Đề tài: Nghiên cứu thiết kế mạch đếm xe vào ra sử dụng vi điều khiển MCS51

Đề tài: Nghiên cứu thiết kế mạch đếm xe vào/ra sử dụng vi điều khiển MCS51
MỤC LỤC
ĐỀ TÀI ...................................................................................................................................... 2
CHƢƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ NHIỆM VỤ THƢ ............................................................. 3
1. Đặt vấn đề .......................................................................................................................... 3
2. Nhiệm vụ thƣ ..................................................................................................................... 3
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐẾM ........................................... 4
2.1 Ic rời ................................................................................................................................. 4
2.2 Mạch dùng PLC .............................................................................................................. 4
2.3 Mạch kết nối với máy tính ........................................................................................... 14
2.4 Mạch dùng kỹ thuật vi điều khiển .............................................................................. 14
CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG .............................................................................. 15
3.1. Sơ đồ khối
3.2. Giới thiệu chung .......................................................................................................... 15
3.2.1 Chíp AT 89S52 ........................................................................................................... 15
3.2.2 CD4558 ....................................................................................................................... 18
3.2.3 LCD ............................................................................................................................. 18
3.2.4 LM7805 ....................................................................................................................... 21
3.3 Sơ đồ các khối .............................................................................................................. 23
3.3.1 Khối cảm biến ............................................................................................................ 23
3.3.2 Khối hiển thị ............................................................................................................... 24
3.3.3 Khối lƣu trữ ............................................................................................................... 24
3.3.5 Khối xử lí .................................................................................................................... 25
3.3.6 Khối nguồn ................................................................................................................. 26
CHƢƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN MỀM................................................................................ 27
CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ PHƢƠNG HƢỚNG PHÁT TRIỂN .................................. 39
1. Ƣu điểm, nhƣợc điểm ..................................................................................................... 39
2. Phƣơng hƣớng phát triển............................................................................................... 39
3. Kết luận ........................................................................................................................... 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................................... 40

1


Đề tài: Nghiên cứu thiết kế mạch đếm xe vào/ra sử dụng vi điều khiển MCS51

ĐỀ TÀI
Nghiên cứu thiết kế mạch đếm xe vào/ra sử dụng vi điều khiển MCS51
1, Nguyễn Thị Nhuận
2, Đinh Thế Phú

Nhóm trưởng

3, Đặng Ngọc Tuyết
4, Nguyễn Mạnh Quân
Nhiệm vụ thiết kế :


Tìm hiểu phương pháp đếm sản phẩm bằng cách dùng cảm biến hồng

ngoại.


Mạch có giao tiếp với bộ nhớ ngoài để lưu sản phẩm đếm được.



Đưa ra tín hiệu điều khiển barie khi đầy xe



Có các phím chức năng để đọc, cài đặt chức năng và lưu sản phẩm đếm.



Hiển thị kết quả đếm lên LCD.

Yêu cầu:


Chương 1: Đặt vấn đề và nhiệm vụ thư.



Chương 2: Tổng quan về các phương pháp đếm sản phẩm . (2 tuần)



Chương 3: Thiết kế phần cứng.

(2 tuần)



Chương 4: Thiết kế phần mềm.

(2 tuần)



Chương 5: Kết luận và phương hướng phát triển.

(1 tuần)

(1 tuần)

2


Đề tài: Nghiên cứu thiết kế mạch đếm xe vào/ra sử dụng vi điều khiển MCS51
CHƢƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ NHIỆM VỤ THƢ
1. Đặt vấn đề
Hiện nay số lượng xe ô tô ở Việt Nam ngày một tăng, nhất là ở những thành phố lớn như
Hà Nội và TP Hồ Chí Minh. Theo các chuyên gia về giao thông, mỗi chiếc ô tô cần có diện
tích đỗ xe tính khoảng 15 – 20m2, đối với các khu chung cư và khu đô thị thì cứ 100m2 diện
tích mặt sàn sử dụng thì cần có một chỗ đỗ xe ô tô. Với số lượng ô tô hiện có và mức độ tăng
ô tô như hiện nay thì việc thiếu bãi đỗ xe chắc chắn xảy ra tại các thành phố lớn, bởi vậy nhu
cầu về bãi đỗ xe ô tô là rất lớn. Với những gara ô tô lớn, số lượng xe nhiều thì cần phải có
mạch điện để giúp đỡ cho việc điều khiển và quản lý số lượng xe trong gara là rất cần thiết,
nhưng nếu số lượng xe ô tô vào lớn quá mức cho phép của gara thì sẽ gây cản trở lưu thông
trong gara vì thế cần giới hạn số lượng xe vào gara. Vì vậy việc thiết kế mạch đếm điều khiển
và quản lý số lượng xe ô tô sẽ giúp ta kiểm soát được số lượng ô tô trong gara tại mỗi bãi đậu
xe là rất cần thiết.
2. Nhiệm vụ thƣ
Mục đích của mô hình là điều khiển đóng mở cửa gara, đếm số lượng xe ô tô là giúp cho
người quản lý gara ô tô đếm được số lượng ô tô và giới hạn lượng xe vào phù hợp với sức
chứa của gara. Yêu cầu của mạch đếm số lượng xe ô tô là phải chạy một cách chính xác, ổn
định, gọn nhẹ dễ lắp đặt, dễ sửa chữa và giá thành thấp.
Xuất phát từ những nhu cầu thực tế như nêu ở trên, nhóm chúng em quyết định chọn đề
tài “Nghiên cứu thiết kế mạch đếm xe vào/ra phẩm vào sử dụng vi điều khiển MCS51”

