ĐỒ ÁN Nghiên cứu và thiết kế mạch đếm người ra vào một cửa tại siêu thị bằng cảm biến laser
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (838.21 KB, 28 trang )
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, cuộc sống của con
người đã có những thay đổi ngày càng tốt hơn, mang lại sự tiện lợi tối ưu với
những trang thiết bị hiện đại phục vụ công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá
đất nước. Góp phần vào sự phát triển đó thì ngành kĩ thuật điện tử đã góp phần
không nhỏ trong sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước. Trong đó sự tích
hợp các mạch điện – điện tử ngày càng trở nên thiết yếu khi mà công nghệ ngày
càng phát triển hơn tiến tới thời đại của vi xứ lý vi mạch những mạch cồng kềnh
chiếm nhiều diện tích đã bị loại bỏ dần thay vào dó là các mạc siêu nhỏ gọn
gàng hơn đang đươc ưa chuộng. Những thành tựu của nó đã có thể biến được
những cái tưởng chừng như không thể thành những cái có thể, góp phần nâng
cao đời sống vật chất và tinh thần cho con người. Trong đó có ngành “Kĩ thuật
số” có vai trò rất quan trọng và việc áp dụng điều khiển bằng số trong công nghệ
hiện đại. Kĩ thuật số ra đời đã và đang làm nên một cuộc cách mạng trong mọi
lĩnh vực của đời sống hiện đại từ chiếc nồi cơm điện, máy giặt, máy điện
thoại… đến truyền hình, chụp ảnh, công nghệ thông tin,… Những ứng dụng của
nó trong sản xuất của các công ty lớn nhỏ là không thể kể hết. Xuất phát từ thực
tế tại các nhà máy và tham quan các doanh nghiệp sản xuất, chúng em đã được
thấy nhiều khâu được tự động hóa trong quá trình sản xuất. Một trong những
khâu đơn giản trong dây chuyền sản xuất tự động hóa đó là số lượng sản phẩm
làm ra được đếm một cách tự động. Tuy nhiên đối với những doanh nghiệp vừa
và nhỏ thì việc tự động hóa hoàn toàn chưa được áp dụng trong những khâu đếm
sản phẩm, đóng bao bì mà vẫn còn sử dụng nhân công. Từ những điều đã được
thấy đó và khả năng của chúng em, chúng em muốn làm một điều gì nhỏ để góp
phần vào giúp người lao động bớt phần mệt nhọc chân tay mà cho phép tăng
hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời đảm bảo được độ chính xác cao.
Đối với các nơi có nhiều dịch vụ tiện ích cho con người như các siêu thị, cửa
hàng...cần quản lý số lượng người ra vào để biết được tình hình kinh doanh của
siêu thị hoặc cửa hàng đó. Vậy nên chúng em quyết định thiết kế một mạch đếm
người vì nó rất phù hợp với thực tế và nó thật sự rất có ý nghĩa đối với chúng em
vì đã làm được một phần nhỏ đóng góp cho xã hội. Nhận thấy khả năng ứng
dụng rộng rãi của mạch đếm số lượt người ra vào cửa siêu thị. Chúng em đã
nghiên cứu và thiết kế dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy: Vũ Việt Hưng,
giảng viên khoa điện tử. Vì kiến thức, kinh nghiệm của chúng em còn hạn chế
nên đồ án không tránh được sai sót. Chúng em rất mong sự đánh giá của quý
thầy cô và bạn bè, để đồ án được hoàn thiện hơn.
1
CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ
I.1 Lí do chọn đề tài .
-Ngày nay việc nghiên cứu ứng dụng vi điều khiển vào các ứng dụng cuộc sống
khá phổ biến,điển hình là vi điều khiển các họ 8051.Ở trong công nghiệp cũng
như các lĩnh vực liên quan đém sản phẩm thì đã phát huy được lợi thế khi sử
dụng vi điều khiển việc đếm các sản phẩm đã trở nên đơn giản hơn giảm bớt
được nhiều sức lao động và thời gian.Được sự gợi ý của thầy VŨ VIỆT HƯNG
và qua tìm hiểu của các thành viên trong nhóm nên chúng em đã quyết định
chọn đề tài mạch đếm người ra vào sử dụng cảm biến laser với ứng dụng của
họ vi điều khiển 8051
I.2 Mục tiêu của đề tài .
