Hiệu ứng led đơn có cài đặt thời gian dùng vi điều khiển

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM
ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG


BÁO CÁO ĐỒ ÁN 1
Đề tài:

HIỆU ỨNG LED ĐƠN CÓ CÀI ĐẶT
THỜI GIAN DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN.

GVHD : Ths.Lê Anh Tuấn.

TP.HCM, ngày 28 tháng 04 năm 2012.


TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM
ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG


BÁO CÁO ĐỒ ÁN 1
Đề tài:

HIỆU ỨNG LED ĐƠN CÓ CÀI ĐẶT
THỜI GIAN DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN.

GVHD : Ths.Lê Anh Tuấn.

TP.HCM, ngày 28 tháng 04 năm 2012.

i


Hiệu ứng led đơn có cài đặt thời gian dùng vi điều khiển
TRƯỜNG ĐH TÔN ĐỨC THẮNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

Độc lập-Tự do-Hạnh Phúc
=====***=====

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1
Ngành:Tự Động Điều Khiển

Lớp:09040003

I. Đề tài:
Hiệu ứng led đơn có cài đặt thời gian dùng vi điều khiển.
II. Nhiệm vụ đề tài:
_ Sử dụng vi điều khiển để lập trình tạo hiệu ứng 10 led đơn sáng dần và tắt dần.
_ Yêu cầu hiệu ứng được thực hiện trong các khoảng thời gian cài đặt qua các nút
nhấn,dùng led 7 đoạn để hiển thị thời gian.
_ Thi công phần cứng,hiểu các thành phần trong mạch cứng,tìm hiểu phần mềm lập trình
và nạp cho vi điều khiển
_ Vẽ lưu đồ giải thuật lập trình.
_ Hiểu nguyên lý hoạt động của mạch và viết chương trình.

_ Viết báo cáo.
III.Ngày giao đồ án: 20/02/2012.
IV.Ngày nộp đồ án: 28/04/2012.
V.Ngày bảo vệ trước hội đồng: Từ 02/05/2012 đến 08/05/2012.
VI.Họ và tên GVHD: Ths.Lê Anh Tuấn.
Tp.HCM,ngày 20 tháng 02 năm 2012.
CNBM.Điều khiển tự động

Giảng viên hướng dẫn

Ts.Võ Hoàng Duy

Ths.Lê Anh Tuấn

ii


Hiệu ứng led đơn có cài đặt thời gian dùng vi điều khiển

NHẬN XÉT GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
……………………………………………………………...
………………………………………………………………
………………………………………………………………
……………………………………………………………...
………………………………………………………………
………………………………………………………………
………………………………………………………………
………………………………………………………………
………………………………………………………………
………………………………………………………………

………………………………………………………………
………………………………………………………………
………………………………………………………………

TP. Hồ Chí Minh, ngày 28 thang 04 năm 2012.
Giáo Viên Hướng Dẫn

Ths.Lê Anh Tuấn

iii


Hiệu ứng led đơn có cài đặt thời gian dùng vi điều khiển

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin cảm ơn đến quý thầy cô đã tạo điều kiện cho chúng em được
tiếp cận với thực tế,được tư duy sáng tạo một cách độc lập thế này.
Những gì chúng em học từ thầy cô đã được áp dụng triệt để trong Đồ án 1
này.Qua đó chúng em càng hiểu thêm về tính thực tế và hữu ích của những lý thuyết mình
đã từng học trong những năm đầu.
Sau khi tiếp xúc thực tế chúng em mới hiểu là mình còn thiếu sót rất nhiều và biết
được mình có yêu thích ngành nghề mình đã chọn và đang học hay không.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến Giáo viên hướng dẫn cho em là thầy Lê Anh
Tuấn đã phân công cho em đề tài rất hữu ích,có nhiều thứ cần khám phá,cần học hỏi.Bên
cạnh đó thầy cũng đã hướng dẫn rất nhiệt tình để giúp em có thể báo cáo đồ án được tốt
hơn
Lời cuối cùng em xin chân thành cám ơn tất cả thầy cô trong khoa và chúc sức
khỏe đến các thầy cô!