3


Đề tài: Nghiên cứu thiết kế mạch đếm xe vào/ra sử dụng vi điều khiển MCS51
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐẾM
Trên thực tế ta có rất nhiều phương pháp khác nhau để đếm số xe vào ra trong một bãi đỗ xe
như: mạch sử dụng IC rời, mạch dùng PLC , mạch kết nối với máy tính, mạch sử dụng vi xử
lí…v..v..
2.1 Mạch sử dụng Ic rời
Mạch sử dụng các con ic rời ghép nối lại với nhau tạo nên các khối.các khối này ghép nối
lại với nhau tạo nên một mạch đếm xe vào ra sử dụng các ic rời

Khối hồng ngoại

Khối điềukhiển

Khối đếmếm

Khối nguồn

Khối giải mã

Khối hiển thị
Hình 2.1 Sơ đồ khối mạch IC rời đếm xe vào ra
2.1.1 Chức năng từng khối:
A, Khối nguồn:

Hình 2.2 Khối nguồn
Tạo ra dòng điện ổn định cung cấp cho toàn mạch. Mạch dùng nguồn 9V cấp cho LED 7
đoạn. Riêng IC 7805 dùng để ổn định dòng 5V cấp cho IC.

B. Khối hồng ngoại:
Khối hồng ngoại gồm 2 khối thu và phát hồng ngoại:
4


Đề tài: Nghiên cứu thiết kế mạch đếm xe vào/ra sử dụng vi điều khiển MCS51
-

Khối phát hồng ngoại chủ yếu phát ra ánh sáng hồng ngoại cấp cho mạch thu hồng
ngoại.

-

Khối thu hồng ngoại dùng để thu ánh sáng từ mạch phát hồng ngoại để điều khiển

Hình 2.3 Khối thu hồng ngoại
C. Khối đếm
Sử dụng ic 40192, nhận xung từ khối điều khiển để đếm lên hoặc đếm xuống, đồng
thờixuất ra giá trị BCD chuyển đến khối giải mã.

Hình 2.4 Khối đếm
Chức năng của IC 40192:
Đây là IC vừa có khả năng đếm lên vừa có khả năng đếm xuống với ngõ ra là số BCD.
Đếm lên hay đếm xuống là tùy thuộc vào kết nối xung clock vào chân CLKU hay chân
CLKD.Do đó trên mạch có thể thấy đối với IC 40192 đơn vị (IC 1) chân CLKU được nối với
5


Đề tài: Nghiên cứu thiết kế mạch đếm xe vào/ra sử dụng vi điều khiển MCS51
dữ liệu lấy từ cửa vào còn chân CLKD được nối với dữ liệu lấy từ cửa ra. Còn đối với IC