-Đề tài nhằm mục đích nghiên cứu và chế tạo thành công mạch đếm người ra
vào một cửa sử dụng họ vi điều khiển 8051,kết quả hiển thị trên LED 7 thanh 4
số và báo hiệu bằng led đơn từ đó kiểm soát số người ra vào phòng.
I.3 Vấn đề cần giải quyết .
+Tìm hiểu các tài liệu liên quan đến đến đề tài nghiên cứu,đưa ra các giải pháp
tối ưu cho việc thiết kế chế tạo sản phẩm thực tế.
+Thiết kế và chế tạo mạch gồm các khối: Khối xử lí trung tâm dùng họ vi điều
khiển 8051,khối cảm biến,khối hiển thị.
+Tiến hành viết chương trình phần mềm phối hợp hoạt động các khối dưới sự
điều khiển của khối mạch chính chứ IC AT 89S52.
2
CHƯƠNG II: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
II.1.Cơ sở lý thuyết .
II.1.1 Tổng quan về họ vi điều khiển 8051 .
1.Giới thiệu chung về cấu trúc phần cứng .
-8051 là IC vi điều khiển,là vi mạch tổng quát của họ MCS-51,linh kiện đầu
tiên của họ này được hãng sản xuất Intel đưa ra thị trường.
-IC 8051 có các đặc trưng được tóm tắt như sau:
• 4KB EPROM bên trong.
• 128 Bytes RAM nội.
• 4 port xuất/nhập I/O 8bits
•
Giao tiếp nối tiếp
•
64KB vùng nhớ mã ngoài.
•
64KB vùng nhớ dữ liệu ngoại.
•
Xử lí Boolean
•
210 vị trí nhớ có thể định vị bit.
•
4µs cho hoạt động nhân và chia.
Sơ đồ chân của vi điều khiển 8051.
3
+Chân VCC:
-Chân số 40 là VCC , có chức năng cấp điện áp nguồn cho chíp. Nguồn điện áp
là+5V.
+Chân GND:
-Chân số 20 là GND, được nối với đất.V=0V.
+Chân XTAL1 và XTAL2:
-8051 có một bộ dao động trên chíp nhưng nó yêu cầu có một xung đồng hồ
ngoài để chạy nó. Một bộ dao động thạch anh sẽ được nối tới các chân đầu
vào XTAL1 (chân 19) và XTAL2 (chân 18). Bộ dao động thạch anh được nối
tới XTAL1 và XTAL2 cũng cần hai tụ gốm giá trị khoảng 30pF. Một phía của tụ
điện được nối xuống đất như được trình bày trên hình 2a.
-Cần phải lưu ý rằng có nhiều tốc độ khác nhau của họ 8051. Tốc độ được coi
như là tần số cực đại của bộ dao động được nối tới chân XTAL. Một bộ vi điều
khiển 8051 yêu cầu một tinh thể thạch anh có tần số không lớn hơn 20MHz. Khi
8051 được nối tới một bộ dao động tinh thể thạch anh và cấp nguồn thì ta có thể
quan sát tần số trên chânXTAL2 bằng máy hiện sóng. Nếu ta quyết định sử dụng
một nguồn tần số khác bộ dao động thạch anh, chẳng hạn như là bộ dao động
TTL thì nó sẽ được nối tới chân XTAL1, còn chân XTAL2 thì để hở không nối
như hình 2b.
Nối XTAL tới thạch anh
ngoài.
+Chân RST:
Nối XTAL tới nguồn đồng bộ
-RST là chân số 9 - Reset. Nó là một chân đầu vào có mức tích cực cao (bình
thường ở mức thấp). Khi cấp xung cao tới chân này thì bộ vi điều khiển sẽ được
Reset và kết thúc mọi hoạt động. Điều này thường được coi như là sự tái bật
nguồn. Khi kích hoạt tái bật nguồn sẽ làm mất mọi giá trị trên các thanh
ghi. Hình 3 liệt kê các thanh ghi đặc biệt của 8051 và giá trị của chúng sau khi
Reset.