TP. Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 04 năm 2012.

Sinh Viên Thực Hành

iv


Hiệu ứng led đơn có cài đặt thời gian dùng vi điều khiển

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến, thế giới của chúng
ta đã và đang ngày một thay đổi, văn minh và hiện đại hơn. Sự phát triển của kỹ thuật
điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm nổi bật như sự chính xác cao,
tốc độ nhanh, gọn nhẹ là những yếu tố rất cần thiết góp phần cho hoạt động của con người
đạt hiệu quả cao.
Các bộ điều khiển sử dụng vi điều khiển tuy đơn giản nhưng để vận hành và sử
dụng được lại là một điều rất phức tạp. Các bộ vi điều khiển theo thời gian cùng với sự
phát triển của công nghệ bán dẫn đã tiến triển rất nhanh, từ các bộ vi điều khiển 4 bit đơn
giản đến các bộ vi điều khiển 32 bit, rồi sau này là 64 bit. Điện tử đang trở thành một
ngành khoa học đa nhiệm vụ. Điện tử đã đáp ứng được những đòi hỏi không ngừng từ các
lĩnh vực công – nông – lâm – ngư nghiệp cho đến các nhu cầu cần thiết trong hoạt động
đời sống hằng ngày.
Một trong những loại Vi Điều Khiển được sử dụng rộng rãi và lâu đời nhất là họ Vi
Điều Khiển 8051. Ở đồ án 1 này,em xin giới thiệu đến quý thầy cô một ứng dụng của Vi
Điều Khiển 8051 là Điều khiển led đơn có cài đặt thời gian dùng Vi Điều Khiển 8051.

v


Hiệu ứng led đơn có cài đặt thời gian dùng vi điều khiển
MỤC LỤC
Đề mục

Trang
Trang bìa.......................................................................................................i
Nhiệm vụ đồ án.............................................................................................ii
Nhận xét của giáo viên..................................................................................iii
Lời cảm ơn.....................................................................................................iv
Lời mở đầu.....................................................................................................v
Liệt kê bảng..................................................................................................vii
Liệt kê hình...................................................................................................viii
Chương I: Cơ Sở Lý Thuyết
I.1 Giới thiệu tổng quan vi xử lý 8051...........................................................1
I.2 Giới thiệu tổng quát IC 74LS47...................................................................................6
Chương II: Thiết Kế Sản Phẩm
II.1 Sơ đồ nguyên lý........................................................................................8
II.2 Nguyên lý hoạt động.................................................................................9
II.3 Sơ đồ giải thuật.........................................................................................9
II.4 Chương trình phần mềm.........................................................................11
II.5 Một số hình ảnh.......................................................................................14
Chương III: Kết Luận Và Đề Nghị
III.1 Kết luận..................................................................................................18
III.2 Hướng phát triển....................................................................................18
Thông tin cá nhân........................................................................................19

vi


Hiệu ứng led đơn có cài đặt thời gian dùng vi điều khiển

LIỆT KÊ BẢNG
Bảng

Trang

Bảng I.1 Một số chức năng đặc biệt của các chân Port 3.................................4

vii


Hiệu ứng led đơn có cài đặt thời gian dùng vi điều khiển

LIỆT KÊ HÌNH
Hình

Trang

Hình I.1 – Sơ đồ khối của AT89C51.........................................................................2
Hình I.2 – Sơ đồ chân của AT89C51.........................................................................2
Hình I.3 – Port 0.........................................................................................................3
Hình I.4 – Port 1.........................................................................................................3
Hình I.5 – Port 2.........................................................................................................4
Hình I.6 – Port 3.........................................................................................................4
Hình I.7 – Sơ đồ chân IC 74LS47..............................................................................6
Hình I.8 – Sơ lược cách thức hoạt động ic 74ls47......................................................6
Hình I.9 - Giá trị hiển thị trên LED 7 đoạn.................................................................7
Hình I.10 – Bảng giá trị logic giải mã của 74ls47.......................................................7
Hình II.2 - Mạch vi xử lý AT89C51...........................................................................14
Hình II.3 - Mạch hoạt động.........................................................................................14
Hình II.4 – Chế độ 20s.................................................................................................15
Hình II.5 – Chế độ 30s.................................................................................................15
Hình II.6 – Chế độ 50s.................................................................................................16
Hình II.7 – Mạch mô phỏng.........................................................................................16