40192 hàng chục (IC 2) chân CLKUđược nối với chân /CO của IC 1 còn chân CLKD được
nối với chân BO của IC1. Nhìn vào sơ đồ nguyên lý ta thấy IC 40192 bắt đầu đếm lên của
xung clock, khi ngõ ra đang ở giá trị 1001(số 9) mà gặp cạnh xuống của clock tại chân CLKU
thì chân CO sẽ từ mức 1 chuyển xuống mức 0 nếu tiếp theo đó là 1 cạnh lên của clock thì giá
trị ở ngõ ra sẽ chuyển từ 1001 sang 0000 đồng thời chân CO sẽ trở lại mức 1 (tạo ra 1 cạnh
lên), giải thích tương tự với chân BO nhưng lần này là ngõ ra chuyển Mạch đếm sản phẩm
kiểm tra xe ra vào dùng IC và hồng ngoại từ 0000 sang 1001 và xét tại chân CLKD .Điều này
giải thích cho cách đấu 2 tầng : hàng chục và hàng đơn vị của mạch, khi hàng đơn vị đếm lên
chuỷen từ 9 sang 0 thì hàng chục tăng lên 1, còn khi đếm xuống mà chuyển từ 0 sang 9 thì
hàng chục sẽ bị giảm 1.
D. Khối giải mã.
Sử dụng ic 74LS247, nhận giá trị BCD từ khối đếm và chuyển đổi thành giá trị cho LCD
chuyển đến khối hiển thị

Hình 2.5 Khối giải mã.
E. Khối hiển thị
Nhận giá trị đã chuyển đổi từ khối giải mã và xuất ra LED 7 thanh

6


Đề tài: Nghiên cứu thiết kế mạch đếm xe vào/ra sử dụng vi điều khiển MCS51

Hình 2.6: Khối hiển thị
.
F. Khối điều khiển:
Sử dụng ic 4071, ic4093, ic4013 ghép nối lại với nhau nhằm nhận xung clock từ khối
hồng ngoại để điều khiển cho khối đếm.
2.1.2 Sơ đồ nguyên lí

7


Đề tài: Nghiên cứu thiết kế mạch đếm xe vào/ra sử dụng vi điều khiển MCS51

8


Đề tài: Nghiên cứu thiết kế mạch đếm xe vào/ra sử dụng vi điều khiển MCS51
2.1.3 Nguyên lý hoạt động:
a.Cấu tạo của mạch kiểm tra xe ra vào dùng hồng ngoại:
Mạch trên sử dụng 2 IC đếm 40192, 2 IC giải mã BCD 74247 và hiển thị lên 2 led 7 đoạn,
bộ thu phát hồng ngoại ,IC 4093 và IC ổn áp 7805.
b. Nguyên lý hoạt động của mạch kiểm tra xe ra vào dùng hồng ngoại
Khối tạo xung clock ( tức là khối phát hồng ngoại): do ở cửa vào và ra đều như nhau nên
ta chỉ giải thích cho 1 cửa ví dụ cửa vào. Khi không có xe đi qua led thu nhận toàn bộ hồng
ngoại từ led phát và điện áp 2 đầu nó xem như bằng 0 tụ C cũng được xả hết xuống mass, qua
cổng NAND đảo đặt lên chân clock của IC 40192 mức 1. Khi có xe đi qua led thu không còn
nhận được hồng ngoại xem như hở mạch, tụ C được nạp qua VAR 200k, ngay tại thời điểm
nạp tụ C xem như nối tắt lên nguồn nên qua cổng NAND chân clock sẽ xuống mức 1 và số
hiển thị trên led 7 đoạn sẽ tăng lên (hoặc giảm) 1 đơn vị .Khi xe đi qua led thu nhận hồng
ngoại từ led phát nên tụ C nhanh chóng được xả xuống mass và cứ thế tiếp tục.
2.1.4 Ƣu, nhƣợc điểm:
a. Ưu điểm:
- Đảm bảo độ chính xác cao.
- Tần số đáp ứng của mạch nhanh.
- Tổn hao công suất bé, mạch có thể sử dụng pin hoặc acquy.
- Khả năng đếm rộng.
- Giá thành thấp.
- Mạch đơn giản dễ thực hiện.

b. Nhược điểm:
Với việc sử dụng kỹ thuật số khó có thể đáp ứng được việc thay đổi số đếm. Muốn thay
đổi một yêu cầu nào đó của mạch thì buộc lòng phải thay đổi phần cứng. Do đó mỗi lần phải
lắp lại mạch dẫn đến tốn kém về kinh tế mà nhiều khi yêu cầu đó không thực hiện được bằng
phương pháp này vì việc tín toán các thuật toán rất phức tạp.
2.2 Mạch dùng PLC
2.2.1 Giới thiệu chung
PLC, viết tắt của programable logic controler là thiết bị điều khiển logic lập trình được,
hay thiết bị logic khả trình cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông
qua một ngôn ngữ lập trình. Như vậy với chương trình điều khiển trong PLC trở thành bộ điều
khiển số nhỏ gọn có thể dễ dàng thay đổi thuật toán điều khiển và trao đổi thông tin với môi
trường bên ngoài ( PLC khác hoặc máy tính ).
S7-200 là thiết bị điều khiển logic khả trình của hãng Siemens ( CHLB Đức ), có cấu trúc
kiểu module và có các module mở rộng. Các module này được sử dụng với những mục đích
khác nhau.
9