+Chân EA:
4
-EA có nghĩa là truy cập ngoài (External Access): là chân số 31 trên vỏ kiểu
DIP. Nó là một chân đầu vào và phải được nối hoặc với Vcc hoặc GND. Hay
nói cách khác là nó không được để hở.
Các thành viên họ 8051 như 8751, 98C51 hoặc DS5000 đều có ROM trên chíp
lưu cất chương trình. Trong các trường hợp như vậy thì chân EA được nối
tới Vcc. Đối với các thành viên của họ như 8031 và 8032 mà không có ROM
trên chíp thì mã chương trình được lưu cất ở trên bộ nhớ ROM ngoài và chúng
được nạp cho 8031/32. Do vậy, đối với 8031 thì chân EA phải được nối đất để
báo rằng mã chương trình được cất ở ngoài.
Các chân mô tả ở trên đều phải được nối mà không cần thành phần nào được sử
dụng. Còn hai chân dưới đây được sử dụng chủ yếu trong hệ thống vi điều
khiển 8031.
+Chân PSEN:
- PSEN là chân đầu ra cho phép cất chương trình (Program Store Enable) trong
hệ thống. Trên vi điều khiển 8031, chương trình được cất ở bộ nhớ ROM ngoài
thì chân này được nối tới chân OE của ROM.
+Chân ALE:
-Chân cho phép chốt địa chỉ ALE là chân đầu ra tích cực cao. Khi nối 8031 tới
bộ nhớ ngoài thì cổng P0 dùng để trao đổi cả địa chỉ và dữ liệu. Hay nói cách
khác 8031 dồn cả địa chỉ và dữ liệu qua cổng P0 để tiết kiệm số chân.
Chân ALE được sử dụng để phân kênh địa chỉ và dữ liệu.
+Cổng P0:
-Cổng P0 chiếm tất cả 8 chân (từ chân 32 đến 39). Nó có thể được dùng như
cổng đầu ra, để sử dụng các chân của cổng P0 vừa làm đầu ra, vừa làm đầu vào
thì mỗi chân phải được nối tới một điện trở kéo bên ngoài 10k. Điều này là do
một thực tế là cổngP0 là một máng mở khác với các cổng P1, P2 và P3. Khái
niệm máng mở được sử dụng trong các chíp MOS về chừng mực nào đó nó
giống như collector hở đối với các chíp TTL.
-Trong bất kỳ hệ thống nào sử dụng 8751, 89C51 hoặc DS5000 ta thường nối
cổng P0 tới các điện trở kéo (Xem hình 5), bằng cách này ta có thể sử dụng
được cổng P0 cho cả 2 trường hợp đầu ra và đầu vào. Với những điện trở kéo
ngoài được nối, khi Reset cổng P0 được cấu hình như một cổng đầu ra.
5
Cổng P0 với các điện trở kéo
-Cổng P0 là đầu vào: Với các điện trở được nối tới cổng P0 nhằm để tạo nó
thành cổng đầu vào thì nó phải được lập trình bằng cách ghi 1 tới tất cả các bit
của P0.
-Vai trò kép của cổng P0: Như trên hình 1, cổng P0 được gán là các bit địa
chỉAD0 - AD7 cho phép nó được sử dụng vừa cho địa chỉ, vừa cho dữ liệu. Khi
nối 8051/31 tới bộ nhớ ngoài thì cổng P0 cung cấp cả địa chỉ và dữ liệu, 8051
dồn dữ liệu và địa chỉ qua cổng P0 để tiết kiệm số chân. ALE được sử dụng để
tách địa chỉ và dữ liệu với sự trợ giúp của IC chốt dữ liệu 74LS373.
+Cổng P1: Cổng P1 cũng chiếm tất cả 8 chân (từ chân 1 đến chân 8) nó có thể
được sử dụng như đầu vào hoặc đầu ra. So với cổng P0 thì cổng này không cần
đến điện trở kéo vì nó đã có các điện trở kéo bên trong. Trong quá trình Reset
thì cổng P1 được cấu hình như một cổng đầu ra.Cổng P1 là đầu vào: Tương
tự P0, để biến cổng P1 thành đầu vào thì nó phải được lập trình bằng cách ghi 1
đến tất cả các bit của nó.
