog ngõ vào xung
clock của Timer0 và ngõ vào của bộ giao tiếp MSSP (Master Synchronous
Serial Port).
Các thanh ghi SFR liên quan đến Port A bao gồm:
Port A (địa chỉ 05h)
: chứa giá trị các pin trong
Port A. TRISA (địa chỉ 85h) : điều khiển xuất nhập.
CMCON (địa chỉ 9Ch)
: thanh ghi điều khiển bộ so sánh.
CVRCON (địa chỉ 9Dh)
: thanh ghi điều khiển bộ so sánh điện áp.
ADCON1 (địa chỉ 9Fh)
: thanh ghi điều khiển bộ ADC.
 Port B
Bộ môn Kỹ thuật máy tính

19