Đề tài: Nghiên cứu thiết kế mạch đếm xe vào/ra sử dụng vi điều khiển MCS51
Toàn bộ nội dung chương trình được lưu trong bộ nhớ của PLC, trong trường hợp dung
lượng bộ nhớ không đủ ta có thể sử dụng bộ nhớ ngoài để lưu chương trình và dữ liệu
(Catridge ).
Dòng PLC S7-200 có hai họ là 21X ( loại cũ ) và 22X ( loại mới ), trong đó họ 21X
không còn sản xuất nữa. Họ 21X có các đời sau: 210, 212, 214, 215-2DP, 216; họ 22X có các
đời sau: 221, 222, 224,224XP, 226, 226XM

Hình 2.7: PLC S7-200 CPU224XP

Hình 2.8: Sơ đồ chân của PLC S7-200 CPU224XP
Để đếm được số lượng xe vào và ra ta sử dụng các con sensor cảm biến quang, hồng

ngoại kết nối với PLC để đếm lượng xe vào ra.
Có thể sử dụng nhiều loại PLC khác nhau như S7-200, S7-300, S7-1200 .... nhưng
chúng dựa trên nguyên lý chung là sử dụng bộ counter để đếm lượng xe vào ra

10


Đề tài: Nghiên cứu thiết kế mạch đếm xe vào/ra sử dụng vi điều khiển MCS51
Ở đây ta sử dụng Counter CTUD ( bộ đếm lùi ) để thực hiện đếm xe vào ra.

Hình 2.9 Sơ đồ chân counter
Trong đó :
+ CU kích hoạt counter đếm tiến.
+ CD kích hoạt counter đếm lùi
+ R cổng xóa giá trị đếm về 0
+ PV cổng đặt trước giá trị đếm (số xe lớn nhất)
2.2.2 Nguyên lý hoạt động

Hình 2.10 Mô hình bãi đỗ xe vào ra
Khi có xe vào cảm biến SI báo cửa DD1 mở ra, đồng thời có xung đi vào chân CU,
counter đếm lên 1, khi xe đi qua sẽ tự động đóng lại.
Khi có xe đi ra cảm biến S2 báo cửa DD2 mở ra đồng thời có xung đi vào chân CD,
counter đếm xuống 1, khi xe đi qua cũng sẽ tự động đóng lại.
Nếu nhà xe có sức chứa 50 xe khi đủ 50 xe ( giá trị PV=50) đèn Đ sẽ báo sáng. Nếu có xe
đi vào DD1 sẽ không mở.
2.2.3 Chƣơng trình đếm xe vào ra dùng PLC
11


Đề tài: Nghiên cứu thiết kế mạch đếm xe vào/ra sử dụng vi điều khiển MCS51

Đầu vào : sesor 1 : I0.1
sesor 2 : I0.2
Đầu ra : Cửa Đ1 : Q0.0
Cửa Đ2 : Q0.1
Cửa Đ3 : Q0.3

12


Đề tài: Nghiên cứu thiết kế mạch đếm xe vào/ra sử dụng vi điều khiển MCS51

2.2.4 Ƣu, nhƣợc điểm:
Ưu điểm:
- Tần số đáp ứng của mạch nhanh.
- Có khả năng khử nhiễu từ bên ngoài đảm bảo tín hiệu điều khiển.
- Khả năng đếm rộng.
- Đảm bảo độ chính xác cao.
- Có thể thay đổi một cách linh hoạt bằng việc thay đổi phần mềm, trong khi đó phần
cứng không cần thay đổi.
Nhược điểm:
- Vốn đầu tư khá cao.
- Không phù hợp với làm mô hình nhỏ gây lãng phí về tài chính cũng như tài nguyên
của PLC.

13


Đề tài: Nghiên cứu thiết kế mạch đếm xe vào/ra sử dụng vi điều khiển MCS51
2.3 Mạch kết nối với máy tính
Sử dụng 2 con cảm biến ở đầu vào và đầu ra với một bộ hết nối với máy tính thông

qua phần mềm trên máy tính để đếm được lượng xe vào ra trong bãi
Ưu điểm:
-

Tốc độ xử lý rất lớn

-

Đảm bảo độ chính xác cao.