+Cổng P2:
-Cổng P2 cũng chiếm 8 chân (các chân từ 21 đến 28). Nó có thể được sử dụng
như đầu vào hoặc đầu ra, giống như cổng P1, cổng P2 cũng không cần điện trở
kéo vì nó đã có các điện trở kéo bên trong. Khi Reset, thì cổng P2 được cấu hình
như một cổng đầu ra.
-Cổng P2 là đầu vào: Để tạo cổng P2 như đầu vào thì nó phải được lập trình
bằng cách ghi các số 1 tới tất cả các chân của nó.
-Vai trò kép của P2: Trong các hệ thống 8751, 89C51 và DS5000 thì P2 được
dùng như đầu ra. Tuy nhiên trong hệ thống 80312 thì cổng P2 có thể được dùng
cùng vớiP0 để tạo ra địa chỉ 16 bit đối với bộ nhớ ngoài. Như chỉ ra trên hình
6
1 cổng P2 cũng được chỉ định như là các bit địa chỉ A8 - A15 báo chức năng kép
của nó. Vì một bộ 8031 có khả năng truy cập 64k byte bộ nhớ ngoài, nên nó cần
một đường địa chỉ 16 bít. Trong khi P0 cung cấp 8 bit thấp qua A0 - A7. Công
việc của P2 là cung cấp các bít địa chỉ A8 -A15. Hay nói cách khác khi 8031
được nối tới bộ nhớ ngoài thì P2 được dùng cho 8 bít cao của địa chỉ 16 bit và
nó không thể dùng cho vào/ra.
- Từ những trình bày trên đây ta có thể kết luận rằng trong các hệ thống vi điều
khiển 8751, 89C51 hoặc DS5000 thì ta có các cống P0, P1, P2 và P3 cho các
thao tác vào ra và như thế là có thể đủ cho các ứng dụng với hầu hết các bộ vi
điều khiển.
+Cổng P3:
-Cổng P3 chiếm tổng cộng là 8 chân từ chân 10 đến chân 17. Nó có thể được sử
dụng như đầu vào hoặc đầu ra. Cống P3 không cần các điện trở kéo cũng
như P1 và P2. Mặc dù cổng P3 được cấu hình như một cống đầu ra khi Reset,
nhưng đây không phải là cách nó được sử dụng phổ biến nhất.
-Cống P3 được bổ sung các chức năng quan trọng, đặc biệt. Bảng 2 cung cấp các
chức năng khác của cống P3. Thông tin này áp dụng cho cả 8051 và 8031:
Bít của cống P3
Chức năng
chân số
P3.0
Nhận dữ liệu (RXD)
10
P3.1
Phát dữ liệu (TXD)
11
P3.2
Ngắt 0(INT0)
12
P3.3
Ngắt 1(INT1)
13
P3.4
Bộ định thời 0 (TO)
14
P3.5
Bộ định thời 1 (T1)
15
P3.6
Ghi (WR)
16
P3.7
Đọc (RD)
17
Bảng 2: Các chức năng khác của cống P3
-Các bit P3.0 và P3.1 cung cấp tín hiệu nhận và phát dữ liệu trong truyền thông
dữ liệu nối tiếp.
--Các bit P3.2 và P3.3 được dành cho các ngắt ngoài.
--Bit P3.4 và P3.5 được dùng cho các bộ định thời 0 và 1.
--Cuối cùng các bit P3.6 và P3.7 để ghi và đọc các bộ nhớ ngoài khi được nối tới
các hệ thống 8031.
7
2.Giới thiệu chung về cấu trúc bên trong .
-Bộ nhớ bên trong 8051 bao gồm RAM và ROM.RAM bao gồm nhiều thành
phần:lưu trữ đa dụng,phần lưu trữ địa chỉ hóa từng bank thanh ghi và các thanh
ghi chức năng đặc biệt.
-8051 có bộ nhớ theo cấu trúc Harvard: có những vùng nhớ riêng biệt cho
chương trình và dữ liệu.Chương trình và dữ liệu có thể chức trong 8051 nhưng
8051 vẫn có thể kết nối 64Kb bộ nhớ trương trình và 64Kb bộ nhớ dữ liệu mở
rộng.
