Vi Mạch MCS 51 - Ứng Dụng Thực Tế part 3 pptx

Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển.

Giáo trình thực hành vi xử lý. 19 Biên soạn: Phạm Quang Trí
• 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.

Giáo trình thực hành vi xử lý. 20 Biên soạn: Phạm Quang Trí
1.2.6 Khối LCD:

• Sơ đồ nguyên lý:

VCC
D1
J128
CTRL LCD
1
2
3
R149
10K
ENA
25. KHOÁI LCD
BL
Q25
C1815
D4
D0
RS D2

R/W
LCD
16 Characters x 2 Lines
U57 TC1602A
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
GND
VCC
VEE
RS
R/W
E
D0
D1
D2
D3

D4
D5
D6
D7
LED+
LED-
D3
CONTRAST
BL
J104
POWER
1
2
3
GND
J127
DATA LCD
1
2
3
4
5
6
7
8
R148
2K7
D6
VCC
+5V

D7
J121
BACKLIGHT
1
2
D5
VCC
GND


• 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.

Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển.

Giáo trình thực hành vi xử lý. 21 Biên soạn: Phạm Quang Trí
Để điều chỉnh độ tương phản của các thông tin hiển thị trên LCD ta tiến hành điều chỉnh biến trở R149. Để bật
đèn chiếu nền cho LCD trong trường hợp ánh sáng môi trường yếu làm việc hiển thị thông tin trên LCD không
được rõ ràng thì ta cung cấp một mức logic cao (5V) vào đầu nối J121 (BACKLIGHT).

Lưu ý để khối này hoạt động ta cần phải cấp nguồn cho khối thông qua đầu nối J104 (POWER).

• Ứng dụng:

o Thí nghiệm phương pháp kết nối LCD với vi điều khiển.
o Thí nghiệm phương pháp điều khiển trạng thái làm việc của LCD.
o Thí nghiệm phương pháp điều khiển LCD hiển thị thông tin tĩnh hay động.

1.2.7 Khối công tắc:

• Sơ đồ nguyên lý:

SW27
SWITCH
20. KHOÁI COÂNG TAÉC
SW0
SW2
SW3
SW5
SW6
VCC
SW1
VCC
J106
POWER
1
2
3
GND
SW4
SW7

+5V
R147 10K
1
2
3
4
5
6
7
8
9
GND
J122
SWITCH
1
2
3
4
5
6
7
8


• Sơ đồ bố trí linh kiện:



Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển.

Giáo trình thực hành vi xử lý. 22 Biên soạn: Phạm Quang Trí
• Giới thiệu chung:

Nhiệm vụ chính của khối công tắc là sử dụng cho các bài thí nghiệm về giao tiếp giữa vi điều khiển với công
tắc, lập trình điều khiển dùng công tắc. Khối gồm 8 công tắc được thiết kế trên một DIP-SW, các công tắc này sẽ
tạo ra một mức logic cao (5V) hoặc thấp (0V) ở các bit tương ứng của đầu nối J122 (SWITCH) tuỳ theo vị trí của
công tắc trên DIP-SW (công tắc ở vị trí ON là mức logic thấp và ngược lại sẽ có mức logic cao).

Ngoài ra, khối này còn được sử dụng cho việc nối GND hoặc nối VCC cho các khối cần thiết, ví dụ như nối
GND cho các transistor trong khối LED 7 đoạn.

Lưu ý để khối này hoạt động ta cần phải cấp nguồn cho khối thông qua đầu nối J106 (POWER).

• Ứng dụng:

o Thí nghiệm phương pháp kết nối công tắc với vi điều khiển.
o Thí nghiệm ứng dụng điều khiển thiết bị bằng công tắc.
o Tạo các mức logic thấp (0V) hoặc logic cao (5V) cho các khối khác trên mô hình thí nghiệm.

1.2.8 Khối nút nhấn:

• Sơ đồ nguyên lý:

SW19
KEY0
GND
SW26
KEY7
K0
VCC

KEY4
K7
+5V
R128
4K7
GND
K4
SW21
KEY2
R132
4K7
VCC
K2
16. KHOÁI NUÙT NHAÁN
J91
PUSH KEY
1
2
3
4
5
6
7
8
K1
VCC
VCC
K5
R131
4K7

KEY0
J114
POWER
1
2
3
K0
K6
KEY1
K4
VCC
R129
4K7
KEY7
VCC
SW22
KEY3
SW24
KEY5
VCC
K1
K2
K7
R125
4K7
SW23
KEY4
SW25
KEY6
KEY2

K3
KEY6
R127
4K7
KEY5
SW20
KEY1
VCC
R126
4K7
K6
VCC
K3
K5
R130
4K7
KEY3


• Sơ đồ bố trí linh kiện:



• Giới thiệu chung:

Nhiệm vụ chính của khối nút nhấn là sử dụng cho các bài thí nghiệm về giao tiếp giữa vi điều khiển với nút
nhấn, lập trình điều khiển dùng nút nhấn. Khối gồm 8 nút nhấn được thiết kế theo nguyên tắc: nếu không nhấn nút
thì mức logic tại bit tương ứng của đầu nối J91 sẽ có mức logic cao (5V) và ngược lại khi nhấn nút thì sẽ có mức
logic cao.

Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển.

Giáo trình thực hành vi xử lý. 23 Biên soạn: Phạm Quang Trí
Ngoài ra, khối này còn được sử dụng cho việc tạo ra một xung kích có mức logic thấp (hoặc kích bằng cạnh
xung) cho các khối khác trên mô hình thí nghiệm, ví dụ như cung cấp xung đếm hoặc xung ngắt cho vi điều khiển.

Lưu ý để khối này hoạt động ta cần phải cấp nguồn cho khối thông qua đầu nối J114 (POWER).

• Ứng dụng:

o Thí nghiệm phương pháp kết nối nút nhấn với vi điều khiển.
o Thí nghiệm ứng dụng điều khiển thiết bị bằng nút nhấn.
o Tạo các tín hiệu xung có mức logic thấp cho các khối khác trên mô hình thí nghiệm.

1.2.9 Khối bàn phím:

• Sơ đồ nguyên lý:

R3
R1
SW3 3
C3
R1
SW10 8
R1
SW6 5
R0
R0
R2
SW14 0

C0
SW13
ESC
R2
C2
5. KHOÁI PHÍM MA TRAÄN
C2
C1
SW7 6
SW11 9
SW15
ENTER
R2
C3
R0
C2
J18
KEYPAD
1
2
3
4
5
6
7
8
C0
C0 C1
SW12 F3
SW5 4

SW9 7
C1
R1
R3
SW8 F2
R3
C3
SW4 F1
R2
C3
R3
SW16 F4
R0
SW1 1
C0
SW2 2
J15
KEYBOARD
1
2
3
4
5
6
7
8
C1
C2

• Sơ đồ bố trí linh kiện:


Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển.

Giáo trình thực hành vi xử lý. 24 Biên soạn: Phạm Quang Trí
• Giới thiệu chung:

Khối bàn phím trên mô hình thí nghiệm này được thiết kế dựa vào cấu trúc hàng và cột của ma trận. Bàn phím
gồm 16 phím được sắp xếp theo ma trận 4 x 4 (tức 4 hàng x 4 cột). Các hàng và cột của ma trận phím này được kết
nối với vi điều khiển thông qua đầu nối J15 (KEYBOARD), R0-R3: các hàng của ma trận phím, C0-C3: các cột
của ma trận phím.

Để điều khiển bàn phím ma trận này ta sử dụng phương pháp quét phím. Để điều khiển quét phím thì bạn xuất
một dữ liệu 4 bit (trong đó có 1 bit ở mức logic thấp và 3 bit còn lại ở mức logic cao) ra các cột của ma trận phím
(C0-C3), đọc 4 bit dữ liệu ở các hàng của ma trận phím (R0-R3) vào để kiểm tra xem có phím nào được nhấn hay
không. Nếu có phím nhấn thì trong 4 bit đọc vào sẽ có 1 bit ở mức logic thấp và dựa trên cơ sở đó để thiết lập mã
phím nhấn. Nếu không có phím nhấn thì 4 bit đọc vào đều có mức logic cao, khi đó ta chuyển mức logic thấp sang
cột kế tiếp để dò tìm phím khác.

• Ứng dụng:

o Thí nghiệm phương pháp kết nối bàn phím được thiết kế theo kiểu ma trận với vi điều khiển.
o Thí nghiệm ứng dụng điều khiển thiết bị bằng bàn phím.
o Thí nghiệm các phương pháp quét phím và nhận dạng phím nhấn.

1.2.10 Khối relay:

• Sơ đồ nguyên lý:

NC12
COM11
R92
2K2
NO21
NO11
LS1
RELAY 5V
3
4
5
6
8
7
1
2
COM21
R91
330
NO12
VCC
NC22
NO22NO12
GND
R89
330
NO11
COM21
VCCVCC
COM12

R90
2K2
6. KHOÁI RELAY
COM12
NC11
GND
Q18
C1815
+5V
J27
RELAY 1 OUT
1
2
3
4
5
6
7
8
D19
LED
D18
1N4148
NO21
NC11
+5V
NC22
+5V
COM12
J26

RELAY 2 OUT
1
2
3
4
5
6
7
8
NO12
LS2
RELAY 5V
3
4
5
6
8
7
1
2
NO21
NC12
COM22
VCC
GND
NC11
NC22
J111
POWER
1

2
3
COM11
COM22
REL1
GND
COM21
Q17
C1815
COM22
NO11
D17
LED
NO22
NO22
COM11
VCC
NC21
REL1
NC21
NC12
D20
1N4148
NC21


Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển.