-

Có thể thay đổi một cách linh hoạt bằng việc thay đổi phần mềm, trong khi đó

phần cứng không cần thay đổi.
-

Có thể quản lý từ xa qua mạng.

Nhược điểm:
-

Vốn đầu tư cao.

-

Chương trình điều khiển lập trình phức tạp.

-

Lãng phí tài nguyên của máy vi tính vì chương trình sử dụng trong mô hình không

phải xử lý những thuật toán quá phức tạp.
2.4 Mạch dùng kỹ thuật vi điều khiển
Mạch sử dụng 2 con cảm biến ở đầu vào và đầu ra kết nối với vi điều khiển để đếm
xe rồi xuất ra màn hình LCD, dữ liệu sẽ được lưu vào bộ nhớ ngoài khi mất điện sẽ không
mất được dữ liệu.
Ngoài những ưu điểm như đã liệt kê trong phương pháp dùng IC rời thì mạch đếm
sản phẩm dùng kỹ thuật vi điều khiển còn có những ưu điểm sau:
-

Mạch có thể thay đổi số đếm một cách linh hoạt bằng việc thay đổi phần mềm,

trong khi đó phần cứng không cần thay đổi mà mạch dùng IC rời không thể thực hiện
được.
-

Số linh kiện sử dụng trong mạch ít hơn nên giá thành thấp hơn.

-

Mạch đơn giản hơn so với dùng IC rời, PLC hay máy tín nhưng vẫn đảm bảo được

tính năng điều khiển của mô hình.
 Trong thiết kế người ta thường chọn phương pháp tối ưu và kinh tế do đó em chọn
phương pháp xây dựng vi mạch dùng kỹ thuật vi xử li.

14

Đề tài: Nghiên cứu thiết kế mạch đếm xe vào/ra sử dụng vi điều khiển MCS51
CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
3.1 Sơ đồ khối

Hinh 3.1 Sơ đồ khối phần cứng của mạch đếm xe vào ra

3.2. Giới thiệu chung
3.2.1 Vi điều khiển AT 89S52
AT89S52 là một bộ vi xử lí 8 bit, loại CMOS, có tốc độ cao và công suất thấp với bộ nhớ
Flash có thể lập trình được. Nó được sản xuất với công nghệ bộ nhớ không bay hơi mật độ
cao của hang Atmel, và tương thích với họ MCS-51TM về chân ra và tập lệnh.
AT89S52 có các đặc trưng cơ bản như sau:
- ROM nội :4KB
- RAM nội: 128 byte
- ROM ngoại: 64 KB
- RAM ngoại 64 KB
- 4 cổng ( port), 8 chân (pins)
- Có 2 timer/counter 16 bit
- Truyền nối tiếp theo chuẩn UART
- Lệnh nhân, chia mất 4µs
- Bộ tạo dao động trong (OSC)
- 5 nguồn ngắt và 6 véc tơ ngắt
- Có 210 bit được định địa chỉ

15


Đề tài: Nghiên cứu thiết kế mạch đếm xe vào/ra sử dụng vi điều khiển MCS51

Hình 3.2 Vi điều khiển

Hình 3.3 Sơ đồ chân của AT89S52
AT89S51 có 40 chân, trong đó:
16


Đề tài: Nghiên cứu thiết kế mạch đếm xe vào/ra sử dụng vi điều khiển MCS51
+ 4 port, mỗi port 8 chân

.

+8 chân đặc biệt.
Port 0 (chân 32- chân 39)
+ Mặc định là cổng ra, muốn là cổng vào phải cài đặt trong chương trình
MOV Po , #0FFH
+ Muốn dùng cổng P0 phải có điện trở treo bên ngoài vì P0 ở dang cực máng để hở (open
drain) các cổng P1,P2,P3 thì có điện trở treo sẵn bên trong
+ P0 là cổng đa hợp : xuất địa chỉ byte thấp và bus dữ liệu đa hợp
Port 1 (chân 1- chân 8): cổng vào ra, dùng để xuất nhập thông thường, xuất byte địa chỉ
(byte thấp)
Port 2 (chân 21- chân 28): cổng vào ra, dùng để xuất nhập thông thường, xuất byte địa chỉ
(byte cao)
Port 3 (chân 10- chân 17): cổng đa chức năng
Chân
P3.0