+RAM trong 8051 được phân chia như sau:
-các bank thanh ghi có địa chỉ từ 00H đến 1FH
-RAM địa chỉ hóa từng bit có địa chỉ từ 20H đến 2FH
-RAM đa dụng từ 30H đến 7FH
-Các thanh ghi chức năng đặc biệt từ 80H đến FFH
8
II.1.2 Tìm hiểu IC AT89S52 .
1.
Cấu trúc phần cứng .
Nhóm chân điều khiển vào/ra:
+Port 0: Gồm 8 chân(từ 32 đến 39) có hai chức năng:
-Chức năng xuất/nhập: Các chân này được dùng để nhận tín hiệu bên ngoài vào
để xử lí hoặc dùng để xuất tín hiệu ra bên ngoài.
-Chức năng là bus dữ liệu hoặc bus địa chỉ (lấy dữ liệu từ ROM hoặc RAM
ngoại,còn được dùng để định địa chỉ của bộ nhớ ngoài.
+Port 1: Gồm 8 chân(từ chân 1 đến chân 8):Có chức năng làm các đường xuất
nhập,không có chức năng khác.
+Port 2: Gồm 8 chân(từ chân 21 đến chân 28): có hai chức năng:
-Chức năng xuất nhập.
-Chức năng là bus địa chỉ cao:Khi kết nối với bộ nhớ ngoài có dung lượng lớn,
cần 2 Byte để định địa chỉ của bộ nhớ.Byte thấp do P0 đảm nhận,byte cao do P2
đảm nhận.
+Port 3: Gồm 8 chân (từ chân 10 đến chân 17):
-Chức năng xuất nhập.
-Port 3còn dùng phục vụ các chức năng đặc biệt của CPU:
P3.0: RXD (serial input port)-Chân phát dữ liệu của port nối tiếp
P3.1: TXD (serial output port)-Chân thu dữ liệu của port nối tiếp
P3.2: INT0 (external interrupt 0)-Ngõ vào ngắt ngoài 0
P3.3: INT1 (external interrupt 1)-Ngõ vào ngắt ngoài 1
P3.4: T0 (timer 0 external input)-Ngõ vào bộ định thời đếm 0
P3.5: T1 (timer 1 external input)- Ngõ vào bộ định thời đếm 1
P3.6: WR (external data memory-write strobe)-Điều khiển ghi dữ liệu vào RAM
ngoài
P3.7: RD (external data memory-read strobe)- -Điều khiển đọc dữ liệu vào RAM
ngoài
Nhóm chân nguồn:
-VCC:chân 40,điện áp cung cấp 5VDC.
-GND:chân 20, nối Mass.
Nhóm chân dao động:
Gồm chân 18 và chân 19( XTAL1 và XTAL2 ),cho phép ghép nối thạch anh vào
mạch dao động bên trong vi điều khiển,được sử dụng để nhận nguồn xung clock
từ bên ngoài để hoạt động,thường được ghép nối với thạch anh và các tụ để tạo
nguồn xung clock ổn định.
XTAL1: Ngõ vào đến mạch khuếch đại dao động đảo và ngõ vào đến mạch tạo
xung clock bên trong.
9
XTAL2:Ngõ ra từ mạch khuếch đại dao động đảo.
Nhóm chân chọn bộ nhớ chương trình:
Chân 31 (EA/VPP): Dùng để xác định chương trình thực hiện được lấy từ RAM
nội hay RAM ngoại.
-Chân 31 nối mass: Sử dụng bộ nhớ bên ngoài vi điều khiển.
-chân 31 nối VCC: Sử dụng bộ nhớ chương trình (4Kb) bên trong vi điều khiển
RST(chân RESET): Ngõ vào RST ở chân 9 là ngõ vào reset dùng để thiết
lập trạng thái ban đầu cho vi điều khiển.Hệ thống sẽ được thiết lập lại các giá trị
ban đầu nếu ngõ này ở mức 1 tối thiểu 2 chu kỳ máy.
Chân cho phép bộ nhớ chương trình PSEN(program store enable):
Tín hiệu được xuất ra ở chân 29 dùng để truy xuất bộ nhớ ngoài.Chân này
thường được nối với chân OE của ROM ngoài.