Hình II.8 – Mạch in orcad.............................................................................................17

viii


Hiệu ứng led đơn có cài đặt thời gian dùng vi điều khiển

Chương I

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

….….


Hiệu ứng led đơn có cài đặt thời gian dùng vi điều khiển

I.1 Giới thiệu tổng quát Vi Xử Lý 8051
IC AT89C51 thuộc họ 8051 của Intel, nhưng bây giờ chủ yếu được sản xuất bởi hãng Atmel
với các loại như: AT89C51,AT89C52,AT89S52,…
Sơ lược về cấu trúc phần cứng IC 8051
Các đặc điểm của 8951 được tóm tắt như sau:
- 4KB bộ nhớ, có thể lập trình lại nhanh, có khả năng ghi xóa tới 1000 chu kỳ
- Tần số hoat động tối đa đến 24 MHz
- 3 mức khóa bộ nhớ lập trình
- 2 bộ Timer/Counter 16 bit
- 128 Byte RAM nội
- 4 Port xuất/nhập (I/O) 8 bit
- Giao tiếp nối tiếp
- 64 KB vùng nhớ mã ngoài
- 64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoài

- Xử lý Boolean (hoạt động trên bit đơn)
- 210 vị trí nhớ có thể định vị bit
- 4μs cho hoạt động nhân hoặc chia

Trang
1


Hiệu ứng led đơn có cài đặt thời gian dùng vi điều khiển
a – Sơ đồ khối và sơ đồ chân của AT89C51
INT1\
INT0\
SERIAL PORT
TEMER0
TEMER1
TEMER2
8032\8052

128 byte
RAM
8032\8052
INTERRUPT
CONTROL

OTHER
REGISTER

ROM
0K:
8031\8032

4K:8951
8K:8052

128 byte
RAM

TEMER2
8032\8052
TEMER1
TEMER1

CPU
BUS CONTROL
I/O PORT
OSCILATOR

EA\
RST

ALE\
PSEN\

P0 P 1 P 2 P 3
Address\Data

Hình I.1 – Sơ đồ khối của AT89C51

Hình I.2 – Sơ đồ chân của AT89C51

Trang 2

SERIAL
PORT

TXD RXD


Hiệu ứng led đơn có cài đặt thời gian dùng vi điều khiển
b – Chức năng các chân của AT89C51
+ Port 0 (P0.0 – P0.7 hay chân 32 – 39): Ngoài chức năng xuất nhập ra, port 0 còn là
bus đa hợp dữ liệu và địa chỉ (AD0 – AD7), chức năng này sẽ được sử dụng khi AT89C51
giao tiếp với thiết bị ngoài có kiến trúc bus.

Hình I.3 – Port 0

+ Port 1 (P1.0 – P1.7 hay chân 1 – 8): có chức năng xuất nhập theo bit và byte.

Hình I.4 – Port 1

Trang
3


Hiệu ứng led đơn có cài đặt thời gian dùng vi điều khiển
+ Port 2 (P2.0 – P2.7 hay chân 21 – 28): có chức năng xuất nhập theo bit và byte.