Tên
RxD

Ngõ vào Port nối tiếp

P3.1
P3.2

TxD
̅̅̅̅̅̅̅

Ngõ ra Port nối tiếp
Ngõ vào ngắt ngoài 0

P3.3
P3.4

̅̅̅̅̅̅̅

Ngõ vào ngắt ngoài 1
Ngõ vào bên ngoài của bộ định thời 1

P3.4

Ngõ vào bên ngoài của bộ định thời 0

P3.6

T1
̅̅̅̅̅

P3.7

̅̅̅̅

Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài

T0

Chức năng

Điều khiển nghi nhứi dữ liệu ngoài

8 chân đặc biệt:
+ Vcc (40): chân cung cấp điện 5v
+ GND(20): Chân nối đất (0v)
+ RST(9): Kết nối với mạch reset bên ngoài để rết lại vi điều khiển.
+ XTAL1 (19), XTAL2(18): Tạo dao động kết nối với thạch anh ở bên ngoài.

17


Đề tài: Nghiên cứu thiết kế mạch đếm xe vào/ra sử dụng vi điều khiển MCS51

+̅̅̅̅

(31): (External Access Enable) Là chân cho phép truy suất bộ nhớ chương trình

ngoài. ̅̅̅̅=0 cho phép truy suất bộ nhớ chương trình ngoài, ̅̅̅̅=1 sẽ thực thi chương trình bên
trong chip.Nếu có bộ nhớ ngoài ̅̅̅̅ cắm xuống đất, nếu không có bộ nhớ ngoài ̅̅̅̅ nối với
nguồn
+ Vpp: Cấp nguồn cho lập trình : điện áp cấp cho phép nạp chương trình
+ ALE(30): Cho phép chốt địa byte thấp chỉ của mạch luôn phát ra tần số fose/6=2M
+ ̅̅̅̅̅̅̅(29): cho phép lưu mã chương trình ra bộ nhớ ngoài.

3.2.2 Bộ so sánh LM393
Bộ so sánh là 1 opamp (bộ khuếch đại thuật toán) chuyên dùng. Nó so sánh điện áp ở 2
ngã vào và cho kết quả ở ngã ra. Bộ so sánh có 2 ngã vào, ngã vào đảo và ngã vào không đảo.
Nếu điện áp ngã vào đảo lớn hơn ngã vào không đảo thì ngã ra ở mức thấp. Ngược lại, nếu
điện áp ngã vào đảo nhỏ hơn điện áp ngã vào không đảo thì ngã ra ở mức cao.

Hình 3.4: Sơ đồ chân của LM393
Số chân
1
2
3
4

Chức năng
Đầu ra 1
Lối vào đảo 1
Lối vào không đảo 1
Đất

Số chân
5
6
7
8

Chức năng
Lối vào không đảo 2
Lối vào đảo 2
Lối ra 2
Nguồn

18


Đề tài: Nghiên cứu thiết kế mạch đếm xe vào/ra sử dụng vi điều khiển MCS51

3.2.3 Màn hình tinh thể lỏng (LCD)
Giới thiệu: màn hình tinh thể lỏng LCD (Liquid Crystal Display)
• Dùng để hiển thị thông tin linh hoạt và tiết kiệm nănglượng.
• Có nhiều loại module LCD, phổ biến nhất là loại 2 hàng, 16 ký tự.
• Module LCD đã được thiết kế chuẩn để cho phép ta có thể giao tiếp với LCD do một hãng
bất kỳ sản xuất với điều kiện là các LCD có sử dụng cùng IC điều khiển HD44780.

Hình 3.5 Loại 16 chân 1 hàng.

HÌnh 3.6

Loại 16 chân 2 hàng.

Phân loại: Có thể chia các modul LCD thành 2 loại chính
Loại hiển thị ký tự (character LCD) gồm các kích cỡ:16x1 (16 ký tự x 1 dòng), 16x2, 16x4,
20x1, 20x2 (20 ký tự x 2 dòng), 20x4, 40x1, 40x2, 40x4 (40 ký tj x 4 dòng). Mỗi ký tự được
tạo bởi một ma trận các điểm sáng kích thước 5x7 hoặc 5x10 điểm ảnh.
Loại hiển thị đồ họa (graphic LCD) đen trắng hoặc màu gồm có các kích cỡ: 1.8 inch
(128x160 điểm ảnh), 2.4 inch (240x320 điểm ảnh), 3.5 inch (320x240 điểm ảnh), 7 inch
(800x480 điểm ảnh)…