Chân ALE(Cho phép chốt địa chỉ -chân 30)
Khi vi điều khiển truy xuất bộ nhớ từ bên ngoài,P0 vừa có chức năng là bus địa
chỉ vừa có chức năng là bus dữ liệu do đó phải tách các đường dữ liệu và địa
chỉ.Tín hiệu ở chân ALE dùng làm tín hiệu điều khiển để giải đa hợp các đường
địa chỉ và các đường dữ liệu khi kết nối chúng với IC chốt.Các xung tín hiệu
ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tốc độ dao động đưa vào vi điều khiển ,như vậy có
thể dùng tín hiệu ở ngõ ra ALE làm xung clock cung cấp cho các phần khác của
hệ thống. Sơ đồ chân AT89S52:
2.
Cấu trúc bên trong .
10
Phần chính của vi điều khiển AT89S52 là bộ xử lí trung tâm(CPU) bao gồm:
-Thanh ghi tích lũy A
-Thanh ghi tích lũy phụ B,dùng cho phép nhân và chia
-Đơn vị logic học(ALU)
-Từ trạng thái chương trình(PSW)
-Bốn băng thanh ghi
-Con trỏ ngăn xếp
Ngoài ra còn có bộ nhớ chương trình,bộ giải mã lệnh,bộ điều khiển thời gian và
logic.
11
II.1.3.Các linh kiện thường dùng cho đề tài .
1-
Điện trở:
-Điện trở là linh kiện thụ động có tác dụng cản trở cả dòng và áp.
-Điện trở được sử dụng rất nhiều trong các mạch điện tử.
R= .l/S
+Trong đó:
là điện trở suất của vật liệu
-S là thiết diện của cuộn dây
-l là chiều dài của cuộn dây
-Điện trở là đại lượng vật lí đặc trưng cho khả năng cản trở dòng điện của một
vật thể dẫn điện.Nó được định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật
thể đó và cường độ dòng
điện đi qua nó.
2-
Biến trở .
-Là một điện trở thay đổi
được có tác dụng thay đổi
điện áp theo yêu cầu của
người sử dụng.
12
3- Thạch anh 12Mhz:
-Là nguồn tạo xung nhịp dao động
clock ổn định 12Mhz cho dao động của AT89S52.Thạch anh sẽ được gắn vào
chân XTAL1 và XTAL2.
4- Transistor .
-2N2222 là transistor BJT
gồm ba miền tại bởi hai tiếp
giáp p-n,trong đó miễn giữa là
bán dẫn loại p,Miền có mật độ
tạp chất cao nhất kí hiệu là
n+ là miền phát(emitter).Miền
có tạp chất thấp hơn kí hiệu là
n gọi là miền thu(collector).
Miền giữa có mật độ tạp chất
rất thấp kí hiệu là p (base).Ba
chân kim loại gắn với ba miền tương ứng với ba cực
emitter(E),base(B),collector(C) của transistor.
5- Tụ điện .
13
-Lọc nhiễu cho dao động thạch anh.Hai tụ gốm 33pF sẽ được nối một đầu với
chân thạch anh,đầu kia nối vào Mass.
-Tụ điện là một linh kiện thụ động,cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực kim loại
ghép cách nhau một khoảng d ở giữa hai bản tụ là dung dịch hay chất điện môi
cách điện có điện dung C.Đặc điểm của tụ là cho dòng điện xoay chiều đi
qua,ngăn cản dòng điện một chiều.
+Công thức tính điện dung của tụ: C= .S/d
-Trong đó: là hằng số điện môi
-S là diện tích bề mặt tụ
-D là bề dày chất điện môi
-Tụ điện phẳng gồm hai bàn phẳng kim loại diện tích đặt song song và cách
nhau một khoảng d.
-Cường độ điện trường bên trong tụ có trị số:
E=
-Trong đó:
=8.86.
/N.
- là hằng số điện môi tương đối của môi trường đối với chân không
6- Led đơn.
14
Led là một dạng diode phát quang,khi phân cực thuân thì led phát sáng,phân cực
ngược thì led không sáng.
7- Led 7 đoạn 4 số.
1.Cấu tạo:
15
-LED 7 đoạn 4 số cấu tạo từ 4 led 7 đoạn đơn.
- Led 7 đoạn có cấu tạo bao gồm 7 led đơn xếp theo hình phía trên và có thêm
một led đơn hình tròn nhỏ thể hiện dấu chấm tròn ở góc dưới, bên phải của led 7
thanh.