Giáo trình thực hành vi xử lý. 25 Biên soạn: Phạm Quang Trí
• Sơ đồ bố trí linh kiện:

• Giới thiệu chung:

Trên mô hình thí nghiệm được thiết kế sẵn hai relay LS1 và LS2 cho các ứng dụng lập trình điều khiển đóng
ngắt công suất. Hai relay được điều khiển bằng đầu nối J18 (RELAY CTRL), để đóng (hoặc) relay thì bạn cần cung
cấp một mức logic cao (hoặc logic thấp) đến đầu nối J18 này. Các công tắc bên trong relay được nối ra bên ngoài
thông qua các đầu nối J26 (RELAY1 OUT) và J27 (RELAY2 OUT). Trong đó: COM (Common): điểm chung; NC
(Normal Close): điểm thường đóng; NO(Normal Open): điểm thường mở.

Lưu ý để khối này hoạt động ta cần phải cấp nguồn cho khối thông qua đầu nối J111 (POWER).

• Ứng dụng:

o Thí nghiệm phương pháp kết nối relay với vi điều khiển.
o Thí nghiệm ứng dụng điều khiển relay.

1.2.11 Khối tạo xung:

• Sơ đồ nguyên lý:

U18 LM555
3
4
8
1
52
6
7

OUT
RST
VCC
GND
CVTRG
THR
DSCHG
VCC
PULSE
+5V
PULSE
GND
C10
10u
J113
POWER
1
2
3
GND
R95
1K
J33
PULSE OUT
1
2
D22
1N4148
7. KHOÁI TAÏO XUNG
VCC

VCC
C9
104
C7
103
R96
100K
C11
103
R94
1KD21
1N4148
R93
100K
VCC
VCC

Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển.

Giáo trình thực hành vi xử lý. 26 Biên soạn: Phạm Quang Trí
• Sơ đồ bố trí linh kiện:



• Giới thiệu chung:

Khối tạo xung trên mô hình sử dụng vi mạch LM555 để tạo ra các xung vuông cung cấp cho các ứng dụng lập
trình điều khiển cần đến. Xung vuông được lấy ra tại đầu nối J33 (PULSE OUT), tần số xung được điều chỉnh bởi
biến trở R93 và phần trăm xung ở mức cao (hoặc thấp) được điều chỉnh bởi biến trở R96.

Lưu ý để khối này hoạt động ta cần phải cấp nguồn cho khối thông qua đầu nối J113 (POWER).

• Ứng dụng:

Phát xung clock có tần số thay đổi và tạo xung điều khiển cho vi điều khiển hoặc cho các khối khác trên mô
hình thí nghiệm.

1.2.12 Khối tạo áp thay đổi:

• Sơ đồ nguyên lý:

GND
R104
100K J46
V OUT 2
1
2
R106
100K
11. KHOÁI TAÏO AÙP
J48
V OUT 4
1
2
J47
V OUT 3
1
2
VCCVCC VCC
GND

R103
100K
VCC
VCC
+5V
R105
100KJ45
V OUT 1
1
2
D35
POWER
1
2
3


• Sơ đồ bố trí linh kiện:


Chương 1: Cấu hình của mô hình thí nghiệm vi điều khiển.

Giáo trình thực hành vi xử lý. 27 Biên soạn: Phạm Quang Trí
• Giới thiệu chung:

Khối tạo áp này được thiết kế trên mô hình chủ yếu nhằm mục đích để giả lập tín hiệu tương tự cung cấp cho
khối ADC thực hiện việc biến đổi. Khoảng điện áp thay đổi nằm trong khoảng 0V – 5V.

Lưu ý để khối này hoạt động ta cần phải cấp nguồn cho khối thông qua đầu nối D35 (POWER).

• Ứng dụng:

o Tạo các mức điện áp thay đổi liên tục từ 0V đến 5V cung cấp cho các khối trên mô hình thí
nghiệm.
o Giả lập tín hiệu tương tự cung cấp cho khối ADC.

1.2.13 Khối điều khiển động cơ bước:

• Sơ đồ nguyên lý:

GND
D7
D6
A
J31
CTRL MOTOR
1
2
3
4
5
6
7
8
D
C
J32
STEPPER2
1
2

3
4
A
+5V
VCC
B
8. KHOÁI MOTOR BUOC
D
C
B
U17 ULN2803
10 9
1
2
3
4
5
6
7
8
18
17
16
15
14
13
12
11
COM GND
IN1

IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
IN8
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8
GND
J30
STEPPER 1
1
2
3
4
D4
D5
C8
104
D2
VCC
D1
D0

J105
POWER
1
2
3
D3


• Sơ đồ bố trí linh kiện:



• Giới thiệu chung:

Khối điều khiển động cơ bước được thiết kế trên cơ sở vi mạch ULN2803, khối có thể điều khiển được cùng
lúc hai động cơ bước công suất nhỏ (điện áp hoạt động: 5VDC, dòng điện tiêu thụ: 500 mA).