Hình I.5 – Port 2
+ Port 3 (P3.0 – P3.7 hay chân 10 – 17): mỗi chân trên port 3 ngoài chức năng xuất
nhập ra còn có một số chức năng đặc biệt sau:
Bảng I.1 Một số chức năng đặc biệt của các chân Port 3

Bit
P3.0
P3.1
P3.2
P3.3
P3.4
P3.5
P3.6
P3.7

Tên
RXD
TXD
INT0
INT1
T0
T1
WR
RD

Chức năng chuyển đổi
Dữ liệu nhận cho port nối tiếp
Dữ liệu truyền cho port nối tiếp
Ngắt bên ngoài 0
Ngắt bên ngoài 1
Ngõ vào của Timer/Counter 0
Ngõ vào của Timer/Counter 1
Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài
Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài

Hình I.6 – Port 3
Trang
4


Hiệu ứng led đơn có cài đặt thời gian dùng vi điều khiển

+ RST (Reset – chân 9): mức tích cực của chân này là mức 1, để reset ta phải đưa
mức 1 (5V) đến chân này với thời gian tối thiểu 2 chu kỳ máy (tương đương 2µs đối với
thạch anh 12MHz.
+ XTAL 1, XTAL 2: AT89C51 có một bộ dao động trên chip, nó thường được nối
với một bộ dao động thạch anh có tần số lớn nhất là 24MHz, thông thường là 12MHz.
+ EA (External Access): EA thường được mắc lên mức cao (+5V) hoặc mức thấp
(GND). Nếu ở mức cao, bộ vi điều khiển thi hành chương trình từ ROM nội. Nếu ở mức thấp,
chương trình chỉ được thi hành từ bộ nhớ mở rộng.
+ ALE (Address Latch Enable): ALE là tín hiệu để chốt địa chỉ vào một thanh ghi
bên ngoài trong nửa đầu của chu kỳ bộ nhớ. Sau đó các đường port 0 dùng để xuất hoặc nhập
dữ liệu trong nửa chu kỳ sau của bộ nhớ.
+ PSEN (Program Store Enable): PSEN là điều khiển để cho phép bộ nhớ chương
trình mở rộng và thường được nối với đến chân /OE (Output Enable) của một EPROM để
cho phép đọc các bytes mã lệnh. PSEN sẽ ở mức thấp trong thời gian đọc lệnh. Các mã nhị
phân của chương trình được đọc từ EPROM qua Bus và được chốt vào thanh ghi lệnh của bộ
vi điều khiển để giải mã lệnh. Khi thi hành chương trình trong ROM nội, PSEN sẽ ở mức thụ
động (mức cao).
+ Vcc, GND: AT89C51 dùng nguồn một chiều có dải điện áp từ 4V – 5.5V được cấp
qua chân 40 (Vcc) và chân 20 (GND).

Trang
5

Hiệu ứng led đơn có cài đặt thời gian dùng vi điều khiển
I.2 Giới thiệu tổng quát IC 74LS47:

Hình I.7 – Sơ đồ chân IC 74LS47
Chức năng:
- Một trong những IC phổ biến trong điện tử số. Có rất nhiều kí hiệu khác nhau tùy thuộc vào
hãng và khả năng đáp ứng như: 74HC47, 74HCT47,74LS47.
Ứng dụng:
-Đây là IC giải mã kí giành riêng cho LED 7 đoạn Anot chung. Ứng dụng khi ta cần hiện thị
số trên led 7 đoạn trong mạch số mà không cần dùng vi xử lý hoặc muốn tiết kiệm chân.

Hình I.8 – Sơ lược cách thức hoạt động ic 74ls47

Trang
6


Hiệu ứng led đơn có cài đặt thời gian dùng vi điều khiển
Các thức hoạt động:
- Sơ đồ nguyên lý: Như sơ đồ trên, trong đó A,B,C,D ( Nối với Vi xử lý, mạch số counter,…),
BI/RBO,RBI,LT ( chân điều khiển của 7447, tùy thuộc vào nhu cầu sẽ nối khác nhau), Chân
QA,QB,QC,QD,QE,QF,QG nối lần lượt với chân a,b,c,d,e,f,g của led 7 đoạn anot chung.
- Mô tả cách thức hoạt động như sau:
PORT A,B,C,D : đầu vào của 7447, nhận các giá trị theo nhị phân (BCD) từ 0 tới 15, tương
ứng với mối giá trị nhận được sẽ giải mã ra đầu ra Q tương ứng.
PORT QA-QG : Nối trực tiếp LED 7 thanh với
QA=a,QB=b,QC=c,QD=d,QE=e,QF=f,QG=g, giá trị hiển thị trên LED 7 đoạn phụ thuộc vào
giá trị đầu vào PORTA,B,C,D theo bảng sau:

Hình I.9 - Giá trị hiển thị trên LED 7 đoạn
-BI/RBO,RBI,LT : Chân điều khiển của 7447, để hiểu rõ ta cần tìm hiểu mức bảng logic sau
(Để kích hoạt IC 7447 hoạt động chỉ cần nối BI/RBO=LT=1 ):

Hình I.10 – Bảng giá trị logic giải mã của 74ls47
Trang
7


Hiệu ứng led đơn có cài đặt thời gian dùng vi điều khiển

Chương II

THIẾT KẾ SẢN
PHẨM

….….


Hiệu ứng led đơn có cài đặt thời gian dùng vi điều khiển

II.1 Sơ đồ nguyên lý:

Hình II.1 – Sơ đồ nguyên lý
-Giải thích giá trị điện trở:
•
•
•

sụt áp của led Vled = 1.8 ~ 2.5v =>chọn 2v

sụt áp chân vi điều khiển Va = 0.9v
dòng led sáng đẹp I = 10 ~ 20 mA => chọn 10mA

•

R=

=

= 210

=> chọn R= 220Ω

-Mạch tạo dao động: dùng thạch anh 12MHz và 2 con tụ 33p để ổn định tần.
-Mạch RESET: dùng tụ 10 µF và điện trở 10k để tạo mạch reset cho IC

Trang 8


Hiệu ứng led đơn có cài đặt thời gian dùng vi điều khiển

II.2 Nguyên lý hoạt động:








Mạch có 10 led với 2 hiệu ứng khác nhau:sáng dần tắt dần và nhấp nháy đồng thời.
Mạch có 3 nút nhấn thể hiện 3 thởi gian khác nhau 20s,30s,50s.
Sau khi cấp nguồn,nhấn nút 20s,10 led sáng dần tắt dần trong 20s,led 7 đoạn đồng
thời đếm đến hết 20s.Sau khi hết 20s,led 7 đoạn đã về 0,led nhấp nháy đồng thời 4 lần
rồi quay lại chu kỳ đầu,led 7 đoạn tiếp tục đếm lại 20s và 10 led lại sáng dần tắt dần
Tương tự cho các nút 30s và 50s,10 led sáng dần tắt dần trong khoảng thời gian đo
́.Sau khi hết khoảng thời gian đó,10 led nhấp nháy đồng loạt 4 lần và lại quay về chu
kỳ đầu.
Trong khi led 7 đoạn đang đếm và 10 led đang sáng dần tắt dần,nếu ta nhấn nút thời
gian khác thì led 7 đoạn sẽ đếm lại từ đầu ứng với khoảng thời gian đó.
Khi led 7 đoạn đếm hết thời gian về 0 thì 10 led sáng dần hoặc tắt dần đang ở vị trí led
nào thì sau khi hết hiệu ứng nhấp nháy,10 led sẽ sáng dần hoặc tắt dần tiếp tục ở vị trí
đó.
Ấn nút Reset thì mạch trở lại trạng thái ban đầu khi mới cấp nguồn.
II.3 Sơ đồ giải thuật:
Begin

Khai báo các
giá trị ban đầu

Nhấ
n
nút?

Nhấn nút nào?
20s?30s?50s?

20
s

30
s

50
s
Trang 9


Hiệu ứng led đơn có cài đặt thời gian dùng vi điều khiển

Đếm ngược
20s và 10
led sáng
dần tắt dần

Đếm ngược
30s và 10
led sáng
dần tắt dần

Đếm về 0?