- 8 led đơn trên led 7 thanh có Anode (cực +) hoặc Cathode (cực -) được nối
chung với nhau vào một điểm và được đưa chân ra ngoài để kết nối với mạch
điện. 7 cực còn lại trên mỗi led đơn của led 7 đoạn và 1 cực trên led đơn ở góc
dưới, bên phải của led 7 đoạn được đưa thành 8 chân riêng để điều khiển cho led
sáng tắt theo ý muốn.
- Nếu led 7 đoạn có Anode (cực +) chung, đầu chung này được nối với +Vcc,
các chân còn lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các led đơn, led chỉ
sáng khi tín hiệu đặt vào các chân này ở mức 0.
- Nếu led 7 đoạn có Cathode (cực -) chung, đầu chung này được nối xuống
Ground (hay Mass), các chân còn lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của
các led đơn, led chỉ sáng khi tín hiệu đặt vào các chân này ở mức 1.
16
2.Mã led 7 thanh
- Mã LED 7 đoạn có Anode chung, muốn thanh nào sáng ta xuất ra chân
Cathode của LED đơn đó mức 0. Từ đó ta có bảng giải mã LED 7 đoạn Anode
chung như sau:
- Mã LED 7 đoạn Cathode chung, muốn thanh nào sáng ta xuất ra chân Anode
của LED đơn đó mức 1. Từ đó ta có bảng giãi mã LED 7 đoạn Cathode chung
như sau:
17
18
-3.Phương pháp quét led:
+ Ở trên là sơ đồ xung của phương pháp quét led ( 2 led ).
+ Ở hình trên là sơ đồ xung của phương pháp quét 4 led.
- Như vậy so sánh 2 giản đồ ta nhận thấy bản chất của phương pháp quét led là
trong một thời điểm chỉ có 1 led 7seg sáng. Hay nói cách khác là trong một chu
19
kì T các led thay nhau lần lượt sáng. Điều đó sẻ làm cho việc đưa mã hiển thị ra
led 1 cách dể dàng, code ngắn gọn và đở tiêu tốn nhiều công suất và VDK sẻ
đảm nhận nhiệm vụ quét này thông qua ngôn ngử lập trình.
- Nếu quét 2 led thì 2 chân của VDK sẻ đảm nhận nhiệm vụ đống mở điện cấp
cho led còn 8 chân sẻ đưa data ra led.
- Nếu quét 4 led thì 4 chân của VDK sẻ đảm nhận nhiệm vụ đống mở điện cấp
cho led còn 8 chân sẻ đưa data ra led.
- Tương tự cho số led >4 nhưng phải đảm bảo đủ chân dùng VDK bằng cách
này và tần số quét phù hợp.
8-Ổn áp LM7805.
+Chức năng:
-LM78xx là loại dòng IC dùng để ổn định điện áp dương đầu ra, với điều kiện
đầu vào luôn luôn > đầu ra 3V.
-Tùy loại IC 78xx mà nó ổn áp đầu ra là bao nhiêu.
-Họ IC 78xx gồm có 3 chân :
--Chân 1 (Vin): Chân nguồn đầu vào
--Chân 2 (GND): Chân nối đất
--Chân 3 (Vout): Chân nguồn đầu ra.
LM7805
Cấu tạo trong
Sơ đồ chân
8- LM358
+LM358 là bộ khuếch đại thuật toán công suất thấp,bộ khuếch đại này có ưu
điểm hơn so với các bộ khuếch đại thuật toán chuẩn trong các ứng dụng dùng
nguồn đơn.LM358 có thể hoạt động từ mức điện áp 3V đến 32V.
+Các đặc trưng của LM358:
20
-Công suất cực máng thấp.
-Có 2 bộ khuếch đại thuật toán bên trong có độ lợi cao.
-Tương thích với nhiều dạng mạch logic.
LM358
Cấu tạo bên trong LM358
II.2.Thiết kế và thi công .
II.2.1 Thiết kế phần cứng .
1. Sơ đồ khối của sản phẩm .
21
2. Chức năng các khối .
Khối nguồn : Là hệ thống điện áp cung cấp cho mạch,giúp mạch luôn hoạt
động,điện áp cung cấp cho mạch là 5V.Ở mạch này sử dụng nguồn 9V từ pin.