19


Đề tài: Nghiên cứu thiết kế mạch đếm xe vào/ra sử dụng vi điều khiển MCS51

Hình 3.7: Sơ đồ chân của LCD:
Chân

Kí hiệu

Chức năng

1

GND

Nguồn âm (0V)

2

Vcc

Nguồn dương (5V)

3

VL

Điều chỉnh độ sáng LCD

4

RS

Chọn thanh ghi: -RS=0: thanh ghi lệnh.
-RS=1: thanh ghi dữ liệu

5

R/W

R/W=1 đọc dữ liệu. R/W=0 ghi dữ liệu

6

EN

Cho phép thông tin hiển thị trên LCD

7

D0

8

D1

9

D2

10

D3

Các bít dữ liệu. Dùng để gửi thông tin lên LCD hoặc đọc nội

11

D4

dung các thanh ghi trong LCD.

12

D5

13

D6

14

D7

15

BL+

Chân cực Anot của đèn nền Backlight

16

BL-

Chân cực Knot của đèn nền Backlight

Bảng mã lệnh của LCD:
Command

R

Nhị phân

W

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

00

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

01

0

0

0

0

0

0

0

0

1

x

02

RS

(lệnh)
NOP(No operation –

HEX

không làm gì cả )
Clear display (xóa hiển
thị )
Display & Cursor home

20


Đề tài: Nghiên cứu thiết kế mạch đếm xe vào/ra sử dụng vi điều khiển MCS51
(hiển thị và đặt cursor ở

hoặc

góc trái phía trên

03

Character Entry mode

0

0

0

0

0

0

0

1

(chế độ nhập kí tự)
Display On/Off &

1/

S

04-07

D
0

0

0

0

0

0

1

D

U

B

08-0F

0

0

0

0

0

1

D/C

R/L

x

x

10-1F

0

0

0

0

1

8/4

2/1

10/7

x

x

20-3F

0

0

0

1

A

A

A

A

A

A

20-7F

0

0

1

A

A

A

A

A

A

A

40-7f

0

1

BF

Bộ đếm địa chỉ

Read Data ( Đọc dữ liệu 1

1

Dữ liệu đọc

0

Dữ liệu ghi

Cursor ( Tắt mở hiển thị
và Cursor)
Display/Cursor Shift (
dịch Cursor/hiển thị)
Function set (Đặt chức
năng)
Set CGRAM address
(đặt địa chỉ CGRAM)
Set DDRAM address
(Đặt địa chỉ DDRAM)
Busy Flag & Addr ( Cờ
bận và bộ đếm địa chỉ)
từ CGRAM hoặc
DDRAM)
Write Data ( Ghi dữ

1

liệu CGRAM hoặc
DDRAM)
Ở đây ta sử dụng LCD1602.
3.1.4 Ổn áp LM7805
IC LM7805 dùng để ổn định nguồn dương 5V

21

Đề tài: Nghiên cứu thiết kế mạch đếm xe vào/ra sử dụng vi điều khiển MCS51

Hình 3.8 IC LM7850
Chân 1: Chân điện áp vào ( từ 7 đến 20v )
Chân 2: Chân nối GND.
Chân 3: Chân ra điện áp 5V
Đặc tính của LM7805:
- Dòng cực đại có thể duy trì 1A
- Dòng đỉnh 2,2A
- Điện áp tối thiểu vào là 7V,tối đa là 20V
- Công suất tiêu tán cực đại nếu không dùng tản nhiệt: 2W
- Công suất tiêu tán nếu dùng tản nhiệt đủ lớn: 15W
Công suất tiêu tán trên ổn áp nối tiếp được tính như sau :
Pd = (Ui – Uo )*I
Trong đó: Ui – điện áp lối vào; Uo – điện áp lối ra; I – dòng sử dụng.
Nếu đặt Ui quá cao làm công suất tiêu tán trên IC lớn làm giảm hiệu suất. Tuy nhiên lưu ý cần
giữ áp vào lớn hơn áp ra khoarng 2V cho IC hoạt đọng bình thường.
3.1.5 Bộ nhớ Eeprom AT24C04
EEPROM AT24C04 là loại rom dùng để lưu trữ dữ liệu mà khi mất điện không bị mất dữ
liệu
+ 24C04 làm việc ở dải điện áp 1,8V đến 5,5V;
+ Nhiệt độ -400 đến 850, ghi xóa 1 triệu lần,
+ Dữ liệu duy trì 100 năm,
+ Tốc độ đọc ở 5V là 1MHz, ở 1,8V là 400kHz,
+ Dung lượng bộ nhớ là 512x8 bit có nghĩa là 512 byte.