Đếm về 0?

Đếm về 0?

10 led đồng
loạt nhấp
nháy 4 lần

10 led đồng
loạt nhấp
nháy 4 lần

10 led đồng
loạt nhấp
nháy 4 lần

S

Đếm ngược
50s và 10
led sáng
dần tắt dần

S
Reset?

S

Reset?

Reset?

Đ

Đ
Đ

End

II.4 Chương trình phần mềm:
org 00h
Trang
10


Hiệu ứng led đơn có cài đặt thời gian dùng vi điều khiển

ljmp main
org 03h
ljmp hai
org 13h
ljmp ba
org 0bh
ljmp nam
org 1bh
ljmp ngat1s
org 30h
main:
;======thiet lap interupt=====
mov ie,#8fh
setb it0
setb it1
mov tmod,#00010110b
mov th0,#-1
mov tl0,#-1
setb tr0
sogiay equ 7fh
mov sogiay,#0

mov r1,#0
mov r2,#20
mov p3,#0ffh
mov p0,#0ffh
;====***===
mainloop:
mov th1,#3ch
mov tl1,#0b0h
zero:
mov r1,sogiay
mov a,r1
jz zero
lcall display
setb tr1
loop:
mov p1,#0feh
lcall delay200ms
mov p1,#0fch
lcall delay200ms
mov p1,#0f8h
lcall delay200ms
mov p1,#0f0h
lcall delay200ms
mov p1,#0e0h
lcall delay200ms
mov p1,#0c0h
lcall delay200ms
Trang
11

Hiệu ứng led đơn có cài đặt thời gian dùng vi điều khiển

mov p1,#80h
lcall delay200ms
mov p1,#0
lcall delay200ms
mov p2,#0feh
lcall delay200ms
mov p2,#0fch
lcall delay200ms
mov p2,#0feh
lcall delay200ms
mov p2,#0ffh
lcall delay200ms
mov p1,#80h
lcall delay200ms
mov p1,#0c0h
lcall delay200ms
mov p1,#0e0h
lcall delay200ms
mov p1,#0f0h
lcall delay200ms
mov p1,#0f8h
lcall delay200ms
mov p1,#0fch
lcall delay200ms
mov p1,#0feh
lcall delay200ms
mov p1,#0ffh

lcall delay200ms
ljmp loop
;=====sogiay===
hai:
mov sogiay,#20
mov r1,sogiay
lcall display
clr a
reti
ba:
mov sogiay,#30
mov r1,sogiay
lcall display
clr a
reti
nam:
clr tr0
clr tf0
mov sogiay,#50
mov r1,sogiay
lcall display
Trang
12


Hiệu ứng led đơn có cài đặt thời gian dùng vi điều khiển

mov th0,#-1
mov tl0,#-1
setb tr0

clr a
reti
ngat1s:
clr tr1
djnz r2,goon
mov r2,#20
dec r1
lcall display
mov r7,a
mov a,r1
cjne a,#0,next
sjmp theend
next:
mov a,r7
ljmp goon
theend:
mov r4,#4
loopend:
mov p1,#0
mov p2,#0
lcall delay200ms
mov p1,#0ffh
mov p2,#0ffh
lcall delay200ms
djnz r4,loopend
mov r1,sogiay
lcall display
setb tr1
reti
goon:

mov th1,#3ch
mov tl1,#0b0h
setb tr1
reti
;========display========
display:
mov r7,a
mov a,r1
mov b,#10
div ab
swap a
orl a,b
mov p0,a
mov a,r7
ret
Trang
13


Hiệu ứng led đơn có cài đặt thời gian dùng vi điều khiển

;========================
delay200ms:
mov r5,#100
loop3:
mov r6,#100
loop2:
mov r7,#10
djnz r7,$
djnz r6,loop2

djnz r5,loop3
ret
end
II.5 Một số hình ảnh:

Hình II.2 - Mạch vi xử lý AT89C51

Hình II.3 - Mạch hoạt động

Trang
14