Khối cảm biến : Để cảm nhận mỗi người đi qua thì cảm biến phải có phần thu
và phần phát.Phần thu phát ra tia laser,phần thu nhận tia laser đó.
Khối xử lí : Là bộ phận gồm 2 chức năng:
+Phối ghép các khối khác nhau trong mạch,giúp cho các khối hoạt động theo
một chu trình nhất định.
+Nhận tín hiệu từ khối cảm biến rồi xử lí đưa tín hiệu ra khối hiển thị.
Khối hiển thị: Bao gồm hệ thống LED 7 thanh 4 số và led báo hiệu
+Hệ thống led 7 thanh hiển thị số người ra vào.
+Hệ thống led đơn báo hiệu mức độ số lượng người trong phòng.
3. Sơ đồ nguyên lý của mạch .
4. Nguyên lí hoạt động:
+khi nguồn được cấp vào mạch sẽ đi qua ổn áp lm7805 qua tụ lọc,cung cấp
nguồn cho hệ thống và led đơn sáng báo có nguồn cấp.
22
+ Bên cảm biến ra (OUT):
-Ở chế độ bình thường:
-Quang trở dẫn ->Q2 dẫn->điện áp vào chân 5 LM358~2.5V.Khi đó IC LM358
sẽ thực hiện so sánh tín hiệu này với tín hiệu nguồn cấp tại chân 6 của LM358
qua biến trở RV1, khi đó đầu ra tại chân 7 của LM358 là mức thấp nên Q5
ngắt.Bên cảm biến vào(IN) cũng vậy .Chân T1( chân 15 của 89S52) và chân
WR(chân 16 của 89S52) luôn ở mức cao do lấy nguồn trực tiếp 5V qua trở
R8(out) và R7(in).
- Khi có một người đi qua bộ cảm biến laser, ánh sáng laser từ bên phát không
tới bên thu: +Bên cảm biến ra :quang trở không dẫn->Q2 ngắt->điện áp vào
chân 5 LM358~5V.Khi đó IC LM358 sẽ thực hiện so sánh tín hiệu này với tín
hiệu nguồn cấp tại chân 6 của LM358 qua biến trở RV1, khi đó đầu ra tại chân 7
của LM358 là mức cao nên Q4 dẫn. Khi đó Chân T1( chân 15 của 89S52)
chuyển sang mức thấp đưa vào vi điều khiển xử lí và hiển thị số người ra/vào.
+Tương tự như bên cảm biến ra bên cảm biến vào cũng hoạt động theo nguyên lí
trên.
+Vi điều khiển sẽ xử lí tín hiệu nhận được từ chân 15 và 16 để hiển thị số người
trên led 7 thanh.
+Khi chân 15 ở mức thấp(IN) -> chân 16 ở mức thấp(OUT).Bộ đếm +1
+Khi chân 16 ở mức thấp(OUT) -> chân 15 ở mức thấp(IN)Bộ đếm -1
+Bình thường LED đơn xanh sáng khi có 1 người,khi số người >4 Led vàng sẽ
sáng và khi số người >9 led đỏ sẽ sáng biểu thị mức độ số lượng.
II.2.1 Thiết kế phần mềm .
#include <REGX51.H>
int i=0;
unsigned char code
ma[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};
void delay(unsigned char t)
{
unsigned char i,j;
23
for(i=0;i
for(j=0;j<125;j++);
}
}
int dem()
{
if(P3_5==0)
{
while(P3_5==0);
if(P3_6==0)
{
while(P3_6==0);
i++;
if(i==10000)
i=9999;
}
}
if(P3_6==0)
{
while(P3_6==0);
if(P3_5==0)
{
24
while(P3_5==0);
i--;
if(i<0)
i=0;
}
}
return i;
}
void lay(unsigned int dem)
{
P1_0=P1_1=P1_2=0;
if((dem>=1)&&(dem<5))
{ P1_2=1;
P1_1=0;
P1_0=0;
}
else if ((dem>=5)&&(dem<10))
{ P1_1=1;
P1_2=0;
P1_0=0;
}
else if (dem>=10)
{P1_0=1;
25