Hình 3.9 EEPROM
22

Đề tài: Nghiên cứu thiết kế mạch đếm xe vào/ra sử dụng vi điều khiển MCS51
- 1,2,3 – là A0, A1, A2 ( chân A0 không dùng – not connect, A1, A2 tạo thành địa chỉ của
24C04).
- GND – là chân nối đất.
- 5,6- là SDA và SCL
- 7- WP là chân bảo vệ ghi, nói lên VCC thì chỉ đọc, nối xuống GND thì vừa đọc vừa ghi
- 8 – VCC nguồn
3.3 Sơ đồ nguyên lý :
3.3.1 Khối cảm biến
Mạch sử dụng bộ cảm biến vật cản hồng ngoại V1

Hình 3.10 Hình ảnh thực tế cảm biến vật cản hồng ngoại V1
Mô tả:
-

Cảm biến này có khả năng thích nghi với môi trường, có một cặp truyền và nhận tia
hồng ngoại(led phát và led thu hồng ngoại)

-

Tia hồng ngoại phát ra một tần số nhất định, khi phát hiện hướng truyền có vật cản
(mặt phản xạ), phản xạ vào đèn thu hồng ngoại, sau khi so sánh, đèn màu xanh sẽ sáng
lên, đồng thời đầu cho tín hiệu số đầu ra (một tín hiệu bậc thấp).

Thông số kỹ thuật:
-

Bộ so sánh sử dụng LM393, làm việc ổn định

-

Điện áp làm việc: 3.3V - 5V DC.

-

Khi bật nguồn, đèn báo nguồn màu đỏ sáng.

-

Lỗ vít 3 mm, dễ dàng cố định, lắp đặt.

-

Kích thước: 3.2cm * 1.4cm

Cổng giao tiếp:
- VCC: điện áp chuyển đổi từ 3.3V đến 5V (có thể được kết nối trực tiếp đến vi điều
khiển 5V và 3.3V)
- GND: GND ngoài
- OUT: đầu ra kỹ thuật số (0 và 1)
Nguyên lí hoạt động:
23


Đề tài: Nghiên cứu thiết kế mạch đếm xe vào/ra sử dụng vi điều khiển MCS51
Khi có vật cản ở phía trước ánh sáng hồng ngoại ở led phát sẽ hắt ngược trở lại led
thu, đèn màu xanh lá cây sáng và cổng OUT phát tín hiệu bậc thấp (logic 0) mô-đun phát hiện
vật cản trong khoảng 2 ~ 3, góc phát hiện 35 °, khoảng cách phát hiện có thể được điều chỉnh
thông qua chiết áp, điều chỉnh theo chiều kim đồng hồ, tăng khoảng cách phát hiện; điều

chỉnh ngược chiều kim đồng hồ, khoảng cách phát hiện là giảm.
3.3.2 Khối hiển thị

Hình 3.11: Màn hình LCD
Sử dụng LCD 16x02 , chế độ 4bit
Khi nhận được dữ liệu suất ra từ chân (P0.4 – P0.7) của vi điều khiển,LCD sẽ hiển thị lên
trên màn hình số xe còn trong bãi xe
3.3.3 Khối lƣu trữ

Hình 3.12: Bộ nhớ ngoài EEPROM

24


Đề tài: Nghiên cứu thiết kế mạch đếm xe vào/ra sử dụng vi điều khiển MCS51
Hai chân A1 và A2 để vi điều khiển gửi dữ liệu (số xe đếm được) để lưu trữ.Khi xảy ra
mất điện thì con AT24C04 này không bị mất dữ liệu. Sau khi được cấp điện lại con EEPROM
này dùng 2 chân SCL và SDA để gửi dữ liệu đếm vi điều khiển để nó tiếp tục đếm.
3.3.4 Khối phím chức năng

Hình 3.13 : Các nút bấm
Sử dụng 3 nútbấm (Sử dụng nút bấm nhả) để cài đặt số xe giới hạn:
 MENU: dịch chuyển con trỏ cài đặt.
 UP: khi con trỏ dịch đến vị trí nào thì ấn nút up sẽ tăng giá trị đặt lên 1
 DOWN: khi con trỏ dịch đến vị trí nào thì ấn nút down sẽ giảm giá trị đặt xuống 1
Mạch sẽ chỉ được trong giới hạn từ 0 đến 9999
3.3.5 Khối xử lí

Hình 3.14 : Khối xử lý trung tâm

25